Vai trò của lịch vệ tinh chính xác trong xử lý số liệu GNSS

TRƯỜNG ĐẠI HỌC TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG HÀ NỘI
KHOA TRẮC ĐỊA – BẢN ĐỒ
ĐỒ ÁN
TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC
ĐỀ TÀI:
VAI TRÒ CỦA LỊCH VỆ TINH CHÍNH XÁC
TRONG XỬ LÝ SỐ LIỆU GNSS
Giảng viên hướng dẫn : ThS. BÙI THỊ HỒNG THẮM
TS. VY QUỐC HẢI
Sinh viên thực hiện : ĐỖ THÀNH CHUNG
Lớp : LĐH2TĐ2
Khoá : 2 (2012-2014)
Hệ : Liên thông
HÀ NỘI, 2014
TRƯỜNG ĐẠI HỌC TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG HÀ NỘI
KHOA TRẮC ĐỊA – BẢN ĐỒ
ĐỖ THÀNH CHUNG
ĐỀ TÀI:
VAI TRÒ CỦA LỊCH VỆ TINH CHÍNH XÁC
TRONG XỬ LÝ SỐ LIỆU GNSS
Chuyên ngành: Kỹ thuật Trắc địa – Bản đồ
Mã ngành : D520503
Giảng viên hướng dẫn: ThS. BÙI THỊ HỒNG THẮM
TS. VY QUỐC HẢI
HÀ NỘI, 2014
3
MỤC LỤC
Đề mục
Danh mục các ký hiệu viết tắt, ký hiệu tiếng anh
Danh mục các bảng biểu
Danh mục các hình vẽ

MỞ ĐẦU
CHƯƠNG 1. QUY TRÌNH SỬ LÝ SỐ LIỆU LƯỚI GNSS
1.1. Quy trình xử lý số liệu lưới GNSS
1.1.1. Sơ đồ quy trình đo đạc thành lập lưới bằng công nghệ GNSS
1.1.2. Quy trình sử lý lưới bằng công nghệ GNSS
1.1.2.1. Cài đặt phần mềm sử lý số liệu GNSS
1.1.2.2. Trút số liệu đo
1.1.2.3. Xử lý véc tơ cạnh
1.1.2.4. Xử lý số liệu
1.1.2.5. Kiểm tra đánh giá chất lượng đo lưới bằng công nghệ GNSS
1.1.2.6. Bình sai lưới GPS
1.1.2.7. Tính chuyển kết quả đo GPS
1.1.2.8. Tính đổi giữa tọa độ trắc địa và tọa độ vuông góc phẳng
1.1.2.9. Xác định 7 tham số chuyển đổi tọa độ giữa hai hệ quy chiếu
1.2. Phần mềm xử lý số liệu lưới GNSS
1.2.1. Giới thiệu tổng quan về phần mềm xử lý Trimble Business Center
2.0
1.2.2. Cài đặt Trimble Business Center 2.0
1.2.3. Nhập mô hình Geoid
1.2.4. Thiết lập hệ tọa độ địa phương
1.2.5. Khai báo hệ tọa độ địa phương
1.2.6. Làm việc với Project
1.2.7. Nhập dữ liệu cho xử lý sau
1.2.8. Xử lý cạnh trong phần mềm Trimble Business Center 2.0
Trang
6
7
8
9
10

11
11
12
13
13
14
16
18
20
23
25
29
31
31
32
32
33
34
35
36
38
39
4
1.2.9. Bình sai lưới
CHƯƠNG2. LỊCH VỆ TINH
2.1. Khái quát về lịch vệ tinh
2.1.1. Các hệ thời gian
2.1.2. Quỹ đạo vệ tinh
2.1.2.1. Miêu tả quỹ đạo
2.1.2.2. Thông báo quỹ đạo

2.1.3. Ảnh hưởng độ chính xác của lịch vệ tinh đến kết quả đo GPS
2.1.4. Lịch vệ tinh dự báo
2.1.5. Lịch vệ tinh quảng bá
2.2. Lịch vệ tinh chính xác
2.2.1. Quá trình hình thành và phát triển lịch vệ tinh chính xác
2.2.2. Cấu trúc của lịch vệ tinh chính xác
CHƯƠNG 3. THỰC NGHIỆM
3.1. Lưới thực nghiệm
3.1.1. Thi công lưới
3.1.2 Đo lưới
3.2. Xử lý số liệu
3.2.1. Nội dung công việc và các bước thực hiện
3.2.2. Quá trình xử lý
3.3. Kết quả thực nghiệm
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO
Phụ lục 1: Kết quả bình sai lịch vệ tinh quảng bá
Phụ lục 2: Kết quả bình sai lịch vệ tinh chính xác
42
42
42
46
46
47
49
50
53
58
58
60

63
63
63
64
65
65
66
67
69
70
71
78
DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VIẾT TẮT, KÝ HIỆU TIẾNG ANH
5
GNSS (Global Navigation Satellite System) Hệ thống vệ tinh dẫn đường
GPS (Global Positioning System) Hệ thống định vị của Mỹ
GLONASS (Global Navigation Satellite
System)
Hệ thống định vị của Nga
GALILEO Hệ thống định vị của Châu Âu
IGS (International GNSS Service) Dịch vụ GNSS quốc tế
VN - 2000 Hệ tọa độ quốc gia hiện nay của Việt
Nam
UTM (Universal Transverse Mercator) Lưới chiếu hình trụ ngang đồng góc
ITRF (International Terrestrial Reference
Frame)
Khung tham chiếu Trái đất
Rinex (Receiver Independent Exchange
Format)
Tệp trao đổi giữa các định dạng

Độ cao ăngten (Antenna height) Độ cao tính từ tâm mốc tới tâm pha
anten
Broadcast Ephemeris hoặc Broadcast
Ephemerides
Lịch vệ tinh quảng bá
Precise Ephemeris hoặc Precise
Ephemerides
Lịch vệ tinh chính xác
Single differential Sai phân đơn
Tripel differential Sai phân bội
Double differential Sai phân kép
Observation session Ca đo
DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU
6
Bảng 1.1. Sai số khép tương đối cho lưới hạng II và hạng III
Bảng 2.1. Khái quát về lịch vệ tinh
Bảng 2.2. Các hệ thời gian
Bảng 2.3. Các thời điểm chuẩn
Bảng 2.4. Sai số lịch vệ tinh
Bảng 2.5. Lịch vệ tinh dự báo
Bảng 2.6. Lịch vệ tinh quảng bá
Bảng 2.7. Quá trình phát triển lịch vệ tinh chính xác
Bảng 2.8. Một phần tệp lịch .sp3
Bảng 2.9. Các mô tả cơ bản về cấu trúc .sp3
Bảng 3.1. Tổng hợp các tệp số liệu đo
Bảng 3.2. Đánh giá độ chính xác và các chỉ tiêu
Bảng 3.3: Độ lệch tọa độ vuông góc không gian sau bình sai
Bảng 3.4: Độ chênh lệch sai số trung phương vị trí giữa các điểm
19
41

42
44
49
50
53
58
60
61
64
66
67
67
DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ
7
Hình 1.1. Sơ đồ quy trình đo đạc ngoài thực địa bằng công nghệ GNSS
Hình 1.2. Sơ đồ quy trình sử lý số liệu lưới GNSS
Hình 1.3. Kết nối máy thu GPS với máy tính
Hình 1.4. Nguyên tắc tính thời gian chung
Hình 1.5. Số vệ tinh tham gia tính cạnh
Hình 1.6. Quan hệ giữa hai hệ quy chiếu
Hình 1.7. Giao diện bắt đầu cài đặt phần mềm
Hình 1.8. Nhập mô hình Geoid mới
Hình 1.9. Cửa sổ Coordinate System Manger
Hình 1.10. Thiết lập các tham số tính chuyển hệ tọa độ
Hình 1.11. Đặt tên hệ tọa độ
Hình 1.12. Cài đặt các tham số múi chiếu cho hệ tọa độ phẳng
Hình 1.13. Tạo mới một Project làm việc
Hình 1.14. Nhập dữ liệu
Hình 1.15. Hộp thoại Rew Dat Check In
Hình 1.16. Màn hình sử lý của phần mềm Trimble Business Center 2.0

Hình 1.17. Dao diện chạy các vectơ cạnh
Hình 1.18. Nhập tọa độ điểm gốc vào trong mạng lưới
Hình 1.19. Kết quả bình sai dưới dạng file .html
Hình 2.1. Mạng lưới trạm thu GNSS của trung tâm dich vụ GNSS quốc tế
Hình 3.1. Đồ hình thực nghiệm đo GPS
10
11
12
14
15
28
31
32
32
33
33
34
35
35
36
37
38
39
40
48
65
MỞ ĐẦU
8
Ngày nay xu thế toàn cầu hóa nền kinh tế thế giới, khoa học công nghệ phát
triển một cách nhanh chóng, các công nghệ cao như công nghệ thông tin, công nghệ

sinh học, công nghệ nano, công nghệ hàng không vũ trụ …đã trở thành mũi nhọn
cho sự phát triển mạnh mẽ khoa học công nghệ và sự đột biến của nhiều quốc gia.
Công tác trắc địa thực chất là xác định vị trí của tất cả các điểm tức là xác
định giá trị (x,y) hoặc (h), việc xác định chính xác các điểm đó đòi hỏi chúng ta
phải áp dụng những thành tựu khoa học công nghệ, một trong số đó chính là công
nghệ vệ tinh dẫn đường toàn cầu GNSS.
Hệ thống vệ tinh dẫn đường toàn cầu GNSS ra đời đã giúp việc xác định vị
trí các điểm trên mặt đất một cách dễ dàng, để nâng cao độ chính xác định vị GNSS
có rất nhiều phương án chẳng hạn như hạn chế ảnh hưởng của tầng điện ly, tầng khí
quyển, xây dựng mô hình trọng trường trái đất với độ chính xác cao trên khu vực
xác định, …Việc sử dụng lịch vị tinh chính xác đóng vai trò quan trọng trong công
tác xử lý số liệu để đạt được độ chính xác cao trong việc xác định vị trí điểm. Vì
vậy em xin phép chọn đề tài với tên gọi “Vai trò của lịch vệ tinh chính xác trong
xử lý số liệu GNSS” đề tài này sẽ cho thấy ảnh hưởng của lịch vệ tinh chính xác
đến việc xử lý số liệu GNSS.
Nội dung của đồ án cơ bản được trình bày trong ba chương:
Chương 1. Quy trình sử lý số liệu lưới GNSS.
Chương 2. Lịch vệ tinh.
Chương 3. Thực nghiệm.
Để hoàn thiện đồ án bản thân em không ngừng học tập, tìm hiểu qua sách
báo và internet. Trong quá trình thực hiện, em đã nhận được sự giúp đỡ của các thầy
cô giáo, đặc biệt là cô giáo ThS. Bùi Thị Hồng Thắm và thầy giáo TS. Vy Quốc Hải
– người đã hướng dẫn, chỉ bảo tận tình em trong suốt thời gian qua. Mặc dù đã rất
cố gắng xong do thời gian và kiến thức còn hạn chế nên trong nội dung đồ án chắc
chắn không tránh khỏi những thiếu sót, em rất mong được sự chỉ bảo của các thầy
cô giáo để bài đồ án của em được hoàn thiện hơn.
9
Em xin chân thành cảm ơn!
Hà Nội, ngày tháng 6 năm 2014
Sinh viên thực hiện

Đỗ Thành Chung

Chương 1
QUY TRÌNH XỬ LÝ SỐ LIỆU LƯỚI GNSS
Thiết kế lưới, chọn
điểm, chôn mốc
Lập lịch đo
Thiết kế ca đo
Đo đạc ngoài thực
địa
Định tâm cân bằng
máy
Bật máy thu
Đo cao ăngten
Ghi sổ đo
Đợi máy thu tín
hiệu trong khoảng
thời gian đã xác
định
Chuyển ca đo
Di chuyển máy thu
Cố định một vài
máy tại trạm gốc
Ngày đo
Người đo
Số máy
Tên điểm
Cao máy
Thời gian bật máy
Thời gian tắt máy

Hình 1.1. Sơ đồ quy trình đo đạc ngoài thực địa bằng công nghệ GNSS
10
1.1. Quy trình xử lý số liệu lưới GNSS
1.1.1. Sơ đồ quy trình đo đạc thành lập lưới bằng công nghệ GNSS
11
1.1.2. Quy trình sử lý lưới bằng công nghệ GNSS
Cài đặt phần mềm sử lý số
liệu GNSS
Trút số liệu đo đạc ngoài
thực địa vào máy tính
Nhập dữ liệu thô vào phần
mến sử lý số liệu GNSS
Lựa chọn phép chiếu và hệ
tọa độ cho phù hợp với
vực sử lý
Sử lý cạnh
Phân tích dữ
liệu
Đạt
Tiến hành
bình sai lưới
Kiểm tra kết
quả tính toán
bình sai
Đạt
Lập báo cáo kỹ
thuật
Xuất dữ liệu
sang các dạng
định dạng khác

Không đạt
Sử lý lại
Kiểm tra
Không đạt
Đo bổ xung
Đạt
Không đạt
Hình 1.2. Sơ đồ quy trình sử lý số liệu lưới GNSS
12
13
1.1.2.1. Cài đặt phần mềm sử lý số liệu GNSS
Tùy theo nhu cầu của từng người sử lý số liệu mà ta lựa chọn phần mềm xử
lý cho phù hợp với mục đích sản phẩm đáp ứng nhu cầu công việc. Hiện nay trên
14
thị trường có rất nhiều phần mềm sử lý số liệu đo GNSS trong đó phải kể đến các
phần mềm khá thông dụng của hãng Trimble (Mỹ).
- Trimble Business Center
- Trimble Total Control
- Trimble Geomatic Office
1.1.2.2. Trút số liệu đo
Các máy thu GPS loại mới nhất hiện đại nhất hiện nay đều chứa số liệu quan
trắc vào bộ nhớ trong, trong khi các máy thu cũ hơn lại ghi số liệu vào đĩa mềm
hoặc bằng từ. Bước đầu tiên trong công tác xử lý số liệu đo chính là công tác trút số
liệu từ các máy thu vào ổ đĩa cứng của máy tính. Việc trút số liệu được thực hiện
nhờ phần mềm của hãng chế tạo máy thu cung cấp ví dụ như modul độc lập dùng
trút số liệu GPload của hãng Trimble hoặc Trimbl Geomatic Office, sử dụng modul
trút số liệu Data Transfer cho máy thu R-3. Đối với các máy thu của hãng TOPCON
sử dụng modul TOPCON LINK để trút số liệu. Cần lưu ý tới cổng trút số liệu và
cáp trút số liệu. Các máy thu GNSS thế hệ mới có cổng giao tiếp với máy tính qua
cổng USB (hình 1.3).

Hình 1.3. Kết nối máy thu GPS với máy tính
Một số máy GPS cũ như Trimble 4600LS có cáp trút số liệu giao tiếp với
máy tính qua cổng COM, hiện nay nhiều máy tính thế hệ mới không có cổng COM,
chủ yếu là cổng USB. Cần có bộ chuyển đổi COM-USB khi trút số liệu cho loại
15
máy thu này. Số liệu trút từ máy thu vào máy tính gồm các trị đo pha L1 hoặc L1 và
L2, các trị đo khoảng cách giả C1 hoặc C1, P1, P2. Với một số máy thu còn kèm
theo trị đo Doppler D1 D2. Trong tệp số liệu đo còn có toạ độ gần đúng (X,Y,Z)
của điểm đặt máy cùng với số hiệu điểm, độ cao anten đã nhập từ khi khởi động
máy (nếu có). Ngoài số liệu đo, số liệu được trút vào còn có tệp lịch vệ tinh quảng
bá phục vụ cho các tính toán tiếp theo. Có một số máy thu không có thao tác vào tên
điểm và độ cao anten ở thực địa (như máy Trimble 4600LS) thì trong giai đoạn trút
số liệu sẽ phải làm thủ tục này. Đối với các máy thu đã nhập tên điểm trạm máy, độ
cao anten ngay tại thực địa, thì cần kiểm tra lại các dữ liệu đã vào. Nếu phát hiện
thấy sai cần chỉnh sửa ngay. Độ cao anten có thể nhập là độ cao đúng (True
Vertical) và cũng có thể nhập vào độ cao đo (Uncorrected Vertical) phù hợp với
chủng loại anten và cách đo đã quy định. Khi đo cao anten chúng ta cần đo chính
xác đến 1mm nhưng nếu nhập sai chủng loại anten hoặc sai kiểu đo cao anten thì sẽ
gây ra sai số cỡ vài cm hoặc lớn hơn trong kết quả cuối cùng.
Trong khi trút số liệu cần có sổ đo hoặc bảng tổng hợp ghi chép tại các trạm
máy. Việc trút số liệu có thể căn cứ vào thời gian bắt đầu, thời gian kết thúc và căn
cứ toạ độ địa lý của điểm đo để phát hiện những nhầm lẫn về tên điểm. Nói chung
các tệp số liệu đo thu được cần lưu ngay vào thiết bị trung gian như USB, CD, Tốt
nhất nên có bộ nhớ trung gian có dung lượng lớn để ghi các số liệu đo ngay sau khi
trút nhằm bảo đảm an toàn dữ liệu đo.
1.1.2.3. Xử lý véc tơ cạnh
Tùy thuộc vào phương pháp đo, đo tĩnh, tĩnh nhanh hay đo động, việc xử lý
để tính cạnh sẽ được thực hiện dựa trên cơ sở thời gian chung và vệ tinh chung đối
với hai máy thu. Khoảng thời gian chung khi đo tĩnh được thể hiện trên hình sau:
16

Hình 1.4 . Nguyên tắc tính thời gian chung
Trên hình 1.4 thể hiện khoảng thời gian thu tín hiệu của máy thu 1 và máy
thu 2 là
1
t
∆
và
2
t
∆
, trong đó:
2T4Tt
1
−=∆
;
1T3Tt
2
−=∆
(1.1)
trong đó: T1 và T3 là các thời điểm bật và tắt máy thu 2, T2 và T4 là các thời điểm
bật và tắt máy thu 1.
Thời gian chung được sử dụng để tính cạnh là:
2T3Tt
)21(
−=∆
−
(1.2)
Thời gian chung sẽ tính từ thời điểm của máy thu bật lên đến thời điểm máy
thu tắt của hai máy trong cùng ca đo. Như vậy trong khi thu tín hiệu nên đồng thời
bật máy và đồng thời tắt máy trong ca đo đó. Khi tính cạnh, chỉ có những vệ tinh có

số liệu ghi trong hai tệp của hai máy cùng ca đo mới có giá trị tham gia tính cạnh.
Số vệ tinh chung được mô tả trên hình 1.5. Trong trường hợp này, tại máy thu 1
nhận được tín hiệu của 8 vệ tinh (1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8), còn máy thu 2 nhận được tín
hiệu của 7 vệ tinh (3, 4, 5, 6, 7, 8, 9). Số lượng vệ tinh chung tham gia tính cạnh sẽ
là 6 gồm các vệ tinh sau 3, 4, 5, 6, 7, 8. Như vậy, cần phải bảo đảm sao cho các máy
thu trong một ca đo, có số vệ tinh được quan sát đồng thời càng nhiều càng tốt. Để
bảo đảm điều kiện trên cần lưu ý tới tình trạng che chắn tín hiệu tại các trạm máy.
Khi chiều dài cạnh càng lớn (cỡ hàng trăm, hàng ngàn km) thì số vệ tinh chung
càng ít.
T2
T4
T1 T3
Máy thu 1
Máy thu 2
17
Hình 1.5. Số vệ tinh tham gia tính cạnh
1.1.2.4. Xử lý số liệu
Trong mọi trường hợp đo lưới việc xử lý số liệu đo và kiểm tra chất lượng đo
phải thực hiện thường xuyên, ít nhất là 1 lần trong ngày. Không nên để dồn số liệu
của nhiều ngày đo rồi mới xử lý. Trong đo GPS thường xảy ra hiện tượng trượt chu
kỳ (Cycle Slip) của tín hiệu. Việc kiểm tra số liệu giúp phát hiện hiện tượng trượt
chu kỳ và hiệu chỉnh ngay. Việc hiệu chỉnh này không thể thực hiện khi máy thu
thực hiện mà chỉ có thể thực hiện trong quá trình trút và kiểm tra số liệu. Việc kiểm
tra chất lượng số liệu là bước khởi đầu trong sử lý vectơ cạnh trong điều kiện dã
ngoại trước khi kết thúc công việc ngoài thực địa. Xử lý vector cạnh ở ngoài thực
địa cho phép ta kết luận về chất lượng đo trước khi kết thúc công việc.
Xử lý đo tĩnh: Các phần mềm hiện nay cho phép xử lý nhiều tệp số liệu đo
đồng thời để tính cạnh. Thường thường số liệu đo của 1 ngày được quy vào trong 1
thư mục ở ổ đĩa cứng còn phần mềm xử lý lại để trong thư mục khác và có đường
dẫn để trương trình nhận và xử lý. Có 2 dạng phần mềm sử lý đó là: 1- từng vectơ,

2- các lời giải cho từng điểm. Phần mềm xử lý từng vectơ cạnh trước đây được sử
dụng rộng rãi xong hiện nay người ta thường xử dụng phần mềm xử lý nhiều điểm.
có một số trường hợp một trong các điểm trong ca đo khi quan trắc bị hỏng số liệu
và tất cả các điểm được xử lý đồng thời, các sai số của điểm hỏng sẽ nằm trong tất
Vệ tinh được
quan trắc tại
máy 1
2
9
3
4 5
6 7
8
Vệ tinh được
quan trắc tại
máy 2
18
cả các vectơ và sai số sẽ được giữ lại. Phần mềm xử lý vectơ đơn lẻ cho phép kiểm
tra tốt hơn những cạnh sai hay điểm sai. Điểm sai dễ dàng phát hiện nhờ số liệu
thống kê như: Sai số trung phương trọng số đơn vị, sai số tiêu chuẩn (bằng cách đối
chiếu tham số của các cạnh được coi là chuẩn với các cạnh khác). Thêm vào đó, có
thể lấy tổng gia số tọa độ theo một tuyến của ca đo nếu như tổng giá trị số gia tọa
độ theo vòng khép không nhỏ thì chứng tỏ một trong các điểm của ca đo có điều
kiện đo kém.
Việc xử lý bằng phần mềm cho từng vectơ được thực hiện theo trình tự sau:
1. Tạo các tệp quỹ đạo.
2. Tính giá trị tốt nhất vị trí điểm theo phương pháp giả khoảng cách.
3. Đọc pha sóng tải để tạo số liệu pha (không hiệu số) và số liệu quỹ đạo vệ
tinh.
4. Tạo hiệu pha và tính các hiệu chỉnh khác

5. Tính giá trị ước lượng véctơ sử dụng sai phân bậc 3. Phương pháp này cho
phép phát hiện và bù lại hiện tượng trượt chu kỳ để nhận được kết quả tốt nhất.
6. Tính toán lời giải sai phân bậc 2 xác định vectơ và giá trị (thực) của pha.
7. Ước lượng số nguyên đa trị của pha đã tính được từ bước trước, có thể tiếp
tục tính tiếp số nguyên đa trị chính xác.
8. Tính toán sai số lời giải dựa vào số nguyên đa trị chính xác nhất đã được
tính ở bước trước.
9. Tính toán tiếp một số kết quả khác, sử dụng số nguyên đa trị khác đi một
chút (khác đi 1) từ các giá trị đã chọn.
10. Tính tỷ số Ratio là mối quan hệ giữa phương sai của lời giải tốt nhất với
kề nó (chỉ áp dụng cho lời giải fixed). Tỷ số này phải ít nhất đạt giá trị là 2 hoặc 3
như vậy mới có đủ độ tin cậy đối với kết quả cuối cùng.
Để nhận được kết quả tốt người làm công tác xử lý số liệu thường được thực
hiện qua 2 bước sau:
Bước 1: Xử lý theo các tham số mặc định của phần mềm.
19
Trong bước này, sẽ sử dụng toàn bộ trị đo trong thời gian quan trắc ca đo, sử
dụng tất cả các số liệu của các vệ tinh quan sát để giải cạnh, thông thường qua bước
xử lý này đa số các cạnh đã cho kết quả tốt, trừ những trường hợp tại những trạm đo
có vấn đề như bị che chắn, có các tác động nhiễu, đa đường dẫn, …
Bước 2: Đối với những cạnh không đạt trong bước 1, cần xử lý lại ở chế độ
can thiệp. Trong bước này, người xử lý có thể cắt bỏ những vệ tinh có dấu hiệu xấu
điều này có thể nhận biết khi xem kết quả giải cạnh, cũng có thể cắt bỏ thời gian
đầu hoặc cuối, tăng góc ngưỡng trên 15 độ,…
Xử lý đo động: Các bước cơ bản trong xử lý kết quả đo động tương tự như
đối với đo tĩnh. Các tệp số liệu được nhập từ máy thu vào máy tính cần được kiểm
tra tên tệp và độ cao anten. Trong tính toán cụ thể có những điểm khác tùy thuộc
vào phần mềm sử dụng. Việc kiểm tra chủ yếu đối với các vectơ động là tính toán
các vị trí của máy động và kiểm tra sự phù hợp của kết quả nhận được từ một vài
lần đo riêng rẽ tại cùng một điểm. Trong trường hợp này nên có một vài điểm đã

biết tọa độ dùng để so sánh với kết quả đo động là phương pháp kiểm tra tốt nhất.
1.1.2.5. Kiểm tra đánh giá chất lượng đo lưới bằng công nghệ GNSS
Sau khi tính toán baseline cần phải kiểm tra chất lượng trị đo. Việc kiểm tra
có thể thực hiện trên 2 nội dung sau:
- Phương sai chuẩn (variance) là sai số trung phương trọng số đơn vị của lời
giải cạnh. Phương sai chuẩn cũng là cơ sở để đánh giá chất lượng lời giải và nó là
số không có đơn vị. Trường hợp lý tưởng phương sai chuẩn bằng 1, phương sai
chuẩn càng lớn thì chất lượng lời giải càng kém, thông thường đối với máy thu một
tần số có thể chấp nhận phương sai trong khoảng từ 1 đến 8 hoặc 9, còn đối với
những cạnh dài thì giá trị phương sai chuẩn càng lớn. Trong trường hợp đo động
(chỉ có ít nhất hai lần ghi số liệu) có thể chấp nhận phương sai lớn hơn, khoảng 5
hoặc 6. Nếu phương sai quá lớn, có thể đã bị những sai số như:
+ Số liệu bị nhiễu (do cây, vật cản che chắn tín hiệu hoặc vệ tinh quá gần
đường chân trời)
+ Có dấu hiệu của sai số nguyên đa trị
20
+ Có sai số hệ thống do sử dụng máy thu một tần số trên khoảng cách dài,
khi đó chịu ảnh hưởng của tầng ion.
+ Chọn cài đặt lời giải fixed không đúng
- Tỷ số Ratio càng lớn thì lời giải càng tốt và ngược lại.
- Dạng lời giải: Khi Ratio lớn đến giới hạn thì sẽ có lời giải fixed (lời giải cố
định), nếu Ratio nhỏ hơn giới hạn thì chỉ nhận được lời giải float (lời giải động), tốt
nhất không chọn lời giải float.
Trước khi bình sai lưới cần kiểm tra chất lượng lưới. Lưới GPS được tạo
thành từ nhiều vectơ cạnh. Nếu tất cả các cạnh đều đạt chỉ tiêu của chất lượng cạnh
riêng rẽ thì thông thường toàn bộ lưới sẽ đạt yêu cầu. Như đã nói ở phần trước,
trong lưới GPS, các vectơ cạnh thường được đo khép kín (có thể là các vectơ cùng
ca đo, hoặc khác ca đo). Dựa vào đặc điểm kết cấu hình học này để kiểm tra chất
lượng đo của các vectơ cạnh trong mạng lưới nhờ tính toán các sai số khép hình.
Tương tự như sai số khép hình trong mạng lưới tam giác đo góc, các sai số khép

hình trong lưới GPS cũng mang tính chất của sai số thực của hàm các trị đo.
Việc tính sai số khép hình trong lưới GPS được thực hiện trong các hình
khép kín theo công thức sau:
i
n
i
X
Xf ∆Σ=
=1
;
i
n
i
Y
Yf
∆Σ=
=1
;
i
n
i
Z
Zf ∆Σ=
=1
(1.3)
Sai số khép toàn phần được tính:
2
Z
2
Y

2
X)Z,Y,X(
ffff
++=
(1.4)
Sai số khép f
X
, f
Y
, f
Z
thực chất là hàm của các trị đo Δ
X
, Δ
Y
, Δ
Z
(là các thành
phần của vectơ cạnh) .
Sai số khép tương đối được tính:
T
1
D
f
)Z,Y,X(
=
∑
(1.5)
trong đó
∑

D
là tổng chiều dài cạnh trong vòng khép
21
Dựa vào các hình khép kín sẽ tính được sai số khép hình theo các cạnh đã đo.
Nếu các cạnh được xác định trong 1 ca đo thì sẽ tính được sai số khép cùng ca đo.
Nếu các cạnh khác ca đo thì sẽ tính được sai số khép khác ca đo. Sai số khép cùng
ca đo thường nhỏ hơn sai số khép khác ca đo.
Thông thường việc kiểm tra sai số khép hình trong lưới được thực hiện nhờ
chức năng sẵn có của phần mềm sử lý số liệu GNSS.
Theo quy chuẩn kỹ thuật của nước ta, sai số khép tương đối cho lưới hạng II
và hạng III quốc gia phải thỏa mãn quy định sau:
Bảng 1.1. Sai số khép tương đối cho lưới hạng II và hạng III
Tổng chiều dài vòng khép [D] Hạng II Hạng III
<5km - fs<5cm
5km - 10km - 1/100000
10km - 25km 1/300000 1/150000
25km - 50km 1/500000 1/300000
>50km 1/1000000 1/500000
1.1.2.6. Bình sai lưới GPS
* Khái niệm chung
Sau khi kiểm tra kết quả giải cạnh lưới GPS, nếu thấy chất lượng các cạnh
đạt yêu cầu và sai số khép lưới nằm trong hạn sai cho phép, có thể tiến hành bình
sai lưới GPS. Tất cả các mạng lưới GPS có trị đo thừa đều phải được bình sai trong
hệ tọa độ 3D. Về bản chất, lưới GPS là lưới không gian 3D cho nên lưới GPS cần
được bình sai trong hệ toạ độ 3D. Trong hệ tọa độ này, mỗi điểm mới lập cần phải
xác định ba ẩn số là tọa độ không gian của điểm đó.
Có thể bình sai lưới GPS trong hệ tọa độ vuông góc không gian địa tâm
(X,Y,Z) hoặc trong hệ tọa độ trắc địa (B,L,H). Trong trường hợp bình sai lưới trong
hệ tọa độ trắc địa (B,L,H), các trị đo sẽ là các gia số tọa độ trắc địa (
j,i

X
∆
,
j,i
Y
∆
,
22
j,i
Z
∆
). Nếu có từ hai điểm gốc trở lên sẽ là lưới phụ thuộc, nếu số liệu gốc ít hơn ba
sẽ là lưới tự do có số khuyết.
Đối với các mạng lưới GPS cạnh ngắn, có thể kết hợp đo thêm các trị đo
khoảng cách bằng máy đo dài điện tử hay bằng máy toàn đạc điện tử hoặc đo thêm
các góc ngang trên các cạnh thông hướng, trong trường hợp này cần bình sai kết
hợp lưới GPS với các trị đo mặt đất truyền thống.
Tương tự như các mạng lưới trắc địa khác, lưới GPS cũng được bình sai
theo nguyên lý số bình phương nhỏ nhất, tức là thỏa mãn điều kiện:
minPVV
T
=
(1.6)
Theo nguyên lý trên có thể bình sai lưới GPS theo phương pháp bình sai điều
kiện và cũng có thể bình sai theo phương pháp bình sai gián tiếp. Hiện nay, thường
áp dụng bình sai gián tiếp vì phương pháp này thuận lợi cho việc lập trình tính toán
bình sai trên máy tính điện tử.
* Thuật toán bình sai gián tiếp lưới GPS trong hệ tọa độ vuông góc không
gian địa tâm.
Mỗi điểm trên mặt đất ta sẽ xác định trong lưới GPS được 3 ẩn số (X,Y,Z),

nếu lưới có m điểm cần xác định, sẽ có 3m ẩn số.
Với mỗi cạnh đo giữa 2 điểm i, j tương ứng với 3 trị đo là (
j,i
X
∆
,
j,i
Y∆
,
j,i
Z
∆
)
và ma trận hiệp phương sai
XYZ
M
sẽ lập được 3 phương trình số hiệu chỉnh như
sau:
j,i
0
i
0
jjiX
X)XX(dXdXV
j,i
∆−−++−=∆
j,i
0
i
0

jjiY
Y)YY(dYdYV
j,i
∆−−++−=∆

j,i
0
i
0
jjiZ
Z)ZZ(dZdZV
j,i
∆−−++−=∆
(1.7)
trong đó:
0
j
0
j
0
j
0
i
0
i
0
i
Z,Y,X,Z,Y,X
là tọa độ gần đúng của các điểm i, j
dZ,dY,dX

là các số hiệu chỉnh tọa độ.
Trong công thức (1.7) ta thay các số hạng tự do:
23
j,i
0
i
0
jX
X)XX(l
∆−−=
j,i
0
i
0
jY
Y)YY(l
∆−−=
j,i
0
i
0
jZ
Z)ZZ(l
∆−−=
(1.8)
Như vậy sẽ có hệ phương trình số hiệu chỉnh :
LXAV
+∆=
(1.9)
Trong đó ma trận A có dạng:

















−
−
+−
=


0100
0010
1001
A
;

















=∆


dZ
dY
dX
X
i
i
i
;

















=


l
l
l
L
Z
Y
X
(1.10)
Ma trận trọng số của hệ phương trình trên có dạng:











=
−
−
−
1
n
1
2
1
1
M
M
M
P
(1.11)
Trong đó M là các ma trận hiệp phương sai nhận được khi giải cạnh GPS, là
ma trận có kích thước 3x3 (không phải là ma trận đường chéo).
Công việc bình sai lưới được thực hiện theo nguyên lý số bình phương nhỏ
nhất, tức là
minPVV
T
=
.
Ở đây áp dụng phương pháp bình sai các đại lượng tương quan (phụ thuộc),
vì ma trận P không phải là ma trận đường chéo. Công việc bình sai được thực hiện
qua các bước:
- Lập hệ phương trình chuẩn.
- Giải hệ phương trình chuẩn.

- Tín tọa độ (X,Y,Z) sau bình sai.
- Tính gia số tọa độ (
j,i
X∆
,
j,i
Y∆
,
j,i
Z
∆
) sau bình sai.
- Đánh giá độ chính xác.
24
Hiện nay, có nhiều phần mềm chuyên dụng để thực hiện được công tác bình
sai lưới tuy nhiên chúng đều thực hiện những công đoạn chung như sau:
Bình sai lưới trong hệ tọa độ WGS-84. Kết quả của bước bình sai này được
tọa độ vuông góc không gian (X,Y,Z) hoặc tọa độ trắc địa (B,L,H) trong hệ WGS-
84.
Bình sai trong hệ tọa độ địa phương, kết quả của bước này là tọa độ (x,y,z)
trong hệ tọa độ địa phương mà ta lựa chọn. Trong bước này phải chọn Elipxoid và
khai báo phép chiếu tương ứng với hệ tọa độ đã chọn.
Bình sai kết hợp mô hình Geoid. Kết quả của bước này là tọa độ phẳng (x,y)
trong hệ tọa độ địa phương và độ cao h của các điểm.
1.1.2.7. Tính chuyển kết quả đo GPS
Hệ thống tọa độ toàn cầu WGS-84 được sử dụng là hệ tọa độ quy chiếu của
công nghệ định vị GPS. Vị trí điểm trong định vị tuyệt đối cũng như các vectơ cạnh
đều được xác định trong hệ quy chiếu này.
Người làm công đo đạc cần phải biết cách chuyển đổi các kết quả đo GPS về
hệ tọa độ thực dụng hoặc chuyển đổi từ hệ thực dụng về hệ tọa độ WGS-84.

Ngoài ra, khi sử dụng kết quả đo GPS người làm công tác trắc địa cần phải
biết tính chuyển kết quả đo giữa các hệ tọa độ trong một hệ quy chiếu như tọa độ
(X,Y,Z) và (B,L,H) hoặc chuyển về hệ tọa độ vuông góc phẳng theo phép một chiếu
nào đó.
* Tính đổi tọa độ trong một hệ quy chiếu
Trong một hệ quy chiếu bao gồm hệ tọa độ vuông góc không gian địa tâm có
tâm trùng với Elipxoid có kích thước xác định. Trên Elipxoid này người ta xác lập
hệ tọa độ trắc địa (B,L,H). Bề mặt Elipxoid này lại được chia thành nhiều múi chiếu
và mỗi múi chiếu được chiếu lên mặt phẳng theo phép chiếu Gauss- Kruger hoặc
UTM,…
* Hệ tọa độ vuông góc không gian và hệ tọa độ trắc địa
Các giá trị tọa độ vuông góc không gian thường ký hiệu là (X,Y,Z), trong đó
B là độ vĩ trắc địa, L là độ kinh trắc địa, H là độ cao trắc địa.
25
Nếu cho trước tọa độ trắc địa (B,L,H) có thể tính được tọa độ (X,Y,Z) theo
các công thức sau:
BsinHN
a
b
Z
LsinBcos)HN(Y
LcosBcos)HN(X
2
2









+=
+=
+=
(1.12)
Trong đó N là bán kính vòng thẳng đứng thứ nhất tại điểm xét, được tính
theo công thức:
BsinbBcosa
a
N
2222
2
+
=
(1.13)
Trong trường hợp đã có tọa độ vuông góc không gian địa tâm cần tính tọa độ
trắc địa (B,L,H) chúng ta áp dụng công thức sau:
[ ]
2
1
)1k(
222
)k(
Btg)e1(1aeD
Z
tgB
−
−
−+−

=
nếu D>Z (1.14)
hoặc
Z
)Bctge1(ctgB.aeD
ctgB
2
1
)1k(
22
)1K(
2
)k(
−
−−
+−−
=
nếu D
Z
≤
(1.15)
Trong đó k là chỉ số lần tính lặp:
22
YXD
+=
(1.16)
Vị trí của nước ta có vĩ độ nhỏ hơn 23
0
nên D>Z do đó ta sẽ sử dụng công
thức (1.14) để tính B.

Khi tính lặp độ vĩ B theo công thức (1.14), (1.15) ta lấy giá trị gần đúng đầu
tiên
0
B
theo công thức:
Z
)e1(D
ctgB
2
0
−
=
(1.17)
Độ kinh L được tính theo công thức: