Nghiên cứu giải pháp nâng cao hiệu quả ứng dụng kỹ thuật GPS đo động xử lý sau trong đo đạc địa chính (thử nghiệm trên địa bàn thành phố hải phòng)

Nghiên cứu giải pháp nâng cao hiệu quả ứng
dụng kỹ thuật GPS đo động xử lý sau trong đo
đạc địa chính (thử nghiệm trên địa bàn thành
phố Hải Phòng)


Nguyễn Văn Muôn


Trường Đại học Khoa học Tự nhiên
Luận văn ThS chuyên ngành: Địa chính; Mã số: 60 44 80
Người hướng dẫn: PGS. TS. Trần Quốc Bình
Năm bảo vệ: 2012


Abstract: Nghiên cứu tổng quan về công nghệ GPS (Hệ thống định vị toàn cầu) và kỹ
thuật GPS đo động xử lý sau. Đánh giá khả năng áp dụng GPS đo động xử lý sau bằng
các máy thu GPS 1 tần số trong đo đạc địa chính. Đề xuất một số giải pháp nâng cao hiệu
quả đo đạc địa chính bằng kỹ thuật GPS đo động xử lý sau: lựa chọn tham số đo tối ưu,
thành lập lưới khống chế đo vẽ bằng GPS đo động xử lý sau, kết hợp GPS đo động xử lý
sau với phương pháp toàn đạc điện tử trên cơ sở thử nghiệm thực tế trên địa bàn thành
phố Hải Phòng.

Keywords: Địa chính; Đo đạc địa chính; Kỹ thuật GPS; Hệ thống định vị toàn cầu


Content
MỞ ĐẦU
* Tính cấp thiết của đề tài
Đất đai là nguồn tài nguyên thiên nhiên, tài sản quốc gia quý báu, là địa bàn để phân bố
dân cư và các hoạt động kinh tế, xã hội quốc phòng, an ninh; là nguồn vốn, nguồn nội lực để xây

dựng và phát triển bền vững quốc gia. Để phục vụ tốt công tác quản lý nhà nước về đất đai cần
phải có bản đồ địa chính và cơ sở dữ liệu về đất đai.
Hiện nay, công tác thành lập bản đồ địa chính và bản đồ địa hình tỷ lệ lớn chủ yếu được
thực hiện bằng phương pháp toàn đạc điện tử. Đây là phương pháp có độ chính xác tốt, cho phép
đo vẽ ở mức độ chi tiết cao nhất, tuy nhiên có yếu điểm là phải dựa trên mạng lưới đo vẽ dày đặc
và phải đảm bảo thông hướng giữa các trạm đo dẫn đến năng suất lao động rất hạn chế trong
những khu vực có địa hình dày đặc. Những năm gần đây hệ thống định vị toàn cầu GPS (Global
Positioning System) ngày càng phát triển hoàn thiện và sử dụng rộng rãi, hiệu quả với độ chính
xác cao đã được ứng dụng rộng rãi trong đo đạc bản đồ bởi các tính ưu việt như: có thể xác định
tọa độ của các điểm từ các điểm gốc mà không cần thông hướng, việc đo đạc nhanh, đạt độ chính
xác cao, ít phụ thuộc vào điều kiện thời tiết, kết quả đo đạc có thể tính trong hệ tọa độ toàn cầu
hoặc hệ tọa độ địa phương và được ghi dưới dạng file số nên dễ dàng nhập vào các phần mềm đo
vẽ bản đồ hoặc các hệ thống cơ sở dữ liệu. Tuy nhiên, ứng dụng chính của GPS trong đo đạc địa
chính vẫn là phương pháp đo tĩnh dùng để thành lập lưới khống chế tọa độ. Vì vậy, việc nghiên
cứu các kỹ thuật đo GPS động (có năng suất lao động cao hơn nhiều so với đo tĩnh) trong đo đạc
địa chính là rất cần thiết để có cơ sở khoa học triển khai ứng dụng phổ biến ở nước ta.
Xuất phát từ lý do này, tôi đã tiến hành nghiên cứu và thực hiện đề tài: “Nghiên cứu giải
pháp nâng cao hiệu quả ứng dụng kỹ thuật GPS đo động xử lý sau trong đo đạc địa chính
(thử nghiệm trên địa bàn thành phố Hải Phòng)”.
* Mục tiêu nghiên cứu
Đánh giá khả năng ứng dụng, từ đó đề xuất một số giải pháp nâng cao hiệu quả GPS đo
động xử lý sau bằng các máy thu 1 tần số trong đo đạc địa chính trên cơ sở kết quả thử nghiệm
tại một số khu vực của thành phố Hải Phòng.
* Nội dung nghiên cứu
- Nghiên cứu tổng quan về công nghệ GPS và kỹ thuật GPS đo động xử lý sau.
- Đánh giá khả năng áp dụng GPS đo động xử lý sau bằng các máy thu GPS 1 tần số
trong đo đạc địa chính.
- Đề xuất một số giải pháp nâng cao hiệu quả đo đạc địa chính bằng kỹ thuật GPS đo
động xử lý sau: lựa chọn tham số đo tối ưu, thành lập lưới khống chế đo vẽ bằng GPS đo động
xử lý sau, kết hợp GPS đo động xử lý sau với phương pháp toàn đạc điện tử trên cơ sở thử

