Ưng dụng công nghệ GPS xây dựng lưới địa chính phục vụ công tác thành lập bản đồ địa chính huyện EA KAR tỉnh đăc lâk

luận văn, thạc sĩ, tiến sĩ, cao học, khóa luận, đề tài

BỘ GIÁO DỤC VÀ đÀO TẠO TRƯỜNG đẠI HỌC NÔNG NGHIỆP HÀ NỘI

-
-

HỒ THANH SƠN

ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ GPS XÂY DỰNG LƯỚI đỊA CHÍNH PHỤC VỤ CÔNG TÁC

THÀNH LẬP BẢN đỒ đỊA CHÍNH

HUYỆN EA KAR TỈNH đẮK LẮK

LUẬN VĂN THẠC SĨ NÔNG NGHIỆP

Chuyên ngành: Quản lý ựất ựai

Mã số : 606216

Người hướng dẫn khoa học: TS đàm Xuân Hoàn

HÀ NỘI - 2010

LỜI CAM ðOAN

Tôi xin cam ñoan số liệu và kết quả nghiên cứu trong luận văn này là trung thực và chưa ñược sử dụng ñể bảo vệ một học vị nào Nội dung ñề tài này là những kết quả nghiên cứu, những ý tưởng khoa học ñược tổng hợp từ công trình nghiên cứu, các công tác thực nghiệm, các công trình sản xuất do tôi trực tiếp tham gia thực hiện

Tôi xin cam ñoan, các thông tin trích dẫn trong luận văn ñều ñã ñược chỉ rõ nguồn gốc./

Tác giả luận văn

Hồ Thanh Sơn

LỜI CẢM ƠN

để hoàn thành ựược ựề tài, tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành ựến: Ban giám hiệu Trường đại học Nông nghiệp Hà Nội, lãnh ựạo Viện Sau đại học, Khoa Tài nguyên và Môi trường, cùng các Thầy Cô giáo ựã giảng dạy, truyền ựạt kiến thức cho tôi trong suốt thời gian tôi tham gia khóa học của Trường

TS đàm Xuân Hoàn ựã hết lòng quan tâm, trực tiếp hướng dẫn tôi trong quá trình thực hiện ựề tài

Tôi cũng xin gửi lời cảm ơn chân thành ựến gia ựình, bạn bè ựã giúp

ựỡ, ựộng viên và ựóng góp ý kiến cho tôi trong suốt quá trình học tập và hoàn thành ựề tài

Do thời gian thực hiện có hạn, kinh nghiệm thực tiễn của bản thân chưa nhiều, luận văn khó tránh khỏi những thiếu sót, kắnh mong nhận ựược sự ựóng góp ý kiến của quý Thầy Cô ựể ựề tài hoàn thiện hơn

Tác giả luận văn

Hồ Thanh Sơn

3 ðỐI TƯỢNG, PHẠM VI, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP

4.2.1 So sánh kết quả ño kiểm tra với kết quả ñã thực hiện 73

ðộ mất chính xác theo phương ngang PDOP : Position Dilution of Precision

ðộ mất chính xác vị trí vệ tinh theo 3D

Reference Variance : ðộ chênh lệch tham khảo

VDOP : Vertiacal Dilution of Precision

ðộ mất chính xác theo phương dọc

X, Y, h : Tọa ñộ X, Y, ðộ cao thủy chuẩn tạm thời

Mx, My, Mh : Sai số theo phương x, y h

DANH MỤC CÁC BẢNG

4.2 Các chỉ tiêu kỹ thuật trong xây dựng lưới GPS 65

4.4 So sánh số liệu ñạt ñược với quy phạm ban hành 72 4.5 So sánh kết quả xử lý ñược với kết quả ño kiểm tra 73

4.11 Cửa sổ Verify Station for Static Occupation 1 60

1 MỞ ðẦU

1.1 Tính cấp thiết của ñề tài

Hệ thống ñịnh vị toàn cầu GPS là hệ thống ñịnh vị, dẫn ñường sử dụng các vệ tinh nhân tạo ñược Bộ Quốc phòng Mỹ triển khai từ những năm ñầu thập kỷ 70 Ban ñầu, hệ thống này ñược dùng cho mục ñích quân sự nhưng sau ñó ñã ñược thương mại hóa, ñược ứng dụng rất rộng rãi trong các hoạt ñộng kinh tế, xã hội Ngày nay, trong rất nhiều lĩnh vực của ñời sống xã hội

ñã và ñang áp dụng công nghệ GPS Trong trắc ñịa cũng vậy, công nghệ GPS

ñã mở ra thời kỳ mới, ñã thay thế công nghệ truyền thống trong việc thành lập

và xây dựng mạng lưới tọa ñộ các cấp Với ngành trắc ñịa bản ñồ thì ñây là cuộc cách mạng thực sự về cả kỹ thuật, chất lượng cũng như hiệu quả kinh tế trên phạm vi toàn thế giới nói chung và ở Việt Nam nói riêng

Hệ thống ñịnh vị toàn cầu GPS ñã ñược công nhận và sử dụng rộng rãi như một công nghệ tin cậy, hiệu quả trong trắc ñịa bản ñồ bởi các tính ưu việt sau: Có thể xác ñịnh tọa ñộ của các ñiểm từ ñiểm gốc khác mà không cần thông hướng; ñộ chính xác ño ñạc ít phụ thuộc vào ñiều kiện thời tiết (có thể

ño trong mọi ñiều kiện thời tiết); việc ño ñạc tọa ñộ các ñiểm rất nhanh chóng, tính chính xác cao, ở vị trí bất kỳ trên trái ñất; kết quả ño ñạc có thể tính trong

hệ tọa ñộ toàn cầu hoặc hệ tọa ñộ ñịa phương bất kỳ [1]

Cùng với thời gian, công nghệ GPS ngày càng phát triển hoàn thiện theo chiều hướng chính xác, hiệu quả, thuận tiện hơn và ñược sử dụng rộng rãi Người ta ñã sử dụng công nghệ GPS ñể xây dựng lưới tọa ñộ nhà nước thay thế cho các phương pháp truyền thống, ñạt ñược ñộ chính xác cao

Huyện Ea Kar tỉnh ðắk Lắk những năm qua có tốc ñộ phát triển kinh tế tương ñối nhanh kéo theo nhu cầu sử dụng ñất ngày càng tăng Chính vì thế

nhu cầu bức thiết trong quản lý ñất ñai của huyện là phải thành lập ñược bản

ñồ ñịa chính (BððC) có ñộ chính xác cao Muốn có ñược ñiều ñó cần phải xây dựng hệ thống lưới ñịa chính trên ñịa bàn huyện

ðể mở rộng khả năng sử dụng công nghệ GPS, góp phần ñưa công nghệ mới vào sản xuất, xây dựng hệ thống lưới ñịa chính huyện Ea Kar tỉnh ðắk Lắk, chúng tôi tiến hành nghiên cứu ñề tài:

“Ứng dụng công nghệ GPS xây dựng lưới ñịa chính phục vụ công tác thành lập bản ñồ ñịa chính huyện Ea Kar tỉnh ðắk Lắk”

1.2 Mục ñích của ñề tài

Thông qua việc nghiên cứu nhằm tìm hiểu khả năng ứng dụng công nghệ GPS vào xây dựng lưới ñịa chính khu vực ñồi núi của tỉnh ðắk Lắk

1.3 Yêu cầu của ñề tài

Thiết kế, thi công lưới ñịa chính trên ñịa bàn huyện Ea Kar tỉnh ðắk Lắk Phân tích, ñánh giá ñộ chính xác và khả năng ứng dụng công nghệ GPS trong xây dựng lưới ñịa chính ở khu vực miền núi

