Nghiên cứu ứng dụng công nghệ mobile GIS và GPS trong thu thập dữ liệu không gian về đất đai

Giải pháp này có thể hợp nhất GIS, GPS và cáccông nghệ viễn thám cho truy cập dữ liệu không gian thông qua các thiết bị di động.Việc sử dụng thiết bị Mobile GIS rất tiện lợi, người đi th

ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN

KHOA ĐỊA LÝ -*** -

TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SỸ

Chuyên ngành Địa chính

NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ MOBILE GIS

VÀ GPS TRONG THU THẬP DỮ LIỆU KHÔNG GIAN VỀ ĐẤT ĐAI

Học viên cao học: Nguyễn Tiến TrườngKhoá: 2008 – 2010

Người hướng dẫn: PGS.TS Trần Quốc Bình

Hà Nội - 2012

MỤC LỤC

MỞ ĐẦU 1

Tính cấp thiết của đề tài 1

Mục tiêu nghiên cứu 1

Nội dung nghiên cứu 2

Phương pháp nghiên cứu 2

Kết quả đạt được 2

Ý nghĩa khoa học và thực tiễn 2

Bố cục của luận văn 3

Chương 1: TỔNG QUAN VỀ MOBILE GIS VÀ GPS 4

1.1 Khái quát về công nghệ Mobile GIS 4

1.1.1 Khái niệm về Mobile GIS 4

1.1.2 Ứng dụng của Mobile GIS 5

1.1.3 Kiến trúc của hệ thống Mobile GIS 7

1.2 GPS và các phương pháp đo đạc bằng GPS 9

1.2.1 Cơ sở lý thuyết về Hệ thống định vị toàn cầu GPS 9

1.2.2 Phương pháp GPS phân sai 12

1.3 Mối quan hệ giữa Mobile GIS và GPS 18

1.4 Tình hình ứng dụng công nghệ Mobile GIS kết hợp GPS trong đo vẽ thành lập bản đồ 19

1.4.1 Ứng dụng trên thế giới 19

1.4.2 Ứng dụng ở Việt Nam 25

Chương 2 MỘT SỐ HỆ THỐNG THU THẬP DỮ LIỆU KHÔNG GIAN BẰNG MOBILE GIS - GPS 27

2.1 Hệ thống Mobile GIS sử dụng GPS định vị độc lập 27

2.2 Hệ thống Mobile GIS sử dụng kỹ thuật đo GPS động thời gian thực 28

2.3 Hệ thống Mobile GIS sử dụng công nghệ LODG 29

2.3.1 Khái quát về công nghệ LODG 29

2.3.2 Quy trình đo đạc địa chính bằng MGIS-LODG 31

Chương 3 THỬ NGHIỆM ỨNG DỤNG MOBILE GIS - GPS TRONG THU THẬP DỮ LIỆU KHÔNG GIAN VỀ ĐẤT ĐAI 36

3.1 Đo vẽ thành lập bản đồ địa chính đất nông nghiệp tỷ lệ 1:2000 tại xã Diễn Trường, huyện Diễn Châu, tỉnh Nghệ An bằng hệ thống MGIS-LODG 37

3.1.1 Khái quát về khu đo 37

3.1.2 Các kết quả thử nghiệm 38

3.2 Đo vẽ thành lập bản đồ địa chính đất lâm nghiệp tỷ lệ 1:10.000 tại huyện Hướng Hóa, tỉnh Quảng Trị bằng hệ thống MGIS-AP 48

3.2.1 Khái quát về khu đo 48

3.2.2 Các kết quả thử nghiệm 48

3.3 Chỉnh lý biến động phục vụ dự án GIS Huế bằng hệ thống MGIS-AP 55

3.3.1 Khái quát về khu đo 55

3.3.2 Các kết quả thử nghiệm 56

3.4 Thành lập cơ sở dữ liệu nền địa lý tỷ lệ 1:10.000 tại huyện Quế Võ, tỉnh Bắc Ninh bằng hệ thống MGIS-AP 59

3.4.1 Khái quát về khu đo 59

3.4.2 Các kết quả thử nghiệm 60

3.5 Thu thập dữ liệu địa hình khu vực ven sông Hồng phường Phú Thượng, quận Tây Hồ, thành phố Hà Nội bằng hệ thống MGIS-RTK 61

3.5.1 Khái quát về khu đo 61

3.5.2 Các kết quả thử nghiệm 61

3.5.3 Nhận xét, đánh giá 68

3.6 Đo vẽ bản đồ địa chính tỷ lệ 1:1000 tại xã An Tường, thị xã Tuyên Quang, tỉnh Tuyên Quang 70

3.6.1 Khái quát về khu đo 70

3.6.2 Các kết quả đạt được 70

3.6.3 Nhận xét, đánh giá 72

3.7 Nhận xét về khả năng ứng dụng GPS và Mobile GIS 73

KẾT LUẬN - KIẾN NGHỊ 75

TÀI LIỆU THAM KHẢO 76

Bảng 1.1 Các ứng dụng Mobile GIS và các công nghệ chính 6

Bảng 3.1 Tổng hợp kết quả đo kiểm tra trên các điểm toạ độ gốc Nhà nước 41

Bảng 3.2 Số liệu đo LODG của máy số 03 ngày 09/05/2010 42

Bảng 3.3 Đối chiếu tọa độ đo bằng LODG và bằng máy toàn đạc điện tử 45

Bảng 3.4 So sánh độ chính xác giữa kết quả đo GPS cầm tay và máy toàn đạc điện tử 51

Bảng 3.5 Kết quả một số điểm đo RTK 60

DANH MỤC HÌNH

Hình 1.1 Các thành phần của hệ thống Mobile GIS 5

Hình 1.2 Mobile GIS theo kiến trúc độc lập 8

Hình 1.3 Mobile GIS theo kiến trúc khách - chủ 8

Hình 1.4 Sơ đồ hoạt động của DGPS thời gian thực 15

Hình 1.5 GPS trong hệ thống Mobile GIS 19

Hình 1.6 Kết quả tìm đường trên Google Maps for Mobile 20

Hình 1.7 MyLocation có thể định vị người dùng chính xác tới một mức nhất định 20

Hình 1.8 Google Latitude trên iPhone 21

Hình 1.9 Các thành phần của dự án Mobile GIS phục vụ quản lý môi trường 24

Hình 1.10 Mô hình hoạt động của hệ thống quản lý xe buýt bằng GPS và GIS ở TP Hồ Chí Minh 26

Hình 2.1 Sơ đồ công nghệ giải pháp LODG 30

Hình 2.2 Quy trình công nghệ đo đạc địa chính bằng MGIS - LODG 32

Hình 2.3 Bộ thiết bị của máy động 35

Hình 3.1 Sơ đồ phân mảnh xã Diễn Trường 37

Hình 3.2 Chạy chương trình ALSE_GPS và kết nối với máy chủ 39

Hình 3.3 Bắt đầu quá trình đo và đặt tên file lưu kết quả 39

Hình 3.4 Lưu kết quả đo và đặt ghi chú điểm đo 40

Hình 3.5 Sơ đồ vị trí xã Hướng Lộc 48

Hình 3.6 Điểm đo bằng GPS cầm tay trên nền bản đồ địa chính tỷ lệ 1:2000 đo bằng phương pháp toàn đạc 51

Hình 3.7 Sơ đồ vị trí thành phố Huế 55

Hình 3.8 Thử nghiệm đo đường giao thông bằng ArcPad 57

Hình 3.9 Thử nghiệm đo các khu di tích lịch sử bằng ArcPad 58

Hình 3.10 Sơ đồ vị trí huyện Quế Võ, tỉnh Bắc Ninh 59

Hình 3.11 Kết quả đo GPS cầm tay phục vụ điều tra ngoại nghiệp thuộc dự án xây

dựng CSDL nền địa lý tỷ lệ 1:10.000 khu đo huyện Quế Võ, tỉnh Bắc Ninh 60

Hình 3.12 Sơ đồ vị trí khu đo phường Phú Thượng, quận Tây Hồ 61

Hình 3.13 Kết nối Bluetooth 62

Hình 3.14 Tạo job làm việc 63

Hình 3.15 Thiết lập kết nối tín hiệu GPS qua cổng COM 63

Hình 3.16 Đặt chế độ đo RTK trên trạm base 64

Hình 3.17 Nhập tọa độ điểm khống chế cho trạm base 65

Hình 3.18 Trạng thái Fix đủ điều kiện đo 65

Hình 3.19 Đường Âu Cơ đoạn qua phường Phú Thượng đo vẽ bằng RTK 67

Hình 3.20 Thử nghiệm đo RTK bằng GPRS với Server tại thành phố Hà Nội và thành phố Hồ Chí Minh 69

Hình 3.21 Sơ đồ vị trí xã An Tường, thị xã Tuyên Quang 71

Hình 3.22 Điểm đo bằng toàn đạc điện tử và vẽ sơ đồ bằng PDA 71

Hình 3.23 Các điểm đo trên PDA và ảnh chụp tại một điểm đo 72

Hình 3.24 Lập sơ đồ đo vẽ bằng ArcPad 73

MỞ ĐẦU

Tính cấp thiết của đề tài

Hiện nay, việc thành lập bản đồ địa chính, bản đồ hiện trạng và bản đồ quyhoạch sử dụng đất, hoặc bản điều tra ngoại nghiệp dùng cho thành lập cơ sở dữ liệugặp nhiều khó khăn, chủ yếu do địa hình phức tạp, dân cư phân bố rải rác, địa vậtmới xuất hiện cần bổ sung nhiều Với các dự án thành lập bản đồ địa chính tỷ lệ lớngặp trở ngại do đối tượng dày đặc, việc lập sơ đồ và nối điểm đòi hỏi độ chính xáccao, nếu có sơ suất có thể phải đo lại Mặt khác, đối với bản đồ địa chính tỷ lệ nhỏ thìkhu vực vùng ven của các thành phố thị trấn có nhiều thửa đất nông nghiệp nằm táchrời khu dân cư, để đo vẽ những thửa này đòi hỏi phải lập nhiều điểm phụ rất mất thờigian và không đảm bảo độ chính xác

