Ứng dụng hệ thống định vị toàn cầu xây dựng lưới địa chính cụm 07 xã, thị trấn, huyện tĩnh gia, tỉnh thanh hóa

Xây dựng được mạng lưới tổng thể của khu vực, kiểm tra các yếu tố của lưới, - Ý nghĩa thực tiễn Dựa trên công nghệ GPS để xây dựng lưới địa chính cụm 07 xã, thị trấn huyệnTĩnh Gia thay t

Trang 2

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM

Người hướng dẫn khoa học: PGS TS Trần Văn Điền

Thái Nguyên - 2019

Trang 3

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi, hầu hết nhữngkiến thức mà tôi nêu trong bài tiểu luận là từ thực tế, và được sự giúp đỡ tận tìnhcủa thầy giáo hướng dẫn nên em đã hoàn thành được bài tiểu luận của mình

Tôi xin cam đoan bài tiểu luận này là do tôi viết, các thông tin trích dẫn trongluận văn này đều được chỉ rõ nguồn gốc

Thanh Hóa, ngày tháng năm

Trang 4

LỜI CẢM ƠN

Trong suốt thời gian học tập, nghiên cứu và hoàn thành luận văn, tôi đã nhậnđược sự hướng dẫn, chỉ bảo tận tình của các thầy cô giáo, sự giúp đỡ, động viên củabạn bè, đồng nghiệp và gia đình

Nhân dịp hoàn thành luận văn, cho phép tôi được bày tỏ lòng kính trọng vàbiết ơn sâu sắc PGS.TS Trần Văn Điền đã tận tình hướng dẫn, dành nhiều công sức,thời gian và tạo điều kiện cho tôi trong suốt quá trình học tập và thực hiện đề tài.Tôi cũng xin cảm ơn sự góp ý chân thành của các thầy, cô giáo khoa Quản lýTài nguyên, trường Đại học Nông Lâm, Đại học Thái Nguyên đã tạo điều kiệnthuận lợi cho tôi thực hiện đề tài và hoàn thành luận văn

Tôi xin chân thành cảm ơn tập thể lãnh đạo, cán bộ, công chức Đoàn đo đạcbản đồ và quy hoạch Sở Tài nguyên và Môi trường tỉnh Thanh Hóa đã giúp đỡ vàtạo điều kiện cho tôi trong quá trình thực hiện đề tài

Xin chân thành cảm ơn gia đình, bạn bè, đồng nghiệp và người thân đã tạođiều kiện thuận lợi và giúp đỡ tôi về mọi mặt, động viên khuyến khích tôi hoànthành luận văn./

Thanh Hóa, ngày tháng năm 2019

Tác giả luận văn

Lê Ngọc Bình

Trang 5

MỤC LỤC

LỜI CAM ĐOAN i

LỜI CẢM ƠN ii

MỤC LỤC iii

DANH MỤC BẢNG vi

DANH MỤC HÌNH vii

MỞ ĐẦU 1

1 TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI 1

2 MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU 2

3 Ý NGHĨA CỦA ĐỀ TÀI 2

Chương 1: TỔNG QUAN TÀI LIỆU NGHIÊN CỨU 3

1.1 Khái quát về hệ thống định vị toàn cầu GPS 3

1.1.1 Khái niệm về GPS 3

1.1.2 Các thành phần của GPS 3

1.1.3 Các đại lượng đo 6

2.1.4 Nguyên lý định vị GPS 8

1.1.5 Các nguồn sai số trong định vị GPS 12

1.1.6 Ưu điểm của phương pháp định vị GPS 14

1.1.7 Tọa độ và hệ quy chiếu 15

1.2 Thiết kế lưới địa chính bằng công nghệ GPS 15

1.2.1 Khái niệm, nguyên tắc thiết kế lưới 15

1.2.2 Cơ sở pháp lý của việc xây dựng lưới 16

1.2.3 Cơ sở toán học của lưới địa chính 17

1.2.4 Lưới địa chính 19

1.2.5 Mật độ điểm khống chế 20

1.3 Ứng dụng công nghệ GPS trong trắc địa ở Việt Nam và trên thế giới 21

1.3.1 Tại Việt Nam 21

1.3.2 Trên thế giới 22

Chương 2: ĐỐI TƯỢNG, THỜI GIAN, PHẠM VI, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 24

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.tnu.edu.vn

Trang 6

2.1 Đối tượng nghiên cứu 24

2.2 Thời gian, địa điểm nghiên cứu 24

2.3 Nội dung nghiên cứu 24

2.4 Phương pháp nghiên cứu 24

2.4.1 Phương pháp thu thập số liệu thứ cấp 24

2.4.3 Phương pháp thi công lưới địa chính bằng công nghệ GNSS 25

2.4.4 Phương pháp xử lý số liệu đo bằng phần mềm Compass, kết hợp với phần mềm DPSurvey 2.8 26

2.4.5 Phương pháp kiểm tra lưới bằng phần mềm Trimble Business Center (TBC) 26

2.4.6 Phương pháp phân tích, so sánh 26

Chương 3: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN 27

3.1 Điều kiện tự nhiên, kinh tế, - xã hội của cụm 7 xã, thị trấn, huyện Tĩnh Gia, tỉnh Thanh Hóa 27

3.1.1 Đặc điểm tình hình, điều kiện tự nhiên 27

3.1.2 Đặc điểm kinh tế và xã hội 31

3.1.3 Thực trạng công tác đo đạc bản đồ địa chính trên địa bàn tỉnh Thanh Hóa 32

3.2 Xây dựng lưới địa chính cụm 7 xã, thị trấn, huyện Tĩnh Gia, tỉnh Thanh Hóa 33

3.2.1 Quy trình xây dựng lưới địa chính 33

3.2.2 Thiết kế lưới địa chính 34

3.2.3 Chọn điểm, chôn mốc địa chính 37

3.2.4 Tổ chức đo GPS 41

3.3 Đo kiểm tra 65

3.3.1 So sánh kết quả đo kiểm tra với kết quả đã thực hiện 66

3.3.2 So sánh kết quả đo kiểm tra vị trí điểm 66

3.4 Đánh giá hiệu quả của việc áp dụng công nghệ, bài học kinh nghiệm 68

3.4.1 Hiệu quả sử dụng công nghệ 68

3.4.2 Bài học kinh nghiệm 70

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 71

TÀI LIỆU THAM KHẢO 74

Trang 8

DANH MỤC BẢNG

Bảng 3.1 Tổng hợp diện tích các loại đất của khu vực nghiên cứu 28

Bảng 3.2 Bảng số lượng điểm địa chính thiết kế trong khu vực nghiên cứu 37

Bảng 3.3: Số điểm thiết kế trên địa bàn khu đo 38

Bảng 3.4: Toạ độ các điểm gốc 38

Bảng 3.5: Thiết kế ca đo 46

Bảng 3.6: Chỉ tiêu kỹ thuật của máy đo GPS 48

Bảng 3.8: Số điểm thiết kế trên địa bàn khu đo 61

Bảng 3.9: Kết quả đánh giá độ chính xác sau bình sai 63

Bảng 3.10: So sánh kết quả đánh giá độ chính xác đạt được so với quy định hiện hành 64

Bảng 3.11: So sánh kết quả đo với chỉ tiêu kỹ thuật của lưới địa chính được thành lập bằng công nghệ GNSS 65

