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

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN





Nguyễn Văn Muôn







NGHIÊN CỨU GIẢI PHÁP NÂNG CAO HIỆU QUẢ
ỨNG DỤNG KỸ THUẬT GPS ĐO ĐỘNG XỬ LÝ SAU
TRONG ĐO ĐẠC ĐỊA CHÍNH (THỬ NGHIỆM
TRÊN ĐỊA BÀN THÀNH PHỐ HẢI PHÒNG)






LUẬN VĂN THẠC SỸ KHOA HỌC

Hà Nội - 2012



ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN






Nguyễn Văn Muôn




NGHIÊN CỨU GIẢI PHÁP NÂNG CAO HIỆU QUẢ
ỨNG DỤNG KỸ THUẬT GPS ĐO ĐỘNG XỬ LÝ SAU
TRONG ĐO ĐẠC ĐỊA CHÍNH (THỬ NGHIỆM
TRÊN ĐỊA BÀN THÀNH PHỐ HẢI PHÒNG)

Chuyên ngành: Địa chính
Mã số: 60.44.80


LUẬN VĂN THẠC SỸ KHOA HỌC


NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC
PGS.TS. Trần Quốc Bình







Hà Nội – 2012
1

MỤC LỤC

MỞ ĐẦU 6
Chƣơng 1. TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ GPS 8
1.1. Sự hình thành của hệ thống GPS 8
1.2. Cấu trúc của hệ thống GPS 9
1.2.1. Đoạn không gian 10

1.2.2. Đoạn điều khiển 13
1.2.3. Đoạn sử dụng 14
1.3. Các phƣơng pháp đo GPS 16
1.3.1 Đo GPS tuyệt đối 16
1.3.2 Đo GPS tƣơng đối 16
1.4. Tình hình ứng dụng GPS trong thu thập dữ liệu không gian 21
1.4.1 Tình hình ứng dụng GPS trên thế giới 21
1.4.2 Tình hình ứng dụng GPS ở Việt Nam 22
Chƣơng 2. CƠ SỞ KHOA HỌC CỦA KỸ THUẬT GPS ĐO ĐỘNG XỬ LÝ SAU 24
2.1. Cơ sở khoa học của phƣơng pháp đo pha GPS 24
2.1.1. Mô hình toán học của phƣơng pháp đo pha 24
2.1.2 Các trị đo pha phân sai 26
2.2. Kỹ thuật đo GPS động xử lý sau 28
2.2.1. Nguyên tắc đo đạc 28
2.2.2. Quy trình đo GPS động xử lý sau 29
2.2.3 Các nguồn sai số trong GPS đo động xử lý sau 36
2.3. Khả năng ứng dụng GPS đo động xử lý sau trong đo đạc địa chính 40
2.3.1. Ƣu và nhƣợc điểm của kỹ thuật GPS đo động xử lý sau 40
2.3.2. Đánh giá về khả năng ứng dụng của GPS đo động xử lý sau
trong đo đạc địa chính 42
Chƣơng 3. THỬ NGHIỆM THỰC TẾ VÀ ĐỀ XUẤT MỘT SỐ GIẢI PHÁP
NÂNG CAO HIỆU QUẢ ỨNG DỤNG GPS ĐO ĐỘNG XỬ LÝ SAU TRONG
ĐO ĐẠC ĐỊA CHÍNH TRÊN ĐỊA BÀN THÀNH PHỐ HẢI PHÒNG 44
3.1. Khái quát về địa bàn nghiên cứu 44
3.1.1 Vị trí địa lý 44
3.1.2. Đặc điểm địa hình, địa vật 45
3.1.3 Tình hình đo đạc địa chính và lập hồ sơ địa chính 46
3.2. Điều kiện thử nghiệm 47
3.3. Thử nghiệm lựa chọn tham số tối ƣu cho GPS đo động xử lý sau 53
3.3.1. Ảnh hƣởng của tham số đo tới kết quả GPS đo động xử lý sau 53

3.3.2 Thử nghiệm lựa chọn tham số đo tối ƣu 54
3.3.3. Đề xuất phƣơng thức lựa chọn tham số đo tối ƣu 57
3.4. Thử nghiệm ứng dụng GPS đo động xử lý sau trong thành lập lƣới
khống chế đo vẽ 58
3.4.1. Yêu cầu kỹ thuật của lƣới khống chế đo vẽ và khả năng đáp ứng
của kỹ thuật GPS đo động xử lý sau 58
3.4.2. Thử nghiệm GPS đo động xử lý sau với 1 trạm Base 59
2

3.4.3. Thử nghiệm GPS đo động xử lý sau với 2 trạm Base 67
3.5. Thử nghiệm ứng dụng GPS đo động xử lý sau trong đo vẽ chi tiết
nội dung bản đồ 73
3.6. Đề xuất một số giải pháp nâng cao hiệu quả ứng dụng GPS đo động xử
lý sau trong đo đạc địa chính 77
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 79
TÀI LIỆU THAM KHẢO 81

3

DANH MỤC HÌNH

Hình 1.1. Cấu trúc của hệ thống GPS 10
Hình 1.2. Sơ đồ quỹ đạo vệ tinh hệ thống GPS 10
Hình 1.3. Vệ tinh GPS đang bay trên quĩ đạo quanh Trái đất 11
Hình 1.4. Cấu trúc tín hiệu GPS. 13
Hình 1.5. Mạng lƣới các trạm điều khiển của hệ thống GPS từ sau năm 2005 14
Hình 1.6. Một số loại máy thu GPS của hãng Trimble 15
Hình 1.7. Máy thu 4600LS và hệ thống Radio Link Trimtalk 900 18
Hình 2.1. Độ lệch pha giữa sóng từ vệ tinh và sóng do máy thu phát ra 24
Hình 2.2. Sơ đồ tính các trị đo pha phân sai 26

Hình 2.3. Một phần bản đồ địa chính xã Đông Hòa Hiệp, huyện Cái Bè, tỉnh
Tiền Giang hiển thị trên nền ảnh Google Earth 42
Hình 3.1. Vị trí thành phố Hải Phòng 44
Hình 3.2. Các khu vực đã đo vẽ bản đồ địa chính 47
Hình 3.3. Khu đo thực nghiệm tại phƣờng Hải Thành, quận Dƣơng Kinh,
Hải Phòng 50
Hình 3.4. Khu đo thực nghiệm tại xã Hoàng Châu, huyện Cát Hải, Hải Phòng 53
Hình 3.5. Đồ thị biểu diễn sai số của tọa độ của trạm Rover đối với thời gian đo 57
Hình 3.6. Sự suy giảm độ chính xác theo khoảng cách khi sử dụng 1 trạm Base B1 60
Hình 3.7. Sự suy giảm độ chính xác theo khoảng cách khi sử dụng 1 trạm Base
118519 61
Hình 3.8. Sự suy giảm độ chính xác theo khoảng cách khi sử dụng 1 trạm Base
Đồ Sơn 62
Hình 3.9. Sự suy giảm độ chính xác theo khoảng cách khi sử dụng 1 trạm Base
118511 64
Hình 3.10. Sự suy giảm độ chính xác theo khoảng cách khi sử dụng 1 trạm
Base 118528 66
Hình 3.11. Sự suy giảm độ chính xác theo khoảng cách khi sử dụng 1 trạm
Base (tổng hợp 31 điểm đo) 66
Hình 3.12. Sự suy giảm độ chính xác theo khoảng cách khi sử dụng 2 trạm
Base B1 và 118519 68
Hình 3.13. Sự suy giảm độ chính xác theo khoảng cách khi sử dụng 2 trạm
Base B1 và Đồ Sơn 69
Hình 3.14. Sự suy giảm độ chính xác theo khoảng cách khi sử dụng 2 trạm
Base 118511 và 118528 71
Hình 3.15. Sự suy giảm độ chính xác theo khoảng cách khi sử dụng 2 trạm
Base (tổng hợp 17 điểm đo) 71
Hình 3.16. Sơ đồ phân bố các điểm đo trong các khu thử nghiệm 72
4