Từ những thực tế trên đòi hỏi phải có những công nghệ khắc phục các yếu điểmcủa phương pháp đo đạc truyền thống, nhanh chóng hơn, tiết kiệm chi phí, đồng thờivẫn đảm bảo độ chính xác, và một trong những công nghệ đó là Mobile GIS

Cùng với sự phát triển của khoa học công nghệ, các dịch vụ dựa trên vị trí (LBSLocation-Based Services) và GIS cho thực địa ngày càng phát triển mạnh LBS kếthợp thiết bị di động cầm tay tích hợp GPS và kết nối không dây (GPRS, 3G) và phầnmềm GIS Sự hội tụ này đã mở ra khả năng ứng dụng công nghệ Mobile GIS trongthu thập dữ liệu không gian Mobile GIS sẽ giải quyết được nhiều khó khăn gặp phảitrong đo vẽ bản đồ và các lĩnh vực khác như phục vụ ứng dụng di động, dẫn đường,cứu hỏa, cảnh báo bão, nghiên cứu môi trường, quy hoạch đô thị và nông thôn Ưuđiểm của công nghệ này trong đo vẽ thành lập bản đồ là khả năng quan sát và đốichiếu thực địa ngay trong quá trình đo vẽ, tăng độ chính xác, được cập nhật theo thờigian thực, khắc phục được nhiều vấn đề trong đo vẽ và xử lý nội nghiệp như về bìnhsai, nối điểm, đồng thời tiết kiệm được kinh phí Để nâng cao độ chính xác củaMobile GIS nhằm đáp ứng yêu cầu của đo đạc bản đồ phải kết hợp Mobile GIS vớicông nghệ GPS Do độ chính xác của từng tỷ lệ bản đồ có yêu cầu khác nhau dẫn đếnphải sử dụng nhiều phương pháp đo GPS như phương pháp định vị độc lập, phươngpháp RTK Mobile GIS kết hợp GPS là một bước tiến mới, một giải pháp hiệu quả vềcách thức thu thập dữ liệu không gian về đất đai

Mục tiêu nghiên cứu

Đánh giá về khả năng ứng dụng công nghệ Mobile GIS và GPS trong thu thập

dữ liệu không gian về đất đai ở các tỷ lệ khác nhau trên cơ sở phân tích kết quả cácthử nghiệm thực tế

Nội dung nghiên cứu

- Nghiên cứu tổng quan về công nghệ Mobile GIS và GPS;

- Nghiên cứu tìm hiểu về một số phương pháp thu thập dữ liệu không gian về đất đai bằng Mobile GIS và GPS;

- Thử nghiệm ứng dụng Mobile GIS và GPS trong thành lập bản đồ địa chính,bản đồ địa hình và bản đồ hiện trạng sử dụng đất ở một số khu vực thuộc thành phố

Hà Nội và các tỉnh Quảng Trị; Nghệ An; Bắc Ninh; Tuyên Quang Từ đó đưa ra nhậnxét đánh giá về khả năng ứng dụng Mobile GIS và GPS trong thu thập dữ liệu khônggian về đất đai

Phương pháp nghiên cứu

1 Phương pháp phân tích và tổng hợp tài liệu: để tìm hiểu về cơ sở khoa học của công nghệ GPS, Mobile GIS và ứng dụng của chúng trong thu thập

dữ liệu không gian

2 Phương pháp so sánh: từ số liệu đo đạc bằng Mobile GIS và GPS đượctiến hành so sánh với số liệu đo đạc toàn đạc và số liệu tọa độ điểm gốc nhằmđánh giá độ chính xác của các kết quả đo đạc thử nghiệm

3 Phương pháp trắc địa vệ tinh: cung cấp dữ liệu về tọa độ, vị trí của

các đối tượng cho hệ thống Mobile GIS

4 Phương pháp quản lý dữ liệu bằng GIS: phục vụ cho việc nhập, lưu trữ

và truy vấn dữ liệu không gian và thuộc tính

Ý nghĩa khoa học và thực tiễn

1 Nghiên cứu cách tiếp cận mới trong thu thập dữ liệu đất đai ở các tỷ lệ khác nhau bằng phương pháp sử dụng Mobile GIS và GPS nhằm từng bước

áp dụng rộng rãi công nghệ này vào lĩnh vực đo đạc bản đồ và một số lĩnh vực

có liên quan như quản lý môi trường, giao thông, dịch vụ xã hội,

2 Thông qua các thử nghiệm đánh giá được các ưu nhược điểm của phươngpháp sử dụng Mobile GIS và GPS so với phương pháp đo đạc truyền thống, từ

đó ứng dụng linh hoạt trong từng điều kiện cụ thể

Bố cục của luận văn

Luận văn gồm 71 trang, gồm 3 chương không kể phần mở đầu, kết luận và phụlục:

Chương 1 Tổng quan về Mobile GIS và GPS

Chương 2 Một số hệ thống thu thập dữ liệu không gian bằng Mobile GIS GPS

-Chương 3 Thử nghiệm ứng dụng Mobile GIS - GPS trong thu thập dữ liệu không gian về đất đai

Chương 1: TỔNG QUAN VỀ MOBILE GIS VÀ GPS

1.1 KHÁI QUÁT VỀ CÔNG NGHỆ MOBILE GIS

1.1.1 Khái niệm về mobile GIS

Có rất nhiều lĩnh vực như đo đạc bản đồ, môi trường, giao thông, cần tới nhucầu thu thập, sử dụng dữ liệu không gian tức thời ngay ngoài thực địa, và Mobile GIS

ra đời nhằm đáp ứng nhu cầu đó Giải pháp này có thể hợp nhất GIS, GPS và cáccông nghệ viễn thám cho truy cập dữ liệu không gian thông qua các thiết bị di động.Việc sử dụng thiết bị Mobile GIS rất tiện lợi, người đi thực địa có thể dễ dàngmang thiết bị Mobile GIS thu thập dữ liệu vị trí và dữ liệu thuộc tính của đối tượng.Với công nghệ wireless, GPRS, hay 3G, người sử dụng có thể cập nhật dữ liệu theothời gian thực và trao đổi giữa máy chủ trung tâm quản lý dữ liệu bản đồ Một thuậnlợi khác của giải pháp Mobile GIS là phần cứng của hệ thống có thể tương thích vớicác thiết bị GPS phục vụ mục đích đo đạc bản đồ và dẫn đường

Theo hãng ESRI, Mobile GIS là sự mở rộng của công nghệ GIS từ văn phòngtới thực địa Mobile GIS cho phép người sử dụng có thể thu thập, lưu trữ, cập nhật,phân tích và hiển thị thông tin địa lý ngay tại thực địa [20] Để làm được điều này,Mobile GIS tích hợp các kỹ thuật: hệ thống định vị toàn cầu (GPS), hệ thống thôngtin địa lý (GIS), và có thể cả thiết bị truyền thông cầm tay Trong quá khứ, quá trìnhthu thập và biên tập dữ liệu ngoài thực địa rất tốn thời gian và gặp nhiều sai sót Dữliệu thực địa đầu tiên được phác họa trên bản đồ giấy hoặc điền vào các phiếu điềutra thực địa Khi trở lại văn phòng, các điều chỉnh ghi nhận ngoài thực địa này đượcgiải đoán và nhập thủ công trở lại cơ sở dữ liệu số GIS Hệ quả là dữ liệu GIS thườngkhông được hiện hành hoặc chính xác như yêu cầu Phát triển một hệ thống MobileGIS sẽ cho phép giải quyết được những vấn đề này vì:

1 GIS được đưa đến thực địa như là bản đồ số trên các thiết bị truyền

vị đào tạo, nghiên cứu khoa học.

Hình 1.1 Các thành phần của hệ thống Mobile GIS [28].

1.1.2 Ứng dụng của mobile GIS

Đối tượng sử dụng chính của Mobile GIS là những người đi điều tra thực địatrong các dự án sử dụng dữ liệu không gian như thành lập bản đồ, điều tra đất đai,nghiên cứu môi trường, và tất cả những người cần sử dụng dịch vụ định vị [28] Ví

dụ như một nhà khoa học trong vườn quốc gia có thể sử dụng GPS và thiết bị MobileGIS để hiệu chỉnh, thêm hoặc xóa các vị trí có hệ thực vật đặc biệt, nhạy cảm Mộtngười mua hàng có thể sử dụng điện thoại thông minh để tìm khu vực mua sắm vàtìm quãng đường ngắn nhất để đi tới đó Nhân viên cảnh sát có thể sử dụng Pocket

PC để báo cáo về các vụ va chạm với vị trí chính xác và thông báo này được gửingay lật tức tới trung tâm xử lý thông qua mạng không dây Những ứng dụng MobileGIS này sử dụng các công nghệ khác nhau cùng với phần mềm đi kèm và các thiết bịphần cứng Có vài cách gọi khác nhau, chẳng hạn GIS cho thực địa (field-based GIS,sau đây gọi tắt là GIS thực địa theo Pundt và Brinkkotter - Runde) [25], dịch vụ định

vị vị trí (location based services - LBS, sau đây gọi tắt là GIS định vị, theo Peng vàTsou) [28], bản đồ di động (wireless GIS mapping, theo Xue và nnk) [36] và bản đồ

từ xa (telecartography, theo Gartner) [24] Hiện tại, sự khác biệt của những khái niệmnày phản ánh sự phức tạp của ứng dụng Mobile GIS và các quá trình có liên quan đếnkết nối trong GIS

Thuật ngữ Mobile GIS được định nghĩa như là một sự hợp nhất giữa phần cứng vàphần mềm nhằm đáp ứng nhu cầu truy xuất dữ liệu không gian và các dịch vụ bằng cácthiết bị di động thông qua hệ thống mạng không dây Mobile GIS bao gồm 2

Sự khác biệt chính giữa 2 lĩnh vực trên là khả năng biên tập, chỉnh sửa dữ liệu.Hầu hết các ứng dụng GIS thực địa đều cần chỉnh sửa hoặc thay đổi cơ sở dữ liệu gốchoặc thay đổi dữ liệu thuộc tính của đối tượng Dịch vụ dựa vào vị trí ít thay đổi cơ

sở dữ liệu GIS và sử dụng chúng như là bản đồ nền hoặc tham chiếu cho mục đíchdẫn đường và tìm kiếm Việc thành lập bản đồ nhờ kết nối không dây của các thiết bị

di động là một phần của công nghệ Mobile GIS

Bảng 1.1 giới thiệu khái quát các thành phần công nghệ chính sử dụng trongGIS thực địa và GIS định vị cùng với các ứng dụng chính của chúng Nhìn chung,công nghệ GIS thực địa chú trọng đến các chức năng GIS thông minh, yêu cầu cácthiết bị xử lý số liệu tương đối mạnh và màn hình hiển thị lớn cùng khả năng tươngtác, ví dụ các thiết bị máy tính bỏ túi và máy tính bảng Hầu như các gói phần mềmGIS thực địa chỉ dựa trên nền các thiết bị phần cứng và độc lập với các thiết bị đó Ởkhía cạnh khác, công nghệ LBS tập trung vào giá trị thương mại được tạo ra từ cácthông tin cung cấp dịch vụ vị trí

Bảng 1.1 Các ứng dụng Mobile GIS và các công nghệ chính [28]

Lĩnh vực

GIS thực địa

GIS định vị

1.1.3 Kiến trúc của hệ thống Mobile GIS

Mobile GIS là các ứng dụng trên máy chủ cho phép nhận, xử lý số liệu và gửithông tin tới các khách hàng [28] Dịch vụ này nhận truy vấn từ các khách hàng(thông qua các trang web, điện thoại, máy tính bỏ túi, máy tính ) cho các mục đíchthu thập và xử lý dữ liệu (ví dụ đo đạc bản đồ, tìm kiếm địa chỉ, tải dữ liệu cho mộtkhu vực) Các lệnh xử lý, phân tích và đo vẽ bản đồ được thực hiện trên máy chủ,hoặc trong một số trường hợp được thực hiện trên các máy khách, hoặc trên cả hai.Kết quả xử lý được hiển thị trên máy khách, có thể là dữ liệu bản đồ, danh sách cácđịa chỉ tìm kiếm hoặc file dữ liệu Mobile GIS có một số đặc điểm quan trọng:

- Luôn có khả năng linh động (bao gồm khả năng bảo mật và kết nối);

- Có thể hỗ trợ các thiết bị nhẹ, nhỏ gọn;

- Có thể hỗ trợ nhiều máy khách trong cùng một thời điểm

Dưới đây là 2 kiến trúc cơ bản của một hệ thống Mobile GIS (Hassin 2003):

Mobile GIS được thiết lập trên thiết bị di động (là máy tính cầm tay) Dữ liệu sẽ đượcthu thập và lưu trữ trên máy này, phần mềm GIS được cài đặt sẽ có chức năng hiển thị

7

dụng chạy trên nền phần mềm Mobile GIS Đây là kiến trúc đơn giản nhất củaMobile GIS nhưng có khó khăn lớn trong chia sẻ dữ liệu và phối hợp giữa nhiềungười sử dụng hoạt động đồng thời trong hệ thống Ngoài ra, dung lượng dữ liệu bịhạn chế bởi bộ nhớ của thiết bị di động.

Phần mềm GIS

Dữ liệu

Hình 1.2 Mobile GIS theo kiến trúc độc lập.

2 Kiến trúc khách - chủ (client - server): khác với kiến trúc độc lập, trong kiểu

kiến trúc này dữ liệu được lưu trữ trên một máy chủ riêng biệt Dó đó, hệ thống sẽ cókhả năng phục vụ cho nhiều người sử dụng đồng thời cập nhật, khai thác dữ liệu.Ngoài ra, sẽ không có hạn chế về dung lượng dữ liệu Tuy nhiên, khi triển khai hệthống theo kiến trúc này sẽ phải thiết lập hạ tầng mạng để kết nối thiết bị di động vớimáy chủ

Máy chủ (dữ liệu)

Hình 1.3 Mobile GIS theo kiến trúc khách - chủ.

Trong kiến trúc khách - chủ, để chuyển tải dữ liệu giữa thiết bị cầm tay và máychủ cần sử dụng kết nối không dây Có 2 giải pháp cho kết nối không dây thườngđược sử dụng cho Mobile GIS là: truyền thông vô tuyến và truyền thông di động.

- Truyền thông vô tuyến truyền các tín hiệu qua không trung và không gian sửdụng sóng radio, microwave và các tần số hồng ngoại Truyền sóng vô tuyến quakênh radio và Wireless LAN là hai loại truyền thông vô tuyến phổ biến

- Truyền thông di động cho phép kết nối dữ liệu thông qua máy tính hoặc thiết

bị di động mà không cần kết nối vật lý thông qua hai kỹ thuật TDMA (Time DivisionMultiple Access) và CDMA (Code Division Multiple Access) [10] CDMA sử dụngcác kỹ thuật quang phổ dải rộng, trong đó các bit dữ liệu ở mỗi lần trao đổi được mãhóa và truyền đồng thời với các lần trao đổi khác TDMA là kỹ thuật khe thời giantrong đó mỗi thiết bị trên mạng được cho một khe thời gian cụ thể để truyền dữ liệu.Hiện nay chuẩn GSM (The Global System for Mobile Communications) sử dụng kỹthuật TDMA được phát triển mạnh ở nhiều nước, một số quốc gia sử dụng GSM từ850Mhz đến 1900Mhz [35] (hệ thống GSM phụ thuộc vào tần số) GSM hỗ trợ tốc độtruyền dữ liệu lớn nhất không quá 14,4 Kb/s Chuẩn thế hệ thứ 2 này đã trở nên phổbiến và được phát triển thêm như General Packet Radio Service (GPRS), chuẩn này

có thể truyền dữ liệu tới 48 Kb/s Khi nâng cấp hệ thống 2G lên 2.5G có thể tăng tốc

độ lên 384 Kb/s Hiện nay chuẩn 3G đã cho phép tải dữ liệu với tốc độ tới 14,4 Mb/s.Các thiết bị di động cầm tay là hạt nhân của một hệ thống Mobile GIS Hiệnnay, các thiết bị cầm tay đã có cấu hình tương đối mạnh (tốc độ chip trên điện thoạiđạt tới 2x1,2Ghz, bộ nhớ RAM 1Gb) và đi kèm là hệ điều hành mới (Window Phone

7, Window Mobile 6.5, WindowCE, Android, iOS, ), đồng thời thiết bị cũng đượctích hợp Wifi, 3G (phổ biến là HSPDA 3,6 hoặc HSPDA 7,2) và GPS (ví dụ chipSiRF Star III)

1.2 GPS VÀ CÁC PHƯƠNG PHÁP ĐO ĐẠC BẰNG GPS

1.2.1 Cơ sở lý thuyết về Hệ thống định vị toàn cầu

GPS Phương pháp định vị tuyệt đối và định vị tương đối

Hệ thống định vị toàn cầu GPS bao gồm ba bộ phận: vệ tinh, hệ thống điều khiển

và người sử dụng [9] Mỗi vệ tinh GPS phát ra hai tần số vô tuyến phục vụ mục đíchđịnh vị: L1 trên tần số 1575,42MHz và L2 trên tần số 1227,6MHz (nay có thêm các tần

số L1C, L2C và L5) Song tải (sóng mang - carrier phase) ở các tần số này được điềubiến bởi hai mã giả ngẫu nhiên là C/A-code và P-code (hay Y-code) và thông báo định vị(Navigation message) [2] Mỗi vệ tinh GPS có 1 đồng hồ nguyên tử

rất chính xác Các đồng hồ này xung nhịp với tần số f 0 = 10.23MHz là tần số cơ bản

để tạo ra tín hiệu phát đi từ vệ tinh [2] Hệ thống điều khiển (control system) bao gồmcác trạm giám sát (monitor) và trạm điều khiển trung tâm Hệ thống điều khiển cóchức năng hiển thị sự hoạt động của vệ tinh, xác định quỹ đạo của chúng, theo dõi cácđồng hồ nguyên tử và truyền các thông báo cần phổ biến lên các vệ tinh Bộ phậnngười sử dụng bao gồm tất cả mọi người sử dụng với các máy thu Máy thu tiếpnhận tín hiệu từ vệ tinh theo mã (code) hoặc pha (phase) của sóng mang (hoặc cảhai) Bằng cách so sánh tín hiệu đến từ vệ tinh và mã phát ghi trong máy thu có thểxác định được khoảng cách (cự ly) từ tâm ăng-ten máy thu đến vệ tinh Khi có cự lytới 4 vệ tinh có tọa độ xác định (theo các tham số quỹ đạo) thì máy thu có thể xácđịnh được tọa độ không gian của nó Kỹ thuật xác định tọa độ tuyệt đối của một điểmmặt đất như vậy gọi là kỹ thuật "giả cự ly" (pseudo range technique) Kỹ thuật nàyđược mô tả bằng công thức:

t - thời gian truyền sóng từ vệ tinh tới máy thu

t - số hiệu chỉnh thời gian

Công thức trên có thể được viết dưới dạng:

(xs  xp )2

P =

Trong đó:

P - trị đo giả cự ly;

∆t, ∆T - sai số đồng hồ máy thu GPS và sai số đồng hồ của vệ tinh;

∆atm - sai số do ảnh hưởng của khí quyển;

∆ - tập hợp các sai số khác;

Kết hợp các phương trình đo dạng (1.1) hoặc (1.2) ta có hệ thống phương trình

sai số có 4 ẩn số là t, x p, y p, z p trong đó x s , y s , z s là tọa độ vệ tinh có trong thông báo

định vị, t được xác định theo đồng hồ vệ tinh và máy thu theo mã C/A, c là hằng số

tốc độ truyền sóng điện từ Theo kỹ thuật này, chúng ta có thể xác định tọa độ với độ

chính xác khoảng 5-15m Tọa độ tuyệt đối với độ chính xác 10m của hệ thống GPS chỉ dùng để đáp ứng 2 mục đích:

- Dẫn đường (định vị cho các đối tượng chuyển động như tàu biển, máy bay );

- Cung cấp tọa độ gần đúng cho phương pháp đo tọa độ tương đối GPS.Khác với định vị tuyệt đối bằng mã C/A, phương pháp định vị tương đối bằng

kỹ thuật đo pha GPS có độ chính xác cao hơn hẳn Nguyên lý đo pha là xác định phacủa sóng mang L1 (với máy thu 1 tần số) hay L1 và L2 (với máy thu 2 tần số)

s (ts) - pha của sóng tại thời điểm từ khi vệ tinh bắt đầu phát tín

hiệu; p (t) - pha của sóng tại thời điểm từ khi máy thu nhận được tín

s p (t) - thành phần sai số do cả vệ tinh và máy thu gây ra không phụ thuộc thời

gian (chủ yếu là s (t 0) - p (t 0 ) + N s p , trong đó t 0 là thời điểm bắt đầu đo)

Công thức (1.7) là công thức cơ bản để lập phương trình đo trong kỹ thuật đopha GPS Điều quan trọng nhất là phải tổ hợp các trị đo sao cho khử được các thành

phần hệ thống p(t), s(t) và p.

