Nghiên cứu tích hợp công nghệ ảnh vệ tình, công nghệ GIS và công nghệ GPS để thành lập bản đồ địa chính cơ sở tỷ lệ 1 10000 và 1 5000

Bộ tài nguyên và môi trờng
trung tâm viễn thám






báo cáo tổng kết đề tài kh&cn cấp bộ

nghiên cứu tích hợp công nghệ ảnh vệ
tinh, công nghệ gis và công nghệ GPS
để thành lập bản đồ địa chính cơ sở tỷ
lệ 1:10000 và 1:5000

chủ nhiệm đề tài: ts. bùi quang trung











7074
09/02/2009

TP. Hồ Chí Minh - 2008





1
bộ tài nguyên và môi trờng
trung tâm viễn thám
108 Đờng Chùa Láng - Quận Đống Đa - Hà Nội
***

báo cáo tổng kết khoa học và kỹ thuật

đề tài:

nghiên cứu tích hợp công nghệ ảnh vệ tinh, công nghệ GIS và
công nghệ GPS để thành lập BảN đồ Địa Chính Cơ Sở
tỷ lệ 1/10000 và 1/5000 .

Số đăng ký:
Hà Nội, ngày tháng 12 năm 2007 Hà Nội, ngày tháng năm 2008
chủ nhiệm đề tài cơ quan chủ trì đề tài

K/T giám đốc
trung tâm viễn thám

TS. Bùi Quang Trung TS. Nguyễn Xuân Lâm
Hà Nội, ngày tháng năm 2008 Hà Nội, ngày tháng năm 2008
hội đồng đánh giá chính thức cơ quan quản lý đề tài
chủ tịch hội đồng TL. bộ trởng
bộ tài nguyên và môi trờng
Q. vụ trởng vụ khoa học công nghệ





TS. Lê Kim Sơn

Hà nội - 2008

danh sách những ngời thực hiện đề tài



1



Chủ nhiệm đề tài
TS. Bùi Quang Trung


Trung tâm Viễn thám

2

KS. Nguyễn Tuấn Anh

Trung tâm Viễn thám
3 KS. Trần Ngọc Minh

Trung tâm Viễn thám
4

KS. Vũ Hữu Liêm

Trung tâm Viễn thám
5 PGS-TS Nguyễn Trờng Xuân
và tập thể các nhà khoa học
Trung tâm Hỗ trợ phát triển
Khoa học kỹ thuật Mỏ - Địa
chất, Trờng ĐH MĐC

2

3
bài tóm tắt
Trong những thập kỷ vừa qua, công nghệ viễn thám đã đạt đợc những thành tựu
to lớn, giúp con ngời hiểu biết đầy đủ hơn về trái đất. Ngày nay không chỉ các nớc phát
triển nh Mỹ, Pháp, Nga, Nhật, mà ngay cả các nớc đang phát triển cũng rất quan tâm
đến ứng dụng công nghệ vũ trụ, công nghệ viễn thám vào mục đích nghiên cứu khoa học,
phát triển kinh tế - xã hội và đảm bảo an ninh - quốc phòng.
ảnh vệ tinh vừa cho phép nghiên cứu bao quát những vùng rộng lớn từ một quốc
gia đến khu vực và toàn cầu, vừa cho phép nghiên cứu chi tiết đến từng vùng hẹp, thậm
chí từng đối tợng cho nhiều mục đích khác nhau. Công nghệ xử lý và phân tích ảnh số
đợc phát triển rất mạnh và đạt hiệu quả ngày càng cao. ảnh vệ tinh đợc sử dụng phổ
biến để điều tra, quản lý tài nguyên đất, tài nguyên nớc, khoáng sản, dầu khí, tài nguyên
rừng, cập nhật và thành lập các hệ thống bản đồ quốc gia.
Trong các ứng dụng viễn thám ngày nay, công nghệ số chiếm u thế và các thông
tin viễn thám đợc sử dụng kết hợp chặt chẽ với hệ thống thông tin địa lý (GIS) và hệ
thống định vị toàn cầu (GPS) đã đem lại hiệu quả cao. Tích hợp công nghệ VT sử dụng
ảnh vệ tinh, công nghệ GIS và công nghệ GPS để thành lập bản đồ ĐCCS phục vụ quản lý
và khai thác sử dụng là hớng nghiên cứu cần thiết. Nhiều nớc phát triển trên thế giới đã
nghiên cứu thành công và đa vào ứng dụng hiệu quả công nghệ tích hợp nêu trên để
thành lập, hiện chỉnh và cập nhật hệ thống các loại bản đồ, trong đó có bản đồ địa chính.
ở nớc ta do trình độ công nghệ còn thấp nên cho đến nay vẫn cha có đầy đủ một
bộ bản đồ địa chính cơ sở chính quy phủ trùm cả nớc. Nhiều khu vực vẫn cha đợc
thành lập hoặc chỉnh lý biến động thông tin theo quy định, nhiều tài liệu không còn giá trị
sử dụng trong thực tiễn gây lãng phí không nhỏ. Mặt khác, các dữ liệu bản đồ địa chính
còn phân tán, rời rạc cha đợc tích hợp thành một hệ thống thông tin đất đai. Đây là một
đặc thù của hiện trạng sử dụng tài nguyên đất của Việt Nam, liên quan tới quyết định cấu
trúc hệ thống quản lý đất đai.

Từ những năm 80, chúng ta bắt đầu tiệm cận công nghệ viễn thám, đã triển khai các
nghiên cứu - thử nghiệm nhằm xác định khả năng và phơng pháp sử dụng t liệu viễn
thám để giải quyết các nhiệm vụ của mình. Một số ngành đã đa công nghệ viễn thám
vào ứng dụng trong thực tiễn, thu đợc một số kết qủa về khoa học công nghệ và kinh tế.

4
Trong lĩnh vực đo đạc bản đồ và quản lý đất đai tuy đã sử dụng thành công một số
ứng dụng ảnh vệ tinh nhng vẫn còn thiếu các công trình nghiên cứu cơ sở đảm bảo công
nghệ viễn thám đem lại hiệu quả cao trong điều kiện cụ thể của Việt Nam.
Việc tích hợp sử dụng hệ thống ảnh vệ tinh với hệ thống thông tin địa lý và hệ thống
định vị toàn cầu để thành lập bản đồ ĐCCS là một hớng nghiên cứu mới cần thiết.
Cách tiếp cận
- Nhu cầu về chất lợng các thông tin trên bản đồ ngày càng cao nhằm tạo ra các
thông tin hữu ích phục vụ quản lý và khai thác.
- Việc tự động thu thập, phân tích, hiển thị và khai thác số liệu dới dạng cơ sở dữ
liệu là nhiệm vụ chính của một hệ thống GIS. Việc tích hợp các thông tin dữ liệu về bản
đồ và hồ sơ địa chính, dữ liệu ảnh vệ tinh cùng với các giải pháp công nghệ GIS tạo nên
một hệ thống tích hợp khai thác các nguồn dữ liệu khác nhau phục vụ hiệu quả cho công
tác địa chính hiện đại.

