xây dựng lưới đường chuyền địa chính cấp 1, 2 bằng công nghệ gps

Đồ án tốt nghiệp Nguyễn Gia Tỉnh - Địa Chính - K41
lời nói đầu
Trong giai đoạn hiện nay, cùng với sự phát triển của nền công nghiệp
hoá, hiện đại hoá đất nớc. Song song với quá trình này là sự cải tiến thay đổi
về mặt công nghệ, các tiến bộ kỹ thuật tiên tiến hiện đại, các dự án nghiên cứu
ứng dụng của công nghệ mới đợc đẩy mạnh. Đợc sự hỗ trợ của nhà nớc, Tổng
Cục địa Chính (TCĐC) đã mạnh dạn đầu t các trang thiết bị máy móc hiện đại
cho nhiều cơ quan từ Trung ơng đến địa phơng. Do đó, việc nghiên cứu ứng
dụng những công nghệ mới để đa vào sản xuất là việc tất yếu.
Kỹ thuật định vị toàn cầu GPS đã đợc sử dụng vào nớc ta vào khoảng 8
ữ 9 năm trở lại đây, chủ yếu trong các ngành trắc địa, địa chính, bản đồ, địa
chất, lâm nghiệp, nông nghiệp, hàng không, hàng hải tuy nhiên khả năng to
lớn của nó mới chỉ đợc khai thác rất hạn chế, về tính đa dạng, phức tạp của
công nghệ hiện đại này. Đó cũng là sự kết hợp những thành tựu của nhiều bộ
môn khoa học và công nghệ nh: Toán học, vật lý, khí quyển, thiên văn, điện tử
và tin học
Xuất phát từ yêu cầu thực tế nói trên, đợc sự hớng dẫn của thầy giáo
Nguyễn Xuân Tùng, chúng em đã nghiên cứu đề tài tốt nghiệp Xây dựng lới
đờng chuyền địa chính cấp 1, 2 bằng công nghệ GPS.
Trong khuôn khổ đề tài có hạn chế, chúng em đã tiến hành nghiên cứu
những nội dung chủ yếu sau:
Chơng I: Giới thiệu chung
Chơng II: Giới thiệu công nghệ GPS
Chơng III: Phần chuyên đề
Chơng IV: Phần thực nghiệm
Kết luận và kiến nghị đợc rút ra từ kết quả nghiên cứu phân tích lý
thuyết kết hợp với phân tích kết quả đo đạc trên thực địa. Từ đó rút ra một số ý
1
Đồ án tốt nghiệp Nguyễn Gia Tỉnh - Địa Chính - K41
kiến đề xuất về qui trình xây dựng lới địa chính cấp I, II phù hợp với thực tiễn
để khai thác tiềm năng của công nghệ GPS.

Sau một thời gian nghiên cứu đề tài, đợc sự giúp đỡ của thầy giáo hớng
dẫn, các thầy cô trong khoa cùng với các bạn đồng nghiệp, đến nay chúng em
đã hoàn thành đề tài của mình.
Nhng do tham gia nghiên cứu có hạn, trình độ kiến thức của bản thân
còn hạn chế, nên đồ án của em không tránh khỏi những thiếu sót. Rất mong đ-
ợc chỉ bảo, góp ý, bổ sung của các thầy cô giáo, các bạn đồng nghiệp để bản
đồ án của em đợc hoàn thiện hơn.
Chúng em xin chân thành cảm ơn!
Hà Nội, tháng 8 năm 2000
Sinh viên:
Nguyễn Gia Tỉnh
2
§å ¸n tèt nghiÖp NguyÔn Gia TØnh - §Þa ChÝnh - K41
CH¦¥NG I
Giíi thiÖu chung
3
Đồ án tốt nghiệp Nguyễn Gia Tỉnh - Địa Chính - K41
I-1 Sự ra đời của ngành địa chính
và tình hình công tác địa chính
1-Sự ra đời cửa ngành địa chính.
Đất đai là tài nguyên vô cùng quý giá của nhân loại, là t liệu sản xuất
đặc biệt không thể thay thế đợc của con ngời. Nó là thành phần quan trọng
hàng đầu của môi trờng sống, là địa bàn phân bổ các khu đân c, xây dựng các
cơ sở kinh tế, văn hoá, xã hội, an ninh, quốc phòng. Trong thời đại nền kinh tế
mở cửa thế giới, với địa lý của việt nam, đất đai của nớc ta ngày càng có vị trí
đặc biệt trong sự nghiệp phát triển về kinh tế xã hội của đất nớc.
Chính từ vị trí trên, căn cứ vào các điều 17, 18 của hiến pháp năm 1992,
căn cứ vào nghị quyết đại hội Đảng Cộng Sản Việt Nam toàn quốc lần thứ VII
và các nghị quyết của ban chấp hành trung ơng, căn cứ vào luật đất đai năm
1993, Tổng Cục Địa Chính đã đợc ra đời với hệ thống tổ chức hoàn thiện ở cả

4 cấp:
-Trung ơng: là Tổng Cục Địa Chính trên cơ sở hợp nhất và tổ chức lại từ
tổng cục quản lý ruộng đất và cục đo đạc bản đồ nhà nớc.
-Cấp tỉnh: là sở Địa Chính trực thuộc uỷ ban nhân dân cấp tỉnh.
-Cấp huyện: là phòng Địa chính trực thuộc uỷ ban nhân dân cấp huyện.
-Cấp xã (phờng, thị trấn ): có các bộ phận địa chính chuyên trách.
2- Khái quát về công tác địa chính.
-Công tác địa chính là công tác quản lý hành chính về đất đai, quản lý
hiện trạng sử dụng đất đai
-Để quản lý đất đai đợc chặt chẽ và hiệu quả cần phải có những phơng
pháp quản lý khoa học và hợp lý:
a-Đăng ký thống kê đất đai ban đầu, cấp giấy chứng nhận quyền sử
dụng đất.
b-Theo dõi biến động đất đai
+Biến động yếu tố không gian: vị trí, hình dạng, kích thớc diện tích, mặt
bằng thửa đất.
+Thay đổi mục đích sử dụng đất.
+ Thay đổi chủ sử dụng đất.
c-Thống kê kiểm kê đất
+Nắm chắc tình hình sử dụng quỹ đất của các địa phơng trên cơ sở đó
để hiện chỉnh một số loại bản đồ, tài liệu cho phù hợp với thời điểm thống kê.
+Đánh giá sử dụng quỹ đất và cơ cấu sử dụng đất.
4
Đồ án tốt nghiệp Nguyễn Gia Tỉnh - Địa Chính - K41
* Phải cập nhật đợc chính xác các thông tin về đất đai:
+Thông tin về quy hoạch giá đất, thuế đất.
+Thông tin về thuế đất.
+Thông tin về pháp lý.
3- Các yêu cầu của công tác quản lý đất đai đối với ngành trắc địa
bản đồ

