(Luận văn thạc sĩ) ứng dụng công nghệ gps trong kiểm tra, đánh giá lưới địa chính và đề xuất giải pháp kỹ thuật xây dựng hệ thống lưới đo vẽ phục vụ thành lập bản đồ địa chính tại tỉnh vĩnh phúc
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (13.8 MB, 86 trang )
ðẠI HỌC THÁI NGUYÊN
TRƯỜNG ðẠI HỌC NÔNG LÂM THÁI NGUYÊN
PHAN XUÂN KHUNG
ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ GPS TRONG KIỂM TRA, ðÁNH GIÁ
LƯỚI ðỊA CHÍNH VÀ ðỀ XUẤT GIẢI PHÁP KỸ THUẬT XÂY
DỰNG HỆ THỐNG LƯỚI ðO VẼ PHỤC VỤ THÀNH LẬP
BẢN ðỒ ðỊA CHÍNH TẠI TỈNH VĨNH PHÚC
LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC NÔNG NGHIỆP
Thái Nguyên - Năm 2011
n
ðẠI HỌC THÁI NGUYÊN
TRƯỜNG ðẠI HỌC NÔNG LÂM THÁI NGUYÊN
PHAN XUÂN KHUNG
ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ GPS TRONG KIỂM TRA, ðÁNH GIÁ
LƯỚI ðỊA CHÍNH VÀ ðỀ XUẤT GIẢI PHÁP KỸ THUẬT XÂY
DỰNG HỆ THỐNG LƯỚI ðO VẼ PHỤC VỤ THÀNH LẬP
BẢN ðỒ ðỊA CHÍNH TẠI TỈNH VĨNH PHÚC
Chuyên ngành: Quản lý ñất ñai
Mã số: 60 62 16
LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC NÔNG NGHIỆP
NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC
TS. TRỊNH HỮU LIÊN
Thái Nguyên - Năm 2011
n
- i -
LỜI CAM ðOAN
Tơi xin cam đoan nội dung ñề tài là những nghiên cứu, những ý tưởng
khoa học do tơi tổng hợp từ cơng trình nghiên cứu, thực nghiệm và các cơng
trình sản xuất mà tơi trực tiếp tham gia thực hiện. Các số liệu và kết quả trong
luận văn là trung thực và chưa được ai cơng bố trong bất kỳ cơng trình nào
khác.
Thái Ngun, ngày 10 tháng 9 năm 2011
Tác giả luận văn
Phan Xuân Khung
n
- ii -
MỤC LỤC
Lời cam ñoan
i
Mục lục
ii
MỞ ðẦU
1
1. ðặt vấn ñề
1
2. Mục tiêu nghiên cứu
1
3. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn
2
Chương 1. TỔNG QUAN TÀI
LIỆU VÀ CƠ SỞ KHOA HỌC
3
1.1. TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG GPS
3
1.1.1. Khái quát chung
3
1.1.2. Cấu trúc hệ thống GPS
4
1.1.3. Tín hiệu GPS
6
1.1.4. Các trị ño GPS.
7
1.1.5. Nguyên lý ñịnh vị GPS
8
1.1.6. Các nguồn sai số
11
1.1.7. Những kỹ thuật ño GPS
14
1.1.8. Toạ ñộ và hệ quy chiếu
16
1.2. TỔNG QUAN VỀ LƯỚI KHỐNG CHẾ Ở VIỆT NAM
18
1.2.1. Lưới toạ ñộ nhà nước
18
1.2.2. Lưới toạ ñộ ñịa chính
19
1.2.3 Các dạng lưới toạ độ địa chính cơ bản
27
Chương 2: NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
31
2.1. NỘI DUNG NGHIÊN CỨU
31
2.1.1. Khái qt hệ thống lưới địa chính tỉnh Vĩnh Phúc
31
2.1.2. Kiểm tra, ñánh giá sự ổn ñịnh lưới ñịa chính
31
2.1.3. Kiểm tra ñộ chính xác lưới ño vẽ, so sánh giữa hai phương pháp lập 31
lưới ño vẽ
n
- iii -
2.2. PHẠM VI NGHIÊN CỨU
32
2.3. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
32
Chương 3: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU
34
3.1. KHÁI QUÁT CÁC ðIỀU KIỆN TỰ NHIÊN, KINH TẾ - XÃ HỘI
34
3.1.1. ðiều kiện tự nhiên, tài nguyên, cảnh quan môi trường
34
3.1.2. Dân số - Dân tộc và trình độ học vấn
36
3.1.3. Thực trạng phát triển kinh tế xã hội
37
3.1.4. Nhận xét chung
40
3.2. KIỂM TRA, ðÁNH GIÁ SỰ ỔN ðỊNH LƯỚI ðỊA CHÍNH
42
3.2.1. Kiểm tra, đánh giá sự ổn định lưới địa chính thành lập bằng phương 42
pháp ñường chuyền khu vực thành phố Vĩnh Yên, tỉnh Vĩnh Phúc
3.2.2. Kiểm tra, ñánh giá sự ổn định lưới địa chính thành lập bằng phương 47
pháp GPS khu vực huyện Vĩnh Tường, tỉnh Vĩnh Phúc
3.3. KIỂM TRA ðỘ CHÍNH XÁC LƯỚI ðO VẼ, SO SÁNH GIỮA HAI 54
PHƯƠNG PHÁP LẬP LƯỚI ðO VẼ
3.3.1. Kiểm tra lưới khống chế ño vẽ
54
3.3.2. So sánh giữa lập lưới ño vẽ bằng phương pháp đường chuyền và 65
cơng nghệ GPS
3.4. NHỮNG KẾT QUẢ ðẠT ðƯỢC
69
3.4.1. ðánh giá sự ổn ñịnh lưới địa chính
69
3.4.1.1. Những kết quả đạt được
69
3.4.1.2. Những khó khăn, tồn tại
69
3.4.1.3 ðề xuất quy trình và giải pháp thực hiện
69
3.4.2. So sánh độ chính xác, hiệu quả kinh tế việc thành lập lưới khống 72
chế ño vẽ bằng phương pháp GPS và đường chuyền tồn đạc
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
73
TÀI LIỆU THAM KHẢO
75
n
- iv -
PHỤ LỤC
75
Phụ lục 1: Sơ ñồ lưới ñịa chính thành phố Vĩnh n
76
Phụ lục 2: Sơ đồ lưới ñịa chính huyện Vĩnh Tường
77
Phụ lục 3: Sơ ñồ lưới khống chế ño vẽ bằng phương pháp ñường chuyền 78
xã Nghĩa Hưng
Phụ lục 4: Sơ ñồ lưới khống chế ño vẽ bằng công nghệ GPS xã Nghĩa 79
Hưng
DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT
1
GPS
Global Positoning System
2