5
Mục lục
Lời mở đầu 12
Nội dung chính của báo cáo 16
chơng I: tổng quan về cơ sở Khoa học cơ bản của hệ thống
thông tin địa lý (GIS), hệ thống định vị toàn cầu (GPS) và khả
năng tích hợp chúng với hệ thống thông tin viễn thám trong
lĩnh vực nghiên cứu thành lập BảN đồ ĐCCS. 16
I.1. Khái quát về thông tin viễn thám 16
I.2. Khái quát về Hệ thống thông tin địa lý(GIS) và Hệ thống thông tin đất đai (LIS) 17
I.2.1. Hệ thống thông tin địa lý (GIS). 17
I.2.2. Hệ thống thông tin đất đai (LIS). 20
I.3. Khái quát về hệ thống định vị toàn cầu ứng dụng trong đo đạc bản đồ và quản lý đất
đai 23
I.3.1. Xác định toạ độ tuyệt đối vị trí trạm thu mặt đất trong hệ WGS-84 24
I.3.2. Xác định toạ độ tơng đối vị trí trạm thu trên mặt đất 27
I.3.3 ứng dụng công nghệ đo GPS động trong việc thành lập bản đồ ĐCCS 1/10000 và
1/5000 28
I.4. Nghiên cứu đánh giá khả năng tích hợp ứng dụng ba công nghệ VT, GIS và GPS 30
I.4.1 ảnh vệ tinh phân giải cao và siêu cao 30
I.4.2 Khả năng xử lý dữ liệu trong GIS 31
I.4.3 Hệ thống dữ liệu toạ độ GPS, khả năng đo bổ sung chi tiết các điểm đặc trng bằng
GPS kết hợp điều vẽ ngoại nghiệp trong thành lập bản đồ tỷ lệ lớn. 33
I.5. Tham khảo kết quả các giải pháp ứng dụng của một số nớc phát triển và trong khu
vực. 34
I.6. Đánh giá tiềm năng ứng dụng của phơng pháp tích hợp VT, GIS, GPS cho công tác
quản lý tài nguyên thiên nhiên và môi trờng 36
Chơng II: Phân tích, đánh giá thực trạng sử dụng vt, GIS và GPS

ở nớc ta hiện nay. 37
II.1. Nghiên cứu đánh giá thực trạng và tiềm năng công nghệ viễn thám ở nớc ta hiện
nay 37
II.1.1 Nghiên cứu đánh giá thực trạng 37

6
II.1.2. Nhu cầu phát triển công nghệ viễn thám ở Việt Nam. 39
II.1.3 Tiềm năng công nghệ viễn thám ở nớc ta hiện nay 39
II.2. Đánh giá thực trạng và tiềm năng công nghệ hệ thống thông tin địa lý (GIS) 41
và hệ thống thông tin đất đai (LIS) ở nớc ta hiện nay 41
II.3. Đánh giá thực trạng và tiềm năng công nghệ GPS ở nớc ta hiện nay 44
II.3.1 Công nghệ DGPS động cải chính phân sai trị đo code 45
II.3.2 Công nghệ GPS động sử dụng trạm tham chiếu ảo Virtual Reference
StationVRT 47
II.4. Khảo sát kết qủa các trị đo GPS và giải pháp kết nối với hai công nghệ VT và GIS 49
Kết luận qua nghiên cứu tại chơng I và II 50
chơng III : Nghiên cứu một số giải pháp tích hợp công nghệ VT,
GIS, LIS và GPS để thành lập BảN đồ ĐCCS tỷ lệ 1/10000 và 1/5000. 51
III.1. Nghiên cứu giải pháp ứng dụng công nghệ ảnh vệ tinh SPOT-5 để thành lập bản đồ
địa chính cơ sở tỷ lệ 1/10000 51
III.2. Nghiên cứu giải pháp ứng dụng công nghệ ảnh vệ tinh QuickBird để thành lập bản
đồ địa chính cơ sở tỷ lệ 1/5000 53
III.2.1 Những đặc trng cơ bản của ảnh vệ tinh QuickBird 53
III.2.2 Các phơng pháp nắn ảnh lực phân giải siêu cao [10] 55
III.2.3 Sơ đồ quy trình công nghệ xử lý ảnh vệ tinh QuickBird 59
III.2.4 Các bớc xử lý ảnh vệ tinh QuickBird 60
III.3. Giải pháp tích hợp công nghệ LIS hiện có ở nớc ta với công nghệ viễn thám sử
dụng ảnh SPOT-5, ảnh QuickBird để thành lập bản đồ địa chính cơ sở tỷ lệ 1/10000 và
1/5000 61
III.4. Nghiên cứu giải pháp tích hợp công nghệ GPS với công nghệ viễn thám sử dụng ảnh

vệ tinh SPOT-5 và ảnh QuickBird để thành lập bản đồ ĐCCS tỷ lệ 1/10000 và 1/5000 63
III.5. Nghiên cứu giải pháp tích hợp hỗn hợp các công nghệ GIS, LIS và GPS với công
nghệ viễn thám sử dụng ảnh vệ tinh SPOT-5, ảnh QuickBird để thành lập bản đồ ĐCCS tỷ
lệ 1/10000 và 1/5000 65
Chơng IV : Xây dựng quy trình thành lập BảN đồ ĐCCS tỷ lệ
1/10000, 1/5000 67

7
IV.1. Nghiên cứu giải pháp chọn lựa các khuôn dạng (Format) các sản phẩm trong công
nghệ GIS phù hợp với điều kiện Việt Nam và nhằm đáp ứng tối u các nhu cầu sử dụng đa
ngành 67
IV.1.1 Quy trình đo đạc thành lập bản đồ số 67
IV.1.2 Nội dung và yêu cầu của hệ thống đồ họa phục vụ thành lập bản đồ số 67
IV.1.3 Khảo sát một số phần mềm đồ họa 68
IV.1.4 Giới thiệu mẫu một số đối tợng đồ họa cơ sở dùng để tham khảo 69
IV.1.5 Các đối tợng định danh 70
IV.2. Chọn giải pháp thành lập bản đồ địa chính tỷ cơ sở lệ 1/10000 và 1/5000 bằng công
nghệ viễn thám, công nghệ GIS và công nghệ GPS phù hợp với điều kiện Việt Nam 72
IV.2.1 Cơ sở số học và cách chia mảnh bản đồ ĐCCS 1/10000 và 1/5000 [11] 72
IV.2.2 Độ chính xác của bản đồ ĐCCS [11] 72
IV.2.3 Nội dung bản đồ ĐCCS [11] 73
IV.2.4. Mức độ biểu thị nội dung bản đồ khi thành lập bản đồ ĐCCS tỷ lệ 1/10000 và
1/5000 74
IV.2.5 Phơng pháp thành lập bản đồ ĐCCS 75
IV.3. Xây dựng quy trình thành lập bản đồ ĐCCS tỷ lệ 1/10000 bằng giải pháp đa tích hợp
công nghệ VT sử dụng ảnh vệ tinh SPOT-5 và tỷ lệ 1/5000 bằng giải pháp đa tích hợp
công nghệ VT sử dụng ảnh vệ tinh QuickBird với các công nghệ GIS, LIS và GPS phù
hợp với điều kiện Việt Nam 76
IV.3.1. Xây dựng quy trình công nghệ thành lập bản đồ ĐCCS tỷ lệ 1/10000 bằng giải
pháp đa tích hợp công nghệ VT sử dụng ảnh vệ tinh SPOT-5 với các công nghệ GIS và

GPS phù hợp với điều kiện Việt Nam 76
IV.3.2. Xây dựng quy trình thành lập bản đồ ĐCCS tỷ lệ 1/5000 bằng giải pháp đa tích
hợp công nghệ VT sử dụng ảnh vệ tinh QuickBird với các công nghệ GIS và GPS phù hợp
với điều kiện Việt Nam. 85
IV.4. Xây dựng CSDL lu trữ, quản lý và khai thác sử dụng các thông tin về các điểm tọa
độ GPS, phục vụ công tác thành lập bản đồ ĐCCS và các mục đích khác 85
IV.4.1. Giới thiệu tổng quan, mục đích, ý nghĩa 85
IV.4.2. Xây dựng bảng dữ liệu đề xuất 85
IV.4.3. Quản lý, khai thác và cập nhật dữ liệu 87
Chơng V : Kết quả thực nghiệm và đánh giá hiệu quả ứng dụng.88

8
V.1. Điều tra, khảo sát và thu thập thông tin t liệu. 88
V.2. Kết quả ứng dụng quy trình công nghệ thành lập 01 mảnh bản đồ ĐCCS tỷ lệ
1/10000 bằng ảnh SPOT-5 và 01 mảnh bản đồ ĐCCS tỷ lệ 1/5000 bằng ảnh QuickBird tại
khu vực ngoại thị Hà Nội 96
V.3. Đánh giá hiệu quả ứng dụng thực tế quy trình công nghệ thành lập bản đồ địa chính
cơ sở tỷ lệ 1/10000 và 1/5000 bằng giải pháp đa tích hợp công nghệ VT sử dụng ảnh vệ
tinh SPOT-5, QuickBird với các công nghệ GIS, LIS và GPS phù hợp với điều kiện Việt
Nam 99
V.4 So sánh quy trình công nghệ truyền thống và quy trình công nghệ đề xuất ứng dụng.99
Kết luận và kiến nghị 101
Tài liệu tham khảo 105

9
Danh mục các bảng
Bảng II.1 Toạ độ ĐCCS TP Hà Nội 42
Bảng IV.1 Các đối tợng đồ họa cơ sở 74
Bảng IV.2 Thời gian khởi đo lại 88
Bảng IV-3 Bảng lu thông tin 90


Danh mục các hình vẽ
Hình I-1 : Sơ đồ nguyên lý hoạt động của GPS 25
Hình I-2 : Sơ đồ đo toạ độ tơng đối vị trí trạm thu trên mặt đất 28
Hình II - 1 : Sơ đồ kỹ thuật Hệ thống GSTNTT&MT tại Việt Nam 40
Hình II - 2 : Công nghệ GPS động sử dụng trị đo Phase 46
Hình II - 3 : Sơ đồ lới GPS trạm Base 47

Hình II - 4 : GPS động sử dụng trạm tham chiếu ảo 48
Hình III - 1 : Khả năng giải đoán ảnh vệ tinh QuickBird lực phân giải siêu cao 55
Hình III - 2 : Bình đồ ảnh SPOT-5 sau khi đã đợc nắn chỉnh 62
Hình III - 3 : Hiển thị các thông tin về LIS lên nền ảnh 63
Hình III - 4 : Dữ liệu đo GPS tại khu vực khảo sát 69
Hình III - 5 : Hiển thị các thông tin đo đạc GPS lên ảnh SPOT-5 65
Hình IV - 1 : Sơ đồ ảnh vệ tinh SPOT-5 Khu vực Bắc Bộ 88
Hình IV - 2 : Sơ đồ ảnh vệ tinh SPOT-5 Khu vực Nam Bộ 89
Hình IV - 3 : Lựa chọn cảnh ảnh vệ tinh SPOT-5 khu vực Hà Nội 90
Hình IV - 4 : Sơ đồ điểm GPS thuộc lới ĐCCS khu vực Hà Nội 90
Hình IV - 5 : Khu vực thử nghiệm làm bản đồ ĐCCS 1:10000 bằng ảnh SPOT-5 95
Hình IV - 6 : Khu vực thử nghiệm làm bản đồ ĐCCS 1:5000 bằng ảnh QuickBird 95
Hình IV - 1 : Sơ đồ công nghệ đo GPS tĩnh 84
Hình IV - 2 : ứng dụng GIS để bổ xung các điểm GPS trên nền ảnh 89
Hình IV - 3 : Bản đồ ĐCCS tỉ lệ 1/10000 thử nghiệm thu nhỏ 93
Hình IV - 4 : Bản đồ ĐCCS tỉ lệ 1/5000 thử nghiệm thu nhỏ 94


10

Danh mục thuật ngữ tiếng Anh
Automated Mapping Tự động hoá bản đồ
Application Programmer's Interface
(API)
Giao diện cho ngời lập trình ứng
dụng
Faciliites Mapping Phơng tiện dễ dàng thành lập bản
đồ
Computer Aided Drawting and
Design CADD

Thiết kế và vẽ kỹ thuật bản đồ
Structured Analysis and design

Phơng pháp thiết kế hệ thống có cấu
trúc
Methode pour Rassembler les Idees
Sans Effort MERISE
Phơng pháp phân tích hệ thống
Global Navigation Satellite System
GLONASS
Hệ định vị GLONASS
Adress Matching and Mapping Lập bản đồ và tìm kiếm theo địa chỉ
Union and Split Tích hợp hoặc chia tách
Convex polygon Đa giác lồi
Coordinate Tọa độ
Database Cơ sở dữ liệu (CSDL)
Digital Elevation Model (DEM) Mô hình số độ cao
Digital map Bản đồ số
Digital Terrain Model (DTM) Mô hình số địa hình
Digitize Số hóa
Dynamic Link Libraries (DLL) Th viện liên kết động
Edge Cạnh
Elevation, Height Độ cao
Geographical Information System
(GIS)
Hệ thống thông tin địa lý
Graph Đồ thị
Graphic Development Interface Giao diện phát triển đồ họa
Graphical Kernel System (GKS) Hệ thống kênh đồ họa

11
GRID model Mô hình GRID
Land Information System (LIS) Hệ thống thông tin đất đai
Model Mô hình
Object-oriented Đối tợng định hớng
Graphic Overlay Các lớp không gian
Visual Trực quan


Bảng chú giải các chữ viết tắt
CSDL Cơ sở dữ liệu
ĐCCS Địa chính cơ sở
VT Viễn thám
KTXH Kinh tế xã hội
VN-2000 Hệ toạ độ quốc gia VN-2000
TCĐC Tổng cục Địa chính


12
Lời mở đầu
Mục tiêu của đề tài
- Mục tiêu tổng quát:
Tích hợp công nghệ VT sử dụng ảnh vệ tinh, công nghệ GIS và công nghệ GPS để
thành lập bản đồ ĐCCS tỷ lệ 1/10000 và 1/5000.
-Mục tiêu cụ thể:
1. Nghiên cứu một số vấn đề cơ sở lý luận khoa học cơ bản của hệ thống thông tin địa
lý (GIS), hệ thống định vị toàn cầu (GPS) và khả năng tích hợp chúng với hệ thống thông
tin viễn thám.
2. Phân tích, đánh giá thực trạng sử dụng ba hệ thống viễn thám, GIS và GPS ở nớc ta
hiện nay.

3. Nghiên cứu đa tích hợp công nghệ VT sử dụng ảnh vệ tinh, công nghệ GIS và công
nghệ GPS để thành lập bản đồ ĐCCS tỷ lệ 1/10000 và 1/5000.
4. Xây dựng quy trình công nghệ thành lập bản đồ ĐCCS tỷ lệ 1/10000 và 1/5000.
5. ứng dụng quy trình công nghệ thành lập 01 mảnh bản đồ địa chính cơ sở tỷ lệ
1/10000 bằng ảnh SPOT-5 và 01 mảnh bản đồ địa chính cơ sở tỷ lệ 1/5000 bằng ảnh
QuickBird tại khu vực ngoại thị Hà Nội.
6. Đánh giá hiệu quả ứng dụng.
Nội dung nghiên cứu:

Trên cơ sở những lập luận và định hớng trên, chúng tôi đề xuất nội dung nghiên
cứu đề tài nh sau:
1. Nghiên cứu một số vấn đề cơ sở lý luận khoa học cơ bản của Hệ thống thông tin
địa lý (GIS) và Hệ thống định vị toàn cầu (GPS) và khả năng tích hợp chúng với hệ thống
thông tin viễn thám trong lĩnh vực nghiên cứu.
a. Khái quát về thông tin viễn thám.
b. Khái quát về Hệ thống thông tin (GIS) và Hệ thống thông tin đất đai (LIS).

13
c. Khái quát về hệ thống định vị toàn cầu theo hớng ứng dụng trong đo đạc bản đồ và
quản lý đất đai.
d. Đánh giá khả năng tích hợp ứng dụng các công nghệ nêu trên.
e. Tham khảo kết quả một số giải pháp ứng dụng của một số nớc nh Mỹ, Pháp, Nga.
f. Đánh giá tiềm năng ứng dụng của phơng pháp tích hợp cho công tác quản lý tài
nguyên thiên nhiên và môi trờng.
2. Phân tích, đánh giá thực trạng sử dụng ba hệ thống viễn thám, GIS và GPS ở nớc ta
hiện nay.
b. Thực trạng và tiềm năng công nghệ viễn thám ở nớc ta hiện nay.
c. Thực trạng và tiềm năng công nghệ hệ thống thông tin địa lý (GIS) và hệ thống
thông tin đất đai (LIS) ở nớc ta hiện nay.
d. Thực trạng và tiềm năng công nghệ GPS ở nớc ta hiện nay.

e. Khảo sát các kết qủa GPS và giải pháp kết nối với hai công nghệ nêu trên.
3. Nghiên cứu các giải pháp đa tích hợp công nghệ VT sử dụng ảnh vệ tinh, công nghệ
GIS, LIS và công nghệ GPS để thành lập bản đồ ĐCCS tỷ lệ 1/10000 và 1/5000.
a. Giải pháp ứng dụng công nghệ ảnh vệ tinh SPOT-5 để thành lập bản đồ ĐCCS tỷ lệ
1/10000.
b. Giải pháp ứng dụng công nghệ ảnh vệ tinh QuickBird để thành lập bản đồ ĐCCS tỷ
lệ 1/5000.
c. Giải pháp đa tích hợp công nghệ VT sử dụng ảnh vệ tinh SPOT-5 với công nghệ LIS
hiện có ở nớc ta để thành lập bản đồ ĐCCS tỷ lệ 1/10000.
d. Giải pháp đa tích hợp công nghệ VT sử dụng ảnh vệ tinh SPOT-5 với công nghệ
GPS để thành lập bản đồ ĐCCS tỷ lệ 1/10000.
e. Giải pháp đa tích hợp công nghệ VT sử dụng ảnh vệ tinh SPOT-5 với các công nghệ
GIS, LIS và GPS để thành lập bản đồ ĐCCS tỷ lệ 1/10000.

14
f. Giải pháp đa tích hợp công nghệ VT sử dụng ảnh vệ tinh QuickBird với công nghệ
LIS để thành lập bản đồ ĐCCS tỷ lệ 1/5000.
h. Giải pháp đa tích hợp công nghệ VT sử dụng ảnh vệ tinh QuickBird với công nghệ
GPS để thành lập bản đồ ĐCCS tỷ lệ 1/5000.
i. Giải pháp đa tích hợp công nghệ VT sử dụng ảnh vệ tinh QuickBird với các công
nghệ GIS, LIS và GPS để thành lập bản đồ ĐCCS tỷ lệ 1/5000.
4. Xây dựng quy trình thành lập bản đồ ĐCCS tỷ lệ 1/10000, 1/5000.
a. Giải pháp chọn lựa các khuôn dạng (Format) của các sản phẩm trong công nghệ GIS
phù hợp với điều kiện Việt Nam và đáp ứng tối u các nhu cầu sử dụng đa ngành.
b. Chọn giải pháp thành lập bản đồ địa chính tỷ lệ 1/10000 và 1/5000 bằng công nghệ
ảnh vệ tinh, công nghệ GIS và công nghệ GPS phù hợp với điều kiện Việt Nam.
c. Xây dựng quy trình công nghệ thành lập bản đồ ĐCCS tỷ lệ 1/10000 bằng giải pháp
đa tích hợp công nghệ VT sử dụng ảnh vệ tinh SPOT-5 với các công nghệ GIS, LIS và
GPS phù hợp với điều kiện Việt Nam.
d. Xây dựng quy trình công nghệ thành lập bản đồ ĐCCS tỷ lệ 1/5000 bằng giải pháp

đa tích hợp công nghệ VT sử dụng ảnh vệ tinh QuickBird với các công nghệ GIS, LIS và
GPS phù hợp với điều kiện Việt Nam.
5. ứng dụng quy trình công nghệ thành lập 01 mảnh bản đồ địa chính cơ sở tỷ lệ
1/10000 bằng ảnh SPOT-5 và 01mảnh bản đồ địa chính cơ sở tỷ lệ 1/5000 bằng ảnh
QuickBird tại khu vực ngoại thị Hà Nội.
a. ứng dụng quy trình công nghệ thành lập 01 mảnh bản đồ địa chính cơ sở tỷ lệ
1/10000 bằng ảnh SPOT-5 tại khu vực ngoại thị Hà Nội.
b. ứng dụng quy trình công nghệ thành lập 01 mảnh bản đồ địa chính cơ sở tỷ lệ
1/5000 bằng ảnh QuickBird tại khu vực ngoại thị Hà Nội.
6. Đánh giá hiệu quả ứng dụng.
a. Điều tra, khảo sát và thu thập thông tin t liệu.