-Trên cơ sở nghiên cứu một số vấn đề về quản lý và quy hoạch lãnh thổ
ta thấy công tác này đặt ra một loạt yêu cầu mà ngành trắc địa bản đồ cần phải
đáp ứng đầy đủ chính xác, kịp thời.
-Xây dựng hệ thống Bản đồ địa chính trên phạm vi toàn quốc. Đây là
công việc khó khăn và tốn kém, phải tiến hành xây dựng lới toạ độ địa chính
trên phạm vi rộng, tiến hành đo vẽ Bản đồ địa chính với các tỷ lệ khác nhau
phù hợp với từng vùng đất và từng loại đất, đảm bảo đủ 3 yếu tố: Vị trí, kích
thớc và diện tích từng thửa đất, cùng các yếu tố địa chính khác phục vụ cho
công tác quản lý đất đai.
-Xây dựng hệ thống thông tin đất đai hoàn chỉnh và hiện đại dựa trên cơ
sở công nghệ tin học. Phần quan trọng nhất ở đây là lựa chọn và xây dựng các
chơng trình quản lý thông tin đất đai tạo dựng một cơ sử dữ liệu đầy đủ và
chính xác, tổ chức quản lý và khai thác tốt hệ thống thông tin đất đai.
-Thờng xuyên thống kê, kiểm kê đất đai, lập bản đồ hiện trạng sử dụng
đất, kịp thời có các quyết định, chính sách hợp lý để khai thác hiệu quả nguồn
tài nguyên và bảo vệ môi trờng.
-Xây dựng hệ thống bản đồ quy hoạch, bản đồ chuyên đề về nông
nghiệp, lâm nghiệp, giao thông thuỷ lợi, môi trờng Trên nền thông tin địa
chính, đáp ứng yêu cầu thực hiện các chiến lợc, các kế hoạch phát triển kinh
tế, xã hội của đất nớc.
5
Đồ án tốt nghiệp Nguyễn Gia Tỉnh - Địa Chính - K41
I-2 Lới toạ độ địa chính
1-Khái niệm
Lới khống chế địa chính đợc thành lập trên các vùng lãnh thổ khác nhau
nhằm mục đích chủ yếu là đo vẽ Bản đồ địa chính. Yêu cầu cơ bản nhất của
Bản đồ địa chính là đảm bảo xác định chính xác diện tích các thửa đất. Muốn
xác định chính xác trớc hết phải xác định chính xác vị trí các điểm đặc trng
trên đờng biên thửa và phải tăng độ chính xác tơng hỗ vị trí điểm.
Để đảm bảo yêu cầu trên, khi xây dựng lới toạ độ địa chính phải quan

tâm tới biện pháp giảm nhỏ sai số tơng hỗ vị trí điểm. Lới khống chế địa chính
đợc tính toán trong hệ toạ độ nhà nớc, dùng các điểm toạ độ nhà nớc hạng cao
làm điểm khởi tính. Khi xây dựng lới toạ độ địa chính cần đo nối với điểm
khống chế nhà nớc.
ở những khu vực cha có điểm hạng III nhà nớc hoặc điểm hạng III không
đủ mật độ cần thiết làm điểm tựa cho lới địa chính cấp thấp thì phải xây dựng lới
địa chính cơ sở hạng III. Để tăng dày mật độ điểm khốnh chế toạ độ địa chính,
ngời ta thờng bố trí thêm hai cấp khống chế địa chính cấp 1, cấp 2.
Lới thuỷ chuẩn hạng 4 và lới thuỷ chuẩn kỹ thuật đợc dùng làm cơ sở
khống chế độ cao phục vụ đo vẽ Bản đồ địa chính.
2-Đặc điểm lới toạ độ nhà nớc
Lới toạ độ nhà nớc đợc xây dựng theo tuần tự từ hạng I, II, III, IV. Mật
độ điểm hạng IV yêu cầu đảm bảo từ 5 ữ 15km
2
có một điểm, chiều dài cạnh
tam giác hạng IV từ 2ữ 5km, sai số trung phơng tơng đối cạnh yếu 1:
70.000.
Đến nay, lới toạ độ hạng I,II Nhà nớc đã phủ trùm toàn bộ lãnh thổ, lới
hạng III, IV Nhà nớc cũng đã phủ trùm ở một số vùng lãnh thổ nhất định.
Việc xây dựng lới hạng I, II đợc thực hiện qua nhiều giai đoạn, sử dụng nhiều
phơng pháp đo đạc khác nhau.
Phía Bắc vĩ tuyến 17 ta đã xây dựng lới tam giác đo góc hạng I dới dạng
lới dày đặc, sau đó chêm điểm hạng II. Tổng số điểm hạng I là 307 điểm, số
điểm hạng II là 540 điểm, cạnh tam giác hạng một trung bình là 25 km, cạnh
tam giác hạng II trung bình từ 13ữ 16km. Mật độ điểm trung bình ở khu vực
này khoảng 120km
2
có một điểm. Trong đó, lới đợc đo 14 cạnh đáy và 28
điểm Laplace. Độ chính xác đo góc hạng I đạt 0.5, hạng II đạt 1.
Khu vực ven biển miền Trung từ Vĩnh Linh đến thành phố HCM đã xây

dựng lới tam giác đo góc hạng II với độ chính xác rất cao.
Từ năm 1982 đến 1990 đã xây dựng lới đờng chuyền hạng 2 phủ trùm
đồng bằng Nam Bộ với độ chính xác đo góc đạt 1 và sat số trung phơng đo
cạnh đạt 1: 80.000.
6
Đồ án tốt nghiệp Nguyễn Gia Tỉnh - Địa Chính - K41
Ba khu vực khó khăn là Tây Nguyên, Sông Bé và Minh Hải đã đợc phủ kín
nhờ mạng lới các điểm GPS với sai số trung phơng đo cạnh đạt 1: 400.000.
Đến 1992 mạng lới toạ độ Nhà nớc hạng I,II đã phủ trùm toàn quốc với
gần 600 điểm hạng I, 1.200 điểm hạng II, 70 điểm đo thiên văn. Ngoài việc đo
lới thiên văn trắc địa, ta còn tiến hành đo lới trọng lực ở hầu hết các vùng trên
lãnh thổ và lãnh hải. Mạng lới toạ độ Nhà nớc đã đợc xử lý hỗn hợp tổng thể
vào thời gian từ 1992 đến 1994, chúng ta đã có đợc một mạng lới toạ độ hoàn
chỉnh, phủ trùm toàn quốc.
Ngoài mạng lới cơ bản kể trên, trong thời gian qua ta đã sử dụng công
nghệ Doppler vệ tinh và công nghệ GPS để xây dựng lới cạnh dài phủ trùm
toàn quốc và đo nối ra các hải đảo.
Lới toạ độ Nhà nớc đợc xử lý trên bề mặt toán học Ellipxoid thực dụng
Kravaxovski đợc định vị phù hợp với lãnh thổ và lãnh hải nớc ta. Toạ độ
vuông góc phẳng đợc tính trên múi chiếu Gauss- Kruger 6
o
. Muốn thống nhất
lới toạ độ địa chính với hệ thống toạ độ Nhà nớc thì khi lựa chọn hệ quy chiếu
cho lới toạ độ địa chính cần lu ý vấn đề này.
Qua kết quả xây dựng và tính toán lới hạng I, II trên toàn quốc đã có t-
ơng đối đầy đủ các điểm cách nhau khoảng 15km, sai số trung phơng tơng hỗ
vị trí điểm kề nhau cỡ 6ữ 7cm, sai số trung phơng tơng đối chiều dài cạnh yếu
đạt 1: 200.000.
Một số vùng đã xây dựng hoàn thành lới toạ độ hạng III, IV đạt sai số t-
ơng đối cạnh yếu là 1: 100.000 và 1: 70.000. Theo nhiều tài liệu đánh giá thì