Bảng 3.12: So sánh kết quả xử lý được với kết quả đo kiểm tra 66

Bảng 3.13: So sánh kết quả xử lý với kết quả đo kiểm tra 67

Trang 9

DANH MỤC HÌNH

Hình 1.1: Mô hình hình ảnh trái đất và vệ tinh GPS 3

Hình 1.2: Cấu trúc tín hiệu GPS 5

Hình 1.3: Các trạm điều khiển GPS 5

Hình 1.4: Các thành phần chính của GPS 6

Hình 1.5: Kỹ thuật giải đa trị tại các máy thu 7

Hình 1.6: Xác định hiệu số giữa các thời điểm 8

Hình 1.7: Kỹ thuật định vị tương đối 9

Hình 1.8: Kỹ thuật định vị tuyệt đối 12

Sơ đồ 1 34

Hình 3.3: Quy cách mốc địa chính 40

Hình 3.5: Cửa sổ chương trình Trimble Geomatics office 42

Hình 3.6: Cửa sổ Planning 42

Hình 3.7: Cửa sổ Planning (Lists Intervals) 43

Hình 3.8: Cửa sổ Planning (Lists Elevation/Azimuth) 44

Hình 3.9: Cửa sổ Planning (Lists of DOP values) 44

Hình 3.10: Máy GPS 1 tần Trimble 4600LS 47

Hình 3.12: Cửa sổ Datum Transformation Properties 51

Hình 3.13: Chọn hệ tọa độ Vuông góc UTM 52

Hình 3.14: Chọn phép chiếu hình trụ ngang giữ góc 52

Hình 3.15: Tạo New Project. 53

Hình 3.16: Nhập dữ liệu đo 54

Hình 3.17: Hộp thoại Receiver Raw Data Check in 55

Hình 3.18: Hộp thoại Project Setting 56

Hình 3.19: Hộp thoại Select Coordinate System 57

Hình 3.20: Hộp thoại Select Coordinate System Type 57

Hình 3.21: Hộp thoại Select Coordinate System Zone 58

Hình 3.22: Hộp thoại Select Geoid Model 58

Hình 3.23: Hộp thoại Processing Baselines 59

Hình 3.24: Nhập tọa độ điểm gốc 60

Hình 3.26: Hộp thoại Adjust Network 61

Hình 3.27: Sơ đồ đo lưới địa chính 63

Trang 10

MỞ ĐẦU

1 TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI

Đất đai có vai trò rất quan trọng trong sự nghiệp phát triển kinh tế, xã hộicủa mỗi quốc gia nói chung và từng địa phương nói riêng Đất đai là tài nguyên vôcùng quý giá, vừa là tư liệu sản xuất trong các nghành nông nghiệp – lâm nghiệp –ngư nghiệp, vừa là thành phần quan trọng trong môi trường sống tự nhiên, vừa làđịa bàn phân bố dân cư, xây dựng cơ sở hạ tầng kinh tế, văn hóa, xã hội và an ninh,quốc phòng Nước ta đang trong thời kỳ công nghiệp hóa – hiện đại hóa đất nước,kinh tế - xã hội phát triển rất nhanh trong thời gian gần đây nên đòi hỏi quỹ đất đểđáp ứng cho nhu cầu phát triển là rất lớn Quá trình gia tăng dân số, canh tác, trồngtrọt và các hoạt động của con người trên đất đã ảnh hưởng rất nhiều đến hình thểcủa đất, làm cho chúng bị thay đổi so với ban đầu trên bản đồ Do đó, cán bộ quản

lý đất đai cần phải nắm rõ tình hình, thực trạng và xác định lại hình thể của đất đai

để dễ dàng quản lý

Hiện nay, sự phát triển của nền khoa học kỹ thuật tiến bộ đang góp phầnquan trọng trong quá trình phát triển kinh tế của đất nước Việc áp dụng khoa học kỹthuật, công nghệ vào quản lý đất đai cũng đã và đang đem lại những hiệu quả thiếtthực cho các xã, thị trấn huyện tĩnh gia, tỉnh Thanh Hóa Qua thực tế quản lý tàinguyên tại các xã, thị trấn, chúng tôi nhận thấy việc ứng dụng các phần mềmchuyên dụng vào việc xây dựng và quản lý đất đai còn có những hạn chế nhất định,chưa đáp ứng được yêu cầu quản lý và trách nhiệm được giao

Trước những hạn chế của đội ngũ cán bộ quản lý đất đai ở địa phương vànhận thấy những ưu điểm, hiệu quả của việc ứng dụng Hệ thống định vị toàn cầuxây dựng lưới địa chính cụm 7 xã, thị trấn gồm: xã Nguyên Bình, Hải Hòa, HảiNhân, Hải Thanh, Phú Lâm, Phú Sơn và thị trấn Tĩnh Gia vào quản lý đất đai nên

chúng tôi quyết định chọn đề tài: “ Ứng dụng Hệ thống định vị toàn cầu xây dựng

lưới địa chính cụm 7 xã, thị trấn, huyện Tĩnh Gia, tỉnh Thanh Hóa ” để xây dựng

các điểm địa chính gồm các bước sau;

1.1 Xây dựng lưới địa chính, gồm: thiết kế lưới (chọn điểm, chôn mốc), thicông, đo đạc thực địa như (lập lịch đo, thiết kế ca đo) lưới khống chế bằng thiết bịmáy GPS 1 tần số 4600LS của hãng Trimble theo quy định hiện hành

Trang 11

1.2 Kiểm tra các yếu tố lưới, so sánh kết quả đo lưới và đánh giá độ chính xác

đã đạt được với quy phạm hiện hành để kết luận về độ chính xác của lưới GPS đãxây dựng

1.3 Đánh giá hiệu quả của việc áp dụng công nghệ định vị toàn cầu GPSQua đó từng bước đưa tin học vào trong quản lý Nhà nước về đất đai, đápứng được yêu cầu trong quá trình phát triển của địa phương và phát triển chung của

cả nước

2 MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU

Ứng dụng được hệ thống định vị toàn cầu để xây dựng lưới địa chính phục vụcông tác đo vẽ, thành lập bản đồ địa chính tại cụm 7 xã, thị trấn huyện Tĩnh Gia,tỉnh Thanh Hóa gồm; xã Nguyên Bình, Hải Hòa, Hải Nhân, Hải Thanh, Phú Lâm,Phú Sơn và thị trấn Tĩnh Gia

Xây dựng được mạng lưới tổng thể của khu vực, kiểm tra các yếu tố của lưới,

- Ý nghĩa thực tiễn

Dựa trên công nghệ GPS để xây dựng lưới địa chính cụm 07 xã, thị trấn huyệnTĩnh Gia thay thế cho phương pháp xây dựng lưới truyền thống, góp phần đưa côngnghệ mới vào sản xuất nhằm nâng cao độ chính xác, mang lại hiệu quả kinh tế - kỹthuật trong thực tế sản xuất khi xây dựng lưới khống chế đo vẽ và là tiền đề để xâydựng lưới không chế đo vẽ toàn huyện Tĩnh Gia

Trang 12

Chương 1 TỔNG QUAN TÀI LIỆU NGHIÊN CỨU 1.1 Khái quát về hệ thống định vị toàn cầu GPS

Hình 1.1: Mô hình hình ảnh trái đất và vệ tinh GPS

Nguồn: Ahmed El-Rabbany (2007), Introduction to GPS [15]

1.1.2 Các thành phần của GPS

GPS gồm 3 đoạn: đoạn không gian, đoạn điều khiển và đoạn người sử dụng

(Ahmed El-Rabbany,2007).

1.1.2.1 Đoạn không gian (Space Segment )

Hệ thống ban đầu có 24 vệ tinh, trong đó có 3 vệ tinh dự trữ Hiện nay đã có

31 vệ tinh bay xung quanh Trái đất trên 6 quỹ đạo gần tròn cách đều nhau, với độcao khoảng 20.200 km, góc nghiêng 550 so với mặt phẳng xích đạo của trái đất.Chu kỳ quay của vệ tinh là 718 phút Nguồn: Introduction to GPS (2007)

- Chức năng chính của các vệ tinh là:

+ Nhận và lưu trữ dữ liệu được gửi lên từ các trạm điều khiển

+ Duy trì thời gian chính xác bởi đồng hồ nguyên tử gắn trên vệ tinh

Trang 13

+ Truyền thông tin và dữ liệu cho người sử dụng theo hai tần số là L1 và L2.

- Mỗi vệ tinh được trang bị máy phát tần số chuẩn nguyên tử chính xác cao cỡ

10 -12 Máy phát này tạo ra các tín hiệu tần số cơ sở 10,23 MHz và từ đây tạo ra cácsóng tải tần số L1=1575,42 MHz và L2=1227,60 MHz Để giảm ảnh hưởng của tầngđiện ly người ta sử dụng hai tần số Nguồn: Introduction to GPS (2007)

- Để phục vụ cho các mục đích và đối tượng khác nhau, các tín hiệu phát điđược điều biến mang theo các code riêng biệt đó là:, P-Code, C/A- Code và Y-Code, + P-Code (Precision Code): là code chính xác được sử dụng cho các mục đíchquân sự của Mỹ và chỉ dùng cho các mục đích khác khi được phía Mỹ cho phép P-Code điều biến cả hai sóng tải L1, L2 và là code tựa ngẫu nhiên

+ C/A-Code (Coarse/Acquisition Code): là code thô được sử dụng rộng rãi.C/A Code có tính chất code tựa ngẫu nhiên Tín hiệu mang code này có tần số thấp(1.023 MHz) C/A Code chỉ điều biến sóng tải L1

+ Y-Code: là Code bí mật được phủ lên P-Code nhằm chống bắt chước, gọi là

kỹ thuật AS (Anti Spoosing), chỉ có vệ tinh thuộc các khối từ sau năm 1989 mới cókhả năng này

Trang 14

Hình 1.2: Cấu trúc tín hiệu GPS

1.1.2.2 Đoạn điều khiển (Control Segment)

Có 5 trạm điều khiển trên mặt đất: Hawaii (Thái Bình Dương), ColoradoSprings (Căn cứ không quân Mỹ), Ascension Island (Đại Tây Dương), Diego Garcia(Ấn Độ Dương) và Kwajalein (Thái Bình Dương), trong đó có 1 trạm trung tâm đặttại Colorado Springs Nguồn: Introduction to GPS (2007)

Nhiệm vụ của đoạn điều khiển là điều khiển toàn bộ hoạt động và chức năngcủa các vệ tinh trên cơ sở theo dõi chuyển động quỹ đạo của các vệ tinh và hoạtđộng của đồng hồ trên đó Tất cả các số liệu đo khoảng cách, sự thay đổi khoảngcách, các số liệu đo khí tượng ở mỗi trạm đều được truyền về trạm trung tâm Trạmtrung tâm xử lý các số liệu được truyền từ các trạm theo dõi và số liệu đo của chính

nó để cho ra các ephemerit chính xác hoá của vệ tinh và số hiệu chỉnh cho các đồng

hồ vệ tinh Các số liệu này được truyền trở lại cho các trạm theo dõi và từ đó truyềntiếp lên cho các vệ tinh cùng các lệnh điều khiển khác

Hình 1.3: Các trạm điều khiển GPS

1.1.2.3 Đoạn sử dụng (User Segment)

Gồm các máy thu đặt trên mặt đất, bao gồm phần cứng và phần mềm

Trang 15

- Phần cứng là các máy đo có nhiệm vụ thu tín hiệu vệ tinh để khai thác, sử dụng cho các mục đích, yêu cầu khác nhau của khách hàng.

- Phần mềm có nhiệm vụ xử lý các thông tin để cung cấp tọa độ của máy thu

Hình 1.4: Các thành phần chính của GPS

1.1.3 Các đại lượng đo

Việc định vị bằng GPS thực hiện trên cơ sở sử dụng hai dạng đại lượng đo cơbản, đó là đo khoảng cách giả theo các code tựa ngẫu nhiên (C/A-code và P-code)

và đo pha của sóng tải L1, L2 và tổ hợp L1/L2 (Alfred Leick,1995).

1.1.3.1 Đo pha sóng tải

Các sóng tải L1, L2 được sử dụng cho việc định vị với độ chính xác cao Vớimục đích này người ta tiến hành đo hiệu số giữa pha của sóng tải do máy thu nhậnđược từ vệ tinh và pha của tín hiệu do chính máy thu tạo ra Hiệu số pha do máy thu

đo được ta ký hiệu là  (0<<2)

Khi đó ta có thể viết:



Trong đó:

- R là khoảng cách giữa vệ tinh và máy thu;

-  là bước sóng của sóng tải;

-N là số nguyên lần bước sóng  chứa trong R, N còn được gọi là số nguyên

đa trị, thường không biết trước mà cần phải xác định trong thời gian

đo; - t là sai số đồng bộ giữa đồng hồ của vệ tinh và máy thu.

Trang 16

Trong trường hợp đo pha theo sóng tải L1 có thể xác định khoảng cách giữa vệtinh và máy thu với độ chính xác cỡ cm, thậm chí nhỏ hơn Sóng tải L2 cho độ chínhxác thấp hơn, nhưng tác dụng của nó là cùng với L1 tạo ra khả năng làm giảm đáng

kể tầng điện ly và việc xác định số nguyên đa trị được đơn giản hơn

Hình 1.5: Kỹ thuật giải đa trị tại các máy thu

Nguồn: Alfred Leick (1995), GPS Satellite Surveying) [16]

1.1.3.2 Đo khoảng cách giả theo C/A-code và P-code

Code tựa ngẫu nhiên được phát đi từ vệ tinh cùng với sóng tải Máy thu GPScũng tạo ra code tựa ngẫu nhiên đúng như vậy Bằng cách so sánh code thu từ vệtinh và code của chính máy thu tạo ra có thể xác định được khoảng thời gian lantruyền của tín hiệu code, từ đó xác định được khoảng cách từ vệ tinh đến máy thu(đến tâm anten của máy thu) Do có sự không đồng bộ giữa đồng hồ của vệ tinh vàmáy thu, do ảnh hưởng của môi trường lan truyền tín hiệu nên khoảng cách tínhtheo khoảng thời gian đo được không phải là khoảng cách thực giữa vệ tinh và máythu, đó là khoảng cách giả

Trang 17

Hình 1.6: Xác định hiệu số giữa các thời điểm

Nếu ký hiệu tọa độ của vệ tinh là x s , y s , z s; tọa độ của điểm xét (máy thu) là:

x,y,z; thời gian lan truyền tín hiệu từ vệ tinh đến điểm xét là t, sai số không đồng bộ

giữa đồng hồ trên vệ tinh và trong máy thu là t, khoảng cách giả đo được là R, ta

có phương trình:

R  c(t t)  (xs  x)2  ( ys  y)2  (zs  z)2  ct

Trong đó, c là tốc độ lan truyền tín hiệu.

Trong trường hợp sử dụng C/A-code, theo dự tính của các nhà thiết kế hệthống GPS, kỹ thuật đo khoảng thời gian lan truyền tín hiệu chỉ có thể đảm bảo độchính xác đo khoảng cách tương ứng khoảng 30 m Nếu tính đến ảnh hưởng củađiều kiện lan truyền tín hiệu, sai số đo khoảng cách theo C/A code sẽ ở mức 100 m

là mức có thể chấp nhận được để cho khách hàng dân sự được khai thác Song kỹthuật xử lý tín hiệu code này đã được phát triển đến mức có thể đảm bảo độ chínhxác đo khoảng cách khoảng 3 m, tức là hầu như không thua kém so với trường hợp

sử dụng P-code vốn không dành cho khách hàng đại trà Chính vì lý do này màtrước đây Chính phủ Mỹ đã đưa ra giải pháp SA để hạn chế khả năng thực tế củaC/A code Nhưng ngày nay do kỹ thuật đo GPS có thể khắc phục được nhiễu SA,Chính phủ Mỹ đã tuyên bố bỏ nhiễu SA trong trị đo GPS từ tháng 5 năm 2000

2.1.4 Nguyên lý định vị GPS

1.1.4.1 Định vị tương đối (Relative Positioning)

Đo GPS tương đối là trường hợp sử dụng hai máy thu GPS đặt ở hai điểmquan sát khác nhau để xác định ra hiệu tọa độ vuông góc không gian (X, Y, Z)hay hiệu tọa độ trắc địa mặt cầu (B, L, H) giữa chúng trong hệ tọa độ WGS-84.Nguyên tắc đo GPS tương đối được thực hiện trên cơ sở sử dụng đại lượng đo làpha của sóng tải Để đạt được độ chính xác cao và rất cao cho kết quả xác định hiệu tọa

độ giữa hai điểm xét, người ta đã tạo ra và sử dụng các sai phân khác nhau cho phasóng tải nhằm làm giảm ảnh hưởng đến các nguồn sai số khác nhau như: Sai số của

Trang 18

đồng hồ vệ tinh cũng như của máy thu, sai số tọa độ vệ tinh, sai số số nguyên đa trị,

Ta ký hiệu r j

(ti) là hiệu pha của sóng tải từ vệ tinh j đo được tại trạm r vào

thời điểm ti, khi đó nếu hai trạm đo 1 và 2 ta quan sát đồng thời vệ tinh j vào thời

điểm ti, ta sẽ có sai phân bậc một được biểu diễn như sau:

1j(ti)= 2 j

(ti)- 1 j

Trong sai phân này hầu như không còn ảnh hưởng của sai số đồng hồ vệ tinh

Nếu hai trạm cùng tiến hành quan sát đồng thời hai vệ tinh j và k vào thời

điểm ti, ta có phân sai bậc hai:

2j,k(ti)=1k(ti)-1j(ti) (1.5)

Qua công thức này ta thấy không còn ảnh hưởng của sai số đồng hồ vệ tinh vàmáy thu

Nếu xét hai trạm cùng tiến hành quan sát đồng thời hai vệ tinh j và k vào thời

điểm ti và ti+1, ta sẽ có phân sai bậc ba:

3j,k =2j,k(ti+1)-2j,k(ti) (1.6)

Sai phân này cho phép loại trừ sai số số nguyên đa trị

Hiện nay, hệ thống GPS có khoảng 32 vệ tinh hoạt động Do vậy, tại mỗi thờiđiểm ta có thể quan sát được số vệ tinh nhiều hơn 4 Bằng cách tổng hợp theo từngcặp vệ tinh sẽ có rất nhiều trị đo, mặt khác thời gian thu tín hiệu trong đo tương đốithường khá dài vì vậy số lượng trị đo để xác định ra hiệu tọa độ giữa hai điểm là rấtlớn, khi đó bài toán sẽ giải theo phương pháp số bình phương nhỏ nhất

Hình 1.7: Kỹ thuật định vị tương đối

Định vị tương đối có các phương pháp đo cơ bản sau đây:

Trang 19

a Phương pháp đo động

Phương pháp đo động cho phép xác định vị trí tương đối của hàng loạt điểm

so với điểm đã biết Phương pháp này cần có ít nhất hai máy thu để xác định sốnguyên đa trị của tín hiệu vệ tinh, cần phải có một cạnh đáy đã biết được gối lênđiểm đã có tọa độ Sau khi đã xác định số nguyên đa trị được giữ nguyên để tínhkhoảng cách từ vệ tinh đến máy thu cho các điểm đi tiếp sau trong suốt cả chu kỳ

đo Nhờ vậy, thời gian thu tín hiệu tại điểm đo không phải là một giờ đồng hồ như

trong phương pháp đo tĩnh nữa mà chỉ còn một phút trong phương pháp này (Alfred Leick,1995)

b Phương pháp đo tĩnh

Phương pháp đo tĩnh được sử dụng để xác định hiệu tọa độ (hay vị trí tươnghỗ) giữa hai điểm xét với độ chính xác cao, nhằm đáp ứng yêu cầu của công tác trắcđịa Trong trường hợp này cần có ít nhất hai máy thu, một máy đặt ở điểm đã biếttọa độ còn máy kia đặt tại điểm cần xác định Cả hai máy thu đồng thời thu tín hiệu

từ một số vệ tinh chung trong một khoảng thời gian nhất định, thường từ một đếnhai ba giờ đồng hồ Số vệ tinh tối thiểu cho hai trạm quan sát là 5 Khoảng thời gianquan sát kéo dài là để cho đồ hình phân bố vệ tinh thay đổi từ đó ta có thể xác địnhđược số nguyên đa trị của sóng tải và đồng thời là để có nhiều trị đo nhằm đạt độchính xác cao và ổn định kết quả quan sát

Đây là phương pháp đạt được độ chính xác cao nhất trong việc định vị tươngđối bằng GPS, có thể cỡ centimet, thậm chí là milimet ở khoảng cách giữa hai điểmxét tới hàng chục và hàng trăm kilomet Nhược điểm của phương pháp là thời gian

đo phải kéo dài hàng giờ, do vậy năng suất đo không cao (Alfred Leick,1995)

1.1.4.2 Định vị tuyệt đối (point positioning)

Là trường hợp sử dụng máy thu GPS để xác định ngay tọa độ của điểm quansát trong hệ tọa độ WGS-84 Đó có thể là các thành phần tọa độ vuông góc khônggian (X,Y,Z) hoặc các thành phần tọa độ trắc địa mặt cầu (B,L,H) Hệ thống tọa độWGS-84 là hệ thống tọa độ cơ sở của GPS, tọa độ của vệ tinh và điểm quan sát đềulấy theo hệ thống tọa độ này

Việc đo GPS tuyệt đối được thực hiện trên cơ sở sử dụng đại lượng đo là

Trang 20

khoảng cách giả từ vệ tinh đến máy thu theo nguyên tắc giao hội cạnh không gian từ

các điểm đã biết tọa độ là các vệ tinh (Alfred Leick,1995)

Nếu biết chính xác khoảng thời gian lan truyền tín hiệu code tựa ngẫu nhiên từ

vệ tinh đến máy thu, ta sẽ tính được khoảng cách chính xác giữa vệ tinh và máy thu.Khi đó 3 khoảng cách được xác định đồng thời từ 3 vệ tinh đến máy thu sẽ cho ta vịtrí không gian đơn trị của máy thu Song trên thực tế cả đồng hồ trên vệ tinh vàđồng hồ trong máy thu đều có sai số, nên khoảng cách đo được không phải làkhoảng cách chính xác Kết quả là chúng không thể cắt nhau tại một điểm, nghĩa làkhông thể xác định được vị trí của máy thu Để khắc phục tình trạng này cần sửdụng thêm một đại lượng đo nữa, đó là khoảng cách từ vệ tinh thứ 4, ta có hệphương trình:

(XS1- X)2 +(YS1- Y)2 +(ZS1- Z)2 = (R1-ct)2

(XS2- X)2 +(YS2- Y)2 +(ZS2- Z)2 = (R2-ct)2

(XS3- X)2 +(YS3- Y)2 +(ZS3- Z)2= (R3-ct)2

(XS4- X)2 +(YS4- Y)2 +(ZS4- Z)2 = (R4-ct)2

Với khoảng cách giả đo đồng thời từ 4 vệ tinh đến máy thu chúng ta sẽ lập được

hệ phương trình dạng (1.3) với 4 ẩn số (X, Y, Z, t) Giải hệ phương trình trên chúng ta

tìm được tọa độ tuyệt đối của máy thu và số hiệu chỉnh đồng hồ của máy thu

Trên thực tế với hệ thống vệ tinh hoạt động đầy đủ như hiện nay, số lượng vệtinh mà các máy thu quan sát được thường từ 6 - 8 vệ tinh, khi đó số lượng phươngtrình sẽ lớn 4 và nghiệm của phương trình sẽ tìm theo nguyên lý số bình phươngnhỏ nhất

(1.3)

Trang 21

Hình 1.8: Kỹ thuật định vị tuyệt đối

1.1.4.3 Định vị vi phân (Differential GPS) (Alfred Leick,1995)

Phương pháp này dùng một máy thu đặt cố định tại điểm đã biết tọa độ và máythu này có khả năng phát ra tín hiệu vô tuyến, đồng thời có máy di động khác đặt ở

vị trí cần xác định tọa độ Cả máy cố định và máy di động cần đồng thời tiến hànhthu tín hiệu từ các vệ tinh như nhau Nếu thông tin từ vệ tinh bị nhiễu thì kết quảxác định tọa độ của cả máy cố định và máy di động cũng đều bị sai lệch, độ sai lệchnày được xác định trên cơ sở so sánh tọa độ tính ra theo tín hiệu thu được từ vệ tinh

và tọa độ đã biết trước của máy cố định và có thể xem là như nhau cho cả máy cốđịnh và máy di động Nó được máy cố định phát đi qua sóng vô tuyến để máy diđộng thu nhận mà hiệu chỉnh cho kết quả xác định tọa độ của mình

1.1.5 Các nguồn sai số trong định vị GPS

1.1.5.1 Sai số quỹ đạo vệ tinh

Vệ tinh chuyển động trên quỹ đạo xung quanh trái đất chịu nhiều sự tác độngnhư ảnh hưởng của sự thay đổi trọng trường trái đất, ảnh hưởng của sức hút mặtTrăng, mặt Trời, các ảnh hưởng trên sẽ tác động tới quỹ đạo của vệ tinh, khi đó vệtinh sẽ không chuyển động hoàn toàn tuân theo đúng 3 định luật Kepler Sai số quỹđạo vệ tinh ảnh hưởng gần như trọn vẹn đến kết quả định vị tuyệt đối, song đượckhắc phục về cơ bản trong định vị tương đối hoặc vi phân

Để biết được vị trí của vệ tinh trên quỹ đạo thì người sử dụng có thể căn cứvào lịch vệ tinh Tùy thuộc vào mức độ chính xác của thông tin, lịch vệ tinh đượcchia làm 3 loại là:

- Lịch vệ tinh quảng bá (Broadcast ephemeris): Được tạo lập dựa trên 5 trạmquan sát thuộc đoạn điều khiển của hệ thống GPS, hiện nay khi chế độ nhiễu SA đãđược bỏ thì lịch vệ tinh quảng bá có sai số khoảng từ 2 - 5 m

- Lịch vệ tinh dự báo (Almanac): Phục vụ cho lập lịch và xác định quang cảnh nhìn thấy của vệ tinh tại thời điểm quan sát, lịch vệ tinh này có sai số khoảng vài km

- Lịch vệ tinh chính xác: Được lập dựa trên cơ sở các số liệu quan trắc trong

Trang 22

Các vệ tinh được trang bị đồng hồ nguyên tử có độ chính xác cao, tính đồng bộ

về thời gian giữa các đồng hồ vệ tinh được giữ trong khoảng 20 nano giây Còn cácmáy thu GPS được trang bị đồng hồ thạch anh chất lượng cao (10-4s) đặt bên trong.Chúng ta biết rằng vận tốc truyền tín hiệu khoảng 3x108m/s, nếu sai số đồng

hồ thạch anh là 10-4s thì sai số khoảng cách tương ứng là 30 m, nếu đồng hồ nguyên

tử sai 10-7s thì khoảng cách sai 3 m

Với ảnh hưởng như trên, người ta đã sử dụng nguyên tắc định vị tương đối đểloại trừ ảnh hưởng của sai số đồng hồ

1.1.5.3 Sai số ảnh hưởng của điều kiện khí tượng

Tín hiệu vệ tinh đến máy thu đi qua một quãng đường lớn hơn 20.000 km,trong đó có tầng điện ly từ độ cao 50 km tới độ cao 500 km và tầng đối lưu từ độcao 50 km đến mặt đất Khi tín hiệu đi qua các tầng này có thể bị thay đổi (tán xạ)phụ thuộc vào mật độ điện tử tự do trong tầng điện ly và tình trạng hơi nước, nhiệt

độ và các bụi khí quyển trong tầng đối lưu

Người ta ước tính rằng, do ảnh hưởng của tầng điện ly, khi định vị tuyệt đối có thể bịsai số khoảng 12 m, còn ảnh hưởng của tầng đối lưu có thể gây sai số khoảng 3m

Các vệ tinh GPS phát tín hiệu ở tần số cao (sóng cực ngắn) do đó ảnh hưởngcủa tầng điện ly đã được giảm nhiều, tuy vậy cần lưu ý tới đặc tính của sóng cựcngắn là truyền thẳng và dễ bị che chắn

Ảnh hưởng của tầng điện ly tỷ lệ với bình phương tần số, vì thế khi sử dụngmáy thu 2 tần sẽ khắc phục được ảnh hưởng này

Tuy vậy, ở khoảng cách ngắn (<10 km) tín hiệu tới 2 máy coi như đi trongcùng môi trường, sai số sẽ được loại trừ trong các công thức tính hiệu tọa độ, do vậy

ta nên sử dụng máy một tần, trong khi đó nếu sử dụng máy hai tần có thể bị nhiễu,

Trang 23

làm kết quả kém chính xác.

Để khắc phục ảnh hưởng của tầng đối lưu, người ta quy định chỉ sử dụng tínhiệu vệ tinh có góc cao trên 15o (hoặc trên 10o)

1.1.5.4 Sai số do người đo

Người đo có thể phạm các sai lầm như: đo chiều cao anten, dọi điểm định tâmkhông tốt, đôi khi ghi nhầm chế độ đo cao anten Để tránh các sai số này thì người

đo GPS cần thận trọng trong định tâm và đo chiều cao anten

Cần chú ý là sai số do đo chiều cao anten không những ảnh hưởng tới độ caocủa điểm đo mà còn ảnh hưởng tới vị trí mặt bằng Do đó, trong khi thu tín hiệukhông nên đứng vây quanh máy thu, không che ô cho máy thu

1.1.5.5 Sai số do nhiễu tín hiệu

Ăng ten của máy thu không chỉ thu tín hiệu đi thẳng từ vệ tinh tới mà còn nhận

cả các tín hiệu phản xạ từ mặt đất và môi trường xung quanh Sai số này gọi là sai

số do nhiễu tín hiệu Tín hiệu vệ tinh tới máy thu có thể bị nhiễu do một số nguyênnhân sau:

- Tín hiệu bị phản xạ từ các vật (kim loại, bê tông) gần máy thu

- Tín hiệu bị nhiễu do ảnh hưởng của các tín hiệu sóng điện từ khác

- Máy thu GPS đặt gần các đường dây tải điện cao áp

- Tín hiệu bị gián đoạn do các vật che chắn tín hiệu

Để khắc phục sai số nhiễu tín hiệu, khi thiết kế điểm đo cần bố trí xa các trạm phát sóng, các đường dây cao thế, không bố trí máy thu dưới các rặng cây

1.1.6 Ưu điểm của phương pháp định vị GPS

1.1.6.1 Ưu điểm

- Các vệ tinh có thể quan trắc trên cùng một vùng lãnh thổ rộng lớn như quốcgia hay châu lục, trong khi phương pháp định vị truyền thống chỉ khống chế ở mộtkhu vực nhỏ hẹp

- Không đòi hỏi thông hướng trên mặt đất giữa các trạm đo

- Có thể định vị ở thời gian thực và ở thời điểm bất kỳ: trên mặt đất, trên biển

và trong không gian cho đối tượng đứng yên hay di động

- Có thể đo 24h/ngày trong mọi điều kiện thời tiết; rút ngắn thời gian thi công,

Trang 24

đem lại hiệu quả kinh tế cao

- Độ chính xác lưới cao, đồng đều và không phụ thuộc vào đồ hình của lưới nên thuận lợi cho công tác thiết kế lưới

- Công tác xử lý nội nghiệp hoàn toàn tự động theo các chương trình có sẵn nên kết quả có độ tin cậy cao

1.1.6.2 Nhược điểm

- Máy móc thiết bị đắt tiền, cán bộ thi công phải có trình độ và kinh nghiệm

- Công tác chọn điểm theo nguyên tắc khá nghiêm ngặt Do đó hệ thống này sẽ

bị hạn chế khi thi công ở khu vực rừng núi, thành phố, khu dân cư

1.1.7 Tọa độ và hệ quy chiếu

Hệ định vị GPS cho tọa độ vuông góc không gian 3 chiều X, Y, Z hoặc cácthành phần tọa độ trắc địa mặt cầu B, L, H hoặc các gia số tọa độ trên trong hệ tọa

độ toàn cầu WGS-84

1.2 Thiết kế lưới địa chính bằng công nghệ GPS

1.2.1 Khái niệm, nguyên tắc thiết kế lưới

1.2.1.1 Khái niệm về lưới GPS

Lưới GPS gồm các điểm được chôn ở các vị trí có nền đất vững chắc, ổnđịnh, quang đãng, nằm ngoài chỉ giới quy hoạch công trình; đảm bảo khả năng tồntại lâu dài trên thực địa; thuận lợi cho việc đo ngắm và phát triển lưới cấp thấp Cácđiểm được liên kết với nhau bởi các cạnh đo, nhờ các cạnh đo chúng ta sẽ tính toánchính xác tọa độ, độ cao của các điểm trong một hệ thống tọa độ thống nhất

- Lưới tọa độ cơ sở phải được nối vào ít nhất hai điểm cấp cao hơn gần khu đo nhất

Trang 25

- Sai số số liệu gốc của lưới cấp trên ảnh hưởng đến cấp dưới kế cận không được vượt quá 12%.

- Lưới thiết kể phải đảm bảo đủ mật độ điểm, phủ trùm khu đo, phục vụ cho các tác đo vẽ bản đồ địa chính theo từng giai đoạn

- Thường xuyên cập nhật, tiến hành nâng cao độ chính xác bằng công nghệ và

kỹ thuật đo tiên tiến

- Trong quá trình thiết kế cố gắng chọn phương án tối ưu, giá thành thấp, dễ thi công, đồng thời đảm bảo độ chính xác trong công tác đo vẽ theo từng cấp hạng

1.2.2 Cơ sở pháp lý của việc xây dựng lưới

1.2.2.1 Luật và các văn bản dưới luật

- Luật Đất đai số 45/2013/QH13 được Quốc hội Nước Cộng hòa xã hội chủnghĩa Việt Nam thông qua ngày 26 ngày 11 tháng 2013 và có hiệu lực thi hành từngày 01 tháng 07 năm 2014

- Nghị định số 43/2014/NĐ-CP ngày 15 tháng 5 năm 2014 của Chính phủ quy định chi tiết thi hành một số điều, khoản của Luật đất đai số 45/2013/QH13

- Nghị định số 45/2015/NĐ-CP ngày 06 tháng 5 năm 2015 của Chính phủ về hoạt động đo đạc và bản đồ

- Thông tư số 25/2014/TT-BTNMT ngày 19 tháng 5 năm 2014 của Bộ Tài nguyên và Môi trường Quy định về bản đồ địa chính

nguyên và Môi trường quy định về bản đồ địa chính

- Thông tư số 49/2016/TT-BTNMT ngày 28 tháng 12 năm 2016 của Bộ Tàinguyên và Môi trường Quy định về công tác giám sát, kiểm tra, thẩm định vànghiệm thu công trình, sản phẩm trong lĩnh vực quản lý đất đai

- Quyết định số 05/2007/QĐ-BTNMT ngày 27 tháng 02 năm 2007 của BộTài nguyên và Môi trường về sử dụng hệ thống tham số tính chuyển giữa Hệ tọa độquốc tế WGS-84 và hệ tọa độ quốc gia VN-2000

Trang 26

để so sánh Vì thế có nhiều ý tưởng chọn mặt đại dương là mặt cơ sở để so sánh, vì

bề mặt đại dương trơn láng, chiếm đại đa số diện tích Trái đất

Tuy nhiên, mặt nước biển không ổn định mà có biến động rất nhiều Nhằmkhắc phục tính không ổn định của mực nước biển người ta xây dựng các trạmnghiệm triều để đo mực nước biển, rồi lấy giá trị trung bình từng ngày so sánhngười ta thấy giá trị sai lệch cao, sau đó lấy giá trị trung bình theo tháng nhưng vẫnchưa đạt yêu cầu, người ta tiếp tục so sánh giá trị trung bình theo từng năm Người

ta nhận thấy nếu lấy theo chu kì 17,67 năm thì chỉ số sai lệch chỉ từ vài mm đến vài

cm, thoả mãn được yêu cầu đặt ra

Khác mặt Geoid, một bề mặt khác đơn giản thể hiện được dưới dạng phươngtrình toán học để thể hiện một cách gần đúng bề mặt trái đất dùng làm cơ sở so sánhmặt bằng đó là mặt Ellipsoid

Ellipsoid tròn xoay có phương trình toán học:

Trang 27

Ellipsoid toàn cầu chỉ tốt trên phạm vi toàn cầu, vì vậy mỗi quốc gia đều tìmmột mặt Ellipsoid phù hợp với quốc gia đó gọi là Ellipsoid cục bộ Kích thướcEllipsoid có nhiều giá trị khác nhau.

- Có hai phương án để chọn Ellipsoid cục bộ:

+ Xây dựng Ellipsoid mới phù hợp với lãnh thổ của mỗi quốc gia, tuy độ phù hợp cao nhưng chi phí quá cao

+ Sử dụng Ellipsoid có sẵn và định vị lại cho phù hợp với lãnh thổ của quốc

gia mình, độ phù hợp ở mức độ tương đối nhưng chi phí thấp

Để khai triển chính xác mặt Ellipsoid lên mặt phẳng thì cần một mặt trunggian để biểu diễn thành mặt phẳng Yêu cầu về mặt trung gian này càng gần với mặtEllipsoid càng tốt để giảm sai số biến dạng và mặt cong này được gọi là mặt chiếu

Có 3 mặt chiếu (hình trụ, hình phẳng, hình nón) và mỗi mặt chiếu sử dụng 3 phépchiếu (đứng, ngang, nghiêng) Không có phép chiếu nào tốt nhất, phép chiếu chỉ tốtvới một khu vực cụ thể Mặt chiếu được sử dụng hiện nay là mặt trụ, phép chiếuđược sử dụng là phép chiếu hình trụ ngang đồng góc đối xứng

1.2.3.2 Lưới chiếu bản đồ

- Sử dụng lưới chiếu hình nón đồng góc với 2 vĩ tuyến chuẩn 110 và 210 để thểhiện các bản đồ địa hình cơ bản, bản đồ nền, bản đồ hành chính quốc gia ở tỷ lệ 1:1.000.000 và nhỏ hơn cho toàn lãnh thổ Việt Nam

- Sử dụng lưới chiếu hình trụ ngang đồng góc với múi chiếu 30 có hệ số điềuchỉnh tỷ lệ biến dạng chiều dài k0 = 0,9999 để thể hiện các bản đồ địa hình cơ bản,bản đồ nền, bản đồ hành chính tỷ lệ từ 1:10.000 đến 1:2.000

- Sử dụng lưới chiếu hình trụ ngang đồng góc với múi chiếu 60 có hệ số điềuchỉnh tỷ lệ biến dạng chiều dài k0 = 0,9996 để thể hiện các bản đồ địa hình cơ bản,bản đồ nền, bản đồ hành chính quốc gia tỷ lệ từ 1:500.000 đến 1:25.000

- Sử dụng lưới chiếu hình trụ ngang đồng góc với múi chiếu 30 có hệ số điềuchỉnh tỷ lệ biến dạng chiều dài k0 = 0,9999 để thể hiện hệ thống bản đồ địa chính cơ

sở và bản đồ địa chính các loại tỷ lệ; kinh tuyến trục được quy định cho từng tỉnh (tỉnh Thanh Hóa là 105000’00”)

1.2.3.3 Cơ sở toán học

Trang 28

Theo Thông tư số 973/2001/TT-TCĐC ngày 20 tháng 06 năm 2001 của Tổngcục Địa chính (nay là Bộ Tài nguyên và Môi trường) về việc hướng dẫn áp dụng hệquy chiếu và hệ tọa độ Quốc gia VN-2000 (sau đây gọi tắt là hệ VN-2000) Hệ VN-

2000 được áp dụng thống nhất để xây dựng hệ thống tọa độ các cấp hạng, hệ thốngbản đồ địa chính, hệ thống bản đồ hành chính quốc gia và các loại bản đồ chuyên đềkhác Hệ VN-2000 có các tham số chính sau đây:

Ellipsoid quy chiếu quốc gia là Ellipsoid WGS-84 toàn cầu với kích thước:

Điểm gốc tọa độ Quốc gia: điểm N00 đặt tại Viện nghiên cứu Địa chính, đườngHoàng Quốc Việt, Hà Nội (nay là Viện khoa học Đo đạc và Bản đồ - Bộ Tài nguyên

và Môi trường)

Hệ thống tọa độ phẳng: hệ tọa độ phẳng UTM Quốc tế, được thiết lập trên cơ

sở lưới chiếu hình trụ ngang đồng góc

2 Lưới địa chính được thiết kế trên bản đồ địa hình tỷ lệ lớn hoặc bản đồ địachính Khi thiết kế lưới phải đảm bảo các điểm được phân bố đều trên khu đo, trong

đó ưu tiên tăng dày cho khu vực bị che khuất nhiều, địa hình phức tạp; các điểmkhống chế tọa độ từ địa chính cấp II (trước đây) trở lên, điểm độ cao Quốc gia từhạng IV trở lên đã có trong khu đo phải được đưa vào lưới mới thiết kế

Trang 29

3 Lưới địa chính phải được đo nối tọa độ với ít nhất 03 điểm khống chế tọa độ

có độ chính xác tương đương điểm tọa độ Quốc gia hạng III trở lên, trường hợp đặcbiệt được phép đo nối với 02 điểm nhưng phải quy định cụ thể trong thiết kế kỹthuật - dự toán công trình

Trường hợp lập lưới địa chính bằng công nghệ GPS phải đo nối độ cao với ítnhất 02 điểm khống chế độ cao có độ chính xác tương đương điểm độ cao Quốc giahạng IV trở lên

4 Khi lập lưới địa chính bằng công nghệ GPS phải xác định đồng thời tọa độ

và độ cao Trường hợp lập lưới địa chính bằng phương pháp khác thì không xácđịnh độ cao điểm địa chính

5 Điểm tọa độ địa chính phải được chọn ở các vị trí có nền đất vững chắc, ổn

định, quang đãng, nằm ngoài chỉ giới quy hoạch công trình; đảm bảo khả năng tồn tại lâu dài trên thực địa; thuận lợi cho việc đo ngắm và phát triển lưới cấp thấp

6 Khi lập lưới bằng công nghệ GPS thì các điểm phải đảm bảo có góc

25/2014/TT Để đo vẽ thành lập bản đồ địa chính bằng phương pháp đo vẽ trực tiếp thựcđịa, mật độ điểm khống chế tọa độ quy định như sau:

+ Bản đồ tỷ lệ 1:5000, 1:10000: Trung bình 500 ha có một điểm khống chế tọa

độ có độ chính xác tương đương điểm địa chính trở lên;

+ Bản đồ tỷ lệ 1:500, 1:1000, 1:2000: Trung bình từ 100 ha đến 150 ha có một điểm khống chế tọa độ có độ chính xác tương đương điểm địa chính trở lên;

+ Bản đồ tỷ lệ 1:200: Trung bình 30 ha có một điểm khống chế tọa độ có độ chính xác tương đương điểm địa chính trở lên;

+ Trường hợp khu vực đo vẽ có địa hình dạng tuyến thì bình quân 1,5 km

Trang 30

Trang 31

chiều dài được bố trí 01 điểm tọa độ có độ chính xác tương đương điểm địa chínhtrở lên;

Trường hợp đặc biệt, khi đo vẽ lập bản đồ địa chính mà diện tích khu đo nhỏhơn 30 ha thì điểm tọa độ có độ chính xác tương đương điểm địa chính trở lên mật

độ không quá 2 điểm

- Để đo vẽ thành lập bản đồ địa chính tỷ lệ 1:2000, 1:5000, 1:10000 bằngphương pháp ảnh hàng không kết hợp với đo vẽ trực tiếp thực địa thì trung bình

2500 ha có một điểm khống chế tọa độ có độ chính xác tương đương điểm địa chínhtrở lên

1.3 Ứng dụng công nghệ GPS trong trắc địa ở Việt Nam và trên thế giới

1.3.1 Tại Việt Nam

Ở Việt Nam việc ứng dụng công nghệ GPS phục vụ lĩnh vực trắc địa gồm:

- Xây dựng lưới toạ độ Nhà nước bằng GPS

- Ứng dụng công nghệ GPS trong các lĩnh vực giao thông, thủy lợi, thủy điện (quan trắc biến dạng công trình)

- Ứng dụng công nghệ GPS trong xây dựng lưới địa chính cơ sở, lưới khống chế đo vẽ…

Các kết quả đã triển khai ở Việt Nam từ năm 1991 đến nay, như sau: (Bùi Thị Hồng Thắm, 2014).

1 Từ tháng 12/1991 đến tháng 4/1993 đã hoàn thành việc xây dựng lưới toạ

độ Nhà nước bằng GPS tại khu vực Minh Hải, Sông Bé và Tây Nguyên với tổng số

117 điểm và 91 điểm phương vị, các điểm GPS ở các khu vực trên tạo thành lướitam giác dày đặc Xây dựng lưới trắc địa biển vào năm 1992 gồm 36 điểm trong đó

có 18 điểm nằm trên quần đảo Trường Sa (Bùi Thị Hồng Thắm, 2014).

2 Kết hợp loại máy GPS 2 tần số và 1 tần số đã xây dựng mạng lưới tọa độtrên quần đảo Trường Sa, đo nối mạng lưới này và phần lớn đảo chính với mạnglưới đất liền Các điểm GPS này tạo thành mạng lưới toạ độ biển Việt Nam gồm 36

điểm (Bùi Thị Hồng Thắm, 2014).

3 Công nghệ GPS với máy thu 2 tần số đã được ứng dụng trong việc xây dựng

mạng lưới toạ độ cấp “0” với 71 điểm phủ trùm cả nước (Bùi Thị Hồng Thắm, 2014).

Trang 32

4 Mạng lưới cạnh dài phủ trùm phần đất liền của lãnh thổ Việt Nam đã hoànthành đầu năm 1994 gồm 23 điểm GPS Lưới này đã liên kết các lưới GPS, lưới tamgiác và đường chuyền Nhà nước

5 Công nghệ GPS đã được ứng dụng để đo các mạng lưới trắc địa nhỏ các mạng lưới khu vực

6 Công nghệ GPS đã được ứng dụng để đo các mạng lưới toạ độ quốc gia

hạng III (địa chính cơ sở) phủ trùm cả nước với 12.631 điểm (Bùi Thị Hồng Thắm, 2014).

7 Hiện nay, Cục Đo đạc Bản đồ - Bộ Quốc phòng đang củng cố và xây dựng

06 trạm (gồm 4 trạm tại: Phú Quốc, Đà Nẵng, Móng Cái, đảo Trường Sa lớn đã đi

vào hoàn động; riêng trạm tại Cửa Lò và Cam Ranh đang xây dựng) (Bùi Thị Hồng Thắm, 2014).

8 Thiết lập các hệ thống trạm DGPS phục vu đo biển và biên giới gồm:

- 03 trạm tại: Điện Biên, Cao Bằng, Hà Giang phục vụ đo biên giới Việt - Trung;

- 03 điểm tại: Đồ Sơn, Vũng Tàu, Quảng Nam phục vụ công tác đo biển

9 Triển khai công nghệ GPS trong xây dựng lưới địa chính trên phạm vi toànquốc Như huyện Quảng Xương, huyện Hà Trung và huyện Tĩnh Gia tỉnh ThanhHóa

1.3.2 Trên thế giới

Trong lĩnh vực thành lập lưới trắc địa, nhiều nước đã ứng dụng thành công công nghệ GPS để:

- Chêm dày lưới truyền thống đã xây dựng

- Bổ sung các số liệu GPS nhằm nâng cao độ chính xác của mạng lưới trắc địa hiện có

- Xây dựng hệ quy chiếu động để nghiên cứu khoa học (địa động, sóng thần…)

Dưới đây sẽ giới thiệu một số thành quả của việc ứng dụng công nghệ GPScủa một số nước, gồm:

1.3.2.1 Ở Liên bang Nga

Dựa trên việc áp dụng các phương pháp đo đạc sử dụng hệ thống định vị toàncầu GLONASS và GPS, lưới trắc địa quốc gia GGS ở Nga hiện nay, bao gồm cáccấu trúc trắc địa với độ chính xác khác nhau: Lưới thiên văn trắc địa cơ bản

Trang 33

(FAGC) với khoảng cách giữa các điểm FAGC từ 600 km đến 800 km và sai số vịtrí tương đối của các điểm nhỏ hơn 2 cm về mặt bằng; lưới trắc địa độ chính xác cao(VGS) với khoảng cách giữa các điểm từ 150 km đến 300 km bao trùm toàn bộ lãnhthổ nước Nga và lưới trắc địa vệ tinh hạng 1 với khoảng cách trung bình từ 25 kmđến 30 km (Bùi Thị Hồng Thắm, 2014)

1.3.2.2 Ở Australia

Lưới GPS khu vực Australia (ARGN) được xây dựng bao gồm 15 trạmGNSS geodetic cung cấp khung quy chiếu cơ bản cho dữ liệu không gian cùng vớilưới cơ sở theo hệ tọa độ địa tâm Từ năm 2007 đến năm 2012, chính phủ Liên bangAustralia đã thiết lập gần 100 trạm GNSS CORS dọc theo các tuyến chủ yếu đượcphân bố trên toàn lãnh thổ thông qua chiến lược hợp tác nghiên cứu cơ sở hạ tàngquốc gia Lưới GNSS CORS được triển khai với khoảng cách giữa các trạm liền kềkhoảng 200 km Một số trạm được chọn đồng thời là các trạm quan trắc thủy triều.Lưới nhằm phát triển và tăng cường hệ thống quy chiếu không gian quốc gia và hỗtrợ các lĩnh vực như nông nghiệp, khai thác mỏ,… Bên cạnh đó, 58 trạm mới cấpLiên bang và 44 trạm cấp bang sẽ được thiết lập để bổ sung cho lưới trắc địa quốcgia Australia (Bùi Thị Hồng Thắm, 2014)

1.3.2.3 Ở Singapore

Từ năm 1992 Singapore đã có chương trình ứng dụng công nghệ GPS để hiệnđại hoá và tăng dày mạng lưới trắc địa của mình Chương trình này nhằm thành lậpmạng lưới đo đạc tích hợp (ISN) gồm các điểm hạng C cấp I và Cấp II Mạng lướicấp I gồm 38 điểm và cấp II gồm khoảng 10.000 điểm (khoảng cách giữa các điểm

khoảng 300 m) (Bùi Thị Hồng Thắm, 2014)

Trang 34

Chương 2 ĐỐI TƯỢNG, THỜI GIAN, PHẠM VI, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP

NGHIÊN CỨU 2.1 Đối tượng nghiên cứu

Nghiên cứu sử dụng công nghệ GPS xây dựng lưới địa chính khu vực 7 xã, thịtrấn huyện Tĩnh Gia, tỉnh Thanh Hóa

Sử dụng công nghệ GPS xây dựng lưới địa chính cụm 07 xã huyện Tĩnh Gia,tỉnh Thanh Hóa gồm: xã Nguyên Bình, Hải Hòa, Hải Nhân, Hải Thanh, Phú Lâm,Phú Sơn và thị trấn Tĩnh Gia

2.2 Thời gian, địa điểm nghiên cứu

Luận văn được thực hiện trong khoảng thời gian từ tháng 5 năm 2018 đếntháng 5 năm 2019, địa điểm tại xã Nguyên Bình, Hải Hòa, Hải Nhân, Hải Thanh,Phú Lâm, Phú Sơn và thị trấn Tĩnh Gia

2.3 Nội dung nghiên cứu

1 Tìm hiểu điều kiện tự nhiên, kinh tế xã hội của vùng nghiên cứu: Như vị tríđịa lý, diện tích khu vực nghiên cứu, Địa hình giao thông thủy hệ, đặc điểm về dân

cư, về an ninh xã hội

2 Xây dựng lưới địa chính, gồm: thiết kế lưới (chọn điểm, chôn mốc), thicông, đo đạc thực địa như (lập lịch đo, thiết kế ca đo) lưới khống chế bằng thiết bịmáy GPS 1 tần số 4600LS của hãng Trimble theo quy định hiện hành

3 Kiểm tra các yếu tố lưới, so sánh kết quả đo lưới và đánh giá độ chínhxác

đã đạt được với quy phạm hiện hành để kết luận về độ chính xác của lưới GPS đãxây dựng

4 Đánh giá hiệu quả của việc áp dụng công nghệ định vị toàn cầu GPS

2.4 Phương pháp nghiên cứu

2.4.1 Phương pháp thu thập số liệu thứ cấp

Tiến hành thu thập các số liệu về điều kiện tự nhiên, kinh tế - xã hội của khuđo; các điểm tọa độ và độ cao Nhà nước trong khu đo; tư liệu bản đồ địa hình, bản

đồ hiện trạng sử dụng đất phục vụ cho công tác thiết kế lưới địa chính trên khu vực

đo thuộc cụm 7 xã, thị trấn huyện Tĩnh Gia thông qua các báo cáo của các cấp quản

lý liên qua và các nghiên cứu trước

Trang 35

2.4.2 Phương pháp thiết kế lưới bằng công nghệ GNSS (Global Navigation Satellite System)

Căn cứ các loại tư liệu bản đồ và các điểm khống chế cấp cao hơn đã có trênkhu vực đo, tiến hành khảo sát thực địa và thiết kế phương án tổ chức lưới khốngchế địa chính phủ trùm trên diện tích 7 xã, thị trấn Trên cơ sở thiết kế sẽ lựa chọnphương án tối ưu để thi công đo ngoài thực địa Theo quy định tại điểm 8.1, Điều 5,Thông tư số 25/2014/TT-BTNMT ngày 19 tháng 5 năm 2014 của Bộ Tài nguyên vàMôi trường quy định về bản đồ địa chính, để đo vẽ bản đồ tỷ lệ 1:500 - 1:2000 bằngphương pháp đo vẽ trực tiếp ở thực địa thì trung bình từ 100 ha đến 200 ha có mộtđiểm khống chế tọa độ xác định tương đương điểm địa chính trở lên (Do địa hình

có nhiều đồi núi)

- Lưới thiết kế phải đi từ tổng quát đến chi tiết, từ độ chính xác cao đến độchính xác thấp

- Các điểm phải đảm bảo có góc mở lên bầu trời lớn hơn 1200; ở xa các trạmthu phát sóng tối thiểu 500m; xa các trạm biến thế, đường dây điện cao thế, trạmđiện cao áp tối thiểu 50m

- Hệ thống lưới tọa độ cơ sở phải được xây dựng trên cơ sở các điểm tọa độ Nhà nước cấp cao hơn

- Lưới tọa độ cơ sở phải được nối vào ít nhất hai điểm cấp cao hơn gần khu đo nhất

- Sai số số liệu gốc của lưới cấp trên ảnh hưởng đến cấp dưới kế cận khôngđược vượt quá 12%

- Lưới thiết kể phải đảm bảo đủ mật độ điểm, phủ trùm khu đo, phục vụ cho các tác đo vẽ bản đồ địa chính theo từng giai đoạn

- Thường xuyên cập nhật, tiến hành nâng cao độ chính xác bằng công nghệ và

kỹ thuật đo tiên tiến

- Trong quá trình thiết kế cố gắng chọn phương án tối ưu, giá thành thấp, dễ thi công, đồng thời đảm bảo độ chính xác trong công tác đo vẽ theo từng cấp hạng

2.4.3 Phương pháp thi công lưới địa chính bằng công nghệ GNSS

Phương pháp thi công xây dựng lưới địa chính phải đảm bảo tuân thủ theo quyđịnh hiện hành của Bộ Tài nguyên và Môi trường, gồm các nội dung công việc:

Trang 36

độ ở múi chiếu 3 độ, kinh tuyến trục của tỉnh Thanh Hóa 105000’, hệ quy chiếu và

hệ tọa độ quốc gia VN-2000, độ cao Nhà nước

2.4.5 Phương pháp kiểm tra lưới bằng phần mềm Trimble Business Center (TBC).

Phương pháp này rất quan trọng, việc kiểm tra lưới được thực hiện theo quyđịnh tại Thông tư số 49/2016/TT-BTNMT ngày 28 tháng 12 năm 2016 của Bộ Tàinguyên và Môi trường, gồm các hạng mục công việc: kiểm tra kích thước mốc, quycách mốc, công tác nghiệm thu kết quả đo

Dùng máy đo GPS 1 tần 4600LS, số lượng 03 máy, thời gian đo tối thiểu 60phút để kiểm tra độ chính xác của lưới

2.4.6 Phương pháp phân tích, so sánh

Trên cơ sở kết quả công tác ứng dụng công nghệ GPS để xây dựng lưới địachính cho cụm 7 xã, thị trấn; gồm xã Nguyên Bình, Hải Hòa, Hải Nhân, Hải Thanh,Phú Lâm, Phú Sơn và thị trấn Tĩnh Gia, huyện Tĩnh Gia tỉnh Thanh Hóa; tiến hànhtổng hợp, phân tích, so sánh, đánh giá độ chính xác lưới GPS đã xây dựng với cácquy định thành lập bản đồ địa chính được quy định tại Thông tư số 25/2014/TT-BTNMT ngày 19 tháng 5 năm 2014 của Bộ Tài nguyên và Môi trường

Trang 37

Chương 3 KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN 3.1 Điều kiện tự nhiên, kinh tế, - xã hội của cụm 7 xã, thị trấn, huyện Tĩnh Gia, tỉnh Thanh Hóa

3.1.1 Đặc điểm tình hình, điều kiện tự nhiên

3.1.1.1 Vị trí địa lý

- Vị trí địa lý:

+ Từ 1050 41’ 24’’ đến 1050 46’ 54’’ kinh độ Đông

+ Từ 190 25’ 02’’ đến 190 28’ 31’’ vĩ độ Bắc

+ Phía Bắc giáp xã Các Sơn, Định Hải, Ninh Hải;

+ Phía Đông giáp Biển Đông;

+ Phía Nam giáp xã Tân Trường, Tùng Lâm, Trúc Lâm, Xuân Lâm, HảiBình;

+ Phía Tây giáp huyện Như Thanh;

Hình 3.1 Sơ đồ vị trí khu đo

Theo số liệu thống kê đất đai năm 2018 của huyện Tĩnh Gia, khu vực 07 xã,Nguyên Bình, Hải Hòa, Hải Nhân, Hải Thanh, Phú Lâm, Phú Sơn và thị trấn TĩnhGia, huyện Tĩnh Gia tỉnh Thanh Hóa có diện tích tự nhiên và diện tích các loại đất

Trang 38

1.1.1.2 Đất trồng cây hàng năm khác 1.1.2 Đất trồng cây lâu năm 1.2 Đất lâm nghiệp 1.2.1 Đất rừng sản xuất 1.2.2 Đất rừng phòng hộ 1.2.3 Đất rừng đặc dụng 1.3 Đất nuôi trồng thuỷ sản 1.4 Đất làm muối

1.5 Đất nông nghiệp khác

2 Nhóm đất phi nông nghiệp

2.1 Đất ở 2.1.1 Đất ở tại nông thôn 2.1.2 Đất ở tại đô thị 2.2 Đất chuyên dùng 2.2.1 Đất xây dựng trụ sở cơ quan 2.2.2 Đất quốc phòng

2.2.3 Đất an ninh 2.2.4

Đất xây dựng công trình

sự nghiệp 2.2.5

Đất sản xuất, kinh doanh phi nông nghiệp

2.2.6

Đất sử dụng vào mục đích công cộng

2.3 Đất cơ sở tôn giáo 2.4 Đất cơ sở tín ngưỡng 2.5 Đất nghĩa trang, nghĩa địa,

3 Nhóm đất chưa sử dụng 3.1 Đất bằng chưa sử dụng 3.2 Đất đồi núi chưa sử dụng 3.3 Núi đá không có rừng cây

II Đất có mặt nước ven biển

1 Đất mặt nước ven biển

nuôi trồng thuỷ sản

2 Đất mặt nước ven biển có rừng ngập mặn

Trang 39

Đất mặt nước ven biển có

3

mục đích khác

(Số liệu năm 2018 do văn phòng đăng ký huyện Tĩnh Gia)

3.1.1.3 Địa hình, giao thông, thủy hệ

a Địa hình

Huyện Tĩnh Gia ở vị trí thuận lợi có đường quốc lộ IA và đường sắt BắcNam chạy qua với chiều dài hơn 35 km Ngoài ra với hơn 42 km bờ biển, 3 cửa lạchlớn: Lạch Ghép, Lạch Bạng và lạch Hà Nẫm, đặc biệt là có cảng biển nước sâu NghiSơn

Khu đo có địa hình đồng bằng Tương đối thuận tiện cho việc thi công công trình

* Thủy Văn

Trên địa bàn huyện có 3 con sông lớn chảy qua và hàng loạt các hồ đập lớn nhỏ

- Sông Lạch Bạng: Bắt nguồn từ phía Nam vùng rừng núi Như Thanh dài 34,5km đổ ra biển ở cửa Bạng (Du Xuyên)

- Sông Yên: Nằm ở phía cực Bắc Tĩnh Gia, ranh giới huyện Tĩnh Gia với huyện Quảng Xương, sông Yên đổ ra biển ở cửa Hàn

- Sông Cầu Đáy: Từ sông Cầu Yên chảy vào giữa huyện theo hướng BắcNam, nối với kênh Than để vào Nghệ An trong hệ thống kênh nhà Lê xưa tới sông

Bà Hòa

Ngoài hệ thống sông ngòi, trên địa bàn huyện còn có kênh Xước từ núi Xước

ởxã Mai Lâm, chảy đổ vào cửa Bạng, có 46 đập hồ lớn nhỏ Trên địa bàn Tĩnh Gia còn có nguồn nước ngầm với trữ lượng lớn ở Tân Trường, Trường Lâm

Hệ thống sông ngòi, kênh, hồ nước là những yếu tố giải quyết cho những nhucầu tưới tiêu, thủy lợi Đồng thời, có thể phát triển dịch vụ du lịch sông nước

Trang 40

Thời tiết khí hậu cụm 7 xã, thị trấn có các đặc trưng của vùng khí hậu đồngbằng ven biển tỉnh Thanh Hoá, chịu ảnh hưởng của vùng khí hậu nhiệt đới gió mùa,nóng ẩm mưa nhiều Chia ra làm 2 mùa rõ rệt, mùa mưa bắt đầu từ tháng 5 và kếtthúc vào tháng 11; mùa khô kéo dài 5 tháng từ tháng 12 đến tháng 4 năm sau

* Nhiệt độ, không khí

- Tổng nhiệt độ năm 8.500 - 8.6000C;

- Nhiệt độ không khí trung bình năm 23,10C

- Biên độ nhiệt độ trong năm là 12 - 130C

- Nhiệt độ tối cao trung bình các tháng từ 28,30C – 40,90C, tối thấp trung bình các tháng từ 14,60C – 26,20C

- Biên độ nhiệt bình quân các tháng từ 4,0 – 7,20C

- Nhiệt độ trung bình cao nhất trong năm vào tháng 7 khoảng 29,10C

- Nhiệt độ trung bình thấp nhất trong năm vào tháng 1 khoảng 16,50C

* Lượng mưa

-Vùng ven biển Tĩnh Gia thường có mưa rào trong thời gian ngắn, với lượng mưa nhiều khi vượt quá 200 mm /ngày, mưa lớn thường xảy ra vào tháng 8, 9 và 10

- Tổng lượng mưa trung bình năm; 1.874 mm

- Lượng mưa trung bình cao nhất ; 495 mm vào tháng 9 hàng năm;

- Lượng mưa trung bình thấp nhất; 33 mm vào tháng 12 hàng năm;

- Số ngày mưa trong năm cộng dồn 127 ngày;

- Mùa khô hanh từ tháng (12- 4) năm sau, lượng mưa chiếm 11,6% cả

năm, * Độ ẩm, không khí

Trên thực tế độ ẩm phụ thuộc chủ yếu vào độ cao tọa độ địa lý, càng lên cao

độ ẩm tuyệt đối càng giảm:

- Độ ẩm trung bình của năm trong phạm vi 85 - 87 %

- Độ ẩm trung bình cao nhất 93% vào tháng 3

- Độ ẩm trung bình thấp nhất 79% vào tháng 7

Đặc biệt vào những tháng có gió Tây Nam khô nóng (tháng 4-7), độ ẩm khôngkhí tối thấp tuyệt đối xuống rất thấp (61% tại tháng 7); Đồng thời trong thời giangió Tây Nam phát triển mạnh lượng bốc hơi nước rất nhanh (98,3-138,2) mm vàotháng 5; 6; 7) Đây là yếu tố cực đoan đối với cây trồng, vật nuôi của vùng quy

Định dạng
Số trang	104
Dung lượng	2,29 MB

Ứng dụng hệ thống định vị toàn cầu xây dựng lưới địa chính cụm 07 xã, thị trấn, huyện tĩnh gia, tỉnh thanh hóa​

Ứng dụng hệ thống định vị toàn cầu xây dựng lưới địa chính cụm 07 xã, thị trấn, huyện tĩnh gia, tỉnh thanh hóa