15
b. Đánh giá hiệu quả ứng dụng thực tế quy trình công nghệ thành lập bản đồ ĐCCS tỷ
lệ 1/10000 bằng giải pháp đa tích hợp công nghệ VT sử dụng ảnh vệ tinh SPOT-5 với các
công nghệ GIS, LIS và GPS phù hợp với điều kiện Việt Nam.
c. Đánh giá hiệu quả ứng dụng thực tế quy trình thành lập bản đồ ĐCCS tỷ lệ 1/5000
bằng giải pháp đa tích hợp công nghệ VT sử dụng ảnh vệ tinh QuickBird với các công
nghệ GIS, LIS và GPS phù hợp với điều kiện Việt Nam.

Tiến độ thực hiện: Đề tài thực hiện trong 2 năm 2006 và 2007.

16
Nội dung chính của báo cáo
chơng I: tổng quan về cơ sở Khoa học cơ bản của hệ
thống thông tin địa lý (GIS), hệ thống định vị toàn cầu (GPS)
và khả năng tích hợp chúng với hệ thống thông tin viễn
thám trong lĩnh vực nghiên cứu thành lập BảN đồ ĐCCS.
I.1. Khái quát về thông tin viễn thám
Công nghệ viễn thám hiện đại đã đem lại hiệu quả cao cho nhiều hoạt động kinh tế,
xã hội nh điều tra cơ bản, khai thác và quản lý tài nguyên, giám sát và bảo vệ môi
trờng, phòng chống và giảm nhẹ thiên tai, tổ chức và quản lý lãnh thổ cũng nh an ninh
- quốc phòng. Bên cạnh các nớc phát triển nh Mỹ, Pháp, Nga, Nhật, các nớc đang
phát triển cũng rất quan tâm đến ứng dụng công nghệ viễn thám. Do đó, công nghệ viễn
thám có một vị trí quan trọng trong chiến lợc phát triển bền vững của mỗi quốc gia.
ở Việt Nam, Viễn thám bắt đầu đợc ứng dụng gần 30 năm, đã có những kết quả
đáng khích lệ và khẳng định tính u việt của công nghệ viễn thám ứng dụng trong thực
tiễn. Tuy nhiên, công nghệ viễn thám ở nớc ta phát triển còn chậm, đáp ứng cha nhiều
cho nhu cầu thực tiễn.
Trong các lĩnh vực đo đạc bản đồ, điều tra quy hoạch đất đai, rừng, địa chất
khoáng sản, khí tợng thuỷ văn, công nghệ viễn thám thực sự trở thành công cụ để thực
hiện chức năng của ngành. Đồng thời công nghệ viễn thám đã đợc ứng dụng để thực
hiện nhiều đề tài nghiên cứu khoa học và dự án liên quan đến điều tra, khảo sát điều kiện

tự nhiên và tài nguyên thiên nhiên, giám sát môi trờng, giảm thiểu thiên tai ở một số
vùng. Những công trình này đã đem lại kết quả quan trọng về phơng pháp luận cũng
nh t liệu. Viễn thám ở Việt Nam bắt đầu từ công nghệ analog, và từ năm 1990 từng
bớc chuyển sang công nghệ số kết hợp với công nghệ analog và hệ thống tin địa lý
(GIS). Hiện nay, nớc ta đã có khả năng xử lý nhiều loại ảnh đạt yêu cầu về độ chính
xác và quy mô sản xuất công nghiệp. Để xử lý phân tích ảnh cho nhiều mục đích khác
nhau, nhiều ngành đã trang bị các phần mềm mạnh, phổ biến trên thế giới, nh ENVI,
ERDAS, PCI, ERMAPPER, OCAPI cùng các phần mềm để xử lý các hệ thống thông
tin địa lý. Nhiều ngành đã trang bị thiết bị hiện đại song do còn thiếu đồng bộ và cha có

17
nhiệm vụ ổn định nên một số còn cha khai thác tốt hệ thống thiết bị và phần mềm hiện
có.
Việc kết hợp sử dụng hệ thống Viễn thám với hệ thống tin địa lý GIS và hệ định vị
toàn cầu GPS mới đang ở bớc đầu nghiên cứu thử nghiệm.
I.2. Khái quát về Hệ thống thông tin địa lý(GIS) và Hệ thống thông tin đất đai (LIS).
I.2.1. Hệ thống thông tin địa lý (GIS).
Hiện nay có khá nhiều các định nghĩa về công nghệ GIS, tuy nhiên, ta có thể hiểu
đó là tập hợp chặt chẽ các phần cứng, phần mềm, cơ sở dữ liệu thông tin địa lý từ thế giới
thực thông qua các quy tắc thủ tục nhất định của ngời sử dụng để thu nhận, xử lý, phân
tích và hiển thị, lu trữ bảo quản các thông tin nêu trên để giải quyết các vấn đề về thông
tin cho các mục đích của con ngời.
Hệ thống thông tin địa lý quản lý các số liệu địa lý riêng rẽ bao gồm cả dữ liệu đồ
hoạ và dữ liệu thuộc tính kèm theo công nghệ máy tính gồm các phần cứng và phần
mềm.
Hệ thống thông tin địa lý đợc thiết kế mở sao cho có thể chạy trên các thế hệ máy
tính nối mạng diện rộng hoặc trong môi trờng hẹp của một hay nhiều cơ quan và có thể
chứa đựng các chức năng Tự động hoá bản đồ/Phơng tiện dễ dàng thành lập bản đồ
(Automated Mapping/ Facilites Mapping AM/FM) và chức năng Thiết kế, vẽ kỹ thuật
bản đồ (Computer Aided Drawfting and Design CADD). Công tác thiết kế này cần đợc

đảm bảo sao cho có thể liên kết dễ dàng các cơ sở dữ liệu độc lập để nâng cao việc khai
thác, sử dụng thông tin nh một nguồn tài nguyên chiến lợc; là công cụ mạnh để cho
các nhà quản lý và chuyên gia kỹ thuật dễ dàng khai thác sử dụng vào từng nhiệm vụ cụ
thể của mình.
Các thông tin trong GIS phải đảm bảo đợc việc gắn kết vị trí địa lý thực của các
đối tợng thuộc vùng lãnh thổ chứa đựng chúng và luôn giải quyết đợc những vấn đề
chính: Vị trí, Điều kiện, Chiều hớng, Kiểu mẫu và Mô hình hoá.
Công nghệ GIS có mối quan hệ mật thiết với các ngành nền tảng của mình, đó là
các ngành Công nghệ máy tính, Toán học, Truyền thông thông tin, Khoa học quản trị dữ
liệu, Trắc địa và bản đồ học Công nghệ máy tính dựa trên nền tảng của các bộ xử lý
CPU và hệ điều hành các phần mềm không ngừng phát triển và hoàn thiện đã mở ra triển