1.4 Tính khoa học và thực tiễn của ñề tài

Dựa trên công nghệ GPS ñể xây dựng hệ thống lưới ñịa chính thay thế cho phương pháp xây dựng lưới truyền thống, góp phần ñưa công nghệ mới vào sản xuất nhằm nâng cao ñộ chính xác lưới, mang lại hiệu quả kinh tế - kỹ thuật trong thực tế sản xuất

2 TỔNG QUAN CÁC VẤN ðỀ NGHIÊN CỨU

2.1 Khái quát về hệ thống ñịnh vị toàn cầu GPS

2.1.1 Khái niệm về GPS [8]

Tên tiếng Anh ñầy ñủ của GPS là Navigation Satellite Timing and Ranging Global Positioning System ðây là một hệ thống radio hàng hải dựa vào các vệ tinh ñể cung cấp thông tin vị trí 3 chiều và thời gian chính xác Hệ thống luôn sẵn sàng trên phạm vi toàn cầu và hoạt ñộng trong mọi ñiều kiện thời tiết

Hình 2.1: Mô hình hình ảnh trái ñất và vệ tinh GPS

ñã có 29 vệ tinh bay xung quanh Trái ñất ở quỹ ñạo gần tròn, với ñộ cao khoảng 20.200km, góc nghiêng 550, nằm trên 6 mặt phẳng quỹ ñạo

- Chức năng chính của các vệ tinh là:

+ Nhận và lưu trữ dữ liệu ñược gửi lên từ các trạm ñiều khiển

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

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

Hình 2.2: Cấu trúc tín hiệu GPS

Hình 2.3: Các trạm ñiều khiển GPS

• Mảng người sử dụng

Gồm các máy thu ñặt trên mặt ñất, bao gồm phần cứng và phần mềm

- Phần cứng là các máy ño có nhiệm vụ thu tín hiệu vệ tinh ñể rút ra trị

ño khoảng cách từ máy thu ñến vệ tinh và tọa ñộ vệ tinh ở thời ñiểm ño

- Phần mềm có nhiệm vụ xử lý các thông tin ñể cung cấp tọa ñộ máy thu

Hình 2.4: Các thành phần chính của GPS

2.1.3 Nguyên lý ñịnh vị GPS [9]

2.1.3.1 Các ñại lượng ño

Việc ñịnh vị bằng GPS thực hiện trên cơ sở sử dụng hai dạng ñại lượng

ño cơ bản, ñó là ño khoảng cách giả theo các code tựa ngẫu nhiên (C/A-code

và P-code) và ño pha của sóng tải (L1, L2)

• ðo khoảng cách giả theo C/A-code và P-code

Code tựa ngẫu nhiên ñược phát ñi từ vệ tinh cùng với sóng tải Máy thu GPS cũng tạo ra code tựa ngẫu nhiên ñúng như vậy Bằng cách so sánh code thu từ vệ tinh và code của chính máy thu tạo ra có thể xác ñịnh ñược khoảng thời gian lan truyền của tín hiệu code, từ ñó dễ dàng xác ñịnh ñược khoảng cách từ vệ tinh ñến máy thu (ñến tâm anten của máy thu) Do có sự không ñồng bộ giữa ñồng hồ của vệ tinh và máy thu, do có ảnh hưởng của môi

trường lan truyền tín hiệu nên khoảng cách tính theo khoảng thời gian ño ñược không phải là khoảng cách thực giữa vệ tinh và máy thu, ñó là khoảng cách giả

Hình 2.5: Xác ñịnh hiệu số giữa các thời ñiểm

Nếu ký hiệu tọa ñộ của vệ tinh là x s , y s , z s; tọa ñộ của ñiểm xét (máy

thu) là x,y,z; thời gian lan truyền tín hiệu từ vệ tinh ñến ñiểm xét là t, sai số

không ñồng bộ giữa ñồng hồ trên vệ tinh và trong máy thu là ∆t, khoảng cách

giả ño ñược là R, ta có phương trình:

Trong ñó, c là tốc ñộ lan truyền tín hiệu

Trong trường hợp sử dụng C/A-code, theo dự tính của các nhà thiết kế

hệ thống GPS, kỹ thuật ño khoảng thời gian lan truyền tín hiệu chỉ có thể ñảm bảo ñộ chính xác ño khoảng cách tương ứng khoảng 30m Nếu tính ñến ảnh hưởng của ñiều kiện lan truyền tín hiệu, sai số ño khoảng cách theo C/A code

sẽ ở mức 100m là mức có thể chấp nhận ñược ñể cho khách hàng dân sự ñược

t c z z y

y x

x t

Code chuyền từ vệ tinh

Code thu ñược

khai thác Song kỹ thuật xử lý tín hiệu code này ñã ñược phát triển ñến mức

có thể ñảm bảo ñộ chính xác ño khoảng cách khoảng 3m, tức là hầu như không thua kém so với trường hợp sử dụng P-code vốn không dành cho khách hàng ñại trà Chính vì lý do này mà trước ñây Chính phủ Mỹ ñã ñưa ra giải pháp SA ñể hạn chế khả năng thực tế của C/A code Nhưng ngày nay do kỹ thuật ño GPS có thể khắc phục ñược nhiễu SA, Chính phủ Mỹ ñã tuyên bố bỏ nhiễu SA trong trị ño GPS từ tháng 5 năm 2000

• ðo pha sóng tải

Các sóng tải L1, L2 ñược sử dụng cho việc ñịnh vị với ñộ chính xác cao Với mục ñích này người ta tiến hành ño hiệu số giữa pha của sóng tải do máy thu nhận ñược từ vệ tinh và pha của tín hiệu do chính máy thu tạo ra Hiệu số pha do máy thu ño ñược ta ký hiệu là Φ (0<Φ<2π)

Khi ñó ta có thể viết:

Trong ñó: R là khoảng cách giữa vệ tinh và máy thu;

λ là bước sóng của sóng tải;

N là số nguyên lần bước sóng λ chứa trong R;

∆t là sai số ñồng bộ giữa ñồng hồ của vệ tinh và máy thu;

N còn ñược gọi là số nguyên ña trị, thường không biết trước mà cần

phải xác ñịnh trong thời gian ño

Trong trường hợp ño pha theo sóng tải L1 có thể xác ñịnh khoảng cách giữa vệ tinh và máy thu với ñộ chính xác cỡ cm, thậm chí nhỏ hơn Sóng tải

)(

2

t c N

L2 cho ựộ chắnh xác thấp hơn nhiều, nhưng tác dụng của nó là cùng với L1 tạo ra khả năng làm giảm ựáng kể tầng ựiện ly và việc xác ựịnh số nguyên ựa trị ựược ựơn giản hơn

Hình 2.6: Kỹ thuật giải ựa trị tại các máy thu

2.1.3.2 định vị tuyệt ựối (point positioning)

đây là trường hợp sử dụng máy thu GPS ựể xác ựịnh ngay tọa ựộ của ựiểm quan sát trong hệ tọa ựộ WGS-84 đó có thể là các thành phần tọa ựộ vuông góc không gian (X,Y,Z) hoặc các thành phần tọa ựộ mặt cầu (B,L,H)

Hệ thống tọa ựộ WGS-84 là hệ thống tọa ựộ cơ sở của GPS, tọa ựộ của vệ tinh

và ựiểm quan sát ựều lấy theo hệ thống tọa ựộ này

Việc ựo GPS tuyệt ựối ựược thực hiện trên cơ sở sử dụng ựại lượng ựo

là khoảng cách giả từ vệ tinh ựến máy thu theo nguyên tắc giao hội cạnh không gian từ các ựiểm ựã biết tọa ựộ là các vệ tinh