nghiệm thực tế trên địa bàn thành phố Hải Phòng.
* Phƣơng pháp nghiên cứu
- Phương pháp phân tích và tổng hợp tài liệu: tìm hiểu cơ sở khoa học về công nghệ GPS,
ứng dụng chúng trong đo đạc lập bản đồ địa chính.
- Phương pháp so sánh: sử dụng số liệu đo đạc bằng GPS so sánh với số liệu toàn đạc và
số liệu gốc để đánh giá độ chính xác và kết quả thử nghiệm.
- Phương pháp trắc địa vệ tinh: cung cấp dữ liệu về toạ độ, vị trí các đối tượng bằng GPS.
- Phương pháp thống kê: sử dụng để tìm ra quy luật của các hiện tượng.
* Kết quả đạt đƣợc
- Đánh giá về khả năng ứng dụng GPS đo động xử lý sau trong đo đạc địa chính.
- Đề xuất một số giải pháp nâng cao hiệu quả ứng dụng GPS đo động xử lý sau trong đo
đạc địa chính.
* Ý nghĩa của đề tài:
(1) Ý nghĩa khoa học
Ý nghĩa khoa học của đề tài là làm rõ được ảnh hưởng của tham số đo tới kết quả đo GPS
động xử lý sau, và khả năng ứng dụng phương pháp đo GPS động xử lý sau trong đo đạc địa
chính. Từ đó đề xuất một số giải pháp nâng cao hiệu quả ứng dụng GPS đo động xử lý sau trong
đo đạc địa chính.
(2) Ý nghĩa thực tiễn
Các kết quả của đề tài tạo ra cơ sở khoa học giúp cho các đơn vị sản xuất đưa phương
pháp GPS đo động xử lý sau vào công tác phát triển lưới khống chế đo vẽ, đo vẽ bản đồ tỷ lệ lớn
hoặc đo đạc công trình.
* Cấu trúc của luận văn
Ngoài phần mở đầu và kết luận, luận văn có cấu trúc gồm 03 chương:
Chương 1. Tổng quan về công nghệ GPS
Chương 2. Cơ sở khoa học của kỹ thuật GPS đo động xử lý sau
Chương 3. Thử nghiệm thực tế và đề xuất một số giải pháp nâng cao hiệu quả ứng dụng
GPS đo động xử lý sau trong đo đạc địa chính trên địa bàn thành phố Hải Phòng. CHƢƠNG 1.
TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ GPS
1.1. Sự hình thành của hệ thống GPS

Từ những năm 60 của thế kỷ XX, Cơ quan Hàng không và Vũ trụ (NASA) cùng với
Quân đội Hoa Kỳ đã tiến hành chương trình nghiên cứu, phát triển hệ thống dẫn đường và định
vị chính xác bằng vệ tinh nhân tạo. Hệ thống định vị dẫn đường bằng vệ tinh thế hệ đầu tiên là hệ
thống TRANSIT. Hệ thống này có 6 vệ tinh, hoạt động theo nguyên lý Doppler. Hệ thống
TRANSIT được sử dụng trong thương mại vào năm 1967. Một thời gian ngắn sau đó TRANSIT
bắt đầu ứng dụng trong trắc địa. Việc thiết lập mạng lưới điểm định vị khống chế toàn cầu là
những ứng dụng sớm nhất của hệ TRANSIT.
Tiếp sau thành công bước đầu của hệ thống TRANSIT, hệ thống định vị vệ tinh thế hệ
thứ hai ra đời có tên là NAVSTAR-GPS (Navigtion Satellite Timing And Ranging – Global
Positioning System) gọi tắt là GPS. Hệ thống này bao gồm 24 vệ tinh phát tín hiệu, bay quanh
Trái đất theo những quỹ đạo xác định.
Một năm sau khi phóng vệ tinh thử nghiệm NTS-2 (Navigation Technology Sattellite 2),
giai đoạn thử nghiệm vận hành hệ thống GPS bắt đầu với việc phóng vệ tinh GPS khối I. Từ năm
1978 dến 1985 có 11 vệ tinh khối I đã được phóng lên quỹ đạo. Hiện nay hầu hết số vệ tinh
thuộc khối I đã hết hạn sử dụng. Việc phóng vệ tinh thế hệ thứ II (khối II) bắt đầu vào năm 1989.
Sau giai đoạn này, 24 vệ tinh đã được triển khai trên 6 quĩ đạo nghiêng 55
o
so với mặt phẳng
xích đạo trái đất với chu kỳ 12 giờ 58 phút, ở độ cao xấp xỉ 12.600 dặm (20.200 km). Loại vệ
tinh bổ sung thế hệ III (khối IIR, IIR-M và II-F) được thiết kế thay cho những vệ tinh khối II,
cho đến nay đã có 32 vệ tinh của hệ thống GPS hoạt động trên quỹ đạo.
Gần như đồng thời với hệ thống GPS của Mỹ, Nga cũng phát triển một hệ thống tương tự
với tên gọi GLONASS (nhưng không thương mại hóa rộng rãi). Hiện nay Liên minh Châu Âu
đang phát triển hệ dẫn đường vệ tinh của mình mang tên GALILEO, hiện đã có một số vệ tinh đã
được đưa lên quỹ đạo và hệ thống dự kiến được đưa vào sử dụng năm 2014. Trung Quốc thì phát
triển hệ thống định vị toàn cầu của mình mang tên BEIDOU (Bắc Đẩu) bao gồm 35 vệ tinh.
Ngoài ra còn một số hệ thống định vị vệ tinh khác được sử dụng ở một số nơi trên thế giới.
Những ứng dụng sớm nhất của công nghệ GPS trong trắc địa là đo đạc các mạng lưới trắc
địa mặt bằng, năm 1983 người ta đã xây dựng mạng lưới trắc địa ở Elfel (CHLB Đức), tiếp theo
đó nhiều mạng lưới khác cũng được xây dựng ở Montgomery County, Pennsylvania (Mỹ), Ở

Việt Nam, ngay từ những năm 1991-1992 chúng ta cũng đã sử dụng công nghệ GPS để xây dựng
một số mạng lưới tọa độ nhà nước hạng II ở những vùng khó khăn chưa có lưới khống chế (Minh
Hải, Tây Nguyên, ). Sử dụng GPS để xây dựng lưới trắc địa biển, kết nối đất liền với các hải
đảo trong một hệ thống tọa độ chung. Trong những năm 1995-1997 chúng ta đã xây dựng mạng
lưới GPS cấp “0”, trên cơ sở đó thành lập hệ quy chiếu Quốc gia mới (VN-2000) cũng như việc
lập lưới khống chế hạng III phủ trùm lãnh thổ (gần 30.000 điểm) [7].
Hiện nay, hệ thống GPS vẫn đang phát triển và ngày càng hoàn thiện về phần cứng (thiết
bị đo) và phần mềm (chương trình xử lý số liệu), đươc ứng dụng rộng rãi vào mọi dạng công tác
trắc địa bản đồ, trắc địa công trình dân dụng và các công tác định vị khác theo chiều hướng ngày
càng đơn giản, hiệu quả.
1.2. Cấu trúc của hệ thống GPS
GPS là một hệ thống kỹ thuật phức tạp, song theo sự phân bố không gian người ta chia hệ
thống GPS thành 3 phần (còn gọi là đoạn – segment):
- Đoạn không gian (Space Segment);
- Đoạn điều khiển (Control Segment);
- Đoạn sử dụng (User Segment).
1.3. Các phƣơng pháp đo GPS
- Đo GPS tuyệt đối
- Đo GPS tương đối ( gồm 05 phương pháp)
+ Phương pháp đo tĩnh (Static)
+ Phương pháp đo tĩnh nhanh (Fast Static)
+ Phương pháp đo động (Kinematic)
(1) Đo GPS động thời gian thực (GPS RTK – Real Time Kinematic GPS)
(2) Đo GPS động xử lý sau (Post Processing Kinematic GPS)
+ Phương pháp đo giả động
+ Đo GPS cải chính phân sai (DGPS- Differential GPS)
(1) Đo DGPS thời gian thực (Real Time DGPS)
(2) Đo DGPS xử lý sau
1.4. Tình hình ứng dụng GPS trong thu thập dữ liệu không gian
(1) Tình hình ứng dụng GPS trên thế giới