NAVSTAR Navigtion Satellite Timing And Ranging
3
GRS – 80
Geodetic Reference System 1980
4
WGS - 84
Hệ trắc ñịa Thế giới 1984
5
TGO
Trimble Geomatic Office
DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU
1
Bảng 1.1.6
Bảng thống kê nguồn lỗi khi ño GPS và biện
14
pháp khắc phục
2
Bảng 1.2.2.a
Chỉ tiêu kỹ thuật cơ bản khi thành lập lưới địa
21
chính
3
Bảng 1.2.2.b
Chỉ tiêu kỹ thuật khi xây dựng lưới đường
24
chuyền
4
Bảng 3.1.2
Diện tích, dân số và mật độ dân số
36
5
Bảng 3.2.1.a
Tính bình sai lưới khi sử dụng lần lượt từng
44
điểm gốc trong q trình bình bình sai lưới
TP Vĩnh n
6
Bảng 3.2.1.b
Tính bình sai lưới khi sử dụng tăng dần ñiểm
n
45
- v -
gốc trong quá trình bình bình sai lưới TP
Vĩnh n
7
Bảng 3.2.2.a
Tính bình sai lưới khi sử dụng lần lượt từng
50
điểm gốc trong q trình bình bình sai lưới
huyện Vĩnh Tường
8
Bảng 3.2.2.b
Tính bình sai lưới khi sử dụng tăng dần điểm
51
gốc trong q trình bình bình sai lưới huyện
Vĩnh Tường
9
Bảng 3.3.2.1.a
ðơn giá thành lập lưới khống chế ño vẽ bằng
66
phương pháp ñường chuyền
10
Bảng 3.3.2.1.b ðơn giá thành lập lưới khống chế đo vẽ bằng
66
cơng nghệ GPS
11
Bảng 3.3.2.2.a
So sánh các hạng mục cơng việc khi lập lưới
67
đo vẽ bằng 2 phương pháp
12
Bảng 3.3.2.2.a
So sánh số lượng ñiểm và thời gian thi cơng
68
khi lập lưới đo vẽ bằng 2 phương pháp
13
Bảng 3.3.2.2.c
So sánh chi phí khi lập lưới đo vẽ bằng 2
69
phương pháp
DANH MỤC CÁC HÌNH
1
Hình 1.1.2.1.
Sơ đồ quỹ đạo vệ tinh hệ thống GPS
4
2
Hình 1.1.2.2.a.
Sơ đồ đoạn điều khiển của hệ thống GPS
5
3
Hình 1.1.2.2.b
Sơ đồ truyền tín hiệu của ðoạn ñiều khiển
5
4
Hình 1.1.4
Sơ ñồ cơ chế xác ñịnh thời gian truyền tín
8
hiệu GPS
5
Hình 1.1.5
Sơ đồ ngun lý định vị điểm ñơn
n
9
- 1 -
MỞ ðẦU
1. ðặt vấn ñề
Với sự chuyển hướng sang nền kinh tế thị trường có sự quản lý của Nhà nước,
ñặc biệt với sự ra ñời và quá trình từng bước hồn thiện của Luật đất đai 1993 ñến
Luật ñất ñai 2003 ñã dẫn ñến việc xây dựng các hệ thống quản lý nguồn tư liệu quý
giá này, để làm được điều đó địi hỏi xây dựng hệ thống bản đồ địa chính phủ trùm.
Bản đồ địa chính phục vụ trước hết cho nhu cầu quản lý nhà nước về ñất ñai như:
phục vụ kê khai ñăng ký cấp giấy chứng nhận quyền sử dụng ñất, thống kê ñất ñai,
lập kế hoạch sử dụng ñất, giao ñất giao rừng, giải quyết tranh chấp đất đai… có thể
nói nhu cầu về thành lập bản đồ địa chính đã và ñang ñược ñặt ra rất cấp thiết.
Trong quá trình thành lập bản đồ địa chính tại Vĩnh Phúc đã trải qua nhiều giai ñoạn
khác nhau, hệ thống lưới khống chế từ lưới địa chính đến lưới đo vẽ được thành lập
với khá nhiều giải pháp. Giai ñoạn ñầu, lưới ñịa chính được phân cấp thành lưới địa
chính cơ sở và lưới địa chính cấp I và cấp II. Lưới địa chính cơ sở và địa chính cấp I
được thành lập bằng phương pháp định vị GPS, lưới địa chính cấp II về cơ bản
ñược thành lập bằng lưới ñường chuyền. Giai đoạn gần đây lưới địa chính cấp I và
cấp II được xây dựng đồng thời khơng phân cấp. đối với hệ thống lưới ño vẽ hầu
như sử dụng phương pháp đường chuyền, gần đây có một số đơn vị sử dụng phương
pháp ñịnh vị GPS. Như vậy nhu cầu ñặt ra ñối với Vĩnh Phúc là cần ñánh giá một
cách có hệ thống về chất lượng, sự ổn định của hệ thơng lưới địa chính và giải pháp
tối ưu cho q trình thành lập lưới đo vẽ phục vụ thành lập bản đồ địa chính. Với
những lý do trên qua khố học thạc sỹ, được sự phân cơng của khoa sau đại họctrường đại học nơng lâm Thái Ngun và được sự giúp đỡ của TS. Trịnh Hữu Liên
tơi thực hiện đề tài: “Ứng dụng Cơng nghệ GPS trong kiểm tra, đánh giá lưới địa
chính và đề xuất giải pháp kỹ thuật xây dựng hệ thống lưới ño vẽ phục vụ thành
lập bản đồ địa chính tại tỉnh Vĩnh Phúc”.
2. Mục tiêu nghiên cứu
Nghiên cứu ứng dựng công nghệ GPS vào đánh giá độ chính xác và tính ổn
định của hệ thống lưới địa chính, kiểm tra lưới đo vẽ bằng công nghệ GPS, xây
n
- 2 -
dựng hệ thống lưới khống chế ño vẽ bằng cơng nghệ GPS đề xuất thay thế phương
pháp đường chuyền phục vụ đo vẽ bản đồ địa chính tại tỉnh Vĩnh Phúc.
3. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn
- Sử dụng cơng nghệ đo và bình sai GPS cho thấy rất hữu hiệu ñể phát hiện các
ñiểm gốc kém chất luợng, điểm gốc có độ ổn định kém; đánh giá khẳng định được chất
lượng lưới địa chính để phục vụ phát triển lưới đo vẽ.