lới toạ độ Nhà nớc ở các vùng này đáp ứng yêu cầu đo vẽ bản đồ địa hình 1:
1.000. thậm chí cho 1: 500. Tuy nhiên các mạng lới này không còn đủ mật độ
cần thiết để đo vẽ bản đồ địa hình tỷ lệ 1: 500 trên phạm vi rộng vì các điểm
đã mất và h hỏng nhiều. Thông thờng khi đo vẽ bản đồ tỷ lệ lớn, ngời ta phải
xây dựng lới toạ độ có mật độ dày và độ chính xác cao hơn lới hạng III,IV
hiện thời. Mặt khác bản đồ địa chính lại có những yêu cầu riêng về độ chính
xác vị trí kích thớc và diện tích các thửa đất nên nhìn chung lới toạ độ hạng
III,IV không đáp ứng đợc yêu cầu về mật độ và độ chính xác làm cơ sở cho đo
vẽ bản đồ địa chính tỷ lệ 1: 200 và 1:500.
3. Yêu cầu mật độ điểm toạ độ địa chính
Mật độ điểm khống chế toạ độ địa chính là số điểm toạ độ đợc xây dựng
trên một đơn vị diện tích để phục vụ cho đo vẽ bản đồ địa chính. Khi biết mật độ
điểm và diện tích khu đo, ta dễ dàng tính đợc tổng số điểm khống chế cần xây
dựng. Để xác định mật độ điểm khống chế, ta cần nghiên cứu các vấn đề sau:
- Phơng pháp đo vẽ bản đồ địa chính.
- Tỷ lệ bản đồ địa chính cần thành lập.
- Đặc điểm địa vật, địa hình khu đo.
7
Đồ án tốt nghiệp Nguyễn Gia Tỉnh - Địa Chính - K41
Theo quy định của quy phạm hiện hành thì mật độ điểm không chế toạ
độ đia chính các cấp cần đảm bảo trung bình nh sau:
- Mật độ điểm từ địa chính cơ sở trở lên phải đạt từ 10ữ 15 km
2
có một
điểm đối với khu vực nông thôn, 5ữ10km
2
có một điểm đối với khu vực đô thị.
- Mật độ điểm toạ độ địa chính cấp 1 trở lên là từ 1ữ3km
2
có một điểm

đối với khu vực nông thôn và 0.4ữ0.5km
2
có một điểm đối với khu vực đô thị.
- Mật độ điểm địa chính cấp 2 trở lên tơng ứng là 0.3ữ0.7km
2
và
0.03ữ0.04km
2
có một điểm.
4. Sơ đồ phát triển lới toạ độ địa chính
Nghiên cứu về đặc điểm lới toạ độ Nhà nớc ta thấy lới toạ độ hạng I,
hạng II phủ trùm toàn bộ lãnh thổ quốc gia, đợc đo đạc với độ chính xác cao,
đã xử lý tổng hợp cùng các số liệu khác nên đảm bảo tính thống nhất và hệ
thống cho cả nớc. Mạng lới này đủ điều kiện về mật độ và độ chính xác làm
cơ sở để phát triển lới toạ độ địa chính trên mọi vùng lãnh thổ.
Lới toạ độ hạng III,IV nhà nớc đã đợc xây dựng ở một số vùng, nó chỉ
đảm bảo mật độ và độ chính xác phục vụ đo vẽ bản đồ địa chính ở khu vực nông
thôn, đất nông nghiệp, lâm nghiệp. Tuy nhiên vai trò của nó rất hạn chế vì mạng
lới này đã bị mất mát, bị phá hỏng nhiều. Mặt khác thực tế đặt ra nhu cầu phải đo
vẽ bản đồ địa chính ở nhiều vùng khác nhau trong cùng một thời gian. Do vậy, l-
ới toạ độ địa chính phải đợc xây dựng phủ trùm toàn quốc.
Ngày nay công nghệ GPS đã đợc ứng dụng rông rãi trong việc thành lập
các mạng lới trắc địa nhờ vào khả năng cho độ chính xác cao, giá thành hạ,
thời gian thi công nhanh chóng và thuận lợi. Nó là yếu tố đảm bảo kỹ thuật
cho việc lựa chọn phơng án xây dựng lới toạ độ địa chính.
Phơng án cơ bản để xây dựng lới toạ độ địa chính đợc chọn hiện nay là:
chêm vào các điểm hạng I và hạng II nhà nớc, một mạng lới địa chính cơ sở hạng
III đo bằng công nghệ GPS, có độ chính xác đạt tiêu chuẩn hạng III nhà nớc và
mật độ điểm ngang với hạng IV nhà nớc. Để tăng dày mật độ điểm khống chế
toạ độ, thực hiện chêm dày vào lới địa chính cơ sở hạng III bằng hai cấp khống

chế toạ độ cấp thấp, đó là lới toạ độ địa chính cấp 1 và cấp 2.
Khi đo vẽ bản đồ địa chính bằng phơng pháp đo ảnh hàng không thì chỉ
cần xây dựng lới toạ độ địa chính cấp 1 và cấp 2 theo khu vực cần thiết để phục
vụ đo nối các điểm khống chế ngoại nghiệp của khối tam giác ảnh hàng không.
Khi đo vẽ bản đồ địa chính bằng phơng pháp toàn đạc cần xây dựng lới
toạ độ địa chính cấp 1, cấp 2 dải đều trên toàn khu đo. Dựa vào lới toạ độ địa
chính cấp1, cấp 2 để chêm dày lới khống chế đo vẽ.
Song song với việc xây dựng lới toạ độ mặt bằng, cần sử dụng lới khống
chế độ cao nhằm mục đích: xác định độ cao các điểm của lới toạ độ địa chính
các cấp, phục vụ tính chuyển kết quả đo vẽ về mặt quy chiếu đã chọn. Phục vụ
8
Đồ án tốt nghiệp Nguyễn Gia Tỉnh - Địa Chính - K41
xác định độ cao các điểm chi tiết khi có yêu cầu thể hiện yếu tố địa hình trên
bản đồ địa chính.
Sơ đồ phát triển lới độ cao phục vụ cho công tác địa chính không có gì
khác biệt so với lới độ cao thông thờng, tức là sử dụng lới độ cao nhà nớc I, II,
III, IV khi cần chêm dày thì phát triển thêm lới thuỷ chuẩn kỹ thuật.
5. Các chỉ tiêu kỹ thuật theo quy phạm đối với lới khống chế địa
chính cấp 1 và cấp 2
Những chỉ tiêu kỹ thuật cơ bản trong thiết kế lới khống chế địa chính
cấp 1, cấp 2 đợc quy định nh sau:
STT Các yếu tố của lới đờng chuyền
Chỉ tiêu kỹ thuật
Cấp 1 Cấp 2
1 Chiều dài đờng chuyền không lớn hơn 4km 2,5km
2 Số cạnh không lớn hơn 10km 10km
3 Chiều dài từ điểm khởi tính đến điểm
nút hoặc giữa hai điểm nút không lớn
hơn
2,5km 1km

4 Chiều dài cạnh đờng chuyền:
- Lớn nhất
- Nhỏ nhất
- Trung bình
1000m
200m
400m
400m
60m
200m
5 Sai số trung phơng đo góc không lớn
hơn
5 10
6 Sai số trung phơng đo cạnh không lớn
hơn
- Đối với cạnh dới 500m
1/ 50.000
0,012m
1/ 50.000
0,012m
7 Sai số giới hạn khép góc đờng chuyền
(n: số góc trong đờng chuyền)
10
n
20
n
8 Sai số khép giới hạn tơng đối đờng
chuyền (f
S
/ S)

1/ 15.000 1/ 10.000
9
Đồ án tốt nghiệp Nguyễn Gia Tỉnh - Địa Chính - K41
* Số lần đo của các điểm trong lới đờng chuyền địa chính cấp1, cấp 2
theo từng loại máy đợc quy định:
STT Loại máy
Số lần đo
Cấp 1 Cấp 2
1
Máy có độ chính xác đo góc từ 12
THEO 0.010 (A,B),T2,DT2, SET1,2
4 2
2
Máy có độ chính xác đo góc từ 35
DT5, SET3,4 (B,C)
6 4
* Các hạn sai trong đo góc đợc quy định chung cho các máy có độ
chính xác từ 15 đợc áp dụng cho cả hai cấp.
STT Các yếu tố trong đo góc Hạn sai
1 Số chênh trị giá góc giữa các lần đo 8
2 Số chênh trị giá góc giữa các nửa lần đo 8
3 Dao động 2C trong một lần đo (đối với máy
không có bộ phận tự cân bằng)
12
4 Sai số khép về hớng mở đầu 8
5 Chênh giá trị hớng các lần đo đã quy 0 8
6 Số chênh trị đo góc thuận, nghịch trong đ-
ờng chuyền cấp 2 không vợt quá
20
2

* Chiều dài đờng độ cao hạng IV và kỹ thuật đợc quy định:
STT Loại đờng độ cao
Chiều dài đờng độ cao
Hạng IV Kỹ thuật
1
Đờng đơn
1620 km
8 km
2
Giữa điểm gốc và điểm nút
915 km
6 km
3
Giữa hai điểm nút
610 km
4 km
10
Đồ án tốt nghiệp Nguyễn Gia Tỉnh - Địa Chính - K41
I.3. các phơng pháp xây dựng lới địa chính
1. phơng pháp lới tam giác đo góc
Để khống chế đo vẽ bản đồ, chúng ta cần phải có toạ độ và độ cao. Các
điểm này phải phân bố đều khắp trong toàn bộ khu đo. Dựa vào các điểm địa
chính cơ sở, chúng ta thiết kế sao cho các điểm tạo thành các đỉnh của tam
giác và liên kết kết với nhau thành lới tam giác. Dựa vào bản thiết kế trên bản
đồ chúng ta chọn điểm ngoài thực địa, các điểm chọn phải thông hớng với
nhau. Các điểm chọn phải ở những nơi có nền đất vững chắc, ổn định lâu dài.
Nếu có phải dựng tiêu thì chiều cao tiêu phụ thuộc vào tình hình thực tế của
chớng ngại vật, nhng chiều cao của tia ngắm không đợc thấp hơn 1m.
Sau khi chọn, chôn mốc, dựng tiêu tại các vị trí đã thiết kế chúng ta tiến
hành đo các góc trong lới. Các góc trong lới đợc đo theo phơng pháp toàn

vòng, số vòng đo đợc áp dụng cho từng loại máy và từng cấp hạng. Các hạn
sai đợc quy định chung cho các máy đo góc có độ chính xác từ 1ữ 5 đó là
các máy WIDT2, THEO. 010, SET. 2C, SET. 3C, SET. 4C
Trong khi đo nếu không may bị một hớng nào đó vớng chớng ngại vật
ta có thể tiến hành đo ly tâm trạm đo. Sau khi đo xong ta tiến hành kiểm tra
các lần đo, góc đo nếu các trị đo nằm trong hạn sai thì ta tiếp tục đo còn nằm
ngoài hạn sai thì phải đo lại. Cứ nh vậy ta tiến hành đo tất cả các điểm trong
mạng lới.
*Lới tam giác đo góc có u điểm:
Khống chế toàn bộ khu đo, dễ đo ngắm, dễ tính toán. Lới có nhiều trị
đo thừa nên có nhiều thông số để kiểm tra kết quả và cho độ chính xác khá
cao.
Phơng pháp lới tam giác đo góc đợc sử dụng từ rất sớm, phơng pháp này
đợc coi là phơng pháp chủ yếu để xây dựng lới trắc địa cơ sở của hầu hết các
nớc trên thế giới những năm qua cũng nh để xây dựnglới tam giác hạng I, II,
III và IV của nớc ta trớc đây.
*Nhợc điểm:
Các điểm chọn phải là các đỉnh của tam giác và tơng đối đều, các điểm
chọn phải thông hớng với các hớng quanh nó.
2. Phơng pháp tam giác đo cạnh
Trớc đây phơng pháp đo cạnh không đợc áp dụng trong xây dựng lới
trắc địa. Nhng đến nay với sự phát triển của máy đo dài, máy kinh vĩ điện tử
ngời ta có thể tiến hành đo đợc tất cả các cạnh trong lới tam giác. Một lới tam
giác đợc đo tất cả các cạnh thay cho đo góc đợc gọi là lới tam giác đo cạnh.
Lới tam giác đo cạnh thờng ít có trị đo thừa hơn lới đo góc. Độ chính
xác tính chuyền phơng vị trong lới đo cạnh cũng kém hơn trong lới đo góc.
11
Đồ án tốt nghiệp Nguyễn Gia Tỉnh - Địa Chính - K41
Trong điều kiện kinh tế kỹ thuật nh nhau, lới đo góc vẫn có tính u việt hơn lới
đo cạnh.

Để nâng cao độ chính xác của lới đo cạnh, khi xây dựng lới tam giác đo
cạnh chúng ta nên chọn lới có hình dạng là tam giác trung tâm hay tứ giác trắc
địa để có thêm trị đo thừa. Trong phơng pháp lới tam giác đo cạnh cách chọn
điểm, chôn mốc, thiết kế cách đo tơng tự nh lới tam giác đo góc, chỉ khác là
một phơng pháp đo cạnh và một phơng pháp đo góc.
3. Lới kết hợp
Lới kết hợp là một lới trong đó vừa có vùng đo cạnh vừa có vùng đo
góc, có vùng là tam giác, có vùng là đa giác. Với phơng pháp này việc chọn
điểm, chôn mốc và đo ngắm rất khó khăn và phức tạp. Nếu áp dụng phơng
pháp này thì mức tốn kém về kinh tế sẽ rất lớn.
4. Lới trắc địa vệ tinh GPS
Cùng với sự phát triển của ngành trắc địa trên thế giới trong những thập
kỷ qua. ở nớc ta ngành trắc địa đã bắt đầu tiếp cận với công nghệ đo đạc vệ
tinh. Đặc biệt từ năm 1991 công nghệ GPS đã đợc ứng dụng mạnh mẽ để
thành lập lới toạ độ các cấp. Với công nghệ mới này giúp chúng ta có thể
thành lập lới địa chính một cách nhanh chóng và thuận tiện. Lới trắc địa vệ
tinh GPS ra đời nên rất thuận lợi cho việc chọn điểm, chôn mốc đặc biệt là
thời gian và kinh tế. Nó không đòi hỏi ngắm thông suốt giữa hai điểm cần xác
định vị trí, không phụ thuộc vào thời tiết, không phải xây dựng cột tiêu, công
tác đo ngắm và tính toán hoàn toàn có thể tự động hoá, số ngời tham gia tại
một trạm máy ít. Khi tiến hành đo ngắm theo phơng pháp tơng đối phải có ít
nhất là hai máy thu. Khi đo phải đảm bảo có ít nhất 4 vệ tinh trở lên, khi chọn
điểm cần chú ý tầm che phủ của địa vật.
5. Phơng pháp lới đa giác (lới đờng chuyền).
Phơng pháp này đã đợc sử dụng từ rất sớm và cũng là một trong những
phơng pháp truyền thống. Theo phơng pháp này việc thiết kế lới trên bản đồ
và việc chọn điểm ở ngoài thực địa có nhiều thuận lợi hơn với phơng pháp đo
góc và phơng pháp đo cạnh. Các điểm chọn và chôn mốc đợc liên kết với nhau
thành chuỗi kéo dài trong toàn bộ khu vực khống chế. Tuỳ theo tình hình cụ
thể của khu đo mà chúng ta quyết định thiết kế và xây dựng lới theo đờng

chuyền đa giác đơn hoặc lới đa giác gồm nhiều nhánh tạo thành.
*Ưu điểm:
Phơng pháp này rất linh hoạt khi khảo sát thiết kế, chọn điểm ở ngoài
thực địa. Mạng lới này có thể luồn lách đợc trong toàn bộ khu đo có địa hình
phức tạp. Mỗi điểm trạm đo chỉ có hai hớng là chủ yếu nên điều kiện thông h-
ớng rất dễ dàng, không phải xây dựng cột tiêu nh phơng pháp tam giác đo góc,
đo cạnh, giảm bớt đợc chi phí tốn kém về kinh tế.
*Nhợc điểm:
12
Đồ án tốt nghiệp Nguyễn Gia Tỉnh - Địa Chính - K41
Khối lợng đo cạnh nhiều vì phơng pháp đờng chuyền chúng ta đo tất cả
các góc ngoặt và đo tất cả các cạnh trong toàn bộ mạng lới. Với phơng pháp đ-
ờng chuyền việc đo cạnh trớc đây rất tốn kém và công phu thì mới cho chúng
ta độ chính xác đo cạnh cao. Ngày nay, với sự phát triển của ngành trắc địa
các máy đo dài, máy kinh vĩ điện tử ra đời có độ chính xác đo cạnh rất cao
nhằm nâng cao năng suất của các đơn vị sản xuất trong việc thành lập các
mạng lới đo cạnh.
13
§å ¸n tèt nghiÖp NguyÔn Gia TØnh - §Þa ChÝnh - K41
CH¦¥NG II
Giíi thiÖu c«ng nghÖ gps
14
Đồ án tốt nghiệp Nguyễn Gia Tỉnh - Địa Chính - K41
II.1 lịch sử ra đời và phát triển của
hệ thống định vị toàn cầu GPS
`
II.2 Cấu tạo của hệ thống định vị toàn cầu
Hệ thống định vị toàn cầu GPS bao gồm ba bộ phận cấu thành, đó là
đoạn không gian (Space Segment), đoạn điều khiển (Control Segment) và
đoạn sử dụng (User Segment). Chúng tôi xin trình bày cụ thể về từng bộ phận

cấu thành của hệ thống nh sau:
1.Đoạn không gian (Space Segment)
Đoạn này gồm 24 vệ tinh, trong đó có 3 vệ tinh dự trữ, quay trên 6 mặt
phẳng quỹ đạo cách đều nhau và có góc nghiêng 55
0
so với mặt phẳng xích
đạo của trái đất. Quỹ đạo của vệ tinh hầu nh tròn, vệ tinh bay ở độ cao xấp xỉ
20000km so với mặt đất, chu kỳ quay của vệ tinh là 718m (xấp xỉ 12 giờ). Do
vậy sẽ bay qua đúng điểm cho trớc trên mặt đất mỗi ngày một lần, với cách
phân bố nh vậy thì tại bất kỳ thời điểm nào, ở bất kỳ vị trí nào trên trái đất
cũng đều nhìn thấy 4 vệ tinh.
Mỗi vệ tinh đợc trang bị máy phát tần số chuẩn nguyên tử chính xác
cao cỡ 10
-12
. Máy phát này tạo ra các tín hiệu tần số cơ sở 10.23 MHz, từ đây
tạo ra các sóng tải tần số L1= 1227.60 MHz, các sóng tải đợc điều biến bởi
hai loại Code khác nhau: C/A Code và P Code.
+ C/A Code (Coarse/ Acquisition) là Code thô / thâu tóm, nó đợc sử
dụng cho các mục đích dân sự và chỉ điều biến sóng tải L1, C/A-Code có tần
số 1,023MHz. Mỗi vệ tinh đợc gán một C/A Code riêng biệt.
+ P Code (Precise) là Code chính xác, nó đợc sử dụng cho mục đích
quân sự và điều biến cả hai sóng tải L1, L2. Code này có tần số 10,23MHz, độ
dài toàn phần là 267 ngày, nghĩa là chỉ sau 267 ngày P Code mới lặp lại.
Tuy vậy, ngời ta chia Code này thành các đoạn có độ dài 7 ngày, và gán cho
mỗi vệ tinh một trong các đoạn Code nh thế, cứ sau một tuần lại thay đổi nên
P Code rất khó bị giải mã để sử dụng nếu không đợc cho phép.
Cả hai sóng tải L1và L2 còn đợc điều biến bởi các thông tin đạo hàng
bao gồm: Ephemerit của vệ tinh, thời gian của hệ thống, số hiệu chỉnh cho
đồng hồ của vệ tinh, quang cảnh phân bố vệ tinh trên bầu trời và tình trạng của
hệ thống.

2. Đoạn điều khiển
Đoạn này gồm 4 trạm quan sát trên mặt đất trong đó có 1 trạm điều
khiển trung tâm đặt tại Colorado Springs và 4 trạm theo dõi đặt tai Hawaii
(Thái Bình Dơng), Ascension Island (Đại Tây Dơng), Diego Garcia (ấn Độ D-
15
Đồ án tốt nghiệp Nguyễn Gia Tỉnh - Địa Chính - K41
ơng) và Kwajalein (Tây Thái Bình Dơng). các trạm này tạo thành một vành
đai bao quanh trái đất.
Nhiệm vụ của đoạn điều khiển là điều khiển toàn bộ hoạt động và chức
năng của các vệ tinh trên cơ sở theo dõi chuyển động quỹ đạo vệ tinh cũng nh
hoạt động của đồng hồ trên đó. Tất cả các trạm đều có máy thu GPS, và chúng
tiến hành đo khoảng cách và sự thay đổi khoảng cách tới tất cả các vệ tinh có
thể quan sát đợc, đồng thời đo các số liệu khí tợng. Tất cả các số liệu đo nhận
đợc ở mỗi trạm đều đợc truyền về trạm trung tâm, trạm trung tâm xử lý các số
liệu đợc truyền từ các trạm theo dõi về cùng với các số liệu đo của chính nó.
Kết quả xử lý cho ra các Ephemerit chính xác hoá của vệ tinh và số hiệu chỉnh
cho các đồng hồ trên vệ tinh. Từ trạm trung tâm các số liệu đợc truyền trở lại
cho các trạm theo dõi để từ đó truyền tiếp lên cho các vệ tinh cùng các lệnh
điều khiểu khác. Các thông tin đạo hàng và thông tin thời gian trên vệ tinh đợc
thờng xuyên chính xác hóa và chúng sẽ đợc cung cấp cho ngời sử dụng thông
qua các sóng tải L1, L2. Việc chính xác hoá thông tin nh thế đợc tiến hành 3
lần trong một ngày.
3. Đoạn sử dụng (User Segment)
Đoạn sử dụng bao gồm tất cả các máy móc, thiết bị thu nhận thông tin
từ vệ tinh để khai thác sử dụng cho các mục đích và yêu cầu khác nhau của
khách hàng kể cả trên trời, trên biển và trên đất liền. Đó có thể là một máy thu
riêng biệt hoạt động độc lập (định vị tuyệt đối) hay một nhóm gồm từ 20 máy
thu trở lên hoạt động đồng thời theo một lịch trình thời gian nhất định ( định
vị tơng đối) hoặc hoạt động theo chế độ một máy thu đóng vai trò máy chủ
phát tín hiệu vô tuyến hiệu chỉnh cho các máy thu khác (định vị vi phân).

16
Đồ án tốt nghiệp Nguyễn Gia Tỉnh - Địa Chính - K41
II. 3 chơng trình quick plan và plan
Đây là phần mềm đợc dùng để lập chơng trình đo, trong đó có xác định
thời gian đo thích hợp với vị trí và điều kiện thông thoáng tại các điểm quan
sát trong các đoạn đo (Session), bảo đảm các yêu cầu về độ chính xác (PDOP)
cho trớc
Chơng trình Quick Plan và Plan đợc sử dụng để:
- Tạo ra các đoạn đo dã ngoại (Session)
- Xác định các vị trí mà ở đó có thể tiến hành quan trắc đợc
- Mô tả tình trạng che khuất tại mỗi điểm
- Thông báo về khả năng nhìn thấy của các vệ tinh ở các dạng đồ thị
hoặc ở các dạng khác
- Xác định thời gian quan sát tơng thích với số vệ tinh cần thiết ở một
điểm hoặc tất cả các điểm.
1. Sử dụng Quick Plan và Plan
Để chơng trình Quick Plan và Plan có thể chạy bình thờng, cho ra các
thông báo phù hợp với thời gian hiện tại, cần cung cấp cho nó lịch quỹ đạo vệ
tinh hiện thời, lịch quỹ đạo vệ tinh đợc thu từ vệ tinh ở tệp *. EPH.
Hộp đối thoại đầu tiên của Quick Plan có dạng nh (hình 1), trong đó ta
có thể chọn ngày cần lập chơng trình đo, phía dới hộp thoại này cho ta ngày
Julian (từ 1 đến 365). Ta cũng có thể lập chơng trình đo cho ngày thuộc tháng
tiếp theo bằng cách dùng phím mềm Next month.
Điểm quan sát đợc chọn nhờ Edit Point, trên đó ta có thể Điểm bản đồ
thế giới để nhập thông tin điểm đo gồm độ vĩ (Latitude), độ kinh (Longitude),
có thể chính xác hoá thông tin từ bàn phím (Key board). Đối với một số thành
phố lớn trên thế giới, ta có thể nhập thông tin điểm quan sát qua phím mềm
Cities
Các thông tin ngày tháng, vị trí điểm quan sát đã nhập sẽ đợc thông báo
trong hộp thông báo chung (Status Box) với các nội dung:

- Điểm (Point)
- Độ vĩ, độ kinh (Lat, Lon)
- Ngày tháng (Date)
- Ngỡng độ cao (Threshold Elevation)
- Số vệ tinh có thể quan sát (# SV able to Strack)
- Vị trí và phân bố vệ tinh (Al manac)
- Khoảng thời gian thông báo (Sampling Rate)
17
Đồ án tốt nghiệp Nguyễn Gia Tỉnh - Địa Chính - K41
S M T W T F S
1 2 3 4 5 6
7 8 9 10 11 12 13
14 15 16 17 18 19 20
21 22 23 24 25 26 27
28 29 30
Trên thanh Menu chính của chơng trình gồm các chức năng sau:
+ File: Đợc sử dụng để in bản đồ, danh sách thời gian đo tối u, bảng
thông báo tình hình vệ tinh và thoát khỏi chơng trình (Exit), cụ thể là:
- Print Report: in báo cáo tình hình vệ tinh
- Print Graph: in biểu đồ
- Print auto time: in các khoảnh thời gian đo tối u
+ Session: dùng để tạo và biên tập (thay đổi) điểm trong Session
bao gồm:
18
Date[Julian] Selected Date
Hình. 1
Today
Tomorrow
OK
Cancel

Day after tomorrow
<Prev month Month Next month
Đồ án tốt nghiệp Nguyễn Gia Tỉnh - Địa Chính - K41
- New Session: tạo Session mới và tạo điểm mới trong Session
- Edit Session: biên tập lại Session đã có và tạo thêm điểm mới
trong Session
- Edit Point: biên tập lại điểm đã có
+ Graphs: sử dụng để biểu diễn số liệu vệ tinh ở dạng biểu đồ theo thời
gian, bao gồm:
- Number of SVs and PDOP: cho hiện biểu đồ số vệ tinh và PDOP
- Elevation: cho biểu đồ độ cao vệ tinh
- Number of Satellites: cho biểu đồ số lợng vệ tinh
- PDOP: cho biểu đồ PDOP
- Sky Plot: vẽ quang cảnh bầu trời theo hệ toạ độ chân trời tại điểm
quan trắc
- Status: thông báo chung
+ View: dùng để thay đổi kích cỡ (phóng to, thu nhỏ, trợt )
+ Options: sử dụng để chọn các dạng thông báo vệ tinh
+ Help: dùng để cho các thông báo hớng dẫn sử dụng chơng trình
Một trong các khả năng thực dụng của chơng trình Quick Plan và Plan
là mô tả tình trạng che chắn của địa vật quanh điểm đo tới sự quan trắc vệ tinh
(Curtain Editor). Mô tả tình trạng che chắn ở các điểm đo, ta vào từ các hộp
đối thoại:
- Add new Session (thêm Session mới)
- Edit Session (biên tập Session)
Để mô tả tình trạng che chắn tại một điểm nào đó trong Session đang
biên tập, trên hộp thoại Add new Session ta chọn điểm bằng cách đánh dấu
trong danh sách điểm và ấn phím mềm Surtain, khi đó sẽ hiện cửa sổ Curtain
Edit cho điểm vừa chọn (hình 2). Trong cửa sổ này, việc mô tả hiện trạng che
chắn tại điểm đo đợc thể hiện trong hệ toạ độ chân trời.

19
Thiên đỉnh
Chân trời
Phần bị che chắn
Elevation mask
W
S
E
N
Hình 2- Hệ toạ độ chân trời và mô tả che chắn tại điểm
Đồ án tốt nghiệp Nguyễn Gia Tỉnh - Địa Chính - K41
II.4. Hệ toạ độ WGS-84 và các phơng pháp đo
I. Hệ toạ độ WGS-84
Do mục đích ứng dụng toàn cầu của hệ thống GPS, kết quả định vị phải
đợc quy chiếu lên một hệ thống định vị toàn cầu, hệ thống đợc chọn là WGS-
84 (World Goedetic System 1984). Hệ toạ độ WGS-84 do bộ quốc phòng Mỹ
xây dựng năm 1984 và đa vào sử dụng năm 1987.
Ellipxoid đợc chọn sử dụng cho hệ thống WGS-84 là Ellipxoid GRS-80
(Geodetic Reference System 1980) đợc hiệp hội trắc địa và địa vật lý chấp
nhận năm 1979 và đợc đánh giá tiếp cận tốt nhất đối với mặt Geoid toàn cầu.
Ellipxoid này có những thông số:
- Bán trục lớn a=6378137 m
- Độ dẹt 1/ = 1/ 298,257223563
- Độ lệch tâm e=0,08181990843
- Tâm O của hệ trùng với tâm của trái đất
- Trục OZ của hệ trùng với trục quay của trái đất
- Trục OX trùng với kinh tuyến gốc và thuộc mặt phẳng xích đạo ( là
giao tuyến của mặt phẳng kinh tuyến gốc và mặt phẳng xích đạo)
- Trục OY trùng với mặt phẳng xích đạo và vuông góc với OX, OZ
- Ba trục OX, OY, OZ tạo thành một tam diện thuận

Hệ toạ độ trên là hệ tạo độ vuông góc không gian WGS-84. Mỗi điểm
đợc biểu diễn trên hệ toạ độ bởi ba yếu tố là X,Y,Z. Hệ toạ độ WGS-84 là hệ
toạ độ cơ sở của hệ thống GPS, toạ độ của vệ tinh cũng nh điểm quan sát đều
lấy hệ toạ độ này.
20
O
Z
Y
X
Đồ án tốt nghiệp Nguyễn Gia Tỉnh - Địa Chính - K41
II. Các phơng pháp đo GPS
A- Đo GPS tuyệt đối
1. Nguyên lý đo GPS tuyệt đối
Đo GPS tuyệt đối là trờng hợp sử dụng máy thu GPS để xác định ngay
ra toạ độ của điểm quan sát trong hệ toạ độ WGS-84. Việc đo GPS tuyệt đối
đợc thực hiện trên cơ sở sử dụng đại lợng đo là khoảng cách giả từ vệ tinh đến
máy thu theo nguyên tắc giao hội không gian từ các điểm có tọa độ đã biết là
các vệ tinh.
Tại một trạm máy, công tác quan trắc đợc tiến hành đồng thời đo tới 4
vệ tinh, ta lập đợc một hệ gồm 4 phơng trình có dạng:
(Xs
1
- X)
2
+ (Ys
1
- Y)
2
+ (Zs
1

- Z)
2
= (R
1
- Ct)
2
(Xs
2
- X)
2
+ (Ys
2
- Y)
2
+ (Zs
2
- Z)
2
= (R
2
- Ct)
2
(II.4.1)
(Xs
3
- X)
2
+ (Ys
3
- Y)

2
+ (Zs
3
- Z)
2
= (R
3
- Ct)
2
(Xs
4
- X)
2
+ (Ys
4
- Y)
2
+ (Zs
4
- Z)
2
= (R
4
- Ct)
2
Bằng cách đo khoảng cách giả đồng thời từ 4 vệ tinh đến máy thu ta có
thể xác định đợc tọa độ tuyệt đối của máy thu (X,Y,Z), ngoài ra còn xác định
đợc số hiệu chỉnh cho đồng hồ (thạch anh) của máy thu t.
Trên thực tế, với hệ thống vệ tinh hoạt động đầy đủ nh hiện nay, số l-
ợng vệ tinh quan sát đồng thời thờng là 4. Khi đó lời giải đơn trị sẽ đợc

rút ra nhờ phơng pháp xử lý số liệu đo theo nguyên tắc số bình phơng nhỏ
nhất.
2. Đo GPS vi phân
Phần lớn khách hàng sử dụng máy thu GPS thờng có nhu cầu định vị
với độ chính xác từ cỡ deximet đến một vài chục mét. Nhng với chế độ can
thiệp SA thì hệ thống GPS chỉ cho độ chính xác định vị hạn chế cỡ 100 mét.
Để tháo gỡ sự khống chế này, giới kỹ thuật và các nhà sản xuất máy thu GPS
đã đa ra một phơng pháp đo đợc gọi là đo GPS vi phân.
Phơng pháp này cần có một máy thu GPS có khả năng phát tín hiệu vô
tuyến đợc đặt tại điểm có toạ độ đã biết (gọi là máy cố định), đồng thời có
máy khác (máy di động) đặt ở vị trí cần xác định toạ độ. Cả máy cố định và
máy di động cần tiến hành đồng thời thu tín hiệu từ các vệ tinh nh nhau. Nếu
thông tin từ vệ tinh bị nhiễu thì kết quả xác định toạ độ của cả máy cố định và
máy di động cũng đều bị sai lệch. Độ sai lệch này đợc xác định trên cơ sở so
sánh toạ độ tính ra theo tín hiệu thu đợc và toạ độ đã biết trớc của máy cố
định, và nó đợc máy cố định phát đi qua sóng vô tuyến để máy di động thu
nhận mà hiệu chỉnh cho kết quả xác định toạ độ của mình.
Ngoài cách hiệu chỉnh toạ độ, ngời ta còn tiến hành hiệu chỉnh cho
khoảng cách từ vệ tinh đến máy thu. Với cách hiệu chỉnh thứ hai đòi hỏi máy
21
Đồ án tốt nghiệp Nguyễn Gia Tỉnh - Địa Chính - K41
cố định có cấu tạo phức tạp và tốn kém, nhng lại cho phép ngời sử dụng xử lý
chủ động, linh hoạt hơn.
Thực chất của đo GPS vi phân là xác định tọa độ theo nguyên tắc đo
tuyệt đối vì tín hiệu thu đợc từ máy cố định và máy di động không đợc xử lý
kết hợp, mà máy di động chỉ hiệu chỉnh vào kết quả theo gia số tơng ứng ở tại
máy cố định.
B- Đo GPS tuyệt đối
1. Nguyên lý đo GPS tơng đối
Đo GPS tơng đối là trờng hợp sử dụng 2 máy thu GPS đặt ở 2 điểm

quan sát khác nhau để xác định ra hiệu toạ độ vuông góc không gian (X,
Y, Z) hay hiệu tọa độ mặt cầu (B, L, H) giữa chúng trong hệ toạ độ
WGS-84.
Nguyên tắc đo GPS tơng đối đợc thực hiện trên cơ sở sử dụng đại lợng
đo là pha của sóng tải. Để đạt độ chính xác cao và rất cao cho kết quả đo, ngời
ta đã tạo ra và sử dụng các sai phân khác nhau cho pha sóng tải nhằm làm
giảm các nguồn sai số khác nhau nh: sai số đồng hồ trên vệ tinh cũng nh trong
máy thu, sai số tọa độ vệ tinh, sai số số nguyên đa trị
Ta ký hiệu: pha của sóng tải từ vệ tinh j đợc đo tại trạm quan sát R vào
thời điểm t
i
là
j
r
(t
i
).
Giả sử ta quan sát đồng thời hai điểm 1 và 2 lên vệ tinh j vào thời điểm
t
i
. Khi đó ta sẽ có địa lợng pha đo đợc là:

j
(t
i
) =
j
2
(t
i

)-
j
1
(t
i
) (II.4.2)
Biểu thức (II.4.2) là sai phân bậc 1. Trong sai phân này hầu nh không
còn ảnh hởng của sai số đồng hồ trên vệ tinh.
Nếu ta xét hai trạm tiến hành quan sát đồng thời hai vệ tinh j, k vào thời
điểm t
i
, ta sẽ có sai phân bậc 2:

2

j,k
(t
i
) =
k
(t
i
)-
j
(t
i
) (II.4.3)
Trong sai phân này hầu nh không còn ảnh hởng của sai số đồng hồ trên
vệ tinh cũng nh sai số của đồng hồ trong máy thu.
Nếu ta xét hai trạm tiến hành quan sát đồng thời hai vệ tinh j, k vào các

thời điểm t
i
và t
i+1
, ta sẽ có sai phân bậc 3:

3

j,k
(t
i
) =
2

j,k
(t
i+1
)-
2

j,k
(t
i
) (II.4.4)
Sai phân này cho phép loại trừ các số nguyên đa trị.
Trên thực tế, số vệ tinh GPS xuất hiện trên bầu trời thờng nhiều hơn 4.
Bằng cách tổ hợp theo từng cặp vệ tinh ta sẽ có rất nhiều trị đo để xác định ra
hiệu toạ độ giữa hai điểm quan sát, khi đó số liệu đo sẽ đợc xử lý theo nguyên
tắc số bình phơng nhỏ nhất.
22

Đồ án tốt nghiệp Nguyễn Gia Tỉnh - Địa Chính - K41
2. Phơng pháp đo tĩnh
Phơng pháp đo tĩnh đợc sử dụng để xác định ra hiệu toạ độ (hay vị trí t-
ơng hỗ) giữa hai điểm xét với độ chính xác cao, thờng là nhằm đáp ứng các
yêu cầu của công tác trắc địa - địa hình. Trong trờng hợp này cần có ít nhất
hai máy thu GPS, một máy đặt tại điểm đã biết toạ độ, máy kia đặt ở điểm cần
xác định tọa độ. Cả hai máy phải đồng thời thu tín hiệu từ một số vệ tinh
chung liên tục trong một khoảng thời gian nhất định, thờng là một đến ba
tiếng đồng hồ. Khoảng thời gian quan sát phải kéo dài là để đủ cho đồ hình
phân bố vệ tinh thay đổi mà từ đó ta có thể xác định đợc số nguyên đa trị của
sóng tải và để có nhiều trị đo nhằm đạt đợc độ chính xác cao và ổn định trong
kết quả quan sát.
Đây là phơng pháp cho phép đạt đợc độ chính xác cao nhất trong việc
định vị tơng đối bằng GPS, có thể cỡ xentimet, thậm chí milimet ở khoảng
cách giữa hai điểm xét tới hàng chục và hàng trăm kilomet. Nhợc điểm chủ
yếu của phơng pháp là thời gian đo phải kéo dài hàng giờ, do vậy năng suất đo
thờng không cao.
3. Phơng pháp đo động
Phơng pháp đo động cho phép xác định vị trí tơng đối của hàng loạt
điểm so với điểm đã biết, trong đó tại mỗi điểm đo chỉ cần thu tín hiệu trong
vòng một phút. Theo phơng pháp này cần có ít nhất hai máy thu. Để xác định
số nguyên đa trị của tín hiệu vệ tinh, cần có một cạnh đáy đã biết đợc gối lên
điểm đã biết toạ độ. Sau khi đã xác định, số nguyên đa trị đợc giữ nguyên để
tính khoảng cách từ vệ tinh đến máy thu cho các điểm đo tiếp theo trong suốt
chu kỳ đo. Nhờ vậy thời gian thu tín hiệu tại điểm đo không phải là một tiếng
nh trong phơng pháp đo tĩnh, mà chỉ còn là một phút.
Với cạnh đáy đã biết ta đặt một máy thu cố định ở điểm đầu cạnh đáy
và cho tiến hành thu liên tục tín hiệu vệ tinh trong suốt chu kỳ đo, máy này đ-
ợc gọi là máy cố định. ở điểm cuối cạnh đáy ta đặt máy thu thứ hai. Hai máy
thu tiến hành thu tín hiệu đồng thời trong khoảng thời gian một phút. Việc này

đợc gọi là khởi đo (Initialization), máy thu thứ hai đợc gọi là máy di động.
Tiếp đó cho máy di động lần lợt chuyển đến các điểm đo cần xác định, tại các
điểm dừng lại để thu tín hiệu trong vòng một phút và cuối cùng trở lại điểm
xuất phát là điểm cuối cạnh đáy để khép tuyến đo bằng lần thu tín hiệu thứ hai
cũng kéo dài trong vòng một phút.
Yêu cầu nhất thiết của phơng pháp đo này là cả máy cố định và máy di
động phải đồng thời thu tín hiệu liên tục từ ít nhất là 4 vệ tinh chung trong
suốt chu kỳ đo. Vì vậy tuyến đo phải bố trí ở các khu vực thoáng đãng để
không xảy ra tình trạng tín hiệu thu bị gián đoạn (Cycle Slip). Nếu xảy ra tr-
ờng hợp này thì phải tiến hành khởi đo lại tại cạnh đáy xuất phát hoặc sử dụng
một cạnh đáy khác đợc thiết lập dự phòng trên tuyến đo. Cạnh đáy có thể dài
từ 2m đến 5km và so độ chính xác cỡ cm là đủ.
23
Đồ án tốt nghiệp Nguyễn Gia Tỉnh - Địa Chính - K41
Phơng pháp đo động cho phép đạt độ chính xác định vị tơng đối không
thua kém so với phơng pháp đo tĩnh. Song nó lại đòi hỏi khá ngặt nghèo về
thiết bị và tổ chức đo để đảm bảo yêu cầu về đồ hình phân bố cũng nh tín hiệu
của vệ tinh.
4. Phơng pháp đo giả động
Phơng pháp đo giả động cũng cho phép xác định vị trí tơng đối của
hàng loạt điểm so với điểm đã biết trong khoảng thời gian đo khá nhanh, nhng
độ chính xác định vị không cao bằng phơng pháp đo động. Trong phơng pháp
này không cần làm thủ tục khởi đo, tức là không cần sử dụng cạnh đáy đã biết.
Máy cố định cũng phải tiến hành thu tín hiệu vệ tinh liên tục trong suốt chu kỳ
đo, còn máy di động di chuyển đến từng điểm đo, tại mỗi điểm thu tín hiệu từ
5 đến 10 phút.
Sau khi đo hết lợt, máy di động quay trở về điểm xuất phát (điểm đo
đầu tiên) và đo lặp lại tất cả các điểm theo đúng trình tự trớc đó, nhng phải
đảm bảo sao cho khoảng thời gian giãn cách giữa hai lần đo tại mỗi điểm
không ít hơn một tiếng đồng hồ. Chính trong khoảng thời gian này đồ hình

phân bố vệ tinh thay đổi đủ để xác định đợc số nguyên đa trị, còn hai lần đo,
mỗi lần kéo dài từ 5 đến 10 phút và giãn cách nhau một tiếng. Yêu cầu nhất
thiết trong phơng pháp này là phải có đợc ít nhất 3 vệ tinh chung cho cả hai
lần đo tại mỗi điểm quan sát.
Điều đáng chú ý là máy di động không nhất thiết phải thu tín hiệu vệ
tinh liên tục trong suốt chu kỳ đo mà chỉ cần thu trong vòng 5 đến 10 phút tại
mỗi điểm đo. Điều này cho phép áp dụng phơng pháp cả ở khu vực có nhiều
vật che chắn. Về mặt thiết kế, tổ chức đo thì chỉ nên bố trí khu vực đo tơng đối
nhỏ với số lợng điểm vừa phải để có thể kịp đo lặp tại mỗi điểm trớc một tiếng
đồng hồ và đảm bảo số lợng vệ tinh chung cho cả hai lần đo.
24
Đồ án tốt nghiệp Nguyễn Gia Tỉnh - Địa Chính - K41
II.5. các nguồn sai số chủ yếu
trong kết quả đo GPS
1. Sai số của đồng hồ
Đây là sai số của đồng hồ vệ tinh, đồng hồ trong máy thu và sự không
đồng bộ giữa chúng.
Đồng hồ trên vệ tinh đợc trạm điều khiển trên mặt đất theo dõi và đợc
hiệu chỉnh 3 lần trong một ngày.
Để làm giảm sai số của đồng hồ vệ tinh và máy thu, ngời ta sử dụng
hiệu các trị đo giữa các vệ tinh cũng nh các trạm quan sát.
1. Sai số của quỹ đạo vệ tinh
Nh đã biết, chuyển động của vệ tinh quanh trái đất không tuân thủ
nghiêm ngặt theo định luật Kepler do có nhiều tác động nhiễu nh: Tính không
đồng nhất của trọng trờng trái đất, ảnh hởng của sức hút mặt trăng, mặt trời và
các thiên thể khác, sức cản của khí quyển, áp lực của bức xạ mặt trời Nh vậy,
chúng ta cần xác định và sử dụng vị trí tức thời của vệ tinh đợc xác định ra
trên cơ sở sử dụng đoạn không gian và đơng nhiên toạ độ của vệ tinh có chứa
sai số. Bảng toạ độ vệ tinh ứng với từng thời điểm cụ thể gọi là Ephemezit
(lịch vệ tinh), có hai loại Ephemezit là Ephemezit chính xác và Ephemezit đại

trà.
Ephemezit chính xác chỉ đợc cung cấp khi chính phủ Mỹ cho phép và
đảm bảo định vị tuyệt đối tốt nhất là 1m.
Ephemezit đại trà đợc cung cấp cho khách hàng qua tín hiệu vệ tinh
phát đi. Ephemezit loại này cho phép định vị tuyệt đối cỡ 30m, nhng nó còn bị
nhiễu cố ý cho nên độ chính xác định vị tuyệt đối thực tế cỡ 100m. Sai số vị trí
của vệ tinh ảnh hởng hầu nh trọn vẹn đến sai số xác định toạ độ của điểm
quan sát đơn riêng biệt. Nhng nó đợc loại trừ đáng kể trong kết quả định vị t-
ơng đối giữa hai điểm.
3. sai số do khúc xạ tầng điện ly.
Tầng điện ly phân bố trong phạm vi cách mặt đất từ 50 đến 1000km.
ảnh hởng này tỷ lệ thuận với mật độ điện tử trong tầng điện ly và tỷ lệ nghịch
với bình phơng tần số sóng tải. Với vị trí các điểm máy thu không cách xa
nhau thì ảnh hởng này có thể coi là bằng nhau.
4. Sai số do khúc xạ tầng đối lu
Tầng đối lu phân bố trong phạm vi từ mặt đất tới độ cao gần 50 km. Khi
qua tầng đối lu tốc độ truyền sóng biến động phức tạp hơn, tuỳ thuộc vào tình
hình mặt đất (nh sông hồ, sa mạc, ) và thời tiết. Trong phạm vi hẹp (nhỏ hơn
30km) thì có thể coi nguồn ảnh hởng này là bằng nhau với các điểm trạm đo.
25