- Xây dựng mạng lưới khống chế mặt bằng. Ngay từ những năm 1980, bằng công nghệ
GPS mạng lưới trắc địa đã được xây dựng ở Eifel (Đức), ở Pensylvania (Mỹ) và ở rất nhiều nước
khác trên thế giới.
- Trong nghiên cứu địa động lực: đo các tham số chuyển dịch có tính toàn cầu và đo lưới
khống chế trắc địa liên lục địa, thiết lập các trạm quan trắc dịch chuyển lục địa, quan trắc trạng
thái vận động khối lục địa, thu nhận các thông số thông tin địa chấn.
- Trong trắc địa ảnh: ứng dụng công nghệ GPS vào công tác đo nối khống chế ảnh, dẫn
đường bay trong công tác bay chụp ảnh, xác định toạ độ tâm ảnh trong quá trình bay chụp đang
được áp dụng có hiệu quả trong công tác tăng dày khống chế ảnh.
- Trong trắc địa biển: đo các điểm khống chế trắc địa được đặt dưới đáy biển, đo nối toạ
độ tàu thuyền với các cơ sở trắc địa trên đất liền, đo vẽ địa hình đáy biển.
- Trong công tác thành lập bản đồ: công nghệ GPS cũng được ứng dụng rộng rãi trong
công tác đo vẽ chi tiết như thành lập lưới khống chế cơ sở, lưới khống chế đo vẽ và đo vẽ chi tiết
địa hình.
- Trong trắc địa công trình: tiến hành thiết kế, thi công, nghiệm thu và theo dõi các công
trình kiến trúc sử dụng công nghệ định vị toàn cầu. Các cuộc quan trắc thí nghiệm ở Châu Âu,
vùng Viễn Đông, Châu Úc, vùng Nam Mỹ, và toàn bộ khu vực Bắc Mỹ đã chứng tỏ rằng kỹ
thuật định vị GPS trong trắc địa công trình có khả năng ứng dụng rất lớn.
(2) Tình hình ứng dụng GPS ở Việt Nam
Ở Việt Nam, phương pháp định vị vệ tinh đã được ứng dụng từ những năm đầu thập kỷ
90. Với 5 máy thu vệ tinh loại 4000ST, 4000SST ban đầu sau một thời gian ngắn đã lập xong
lưới khống chế ở những vùng đặc biệt khó khăn mà từ trước đến nay chưa có lưới khống chế như
Tây Nguyên, thượng nguồn Sông Bé, Cà Mau. Những năm sau đó công nghệ GPS đã đóng vai
trò quyết định trong việc đo lưới cấp "0" lập hệ quy chiếu Quốc gia mới cũng như việc lập lưới
khống chế các cấp hạng trên lãnh thổ phục vụ ngành Trắc địa bản đồ và nhiều lưới khống chế cho
các công trình dân dụng khác, cụ thể như sau:
- Lưới cấp “0” 71 điểm phủ trùm lãnh thổ;
- Lưới khống chế biển: 32 điểm;
- Lưới Hạng I, II 1665 điểm phủ trùm lãnh thổ;
- Lưới Địa chính cơ sở: Hạng III) phủ trùm lãnh thổ: 12568 điểm;

- Lưới GPS – thuỷ chuẩn lập mô hình Geoid: 1009 điểm.
- Hàng chục nghìn điểm toạ độ hạng IV phục vụ cho đo đạc khảo sát công trình giao
thông, thuỷ lợi, xây dụng, quy hoạch
Những ứng dụng sớm nhất của GPS trong trắc địa bản đồ là trong công tác đo lưới
khống chế. Hiện nay hệ thống GPS vẫn đang phát triển ngày càng hoàn thiện về phần cứng (thiết
bị đo) và phần mềm (chương trình xử lý số liệu), được ứng dụng rộng rãi vào mọi dạng công tác
trắc địa bản đồ, trắc địa công trình dân dụng và các công tác định vị khác theo chiều hướng ngày
càng đơn giản, hiệu qủa.
Có thể nói công nghệ GPS hiện nay ở Việt Nam phát triển vô cùng mạnh mẽ, từ chỗ chỉ
có một vài đơn vị lớn của Nhà nước được trang bị công nghệ GPS ban đầu ở những năm 1990,
cho đến nay hầu hết các đơn vị đo đạc khảo sát các ngành, các tỉnh ở Việt Nam đã được trang bị,
ứng dụng công nghệ GPS. Số lượng máy thu GPS cho mục đích đo đạc độ chính xác cao ở Việt
Nam tính đến nay đã đến con số hàng nghìn máy. Ngoài ngành đo đạc, khảo sát, công nghệ GPS
đã mang lại ứng dụng vô cùng đa dạng cho xã hội như dẫn đường, định vị trên biển, du lịch, giao
thông thuỷ bộ, hàng hải, điều đó chứng tỏ công nghệ GPS đã mang lại hiệu quả vô cùng to lớn
cho ngành đo đạc địa hình, địa chính nói riêng và cho toàn xã hội nói chung.
Việc sử dụng công nghệ GPS được phát triển còn được thể hiện trên lĩnh vực quản lý.
Đồng thời với việc áp dụng công nghệ trong sản xuất, các văn bản pháp quy về công nghệ GPS
đảm bảo cho việc áp dụng công nghệ một cách có sự tổ chức, quản lý chặt của cơ quan quản lý
cấp Nhà nước. Quy chuẩn QCVN 04: 2008 của Bộ Tài nguyên và Môi trường năm 2008, quy
phạm của ngành Xây dựng,… ra đời điều chỉnh các hoạt động ứng dụng công nghệ GPS trên
toàn quốc đã thể hiện sự phát triển mức độ cao của công nghệ GPS ở Việt Nam. Xét về góc độ
độ chính xác đạt được, phạm vi ứng dụng, hiệu quả ứng dụng, đội ngũ cán bộ sử dụng có thể nói,
công nghệ GPS ở Việt Nam đã ngang tầm với các nước trong khu vực.
CHƢƠNG 2. CƠ SỞ KHOA HỌC CỦA KỸ THUẬT GPS ĐO ĐỘNG XỬ LÝ SAU
* Cơ sở khoa học của phƣơng pháp đo pha GPS
(1) Mô hình toán học của phƣơng pháp đo pha
 