DANH MỤC BẢNG

Bảng 1.1. Bảng tổng hợp các phƣơng pháp đo GPS 21
Bảng 2.1. Đặc tính kỹ thuật của một số loại máy thu GPS có khả năng đo động 30
Bảng 2.2. Các chỉ số ảnh hƣởng của đồ hình vệ tinh DOP 38
Bảng 3.1. Tổng hợp kết quả đo đạc lập bản đồ địa chính đến tháng 10/2012. 46
Bảng 3.2. Khái quát về các khu đo thử nghiệm 49
Bảng 3.3. Bảng tọa độ các điểm trạm Base 51
Bảng 3.4. Bảng tọa độ các điểm trạm Rover 51
Bảng 3.5. Kết quả thử nghiệm tại khu đo phƣờng Hải Thành 55
Bảng 3.6. Kết quả thử nghiệm tại khu đo xã Hoàng Châu 56
Bảng 3.7. Yêu cầu về sai số vị trí điểm khống chế đo vẽ 59
Bảng 3.8. Bảng kết quả đo PPK khu đo phƣờng Hải Thành sử dụng 1 trạm
Base B1 60
Bảng 3.9. Bảng kết quả đo PPK khu đo phƣờng Hải Thành sử dụng 1 trạm
Base III 118519 61
Bảng 3.10. Bảng kết quả đo PPK khu đo phƣờng Hải Thành sử dụng 1 trạm
Base Đồ Sơn 62
Bảng 3.11. Bảng kết quả đo PPK khu đo xã Hoàng Châu sử dụng 1 trạm Base
118511 63
Bảng 3.12. Bảng kết quả đo PPK khu đo xã Hoàng Châu sử dụng 1 trạm Base
118528 65
Bảng 3.13. Bảng kết quả đo PPK khu đo phƣờng Hải Thành sử dụng 2 trạm
Base B1 và 118519 68
Bảng 3.14. Bảng kết quả đo PPK khu đo phƣờng Hải Thành sử dụng 2 trạm
Base B1 và Đồ Sơn 69
Bảng 3.15. Bảng kết quả đo PPK khu đo xã Hoàng Châu sử dụng 2 trạm Base
118511 và 118528 70
Bảng 3.16. Số liệu đo chi tiết bằng kỹ thuật GPS đo động xử lý sau 74
5

DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT


GPS: Hệ thống định vị toàn cầu (Global Positioning System)
PDOP: Độ suy giảm độ chính xác vị trí điểm (Posittion Dilution of Precision)
RDOP: Độ suy giảm độ chính xác tƣơng đối (Relative Dilution of Precision)
RTK: Đo động thời gian thực (Real Time Kinematic)
PPK: Đo động xử lý sau (Post Processing Kinematic)
UBND: Ủy ban nhân dân
6

MỞ ĐẦU

1. Tính cấp thiết của đề tài
Đất đai là nguồn tài nguyên thiên nhiên, tài sản quốc gia quý báu, là địa bàn để
phân bố dân cƣ và các hoạt động kinh tế, xã hội quốc phòng, an ninh; là nguồn vốn,
nguồn nội lực để xây dựng và phát triển bền vững quốc gia. Để phục vụ tốt công tác quản
lý nhà nƣớc về đất đai cần phải có bản đồ địa chính và cơ sở dữ liệu về đất đai.
Hiện nay, công tác thành lập bản đồ địa chính và bản đồ địa hình tỷ lệ lớn chủ yếu
đƣợc thực hiện bằng phƣơng pháp toàn đạc điện tử. Đây là phƣơng pháp có độ chính xác
tốt, cho phép đo vẽ ở mức độ chi tiết cao nhất, tuy nhiên có yếu điểm là phải dựa trên
mạng lƣới đo vẽ dày đặc và phải đảm bảo thông hƣớng giữa các trạm đo dẫn đến năng
suất lao động rất hạn chế trong những khu vực có địa hình dày đặc. Những năm gần đây
hệ thống định vị toàn cầu GPS (Global Positioning System) ngày càng phát triển hoàn
thiện và sử dụng rộng rãi, hiệu quả với độ chính xác cao đã đƣợc ứng dụng rộng rãi trong
đo đạc bản đồ bởi các tính ƣu việt nhƣ: có thể xác định tọa độ của các điểm từ các điểm
gốc mà không cần thông hƣớng, việc đo đạc nhanh, đạt độ chính xác cao, ít phụ thuộc
vào điều kiện thời tiết, kết quả đo đạc có thể tính trong hệ tọa độ toàn cầu hoặc hệ tọa độ
địa phƣơng và đƣợc ghi dƣới dạng file số nên dễ dàng nhập vào các phần mềm đo vẽ bản

đồ hoặc các hệ thống cơ sở dữ liệu. Tuy nhiên, ứng dụng chính của GPS trong đo đạc địa
chính vẫn là phƣơng pháp đo tĩnh dùng để thành lập lƣới khống chế tọa độ. Vì vậy, việc
nghiên cứu các kỹ thuật đo GPS động (có năng suất lao động cao hơn nhiều so với đo
tĩnh) trong đo đạc địa chính là rất cần thiết để có cơ sở khoa học triển khai ứng dụng phổ
biến ở nƣớc ta.
Xuất phát từ lý do này, tôi đã tiến hành nghiên cứu và thực hiện đề tài: “Nghiên
cứu giải pháp nâng cao hiệu quả ứng dụng kỹ thuật GPS đo động xử lý sau trong đo
đạc địa chính (thử nghiệm trên địa bàn thành phố Hải Phòng)”.
2. Mục tiêu nghiên cứu
Đánh giá khả năng ứng dụng, từ đó đề xuất một số giải pháp nâng cao hiệu quả
GPS đo động xử lý sau bằng các máy thu 1 tần số trong đo đạc địa chính trên cơ sở kết
quả thử nghiệm tại một số khu vực của thành phố Hải Phòng.
3. Nội dung nghiên cứu
- Nghiên cứu tổng quan về công nghệ GPS và kỹ thuật GPS đo động xử lý sau.
- Đánh giá khả năng áp dụng GPS đo động xử lý sau bằng các máy thu GPS 1 tần
số trong đo đạc địa chính.
7

- Đề xuất một số giải pháp nâng cao hiệu quả đo đạc địa chính bằng kỹ thuật GPS
đo động xử lý sau: lựa chọn tham số đo tối ƣu, thành lập lƣới khống chế đo vẽ bằng GPS
đo động xử lý sau, kết hợp GPS đo động xử lý sau với phƣơng pháp toàn đạc điện tử trên
cơ sở thử nghiệm thực tế trên địa bàn thành phố Hải Phòng.
4. Phƣơng pháp nghiên cứu
- Phƣơng pháp phân tích và tổng hợp tài liệu: tìm hiểu cơ sở khoa học về công
nghệ GPS, ứng dụng chúng trong đo đạc lập bản đồ địa chính.
- Phƣơng pháp so sánh: sử dụng số liệu đo đạc bằng GPS so sánh với số liệu toàn
đạc và số liệu gốc để đánh giá độ chính xác và kết quả thử nghiệm.
- Phƣơng pháp trắc địa vệ tinh: cung cấp dữ liệu về toạ độ, vị trí các đối tƣợng
bằng GPS.
- Phƣơng pháp thống kê: sử dụng để tìm ra quy luật của các hiện tƣợng.

5. Kết quả đạt đƣợc
- Đánh giá về khả năng ứng dụng GPS đo động xử lý sau trong đo đạc địa chính.
- Đề xuất một số giải pháp nâng cao hiệu quả ứng dụng GPS đo động xử lý sau
trong đo đạc địa chính.
6. Ý nghĩa của đề tài:
a) Ý nghĩa khoa học
Ý nghĩa khoa học của đề tài là làm rõ đƣợc ảnh hƣởng của tham số đo tới kết quả
đo GPS động xử lý sau, và khả năng ứng dụng phƣơng pháp đo GPS động xử lý sau trong
đo đạc địa chính. Từ đó đề xuất một số giải pháp nâng cao hiệu quả ứng dụng GPS đo
động xử lý sau trong đo đạc địa chính.
b) Ý nghĩa thực tiễn
Các kết quả của đề tài tạo ra cơ sở khoa học giúp cho các đơn vị sản xuất đƣa
phƣơng pháp GPS đo động xử lý sau vào công tác phát triển lƣới khống chế đo vẽ, đo vẽ
bản đồ tỷ lệ lớn hoặc đo đạc công trình.
7. Cấu trúc của luận văn
Ngoài phần mở đầu và kết luận, luận văn có cấu trúc gồm 03 chƣơng:
Chƣơng 1. Tổng quan về công nghệ GPS
Chƣơng 2. Cơ sở khoa học của kỹ thuật GPS đo động xử lý sau
Chƣơng 3. Thử nghiệm thực tế và đề xuất một số giải pháp nâng cao hiệu quả ứng
dụng GPS đo động xử lý sau trong đo đạc địa chính trên địa bàn thành phố Hải Phòng.
8

CHƢƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ GPS

1.1. Sự hình thành của hệ thống GPS
Từ những năm 60 của thế kỷ XX, Cơ quan Hàng không và Vũ trụ (NASA) cùng
với Quân đội Hoa Kỳ đã tiến hành chƣơng trình nghiên cứu, phát triển hệ thống dẫn
đƣờng và định vị chính xác bằng vệ tinh nhân tạo. Hệ thống định vị dẫn đƣờng bằng vệ
tinh thế hệ đầu tiên là hệ thống TRANSIT. Hệ thống này có 6 vệ tinh, hoạt động theo
nguyên lý Doppler. Hệ thống TRANSIT đƣợc sử dụng trong thƣơng mại vào năm 1967.

Một thời gian ngắn sau đó TRANSIT bắt đầu ứng dụng trong trắc địa. Việc thiết lập
mạng lƣới điểm định vị khống chế toàn cầu là những ứng dụng sớm nhất của hệ
TRANSIT.
Định vị bằng hệ thống TRANSIT cần thời gian quan trắc rất lâu mà độ chính xác
chỉ đạt cỡ 1m. Do vậy, trong công tác trắc địa - bản đồ hệ thống TRANSIT chỉ phù hợp
với công tác xây dựng các mạng lƣới khống chế cạnh dài. Nó không thỏa mãn đƣợc các
ứng dụng đo đạc thông dụng nhƣ đo đạc bản đồ, các công trình dân dụng.
Tiếp sau thành công bƣớc đầu của hệ thống TRANSIT, hệ thống định vị vệ tinh
thế hệ thứ hai ra đời có tên là NAVSTAR-GPS (Navigtion Satellite Timing And Ranging
– Global Positioning System) gọi tắt là GPS. Hệ thống này bao gồm 24 vệ tinh phát tín
hiệu, bay quanh Trái đất theo những quỹ đạo xác định. Độ chính xác định vị bằng hệ
thống này đƣợc nâng cao một cách đáng kể so với TRANSIT và nhƣợc điểm về thời gian
quan trắc đã đƣợc khắc phục.
Một năm sau khi phóng vệ tinh thử nghiệm NTS-2 (Navigation Technology
Sattellite 2), giai đoạn thử nghiệm vận hành hệ thống GPS bắt đầu với việc phóng vệ tinh
GPS khối I. Từ năm 1978 dến 1985 có 11 vệ tinh khối I đã đƣợc phóng lên quỹ đạo. Hiện
nay hầu hết số vệ tinh thuộc khối I đã hết hạn sử dụng. Việc phóng vệ tinh thế hệ thứ II
(khối II) bắt đầu vào năm 1989. Sau giai đoạn này, 24 vệ tinh đã đƣợc triển khai trên 6
quĩ đạo nghiêng 55
o
so với mặt phẳng xích đạo trái đất với chu kỳ 12 giờ 58 phút, ở độ
cao xấp xỉ 12.600 dặm (20.200 km). Loại vệ tinh bổ sung thế hệ III (khối IIR, IIR-M và
II-F) đƣợc thiết kế thay cho những vệ tinh khối II, cho đến nay đã có 32 vệ tinh của hệ
thống GPS hoạt động trên quỹ đạo.
Gần nhƣ đồng thời với hệ thống GPS của Mỹ, Nga cũng phát triển một hệ thống
tƣơng tự với tên gọi GLONASS (nhƣng không thƣơng mại hóa rộng rãi). Hiện nay Liên
9

minh Châu Âu đang phát triển hệ dẫn đƣờng vệ tinh của mình mang tên GALILEO, hiện
đã có một số vệ tinh đã đƣợc đƣa lên quỹ đạo và hệ thống dự kiến đƣợc đƣa vào sử dụng

năm 2014. Trung Quốc thì phát triển hệ thống định vị toàn cầu của mình mang tên
BEIDOU (Bắc Đẩu) bao gồm 35 vệ tinh. Ngoài ra còn một số hệ thống định vị vệ tinh
khác đƣợc sử dụng ở một số nơi trên thế giới.
Những ứng dụng sớm nhất của công nghệ GPS trong trắc địa là đo đạc các mạng
lƣới trắc địa mặt bằng, năm 1983 ngƣời ta đã xây dựng mạng lƣới trắc địa ở Elfel (CHLB
Đức), tiếp theo đó nhiều mạng lƣới khác cũng đƣợc xây dựng ở Montgomery County,
Pennsylvania (Mỹ), Ở Việt Nam, ngay từ những năm 1991-1992 chúng ta cũng đã sử
dụng công nghệ GPS để xây dựng một số mạng lƣới tọa độ nhà nƣớc hạng II ở những
vùng khó khăn chƣa có lƣới khống chế (Minh Hải, Tây Nguyên, ). Sử dụng GPS để xây
dựng lƣới trắc địa biển, kết nối đất liền với các hải đảo trong một hệ thống tọa độ chung.
Trong những năm 1995-1997 chúng ta đã xây dựng mạng lƣới GPS cấp “0”, trên cơ sở
đó thành lập hệ quy chiếu Quốc gia mới (VN-2000) cũng nhƣ việc lập lƣới khống chế
hạng III phủ trùm lãnh thổ (gần 30.000 điểm) [7].
Hiện nay, hệ thống GPS vẫn đang phát triển và ngày càng hoàn thiện về phần
cứng (thiết bị đo) và phần mềm (chƣơng trình xử lý số liệu), đƣơc ứng dụng rộng rãi vào
mọi dạng công tác trắc địa bản đồ, trắc địa công trình dân dụng và các công tác định vị
khác theo chiều hƣớng ngày càng đơn giản, hiệu quả.
1.2. Cấu trúc của hệ thống GPS
GPS là một hệ thống kỹ thuật phức tạp, song theo sự phân bố không gian ngƣời ta
chia hệ thống GPS thành 3 phần (còn gọi là đoạn – segment):
- Đoạn không gian (Space Segment);
- Đoạn điều khiển (Control Segment);
- Đoạn sử dụng (User Segment).
10


Hình 1.1. Cấu trúc của hệ thống GPS.
1.2.1. Đoạn không gian
Đoạn không gian gồm tối thiểu 24 vệ tinh bay trên 6 mặt phẳng quỹ đạo cách đều
nhau và có góc nghiêng 55

o
so với mặt phẳng xích đạo của Trái đất. Quỹ đạo của vệ tinh
gần nhƣ hình tròn, vệ tinh bay ở độ cao xấp xỉ 20200 km so với mặt đất, bán kính quỹ
đạo 26.600 km. Vệ tinh GPS chuyển động trên quỹ đạo với chu kỳ là 718 phút, mỗi một
quỹ đạo có ít nhất 4 vệ tinh. Do đó, ở bất kỳ thời gian nào và ở bất kỳ vị trí quan trắc nào
trên Trái đất trong điều kiện địa hình thông thoáng cũng có thể quan trắc đƣợc ít nhất 4
vệ tinh GPS - điều kiện tối thiểu để có thể định vị đƣợc trong không gian 3 chiều.

Hình 1.2. Sơ đồ quỹ đạo vệ tinh hệ thống GPS.
11



Hình 1.3. Vệ tinh GPS đang bay trên quĩ đạo quanh Trái đất.
Một thành phần quan trọng của đoạn không gian là tín hiệu phát từ vệ tinh đến các
máy thu. Việc phát và thu tín hiệu vệ tinh là cơ sở để đo đạc với hệ thống GPS.
Tín hiệu phát ra từ vệ tinh bao gồm 3 thành phần cơ bản sau:
- 2 sóng tải (hay sóng mang - carrier wave) trong dải tần số L (L band) là L1 và
L2;
- Mã giả ngẫu nhiên sử dụng để đo khoảng cách, bao gồm C/A-code và P-code
(hay Y-code);
- Thông báo định vị (navigation message).
Mỗi vệ tinh GPS có 1 đồng hồ nguyên tử rất chính xác. Các đồng hồ này xung
nhịp với tần số
MHz23.10
0
f
là tần số cơ bản để tạo ra tín hiệu phát đi từ vệ tinh.
Các sóng tải có nhiệm vụ chuyển tải mã đo khoảng cách và các thông báo định vị.
Vệ tinh GPS phát ra sóng tải ở 2 tần số ký hiệu là L1 và L2, các tần số này đƣợc tính từ

tần số cơ bản nhƣ sau:
Mhz42.1575154
01
 ff
L
;
Mhz60.1227120
02
 ff
L
;
Từ các tần số trên, có thể tính đƣợc bƣớc sóng của L1 và L2 nhƣ sau:
cm19
1
1

L
L
f
c


cm24
2
2

L
L
f
c



Các mã giả ngẫu nhiên đƣợc sử dụng để đo khoảng cách từ vệ tinh tới máy thu.
Các mã này đƣợc gọi là giả ngẫu nhiên vì chúng có tính chất gần giống nhƣ một mã
ngẫu nhiên, nhƣng trong thực tế đƣợc phát sinh ra theo một thuật toán phức tạp mà ta có
12

thể biểu diễn một cách đơn giản dƣới dạng hàm số G = G(PRN) với PRN là số nguyên có
giá trị từ 1 đến 36. Với mỗi một giá trị của PRN sẽ có một mã giả ngẫu nhiên. Mỗi vệ
tinh GPS đƣợc gán một giá trị PRN riêng và do đó nó có mã giả ngẫu nhiên riêng [1]. Có
2 loại mã giả ngẫu nhiên là:
- C/A-code (viết tắt của từ "clear/access code" hay "coarse/acquisition code"),
đƣợc phát đi ở tần số 1.023MHz và có chu kỳ lặp lại là 1ms (cứ 1ms thì mã C/A-code lại
lặp lại). Chỉ có sóng tải L1 là đƣợc điều biến bởi C/A-code, tức là mã này chỉ có trong
sóng L1.
- P-code (viết tắt của từ "private code" hay "precise code"), đƣợc phát đi ở tần số
10.23MHz và có chu kỳ lặp lại là 266.4 ngày. Số 266.4 ngày này đƣợc chia thành các
khoảng 7 ngày (1 tuần) và mỗi khoảng đƣợc gán với 1 vệ tinh. Nhƣ vậy, P-code của mỗi
vệ tinh sẽ lặp lại sau 1 tuần. P-code đƣợc truyền bởi cả 2 sóng tải là L1 và L2. Khi chế độ
A/S (Anti Spoofing) đƣợc bật thì P-code đƣợc mã hóa thành Y-code và ngƣời dùng dân
sự không sử dụng đƣợc.
- Các thông báo định vị (Navigation message) chứa các thông tin dự báo về:
+ Lịch vệ tinh;
+ Các hệ số của mô hình dùng để hiệu chỉnh sai lệch đồng hồ của vệ tinh;
+ Trạng thái (hay sức khỏe) của vệ tinh (đang hoạt động, ngừng hoạt động, sửa
chữa, );
+ Các thông số của mô hình mô tả ảnh hƣởng của tầng điện ly.
Các thông tin dự báo trên đƣợc các trạm điều khiển cung cấp lên vệ tinh rồi truyền
xuống các máy thu của ngƣời sử dụng trong các thông báo định vị. Các thông báo định vị
đƣợc phát đi từng bít một (0 hay 1) cứ sau 20 chu kỳ lặp lại của mã C/A-code. Toàn bộ

một thông báo định vị dài 1500bit và để truyền tải một thông báo nhƣ vậy cần 30s [8].
13



Hình 1.4. Cấu trúc tín hiệu GPS [1].
1.2.2. Đoạn điều khiển (Control segment)
Đoạn này gồm 5 trạm quan sát trên mặt đất, trong đó có một trạm điều khiển trung
tâm đặt tại Colorado Springs (Mỹ) và 4 trạm theo dõi đặt tại Hawaii (Thái Bình Dƣơng),
Ascension Island (Đại Tây Dƣơng), Diego Garcia (Ấn Độ Dƣơng) và Kwajalein (Đông
Thái Bình Dƣơng). Các trạm này tạo thành một vành đai bao quanh Trái đất.
Các trạm điều khiển theo dõi liên tục tất cả các vệ tinh có thể quan sát đƣợc. Các
số liệu quan sát đƣợc ở các trạm này đƣợc chuyển về trạm điều khiển trung tâm (MCS –
master control station), tại đây việc tính toán số liệu chung đƣợc thực hiện và cuối cùng
các thông tin đạo hàng cập nhật đƣợc chuyển lên các vệ tinh, để sau đó từ vệ tinh chuyển
đến các máy thu của ngƣời sử dụng.
14

Nhƣ vậy, vai trò của đoạn điều khiển rất quan trọng vì nó không chỉ theo dõi các
vệ tinh mà còn liên tục cập nhật để chính xác hoá các thông tin đạo hàng, bảo đảm độ
chính xác cho công tác định vị bằng hệ thống GPS.


Hình 1.5. Mạng lưới các trạm điều khiển của hệ thống GPS từ sau năm 2005.
Từ tháng 8 năm 2005, 6 trạm điều khiển của cơ quan tình báo địa không gian Mỹ
(NGA: National Geospatial-Intelligence Agency) đã đƣợc thêm vào phần điều khiển của
GPS, nâng tổng số trạm điều khiển lên thành 11 (hình 1.5). Với số lƣợng trạm điều khiển
nhƣ vậy, mỗi vệ tinh luôn luôn có thể nhìn đƣợc thấy ít nhất từ 2 trạm điều khiển và kết
quả xác định vị trí của vệ tinh sẽ đƣợc chính xác hơn. Trong thời gian tới, sẽ có thêm 5
trạm điều khiển nữa của NGA đƣợc bổ sung và khi đó mỗi vệ tinh luôn luôn có thể nhìn

đƣợc tối thiểu 3 trạm điều khiển [1].
1.2.3. Đoạn sử dụng
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 ở trên
không, trên biển và trên đất liền.
Đoạn sử dụng bao gồm các thành phần sau:
- Phần cứng: thu tín hiệu và thực hiện đo đạc;
- Phần mềm: các thuật toán định vị, giao diện ngƣời sử dụng,
- Các thao tác, thủ tục.
T
T
T
r
r
r
ạ
ạ
ạ
m
m
m



đ
đ
đ
i
i
i

ề
ề
ề
u
u
u



k
k
k
h
h
h
i
i
i
ể
ể
ể
n
n
n



c
c
c

ũ
ũ
ũ



T
T
T
r
r
r
ạ
ạ
ạ
m
m
m



đ
đ
đ
i
i
i
ề
ề
ề

u
u
u



k
k
k
h
h
h
i
i
i
ể
ể
ể
n
n
n



m
m
m
ớ
ớ
ớ

i
i
i



15

Các thiết bị của phần sử dụng rất đa dạng bởi chúng phục vụ cho rất nhiều ứng
dụng khác nhau của GPS. Các thiết bị này thƣờng đƣợc phân loại theo loại trị đo mà
chúng có thể thực hiện đƣợc, đó là:
+ Các máy thu GPS để định vị trong các mục đích dân sự, chúng sử dụng phƣơng
pháp đo mã C/A-code ở tần số L1.
+ Các máy thu GPS để định vị trong các mục đích quân sự, chúng sử dụng phƣơng
pháp đo mã C/A-code và P-code ở cả 2 tần số L1 và L2.
+ Các máy đo pha một tần số (L1);
+ Các máy đo pha 2 tần số L1 và L2.
Trong số 4 loại máy trên thì 2 loại sau đƣợc sử dụng trong đo đạc địa chính vì
chúng cho độ chính xác rất cao, tới vài millimét.



Hình 1.6. Một số loại máy thu GPS của hãng Trimble
16

1.3. Các phƣơng pháp đo GPS
1.3.1. Đo GPS tuyệt đối
Là phƣơng pháp xác định tọa độ của các điểm đặt máy thu tín hiệu vệ tinh trong
hệ tọa độ toàn cầu WGS-84. Phƣơng pháp định vị này là việc tính tọa độ của các điểm
nhờ việc giải bài toán giao hội cạnh trong không gian dựa trên cơ sở khoảng cách đo

đƣợc từ các vệ tinh đến máy thu và tọa độ của các vệ tinh tại thời điểm đo. Do nhiều
nguồn sai số nên độ chính xác định vị thấp (sai số khoảng 5-15m), không dùng đƣợc cho
việc đo đạc chính xác, dùng chủ yếu cho việc dẫn đƣờng và mục đích đo đạc có độ chính
xác không cao. Phƣơng pháp này chỉ sử dụng 1 máy thu tín hiệu vệ tinh.
1.3.2. Đo GPS tương đối
Thực chất của phƣơng pháp đo này là xác định hiệu tọa độ không gian của 2 điểm
đo đồng thời đặt trên 2 đầu của cạnh đáy (Baseline) cần đo. Loại trị đo đƣợc sử dụng là
pha của sóng tải. Độ chính xác của phƣơng pháp rất cao do loại trừ đƣợc nhiều nguồn sai
số nên đƣợc sử dụng trong đo đạc xây dựng lƣới khống chế trắc địa và thành lập bản đồ
tỷ lệ lớn. Do bản chất của phƣơng pháp nên cần tối thiểu 2 máy thu vệ tinh trong 1 thời
điểm đo. Tùy thuộc vào quan hệ của các trạm đo trong thời gian đo mà ngƣời ta chia
thành 4 dạng đo tƣơng đối, đó là: đo tĩnh (Static), đo tĩnh nhanh (Fast- Static), đo động
(Kinematic) và đo giả động (Pseudo Kinematic). Tùy từng mạng lƣới mà sử dụng phƣơng
pháp đo thích hợp.
1.3.2.1. Phương pháp đo tĩnh (Static)
Phƣơng pháp này đƣợc sử dụng để xác định hiệu toạ độ (hay vị trí tƣơng hỗ) giữa
hai điểm xét với độ chính xác cao, thƣờng sử dụng để đo lƣới toàn cầu (IGS), lƣới khống
chế khu vực, lƣới khống chế tọa độ nhà nƣớc các cấp, lƣới chuyên dụng phục vụ nghiên
cứu địa động.
Phƣơng pháp này cần có hai máy thu, một máy đặt ở điểm đã biết toạ độ, còn máy
còn lại đặt ở điểm cần xác định. Cả hai máy thu GPS phải đƣợc đặt cố định và đồng thời
thu tín hiệu từ một số vệ tinh chung liên tục trong một khoảng thời gian nhất định,
thƣờng là từ một tiếng đến hai ba tiếng đồng hồ. Số vệ tinh chung tối thiểu cho cả hai
trạm quan sát 4. Khoảng thời gian quan sát phải kéo dài để đủ cho đồ hình phân bố vệ
tinh thay đổi. Phƣơng pháp này có thể sử dụng cả hai loại máy thu 1 tần số và 2 tần số.
Đo tĩnh là phƣơng pháp cho phép đạt đƣợc độ chính xác cao nhất trong việc định
vị tƣơng đối bằng GPS, có thể cỡ centimét, thậm chí milimét cho các cạnh đáy (baseline)
17

tới hàng chục, thậm chí hàng trăm kilômét. Nhƣợc điểm chủ yếu của phƣơng pháp là thời

gian đo rất lâu, phải kéo dài nhiều giờ đồng hồ.
1.3.2.2. Phương pháp đo tĩnh nhanh (Fast Static)
Phƣơng pháp đo tĩnh nhanh tƣơng tự nhƣ phƣơng pháp đo tĩnh, nhƣng thời gian đo
ngắn hơn (khoảng 5 đến 10 phút). Thời gian đo đƣợc giảm đáng kể so với đo tĩnh là do
giải nhanh đƣợc số nguyên chu kỳ.
Thời gian đo đƣợc giảm xuống nhờ vào việc sử dụng C/A-code (và / hay P-code)
và kỹ thuật Wide-laning để ƣớc tính khoảng cách gần đúng và giảm thiểu miền tìm kiếm
số nguyên chu kỳ. Cùng với đó, phần mềm xử lý số liệu cũng sử dụng những thuật toán
nâng cao để giảm thiểu yêu cầu đối với khoảng thời gian thu tín hiệu.
Trƣớc đây, chỉ có máy thu 2 tần số mới có thể đo tĩnh nhanh. Gần đây, nhiều máy
thu 1 tần số (ví dụ nhƣ Trimble 4600LS, R3) đã bắt đầu có khả năng sử dụng kỹ thuật
này. Tuy nhiên, việc sử dụng máy thu 2 tần số vẫn có ƣu thế bởi thời gian đo ngắn hơn và
độ chính xác cao hơn. Kỹ thuật đo tĩnh nhanh thích hợp cho các cạnh đáy ngắn (<15-
20km).
1.3.2.3. Phương pháp đo động (Kinematic)
Phƣơng pháp này cho phép xác định vị trí tƣơng đối của hàng loạt điểm so với
điểm đã biết trong đó tại mỗi điểm đo chỉ cần thu tín hiệu trong vòng 5 đến 15 giây tùy
thuộc vào tần suất ghi tín hiệu. Theo phƣơng pháp này cần có ít nhất hai máy thu. Để xác
định số nguyên chu kỳ của tín hiệu vệ tinh cần phải có một cạnh đáy đã biết, tức là nối
với 2 điểm đã biết tọa độ. Sau khi đã xác định đƣợc số nguyên chu kỳ thì nó đƣợc giữ
nguyên để tính khoảng cách từ vệ tinh đến máy thu cho các điểm đo tiếp sau trong suốt
ca đo. Nhờ vậy, thời gian thu tín hiệu tại điểm đo chỉ khoảng vài chục giây, không phải là
một tiếng đồng hồ nhƣ trong phƣơng pháp đo tĩnh.
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 đƣợc gọi là máy cố định
(base station). Ở điểm cuối cạnh đáy ta đặt máy thu thứ hai, cho nó thu tín hiệu vệ tinh
đồng thời với máy cố định trong 20-60 giây. Việc làm này gọi là khởi đo (initialization).
Tiếp đó cho máy di động lần lƣợt chuyển đến các điểm đo cần xác định, tại mỗi điểm
dừng lại để thu tín hiệu trong một vài phút, và cuối cùng quay trở về điểm xuất phát là
điểm cuối cạnh đáy để khép tuyến đo bằng lần thu tín hiệu thứ hai cũng kéo dài trong một

phút tại điểm này.
Yêu cầu nhất thiết của phƣơng pháp đo động là cả máy cố định và máy di động
18

phải đồng thời thu tín hiệu liên tục từ ít nhất là 4 vệ tinh chung trong suốt ca đo. Vì vậy,
tuyến đo phải bố trí ở khu vực thoáng đãng để không xảy ra tình trạng tín hiệu thu bị gián
đoạn (gọi là trƣợt chu kỳ - cycle slip). Nếu xảy ra trƣờng hợp này thì phải tiến hành khởi
đo lại tại cạnh đáy xuất phát hoặc sử dụng một cạnh đáy khác đƣợc thiết lập dự phòng
trên tuyến đo. Cạnh đáy có thể dài từ 2m đến 5km và có độ chính xác cỡ centimét là đủ.
Trong phƣơng pháp đo động, có thể dùng các kỹ thuật đo khác nhau nhƣ: đo liên tục
(continuous), hoặc “dừng và đi” (Stop and Go) hoặc đo kiểu đánh dấu sự kiện (Events
Markers) Trong đó kỹ thuật đo “dừng và đi” (Stop and Go) đƣợc dùng nhiều trong đo
chi tiết để thành lập bản đồ địa hình, bản đồ địa chính, đo vẽ mặt cắt địa hình, đo bao các
khu vực để kiểm kê diện tích đất sử dụng.
Tùy thuộc vào thời điểm xử lý số đo (xử lý ngay tại thực địa hay trong phòng sau
khi đo) mà ngƣời ta chia thành 2 dạng:
1. Đo GPS động thời gian thực (GPS RTK – Real Time Kinematic GPS)
Cách đo này ngoài các máy thu vệ tinh còn cần thêm hệ thống Radio Link truyền
số liệu liên tục từ trạm cố định đến trạm di động và thiết bị xử lý số liệu gọn nhẹ. Hệ
thống Radio Link bao gồm:
+ Radio phát số liệu: Là thiết bị phát truyền số liệu đƣợc nối với máy thu vệ tinh
trạm tĩnh bằng cáp mềm truyền số liệu và phát số liệu thu vệ tinh tại trạm tĩnh đến thiết bị
thu số liệu tại trạm động.
+ Radio thu số liệu: có nhiệm vụ nhập số liệu truyền từ trạm phát và truyền vào
thiết bị xử lý số liệu tại trạm động tại thực địa.

Hình 1.7. Máy thu 4600LS và hệ thống Radio Link Trimtalk 900.
19

Thiết bị đồng bộ của bộ đo RTK gồm các máy thu phát Radio Link, ví dụ nhƣ

Trimtalk 450, Trimtalk 450S, Trimtalk 900 của hãng Trimble.
Với phƣơng pháp RTK thì tầm hoạt động của máy di động bị hạn chế (chỉ khoảng
5km). Nếu thiết lập thêm 1 trạm thu phát trung gian thì tầm hoạt động của máy đo có thể
nâng cao tới 10 km.
Ngoài việc đo tọa độ điểm khống chế, đo chi tiết thực địa, phƣơng pháp RTK còn
có tính năng cắm điểm có tọa độ thiết kế trƣớc ra thực địa và dẫn đƣờng có độ chính xác
cao [4].
2. Đo GPS động xử lý sau (Post Processing Kinematic GPS)
Phƣơng pháp này tọa độ của các điểm đo có đƣợc sau khi xử lý số liệu trong
phòng, do vậy không sử dụng thiết bị truyền số liệu Radio Link. Tầm hoạt động của máy
di động có thể đạt đến 50km [4].
Với phƣơng pháp này máy thu di động có năng suất lao động cao, rất phù hợp cho
việc phát triển lƣới khống chế cấp đƣờng chuyền, các điểm khống chế ảnh, đo vẽ chi tiết
bản đồ địa hình và bản đồ địa chính. Chi tiết về phƣơng pháp đo động xử lý sau sẽ đƣợc
trình bày trong chƣơng 2.
1.3.2.4. Phương pháp đo giả động
Phƣơng pháp đo giả động cũng cho phép xác định vị trí tƣơng đối của hàng loạt
điểm so với điểm đã biết trong khoảng thời gian đo khá nhanh, nhƣng độ chính xác định
vị không cao bằng phƣơng pháp đo động. Trong phƣơng 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 đƣợc chuyển đến từng
điểm đo, tại mỗi điểm thu tín hiệu trong 5-10 phút.
Sau khi đo hết lƣợt, máy đo động quay trở về điểm xuất phát (điểm đo đầu tiên) và
đo lặp lại tại tất cả các điểm theo đúng trình tự trƣớc đó, nhƣng phải bảo đảm sao cho
khoảng thời gian dãn 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 số
nguyên đa trị, còn hai lần đo, mỗi lần kéo dài 5-10 phút và giãn cách nhau một tiếng đồng
hồ có tác dụng tƣơng đƣơng nhƣ phép đo tĩnh kéo dài trong một tiếng. Yêu cầu nhất thiết
trong phƣơng pháp này là phải có đƣợc ít nhất 4 vệ tinh chung cho cả hai lần đo tại mỗi
điểm quan sát [6, 7].

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 5-10 phút tại mỗi điểm đo, nghĩa là có thể
20

tắt máy trong lúc di chuyển từ điểm nọ sang điểm kia. Điều này cho phép áp dụng
phƣơng pháp cả ở khu vực có nhiều vật che khuất. Về mặt thiết kế, tổ chức đo thì chỉ nên
bố trí khu vực đo tƣơng đối nhỏ với số lƣợng điểm vừa phải để có thể kịp đo lặp tại mỗi
điểm sau một tiếng đồng hồ và bảo đảm số lƣợng vệ tinh chung cho cả hai lần đo phải có
đƣợc ít nhất 4 vệ tinh.
1.3.2.5 Đo GPS cải chính phân sai (DGPS- Differential GPS)
Là phƣơng pháp đo GPS sử dụng kỹ thuật định vị tuyệt đối sử dụng trị đo code có
độ chính xác đo tọa độ 0.5 m – 3m. Nội dung của phƣơng pháp đo là dùng 2 trạm đo
trong đó 1 trạm gốc (Base station) có tọa độ biết trƣớc và 1 trạm đo tại các điểm cần đo
tọa độ (Rover station). Trên cơ sở độ lệch về tọa độ đo so với tọa độ thực tại trạm gốc để
hiệu chỉnh vào kết quả đo tại các trạm động theo nguyên tắc đồng ảnh hƣởng. Yêu cầu
quan trọng khi đo phân sai là trạm tĩnh hay trạm động phải thu tín hiệu đồng thời, cùng số
vệ tinh. Có hai phƣơng pháp cải chính phân sai [1]:
- Cải chính vào cạnh: Sử dụng cạnh tính theo trị đo mã của trạm tĩnh tới từng vệ
tinh và tìm đô lệch so với khoảng cách thực của nó trên cơ sở tọa độ điểm gốc. Các độ
lệch này đƣợc dùng để cải chính cho chiều dài cạnh từ điểm cần định vị đến các vệ tinh
tƣơng ứng trƣớc khi đƣa cạnh vào tính tọa độ cho trạm động.
- Cải chính vào tọa độ: Cũng tƣơng tự với việc cải chính vào cạnh nhƣ trên, ở đây
sẽ xác định đƣợc độ lệch về tọa độ giữa tọa độ tính đƣợc của trạm tĩnh và tọa độ thực của
nó do ảnh hƣởng của các nguồn sai số. Các độ lệch đó đƣợc cải chính tƣơng ứng vào tọa
độ của trạm động.
Tùy thuộc vào thời điểm cải chính mà ngƣời ta chia thành các phƣơng pháp đo cải
chính phân sai sau:
1. Đo DGPS thời gian thực (Real Time DGPS)
Với phƣơng pháp này, số cải chính đƣợc truyền từ trạm tĩnh tới trạm động ngay
trên thực địa để cải chính cho tọa độ trạm di động và hiển thị kết quả tại thực địa ngay

trong khi đo. Để thực hiện đƣợc nhƣ vậy, thiết bị đo cần phải có thêm máy phát và thu tín
hiệu Radio Link để truyền tín hiệu cải chính. Máy phát Radio Link có thể đặt trên mặt đất
hoặc phát qua vệ tinh địa tĩnh.
2. Đo DGPS xử lý sau
Cũng tƣơng tự nhƣ phƣơng pháp đo DGPS thời gian thực nhƣng số liệu cải chính
không thực hiện trong quá trình đo mà nhận đƣợc sau khi xử lý số lệu trong phòng.
21

Do độ chính xác không cao nên phƣơng pháp DGPS chỉ đƣợc sử dụng trong đo vẽ
bản đồ tỷ lệ trung bình và tỷ lệ nhỏ, hoặc các công tác dẫn đƣờng.
Bảng 1.1. Bảng tổng hợp các phương pháp đo GPS [4]
Kiểu đo
Số vệ
tinh tối
thiểu
Thời gian
đo tối
thiểu
Độ chính xác đạt đƣợc
Các đặc trƣng khác
Đo tĩnh
(Static)
4
1 giờ
- 1 tần số: 5mm+1ppm
- 2 tần số: 5mm+0.5ppm
- Máy 1 tần số cho độ chính
xác tốt nhất với S10km
Đo tĩnh
nhanh

(Fast
Static)
4
8’-30’
5-10mm+1ppm (phụ thuộc
vào thời gian đo)
Các thủ tục đo nhƣ phƣơng
pháp đo tĩnh
Đo động xử
lý sau
(GPS-PPK)
4
2 trị đo
1cm+1ppm
- Khoảng cách tối đa 50km.
- Cần khởi đo trên cạnh đáy
đã biết hoặc bằng đo tĩnh
nhanh trên cạnh chƣa biết
Đo động
thời gian
thực (GPS-
RTK)
4
1 trị đo
1cm+1ppm
- Khoảng cách đo phụ thuộc
vào Radio Link, <10km
- Cần khởi đo trên điểm biết
tọa độ hoặc đo tĩnh nhanh
Đo DGPS

xử lý sau
(PPK
DGPS)
4
2 trị đo
- 0.5m với máy thu Everest,
Maxwel, với 5 vệ tinh,
PDOP<4
- 13m đối với máy thu
khác cùng điều kiện

- Không cần thu liên tục vệ
tinh, không cần Radio truyền
sóng
Đo DGPS
thời gian
thực (RTK
DGPS)
4
1 trị đo
- 0.2m với máy thu Everest,
Maxwel, với 5 vệ tinh,
PDOP<4
-13m đối với máy thu
khác cùng điều kiện

- Không cần thu liên tục vệ
tinh, cần Radio truyền sóng

Các giá trị ghi trong bảng dựa trên kết quả thu đƣợc với thiết bị đo của hãng

Trimble [4].
1.4. Tình hình ứng dụng GPS trong thu thập dữ liệu không gian
1.4.1 Tình hình ứng dụng GPS trên thế giới
Đối với ngành trắc địa – bản đồ, kỹ thuật định vị vệ tinh GPS đã đƣợc sử dụng
trong nhiều công việc nhƣ:
- Xây dựng mạng lƣới khống chế mặt bằng. Ngay từ những năm 1980, bằng công
nghệ GPS mạng lƣới trắc địa đã đƣợc xây dựng ở Eifel (Đức), ở Pensylvania (Mỹ) và ở
22

rất nhiều nƣớc khác trên thế giới.
- Trong nghiên cứu địa động lực: đo các tham số chuyển dịch có tính toàn cầu và
đo lƣới khống chế trắc địa liên lục địa, thiết lập các trạm quan trắc dịch chuyển lục địa,
quan trắc trạng thái vận động khối lục địa, thu nhận các thông số thông tin địa chấn.
- Trong trắc địa ảnh: ứng dụng công nghệ GPS vào công tác đo nối khống chế ảnh,
dẫn đƣờng bay trong công tác bay chụp ảnh, xác định toạ độ tâm ảnh trong quá trình bay
chụp đang đƣợc áp dụng có hiệu quả trong công tác tăng dày khống chế ảnh.
- Trong trắc địa biển: đo các điểm khống chế trắc địa đƣợc đặt dƣới đáy biển, đo
nối toạ độ tàu thuyền với các cơ sở trắc địa trên đất liền, đo vẽ địa hình đáy biển.
- Trong công tác thành lập bản đồ: công nghệ GPS cũng đƣợc ứng dụng rộng rãi
trong công tác đo vẽ chi tiết nhƣ thành lập lƣới khống chế cơ sở, lƣới khống chế đo vẽ và
đo vẽ chi tiết địa hình.
- Trong trắc địa công trình: tiến hành thiết kế, thi công, nghiệm thu và theo dõi các
công trình kiến trúc sử dụng công nghệ định vị toàn cầu. Các cuộc quan trắc thí nghiệm ở
Châu Âu, vùng Viễn Đông, Châu Úc, vùng Nam Mỹ, và toàn bộ khu vực Bắc Mỹ đã
chứng tỏ rằng kỹ thuật định vị GPS trong trắc địa công trình có khả năng ứng dụng rất
lớn.
1.4.2 Tình hình ứng dụng GPS ở Việt Nam
Ở Việt Nam, phƣơng pháp định vị vệ tinh đã đƣợc ứng dụng từ những năm đầu
thập kỷ 90. Với 5 máy thu vệ tinh loại 4000ST, 4000SST ban đầu sau một thời gian ngắn
đã lập xong lƣới khống chế ở những vùng đặc biệt khó khăn mà từ trƣớc đến nay chƣa có

lƣới khống chế nhƣ Tây Nguyên, thƣợng nguồn Sông Bé, Cà Mau. Những năm sau đó
công nghệ GPS đã đóng vai trò quyết định trong việc đo lƣới cấp "0" lập hệ quy chiếu
Quốc gia mới cũng nhƣ việc lập lƣới khống chế các cấp hạng trên lãnh thổ phục vụ ngành
Trắc địa bản đồ và nhiều lƣới khống chế cho các công trình dân dụng khác, cụ thể nhƣ sau:
- Lƣới cấp “0” 71 điểm phủ trùm lãnh thổ;
- Lƣới khống chế biển: 32 điểm;
- Lƣới Hạng I, II 1665 điểm phủ trùm lãnh thổ;
- Lƣới Địa chính cơ sở: Hạng III) phủ trùm lãnh thổ: 12568 điểm;
- Lƣới GPS – thuỷ chuẩn lập mô hình Geoid: 1009 điểm.
- Hàng chục nghìn điểm toạ độ hạng IV phục vụ cho đo đạc khảo sát công
trình giao thông, thuỷ lợi, xây dụng, quy hoạch
23

Những ứng dụng sớm nhất của GPS trong trắc địa bản đồ là trong công tác đo
lƣới khống chế. Hiện nay hệ thống GPS vẫn đang phát triển ngày càng hoàn thiện về
phần cứng (thiết bị đo) và phần mềm (chƣơng trình xử lý số liệu), đƣợc ứng dụng rộng
rãi vào mọi dạng công tác trắc địa bản đồ, trắc địa công trình dân dụng và các công tác
định vị khác theo chiều hƣớng ngày càng đơn giản, hiệu qủa.
Có thể nói công nghệ GPS hiện nay ở Việt Nam phát triển vô cùng mạnh mẽ, từ
chỗ chỉ có một vài đơn vị lớn của Nhà nƣớc đƣợc trang bị công nghệ GPS ban đầu ở
những năm 1990, cho đến nay hầu hết các đơn vị đo đạc khảo sát các ngành, các tỉnh ở
Việt Nam đã đƣợc trang bị, ứng dụng công nghệ GPS. Số lƣợng máy thu GPS cho mục
đích đo đạc độ chính xác cao ở Việt Nam tính đến nay đã đến con số hàng nghìn máy.
Ngoài ngành đo đạc, khảo sát, công nghệ GPS đã mang lại ứng dụng vô cùng đa dạng
cho xã hội nhƣ dẫn đƣờng, định vị trên biển, du lịch, giao thông thuỷ bộ, hàng hải, điều
đó chứng tỏ công nghệ GPS đã mang lại hiệu quả vô cùng to lớn cho ngành đo đạc địa
hình, địa chính nói riêng và cho toàn xã hội nói chung.
Việc sử dụng công nghệ GPS đƣợc phát triển còn đƣợc thể hiện trên lĩnh vực
quản lý. Đồng thời với việc áp dụng công nghệ trong sản xuất, các văn bản pháp quy về
công nghệ GPS đảm bảo cho việc áp dụng công nghệ một cách có sự tổ chức, quản lý

chặt của cơ quan quản lý cấp Nhà nƣớc. Quy chuẩn QCVN 04: 2008 của Bộ Tài nguyên
và Môi trƣờng năm 2008, quy phạm của ngành Xây dựng,… ra đời điều chỉnh các hoạt
động ứng dụng công nghệ GPS trên toàn quốc đã thể hiện sự phát triển mức độ cao của
công nghệ GPS ở Việt Nam. Xét về góc độ độ chính xác đạt đƣợc, phạm vi ứng dụng,
hiệu quả ứng dụng, đội ngũ cán bộ sử dụng có thể nói, công nghệ GPS ở Việt Nam đã
ngang tầm với các nƣớc trong khu vực.