- Sử dụng cơng nghệ GPS khi thành lập lưới khống chế ño vẽ bằng công nghệ
GPS cho thấy sự ưu việt vượt trội so với phương pháp đường chuyền tồn đạc về cả
các phương diện hạng mục cơng việc, giá thành và độ chính xác.
n
- 3 -
CHƯƠNG 1
TỔNG QUAN TÀI LIỆU VÀ CƠ SỞ KHOA HỌC
1.1. TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG GPS
1.1.1. Khái quát chung
Từ những năm 60 của thế kỷ 20, cơ quan hàng khơng và vũ trụ (NASA) cùng
với Qn 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 ñịnh vị dẫn ñường
bằng vệ tinh thế hệ ñầu tiên là hệ thống TRANSIT. Hệ thống này có 6 vệ tinh, hoạt
động theo ngun tắc Doppler. Hệ TRANSIT ñược sử dụng trong thương mại vào
năm 1967. Một thời gian ngắn sau đó TRANSIT bắt đầu 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. Tuy nhiên, hệ thống này khơng thoả mãn
được các ứng dụng đo ñạc thông dụng như ño ñạc bản ñồ, các công trình dân dụng.
Tiếp sau thành cơng 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 Positoning 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. 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 đã được khắc phục.
Cùng có tính năng tương tự với hệ thống GPS đang hoạt động cịn có hệ
thống GLONASS của Nga (nhưng khơng thương mại hố rộng rãi) và một hệ thống
tương lai sẽ cạnh thị trường với hệ thống GPS là hệ thống GALIEO của cộng ñồng
Châu Âu.
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 ñã 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 Sơng Bé, Cà Mau.
Những năm sau đó cơng nghệ GPS đóng vai trị quyết định trong việc đo lưới cấp
“0” lập hệ quy chiếu Quốc gia mới cũng như việc lập lưới khống chế hạng III phủ
n
- 4 -
trùm lãnh thổ (gần 30.000ñiểm) và nhiều lưới khống chế cho các cơng trình dân
dụng khác.
Những ứng dụng sớm nhất của GPS trong trắc ñịa bản ñồ là trong cơng tác
đo lưới khống chế. Hiện nay hệ thống GPS vẫn đang phát triển ngày càng hồn
thiện về phần cứng (thiết bị đo) và phần mềm (Chương trình xử lý số liệu), ñược
ứng dụng rộng rãi vào mọi dạng cơng tác trắc địa bản đồ, trắc địa cơng trình dân
dụng và các cơng tác định vị khác theo chiều hướng ngày càng ñơn giản, hiệu quả.
(theo [TL-07])
1.1.2. Cấu trúc 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 gọi là ðoạn (Segment):
- ðoạn khơng gian (Space Segment),
- ðoạn điều khiển (Control Segment),
- ðoạn người sử dụng (User Segment).
1.1.2.1 ðoạn không gian
ðoạn không gian bao gồm các vệ tinh nhân
tạo phát tín hiệu bay trên các quỹ ñạo xác ñịnh
quanh trái ñất. Vệ tinh ñược ñưa vào bay trong 6
mặt phẳng quỹ ñạo nghiêng 55o so với mặt phẳng
xích đạo trái đất, mỗi mặt phẳng quỹ đạo có 4 hoặc
5 vệ tinh (xem hình 1.1.2.1). Qũy đạo vệ tinh gần
hình trịn, ở độ cao 12.600 dặm (20.200 km), chu
kỳ 718 phút. Mỗi vệ tinh có trang bị tên lửa đẩy để
điều chỉnh quỹ ñạo, thời hạn sử dụng khoảng 7,5
Hình 1.1.2.1: Sơ ñồ quỹ ñạo
năm.
vệ tinh hệ thống GPS
1.1.2.2 ðoạn ñiều khiển
ðoạn ñiều khiển là 5 trạm mặt ñất phân bố ñều quanh trái trong đó 1 trạm
chủ (Master Station) và 4 trạm theo dõi (Monitor Station). Trạm chủ đặt tại căn cứ
khơng quân Falcon ở Colorado Sping, bang Colorado, USA là nơi nhận, xử lý tín
hiệu thu được từ các vệ tinh tại 4 trạm theo dõi.
n
- 5 -
Hình 1.1.2.2.a : Sơ đồ đoạn điều khiển của hệ thống GPS
Sau khi số liệu GPS ñược thu thập, xử lý, toạ ñộ và ñộ lệch ñồng hồ của
từng vệ tinh được tính tốn và hiệu chỉnh tại trạm chủ và truyền tới các vệ tinh
hàng ngày qua các trạm theo dõi. (xem hình 1.1.2.2.b ).
Hình 1.1.2.2.b : Sơ đồ truyền tín hiệu của ðoạn điều khiển
1.1.2.3 ðoạn người sử dụng
ðoạn người sử dụng bao gồm các máy thu tín hiệu vệ tinh và phần mềm xử
lý tính tốn số liệu. Máy thu tín hiệu GPS có thể ñặt cố ñịnh trên mặt ñất hay gắn
trên các phương tiện chuyển động như đi bộ, đi xe đạp, ơ tô, máy bay, tàu biển, tên
lửa, vệ tinh nhân tạo…
n
- 6 -
Tín hiệu vệ tinh được thu qua anten máy thu. Cấu tạo anten ñẳng hướng của
máy thu GPS có thể bắt tín hiệu GPS ở mọi hướng. Tâm pha của anten là điểm thu
tín hiệu và là điểm xác định toạ độ.
Tuỳ theo mục đích của các ứng dụng mà các máy thu GPS có thiết kế cấu
tạo khác nhau cùng với phần mềm xử lý và quy trình thao tác thu thập số liệu ở
thực địa. (theo [TL-07])
1.1.3. Tín hiệu GPS
Tín hiệu vệ tinh là sóng điện từ. Sóng điện từ được dùng cho mục đích đo đạc có
những thơng số đặc trưng, được nghiên cứu, thử nghiệm đảm bảo các u cầu
nghiêm ngặt về độ chính xác, tính ổn định và u cầu kỹ thuật khác. Về mặt vật lý,
tín hiệu vệ tinh có các thơng số cơ bản đó là bước sóng, tần số và các mã điều biến
trên sóng tải.
1.1.3.1 Tần số cơ bản
Tần số cơ bản của sóng truyền tín hiệu vệ tinh của hệ thống GPS là f0=10.23 MHz.
1.1.3.2 Các thông tin điều biến
Việc xử dụng tín hiệu mã hố cho phép các vệ tinh GPS cùng hoạt động mà khơng
bị nhiễu, mỗi vệ tinh phát ñi một mã giải ngẫu nhiên riêng biệt. Máy thu GPS nhận
dạng được tín hiệu của từng vệ tinh trên nền nhiễu khơng xác định của khơng gian
bao quanh trạm đo, điều đó cho phép tín hiệu GPS khơng địi hỏi cơng suất lớn và
máy thu GPS có thể sử dụng anten nhỏ hơn, kinh tế hơn. Có 3 loại mã điều biến
trên sóng tải đó là: C/A.Code (Coarse Acquisition), P.Code và Y.Code.
+ C/A Code – mã sơ bộ Mã C/A là mã giải ngẫu nhiên (PRN) thứ hai, phát
ñi với tần số 1.023 MHz (f0/10). Mã này là chuỗi chữ số 0 và 1 sắp xếp theo quy
luật tựa ngẫu nhiên lặp lại với tần suất 1/1000 giây. Mỗi vệ tinh ñược gán 1 mã
C/A.Code riêng biệt. Mã C/A.Code chỉ được điều biến trên sóng tải L1. Phương
trình giải mã C/A khơng bảo mật do vậy mã C/A.Code thông dụng trong nhiều máy
thu dân sự dung ñể dẫn ñường và lập bản ñồ tỷ lệ nhỏ.
+ P.Code – mã chính xác P.Code là mã giải ngẫu nhiên (PRN) thứ hai phát
ñi với tần số cơ bản f0=10.23 MHz . Mã này tạo bởi nhiều chuỗi chữ số 0 và 1 sắp
xếp theo quy luật tựa ngẫu nhiên. Tín hiệu này lặp lại với tần suất 267 ngày. Chu
n
- 7 -
kỳ 267 ngày chia thành 38 ñoạn 7 ngày, trong đó 6 đoạn dành riêng cho mục đích
vận hành. Mỗi một đoạn 7 ngày cịn lại được gán mã phân biệt cho từng vệ tinh.
P.Code cũng sử dụng cho mục đích ứng dụng đo đạc qn sự có ñộ chính xác cao.
+Y.Code Y.Code là mã bảo mật của P.Code. Việc giải mã Y.Code chỉ thuộc
về người sử dụng có thẩm quyền. Vì vậy khi kích hoạt Y.Code thì người dung sẽ
khơng có khẳ năng sử dụng cả P.Code lẫn Y.Code. Việc sử dụng Y.Code ñược coi
là mã bảo mật ( Anti-Spoofing) của người chủ hệ thống GPS.
1.1.3.3 Các loại sóng tải của hệ thống GPS
Tín hiệu phục vụ cho việc ño ñạc bằng hệ thống GPS ñược ñiều biến sóng tải có
các độ dài bước sóng khác nhau. ðó là các thong tin về thời gian và vị trí của vệ
tinh. Mỗi vệ tinh có mã riêng phát trên 2 tần số tải.
- Sóng tải có bước sóng L1~19cm với tần số 54*f0=1575,42 MHz
- Sóng tải có bước sóng L2~24,4cm với tần số 120*f0=1227,60 MHz
Mã C/A Code chỉ điều biến trên sóng tải L1,
Mã chính xác P.Code điều biến cả hai sóng tải L1 và L2. [TL-07]
1.1.4. Các trị ño GPS
Trị ño GPS là những số liệu mà máy thu GPS nhận được từ tín hiệu của vệ
tinh truyền tới. Mỗi vệ tinh GPS phát 4 thông số cơ bản dung cho việc đo đạc chia
thành 2 nhóm bao gồm:
+ Nhóm trị đo Code:
-C/A.Code,
-P.Code.
+ Nhóm trị đo pha:
-L1-Carrier,
-L2-Carrier,
-Tổ hợp L1/L2.
Các trị đo này có thể sử dụng riêng biệt hoặc kết hợp ñể xác ñịnh khoảng
cách ñến từng vệ tinh.
Trị ño Code (C/A Code và P.Code)
Trong trường hợp này, máy thu nhận mã ñược phát ñi từ vệ tinh, so sánh với
tín hiệu tương tự mà máy thu tạo ra nhằm xác định được thời gian tín hiệu lan
n
- 8 -
truyền từ vệ tinh tới máy thu và từ đó khoảng cách từ máy thu đến các vệ tinh được
xác định bằng cơng thức:
D=c.t + cδt + δ
(1.1)
Trong ñó:
-c là vận tốc lan truyền sóng (ánh sáng)= 299792458 m/s,
-t là thời gian truyền tín hiệu,
-δt là lượng hiệu chỉnh so sai số sự khơng đồng bộ đồng hồ máy thu và vệ tinh,
-δ là lượng hiệu chỉnh do mơi trường.
Việc xác định theo trị đo Code có thể diễn tả như hình 1.1.4
Thời gian truyền sóng
Hình 1.1.4 : Sơ đồ cơ chế xác định thời gian truyền tín hiệu GPS
(theo [TL-07])
1.1.5. Nguyên lý ñịnh vị GPS
ðịnh vị là việc xác định vị trí điểm cần đo. Tuỳ thuộc vào ñặc ñiểm cụ thể
của việc xác ñịnh tọa ñộ người ta chia thành 2 loại hình định vị cơ bản: ðịnh vị
tuyệt ñối và ñịnh vị tương ñối.
1.1.5.1 ðịnh vị tuyệt ñối (ñịnh vị ñiểm ñơn)
Khác biệt hẳn so với các phương pháp ño ñạc truyền thống, việc ñịnh vị một
điểm nào đó khơng cần đến các trị đo góc, cạnh thơng thường mà sử dụng các trị đo
Code và trị ño pha nêu trên. Khi ñặt máy ở ñiểm bất kỳ thu tín hiệu từ các vệ tinh,
khoảng cách tương ứng từ máy thu ñến các vệ tinh ñược xác ñịnh và toạ ñộ của
ñiểm ño ñược xác ñịnh trong hệ toạ ñộ GPS.
n
- 9 -
Nguyên lý ñịnh vị ñiểm ñặt anten máy thu được mơ tả như hình 1.1.5
Hình 1.1.5: Sơ đồ ngun lý định vị điểm đơn
ðây là bài tốn giao hội nghịch khơng gian khi biết toạ độ của các vệ tinh và
khoảng cách tương ứng ñến máy thu. Về mặt hình học có thể mơ tả sự định vị tại
một thời điểm như sau:
- Nếu có một vệ tinh thì điểm cần đo sẽ nằm trên mặt cầu thứ 2 có tâm là vị
trí vệ tinh, có bán kính bằng khoảng cách ño ñược từ vệ tinh ñến máy thu;
- Nếu có 2 vệ tinh thì điểm đo cũng nằm trên mặt cầu thứ 2 có tâm là vệ tinh
thứ 2, có bán kính là khoảng cách từ vệ tinh thứ 2 ñến máy thu. Kết hợp trị ño đến
2 vệ tinh thì vị trí của điểm đo sẽ nằm trên giao của 2 mặt cầu trong không gian đó là một đường trịn;
- Khi có vệ tinh thứ 3 thì cũng như trên, vị trí của điểm đo sẽ là giao của mặt
cầu thứ 3 và đường trịn nêu trên - kết quả cho ta 2 nghiệm số là 2 vị trí trong
khơng gian.