)()()()()()()()( ttcdttdttdttTtINtt
k

i
k
iP
k
i
k
i
k
i
k
i
k
i
k
i



Trong đó:
)(t
k
i

là khoảng cách thực từ vệ tinh k tới máy thu i.
Trong phương trình trên, các đại lượng là thời gian được nhân với vận tốc ánh sáng trong
chân không để chuyển về đơn vị chiều dài. Cần chú ý là dấu của
k
i
I
có dấu âm bởi tầng điện ly

làm chậm tốc độ nhưng lại làm nhanh pha của sóng điện từ.
(2) Các trị đo pha phân sai
- Trị đo phân sai đơn
- Trị đo phân sai đúp
- Trị đo phân sai ba
* Kỹ thuật đo GPS động xử lý sau
(1) Nguyên tắc đo đạc
(2) Quy trình đo GPS động xử lý sau
+ Công tác chuẩn bị
+ Chuẩn bị về tài liệu khống chế khu đo, khảo sát khu đo
+ Thiết lập trạm tĩnh
+ Khởi động trạm động và khởi đo
+ Đo điểm ngoài thực địa
+ Xử lý số liệu đo đạc nội nghiệp
* Các nguồn sai số trong GPS đo động xử lý sau
+ Sai số của đồng hồ trên vệ tinh và ở máy thu
+ Hiện tượng đa tuyến (multipath) của tín hiệu
+ Sự suy giảm độ chính xác do đồ hình không tốt của các vệ tinh (Dilution of Precision)
+ Sai số của lịch vệ tinh (Satellite ephemeris)
* Khả năng ứng dụng GPS đo động xử lý sau trong đo đạc địa chính
(1) Ƣu và nhƣợc điểm của kỹ thuật GPS đo động xử lý sau
Ưu điểm:
- Không cần xây dựng lưới khống chế đo vẽ, chỉ cần một số điểm khống chế ở trong hoặc
gần khu vực đo vẽ để bố trí trạm cố định và quy chuẩn hệ tọa độ (nếu cần).
- Trong quá trình đo đạc, không cần thông hướng giữa máy cố định và (các) máy động.
- Độ chính xác cao, cỡ một vài cm.
- Khả năng tự động hóa rất cao, kỹ thuật viên chỉ cần thực hiện một số thao tác đơn giản
trong quá trình đo đạc thực địa.
- Tất cả số liệu đo đạc đều ở dạng số.
- Yêu cầu nguồn nhân lực không cao, mỗi máy động chỉ cần một kỹ thuật viên, máy cố

định nếu bố trí ở nơi an toàn thì không cần người theo dõi.
- Người đo đồng thời là người vẽ sơ đồ, lại có khả năng tiếp cận trực tiếp điểm đo nên ít
xảy ra nhầm lẫn như trong phương pháp toàn đạc.
- So với kỹ thuật đo động thời gian thực (RTK), đo động xử lý sau chỉ cần sử dụng các
máy thu GPS 1 tần số rẻ tiền hơn rất nhiều so với các máy 2 tần số. Đo động xử lý sau cũng
không cần bố trí các hệ thống phức tạp để thu phát tín hiệu bằng sóng radio giữa máy cố định và
máy động.
- Đo động xử lý sau có thể sử dụng số liệu đo từ các dịch vụ trạm base và sử dụng lịch vệ
tinh xử lý sau nhằm tăng độ chính xác xử lý baseline.
Nhược điểm :
- Mặc dù không cần thông hướng giữa máy cố định và máy động nhưng không gian phía
trên các máy này vẫn phải thông thoáng. Vì thế, cũng như các kỹ thuật đo GPS khác, đo động xử
lý sau rất khó hoặc không thể triển khai được ở khu vực dân cư dày đặc, có nhiều nhà cao tầng.
- Đường di chuyển của máy động trong quá trình đo đạc phải thông thoáng để không xảy
ra hiện tượng trượt chu kỳ.
- Người đo vẫn phải tiếp cận trực tiếp tới điểm đo, vì thế sẽ khó thực hiện đo đạc ở những
khu vực có địa hình, địa vật phức tạp hoặc nguy hiểm.
- Các thiết bị GPS đo động còn khá nặng, không thuận tiện cho việc di chuyển (so với sử
dụng gương trong phương pháp toàn đạc).
- So với kỹ thuật đo động thời gian thực, đo động xử lý sau không cho kết quả ngay ngoài
thực địa và do đó kỹ thuật viên rất khó kiểm soát được chất lượng đo ngoài thực địa vì có thể có
những cạnh đáy có thể không xử lý được (không được lời giải fixed) trong giai đoạn nội nghiệp,
hoặc có những thời điểm bị trượt chu kỳ mà không biết được ngoài thực địa (ví dụ như máy động
thu được tín hiệu tới 4 vệ tinh nhưng máy cố định không thu được tín hiệu tới đúng 4 vệ tinh đó).
(2) Đánh giá về khả năng ứng dụng của GPS đo động xử lý sau trong đo đạc địa chính
- GPS đo động xử lý sau có thể áp dụng để đo vẽ chi tiết ở những khu vực thông thoáng
như đất trồng cây hàng năm, đất mặt nước
- GPS đo động xử lý sau sẽ đặc biệt có hiệu quả so với các phương pháp khác khi đo vẽ ở
khu vực đất trồng cây ăn quả khi chiều cao của lớp thực vật không quá 3-4m.
- GPS đo động xử lý sau có độ chính xác tương đối cao, có thể áp dụng để thành lập lưới

khống chế đo vẽ. Vấn đề là cần xác định rõ độ lặp lại của kết quả và khả năng nhận được 100%
lời giải fixed.
- Hiệu quả sử dụng GPS sẽ cao hơn nhiều nếu phối hợp hài hòa GPS đo động với các
phương pháp đo đạc khác nhằm phát huy tối đa thế mạnh của từng phương pháp trong những
điều kiện cụ thể.
CHƢƠNG 3. THỬ NGHIỆM THỰC TẾ VÀ ĐỀ XUẤT MỘT SỐ GIẢI PHÁP NÂNG
CAO HIỆU QUẢ ỨNG DỤNG GPS ĐO ĐỘNG XỬ LÝ SAU
TRONG ĐO ĐẠC ĐỊA CHÍNH TRÊN ĐỊA BÀN THÀNH PHỐ HẢI PHÒNG
* Khái quát về địa bàn nghiên cứu
Hải Phòng là một thành phố ven biển nằm ở vùng Đông Bắc Đồng bằng Sông Hồng, có
toạ độ địa lý từ 20
0
30
’
39
”
đến 21
0
01
’
15
”
vĩ độ Bắc và từ 106
0
23
’
39
”
đến 107
0

08
’
39
”
kinh độ
Đông; Ngoài ra còn có huyện đảo Bạch Long Vĩ nằm giữa Vịnh Bắc Bộ, có toạ độ từ 20
0
07
’
35
”

đến 20
0
08
’
35
”
vĩ độ Bắc và từ 107
0
42
’
20
”
đến 107
0
44
’
15
”

kinh độ Đông.
Trên địa bàn thành phố Hải Phòng, hiện mới có 76/224 xã, phường, thị trấn được đo vẽ bản
đồ địa chính chính quy với diện tích là 43.419,5ha đạt 33,9% về số xã, phường, thị trấn và 28,5%
về diện tích.
* Điều kiện thử nghiệm
(1) Lựa chọn tham số tối ưu để kết quả đo đạt được là tốt nhất.
(2) Kiểm định ảnh hưởng thực tế của khoảng cách đo đến độ chính xác điểm đo.
(3) Trên cơ sở phân tích kết quả thu được, đề xuất sử dụng phương pháp đo, trạm gốc sử
dụng, khoảng cách đo, tỷ lệ bản đồ áp dụng.
Để thực hiện nội dung này, trên cơ sở điều kiện thực tế của Thành phố Hải Phòng đề tài
đã chọn điểm gốc với nguyên tắc sau:
- Điểm gốc có tọa độ chính xác trong hệ tọa độ nhà nước.
- Phân bố hợp lý, có thể đảm bảo áp dụng công nghệ đo PPK ở các khu vực thử nghiệm.
- Thuận lợi tối đa trong khi triển khai thi công.
Với các tiêu chí trên, tác giả đã chọn 2 địa điểm tham gia thử nghiệm:
- Địa điểm 1: Phường Hải Thành, Quận Dương Kinh, Thành phố Hải Phòng. Đây là khu
vực đô thị, có nhiều nhà cao tầng, cây cối.
+ Điểm trạm Base: là các điểm tọa độ địa chính cơ sở ở nơi thông thoáng, có tầm quan
sát tín hiệu vệ tinh tốt, bao gồm các điểm: 118519, điểm trạm DGPS Đồ Sơn, điểm B1. Các điểm
trên có hiện trạng dấu mốc tốt, có đủ tài liệu tọa độ có độ tin cậy cao.
+ Điểm trạm Rover: là các điểm có tọa độ chính xác sử dụng làm điểm đo PPK kiểm tra
bao gồm các điểm tọa độ địa chính mới được xây dựng năm 2011 bằng phương pháp đo GPS
tĩnh phục vụ cho việc đo bản đồ địa chính quận Dương Kinh, bao gồm: DK21, DK22, DK24 và
01 điểm địa chính cơ sở 118539.
- Địa điểm 2: xã Hoàng Châu, huyện Cát Hải, thành phố Hải Phòng. Đây là khu vực có
địa hình bằng phẳng, gồm khu dân cư nông thôn và khu nuôi trồng thủy sản.
+ Điểm trạm Base: là các điểm địa chính cơ sở số 118511, 118528, nằm ở nơi thông
thoáng, có tầm quan sát tín hiệu vệ tinh tốt. Các điểm trên có hiện trạng dấu mốc tốt, có đủ tài
liệu tọa độ có độ tin cậy cao.
+ Điểm trạm Rover: là các điểm có tọa độ chính xác sử dụng làm điểm đo PPK kiểm tra

bao gồm các điểm tọa độ địa chính mới được xây dựng năm 2011 bằng phương pháp đo GPS
tĩnh phục vụ cho việc đo bản đồ địa chính huyện Cát Hải, bao gồm: CH15, CH16, CH17, CH18,
CH21, KV1-01, KV1-04, KV1-05, KV1-16.
* Thử nghiệm lựa chọn tham số tối ƣu cho GPS đo động xử lý sau
Trong thực nghiệm tác giả đo ở chế độ đo: 3 trị đo, 5 trị đo, 10 trị đo và 30 trị đo, sau đó
mô hình hóa các baseline có só trị đo là 2 bằng cách sử dụng chức năng cắt bỏ khoảng thu tín
hiệu trong cửa sổ Timeline.
Trong quá trình đo thực địa, các trạm đo tĩnh, đo động đều đảm bảo thu tín hiệu trong
điều kiện tốt nhất, số lượng vệ tinh luôn lớn hơn 5, giá trị PDOP luôn nhỏ hơn 3. Máy Rover
được đặt trên giá cố định.
Sau khi xử lý baseline trong phòng, đa số các cạnh đều đạt được lời giải Fixed với các giá
tri Ratio đạt từ 1,5 đến 30.
Phân tích các kết quả thu được, có thể đưa ra một số nhận xét sau:
1. Chế độ đo 2 trị đo không an toàn vì nhiều trường hợp không giải được cạnh (Float),
không thu được toạ độ đúng của điểm đo.
2. Các chế độ đo 3 trị đo, 5 trị đo, 10 trị đo và 30 trị đo cho kết quả tọa độ giống nhau, sai
khác nhau chỉ ở hàng milimét đối với tọa độ x, y và centimet đối với độ cao H.
3. Khi thời gian đo tăng, sai số về mặt bằng có xu hướng giảm, trong khi đó sai số về độ
cao xu hướng giảm không thể hiện rõ.
4. Chế độ đo với 3 trị đo (15 giây) là hợp lý nhất cho việc đo chi tiết địa hình, góc thửa…
vì vừa đảm bảo độ chính xác vừa nhanh, hiệu quả cao.
* Đề xuất phương thức lựa chọn tham số đo tối ưu
- Nếu thời gian của ca đo tương đối ngắn (dưới một giờ) và dung lượng bộ nhớ của máy
thu tương đối lớn, nhất là ở máy cố định, thì có thể lựa chọn khoảng thời gian giữa các lần thu tín
hiệu bằng 1-2 giây.
- Trong các trường hợp còn lại nên chọn khoảng thời gian giữa các lần thu tín hiệu bằng 5
giây. Chế độ đo với 3 trị đo (15 giây) là hợp lý nhất cho việc đo chi tiết địa hình, góc thửa,… vì
vừa đảm bảo độ chính xác vừa nhanh, hiệu quả cao.
* Thử nghiệm ứng dụng GPS đo động xử lý sau trong thành lập lƣới khống chế đo vẽ
+ Thử nghiệm GPS đo động xử lý sau với 1 trạm Base

- Sai số vị trí điểm có xu hướng tăng dần, gần như tỉ lệ thuận với khoảng cách Base -
Rover.
- Với khoảng cách trạm Base - Rover dưới 4 km, sai số vị trí điểm đạt giá trị nhỏ hơn
0.025m và rất ổn định ở tất cả các điểm đo kiểm tra.
- Sai số tăng nhanh, tới 0.3-0.4m khi khoảng cách Base - Rover lớn hơn 5 km. Điều này
có thể lý giải bởi sự khác biệt rõ nét của ảnh hưởng của tầng điện ly đối với trạm Base và trạm
Rover trên khoảng cách lớn mà máy thu 1 tần số như Trimble R3 không xử lý được.
- Số liệu đo của trạm GPS Đồ Sơn khá tốt, vì thế trên địa bàn một số quận, huyện của
thành phố Hải Phòng trong bán kính 10-15km có thể tận dụng khả năng của trạm Đồ Sơn để thay
thế các trạm Base tự thiết kế.
+ Thử nghiệm GPS đo động xử lý sau với 2 trạm Base
Nếu như đo GPS tĩnh theo lưới có liên kết chặt chẽ, có nhiều điều kiện kiểm tra thì trong
đo PPK sử dụng 1 trạm Base thì có thể coi là phép đo đơn, không có điều kiện thừa để kiểm tra,
bình sai, do vậy độ tin cậy thấp hơn, sai số lớn khi khoảng cách đo lớn như phân tích trong kết
quả đo PPK sử dụng 1 trạm Base nêu ở trên. Đồng thời, đo PPK với đặc điểm thời gian đo ngắn,
không xử lý ngay tại thực địa như phương pháp đo GPS động thời gian thực nên thực tế có
trường hợp đo thực địa xong về xử lý văn phòng không đạt được độ chính xác do việc xử lý cạnh
có lời giải Float mặc dù điểm đó được đo trong điều kiện Fixed tại thực địa. Nguyên nhân của
hiện tượng là không dự đoán được. Vì vậy, luận văn đề xuất một cách khắc phục nhược điểm này
là sử dụng phương pháp đo đa trạm Base. Trong phần thực nghiệm này, tác giả áp dụng phương
pháp đo 2 trạm Base với mục đích sau:
- Tăng cường độ chính xác do điểm đo được tính từ 2 điểm gốc, 2 cạnh đo và thêm 1 điều
kiện khép tam giác (tam giác tạo bởi 2 cạnh đo và 1 cạnh nối 2 điểm trạm Base với nhau).
- Đảm bảo độ tin cậy cao, nếu xẩy ra trường hợp cạnh bị kết quả Float từ 1 điểm gốc thì
sử dụng kết quả Fixed từ điểm gốc thứ 2 mà không phải đo lại điểm đó.
Để đánh giá được xu hướng, quy luật về sai số khi đo PPK sử dụng 2 trạm Base, tác giả
đã bố trí 2 khu đo với khoảng cách đo khác nhau với tổng khoảng cách điểm đo đến 2 trạm Base
dao động từ 3,6 km đến 22 km.
* Thử nghiệm ứng dụng GPS đo động xử lý sau trong đo vẽ chi tiết nội dung bản đồ
Với ưu thế không cần thông hướng giữa các trạm đo, không cần thiết lập mạng lưới

khống chế đo vẽ dày đặc, không cần các thiết bị đắt tiền, và chỉ cần một thao tác viên trong quá
trình đo đạc, GPS đo động xử lý sau là phương pháp nên được áp dụng để đo vẽ chi tiết nội dung
bản đồ địa chính ở những khu vực có điều kiện cho phép.
Để đánh giá khả năng áp dụng GPS đo động xử lý sau trong đo vẽ chi tiết nội dung bản
đồ, luận văn đã thử nghiệm tại 2 tiểu khu của khu đo phường Hải Thành. Tiểu khu 1 là khu đất
trồng cây hàng năm (lúa, màu), có địa hình khá thông thoáng. Tiểu khu 2 là khu dân cư có địa
hình bị che khuất khá nhiều.
Tại tiểu khu 1, các kết quả thử nghiệm rất khả quan. Việc đo vẽ được tiến hành thuận lợi
với 99% các điểm chi tiết đều có thể đo được bằng GPS đo động xử lý sau. Việc vẽ sơ đồ hoặc
gán mã điểm dễ dàng hơn nhiều so với phương pháp đo toàn đạc vì người đo GPS tiếp cận trực
tiếp các điểm đo nên cảm nhận về phân bố và quan hệ giữa các điểm đo rất tốt.
Tại tiểu khu 2, các kết quả GPS đo động không đạt được như mong muốn. Có tới 70% số
điểm chi tiết không thể đo đươc do điểm đo không thông thoáng hoặc không thể vạch lộ trình di
chuyển tới điểm đo sao cho không xảy ra hiện tượng trượt chu kỳ. Các điểm không thể đo bằng
GPS có thể đo bổ sung bằng thước hoặc toàn đạc, tuy nhiên, tỷ lệ xen kẽ giữa các phương pháp,
tức là tỷ lệ điểm đo bổ sung, khá lớn nên hiệu quả lao động không cao. Theo đánh giá của tác
giả, tại tiểu khu 2 việc sử dụng phương pháp toàn đạc như phương pháp chính sẽ đạt hiệu quả
cao hơn so với sử dụng GPS đo động. GPS đo động chỉ nên sử dụng để hỗ trợ đo những điểm
đặc thù, khó tiếp cận bằng phương pháp toàn đạc.
* Đề xuất một số giải pháp nâng cao hiệu quả ứng dụng GPS đo động xử lý sau trong đo đạc
địa chính
+ Giải pháp 1: Trước khi tiến hành đo đạc bằng GPS đo động xử lý sau, cần phân tích
yêu cầu và lựa chọn tham số đo tối ưu để đạt được hiệu quả cao nhất. Cụ thể là nếu thời gian của
ca đo tương đối ngắn (dưới một giờ) và dung lượng bộ nhớ của máy thu tương đối lớn, nhất là ở
máy cố định, thì có thể lựa chọn khoảng thời gian giữa các lần thu tín hiệu bằng 1-2 giây. Trong
các trường hợp còn lại nên chọn khoảng thời gian giữa các lần thu tín hiệu bằng 5 giây. Chế độ
đo với 3-5 trị đo (15-25 giây) là hợp lý nhất cho việc đo chi tiết địa hình, góc thửa,… vì vừa đảm
bảo độ chính xác vừa nhanh, hiệu quả cao. Việc đo động xử lý sau chỉ nên thực hiện khi chỉ số
PDOP có giá trị dưới 4.
+ Giải pháp 2: Áp dụng GPS đo động xử lý sau trong thành lập lưới khống chế đo vẽ đối

với bản đồ địa chính tỷ lệ 1:500 và nhỏ hơn. Khi thiết kế lưới khống chế đo vẽ, nếu chiều dài
cạnh đáy nhỏ hơn 3-4km thì có thể chỉ cần bố trí 01 trạm Base (tuy nhiên, để đảm bảo độ tin cậy
thì vẫn nên sử dụng 2 trạm Base). Với khoảng cách lớn hơn 5km thì nhất thiết phải sử dụng 02
hoặc nhiều hơn trạm Base thì mới đảm bảo độ chính xác. Các trạm Base cần bố trí đối xứng nhau
qua khu đo thì mới có hiệu quả. Trong mọi trường hợp, khoảng cách từ các trạm Base tới khu đo
không nên vượt quá 15km.
+ Giải pháp 3: Áp dụng GPS đo động xử lý sau để đo vẽ chi tiết nội dung bản đồ địa
chính tỷ lệ 1:500 hoặc nhỏ hơn ở những khu vực thông thoáng, các địa vật che chắn có độ cao
không quá 2-3m như khu vực đất trồng cây hàng năm, đất trồng cây lâu năm với các loại cây
thấp (chanh, cam, ) hoặc cây mới trồng, đất nuôi trồng thủy sản, đất trống, Đối với những khu
vực có mức độ thông thoáng thấp hơn, có 2 phương án triển khai áp dụng GPS đo động xử lý
sau:
- Nếu mức độ thông thoáng cho phép dùng GPS đo được khoảng 75-80% số điểm chi tiết
trở lên thì có thể sử dụng GPS đo động xử lý sau như phương pháp đo chính, phương pháp toàn
đạc là phương pháp phụ, dùng để đo bù những điểm không đo bằng GPS được.
- Ở các khu vực còn lại (kém thông thoáng hơn) thì phải sử dụng phương pháp toàn đạc
như phương pháp chính trong đo vẽ chi tiết. GPS đo động có thể hỗ trợ để đo những điểm (hoặc
cụm điểm) khó dẫn tọa độ bằng cọc phụ hoặc đường chuyền toàn đạc (ví dụ như các điểm góc
vườn ở xã Đông Hòa Hiệp, huyện Cái Bè, tỉnh Tiền Giang đã trình bày ở chương 2).
+ Giải pháp 4: Trên khu vực thành phố Hải Phòng, nên tận dụng khả năng của trạm thu
DGPS Đồ Sơn để làm trạm Base. Các khu vực nằm trong bán kính dưới 15km có thể sử dụng
trạm Đồ Sơn làm trạm Base để đo vẽ chi tiết hoặc thành lập lưới khống chế đo vẽ. Nếu thành lập
lưới khống chế đo vẽ thì cần bố trí thêm 1 trạm base nữa ở phía đối diện khu đo (ví dụ như trạm
B1 ở khu đo phường Hải Thành).
+ Giải pháp 5: Để nâng cao hiệu quả đo đạc bằng GPS đo động xử lý sau, ngoài trạm
DGPS Đồ Sơn do Trung ương xây dựng, thành phố Hải Phòng nên xem xét đầu tư kinh phí
(khoảng 5-10 tỷ đồng) xây dựng thêm 5 trạm DGPS nữa tại các huyện Vĩnh Bảo, An Lão, Thủy
Nguyên, Cát Hải và Trung tâm thành phố để đảm bảo mật độ các trạm Base phục vụ đo động. Để
giảm giá thành, các trạm DGPS này không cần thiết phải phát số liệu đo liên tục bằng sóng radio
như trạm Đồ Sơn mà chỉ cần cung cấp tín hiệu trên mạng Internet với một độ trễ nhất định về

thời gian. Với các trạm bổ sung như vậy, các đơn vị sản xuất chỉ cần sử dụng 01 máy thu GPS 1
tần số là có thể tiến hành đo động xử lý sau trên toàn bộ địa bàn thành phố.
Kết luận
- GPS đo động xử lý sau là kỹ thuật đo có năng suất lao động cao và yêu cầu thấp đối với
các thiết bị GPS một tần số, vì thế nó rất phù hợp với hoàn cảnh kinh tế và điều kiện kỹ thuật ở
Việt Nam.
- GPS đo động xử lý sau có thể đáp ứng các yêu cầu về độ chính xác của bản đồ địa chính
tỷ lệ 1:500 và nhỏ hơn. GPS đo động xử lý sau có thể được sử dụng để thành lập lưới khống chế
đo vẽ và ở những khu vực có mức độ thông thoáng tốt, có thể sử dụng để đo vẽ chi tiết nội dung
bản đồ địa chính. Nếu áp dụng thì 1 kỹ thuật viên với 1 máy Rover có thể đo được khoảng 400-
500 điểm chi tiết / ngày, gần tương đương với một tổ đo 3 người theo phương pháp truyền thống
(đo góc, cạnh bằng máy toàn đạc điện tử).
- Sai số tọa độ mặt bằng của GPS đo động xử lý sau bằng máy thu 1 tần số tương đối ổn
định ở mức dưới 2,5cm nếu khoảng cách Base - Rover dưới 4km. Ở các khoảng cách lớn hơn, sai
số sẽ tăng nhanh tới mức 30-40cm. Để giảm sai số này xuống tới mức 10cm trên khoảng cách
lớn, cần sử dụng thêm 1 hoặc nhiều hơn trạm Base. Trường hợp có nhiều trạm Base thì chúng
cần được bố trí đối xứng nhau so với khu đo để đảm bảo độ chính xác cao nhất.
- Trên cơ sở các kết quả thử nghiệm tại 2 khu đo là phường Hải Thành (quận Dương
Kinh) và xã Hoàng Châu (huyện Cát Hải), luận văn đã đề xuất 5 giải pháp nâng cao hiệu quả
GPS đo động xử lý sau, đó là các giải pháp về lựa chọn tham số đo tối ưu, giải pháp ứng dụng
GPS đo động xử lý sau trong thành lập lưới khống chế đo vẽ và đo vẽ chi tiết nội dung bản đồ
địa chính, giải pháp tận dụng khả năng của trạm DGPS Đồ Sơn và giải pháp về phát triển mạng
lưới trạm DGPS địa phương của thành phố Hải Phòng.
Kiến nghị
- Các đơn vị đo đạc nên chú trọng hơn nữa đến vấn đề ứng dụng GPS đo động xử lý sau,
nhất là trong thành lập lưới khống chế đo vẽ. Hiện nay, hầu hết các đơn vị đo đạc đều đã có máy
thu GPS 1 tần số nên việc triển khai GPS đo động xử lý sau là rất thích hợp.
- Phương pháp GPS đo động xử lý sau đã có từ nhiều năm nay nhưng thực tế chưa có quy
phạm, quy định kỹ thuật về phương pháp này. Các cơ quan quản lý nhà nước cần sớm xây dựng
và ban hành các văn bản về quy trình, quy định kỹ thuật của phương pháp làm cơ sở pháp lý cho

việc triển khai ứng dụng ở các công trình đo đạc bản đồ ở các địa phương và các ngành.
- UBND thành phố Hải Phòng nên xem xét xây dựng mạng lưới các trạm DGPS của địa
phương như luận văn đã đề xuất để tạo nên hạ tầng kỹ thuật thuận lợi cho việc đo đạc bằng GPS
trên địa bàn thành phố.


References
Tài liệu bằng tiếng Việt
1. Trần Quốc Bình. Bài giảng Trắc địa vệ tinh. Trường Đại học Khoa học Tự nhiên, Đại học
Quốc gia Hà Nội, 2007.
2. Bộ Tài nguyên và Môi trường. Quy phạm thành lập bản đồ địa chính tỷ lệ 1:200, 1:500,
1:1000, 1:2000, 1:5000 và 1:10000, ban hành theo Quyết định số 08/2008/QĐ-BTNMT,
Hà Nội, 2008.
3. Bộ Tài nguyên và Môi trường. Thông tư số 21/2011/TT-BTNMT về việc sửa đổi, bổ
sung một số nội dung của Quy phạm thành lập bản đồ địa chính tỷ lệ 1:200, 1:500,
1:1000, 1:2000, 1:5000 và 1:10000. Hà Nội, 2011.
4. Đỗ Ngọc Đường, Đặng Nam Chinh. Bài giảng Công nghệ GPS. Trường Đại học Mỏ -
Địa chất Hà Nội, 2003.
5. Lê Văn Huấn. Nghiên cứu đánh giá ảnh hưởng của tần suất và khoảng thời gian thu tín
hiệu tới độ chính xác đo GPS động xử lý sau bằng máy thu một tần số. Luận văn Thạc sỹ
Khoa học. Trường Đại học Khoa học Tự nhiên, Đại học Quốc gia Hà Nội, 2008.
6. Phạm Hoàng Lân. Bài giảng Công nghệ GPS (dùng cho học viên cao học ngành trắc địa).
Trường Đại học Mỏ - Địa chất, Hà Nội, 1997.
7. Sở TN & MT Hải Phòng (2012), Đề án tăng cường năng lực quản lý nhà nước về đất
đai, Hải Phòng
Tài liệu bằng tiếng nƣớc ngoài
8. El-Rabbani A. Introduction to GPS: the Global Positioning System. Artech House Inc.,
2002.
9. Jan Van Sickle. GPS for Land Surveyor. Ann Arbor Press Inc., 2001, 284pp.
10. Leick A. GPS Satellite Surveying. John Wiley, 1995.

11. Rizos C. Principles and Practice of GPS Surveying, Lecture Notes. University of New
South Wales, SNAP laboratory.
12. Trimble Ltd. Mapping System General Reference. 1994.
13. Trimble Ltd. Trimble Survey Controller. 1999.
14. Trimble Ltd. Trimble Geomatics Office: WAVE Baseline Processing. User Guide.
Sunnyvale, CA, 2001.
15. Trimble Ltd. Trimble Geomatics Office: Network Adjustment. User Guide. Sunnyvale,
CA, 2001.