1.2.2 Phương pháp GPS phân sai (Differential GPS - DGPS)

Nếu cần phải xác định tọa độ trong lúc chuyển động với độ chính xác cao thì cóthể sử dụng phương pháp định vị phân sai (differential) tương đối Ý tưởng là dùngmột máy thu đặt tại một điểm đã biết tọa độ sử dụng làm điểm tham chiếu (máybase) Số liệu đo của máy thu này được sử dụng để tính sai số (số cải chính) rồichuyển tới máy động (máy rover) để hiệu chỉnh kết quả đo ở máy này Kết quả là cácsai số sẽ giảm đi một cách đáng kể Một số thử nghiệm DGPS tại thành phố Hồ ChíMinh cho sai số từ 1,2m đến 2,3m [3]

1.2.2.1 Các nguồn sai số ảnh hưởng đến độ chính xác DGPS

Trong đo GPS, các nguồn sai số chính bao gồm:

- Sai số do chế độ SA (Selective Availability):

Là sai số nhân tạo do chủ ý của Bộ Quốc phòng Mỹ đưa vào tín hiệu vệ tinhGPS nhằm mục đích bảo mật trong quân sự Ảnh hưởng của sai số SA đến kết quảđịnh vị thay đổi tuỳ theo ý định chủ quan của người tạo ra SA Thông thường sai sốnày có giá trị khoảng 30 m

Từ năm 2000, sai số SA đã không còn có trong tín hiệu GPS nữa

- Sự trễ tín hiệu do ảnh hưởng của tầng điện ly (ionosphere) trong khí quyển

(Ionospheric delays)

Tầng điện ly trong khí quyển là lớp khí quyển có độ cao trên 50km Sóng điện

từ đi qua tầng điện ly bị tán xạ gây nên sự trễ tín hiệu Ảnh hưởng của sự trễ tín hiệunày thông thường khoảng 20 - 30m vào ban ngày và 3 - 6m vào ban đêm

Sự trễ tín hiệu do ảnh hưởng của tầng điện ly của tín hiệu từ một vệ tinh GPSđến hai máy thu GPS có khoảng cách nhỏ (dưới 40km) là tương đối giống nhau; do

có thể coi môi trường điện ly ở hai máy thu GPS là như nhau Khi khoảng cách giữacác máy thu GPS càng xa thì sai số do trễ tín hiệu cũng tăng lên

Để giảm bớt sai số do trễ tín hiệu, vệ tinh GPS phát đi các hệ số mô hình hoátầng điện ly để tính ảnh hưởng của sự trễ tín hiệu Tuy vậy, các mô hình khí quyển

cũng chỉ là gần đúng, do vậy vẫn tồn tại sự trễ tín hiệu do ảnh hưởng của tầng điện

ly Một đặc tính quan trọng là ảnh hưởng của tầng điện ly tỷ lệ nghịch với bìnhphương của tần số sóng điện từ Do vậy, sử dụng máy thu GPS hai tần số sẽ tínhđược ảnh hưởng của tầng điện ly

- Sự trễ tín hiệu do ảnh hưởng chiết quang của tầng đối lưu (tropospheric delays):

Tầng đối lưu là lớp khí quyển dưới tầng điện ly Do ảnh hưởng của tính chấtkhúc xạ của sóng điện từ khi truyền qua môi trường khí quyển không đồng nhất màsinh ra hiện tượng trễ tín hiệu GPS Hệ số chiết quang trung bình của tầng đối lưu là1.0030, song do ảnh hưởng của nhiệt độ, độ ẩm và áp suất khác nhau, hệ số này luônthay đổi gây nên sự không đồng nhất trong môi trường truyền sóng

Ảnh hưởng của tầng đối lưu đến sai số do trễ tín hiệu GPS phụ thuộc vào độcao của vệ tinh tính bằng góc (Elevation angle) Đối với vệ tinh thấp dưới 30o, sai số

do tầng đối lưu có thể lên tới 30m, độ cao của vệ tinh càng lớn, sai số này càng giảmdần Sự khác nhau về hệ số chiết quang của các vùng khác nhau có thể tạo ra sự khácnhau về độ trễ tín hiệu giữa hai máy thu GPS tới 1 - 3m

Sai số do ảnh hưởng của tầng đối lưu có thể hạn chế bằng cách đặt góc ngưỡngcao lớn khi thu tín hiệu GPS và sử dụng các mô hình khí quyển thích hợp

- Sai số quỹ đạo vệ tinh (Ephemeris error):

Mỗi vệ tinh GPS, theo thiết kế, chuyển động theo một quỹ đạo nhất định.Nhưng do nhiều yếu tố kỹ thuật, các vệ tinh không thể bay đúng hoàn toàn theo quỹđạo thiết kế Do vậy, quỹ đạo vệ tinh (lịch vệ tinh) được thông báo trong tín hiệu vệtinh sẽ không trùng hoàn toàn với quỹ đạo thực tế của vệ tinh Sai số quỹ đạo vệ tinh

là sự chênh lệch giữa toạ độ thực tế của vệ tinh với toạ độ được tính theo lịch vệ tinh

dự đoán Lịch vệ tinh hàng ngày được hiệu chỉnh ít nhất một lần

Sai số do quỹ đạo vệ tinh nói chung khá nhỏ, dưới 3m

- Sai số đồng hồ vệ tinh:

Là độ lệch về giờ thật của đồng hồ vệ tinh so với giờ thông báo trong tín hiệu vệtinh Các máy định vị GPS phải căn cứ vào giờ vệ tinh thông báo và giờ theo đồng hồmáy thu GPS để định vị (tính giả cự ly), vì vậy sai số đồng hồ vệ tinh sẽ gây nên sai

số xác định giả cự ly, tức là gây nên sai số định vị

Đồng hồ vệ tinh cũng luôn được hiệu chỉnh bằng tín hiệu phát đi từ trạm điềukhiển

- Sai số đồng hồ máy thu GPS:

Sai số này cũng tương tự như sai số đồng hồ vệ tinh Sai số đồng hồ của máythu GPS tạo nên sai số tính giả cự ly, tức là tạo nên sai số định vị của các máy thuGPS.

- Sai số do ảnh hưởng của hiện tượng đa tuyến (Multipath):

Hiện tượng đa tuyến là hiện tượng phản xạ tín hiệu GPS từ mặt đất tới ăngtenmáy thu GPS khi góc ngưỡng cao của vệ tinh nhỏ Hiện tượng này có thể tránh đượckhi loại bỏ các vệ tinh có góc ngưỡng cao nhỏ (nhỏ hơn 10o - 15o) và sử dụng ăngten

có đĩa che tia phản xạ (ăngten chokering)

- Độ chính xác do ảnh hưởng của đồ hình vệ tinh (sự suy giảm độ chính xác):

Độ chính xác định vị bằng GPS phụ thuộc vào vị trí hình học tương quan giữacác vệ tinh với máy thu GPS Chỉ số đánh giá sự phân bố đều vị trí tương quan củacác vệ tinh với máy thu GPS được gọi là sự suy giảm độ chính xác (DOP) Chỉ sốDOP càng cao thì độ chính xác càng thấp Giá trị tốt nhất của DOP là nhỏ hơn 2,5.Giá trị cho phép thường là nhỏ hơn 6

Tất cả các sai số trên đều được gọi chung là phân sai trong kỹ thuật DGPS Kỹthuật cải chính phân sai GPS là nhằm loại bỏ hoặc giảm thiểu các sai số nêu trên Cácnguồn sai số bị triệt tiêu (loại bỏ) khi sử dụng kỹ thuật DGPS là các loại sai số khôngphụ thuộc vào vị trí của máy thu GPS trên mặt đất (ảnh hưởng hoàn toàn giống nhauđối với tất cả các máy thu GPS ở các vị trí khác nhau) các nguồn sai số này bao gồm:sai số SA, sai số đồng hồ vệ tinh

Về lý thuyết thì ảnh hưởng của các nguồn sai số khác đến kết quả định vị củacác máy thu GPS đặt gần trạm base là xấp xỉ nhau và có giá trị chênh lệch khoảng 10

- 15cm Khi khoảng cách từ máy GPS động đến trạm base lớn (50 - 500km) thì ảnhhưởng của các loại sai số tại trạm tĩnh và tại trạm GPS động là khác nhau Nguyên lýcủa DGPS là tính phân sai tại trạm base và lấy đó làm số liệu cải chính kết quả định

vị tại các trạm GPS động Khi máy GPS động ở xa trạm base, sai số lý thuyết củaphương pháp DGPS là khoảng 1 - 5m Giá trị này phụ thuộc vào chất lượng kỹ thuậtcủa thiết bị tại trạm base và máy thu GPS động

1.2.2.2 Các giải pháp kỹ thuật cải chính phân sai trị đo GPS (DGPS)

Trong phương pháp đo DGPS, việc cải chính phân sai có thể thực hiện bằng một trong hai phương pháp sau đây:

- Phương pháp cải chính toạ độ: theo phương pháp này số cải chính phân sai là hiệu số toạ độ (hiệu kinh độ, vĩ độ và độ cao: ∆B, ∆L và ∆H) đã biết và toạ độ tính

được theo trị đo GPS tại trạm base

Số cải chính phân sai tính theo phương pháp cải chính toạ độ chỉ đúng khi cảhai máy base và rover cùng thu tín hiệu tới cùng một nhóm vệ tinh Nếu vệ tinh thuđược khác nhau thì số cải chính không những không làm giảm mà còn có thể làmtăng sai số cho kết quả đo ở máy rover.