Nếu biết chắnh xác khoảng thời gian lan truyền tắn hiệu code tựa ngẫu nhiên từ vệ tinh ựến máy thu, ta sẽ tắnh ựược khoảng cách chắnh xác giữa vệ

tinh và máy thu Khi ñó 3 khoảng cách ñược xác ñịnh ñồng thời từ 3 vệ tinh ñến máy thu sẽ cho ta vị trí không gian ñơn trị của máy thu Song trên thực tế

cả ñồng hồ trên vệ tinh và ñồng hồ trong máy thu ñều có sai số, nên khoảng cách ño ñược không phải là khoảng cách chính xác Kết quả là chúng không thể cắt nhau tại một ñiểm, nghĩa là không thể xác ñịnh ñược vị trí của máy thu ðể khắc phục tình trạng này cần sử dụng thêm một ñại lượng ño nữa, ñó

là khoảng cách từ vệ tinh thứ 4, ta có hệ phương trình:

Trên thực tế với hệ thống vệ tinh hoạt ñộng ñầy ñủ như hiện nay, số lượng vệ tinh mà các máy thu quan sát ñược thường từ 6-8 vệ tinh, khi ñó nghiệm của phương trình sẽ tìm theo nguyên lý số bình phương nhỏ nhất

Hình 2.7: Kỹ thuật ñịnh vị tuyệt ñối

(1.3)

2.1.3.3 ðịnh vị tương ñối (Relative Positioning)

ðo GPS tương ñối là trường hợp sử dụng hai máy thu GPS ñặt ở hai ñiểm quan sát khác nhau ñể xác ñịnh ra hiệu tọa ñộ vuông góc không gian (∆X, ∆Y, ∆Z) hay hiệu tọa ñộ mặt cầu (∆B, ∆L, ∆H) giữa chúng trong hệ tọa

ñộ WGS-84

Nguyên tắc ño GPS tương ñối ñược thực hiện trên cơ sở sử dụng ñại lượng ño là pha của sóng tải ðể ñạt ñược ñộ chính xác cao và rất cao cho kết quả xác ñịnh hiệu tọa ñộ giữa hai ñiểm xét, người ta ñã tạo ra và sử dụng các sai phân khác nhau cho pha sóng tải nhằm làm giảm ảnh hưởng ñến các nguồn sai số khác nhau như: Sai số của ñồng hồ vệ tinh cũng như của máy thu, sai số tọa ñộ vệ tinh, sai số số nguyên ña trị,

Ta ký hiệu Φ(ti) là hiệu pha của sóng tải từ vệ tinh j ño ñược tại trạm r vào thời ñiểm ti, khi ñó nếu hai trạm ño 1 và 2 ta quan sát ñồng thời vệ tinh j

vào thời ñiểm ti, ta sẽ có sai phân bậc một ñược biểu diễn như sau:

∆1Φj(ti)= Φ2j(ti)- Φ1j(ti) (1.4)

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

Nếu hai trạm cùng tiến hành quan sát ñồng thời hai vệ tinh j và k vào thời ñiểm ti, ta có phân sai bậc hai:

∆2Φj,k(ti)= ∆1Φk(ti)- ∆1Φj(ti) (1.5)

Qua công thức này ta thấy không còn ảnh hưởng của sai số ñồng hộ vệ tinh và máy thu

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

vào thời ñiểm ti và t i+1, ta sẽ có phân sai bậc ba:

∆3Φj,k(ti)= ∆2Φj,k(ti+1)- ∆2Φj,k(ti) (1.6)

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

Hiện nay hệ thống GPS có khoảng 27-28 vệ tinh hoạt ñộng Do vậy, tại mỗi thời ñiểm ta có thể quan sát ñược số vệ tinh nhiều hơn 4 Bằng cách tổng hợp theo từng cặp vệ tinh sẽ có rất nhiều trị ño, mặt khác thời gian thu tín hiệu trong ño tương ñối thường khá dài vì vậy số lượng trị ño ñể xác ñịnh ra hiệu tọa ñộ giữa hai ñiểm là rất lớn, khi ñó bài toán sẽ giải theo phương pháp

số bình phương nhỏ nhất

Hình 2.8: Kỹ thuật ñịnh vị tương ñối

2.1.4 Các nguồn sai số trong ñịnh vị GPS [2]

2.1.4.1 Sai s ố do ñộ sai lệch ñồng hồ

Sai số do sự không ñồng bộ giữa ñồng hồ vệ tinh và máy thu gây ra sai

số rất lớn trong kết quả ño GPS, ñặc biệt là trong ñịnh vị tuyệt ñối

Các vệ tinh ñược trang bị ñồng hồ nguyên tử có ñộ chính xác cao, tính ñồng bộ về thời gian giữa các ñồng hồ vệ tinh ñược giữ trong khoảng 20 nano giây Còn các máy thu GPS ñược trang bị ñồng hồ thạch anh chất lượng cao (1 phần 104) ñặt bên trong

Chúng ta biết rằng vận tốc truyền tín hiệu khoảng 3.108m/s, nếu sai số ñồng hồ thạch anh là 10-4s thì sai số khoảng cách tương ứng là 30km, nếu ñồng hồ nguyên tử sai 10-7s thì khoảng cách sai 30m

Với ảnh hưởng như trên, người ta ñã sử dụng nguyên tắc ñịnh vị tương ñối ñể loại trừ ảnh hưởng của sai số ñồng hồ

2.1.4.2 Sai s ố quỹ ñạo vệ tinh

Chúng ta ñã biết vệ tinh chuyển ñộng trên quỹ ñạo xung quanh trái ñất chịu nhiều sự tác ñộng như ảnh hưởng của sự thay ñổi trọng trường trái ñất, ảnh hưởng của sức hút mặt Trăng, mặt Trời, Các ảnh hưởng trên sẽ tác ñộng tới quỹ ñạo của vệ tinh, khi ñó vệ tinh sẽ không chuyển ñộng hoàn toàn tuân theo ñúng 3 ñịnh luật Kepler Sai số quỹ ñạo vệ tinh ảnh hưởng gần như trọn vẹn ñến kết quả ñịnh vị tuyệt ñối, song ñược khắc phục về cơ bản trong ñịnh

vị tương ñối hoặc vi phân

ðể biết ñược vị trí của vệ tinh trên quỹ ñạo thì người sử dụng có thể căn cứ vào lịch vệ tinh Tùy thuộc vào mức ñộ chính xác của thông tin, lịch vệ tinh ñược chia làm 3 loại là:

- Lịch vệ tinh dự báo (Almanac): Phục vụ cho lập lịch và xác ñịnh

quang cảnh nhìn thấy của vệ tinh tại thời ñiểm quan sát, lịch vệ tinh này có sai

số khoảng vài km

- Lịch vệ tinh quảng bá (Broadcast ephemeris): ðược tạo lập dựa trên

5 trạm quan sát thuộc ñoạn ñiều khiển của hệ thống GPS, hiện nay khi chế ñộ nhiễu SA ñã ñược bỏ thì lịch vệ tinh quảng bá có sai số khoảng từ 2-5 m

- Lịch vệ tinh chính xác: ðược lập dựa trên cơ sở các số liệu quan trắc trong mạng lưới giám sát và ñược tính toán nhờ một số tổ chức khoa học, loại lịch này cho sai số nhỏ hơn 0.5m

2.1.4.3 Ảnh hưởng ñiều kiện khí tượng

Tín hiệu vệ tinh ñến máy thu ñi qua một quãng ñường lớn hơn 20.000km, trong ñó có tầng ñiện ly từ ñộ cao 50km tới ñộ cao 500km và tầng ñối lưu từ ñộ cao 50km ñến mặt ñất Khi tín hiệu ñi qua các tầng này có thể bị thay ñổi (tán xạ) phụ thuộc vào mật ñộ ñiện tử tự do trong tầng ñiện ly và tình trạng hơi nước, nhiệt ñộ và các bụi khí quyển trong tầng ñối lưu

Người ta ước tính rằng, do ảnh hưởng của tầng ñiện ly, khi ñịnh vị tuyệt ñối có thể bị sai số khoảng 12m, còn ảnh hưởng của tầng ñối lưu có thể gây sai số khoảng 3m

Các vệ tinh GPS phát tín hiệu ở tần số cao (sóng cực ngắn) do ñó ảnh hưởng của tầng ñiện ly ñã ñược giảm nhiều, tuy vậy cần lưu ý tới ñặc tính của sóng cực ngắn là truyền thẳng và dễ bị che chắn

Ảnh hưởng của tầng ñiện ly tỷ lệ với bình phương tần số, vì thế khi sử dụng máy thu 2 tần sẽ khắc phục ñược ảnh hưởng này

Tuy vậy, ở khoảng cách ngắn (<10km) tín hiệu tới 2 máy coi như ñi trong cùng môi trường, sai số sẽ ñược loại trừ trong các công thức tính hiệu tọa ñộ, do vậy ta nên sử dụng máy một tần, trong khi ñó nếu sử dụng máy hai

tần có thể bị nhiễu, làm kết quả kém chính xác

ðể khắc phục ảnh hưởng của tầng ñối lưu, người ta quy ñịnh chỉ sử dụng tín hiệu vệ tinh có góc cao trên 15o (hoặc trên 10o)

Hiện nay người ta ñang sử dụng một số mô hình khí quyển, trong ñó có

mô hình của Hopfield ñược dùng rộng rãi

2.1.4.4 Sai s ố do nhiễu tín hiệu

Tín hiệu vệ tinh tới máy thu có thể bị nhiễu do một số nguyên nhân 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 ñiện từ khác

- Máy thu GPS ñặt gần các ñường dây tải ñiện cao áp

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

ðể khắc phục sai số nhiễu tín hiệu, khi thiết kế ñiểm ño cần bố trí xa các trạm phát sóng, các ñường dây cao thế, Không bố trí máy thu dưới các rặng cây

2.1.4.5 Sai s ố do người ño

Người ño có thể phạm các sai lầm như: trong ño chiều cao anten, dọi ñiểm ñịnh tâm không tốt, ñôi khi ghi nhầm chế ñộ ño cao anten ðể tránh các sai số này thì người ño GPS cần thận trọng trong ñịnh tâm và ño chiều cao anten

Cần chú ý là sai số do ño chiều cao anten không những ảnh hưởng tới

ñộ cao của ñiểm ño mà còn ảnh hưởng tới vị trí mặt bằng

Trong khi thu tín hiệu không nên ñứng vây quanh máy thu, không che ô cho máy

2.1.5 Ưu ñiểm của phương pháp ñịnh vị GPS

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

- Không ñòi hỏi thông hướng ở các trạm ño

- Có thể ñịnh vị ở thời gian thực và ở thời ñiểm bất kỳ: trên mặt ñất, trên biển và trong không gian cho ñối tượng ñứng yên hay di ñộng

- Có thể ño 24h/ngày trong mọi ñiều kiện thời tiết

- ðộ chính xác ngày càng cao và càng ñược cải thiện

- Người sử dụng không cần quan tâm ñến việc vận hành hệ thống

2.1.6 Tọa ñộ và hệ qui chiếu

Hình dạng trái ñất theo quan niệm của thuyết ñẳng tĩnh thì trái ñất là một khối vật chất lỏng, do vậy dạng tự nhiên của trái ñất quay sẽ có dạng Ellipsoid và thế trọng trường trên mặt Ellipsoid trái ñất sẽ bằng nhau ðiều này thể hiện sự cân bằng giữa lực trọng trường của khối vật chất lỏng của trái ñất và lực ly tâm do chuyển ñộng quay của nó

Một Ellipsoid có hình dạng phù hợp với Geoid trái ñất phải là Ellipsoid phù hợp theo nghĩa trên phạm vi toàn cầu Ellipsoid ñược chọn làm hệ tọa ñộ ñịnh vị toàn cầu là GRS-80 (Geodetic Reference System 1980), mặt quy chiếu này ñược hệ ñịnh vị GPS sử dụng gọi là Hệ trắc ñịa thế giới 1984 (WGS-84)

Hệ tọa ñộ này dùng Ellipsoid ñịa tâm xác ñịnh bởi bán trục lớn a=6378137.0m và nghịch ñảo ñộ dẹt 1/f =298.257223563

Ellipsoid trái ñất biểu thị một mô hình toán học mô tả bề mặt tự nhiên của trái ñất nhưng không chỉ rõ cách nhận biết một vị trí cụ thể trên trái ñất Mỗi hệ tọa ñộ ñịa phương ñều chỉ rõ mặt quy chiếu và phép chiếu bản ñồ, tức

là xác ñịnh một phương thức biểu thị một ñiểm trên mặt ñất tự nhiên so với mặt quy chiếu ñó

Hệ ñịnh vị GPS cho tọa ñộ vuông góc không gian 3 chiều X, Y, Z hoặc các thành phần tọa ñộ mặt cầu B, L, H hoặc các gia số tọa ñộ trên trong hệ tọa

ñộ toàn cầu WGS-84 Do ñó cần phải áp dụng phép tính chuyển tọa ñộ ñể chuyển tọa ñộ từ hệ tọa ñộ GPS (WGS-84) về hệ tọa ñộ qui chiếu ñịa phương

Tọa ñộ không gian ñịa phương (3 chiều) còn ở dạng ñược gọi là hệ thống "2+1" Nghĩa là tọa ñộ trắc ñịa B và L xác ñịnh ñộc lập với ñộ cao h

Do ñó bài toán tính chuyển tọa ñộ GPS B, L, H về hệ tọa ñộ ñịa phương yêu cầu một dạng tính chuyển tọa ñộ, trong khi ñó ñộ cao lại ñòi hỏi dạng tính chuyển hoàn toàn khác

Việc biến ñổi tọa ñộ WGS-84 về tọa ñộ ñịa phương thực hiện qua 3 giai ñoạn:

1 Tọa ñộ vuông góc không gian X, Y, Z hoặc (∆X, ∆Y, ∆Z) thuộc hệ WGS-84 ñổi thành tọa ñộ B, L, H hoặc (∆B, ∆L, ∆H) thuộc hệ WGS-84, sau

ñó áp dụng 7 tham số tính chuyển về tọa ñộ không gian ñịa phương

2 Tọa ñộ không gian ñịa phương tính ñổi thành tọa ñộ trắc ñịa

3 Tọa ñộ trắc ñịa sau ñó tính chuyển ñổi thành tọa ñộ phẳng qua phép chiếu bản ñồ

Phép tính chuyển ñộ cao có sự khác biệt do ñộ cao xác ñịnh trên Ellipsoid WGS-84 là bề mặt có phương trình toán học, còn ñộ cao sử dụng thực tế lại là ñộ cao thủy chuẩn so với bề mặt Geoid - bề kéo dài từ mặt nước biển trung bình - một bề mặt không mô tả ñược bằng phương trình toán học

ðẳng thức sau là biểu thức biến ñổi ñơn giản ñộ cao Ellipsoid WGS-84

về ñộ cao ñịa phương bằng cộng thêm ñộ chênh Geoid-Ellipsoid tại ñiểm ñó:

H = h +N

Trong công thức trên, H là ñộ cao tính ñến mặt Ellipsoid - là ñộ cao có thể ño ñược chính xác bằng công nghệ GPS; h là ñộ cao thủy chuẩn, ñược sử dụng thực tế; N là ñộ chênh lệch 2 bề mặt Geoid và Ellipsoid tại ñiểm ñó Dựa

vào số liệu ño trọng lực toàn thế giới người ta ñã lập ra mô hình Geoid toàn cầu dùng cho việc nội suy giá trị chênh Geoid-Ellipsoid phục vụ cho việc tính

ñộ cao bằng công nghệ GPS Song do bề mặt Geoid biến ñổi phức tạp, số liệu

ño trọng lực thưa nên thực tế phương pháp xác ñịnh ñộ cao trong ño GPS còn ñang ñược hoàn thiện thêm ñể kết quả ñạt yêu cầu sử dụng

Nếu có các ñiểm có ñộ cao thủy chuẩn bao quanh khu ño, có thể áp dụng phép nội suy ñộ chênh Geoid-Ellipsoid ðể thực hiện ñiều này tại các ñiểm mốc ñộ cao cũng tiến hành thu dữ liệu GPS, ñộ chênh giữa trị số ñộ cao thủy chuẩn và ñộ cao Ellipsoid WGS-84 cho quy luật về ñộ chênh Geoid-Ellipsoid khu ño và ñược dùng ñể thay thế hoặc kết hợp với mô hình Geoid chung ñể nội suy, tính ñộ cao thủy chuẩn từ số liệu GPS

2.2 Vài nét về lịch sử phát triển

2.2.1 Trên thế giới [3]

Từ những năm 60 của thế kỷ 20, Cơ quan Hàng không và Vũ trụ (NASA) cùng với Quân ñội Hoa Kỳ ñã tiến hành chương trình nghiên cứu, phát triển hệ thống dẫn ñường và ñịnh vị chính xác bằng vệ tinh nhân tạo Hệ thống ñịnh vị dẫn ñường bằng vệ tinh thế hệ ñầu tiên là hệ thống TRANSIT

Hệ thống này có 6 vệ tinh, hoạt ñộng theo nguyên lý Doppler Hệ TRANSIT ñược sử dụng trong thương mại vào năm 1967 Một thời gian ngắn sau ñó TRANSIT bắt ñầu ứng dụng trong trắc ñịa Việc thiết lập mạng lưới ñiểm ñịnh vị khống chế toàn cầu là những ứng dụng sớm nhất và giá trị nhất của hệ TRANSIT

ðịnh vị bằng hệ TRANSIT cần thời gian quan trắc rất lâu mà ñộ chính

xác chỉ ñạt khoảng 1m Do vậy trong trắc ñịa hệ TRANSIT chỉ phù hợp với công tác xây dựng các mạng lưới khống chế cạnh dài Hệ này không thoả mãn ñược các ứng dụng ño ñạc thông dụng như ño ñạc bản ñồ, các công trình dân dụng

Tiếp sau thành công của hệ TRANSIT Hệ thống ñịnh vị vệ tinh thế hệ thứ hai ra ñời có tên là NAVSTAR-GPS (Navigtion Satellite Timing And Ranging - Global Positioning System), ñược gọi tắt là GPS Hệ thống này bao gồm 24 vệ tinh phát tín hiệu, bay quanh trái ñất theo những quỹ ñạo xác ñịnh

ðộ chính xác ñịnh vị bằng hệ thống này ñược nâng cao về chất so với hệ TRANSIT Nhược ñiểm về thời gian quan trắc ñã ñược khắc phục Một năm sau khi phóng vệ tinh thử nghiệm NTS-2 (Navigation Technology Sattellite 2 ), giai ñoạn thử nghiệm vận hành hệ thống GPS bắt ñầu với việc phóng vệ tinh GPS mẫu "Block I" Từ năm 1978 ñến năm 1985 có 11 vệ tinh Block I ñã ñược phóng lên quỹ ñạo Hiện nay hầu hết số vệ tinh thuộc Block I ñã hết thời hạn sử dụng Vệ tinh thế hệ thứ II (Block II) bắt ñầu ñược phóng vào năm

1989 Sau giai ñoạn này 24 vệ tinh này ñã triển khai trên 6 quỹ ñạo nghiêng

550 so với mặt phẳng xích ñạo trái ñất với chu kỳ gần 12 giờ ở ñộ cao xấp xỉ 12.600 dặm (20.200km) Loại vệ tinh bổ sung thế hệ III ñược thiết kế thay thế những vệ tinh Block II ñược phóng lần ñầu vào năm 1995 Cho ñến nay ñã có

27 vệ tinh của hệ thống GPS ñang hoạt ñộng trên quỹ ñạo

Cùng có tính năng tương tự với hệ thống GPS ñang hoạt ñộng còn có

hệ thống GLONASS của Nga (nhưng không thương mại hóa rộng rãi) và một

hệ thống tương lai sẽ cạnh tranh thị trường với hệ thống GPS là hệ thống GALILEO của Cộng ñồng Châu Âu

2.2.2 Tại Việt Nam

Ở Việt Nam, phương pháp ñịnh vị vệ tinh ñã ñược ứng dụng từ những năm ñầu thập kỷ 90 Với 5 máy thu vệ tinh loại 4000ST, 4000SST ban ñầu,

sau một thời gian ngắn lưới khống chế ñã ñược lập xong ở những vùng ñặc biệt khó khăn mà từ trước ñến nay chưa có lưới khống chế như Tây Nguyên, Thượng Nguồn Sông Bé, Cà Mau Những năm sau ñó công nghệ GPS ñóng vai trò quyết ñịnh trong việc ño lưới cấp "0" lập hệ quy chiếu Quốc gia mới cũng như việc lập lưới khống chế hạng III phủ trùm lãnh thổ và nhiều lưới khống chế cho các công trình dân dụng khác

Những ứng dụng sớm nhất của GPS trong trắc ñịa bản ñồ là trong công tác ño lưới khống chế Hiện nay hệ thống GPS vẫn ñang phát triển ngày càng hoàn thiện về phần cứng (thiết bị ño) và phần mềm (chương trình xử lý số liệu), ñược ứng dụng rộng rãi vào mọi dạng công tác trắc ñịa bản ñồ, trắc ñịa công trình dân dụng và các công tác ñịnh vị khác theo chiều hướng ngày càng ñơn giản, hiệu quả [5]

• Hiện trạng lưới tọa ñộ Nhà nước [11]

Lưới tọa ñộ Nhà nước ñược xây dựng theo tuần tự 4 hạng I, II, III, IV Mật ñộ ñiểm hạng IV yêu cầu 15km2 có một ñiểm ðến nay, lưới tọa ñộ hạng

I, II Nhà nước ñã phủ trùm toàn bộ lãnh thổ Việc xây dựng lưới hạng I, II ñược thực hiện qua nhiều giai ñoạn, sử dụng nhiều phương pháp ño ñạc khác nhau Lưới hạng III, IV Nhà nước cũng ñã ñược phủ trùm ở một số vùng lãnh thổ nhất ñịnh

Từ Vĩ tuyến 17 ở phía Bắc ñã ñược xây dựng lưới tam giác ño góc hạng

I, dưới dạng lưới dày ñặc, sau ñó chêm dày ñiểm hạng II Tổng số ñiểm hạng

I là 307 ñiểm, số ñiểm hạng II là 540 ñiểm, cạnh tam giác hạng I trung bình là 25km

Khu vực ven biển miền Trung từ Vĩnh Linh ñến thành phố Hồ Chí Minh ñã xây dựng lưới tam giác ño góc hạng II với ñộ chính xác cũng rất cao

Các khu vực ño gặp khó khăn như: Tây Nguyên, ðồng Nai, Bình

Phước ñã ñược phủ kín nhờ mạng lưới các ñiểm 1992 Sai số trung phương tương ñối cạnh ñạt 1/400000

ðến năm 1992 mạng lưới tọa ñộ Nhà nước hạng I và II ñã phủ trùm toàn quốc gần 600 ñiểm hạng I, 1.200 ñiểm hạng II và 70 ñiểm ño thiên văn Ngoài việc ño lưới thiên văn trắc ñịa người ta còn tiến hành ño các ñiểm trọng lực ở hầu hết các vùng lãnh thổ và lãnh hải

Mạng lưới tọa ñộ Nhà nước ñã ñược tính toán, xử lý bình sai vào thời gian từ 1994, chúng ta ñã có ñược mạng lưới tọa ñộ hoàn chỉnh phủ trùm toàn quốc

Ngoài mạng lưới tọa ñộ Nhà nước thì trong thời gian qua người ta ñã sử dụng công nghệ Doppler vệ tinh và công nghệ GPS ñể xây dựng lưới cạnh dài phủ trùm trên toàn quốc và nối ra các hải ñảo

Lưới tọa ñộ Nhà nước ñược xử lý trên bề mặt toán học Ellipsoid thực dụng Kraxovski ñược ñịnh vị phù hợp với lãnh thổ và lãnh hải nước ta

Tọa ñộ vuông góc phẳng ñược tính trên múi chiếu 60 Gauss-Kruger Muốn thống nhất lưới tọa ñộ ñịa chính với hệ thống tọa ñộ Nhà nước thì ta phải chọn hệ quy chiếu cho lưới ñịa chính

Qua kết quả xây dựng và tính toán lưới hạng I, II trên toàn quốc ñã có tương ñối ñầy ñủ, các ñiểm cách nhau khoảng 15km, sai số tương hỗ vị trí ñiểm kề nhau khoảng 6-7cm Sai số trung phương tương ñối cạnh yếu ñạt 1/200000

Ở một số vùng ñã hoàn thiện xây dựng và tính toán lưới hạng III, IV ñạt sai số 1/100000 Theo nhiều tài liệu ñánh giá với sai số tương ñối cạnh yếu là 1/70000 thì lưới tọa ñộ Nhà nước ở các vùng này ñáp ứng yêu cầu ño

vẽ bản ñồ ñịa chính tỷ lệ 1/1000 thậm chí 1/500 Tuy nhiên, trong mạng lưới

có các ñiểm bị mất mát, hư hỏng, do ñó mật ñộ ñiểm khống chế không ñủ Vì

vậy, khi ño vẽ bản ñồ tỷ lệ lớn, người ta phải xây dựng lưới tọa ñộ có mật ñộ dày và có ñộ chính xác cao hơn lưới hiện thời Việc ño vẽ bản ñồ ñịa chính tỷ

lệ lớn hơn 1/500, 1/200 ở các ñô thị rất phổ biến Loại bản ñồ này ñược ño vẽ trong phạm vi diện tích rộng lớn hơn nhiều hơn so với loại bản ñồ ñịa hình cùng tỷ lệ Mặt khác, bản ñồ ñịa chính lại có những yêu cầu riêng về ñộ chính xác vị trí, kích thước, nên nhìn chung lưới tọa ñộ Nhà nước hạng III, IV không ñáp ứng ñược yêu cầu về mật ñộ và ñộ chính xác làm cơ sở cho ño vẽ bản ñồ ñịa chính tỷ lệ 1/500 và 1/200 [6]

• Quá trình phát triển lưới tọa ñộ ñịa chính

Mặt bằng và ñộ cao Nhà nước của Việt Nam ñược xây dựng qua nhiều giai ñoạn, sử dụng nhiều phương pháp ño khác nhau

Giai ñoạn ño ñạc lưới tam giác hạng I, hạng II ở miền Bắc ñược tiến hành từ năm 1956 ñến năm 1963, tính toán bình sai xong năm 1966 Lưới tam giác ño góc hạng I ñược xây dựng dưới dạng tam giác dày ñặc, lưới tam giác hạng II ñược xây dựng chủ yếu bằng phương pháp chêm ñiểm vào lưới tam giác hạng I

Giai ñoạn ño ñạc lưới tam giác ño góc hạng I, khu vực Bình-Trị-Thiên (nay là khu vực tỉnh Quảng Bình, Quảng Trị và Thừa Thiên Huế) ñược tiến hành từ năm 1977 ñến năm 1983

Giai ñoạn ño ñạc lưới tam giác ño góc hạng II miền Trung, phương án xây dựng là lưới tam giác hạng II dày ñặc thay thế cho việc xây dựng lưới tam giác hạng I và chêm lưới hạng II ðược xây dựng từ năm 1983 ñến năm 1992 gồm 8 khu ño

Giai ñoạn ño ñạc lưới ñường chuyền hạng II khu vực Nam bộ ñược ño ñạc từ năm 1988 ñến năm 1990

Giai ñoạn ño lưới GPS cạnh ngắn khu vực Minh Hải, Sông Bé, Tây Nguyên ñược ño từ năm 1991 ñế năm 1993 ðây là khu vực ño có nhiều khó khăn

Lưới mặt bằng Nhà nước hạng I, hạng II ñã phủ trùm cả nước Một số nơi ñã xây dựng ñược lưới mặt bằng hạng III, hạng IV Nhưng cho ñến nay số ñiểm lưới mặt bằng hạng III, hạng IV ñã bị hư hỏng khá nhiều

Từ năm 1992 ñến 1995, chúng ta ñã ño lưới GPS cạnh dài phủ trùm toàn quốc nối ñất liền với hải ñảo, ño lưới GPS cấp “0” ñể kiểm ñịnh các lưới hạng I, hạng II mặt bằng ñã xây dựng trước ñây, ñồng thời là phương tiện ño nối tọa ñộ của Việt Nam với các lưới tọa ñộ trong khu vực và quốc tế [7]

2.3.1.2 Nguyên t ắc thiết kế [4]

Công tác thiết kế lưới phải tuân thủ theo các nguyên tắc sau:

- Lưới thiết kế phải ñi từ tổng quát ñến chi tiết, từ ñộ chính xác cao ñến

gần khu ño nhất

- Sai số số liệu gốc của lưới cấp trên ảnh hưởng ñến cấp dưới kế cận không ñược vượt quá 12%

- Lưới thiết kế phải ñảm bảo ñủ mật ñộ ñiểm, phủ trùm khu ño, phục

vụ cho công tác ño vẽ bản ñồ ñịa chính theo từng giai ñoạn

- Thường xuyên cập nhật, tiến hành nâng cao ñộ chính xác bằng cộng nghệ và kỹ thuật ño tiến tiến

- Trong quá trình thiết kế cố gắng chọn phương án tối ưu, giá thành rẻ,

dễ thi công, ñồng thời ñảm bảo ñộ chính xác trong công tác ño vẽ theo từng cấp hạng

2.3.2 Cơ sở toán học của lưới ñịa chính

2.3.2.1 L ựa chọn mặt chiếu [12]

Việc thể hiện bề mặt trái ñất lên mặt phẳng cần phải có một cơ sở toán học nhằm thể hiện chính xác và ít bị biến dạng khi khai triển

- Mặt Geoid trái ñất có kích thước và hình dạng phức tạp không thể hiện

nó bằng một mặt toán học ñược nên ta phải có một bề mặt chuẩn nào ñó ñể so sánh mà cơ sở ñặt ra là phải có tính ổn ñịnh

- Trái ñất chia làm hai phần: lục ñịa và hải ñảo Trong ñó phần lục ñịa chiếm 1/3 diện tích trái ñất, là nơi con người sinh sống; là phần có ñịa hình, ñịa vật và cấu tạo vật chất phức tạp cho nên không thể làm cơ sở ñể so sánh

- Vì thế có nhiều ý tưởng chọn mặt ñại dương là mặt cơ sở ñể so sánh,

vì bề mặt ñại dương trơn láng, chiếm ñại ña số diện tích Trái ñất Tuy nhiên mặt nước biển không ổn ñịnh mà có biến ñộng rất nhiều Nhằm khắc phục tính không ổn ñịnh của mực nước biển người ta xây dựng các trạm nghiệm triều ñể ño mực nước biển, rồi lấy giá trị trung bình từng ngày so sánh người

ta thấy giá trị sai lệch cao, sau ñó lấy giá trị trung bình theo tháng nhưng vẫn chưa ñạt 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 ñến vài cm, thoả mãn ñược yêu cầu ñặt ra

Khác mặt Geoid, một bề mặt khác ñơn giản thể hiện ñược dưới dạng phương trình toán học ñể thể hiện một cách gần ñúng bề mặt trái ñất dùng làm

cơ sở so sánh mặt bằng ñó là mặt Ellipsoid

- Ellipsoid tròn xoay có phương trình toán học:

2 2

2 2

2

= + +

b

Z a

Y a X

- Ellipsoid toàn cầu là một Ellipsoid toán học tròn xoay xấp xỉ tốt nhất ñối với phạm vi toàn thế giới Ellipsoid toàn cầu có trục quay trùng với trục quay Trái ñất, trọng tâm trùng với trọng tâm trái ñất

- Tuy nhiên ñưa trọng tâm Ellipsoid trùng với trọng tâm của trái ñất là không thể vì vậy ñưa vào hai bề mặt xấp xỉ càng tốt

- Ellipsoid toàn cầu chỉ tốt trên phạm vi toàn cầu, vì vậy mỗi quốc gia ñều tìm một mặt Ellipsoid phù hợp với quốc gia ñó gọi là Ellipsoid cục bộ Kích thước Ellipsoid có nhiều giá trị khác nhau

- Có hai phương án ñể chọn Ellipsoid cục bộ:

+ Xây dựng Ellipsoid mới phù hợp với lãnh thổ của mỗi quốc gia => ñộ phù hợp cao nhưng chi phí quá cao

+ Sử dụng Ellipsoid có sẵn và ñịnh vị lại cho phù hợp với lãnh thổ của quốc gia mình => ñộ phù hợp tương ñối, chi phí thấp

- ðể khai triển chính xác mặt Ellipsoid lên mặt phẳng thì cần một mặt trung gian ñể biểu diễn thành mặt phẳng Yêu cầu về mặt trung gian này càng

gần với mặt Ellipsoid càng tốt ñể giảm sai số biến dạng và mặt cong này ñược gọi là mặt chiếu Có 3 mặt chiếu (hình trụ, hình phẳng, hình nón) và mỗi mặt chiếu sử dụng 3 phép chiếu (ñứng, ngang, nghiêng) Không có phép chiếu nào tốt nhất, phép chiếu chỉ tốt với một khu vực cụ thể

Hệ VN-2000 có các tham số chính sau ñây:

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

ðiểm gốc tọa ñộ Quốc gia: ñiểm N00 ñặt tại Viện nghiên cứu ðịa chính, ñường Hoàng Quốc Việt, Hà Nội

Hệ thống tọa ñộ phẳng: hệ tọa ñộ phẳng UTM Quốc tế, ñược thiết lập trên cơ sở lưới chiếu hình trụ ngang ñồng góc

• Lưới chiếu bản ñồ

- Sử dụng lưới chiếu hình nón ñồng góc với 2 vĩ tuyến chuẩn 110 và

210 ñể thể hiện các bản ñồ ñịa hình cơ bản, bản ñồ nền, bản ñồ 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 ñồng góc với múi chiếu 60 có hệ

số ñiều chỉnh tỷ lệ biến dạng chiều dài k0 = 0,9996 ñể thể hiện các bản ñồ ñịa hình cơ bản, bản ñồ nền, bản ñồ hành chính quốc gia tỷ lệ từ 1:500.000 ñến 1:25.000

- Sử dụng lưới chiếu hình trụ ngang ñồng góc với múi chiếu 30 có hệ

số ñiều chỉnh tỷ lệ biến dạng chiều dài k0 = 0,9999 ñể thể hiện các bản ñồ ñịa hình cơ bản, bản ñồ nền, bản ñồ hành chính tỷ lệ từ 1:10.000 ñến 1:2.000

- Sử dụng lưới chiếu hình trụ ngang ñồng góc với múi chiếu phù hợp

có hệ số ñiều chỉnh tỷ lệ biến dạng chiều dài k0 = 0,9999 ñể thể hiện hệ thống bản ñồ ñịa chính cơ sở và bản ñồ ñịa chính các loại tỷ lệ; kinh tuyến trục ñược quy ñịnh cho từng tỉnh

2.3.3 Mật ñộ ñiểm khống chế

• Mật ñộ các ñiểm tọa ñộ các hạng I, II, III (gọi chung là ñiểm tọa ñộ Nhà nước) phục vụ cho xây dựng lưới ñịa chính, lưới khống chế ño vẽ, lưới khống chế ảnh khi ño vẽ bản ñồ ñịa chính ñược xác ñịnh dựa trên yêu cầu về quản lý ñất ñai, mức ñộ phức tạp, khó khăn trong ño vẽ bản ñồ, phụ thuộc vào

tỷ lệ bản ñồ và công nghệ thành lập bản ñồ ñịa chính

- ðể ño vẽ bản ñồ tỷ lệ 1:5.000 - 1:10.000 trên diện tích từ 20 - 30km2

có tối thiểu một ñiểm tọa ñộ Nhà nước

- ðể ño vẽ bản ñồ tỷ lệ 1:200 - 1:2.000 trên diện tích từ 10 - 15km2 có tối thiểu một ñiểm tọa ñộ Nhà nước

- Riêng ở khu vực ñô thị, khu công nghiệp, khu có cấu trúc xây dựng dạng ñô thị, khu ñất có giá trị kinh tế cao, trên diện tích trung bình 5 - 10km2

có tối thiểu một ñiểm tọa ñộ Nhà nước

- ðể ño vẽ bản ñồ ñịa chính bằng phương pháp sử dụng ảnh hàng không kết hợp với ño vẽ ở thực ñịa trên diện tích 20 ñến 30km2 có một ñiểm tọa ñộ Nhà nước (không phụ thuộc vào tỷ lệ bản ñồ)

- Lưới tọa ñộ Nhà nước hiện nay ñã phủ trùm toàn quốc với mật ñộ ñiểm trung bình từ 10 - 20km2 có một ñiểm Mật ñộ này ñảm bảo ñể phục vụ công tác ño ñạc ñịa chính

• Mật ñộ các ñiểm tọa ñộ Nhà nước, ñiểm ñịa chính phục vụ cho ño vẽ bản ñồ ñịa chính ñược quy ñịnh như sau:

- ðể ño vẽ bản ñồ tỷ lệ 1:5.000 - 1:10.000, trên diện tích khoảng 5km2

có một ñiểm từ ñịa chính trở lên

- ðể ño vẽ bản ñồ tỷ lệ 1:500 - 1: 2.000, trên diện tích từ 1 ñến 1,5km2

có một ñiểm từ ñịa chính trở lên

- ðể ño vẽ bản ñồ ñịa chính tỷ lệ 1:200, bản ñồ ñịa chính ở khu công nghiệp, khu có cấu trúc xây dựng dạng ñô thị, khu ñất có giá trị kinh tế cao, khu ñất ở ñô thị có diện tích các thửa nhỏ, ñan xen nhau, trên diện tích trung bình 0,3km2 (30 ha) có một ñiểm từ ñịa chính trở lên

 ðối với khu vực huyện Ea Kar, ñể ño vẽ tỉ lệ 1:1.000 và 1:2.000 thì trên diện tích 10 – 15km2 cần có tối thiểu một ñiểm tọa ñộ Nhà nước, và trên diện tích từ 1 ñến 1,5km2 cần có một ñiểm từ ñịa chính trở lên

2.4 Tổng quan về huyện Ea Kar, tỉnh đắk Lắk

2.4.1 đắk Lắk

đắk Lắk là một tỉnh thuộc vùng núi Tây Nguyên, nơi ựây có ựịa hình ựồi núi hiểm trở Việc lập lưới ựịa chắnh bằng phương pháp ựường chuyền gặp nhiều khó khăn Cũng như các ựịa phương khác, đắk Lắk ựã có ựược hệ thống mốc tọa ựộ Nhà nước, hiện tại có 409 mốc Tọa ựộ Nhà nước, trong ựó 1 ựiểm hạng I, 9 ựiểm hạng II và 399 ựiểm hạng III Các mốc này ựược ựo ựạc bằng công nghệ GPS, có ựộ chắnh xác cao Mật ựộ trung bình 3.200ha/mốc

Do ựịa hình hiểm trở, từ các ựiểm mốc tọa ựộ Nhà nước khi phát triển thành lưới ựịa chắnh cơ sở gặp khá nhiều khó khăn và tốn kém về tiền của, công sức nếu sử dụng phương pháp ựường chuyền Chắnh vì thế cần phải áp dụng một công nghệ mới ựể xây dựng lưới ựịa chắnh cơ sở phục vụ ựo vẽ thành lập bản ựồ

Với việc áp dụng công nghệ mới, công nghệ GPS trong việc xây dựng lưới ựịa chắnh cơ sở ựã hạn chế ựược rất nhiều trở ngại, giảm giá thành và nâng cao ựộ chắnh xác

Tắnh ưu việt của GPS lại ựược khẳng ựịnh một cách rõ ràng ngay sau khi áp dụng, ựã trở thành giải pháp tối ưu và duy nhất ựể thành lập lưới ựịa chắnh trong ựo vẽ bản ựồ ựịa chắnh tỉnh đắk Lắk

Việc xây dựng lưới ựịa chắnh ựảm bảo tuân thủ theo ựúng quy ựịnh của Nhà nước ựã ựặt ra và ựang tiến hành xây dựng trên phạm vi toàn tỉnh

2.4.2 Huyện Ea Kar

2.4.2.1 Ph ạm vi khu vực nghiên cứu

Huyện Ea Kar nằm ở phắa đông Nam của tỉnh đắk Lắk, trung tâm huyện cách Thành phố Buôn Ma Thuột khoảng 53km về hướng đông Bắc

- Vĩ ựộ: 120 34Ỗ ọ 130 02Ỗ

- Kinh ựộ: 1080 22Ỗọ 1080 43Ỗ

địa giới hành chắnh của huyện ựược xác ựịnh như sau:

- Phắa Bắc giáp tỉnh Phú Yên;

- Phắa Nam giáp huyện Krông Bông;

- Phắa đông giáp huyện MỖđrăk;

- Phắa Tây giáp huyện Krông Păk, Krông Năng

Tổng diện tắch tự nhiên của huyện là 103.747 ha, chiếm 7,9% tổng diện tắch tự nhiên của Tỉnh, xếp hàng thứ 7 về diện tắch so với 15 huyện trong Tỉnh Tổng dân số là 136.614 người (năm 2009), chiếm 7,9% dân số toàn tỉnh, mật ựộ dân số bình quân khoảng 131 người/km2

Toàn Huyện có 2 thị trấn là Thị trấn Ea Kar, Thị trấn Ea Knốp và 14 xã gồm: Ea Sô, Xuân Phú, Cư Huê, Ea Tyh, Ea đar, Ea Kmut, Cư Ni, Ea Pal, Ea

Ô, Cư Bông, Cư Jiang, Cư Ea Lang, Cư Prông và Ea Sa

So với các huyện khác trong Tỉnh, huyện Ea Kar có những lợi thế về vị trắ ựịa lý sau ựây:

- Huyện là cửa ngõ phắa đông nối tỉnh đắk Lắk với các tỉnh Miền Trung, ựặc biệt là cảng Phú Yên và thành phố du lịch Nha Trang, thuận lợi ựể thu hút vốn ựầu tư hình thành khu công nghiệp tập trung

- Hệ thống giao thông ựường bộ của Huyện khá phát triển, thuận lợi ựể giao lưu phát triển kinh tế Ờ xã hội với thành phố Buôn Ma Thuột và các huyện lân cận

- Huyện có rất nhiều nông Ờ lâm trường ựược hình thành từ ngay sau ngày giải phóng nên cơ sở hạ tầng ựã ựược ựầu tư khá lớn, ựội ngũ cán bộ kỹ

thuật và quản lý có kinh nghiệm, lực lượng lao ñộng ña dạng… sẽ là những tiền ñề cơ bản và quan trọng ñể chuyển dịch cơ cấu kinh tế, góp phần nâng cao hiệu quả sử dụng ñất

- Tài nguyên thiên nhiên của Huyện khá phong phú, ñặc biệt là tài nguyên ñất và rừng (khu bảo tồn thiên nhiên Ea Sô), thuận lợi ñể hình thành các vùng chuyên canh cây con tập trung phục vụ công nghiệp chế biến

2.4.2.2 ðặc ñiểm ñịa hình ñịa vật

ðịa hình của huyện Ea Kar nhìn chung mang ñặc trưng của ñịa hình vùng cao nguyên, bao gồm chủ yếu là các dãy ñồi có ñỉnh bằng, sườn thoải lượn sóng, mức ñộ chia cắt nhỏ, hướng dốc chính từ phía Bắc và phía Nam về quốc lộ 26 Căn cứ vào cao ñộ phổ biến có thể chia ñịa hình thành 3 khu vực như sau:

- Khu vực ñịa hình có cao ñộ phổ biến 700 ÷ 800m, diện tích khoảng 15.000ha (chiếm 15% diện tích tự nhiên), phần nhiều tập trung ở xã Ea Sô

- Khu vực ñịa hình có ñộ cao phổ biến từ 600 ÷ 700m, diện tích khoảng 12.000ha (chiếm gần 12% diện tích tự nhiên), phân bố tập trung ở phía ñông nam (xã Cư Jang, Cư Bông, Ea Pal và Ea Ô)

- Khu vực ñịa hình có cao ñộ phổ biến từ 400 ÷ 500m, diện tích khoảng 74.000ha (chiếm gần 73% diện tích tự nhiên), phân bố hai bên Quốc

lộ 26 Khu vực này chủ yếu trồng cây công nghiệp cà phê, tiêu, chè,…

Khí hậu huyện Ea Kar vừa mang tính chất khí hậu cao nguyên mát dịu, vừa mang tính chất khí hậu nhiệt ñới gió mùa Nắng nhiều (trung bình 2.000 - 2.200 giờ/năm) Nhiệt ñộ cao ñều quanh năm (trung bình cả năm 230C ÷

270C), biên ñộ nhiệt ngày ñêm chênh lệch lớn (vào mùa mưa khí hậu chênh lệch ngày ñêm trên 100C) Hằng năm khí hậu chia làm hai mùa rõ rệt: Mùa

mưa từ tháng 5 ñến tháng 11, mùa khô từ tháng 12 ñến tháng 4 năm sau

Thời gian thực hiện ñề tài vào ñầu mùa mưa nên gặp nhiều khó khăn trong công tác ngoại nghiệp

2.4.2.3 Tình hình xây d ựng lưới

Tổng số ñiểm trong toàn Huyện ñã có là 23 ñiểm ñịa chính cơ sở hạng III, ñược Công ty ðo ñạc ðịa chính và Công trình thi công năm 1999 là các ñiểm mang số hiệu: 910424, 910427, 910428, 910415, 910420, 910426,

910423, 922402, 922403, 910429, 910407, 910403, 922401, 922406, 909466,

909438, 909443, 909447, 909455, 909459, 910401, 910405, 910416

Các ñiểm này ñược ño ñạc có ñộ chính xác cao, mật ñộ trung bình 4.500 ha/ñiểm, phân bố tương ñối ñều ở các xã, thị trấn trong huyện

2.5 Cơ sở tài liệu của luận văn

2.5.1 Luật và các văn bản dưới luật

- Luật ðất ñai ñược Quốc hội nước Cộng hòa Xã hội Chủ nghĩa Việt Nam thông qua ngày 26 ngày 11 tháng 2003 và có hiệu lực thi hành từ ngày

- Thông tư 973/2001/TT-TCðC ngày 20 tháng 06 năm 2001 của Tổng cục ðịa chính (nay là Bộ Tài nguyên và Môi trường) về việc hướng dẫn áp dụng hệ quy chiếu và hệ tọa ñộ Quốc gia VN-2000