- Nếu có vệ tinh thứ 4 thì kết quả tổng hợp sẽ cho 1 nghiệm duy nhất đó
chính là vị trí của điểm đo trong khơng gian.
Như vậy, ít nhất cần thu tín hiệu 4 vệ tinh ñể xác ñịnh toạ ñộ ñiểm ño trong
khơng gian 3 chiều. Biểu thức tốn học của việc ñịnh vị như sau:
D = ( X s − X r ) 2 + (Ys − Yr )2 + ( Z s − Z r ) 2 + c(δ t − δ T ) + σ atm + σ .
Trong ñó:
- D là khoảng ño ñược từ vệ tinh ñến máy thu,
- (Xs ; Ys ; Zs) là toạ ñộ khơng gian 3 chiều của vệ tinh đến máy thu,
n
(1.2)
- 10 -
- (Xr ; Yr ; Zr) là toạ độ khơng gian 3 chiều của vị trí anten máy thu,
- c là tốc độ truyền sóng (tốc độ ánh sáng),
- δ t là ñộ lệch tuyệt ñối ñồng hồ máy thu,
- δ T là ñộ lệch tuyệt ñối ñồng hồ vệ tinh,
- σatm là sai số do khí quyển,
- σ là tổng hợp các sai số khác.
Với một vệ tinh có thể thành lập được 1 phương trình kiểu (1.2) với 3 ẩn số
Xr, Yr, Zr là tọa ñộ ñiểm cần ño và ẩn số thứ tư là ñộ lệch tương ñối ñồng hồ vệ
tinh và ñồng hồ máy thu (δ t- δ T) thì tại mỗi điểm đo cần thu tín hiệu ít nhất 4 vệ
tinh khoẻ thì tọa ñộ ñiểm ño mới xác ñịnh ñược khi số vệ tinh thu được tín hiệu lớn
hơn 4 và số lần thu tín hiệu lớn hơn 1 lần thì vị trí điểm đo được giải theo phương
pháp số bình phương nhỏ nhất.
1.1.5.2 ðịnh vị tương ñối
Như ta ñã biết, do ảnh hưởng của sai số vị trí của các vệ tinh trên quỹ ñạo, do
sai số ñồng hồ và các yếu tố mơi trường truyền sóng khác dẫn đến độ chính xác
định vị điểm đơn đạt từ 100m đến 30m trong hệ toạ độ WGS - 84. Ngay cả khi
chính phủ Mỹ loại bỏ nhiễu SA thì việc định vị tuyệt đối chính xác nhất cũng chỉ
đạt tới con số vài chục mét. Với độ chính xác này khơng thể áp dụng cho cơng tác
trắc địa một phương án định vị khác cho phép sử dụng hệ thống GPS trong đo đạc
trắc địa có độ chính xác cao đó là ñịnh vị tương ñối. Sự khác của phương pháp ñịnh
vị này là ở chỗ phải sử dụng tối thiểu 2 máy thu tín hiệu vệ tinh đồng thời và kết
quả của phương pháp khơng phải là tọa độ điểm trong hệ tọa độ GPS mà là véc tơ
khơng gian (Baseline) nối 2 điểm đặt máy thu hay nói chính xác là các thành phần
số gia toạ ñộ (∆X, ∆Y, ∆Z) hoặc (∆B, ∆L, ∆H) của 2 ñiểm trong hệ toạ ñộ GPS. ðộ
chính xác tương ñối ñạt cỡ cm và chủ yếu áp dụng trong trắc ñịa.
Việc ñịnh vị tương ñối sử dụng trị ño pha sóng tải. ðể ñạt ñược ñộ chính xác
cao trong ñịnh vị tương ñối người ta tạo ra sai phân. Nguyên tắc của việc này là
dựa trên sự ñồng ảnh hưởng của các ñại lượng, nguồn sai số ñến toạ ñộ của ñiểm
cần xác ñịnh trong bài tốn định vị tuyệt đối như sai số ñồng hồ vệ tinh, máy thu,
sai số toạ ñộ vệ tinh, ảnh hưởng của mơi trường… Phương pháp ở đây là lấy hiệu
n
- 11 -
trị ño trực tiếp ñể tạo thành trị ño mới (các sai phân) ñể loại trừ hoặc giảm bớt các
sai số kể trên. (theo [TL-07])
1.1.6. Các nguồn sai số
Cũng như bất kỳ một phương pháp ño ñạc khác, việc ñịnh vị bằng hệ thống
GPS chịu ảnh hưởng của nhiều yếu tố khác nhau.
1.1.6.1 Sai số quỹ ñạo vệ tinh
Toạ độ điểm đo GPS được tính dựa vào vị trí đã biết của vệ tinh. Người sử
dụng phải dựa vào lịch thơng báo toạ độ vệ tinh mà theo lịch toạ ñộ vệ tinh cỏ thể
bị sai số. Do vậy nếu sử dụng quy đạo vệ tinh chính xác có thể đạt kết quả tốt hơn.
Có hai phương án nhằm hồn thiện thơng tin quỹ đạo vệ tinh:
- Sử dụng những trạm mặt đất có vị trí chính xác nhằm lầm ñiểm chuẩn ñể
tinh chỉnh quỹ ñạo vệ tinh dành cho cơng tác đo đạc đặc biệt.
- Thu nhận lịch vệ tinh chính xác (precise ephemeries) từ Dịch vụ ðịa ñộng
học GPS Quốc tế (The International GPS Service for Geodynamics-IGS)
Cơ quan IGS sử dụng một mạng lưới gồm 70 trạm theo dõi tinh chỉnh quỹ
ñạo vệ tinh. Hệ thống này cho thong tin quỹ ñạo ưu việt hơn so với lịch vệ tinh
thông báo (broadcast ephemeris) của hệ thống GPS chỉ có 5 trạm theo dõi vệ tinh.
1.1.6.2 Ảnh hưởng của tầng ION
Tín hiệu vệ tinh trước khi đến máy thu phải xuyên qua môi trường không gian gồm
các tầng khác nhau. Tầng ion là lớp chứa các hạt tích điện trong bầu khí quyển ở độ
cao từ 50-1000 km, tầng ion có tính chất khúc xạ đối với sóng điện từ, chiết suất
của tầng ion tỷ lệ với tần số sóng điện từ truyền qua nó. Do vậy trị ño của máy thu
2 tần số cho phép giảm ảnh hưởng tán sắc của tầng ion.
Hiệu chỉnh ảnh hưởng của tầng ion ñối với trị ño của máy thu tần số L1 phải
dựa vào các tham số mơ hình phát đi trong thơng báo vệ tinh, tuy nhiên chỉ giảm
ñược khoảng 50% ảnh hưởng tầng ion.
Với máy thu 2 tần số ảnh hưởng tầng ion, trị ño giải trừ do đó việc định vị có độ
chính xác cao hơn, nhất là ñối với việc ño cạnh dài.
n
- 12 -
1.1.6.3 Ảnh hưởng của tầng ñối lưu
Tầng ñối lưu có độ cao đến 8 km so với mặt ñất là tầng làm khúc xạ ñối với
tín hiệu GPS do chiết suất biến đổi. Do vậy, số cải chính mơ hình khí quyển phải
được áp dụng đối với trị ño của máy một tần số và cả máy 2 tần số. Chiết suất của
tầng ñối lưu sinh ra ñộ chậm pha tín hiệu, được chia thành 2 loại ướt và khơ. Ảnh
hưởng chiết suất khơ được tạo mơ hình và loại trừ, nhưng ảnh hưởng của triết suất
ướt là nguồn sai số khó lập mơ hình và loại bỏ trong trị đo GPS. Mơ hình Hopfield
là mơ hình tầng ñối lưu của khí quyển ñược áp dụng phổ biến nhất khi xử lý trong
đo GPS.
1.1.6.4 Tầm nhìn vệ tinh và sự trượt chu kỳ (Cycle slips)
Khi sử dụng trị ño pha cần phải ñảm bảo thu tín hiệu vệ tinh trực tiếp, lien tục
nhằm xác ñịnh số nguyên lần bước sóng khởi đầu. Tuy nhiên, có trường hợp ngay cả
khi vệ tinh vẫn nhìn thấy nhưng máy thu vẫn bị gián đoạn thu tín hiệu, trường hợp đó
có một số chu kỳ khơng xác định đã trơi qua mà máy thu khơng đếm được khiến cho
số ngun lần bước sóng thay đổi và làm sai kết quả định vị. Do đó, cần phải phát
hiện và xác định sự trượt chu kỳ trong tín hiệu GPS. Một số máy thu có thể nhân biết
sự trượt chu kỳ và them vào số hiệu chỉnh tương ứng khi xử lý số liệu. Mặt khác, khi
tính tốn xử lý số liệu GPS có thể dung sai phân bậc ba ñể nhậ biết và xử lý trượt chu
kỳ.
1.1.6.5 Hiện tượng đa tuyến (Multipath)
ðó là những tín hiệu từ vệ tinh khơng đến thẳng anten máy thu mà đập vào bề
mặt phản xạ nào đó xung quanh rồi mới ñến máy thu. Như vậy, kết quả đo khơng
đúng. ðể tránh hiện tượng này anten phải có tầm nhìn vệ tinh thong thống với
ngưỡng góc cao trên 15o. Việc chọn ngưỡng góc cao 15o này nhằm giảm ảnh hưởng
bất lợi của chiết quang của khí quyển và hiện tượng đa tuyến. Khi bố trí điểm đo
cần cách xa các địa vật có khả năng phản xạ gây hiện tượng ña tuuyến như hồ
nước, nhà cao tầng, xe cộ, ñường dây ñiện, mái nhà kim loại… Hầu hết anten GPS
gắn bản (mâm anten) dạng phẳng, tròn che chắn tín hiệu phản xạ từ dưới mặt đất
lên.
n
- 13 -
1.1.6.6 Sự suy giảm độ chính xác (DOPs) do đồ hình vệ tinh
Ta biết việc định vị GPS là việc giải bài tốn giao hội nghịch khơng gian dựa
vào ñiểm gốc là các vệ tinh và các khoảng cách tương ứng ñến máy thu. Trường hợp
tối ưu khi thu tín hiệu vệ tinh GPS là vệ tinh cần phải có sự phân bố hình học cân đối
trên bầu trời xung quanh điểm đo. Chỉ số mơ tả đồ hình vệ tinh gọi là hệ số phân tán
độ chính xác - hệ số DOP (Delution Of Precision). Chỉ số DOP là số nghịch đảo thể
tích của khối tỷ diện tạo thành giữa các vệ tinh và máy thu. Chỉ số DOP chia ra các
loại.
- PDOP chỉ số phân tán ñộ chính xác về vị trí (Positional DOP),
- TDOP -Chỉ số phân tán độ chính xác về thời gian (Time DOP),
- HDOP -Chỉ số phân tán độ chính xác về mặt phẳng (Horizontal DOP),
- VDOp -Chỉ số phân tán ñộ chính xác về cao độ (Vertical DOP),
- GDOP -Chỉ số phân tán độ chính xác về hình học (Geometric DOP).
ðồ hình phân bố vệ tinh được thiết kế sao cho chỉ số PDOP ñạt xấp xỉ 2.5
với xác suất 90% thời gian. ðồ hình vệ tinh đạt u cầu với chỉ số PDOP<6.
1.1.6.7 Các sai số do người ño
Khi ño GPS tâm hình học của anten máy thu cần đặt chính xác trên tâm mốc điểm
đo theo đường dây dọi. Anten phải ñặt cân bằng, chiều cao từ tâm mốc ñến tâm
hình học của anten cần ño và ghi lại chính xác. ðo chiều cao anten khơng đúng
thường là lỗi hay mắc phải của người ño GPS. Ngay cả khi xác ñịnh tọa ñộ phẳng
ño chiều cao cũng quan trọng vì GPS là hệ thống định vị 3 chiều, sai số chiều cao
sẽ lan truyền sang vị trí mặt phẳng và ngược lại.
Một loại sai số ño khác nữa là nhiễu trong trị ño GPS. Nguyên nhân là do
phần mạch ñiện tử và sự suy giảm ñộ chính xác của máy thu. Các thiết bị mới hiện
ñại hơn sẽ cung cấp giữ liệu sạch hơn.
1.1.6.8 Tâm pha của anten
Tâm pha là một điểm nằm bên trong anten, là nơi tín hiệu GPS biến đổi thành tín
hiệu trong mạch điện. Các trị đo khoảng cách được tính vào điểm này. ðiều này có
ý nghĩa quan trọng đối với cơng tác trắc ñịa. Ở nhà máy chế tạo, anten ñã ñược
kiểm ñịnh sao cho tâm pha trùng với tâm hình học của nó. Tuy nhiên, tâm pha thay
n
- 14 -
đổi vị trí phụ thuộc vào đồ hình vệ tinh. Ảnh hưởng này có thể kiểm định trước khi
đo hoặc sử dụng mơ hình tâm pha ở giai ñoạn tính xử lý. Quy ñịnh cần phải tuân
theo là khi đặt anten cần dóng theo cùng một hướng (thường là hướng Bắc) và tốt
nhất sử dụng cùng một loại anten cho cùng một ca ño. Các nguồn lỗi và biện pháp
khắc phục ñược tổng hợp trong bảng 1.1.6.
Bảng 1.1.6: Bảng thống kê nguồn lỗi khi ño GPS và biện pháp khắc phục
Nguồn lỗi
Biện pháp xử lý
1.Phụ thuộc vệ tinh
- Ephemeris
Ephemeris chính xác
- ðồ hình vệ tinh
Sai phân bậc một
- ðồ hình vệ tinh
Chọn thời gian đo có PDOP<6
2. Phụ thuộc đường tín hiệu
- Tầng ion
Dùng máy hai tần số
- Tầng đối lưu
Lập mơ hình
- Số đa trị ngun
Xác định ñơn vị, sai phân bậc 3
- Trượt chu kỳ
Tránh vật cản, sai phân bậc 3
- ða tuyến
Tránh phản xạ, ngưỡng góc cao
3.Phụ thuộc máy thu
- Chiều cao anten
ðo 2 lần khi đo độ cao anten
- Cấu hình máy thu
Chú ý khi lắp ñặt
- Tâm pha anten
Anten chuẩn, ñặt quay về một hướng
- Nhiễu điện tử
Tránh bức xạ điện từ (sóng cao tần)
- Toạ độ quy chiếu
Khống chế chính xác, tin cậy
- Chiều dài cạnh
Bố trí cạnh ngắn
(theo [TL-07])
1.1.7. Những kỹ thuật ño GPS
1.1.7.1 ðo GPS tuyệt ñối
Là kỹ thuật xác ñịnh toạ ñộ của ñiểm ñặt máy thu tín hiệu vệ tinh trong hệ toạ
độ tồn cầu WGS -84. Kỹ thuật định vị này là việc tính toạ độ của ñiểm ño nhờ
n
- 15 -
việc giải bài tốn giao hội nghịch khơng gian dựa trên cơ sở khoảng cách ño ñược
từ các vệ tinh ñến máy thu và toạ ñộ của các vệ tinh tại thời ñiểm ño. Do nhiều
nguồn sai số nên độ chính xác vị trí điểm thấp, khơng dùng ñược cho việc ño ñạc
chính xác, dùng chủ yếu cho việc dẫn đường và các mục đích đạc có u cầu độ
chính xác khơng cao. ðối với phương pháp này chỉ sử dụng một máy thu tín hiệu
vệ tinh.
1.1.7.2 ðo GPS tương ñối
Thực chất của phương pháp ño là xác ñịnh hiệu tọa ñộ không gian của 2 ñiểm
ño ñồng thời ñặt trên hai ñầu của khoảng cách cần ño (Baseline). ðộ chính xác của
phương pháp rất cao do loại trừ ñược nhiều nguồn sai số nên ñược sử dụng trong
ño ñạc xây dựng lưới khống chế trắc ñịa và các cơng tác đo đạc bản đồ các tỷ lệ.
Do bản chất của phương pháp nêu cần tối thiểu hai máy thu vệ tinh trong 1 thời
ñiểm ño. Phụ thuộc vào quan hệ của các trạm ño trong thời gian ño mà người ta
chia thành các dạng ño tương ñối sau:
1.1.7.2.1 ðo GPS tĩnh (Static).
ðây là phương pháp chính xác nhất vì nó sử dụng cả 2 trị đo Code và Phase
sóng tải. Hai hoặc nhiều máy thu đặt cố ñịnh thu tín hiệu GPS tại các ñiểm cần ño
tọa ñộ trong khoảng thời gian thong thường từ 1 giờ trở lên.
Thời gian ño kéo dài ñể ñạt ñược sự thay đổi đồ hình vệ tinh, cung cấp trị đo
dư và giảm được nhiều sai số khác nhằm mục đích ñạt ñộ chính xác cao nhất. ðo
GPS tĩnh tương ñối ñạt ñộ chính xác cỡ 1 cm dùng cho các ứng dụng có độ chính
xác cao nhất, như thành lập lưới khống chế trắc ñịa.
1.1.7.2.2 ðo GPS tĩnh nhanh (Fast Static)
Phương pháp này về bản chất giống như ño GPS tĩnh nhưng thời gian ño
ngắn hơn. Gọi là ño nhanh - tăng tốc ñộ ño là do giải nhanh ñược số đa trị ngun.
Phương pháp địi hỏi dữ liệu trị ño pha sóng tải và trị ño Code. Phương pháp ño
tĩnh nhanh với máy thu GPS 2 tần số chỉ có hiệu quả trên cạnh ngắn. Thời gian đo
tĩnh nhanh thay ñổi từ 8’ - 30’ phụ thuộc vào số vệ tinh và đồ hình vệ tinh phân bố
đều sẽ hỗ trợ việc tìm nhanh số đa trị ngun và giảm thời gian ñịnh vị.
n
- 16 -
Hiện nay các hãng sản xuất đã có loại máy thu ño tĩnh nhanh với tần số L1 –
C/A Code. Hãng Trimble ñã phát triển kỹ thuật ño tĩnh nhanh với máy thu 4600 LS
(tần số L1), và 4800 (tần số L1, L2)… (theo [TL-07])
1.1.8. Toạ ñộ và hệ quy chiếu
Hình dạng trái đất theo quan điểm của thuyết đẳng tĩnh thì trái đất 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 tồn cầu. Elipsoid được chọn làm
hệ toạ độ 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 dung ellipsoid ñịa tâm xác ñịnh bởi bán trục lớn a=6378137.0 m
và nghịch ñảo ñộ dẹt 1/f= 298.257223563.
Elipsoid trái ñất biểu thị một mô hình tốn học mơ tả bề mặt tự nhiên của
trái ñất nhưng không chỉ rõ cách nhận biết một vị trí cụ thể trên trái đất. Mỗi hệ tọa
độ địa 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 đó.
Hệ định vị GPS cho tọa độ vng góc khơng gian 3 chiều X, Y, Z hoặc các
thành phần toạ ñộ mặt cầu B, L, H hoặc các số gia tọa độ trên trong hệ toạ độ tồn
cầu WGS 84.
Do đó cần phải áp dụng phép tính chuyển toạ ñộ ñể chuyển toạ ñộ từ hệ toạ
ñộ GPS (WGS 84) về hệ tọa ñộ quy chiếu ñịa phương.
Toạ độ khơng gian địa phương (3 chiều) cịn 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 đó bài tốn tính chuyển toạ độ GPS B, L, H về toạ ñộ ñịa phương yêu
cầu một dạng tính chuyển tọa độ trong khi đó độ cao lại địi hỏi dạng tính chuyển
hồn tồn khác. ∆X, ∆Y, ∆Z
Việc biến ñổi tọa ñộ WGS 84 về toạ ñộ ñịa phương thực hiện qua 3 giai
ñoạn.
n
- 17 -
1. Toạ độ vng góc khơng gian X, Y, Z hoặc (∆X, ∆Y, ∆Z) thuộc hệ WGS
84 ñổi thành toạ ñộ B, L, H hoặc (∆B, ∆L, ∆H) thuộc hệ WGS 84 sau đó áp dụng 7
tham số tính chuyển về tọa độ khơng gian địa phương.
2. Tọa độ khơng gian địa phương tính đổi thành tọa độ trắc địa.
3. Tọa độ trắc địa sau tính chuyển đổi thành tọa độ phẳng qua phép chiếu bản
đồ.
Phép tính chuyển ñộ cao có sự khác biệt do ñộ cao xác định trên Elipsoid
WGS -84 là bề mặt có phương trình tốn học cịn độ cao sử dụng thực tế lại là ñộ
cao thuỷ chuẩn so với bề mặt Geoid - bề kéo dài từ mặt nước biển trung bình - một
bề mặt khơng mơ tả được bằng phương trình tốn học.
ðẳng thức sau là biểu thức biến ñổi ñơn giản ñộ cao ellipsoid WGS-84 về ñộ
cao ñịa phương bằng cộng thêm độ chênh Geoid – Elipsoid tại điểm đó:
H=h+N
(1.3)
Trong cơng thức (1.3), H là độ cao tính đến mặt Elipsoid – là độ cao có thể
đo chính xác được bằng cơng nghệ GPS; h là độ cao thuỷ chuẩn, được sử dụng thực
tế, N là ñộ chênh lệch 2 bề mặt Geoid và Elipsoid tại điểm đó. Dựa vào số liệu đo
trọng lực tồn thế giới người ta đã lập ra mơ hình Geoid tồn cầu dung cho việc nội
suy giá trị chênh Geoid – Elipsoid phục vụ cho việc tính độ cao bằng cơng 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 đo GPS cịn đang được hồn thiện thêm để kết
quả ñạt yêu cầu sử dụng.
Nếu có các ñiểm ñộ cao thuỷ chuẩn bao quanh khu đo, có thể áp dụng phép
nội suy ñộ chênh Geoid – Elipsoid. 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 thuỷ chuẩn và ñộ cao
Elip WGS-84 cho quy luật về ñộ chênh Geoid – Elipsoid khu ño và ñược dùng để
thay thế hoặc kết hợp với mơ hình Geoid chung để nội suy, tính độ cao thuỷ chuẩn
từ số liệu GPS. (theo [TL-07])
n
- 18 -
1.2. TỔNG QUAN VỀ LƯỚI KHỐNG CHẾ Ở VIỆT NAM
1.2.1. Lưới toạ ñộ nhà nước
Do ñiều kiện lịch sử ñể lại lưới tọa ñộ nhà nước của chúng ta khơng liên tục
và các loại dữ liệu khơng đồng nhất trên tồn quốc.
Từ trước năm 1975 phía bắc vĩ tuyến 17 ta xây dựng lưới tam giác đo góc
hạng I và sau đó chêm dày các điểm hạng II. Mật độ điểm trung bình khu vực này
là 120 km2 có một điểm hạng I và II, trong lưới các cạnh ñược ño bằng thước
Invar, máy ño xa ñiện quang NASM -2A, 28 ñiểm thiên văn, 13 ñiểm Laplace.
Từ năm 1977 - 1983 xây dựng lưới tam giác hạng I gồm 25 điểm khu vực
Bình - Trị - Thiên, có 3 ñiểm trùng với lưới miền Bắc.
Từ năm 1983 – 1989, xây dựng lưới tam giác đo góc hạng II dạng dày ñặc
gồm 422 ñiểm từ Thừa Thiên ñến Thành phố Hồ Chí Minh.
Từ 1988 đến 1990 xây dựng mạng lưới ñường chuyền hạng II phủ trùm
ñồng bằng Nam bộ gồm 174 ñiểm.
Từ 1991 ñến 1992 xây dựng mạng lưới phủ trùm bằng công nghệ GPS tại ba
khu vực là Tây Ngun, Sơng Bé và Minh Hải.
Lưới toạ độ nhà nước Việt Nam ñược xây dựng trước năm 1992 ñều ñược
xử lý trên bề mặt toán học Ellipxoid thực dụng Kraxovsky hệ HN -72. Toạ độ
vng góc phẳng được tính trên múi chiếu Gauss – Kruger. Tuy nhiên, mạng lưới
này khơng được xử lý chung mà bình sai độc lập từng khu vực theo kết quả ño
trong từng thời kỳ, toạ độ khởi tính của các khối sau là toạ độ của điểm ngồi rìa
các khối do liền kề trước ñó.
Từ tháng 7 năm 2001, hệ quy chiếu và hệ tọa độ VN-2000 chính thức được
đưa vào sử dụng với Ellipxoid W84, phép chiếu UTM, các ñiểm khống chế nhà
nước ñược tính chuyển sang hệ VN-2000. ðến nay lưới tọa ñộ nhà nước ñã phủ
trùm toàn bộ lãnh thổ Việt Nam gồm 1763 điểm, trong đó 71 điểm cấp “0” ño ñạc
bằng công nghệ GPS, 339 ñiểm tam giác hạng I, 1116 ñiểm tam giác hạng II, 174
ñiểm ñường chuyền hạng II và 122 ñiểm GPS cạnh ngắn… Hệ thống lưới tọa ñộ
hạng III và IV ñã ñược xây dựng phủ trùm đạt độ chính xác để xây dựng bản đồ địa
hình tỷ lệ 1:1000 thậm chí 1:500. Tuy nhiên các mạng lưới này khơng cịn đủ mật
n