18
vọng to lớn cho sự phát triển và phạm vi ứng dụng của GIS. Toán học là nền tảng để giải
quyết các vấn đề liên quan tới việc xây dựng các thuật toán ứng dụng cụ thể giúp các nhà
lập trình phần mềm GIS mở rộng và hoàn thiện các chức năng xử lý trong GIS. Ngành
truyền thông thông tin cung cấp cho GIS năng lực liên kết mạng máy tính, tạo ra sự đa
ngành trong GIS. Ngày nay ở các nớc phát triển đã kết nối thành mạng máy tính sử
dụng chung cho mọi đối tợng có nhu cầu, giúp các nhà quản lý đánh giá rõ hơn về ích
lợi của công nghệ GIS và hiệu quả đầu t. Dữ liệu trong GIS đợc tổ chức và quản lý dựa
trên các phần mềm quản trị dữ liệu và là một thành phần cơ bản của GIS. Ngành khoa
học quản trị dữ liệu cho phép phát triển và hoàn thiện hệ thống quản trị dữ liệu trong GIS.
Dữ liệu bản đồ là một thành phần chính trong cơ sở dữ liệu của GIS. Khoa học bản đồ
cho phép hoàn thiện và phát triển chức năng xử lý dữ liệu không gian, nâng cấp quy cách
thể hiện các sản phẩm dữ liệu bản đồ. Ngành trắc địa cho phép đảm bảo cơ sở toán học
cho sự liên kết chặt chẽ giữa cơ sở dữ liệu GIS với thế giới thực của nó.
Các thông tin quản lý trong GIS phần lớn là các thông tin tĩnh về những sự vật và
hiện tợng đã xảy ra ở tại một thời điểm hoặc một khoảng thời gian nhất định nào đó.
Việc cập nhật hoặc đổi mới thông tin trong GIS đòi hỏi phải có một nguồn t liệu thông
tin đầy đủ và nhanh chóng. Công nghệ viễn thám ngày nay hoàn toàn cho phép đáp ứng

tối u nhu cầu này.
Xét về mặt cấu trúc, có thể xem GIS là một hệ thống đợc kiến trúc từ các thành
phần cơ bản sau: Phần cứng, Phần mềm, Cơ sở dữ liệu và Ngời sử dụng. Các thành phần
cấu thành đó có mối liên quan mật thiết với nhau. Ngời sử dụng đóng một vai trò quan
trọng điều hành sự hoạt động của hệ thống. Sự vận hành của hệ thống GIS có thể hiểu
đơn giản nh sau: Các thông tin về các sự vật, hiện tợng đợc đa vào GIS để quản lý
tạo ra các cơ sở dữ liệu số. Các cơ sở dữ liệu số này đợc ngời sử dụng xử lý theo mục
đích của mình thông qua công cụ phần mềm GIS để thao tác. Dới tác động của ngời sử
dụng từ các thông tin lên thế giới thực lại phát sinh ra các thông tin mới cần thiết phải
đ
a vào quản lý và sử dụng trong cơ sở dữ liệu của GIS. Nh vậy sẽ tạo ra một vòng tuần
hoàn khép kín giữa các thông tin thu nhận từ thế giới thực, môi trờng công nghệ GIS và
ngời sử dụng.
Công nghệ GIS không lu trữ dữ liệu dới dạng vật lý truyền thống mà lu trữ các
dữ liệu không gian từ thế giới thực kèm theo thông tin thuộc tính của chúng, từ đó chúng
ta có thể tạo ra các tầm nhìn theo nhu cầu, mục đích đặt ra.

19
Phần mềm và phần cứng là hai thành phần cần thiết để có thể ứng dụng công nghệ
GIS vào cuộc sống. Phần mềm trong GIS có thể xem là một tập hợp các câu lệnh điều
khiển phần cứng của máy tính thực hiện một nhiệm vụ xác định. Phần mềm của máy tính
có thể chia làm các lớp cơ bản mà sự liên hệ tơng tác giữa chúng đợc thông qua bởi
các chơng trình hệ thống sau:
-Hệ điều hành là những chơng trình điều khiển hoạt động của hệ thống và kiểm soát
thông tin truyền thông với các thiết bị ngoại vi nối với máy tính.
- Hệ tiện ích đặc biệt cung cấp các chơng trình thực hiện các chức năng thờng dùng
nhất của ngời sử dụng. Trong đó gồm cả ngôn ngữ biên dịch, công cụ quản lý các files
Phần lớn các phần mềm quản lý dữ liệu địa lý đợc viết trong ngôn ngữ lập trình C,
Basic, Cobol, Fortran hoặc Assemble. Những chơng trình điều khiển thiết bị ngoại vi,
các chơng trình tiện ích lu trữ dùng để cung cấp dịch vụ sao chép, cất giữ dữ liệu. Th

viện con bao gồm các Modules chơng trình đợc viết trong các ngôn ngữ lập trình nêu
trên cho phép ngời sử dụng truy nhập vào các chức năng của hệ thống. Các phần mềm
truyền thông đặc biệt cho phép trợ giúp điều khiển các thiết bị lu trữ, ngoại vi, modem,
mạng máy tính
- Hệ phần mềm ứng dụng bao gồm các chơng trình truy cập trực tiếp tạo ra các sản
phẩm cụ thể theo yêu cầu của ngời sử dụng nh lập bản đồ, quản lý và phân tích các số
liệu địa lý. Các phần mềm GIS đợc tạo nên bởi hai phần cơ bản:
+ Các phần mềm trọng tâm có chức năng lập bản đồ cơ bản, quản lý dữ liệu địa lý;
+ Các phần mềm ứng dụng nh phân tích các yếu tố địa hình, lập các bản đồ
chuyên đề, mô hình hoá
Cho đến nay, ở nớc ta vẫn cha có mô hình chuẩn nào về hệ thống thông tin địa lý
đợc chấp thuận, trên cơ sở đó xây dựng các phần mềm ứng dụng chung cho mọi ứng
dụng. ở đây ngời sử dụng phải thiết kế hệ thống cho cơ sở dữ liệu và các ứng dụng. Quá
trình thực hiện đòi hỏi phải có sự phân tích hệ thống, thiết kế sơ bộ, thiết kế sơ đồ cơ sở
dữ liệu, thiết kế chi tiết các ứng dụng, mã hoá phần mềm, kiểm tra và bảo trì liên tục khi
nền tảng cơ sở đợc nâng cấp. Đây là công việc đòi hỏi đầu t lâu dài và liên tục.


20
I.2.2. Hệ thống thông tin đất đai (LIS).
Hệ thống thông tin đất đai (LIS) là một hệ thống GIS chuyên ngành về đất đai. Việc
xây dựng CSDL quốc gia về tài nguyên đất một cách có hệ thống và thống nhất là một
nhu cầu khách quan cần thiết để phục vụ cho việc phân tích và đánh giá hiện trạng, quy
hoạch và dự báo xu hớng phát triển, cung cấp cơ sở luận cứ cho các nhà hoạch định
chính sách, tạo công cụ hiện đại cho bộ máy quản lý nhà nớc, trợ giúp cho các nhu cầu
khác của toàn xã hội.
Việc xây dựng hệ CSDL này đòi hỏi sự phối hợp của nhiều cơ quan để chuẩn bị cơ
sở vật chất về hạ tầng thông tin, xây dựng cấu trúc, tổ chức hệ thống theo một chuẩn
thống nhất và có sự phối hợp thống nhất và chỉ đạo tập trung.
Trong quá trình thiết kế hệ thống CSDL quốc gia về tài nguyên đất, việc đầu tiên

phải làm là lựa chọn phơng pháp thiết kế. Hiện nay, trên thế giới tồn tại một số phơng
pháp thiết kế hệ thống khá phổ biến nh: Phơng pháp thiết kế hệ thống có cấu trúc
(Structured Analysis and design), Phơng pháp phân tích MCX, Phơng pháp GALASCI,
Phơng pháp phân tích hệ thống MERISE (Methode pour Rassembler les Idees Sans
Effort)
CSDL quốc gia về tài nguyên đất bao gồm những thông tin về hệ thống dữ liệu địa
lý nền và hệ thống dữ liệu về tài nguyên đất. Hệ thống này vừa đảm bảo cung cấp về địa
lý nền vừa cung cấp thông tin về đất đai. Việc trớc tiên là chúng ta phải xác lập đợc
phần thông tin địa lý nền cơ bản vì thông tin đất đai phải đợc gắn trên một hệ cơ sở dữ
liệu địa lý nào đó. ở đây chúng ta có thể tạm chia thành các khối thông tin thành phần
chính nh sau:
CSDL về hệ thống quy chiếu;
CSDL về toạ độ, độ cao nhà nứơc, bao gồm cả mô hình DEM bằng công nghệ
LIDAR;
CSDL về ảnh vệ tinh;
CSDL về hệ bản đồ địa hình dãy tỷ lệ cơ bản;
CSDL về đờng biên giới, địa giới hành chính;

21
CSDL về mô hình độ cao địa hình;
CSDL về các loại đất phân theo mục đích sử dụng;
CSDL về bản đồ địa chính;
CSDL về các thông tin METADATA thuộc tính khác.
Hệ CSDL trên có thể đợc thiết kế dới dạng CSDL tập trung hoặc phân tán tuỳ
thuộc vào cơ cấu tổ chức và phơng thức quản lý bộ máy của từng quốc gia. Đặc thù này
ở Việt Nam cho phép khuyến cáo sử dụng thiết kế hệ CSDL dới dạng phân tán là phù
hợp hơn cả.
Trọng tâm của nhiệm vụ xây dựng Cơ sở dữ liệu và hạ tầng kỹ thuật cho CSDL
quốc gia về tài nguyên đất là giải quyết 3 vấn đề cơ bản sau:
1. Xây dựng cơ sở hạ tầng cho công nghệ thông tin gồm:

Xây dựng cơ sở pháp lý cho hệ CSDL quốc gia;
Xác định các chuẩn công nghệ thông tin phổ cập cũng nh chuyên ngành;
Đầu t trang thiết bị tin học phục vụ thu nhận, chỉnh lý, cập nhật, quản lý và
khai thác thông tin;
Đào tạo cán bộ để phục vụ việc xây dựng, vận hành, bảo dỡng, bảo trì hệ
thống thông tin;
Xây dựng mạng lới truyền thông thông tin;
2. Xây dựng hệ thống phần mềm ứng dụng để:
Phục vụ quản lý nhà nớc. Trên cơ sở phân tích hiện trạng về tài nguyên và
môi trờng để quy hoạch, quản lý khai thác và kiểm soát môi trờng;
Phục vụ phát triển kinh tế. Cung cấp thông tin cho các tổ chức kinh tế nh
một đầu vào cho sản xuất kinh doanh;
Phục vụ an ninh quốc phòng;

22
Phục vụ cho các nhu cầu xã hội về thông tin nh nghiên cứu khoa học - công
nghệ, giáo dục đào tạo
3. Xây dựng hệ thống CSDL thông tin chuyên ngành nh một thành phần của hệ
thống CSDL quốc gia gồm:
Xác lập cấu trúc CSDL thông tin chuyên ngành và định chuẩn thông tin;
Thiết kế và xây dựng mạng lới thu nhận , cập nhật chỉnh lý, quản lý và khai
thác thông tin;
CSDL tài nguyên đất đai đợc xây dựng nhằm các mục tiêu:
- Xác định chính xác số lợng, chất lợng tài nguyên đất hiện có;
- Xác định số liệu về hiện trạng sử dụng đất đến từng ô thửa và mục đích sử dụng;
- Xác định các dữ liệu về kinh tế, xã hội, điều kiện tự nhiên ảnh hởng tới quản lý và sử
dụng đất đai;
- Xác định cơ sở khoa học để lập quy hoạch kế hoạch sử dụng đất phục vụ định
hớng phát triển KTXH;
- Đảm bảo CSDL địa lý thống nhất cung cấp cho các CSDL khác có nhu cầu thể hiện

theo vị trí không gian.
Hệ CSDL địa lý về tài nguyên đất có những đặc điểm hoàn toàn khác biệt đối với
các loại CSDL thông thờng khác. Trong CSDL đồ hoạ không chỉ có ở dạng véc tơ, raster
mà các dữ liệu multimedia dùng để mô tả cảnh quan của thế giới thực của từng vùng địa
lý. Các dữ liệu địa lý đòi hỏi phải cùng trong một hệ quy chiếu thống nhất và dạng biểu
diễn của chúng. Mặt khác, khi lựa chọn hệ quy chiếu phải đảm bảo sao cho có thể dễ
dàng hoà nhập dữ liệu với quốc tế thông qua các phép chuyển đổi đã đợc xác lập từ
trớc về các hệ quy chiếu thế giới, lục địa hoặc khu vực. Dữ liệu địa lý đòi hỏi độ chính
xác cao về vị trí không gian tơng ứng với tỷ lệ bản đồ. Một đối tợng, sự vật chỉ có giá
trị khi biết đợc vị trí không gian của nó và độ chính xác phù hợp với cấp hạng tơng
ứng. Hệ CSDL về thông tin đất đai có khối lợng thông tin rất lớn, đa dạng và ngày càng