- Phương pháp cải chính cự ly: số cải chính phân sai là hiệu khoảng cách thật từ

vệ tinh tới máy thu và giả cự ly đo được tại trạm base

Tuỳ theo cách xử lý, ta có 2 phương pháp tính số cải chính phân sai DGPS:

- Phương pháp DGPS xử lý sau (Post processing): theo phương pháp này, số

liệu đồng thời thu tín hiệu các vệ tinh giống nhau, trong cùng một khoảng thời giantại trạm base và trạm rover được lưu lại và số cải chính phân sai cùng với toạ độ đãđược cải chính phân sai của trạm rover được tính toán sau khi đo xong

- Phương pháp DGPS thời gian thực (Realtime DGPS): theo phương pháp này

tại trạm base số cải chính phân sai liên tục được tính toán và được truyền tới các máyrover thông qua các thiết bị truyền thông Các máy thu GPS rover đồng thời thu tínhiệu từ vệ tinh GPS và tín hiệu cải chính phân sai phát từ trạm base để tính ra toạ độchính xác (đã được cải chính phân sai) Sơ đồ hoạt động của phương pháp RealtimeDGPS được mô tả trong hình 1.4

Hình 1.4 Sơ đồ hoạt động của DGPS thời gian thực.

Cấu hình thiết bị tối thiểu của phương pháp Realtime DGPS gồm 3 phần chính:

- Máy thu GPS base

- Thiết bị truyền tin thu và phát (Datalink)

- Máy thu GPS rover

Hoạt động của máy GPS Monitoring tại trạm Beacon Control có thể mô tả nhưsau:

Máy thu GPS IM (Integrity Monitor GPS receiver) được tích hợp một máy thuGPS và máy thu tín hiệu cải chính phân sai, ăng-ten của máy thu GPS IM được đặttại một điểm đã biết toạ độ gần trạm Beacon Control Bản thân máy thu GPS IM, khi

đó hoạt động như là một máy GPS động: đồng thời thu tín hiệu từ vệ tinh GPS và tínhiệu cải chính phân sai phát từ trạm Beacon Control Từ tín hiệu vệ tinh và tín hiệucải chính phân sai thu được, máy thu GPS IM tính ra toạ độ đã được cải chính phânsai So sánh toạ độ đã được cải chính phân sai với toạ độ đã biết tại điểm đặt ăng-tencủa máy thu GPS IM, sẽ đánh giá được sai số của tín hiệu cải chính phân sai phát đi

từ trạm Beacon Control

b Phương pháp DGPS diện rộng (WADGPS)

Các trạm Beacon Control thường chỉ có tầm phủ sóng khoảng 500km Các trạmnày được xây dựng trên đất liền, do đó không phủ sóng đến vùng biển xa hoặc vùng bịđịa hình, địa vật che khuất Trong trường hợp này, nếu nâng tầm hoạt động của trạmBeacon Control lên trên 500km thì độ chính xác cải chính phân sai bị giảm rất lớn Đểkhắc phục nhược điểm này của các trạm Beacon Control, người ta áp dụng phươngpháp DGPS diện rộng - WADGPS (Wide Area Differenfial GPS) Về nguyên lý phươngpháp WADGPS không khác với phương pháp MSK - Beacon DGPS Sự khác nhau giữahai phương pháp này là phương thức truyền tín hiệu cải chính phân sai

Phương thức truyền tin tới các máy thu GPS động trong phương pháp DGPSdiện rộng là truyền tin gián tiếp thông qua vệ tinh truyền thông (CommunicationSatellite), gọi là Inmarsat Satellite Các máy GPS động nằm trong tầm nhìn của vệ

tinh truyền thông đều nhận được tín hiệu cải chính phân sai Khi sử dụng nhiều vệtinh truyền thông với quỹ đạo khác nhau thì có thể truyền tín hiệu trên phạm vi toàncầu Tuy vậy, tầm hoạt động của hệ thống WADGPS không vì thế mà có thể đảm bảotrên phạm vi toàn cầu Việc sử dụng vệ tinh chỉ nhằm mục đích truyền thông, còn độchính xác thì phụ thuộc vào các trạm GPS cố định (Reference GPS Station) trong hệthống WADGPS Vì vậy, để đảm bảo độ chính xác, người ta vẫn phải bố trí các trạmGPS cố định đủ mật độ Ưu việt của phương pháp này là các trạm GPS cố định đơngiản hơn nhiều so với các trạm Beacon DGPS Do tín hiệu cải chính phân sai đượcphát thông qua vệ tinh, tại các trạm này không cần ăngten phát như các trạm DGPS.Chu trình hoạt động của hệ thống WADGPS có thể tóm tắt như sau:

Trạm Reference WADGPS thu tín hiệu từ vệ tinh GPS, tính ra số cải chính phânsai và truyền tới trung tâm kiểm tra Tại đây, số liệu cải chính phân sai được kiểm tra,

xử lý và truyền tới vệ tinh truyền thông Vệ tinh truyền thông truyền tải lại số liệu cảichính phân sai tới các máy GPS động trên mặt đất Sử dụng tín hiệu thu được từ vệtinh GPS và số liệu cải chính phân sai thu được từ vệ tinh truyền thông Inmarsat,máy thu GPS động tính ra vị trí chính xác đã được cải chính phân sai

Mỗi hệ thống WADGPS gồm nhiều trạm Reference, một vài Trung tâm kiểm tra

và khoảng 3 - 4 vệ tinh truyền thông

Hiện nay, có 3 hệ thống WADGPS: Hệ thống Omnistar và Starfix của hãngFugro và hệ thống Skyfix của hãng Racal

Hệ thống Starfix gồm 60 trạm Reference được bố trí thành 3 vùng trên toàn cầu,

3 trạm kiểm tra và 4 vệ tinh truyền thông đảm bảo phủ sóng từ 70o vĩ độ Nam tới 70o

vĩ độ Bắc, tầm hoạt động là 2000 km Hệ thống Omnistar thực chất là hệ thốngStarfix nhưng chỉ hoạt động ở ven biển và trên đất liền

Hệ thống Skyfix có cấu tạo, độ chính xác và tầm hoạt động tương tự như hệthống Starfix

c Kỹ thuật DGPS truyền thông dải tần số cao UHF hoặc VHF

Kỹ thuật DGPS truyền thông dải tần số cao UHF hoặc VHF chỉ khác các côngnghệ DGPS khác ở kỹ thuật thu phát sóng

Đối với dải tần UHF các gói tín hiệu theo chuẩn RTCM SC 104 từ máy thuDGPS RS được modem của máy phát Radio Link điều biến trong dải tần sóng mang

từ 420MHz đến 470MHz Còn đối với dải tần VHF, dải tần sóng mang là từ 140 MHzđến 180MHz

Hệ thống DGPS truyền thông dải tần số cao UHF hoặc VHF bao gồm 3 thành

phần chính:

- Máy thu DGPS RS (DGPS Reference Station) tạo được các gói tín hiệu theochuẩn RTCM SC 104 tại các cổng giao tiếp RS 232, đặt trên điểm cố định đã biết toạđộ

- Máy phát sóng radio điều biến tín hiệu số để phát số liệu cải chính đến máy thu di động

- Máy thu di động DGPS, thu nhận và sử dụng các gói thông tin dạng chuẩnRTCM SC 104 tại các cổng giao tiếp RS 232 để cải chính toạ độ ở chế độ thời gianthực (Real-time)

Độ chính xác của kỹ thuật DGPS sử dụng dải tần số UHF và VHF hoàn toànphụ thuộc vào chất lượng của các thiết bị định vị DGPS và phương pháp cải chínhphân sai (Real-time DGPS hoặc RTK) Độ chính xác cải chính phân sai sử dụngphương pháp Real-time DGPS đạt khoảng 1-3m, đối với phương pháp RTK khoảng20cm [8]

1.3 MỐI QUAN HỆ GIỮA MOBILE GIS VÀ GPS

Theo các định nghĩa trên thì GPS được coi là một thành phần của hệ thốngMobile GIS GPS mang đến cuộc cách mạng cho GIS, đáp ứng nhu cầu về vị trí theothời gian thực và thông tin thực địa [16] Thiết bị thu GPS trong hệ thống Mobile GISthường sử dụng phương pháp định vị độc lập Độ chính xác thấp của GPS sử dụngtrong đa số các hệ thống Mobile GIS so với các phương pháp đo đạc truyền thống chỉ

là vấn đề có tính tương đối [19] Để nâng cao độ chính xác có thể sử dụng các thiết bịđịnh vị như Trimble GeoExplorer GeoXT (có hỗ trợ tính năng DGPS) với phần mềmArcPad và phần mềm nâng cao độ chính xác GPS xử lý sau Ngoài ra có thể sử dụngphần mềm loại bỏ các điểm GPS có sai số lớn và nội suy từ những điểm trước đó (ví

dụ MMGPS) [26] Phần mềm ArcPad thường được sử dụng cho Mobile GIS ArcPadcung cấp bản đồ, GIS và tích hợp GPS hoặc DGPS cho người sử dụng thông quathiết bị di động [19]

Với GPS được tích hợp, ArcPad sẽ hiển thị vị trí hiện tại trên bản đồ theo thờigian thực [19] Máy thu GPS hỗ trợ 4 giao thức truyền tín hiệu: NMEA 0183(National Marine Electronics Association); TSIP (Trimble Standard InterfaceProtocol); DeLorme Earth binary protocol; Rockwell PLGR GPS binary protocol.Phần mềm tự động lưu tọa độ GPS dưới định dạng shapefile ở dạng điểm, dạngđường hay dạng vùng và có thể được mở trực tiếp bằng phần mềm GIS khác Tất cả

dữ liệu GPS được ghi dưới dạng “track log” Người sử dụng cũng có thể thu thập dữ

liệu thuộc tính đi kèm tọa độ GPS và lưu trữ trong shapefile tương tự.

Hệ thống định vị toàn cầu được sử dụng trong 2 ứng dụng khác nhau củaMobile GIS: ứng dụng thứ nhất dựa vào vị trí cung cấp thông tin địa lý (hình học vàthuộc tính) thông qua các thiết bị di động, hệ thống GPS là thành phần cung cấp vị tríkhông gian, ứng dụng thứ hai dựa trên khảo sát thực địa trong đó GPS được sử dụngnhư công cụ thu thập dữ liệu không gian và dữ liệu thuộc tính của đối tượng địa lý,việc sử dụng GPS trong đo đạc thành lập bản đồ thuộc ứng dụng thứ hai

Hình 1.5 GPS trong hệ thống Mobile GIS [28].

1.4 TÌNH HÌNH ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ MOBILE GIS KẾT HỢP GPSTRONG ĐO VẼ THÀNH LẬP BẢN ĐỒ

1.4.1 Ứng dụng trên thế giới

1.4.1.1 Hệ thống Google Maps

Google Maps ban đầu là dịch vụ bản đồ trực tuyến của Google [12] Bắt đầu hoạtđộng từ 2005, Google Maps tập hợp hình ảnh từ nhiều nguồn cung ứng ảnh vệ tinh, tạothành một bản đồ hoàn chỉnh chi tiết đến mức các trục đường giao thông của thế giới.Ngoài ra, Google Maps còn cung cấp chức năng tìm đường cho người dùng GoogleMaps cho phép người dùng thêm, chỉnh sửa thông tin thuộc tính và hình học trên bản đồ,đính kèm ảnh chụp mô tả Người sử dụng trở thành người cung cấp, đóng

góp thông tin (đa phần là chính xác, và được Google kiểm tra, nếu không chính xác

sẽ được gỡ bỏ) góp phần làm cho Google Maps ngày càng phát triển

Năm 2006, Google giới thiệu Google Maps for Mobile được viết trên nền Java.Khi chạy trên các thiết bị hỗ trợ GPS, Google Maps có khả năng xác định vị trí củangười dùng trên bản đồ và cung cấp hầu hết các chức năng có trên Web như chuyểnđổi giữa bản đồ và hình ảnh vệ tinh, tìm đường, tìm địa điểm

Hình 1.6 Kết quả tìm đường trên Google Maps for Mobile.

Năm 2007, Google tích hợp My Location™ vào Google Maps for Mobile MyLocation cho phép xác định vị trí của người dùng mà không cần thiết bị phải có GPS.Bằng cơ sở dữ liệu vị trí các trạm thu, phát của mình, cộng với cường độ tín hiệunhận được từ trạm, ứng dụng có thể suy ra khoảng cách của người dùng tới trạm vàxác định vị trí của người dùng

Hình 1.7 MyLocation có thể định vị người dùng chính xác tới một mức nhất định.

Năm 2008, Google bắt đầu phát triển các phiên bản Google Maps cho các hệđiều hành di động khác nhau nhằm mục đích cải thiện tốc độ so với phiên bản Java.Tới nay, ngoài phiên bản Java, Google Maps đã có các phiên bản cho các hệ điềuhành khác nhau như Android, iPhone, Windows Mobile, Symbian/UIQ, BlackBerry

OS, Palm OS

Ngoài ứng dụng cho Mobile, Google còn cung cấp một phần ứng dụng trên GIS

và LBS để người dùng có thể tự phát triển thêm các chức năng mới Google cho phépngười dùng sử dụng hầu hết các yếu tố tạo thành cơ sở dữ liệu của mình như hìnhảnh, bản đồ, dữ liệu đường phố và tọa độ vị trí Dựa trên giao diện lập trình ứng dụngGoogle Maps API đã có khá nhiều ứng dụng được phát triển thêm Một số là biên tậpchỉnh sửa dữ liệu của Google với các nguồn khác để so sánh, một số là các ứng dụng

mở rộng chức năng như Wikimapia - cho phép người dùng đánh dấu các địa danhquanh mình

Có thể nói Google Maps là ứng dụng địa lý có quy mô lớn nhất hiện nay Tuynhiên Google Maps có một số hạn chế: dữ liệu đường phố chỉ có ở một số quốc giaxác định nên chức năng tìm đường và một số chức năng liên quan chỉ hoạt động ởcác quốc gia này; Việt Nam hiện chỉ có tên đường chứ chưa có thông tin đường (chấtliệu trải mặt, độ rộng, v.v.) trên Google Maps nên chức năng tìm đường bị hạn chế.Một số khu vực đô thị ở Việt Nam ảnh vệ tinh tương đối rõ nên có thể phục vụ chocác ứng dụng khảo sát thực địa Trong giai đoạn khảo sát của dự án “Xây dựng quytrình vận hành liên hồ chứa trên sông Ba” Google Maps rất hữu ích cho việc xác địnhcác mặt cắt ngang đo sâu và tìm đường xuống bờ sông

Hình 1.8 Google Latitude trên iPhone.

Gần đây, ngoài Google Maps, Google còn triển khai Google Latitude - dịch vụcho phép người dùng chia sẻ vị trí và theo dõi vị trí của bạn bè mọi lúc mọi nơi.Google Latitude định danh người dùng bằng Google Account nên ngoài khả năngđịnh vị người dùng khi sử dụng thiết bị di động như Google Maps, Google Accountcòn có thể định vị người dùng khi sử dụng PC bằng GeoIP (vị trí địa lý địa chỉInternet).

Thiết bị của người dùng chọn được theo dõi liên tục cập nhật vị trí của mìnhvới server của Google Vì vị trí của người dùng là vấn đề riêng tư nên Google chophép người dùng kiểm soát cụ thể ai có thể biết mình ở đâu và vào lúc nào

Tương tự Google Latitude, các dịch vụ LBS như FindMe, Sniff, The GRID,MaxMind, cho thiết bị di động đang thu được rất nhiều người sử dụng, các dịch vụnày giúp người dùng thông qua mạng xã hội như Facebook, Twitter để liên kết bạn

bè trong việc mua sắm, vui chơi, giải trí, chia sẻ thông tin, tìm kiếm bạn bè

1.4.1.1 Ứng dụng Mobile GIS để quản lý đất giáo dục ở Đài Loan

Phần mềm SuperPad được lựa chọn bởi cơ quan giáo dục đào tạo ở Đài Loan đểthu thập và đo đạc đất đai cho ngành giáo dục [31] Những thửa đất được quản lýbằng công nghệ GIS Bộ Giáo dục Đài Loan có 5643 bất động sản bao gồm các tòanhà hoặc kho lưu trữ Tổng giá trị tài sản ước tính 60 tỷ USD Những thửa đất nàytrước kia chưa được quản lý tốt trong một thời gian dài Từ đó, người ta đặt kếhoạch sử dụng công nghệ Mobile GIS để đảm bảo độ chính xác của dữ liệu địa chính

và quản lý cơ sở dữ liệu có hiệu quả Với công nghệ này dữ liệu thửa đất không chỉđược thu thập, đo đạc và quản lý tốt mà còn tăng doanh thu cho ngành

Ứng dụng công nghệ Mobile GIS, người khảo sát có thể truy cập cơ sở dữ liệuđịa chính dễ dàng thông qua các thiết bị cầm tay GIS và công nghệ GPS tích hợpgiúp người dùng tạo mới, biên tập và truy vấn cơ sở dữ liệu trong khi khảo sát và còncho phép tải kết quả đo đạc lên cơ sở dữ liệu thông qua quá trình đồng bộ hóa

Hệ thống dựa trên Mobile GIS cho phép quản lý khoảng 887535 m2 đất chongành giáo dục ở Đài Loan, hệ thống này đảm bảo tính hiệu quả và độ chính xác của

cơ sở dữ liệu địa chính, làm tăng khả năng sử dụng của đất và giúp đỡ sự phát triểncủa ngành giáo dục

1.4.1.2 Ứng dụng Mobile GIS trong thu thập dữ liệu địa chính ở Ghana

Ở Ghana, đo đạc địa chính được thực hiện bởi cơ quan khảo sát của Chính phủ,

tổ chức bản đồ quốc gia, trong khi thông tin thuộc tính của các thửa đất trên bản đồđược thu thập bởi văn phòng đăng ký đất đai, nơi cấp giấy chứng nhận quyền sở hữu

thửa đất Hai khối dữ liệu này được gộp vào cơ sở dữ liệu trung ương và lưu trữ [19].Cùng với sự phát triển của WebGIS, sự xuất hiện của Mobile GIS mang lại khảnăng thu thập dữ liệu và lưu giữ dữ liệu thuộc tính Một khía cạnh của hệ thông tinđịa lý là những lợi ích từ việc cung cấp thông tin địa chính, đặc biệt ở những khu vựcmới xuất hiện, có giá trị Dự án đã thiết kế hệ thống Mobile GIS phù hợp với việc xâydựng và cập nhật cơ sở dữ liệu địa chính với các bước như sau [19]:

- Phân tích khả năng có thể cho biên tập, cập nhật và trao đổi dữ liệu địa chínhtrực tuyến trên môi trường Mobile GIS và lựa chọn giải pháp thích hợp nhất cho từngnhiệm vụ

- Phát triển các công nghệ hiện đại cho việc biên tập, cập nhật, trao đổi dữ liệu thông qua Mobile GIS

- Thiết kế và cung cấp các giao thức dựa trên các ý tưởng mới và sau đó thử nghiệm hiệu quả và khả năng

Ý tưởng của quá trình thử nghiệm là xây dựng một website, khi truy cập mọingười có thể tải về phần khách hàng và thử nghiệm các dịch vụ công Để dịch vụ trởnên hữu ích hơn, dự án sẽ phát triển hệ thống mã nguồn mở cho cả phần máy chủ vàmáy khách, đồng thời tạo hệ thống theo chuẩn OGC (Open Geospatial Consortium).Hiện tại các lớp cơ sở dữ liệu đã sử dụng phần mềm mã nguồn mở (PostGIS) Mặc dù

dữ liệu trên máy chủ vẫn chạy trên các phần mềm của các hãng Microsoft và ESRI(ArcPad, IIS và ASP), nhưng thời gian tới hệ thống sẽ được viết trên JavaScript vànhư vậy có thể dễ dàng triển khai trên các nền tảng khác nhau [19]

1.4.1.3 Hệ thống Mobile GIS trong y học tại Foothills Hospital, Calgary, Canada

Hệ thống giám sát để theo dõi y tế và cấp cứu bằng cách sử dụng RFID (RadioFrequency Identification Tags - Công nghệ nhận dạng tần số vô tuyến) và Wifi là một

dự án nghiên cứu của phòng thí nghiệm SPARCS, Đại học Calgary, Canada với mụctiêu là hỗ trợ theo dõi của cả nhân viên máy tính và nhân viên y tế [27]

Mỗi nhà cung cấp dịch vụ chăm sóc sức khỏe để ra quyết định chính xác cầnthông tin từ nhiều nguồn khác nhau, lượng thông tin này gấp 50 lần lượng thông tin

có sẵn Vấn đề đặt ra là phải có phương pháp thu thập, tìm kiếm thông tin đến đúngngười và vào đúng thời điểm Sự tích hợp công nghệ GIS, GPS, cảm biến từ xa,mạng không dây, máy ảnh thông minh và Internet đã giúp đạt được mục tiêu nàyDịch vụ chăm sóc sức khỏe hàng ngày đã sử dụng 3 công nghệ:

Công nghệ nhận dạng tần số vô tuyến (Radio Frequency Identification Tags RFID), bao gồm thiết bị phần cứng có khả năng theo dõi các thiết bị và con người

Hệ thống định vị thời gian thực (Real-time Location Systems - RTLS) cho phép hiển thị ngay lập tức và đáp ứng nhanh chóng các cuộc gọi khẩn cấp.

- Hệ thống mạng Wifi (Wireless Fidelity Networks)

Y tế hiện đại có thể đáp ứng nhiều trường hợp khẩn cấp và nâng cao chất lượngchăm sóc sức khỏe bệnh nhân bằng cách sử dụng công nghệ không dây và GIS Điềunày sẽ giúp cải thiện chất lượng cuộc sống cho người dân trong tương lai gần

1.4.1.4 Tích hợp Mobile GIS và kết nối không dây với máy chủ dữ liệu bản

đồ phục vụ quản lý môi trường

Rất nhiều vấn đề về môi trường và giám sát môi trường sống cần việc đo đạcbản đồ thời gian thực và thông tin định vị chính xác [28] Những nhiệm vụ này nếu

sử dụng công nghệ đo đạc bản đồ và GIS truyền thống sẽ tốn nhiều thời gian và khóthực hiện, vì gặp phải hạn chế của máy tính để bàn và công nghệ kết nối có dây Mộtgiải pháp phù hợp là chọn lựa hệ thống Mobile GIS, hệ thống này có thể tích hợpGIS, GPS và viễn thám cho khả năng thu thập dữ liệu không gian thông qua các thiết

bị di động

Hình 1.9 Các thành phần của dự án Mobile GIS phục vụ quản lý môi trường [28].

Dự án đã ứng dụng một thiết kế di động, máy chủ kết nối không dây trên nềnweb tích hợp với Pocket PC và máy thu GPS, hỗ trợ GIS thời gian thực và khả năngphân tích viễn thám ngay tại thực địa Viễn thám di động, thu thập dữ liệu GIS và các

phương pháp phân tích cung cấp giải pháp thân thiện, dễ tương tác cho phép các nhânviên kiểm lâm và quản lý tài nguyên truy cập và phân tích sự thay đổi lớp phủ thựcvật ngoài thực địa.

1.4.2 Ứng dụng ở Việt Nam

Ứng dụng phổ biến nhất của Mobile GIS ở Việt Nam là các hệ thống tìm kiếm

vị trí, địa chỉ trên cơ sở dữ liệu bản đồ, tuy nhiên đa phần là dữ liệu bản đồ có sẵntrong máy, chưa được cập nhật, chỉnh sửa trên server Các trang tìm kiếm dữ liệukhông gian chưa nhiều, và còn ít chức năng (ví dụ như trang web basao.com.vn)

1.4.2.1 Hệ thống dẫn đường bằng vệ tinh

Hệ thống dẫn đường bằng vệ tinh là dịch vụ của công ty Vietmap Để thực hiệnchức năng dẫn đường, hệ thống này được tích hợp bản đồ số của địa phương dẫnđường cho người sử dụng Hiện tại, hệ thống dữ liệu bản đồ số của Vietmap đã có đủcho 63 tỉnh thành của cả nước

Sau khi thiết bị có nguồn dữ liệu của những địa phương đã được cài đặt, chỉ cầnxác định điểm đến, phần mềm của thiết bị sẽ xác định lộ trình ngay từ vị trí của thiết bị.Phần mềm giúp người sử dụng dễ dàng tìm ra địa chỉ gần nhất của các điểm cầnđến: cơ quan hành chính, trụ sở công an, bệnh viện, trường học, chợ, siêu thị, hệthống ATM, nhà hàng - khách sạn, trạm xăng, chỗ đậu xe, trung tâm thương mại, Ngoài những địa chỉ cố định có trong phần mềm, người sử dụng có thể bổ sungthêm những địa chỉ mới mà chính người sử dụng đó cần tới thường xuyên để làmnguồn dữ liệu riêng cho cá nhân

Hệ thống còn có chức năng mô phỏng lộ trình đường đi trước khi khởi hành đểngười sử dụng lựa chọn theo thông tin tuyến đường: có thường xuyên tắc đường haykhông, có cấm đường tạm thời, thi công đường,

1.4.2.2 Ứng dụng GPS và GIS phục vụ công tác quản lý xe buýt trên địa

bàn thành phố Hồ Chí Minh

Module di động trang bị trên xe gồm nhiều thành phần: các thiết bị, cảm biếnthu thập dữ liệu, các thiết bị hiển thị cung cấp thông tin hay cảnh báo, thiết bị báo tinkhẩn cấp và bộ tập trung dữ liệu (data logger) giao tiếp với trung tâm điều hành Cácthiết bị định vị và cảm biến sẽ tự động thu thập thông tin và lưu trữ ở bộ nhớ, bộ điềukhiển tập trung dữ liệu sẽ truy xuất bộ nhớ khi nhận các yêu cầu từ trung tâm điềuhành để gửi dữ liệu thu thập về trung tâm hoặc hiển thị thông tin cho hành khách

hoặc gửi cảnh báo đến tài xế xe buýt,

Hình 1.10 Mô hình hoạt động của hệ thống quản lý xe buýt

bằng GPS và GIS ở TP Hồ Chí Minh [14].

Chương 2 MỘT SỐ HỆ THỐNG THU THẬP

DỮ LIỆU KHÔNG GIAN BẰNG MOBILE GIS - GPS

2.1 HỆ THỐNG MOBILE GIS SỬ DỤNG GPS ĐỊNH VỊ ĐỘC LẬP (MGIS-AP)Theo quy phạm đo vẽ thành lập bản đồ địa chính [4] thì sai số trung bình vị trícác điểm trên ranh giới thửa đất biểu thị trên bản đồ địa chính số tại khu vực đô thị sovới vị trí của điểm khống chế đo vẽ (hoặc điểm khống chế ảnh ngoại nghiệp) gần nhấtkhông được vượt quá 5cm đối với tỷ lệ 1:200, 7cm đối với tỷ lệ 1:500, 15cm đối với

tỷ lệ 1:1000, 30cm đối với tỷ lệ 1:2000, 150cm đối với tỷ lệ 1:5000, và 300cm đối với

tỷ lệ 1:10000 Đối với khu vực đất ở nông thôn, các sai số trên được phép tăng thêm1.5 lần, đối với khu vực đất nông nghiệp được phép tăng 2 lần

Hiện tại các thiết bị GPS định vị độc lập cho độ chính xác từ 3-15m, như vậyđối với đo đạc địa chính thì phương pháp định vị độc lập hoặc Mobile GIS có thể sửdụng được ở tỷ lệ 1:10.000, và trong một số trường hợp cả tỷ lệ 1:5000 Các tỷ lệ đo

vẽ khác đòi hỏi độ chính xác cao hơn cần dùng các thiết bị thu và công nghệ GPSchính xác hơn

Trong thực tế, khi đo vẽ bản đồ địa chính đất lâm nghiệp tỷ lệ 1:10.000 người

ta có thể sử dụng máy GPS cầm tay với các chức năng GIS đơn giản để đo đạc cáckhu vực mới xuất hiện, không giải đoán được qua ảnh vệ tinh Trước khi đi thực địadùng phần mềm (ví dụ như phần mềm Planning của hãng Trimble) để tìm thời điểm

có nhiều vệ tinh, đồng thời cũng căn cứ vào bản đồ ảnh để xác định sơ đồ đo vẽ Sốliệu đo sau khi được trút vào máy tính sẽ được đưa lên bản đồ số trên phần mềmMicrostation hoặc AutoCAD Trong trường hợp có dữ liệu bản đồ nền (basemap) củakhu vực đo vẽ thì sẽ trợ giúp cho việc xác định chính xác hơn vị trí cần đo vẽ Quytrình thực hiện gồm các bước sau:

Bước 1: Công tác chuẩn bị, xem lịch vệ tinh để bố trí thời gian đo, xác định khu

vực đo vẽ trên bản đồ ảnh hàng không Cài đặt bản đồ nền (nếu có) vào máy GPS

Bước 2: Đo các đỉnh thửa, điền các thông tin cần thiết như ghi chú điểm (các

điểm có thể chuyển vẽ sơ họa lên bình đồ ảnh), thông tin về thửa đất, thông tin về chủ

sử dụng

Bước 3: Trút số liệu, chuyển lên bản đồ số và tiến hành nối điểm.

Bước 4: Kiểm tra diện tích và các thông tin thuộc tính.

Các công việc trên sẽ được thực hiện thuận lợi hơn nếu có các thiết bị di độngtích hợp GPS, GPRS, 3G và phần mềm Mobile GIS ArcPad Hệ thống này có nhiều

ưu điểm so với hệ thống sử dụng GPS cầm tay có chức năng bản đồ đơn giản, đó là:người đo có thể nối điểm và biên tập sơ bộ bản đồ trực tiếp ngay ngoài thực địa, từ

đó có thể phát hiện và chỉnh sửa, bổ sung thông tin ngay tại chỗ; các thông tin thuộctính được gán trực tiếp cho đối tượng bằng các khuôn mẫu (form) định sẵn chứkhông cần ghi trên giấy,

Do đặc điểm khu vực thành lập bản đồ địa chính đất lâm nghiệp thường khókhăn, địa hình núi cao nên không có sóng di động, các hình thức kết nối bị hạn chếnên chỉ sử dụng được phần mềm ArcPad để đo vẽ trực tiếp trên PDA File *.apmđược tạo trên ArcMap chứa các Feature Dataset với các thuộc tính cần thiết cho việcquy chủ thửa đất Ví dụ các trường thuộc tính: số hiệu thửa, họ tên, số CMND, tên vợ(chồng), địa chỉ thửa đất (xứ đồng, xóm, thôn ); ngày đo vẽ, ảnh thửa đất

2.2 HỆ THỐNG MOBILE GIS SỬ DỤNG KỸ THUẬT ĐO GPS ĐỘNG THỜIGIAN THỰC (RTK)

Ở tỷ lệ bản đồ địa chính 1:5000 và 1:2000, sai số cho phép của vị trí đỉnh thửakhông quá 1,5m (1:5000) và 0.3m (1:2000) [4] nên kỹ thuật định vị độc lập không sửdụng được vì không đáp ứng được yêu cầu về độ chính xác Trong trường hợp này,

kỹ thuật đo RTK được sử dụng để nâng cao độ chính xác, đồng thời đảm bảo quátrình đo nhanh Tuy nhiên giá thành của các thiết bị RTK thường khá lớn, và đòi hỏinhiều yêu cầu hơn so với phương pháp đo đạc bằng máy toàn đạc điện tử Do đặc thùcủa GPS là phải thu được tín hiệu vệ tinh nên không phải vị trí nào, thời điểm nàocũng đo được nên trong khu vực dân cư, nhất là khu vực đô thị có nhiều vị trí không

đo được bằng phương pháp RTK Thông thường, khu vực đất nông nghiệp sẽ thíchhợp cho đo đạc bằng RTK

Phương pháp đo động thời gian thực cho độ chính xác khoảng vài cm (tùythuộc vào độ chính xác của máy đo), máy động rover sẽ nhận tín hiệu cải chính từmáy base để xử lý các sai số do khí quyển, đồng hồ vệ tinh, do hiện tượng đa tuyến, nhằm giảm sai số đến mức thấp nhất Do máy rover thường đi kèm với bộ điều khiển

là máy tính cầm tay (PDA) cài hệ điều hành Windows Mobile nên ta có thể sử dụngphần mềm Mobile GIS như ArcPad để đo vẽ trực tiếp

Quy trình thực hiện:

Bước 1: Công tác chuẩn bị (xem lịch vệ tinh, sạc pin máy base, rover, sổ tay,ắcquy, cài chương trình ArcPad trên sổ tay, copy file *.apm được tạo từ ArcMap chứa

bản đồ nền (basemap) khu vực cần đo vẽ).

Bước 2: Thiết lập trạm base: Đặt trạm base ở điểm đã biết tọa độ (thường đặttrên điểm GPS hạng III hoặc điểm lưới đo vẽ địa chính), chuyển chế độ đo của máybase về RTK, kết nối trạm base với bộ phát tín hiệu radio, kết nối bộ điều khiển vàđặt các thông số về project, kinh vĩ độ, múi chiếu, tọa độ trạm base, kênh radio

Bước 3: Kết nối bộ điều khiển với máy rover, nếu tín hiệu sóng radio nháy đều vàhiển thị kênh thì có thể bắt đầu đo Trước tiên ta thử bằng phần mềm đi kèm theo máyRTK, nếu máy rover fix được điểm tọa độ thì chuyển sang ArcPad để bắt đầu đo vẽ.Bước 4: Thiết lập các thông số trong ArcPad về cổng kết nối COM, tốc độtruyền dữ liệu với máy rover, có thể xem trên bản đồ nền hoặc kết hợp với máy định

2.3 HỆ THỐNG MOBILE GIS SỬ DỤNG CÔNG NGHỆ LODG (MGIS-LODG)

2.3.1 Khái quát về công nghệ LODG

LODG (Locally Optimized Differential GPS) là giải pháp công nghệ GPS định

vị điểm chính xác (Precise Point Positioning - PPP) mới nhất ở Mỹ, đã được pháttriển và sử dụng trên thế giới, đây là công nghệ GPS đo động theo thời gian thực [8].Công nghệ này sử dụng hệ thống vệ tinh phối hợp với các trạm tham chiếu địaphương hoạt động liên tục (Continuously Operating Reference Station - CORS) tạicác điểm đã biết tọa độ và máy đo di động kết nối với trạm xử lý trung tâm thông quamạng viễn thông, cho phép đo tọa độ các điểm độ chính xác cao với thời gian ngắn.Nếu như các công nghệ trước đây số liệu đo đạc phải đem về văn phòng xử lý, thiết

bị đo cồng kềnh thì với công nghệ LODG số liệu được xử lý ngay tại hiện trườngbằng máy đo gọn, nhẹ đeo trên người Ứng dụng công nghệ này sẽ tiết kiệm thời gian

và kinh phí xây dựng lưới khống chế trắc địa, tăng hiệu quả công tác đo vẽ chi tiếtngoại nghiệp, đỡ tốn kém về mặt kinh phí mà vẫn đạt yêu cầu về chất lượng, giúpcho việc đo đạc được nhanh chóng hơn.

Hình 2.1 Sơ đồ công nghệ giải pháp LODG [8].

Ở Việt Nam LODG được Công ty Đo đạc địa chính Tiên Phong ALSE và Công

ty Đo đạc Ảnh địa hình triển khai ứng dụng từ đầu năm 2009 Để chuyển đổi về hệtọa độ địa phương (VN2000), các tham số chuyển đổi tọa độ được tính dựa trên việc

đo trùng trên điểm tọa độ biết trước (điểm địa chính cơ sở) có trong khu đo Hệ thốngnhư vậy đảm bảo cho phép thu được tọa độ có độ chính xác 3cm với thời gian đokhoảng 30 - 40 giây tại vị trí bất kỳ trong vùng phủ của CON (CORS OptimizedNetwork - mạng lưới tối ưu hóa CORS) nếu trong điều kiện quan trắc vệ tinh chophép (PDOP, GDOP<5)

Tháng 9 năm 2009, Cục Đo đạc và Bản đồ Việt nam đã tổ chức đo kiểm trathẩm định độ chính xác công nghệ LODG và có báo cáo công nhận khả năng ứngdụng công nghệ LODG, trên cơ sở đó Bộ Tài nguyên và Môi trường đã ra công văn

số 4659/BTNMT-ĐĐBĐVN cho phép triển khai áp dụng LODG trong công tác đo vẽbản đồ địa chính, bản đồ địa hình tại các khu vực thích hợp [8] So với các phương

pháp đo đạc hiện đại, LODG cócác tinh́ năng ưu viêṭnhư:

- Không cần phát triển mạng lưới địa chính, lưới kinh vĩ, lưới trạm đo

- Độ chính xác cao (3cm) theo thời gian thưcc̣

- Thống nhất đô c̣chinh́ xác trên toàn lưới CORS

- Không lê c̣thuôcc̣ vào khoảng cách giưữa các traṃ

- Do sưử dungc̣ GPRS nên không nảy sinh vấn đề sóng rad io bi hạṇ chếbởikhoảng cách, chướng ngaịvâṭ, và nhiễu sóng

- Băng thông truyền dưữliêụ nhỏnên không bi nghẹñ macḥ khi nhiều máy đohoạt đôngc̣ cùng lúc

- Hê c̣thống lưới CORS tư c̣vâṇ hành, không cần người kiểm soát

- Khả năng kiểm soát khu vưcc̣ đo vàtất cảcác máy đo LODG đang hoaṭđôngc̣trong mangc̣ lưới LODG nhằm xác đinḥ thời gian sưử dungc̣ , đinḥ giádicḥ vu c̣, và định biên khu vưcc̣ cần đo

2.3.2 Quy trình đo đạc địa chính bằng MGIS-LODG

Quy trình công nghệ đo đạc địa chính bằng MGIS-LODG được trình bày trên hình 2.2

a Xây dựng các trạm CORS

LODG sử dụng nhưững traṃ tham chiếu GPS đặt cố định ở những điểm có tọa độ

đã biết (CORS) bố trí tại địa phương để xác định rõ các tham số ảnh hưởng đến kết quả

đo GPS như : đồng hồ vệ tinh , quỹ đạo vệ tinh , tầng điêṇ ly vàtầng đối lưu của khí quyển Bằng cách cải thiện các tham số của mô hình khíquyển , nó xử lý nhiễu và

cung cấp tin hiêụ chinh ly cho cac may đo di đôngc̣ tại các địa điểm nằ m trong mangc̣

xác dm Tọa độ được đo trong khoảng thời gian 30 giây và được lưu trữ trong thiết bịcầm tay đi kèm Các thiết bị cầm tay này sẽ tự động chuyển đổi các toạ đô c̣thu đươcc̣ tưừ CORS sang hê c̣toạ đô c̣VN 2000 rồi hiển thị vàlưu laịcác kết quả Khu vưcc̣ CON đươcc̣ khoanh vùng bởi phần mềm Fencing của ALSE nhằm cung cấp quyền sưử dungc̣ hơpc̣ pháp vàxác định khu vực địa lý màmáy đo cóthểhoaṭđôngc̣

Chuẩn bị, khảo sát, lập thiết kế kỹ thuật - dự toán

Lập mô tả ranh giới, mốc giới thửa đất

Đo vẽ chi tiết thửa đất bằng LODG, đo toàn đạc,

thước thép ở khu vực ẩn khuất

Thu thập thông tin sử dụng đất

Thành lập bản đồ gốc số trên máy tính

Biên tập bản đồ địa chínhtheo đơn vị hành chính cấp xã

Kê khai lập hồ sơ đăng ký cấp mới, cấp đổi giấy

CNQSDĐ, lập hồ sơ địa chính

Hình 2.2 Quy trình công nghệ đo đạc địa chính bằng MGIS - LODG.