23
lớn dần theo các chu kỳ cập nhật. Cũng vì lẽ đó đòi hỏi phải thiết kế sao cho công cụ
quản trị phải đủ mạnh, thiết bị lu trữ mạnh và tốc độ xử lý cao.
Hiện nay các phần mềm GIS thờng dùng phổ biến là ARC/INFO, MAPINFO,
MAPPING OFFICE, ER_MAPPER Hệ quản trị dữ liệu cần lựa chọn cho phù hợp với
thể loại dữ liệu. Đối với hệ CSDL địa lý có thể lựa chọn hệ quản trị ARC/INFO (ESRI)
hoặc GIS OFFICE (INTERGRAPH) để quản trị dữ liệu bản đồ. Đối với các dữ liệu thuộc
tính có thể sử dụng hệ quản trị dữ liệu ORACLE hoặc SQR-SERVER. Cả hai hệ quản trị
dữ liệu này có thể thiết kế liên thông nối với nhau.
I.3. Khái quát về hệ thống định vị toàn cầu ứng dụng trong đo đạc bản đồ và quản lý
đất đai
Chúng ta hoàn toàn có thể sử dụng các hệ định vị toàn cầu để xác định một cách
chính xác vị trí không gian của các điểm trên mặt đất.
Xuất phát từ nguyên lý xác định vị trí toạ độ bằng phơng pháp giao hội cạnh
không gian khoảng cánh dài mà ở đây là khoảng cách từ một nhóm vệ tinh đến vị trí
điểm cần xác định tại thời điểm t nào đó. Chỉ cần 3 vệ tinh là có thể giải đợc bài toán
này. Tuy nhiên trong trắc địa, thông thờng để đảm bảo có trị đo thừa, yêu cầu đo tín
hiệu từ 4 vệ tinh trở lên.

Hiện nay đang tồn tại khá nhiều hệ vệ tinh định vị toàn cầu để xác định vị trí không
gian của điểm mặt đất nhanh chóng, chính xác và thuận tiện. ở đây ta có thể nêu ra 3 hệ
định vị toàn cầu phổ biến nhất, đó là Hệ định vị toàn cầu GPS do Bộ Quốc phòng Mỹ xây
dựng và đã đợc ứng dụng quen thuộc ở Việt Nam; Hệ định vị GLONASS (Global
Navigation Satellite System) do Nga thiết kế từ những năm 70 phục vụ mục đích quân sự
và bắt đầu xây dựng vào những năm 80 của thế kỷ trớc; Hệ định vị toàn cầu GALILEO
của Liên minh châu Âu xây dựng phục vụ thuần tuý mục đích dân sự.
Trong Hệ định vị toàn cầu GPS các vệ tinh đợc bố trí không dới 6 quỹ đạo cách
nhau 60 độ kinh và cách mặt đất 20 190 km. Mỗi vệ tinh liên tục phát tín hiệu dẫn đờng
xuống các máy thu tín hiệu trên mặt đất gồm: hệ thống thời gian; thông số cải chính
đồng hồ vệ tinh; thông số quỹ đạo vệ tinh; lịch vệ tinh và các thông số liên quan tới tầng
khí quyển. Các thông số trên cho phép tính ra khoảng cách từ trạm thu mặt đất đến từng
vệ tinh. Nhờ đó nên có thể xác định vị trí không gian của điểm mặt đất ở bất kỳ nơi nào

24
và bất kỳ thời điểm nào một cách chính xác và nhanh chóng. Độ chính xác vị trí không
gian của điểm mặt đất tuỳ thuộc vào phơng pháp định vị mà dao động từ vài chục mét
đến vài centimet.
Trong quá trình xây dựng hệ định vị GLONASS, vệ tinh đầu tiên đợc phóng lên
quỹ đạo vào tháng 10/1982; sau đó vào tháng 12/1995 phóng tiếp 24 vệ tinh, tuy nhiên
sau một thời gian hoạt động một số trong đó hết tuổi thọ, chỉ còn lại 15 vệ tinh. Số vệ
tinh quá tuổi không đợc bổ sung kịp nên hệ thống hoạt động không ổn định và độ chính
xác đạt đợc không bằng hệ GPS của Mỹ. Theo kế hoạch dự kiến thì từ 2007 Liên bang
Nga sẽ phóng vệ tinh GLONASS K có tuổi thọ 10 năm và thờng xuyên có 24 vệ tinh
hoạt động trên quỹ đạo. Với thế hệ vệ tinh này, Nga hy vọng sẽ cải thiện một bớc đáng
kể về độ chính xác nhờ nâng cao độ chính xác của các vệ tinh trên quỹ đạo.
Hệ định vị GALILEO do liên minh châu Âu điều hành quản lý không bị ràng buộc
bởi các lực lợng quân sự. Hệ định vị GALILEO theo thiết kế gồm 30 vệ tinh với tuổi thọ
13 năm phân bố đối xứng trên 3 quỹ đạo với mặt cắt với xích đạo một góc 56 độ và cách
mặt đất 23 616 km. Trên mỗi quỹ đạo có 9 vệ tinh liên tục hoạt động và 1 vệ tinh dự

phòng. Trên mặt đất túc trực 6 vệ tinh luôn sẵn sàng phóng lên quỹ đạo thay thế những vệ
tinh có sự cố hoặc hết tuổi thọ. Hệ thống đợc thiết kế đảm bảo hoạt động liên tục đến
năm 2023. Trên sóng tải L luôn có 10 loại tín hiệu cung cấp những dịch vụ theo các nhu
cầu chung; chuyên dụng; giám sát bảo vệ môi trờng; tìm kiếm cứu hộ cứu nạn và phục
vụ điều hành của các chính phủ. Hệ GALILEO đợc thiết kế đảm bảo giảm thiểu độ
nhiễu của tầng điện ly, khả năng thu tín hiệu và độ chính xác tơng đối cao.
Do có nhiều u điểm nổi trội của hệ thống định vị GPS mà các hệ thống định vị
khác cha đạt đợc nên ở đây chúng ta chỉ giới hạn tìm hiểu về hệ thống định GPS.
I.3.1. Xác định toạ độ tuyệt đối vị trí trạm thu mặt đất trong hệ WGS-84
Tại thời điểm t, giả sử ta thu đợc tín hiệu từ 3 vệ tinh S1, S2, S3 với toạ độ không
gian đã biết WGS-84 tơng ứng là Xs1, Ys1, Zs1 ; Xs2, Ys2, Zs2; Xs3, Ys3, Zs3, đồng
thời đã biết đợc 3 cạnh không gian khoảng cách dài Ds1, Ds2, Ds3 từ 3 vệ tinh đến vị trí
máy thu và khoảng cách giữa vệ tinh S1 đến vệ tinh S2 là L12; khoảng cách giữa vệ tinh
S1 đến vệ tinh S3 là L13, khi đó ta có toạ độ không gian vị trí điểm P trên mặt đất Xp,
Tp, Zp [15] là: