Nghiên cứu xử lý số liệu đo GPS của lưới khống chế trắc địa

MỤC LỤC
MỤC LỤC.........................................................................................................1
DANH MỤC HÌNH VẼ....................................................................................2
DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VIẾT TẮT, KÝ HIỆU TIẾNG ANH...............3
2.2.5. Thiết lập các múi tọa độ.......................................................................29
KẾT LUẬN....................................................................................................54
PHỤ LỤC.......................................................................................................56
Network Adjustment Report...........................................................................56
Adjustment Settings........................................................................................56
Adjustment Statistics.......................................................................................57
Control Coordinate Comparisons....................................................................57
Adjusted Grid Coordinates..............................................................................58
Adjusted Geodetic Coordinates.......................................................................58
Error Ellipse Components...............................................................................58
Adjusted GPS Observations............................................................................59


DANH MỤC HÌNH VẼ
MỤC LỤC.........................................................................................................1
DANH MỤC HÌNH VẼ....................................................................................2
DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VIẾT TẮT, KÝ HIỆU TIẾNG ANH...............3
2.2.5. Thiết lập các múi tọa độ.......................................................................29
KẾT LUẬN....................................................................................................54
PHỤ LỤC.......................................................................................................56
Network Adjustment Report...........................................................................56
Adjustment Settings........................................................................................56
Adjustment Statistics.......................................................................................57
Control Coordinate Comparisons....................................................................57
Adjusted Grid Coordinates..............................................................................58
Adjusted Geodetic Coordinates.......................................................................58
Error Ellipse Components...............................................................................58

Adjusted GPS Observations............................................................................59


DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VIẾT TẮT, KÝ HIỆU TIẾNG ANH
GNSS (Global
System)

Navigation

Satellite Hệ thống định vị vệ tinh dẫn
đường toàn cầu

GPS (Global Positioning System)

Hệ thống định vị của Mỹ

GLONASS

Hệ thống định vị vệ tinh dẫn
đường toàn cầu của Nga

GALILEO

Hệ thống định vị của Châu Âu

VN - 2000

Hệ tọa độ quốc gia hiện nay của
Việt Nam

UTM (Universal Transverse Mercator)

Lưới chiếu hình trụ ngang đồng
góc
Hệ trắc địa quốc tế

WGS (World Geodetic System)


MỞ ĐẦU
Khoa học công nghệ luôn đi đôi cùng với sự phát triển phát triển của
thế giới. Quốc gia phát triển là quốc gia có nền khoa học công nghệ phát triển
vượt bậc, vì vậy các quốc gia trên thế giới đều chú trọng vào việc phát triển
khoa học công nghệ. Các ngành công nghệ mũi nhọn như khoa học vũ trụ,
công nghệ thông tin, hóa sinh học,…luôn được ưu tiên phát triển hàng đầu.
Một trong các thành tự đó là công nghệ GPS (Global positioning
system) đã và đang được ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực như: giao
thông vận tải (lập bản đồ giao thông), thủy lợi (đường ống nước, đường rác
thải, kênh mương nước,..), xây dựng, điện, viễn thông (đường dây dẫn diện
thoại, …), nông nghiệp, điều tra tài nguyên, bảo vệ môi trường,… đặc biệt các
lĩnh vực đo đạc bản đồ. Chính vì vậy em lựa chọn đề tài: “Nghiên cứu xử lý
số liệu đo GPS của lưới khống chế trắc địa” làm đồ án tốt nghiệp.
Nội dung của đề tài bao gồm 03 chương:
Chương 1. Công nghệ GPS
Chương 2. Phần mềm xử lý số liệu đo GPS Trimble Business Center
Chương 3. Thực nghiệm
Sau một thời gian học hỏi, nghiên cứu và đặc biệt được sự giúp đỡ
nhiệt tình của TS.Bùi Thị Hồng Thắm cùng với các thầy giáo trong khoa Trắc
địa - Bản đồ, đến nay em đã hoàn thành nội dung của bản đồ án. Mặc dù bản
thân có nhiều cố gắng nhưng do kinh nghiệm và kiến thức chuyên môn còn

hạn chế nên không tránh khỏi sai sót. Em rất mong được sự góp ý của các
thầy cô giáo để bản đồ án được hoàn thiện hơn.
Em xin chân trọng cảm ơn!
Hà Nội, tháng 9 năm 2015
Sinh viên

Đỗ Văn Thanh
Chương 1. CÔNG NGHỆ GPS
1


1.1.

Những vấn đề cơ bản của công nghệ GPS

1.1.1. Các hệ thống định vị vệ tinh khu vực
Nhằm đáp ứng các nhu cầu định vị chính xác cao cho cả một khu vực
rộng lớn nhưng ít phụ thuộc vào điều kiện thời tiết và các thời điểm trong
ngày, người ta đã xây dựng lên hệ thống định vị vệ tinh khu vực trong đó vệ
tinh được sử dụng thường là vệ tinh địa tĩnh. Một số hệ thống vệ tinh đó là:
* Hệ thống STAR-FIX
Đây là hệ thống khu vực hoạt động phủ toàn nước Mỹ và các vùng bao
quanh Mỹ. Nguyên tắc hoạt động giống với hệ thống GPS, nó bao gồm một
trung tâm xử lý thông tin và 10 trạm theo dõi tầm xa liên tục quan sát một số
vệ tinh bay trên quỹ đạo tĩnh nằm trong cùng một mặt phẳng với mặt phẳng
xích đạo của trái đất.
Do hạn chế về đồ hình phân bố vệ tinh, nên hệ thống chỉ cho phép xác
định vị trí của điểm quan sát trong không gian hai chiều, nguyên tắc là chỉ xác
định được thành tọa độ mặt bằng, độ chính xác cỡ 5m.
Hiện nay hệ thống này đã kết hợp với hệ thống GPS vi phân để đáp ứng

cả yêu cầu định vị ba chiều.
* Hệ thống EUTELTRACS và hệ thống OMNITRACS
Nguyên lý hoạt động của hai hệ thống này giống nhau. Hệ thống
EUTELTRACS ở Châu Âu, còn OMNITRACS thì ở Mỹ. Chúng sử dụng các
vệ tinh địa tĩnh Eutelsat bay ở độ cao 36.000 km. Đây là hệ thống chủ động,
việc tính tọa độ của điểm quan sát được bắt đầu từ trung tâm điều khiển phát
đi các dấu mốc thời gian được mã hóa với tần suất nhiều lần trong một giây.
Sau khi nhận được các tín hiệu này, Khách hàng đáp lại bằng một chuỗi các
tín hiệu rất ngắn được mã hóa phát lên cho ít nhất hai vệ tinh để chuyển về
2


trung tâm điều khiển. Các thông tin này được trng tâm điều khiển sử dụng để
tính ra tọa độ của điểm quan sát rồi phát đi cho khách hàng.
Hệ thống này chỉ cho phép định vị hai chiều. Độ chính xác đạt cỡ
500m. Hệ thống này sử dụng chủ yếu được sử dụng với mục đích đạo hàng
trên đất liền và ngoài biển.
* Hệ thống Navsat
Đây là hệ thống đạo hàng vệ tinh Châu Âu. Nó sử dụng kết hợp với các
vệ tinh địa tĩnh thường dùng cho liên lạc viễn thông và các vệ tinh bay ở quỹ
đạo cao cỡ như vệ tinh GPS, và còn được gọi là Geo/Heo mix.
Hệ thống được xây dựng để đáp ứng các nhu cầu định vị cao ở Châu
Âu thuần túy mang tính chất dân sự, và có thể trở thành hệ thống đa quốc gia,
đa mục đích.
1.1.2. Các hệ thống định vị vệ tinh toàn cầu
* Hệ thống TRANSIT
Đây là hệ thống đạo hàng vệ tinh trên biển được đưa vào sử dụng từ
những năm 1960, mục đích đáp ứng yêu cầu đạo hàng cho các tàu ngầm của
hải quân Mỹ. Hệ thống hoạt động dựa trên nguyên lý của hiệu ứng Doppler,
gồm 6 vệ tinh bay ở độ cao cỡ 1075 km trên quỹ đạo gần như tròn cách đều

nhau và có góc nghiêng so với mặt phắng xích đạo của trái đất xấp xỉ 90 độ.
Tùy thuộc vào vị trí địa lý của điểm quan sát, vệ tinh xuất hiện liên tiếp trên
bầu trời là từ 55 đến 100 phút. Điều này có nghĩa là cứ sau khoảng hơn một
giờ đồng hồ mới có thể quan sát vệ tinh để định vị. Độ chính xác với một lần
vệ tinh bay qua đạt cỡ vài chục mét. Để nâng cao độ chính xác của kết quả
định vị cần tăng số lần quan sát vệ tinh bay qua. Đây cũng chính là nhược
điểm của hệ thống này.

3


* Hệ thống TSICADA
Đây là hệ thống đạo hàng vệ tinh của Liên Xô được đưa vào sử dụng từ
cuối những năm 1960, mục đích làm cơ sở đạo hàng cho tàu ngầm, nguyên lý
hoạt động của hệ thống này cũng giống với hệ thống Transit.
* Hệ thống GALILEO
Nhằm đối trọng với hệ thống định vị GPS của Mỹ Châu Âu đã phát
triển cho mình một hệ thống định vị vệ tinh riêng là Galileo, Nó khác với hệ
thống định vị GPS của Mỹ và GLOLASS của Liên Xô ở chỗ nó được điều
hành và quản lý bởi các tổ chức dân sự, phi quân sự. Hệ thống dự kiến hoàn
thành vào năm 2020 với chùm quỹ đạo gồm 27 vệ tinh.
Việc nghiên cứu dự án hệ thống GALILEO được bắt đầu triển khai
thực hiện từ năm 1999 do 4 quốc gia Châu Âu là Pháp, Đức, Italia và Anh
Quốc. Giai đoạn đầu triển khai chương trình GALILEO bắt đầu năm 2003 và
theo dự kiến sẽ hoàn thành và đưa vào sử dụng trong năm 2010 (chậm hơn so
với thời gian dự dịnh ban đầu 2 năm). GALILEO được thiết kế gồm 30 vệ
tinh chuyển động trong 3 mặt phẳng quỹ đạo (nghiêng 56 độ so với mặt
phẳng xích đạo) xung quanh trái đất với bán kính 29.980 km.
Cấu trúc và chức năng của GALILEO tương tự như các hệ thống GPS
và GLONASS là dựa trên các vệ tinh chuyển động trên các quỹ đạo quanh

Trái Đất. Hệ thống cũng bao gồm 3 thành phần cấu thành đó là đoạn không
gian, đoạn điều khiển và đoạn sử dụng.
* Hệ thống COMPASS
Nhằm đáp ứng cho nhu quản lý lãnh thổ rộng lớn cũng như các nhu cầu
về quan sự, kinh tế, giao thông... Trung quốc đã xây dựng cho mình một hệ
thống định vị riêng COMPASS, tháng 4/2007 Trung Quốc đã phóng thành
công vệ tinh COMPASS-M1 MEO đầu tiên vào quỹ đạo đánh dấu một bước
phát triển vượt bậc trong công tác định vị của Trung Quốc.
4


Sau khi khi được hoàn thành hệ thống COMPASS bao gồm 27 vệ tinh
MEO, 3 vệ tinh GSO và 5 vệ tinh GEO. Vệ tinh truyền 4 tần số sóng mang
như nhau để dẫn đường. Tín hiệu được điều biến với dòng bit xác định trước,
bao gồm dữ liệu quĩ đạo, thời gian và có băng tần phù hợp để dẫn đường
chính xác. Ba vệ tinh GEO được đưa lên quĩ đạo giữa các năm 2000 và 2003.
Hai vệ tinh GEO được đưa lên năm 2007 với dự định phủ sóng toàn bộ Trung
Quốc và một phần diện tích các nước lân cận, sau đó sẽ phát triển thành hệ
thống dẫn đường toàn cầu. Hệ thống được triển khai trong hai giai đoạn. Giai
đoạn đầu thiết kế, xây dựng hệ thống vệ tinh thử nghiệm dẫn đường BeiDou1. Trên cơ sở BeiDou-1, Trung Quốc tiến hành xây dựng hệ thống vệ tinh dẫn
đường toàn cầu (CNSS) gọi là COMPASS. Hệ thống đầy đủ bao gồm 5 vệ
tinh địa tĩnh và 30 vệ tinh hoạt động ở quĩ đạo trung bình (MEO).
Compass cung cấp hai dịch vụ: Dịch vụ miễn phí cho dân sự có độ
chính xác vị trí trong vòng 10 m, vận tốc 0,2 m/s, thời gian trong khoảng 50
ns và dịch vụ thuê bao; dịch vụ cho quân đội có độ chính xác cao hơn. Ban
đầu, hệ thống chỉ cung cấp dịch vụ cho Trung Quốc và các nước lân cận
nhưng đích cuối cùng sẽ là hệ thống dẫn đường toàn cầu, hoạt động giống như
GPS và GLONASS. Cuối năm 2011 vệ tinh thứ 10 đã được đưa lên quĩ đạo
và năm 2012 dự kiến sẽ có thêm 6 vệ tinh. Theo kế hoạch, COMPASS sẽ hoạt
động đầy đủ vào năm 2020 với 30 vệ tinh.

1.1.3. Hệ thống NAVSAT GPS
Nhằm đáp ứng yêu cầu một hệ thống định vị với độ chính xác cao, vào
khoảng những năm 1960 bộ quốc phòng Mỹ khuyến khích xây dựng một hệ
thống đạo hàng vệ tinh hoàn hảo hơn so với hệ thống vệ tinh TRANSIT. Ý
tưởng do hải quan Mỹ đề xuất là sử dụng khoảng cách đo từ các điểm trên
mặt đất đến vệ tinh trên cở sở biết chính xác tốc độ và thời gian nan truyền tín
hiệu vô tuyến, đề án có tên là Timation.
5


Hình 1.1. Phân bố vệ tinh trên quỹ đạo
Các công trình nghiên cứu tương tự cũng được không quân Mỹ tiến
hành trong khuôn khổ chương trình mang số 621B. Đến năm 1973 bộ quốc
phòng Mỹ quyết định đình chỉ cả hai chương trình này để triển khai phối hợp
nghiên cứu xây dựng hệ thống đạo hàng vô tuyến vệ tinh trên cơ sở các kết
quả của chương trình TRANSIT và hai chương trình trên. Hệ thống này có
tên gọi đúng là NAVSTAR GPS (Navigation Satellite Providing Timing and
Ranging Global Positionin System ). Nhiệm vụ chủ yếu của hệ thống là xác
định tọa độ không gian và tốc độ chuyển động của điểm xét trên tàu vũ trụ,
máy bay, tàu thủy, và trên đất liền phục vụ cho bộ quốc phòng Mỹ và các cơ
quan dân sự. Hệ thống có 24 vệ tinh, trong đó có 21 vệ tinh hoạt động và 3 vệ
tinh dự phòng. Các vệ tinh quay trên 6 quỹ đạo ở độ cao cỡ 20.000 km với
chu kỳ xấp xỉ 12 giờ. Với cách bố trí này thì tại bất kỳ thời điểm nào trên trái
đất cũng quan sất được ít nhất 4 vệ tinh. Các vệ tinh đầu tiên được phóng vào
quỹ đạo vào tháng 2 năm 1978. Toàn bộ 24 vệ tinh được đưa và hoạt động
vào tháng 5 năm 1994. Tính đến năm 2000 đã được bổ sung thành 28 vệ tinh.
Hình 1.2. Vệ tinh GPS
6

Các vệ tinh GPS bay vòng quanh Trái Đất hai lần trong một ngày theo
một quỹ đạo rất chính xác và phát tín hiệu có thông tin xuống Trái Đất. Về
bản chất máy thu GPS so sánh thời gian tín hiệu được phát đi từ vệ tinh với
thời gian nhận được chúng. Sai lệch về thời gian cho biết máy thu GPS ở cách
vệ tinh bao xa. Rồi với nhiều quãng cách đo được tới nhiều vệ tinh máy thu
có thể tính được vị trí của người dùng và máy thu phải nhận được tín hiệu của
ít nhất ba vệ tinh để tính ra vị trí hai chiều (kinh độ và vĩ độ) và để theo dõi
được chuyển động. Khi nhận được tín hiệu của ít nhất 4 vệ tinh thì máy thu có
thể tính được vị trí ba chiều (kinh độ, vĩ độ và độ cao). Một khi vị trí người
dùng đã tính được thì máy thu GPS có thể tính các thông tin khác, như tốc độ,
hướng chuyển động, bám sát di chuyển, khoảng hành trình, quãng cách tới
điểm đến, thời gian Mặt trời mọc, lặn và nhiều thứ khác nữa.
Vệ tinh GPS phát hai tín hiệu vô tuyến công suất thấp dải L1 và L2.
(dairL là phần sóng cực ngắn phổ điện từ trải rộng từ 0,39 tới 1,55 GHz). GPS
dân sự dùng tần số L1 1575.42 MHz trong dải UHF. Tín hiệu truyền trực thị,
có nghĩa là chúng sẽ xuyên qua mây, thủy tinh và nhựa nhưng không qua
phần lớn các đối tượng cứng như núi và nhà.
Ngày nay, GPS được ứng dụng rất rộng rãi trong nghiên cứu khoa học
cũng như trong thực tiễn đời sống như: nghiên cứu chuyển dịch hiện đại của
vỏ Trái đất, mực nước biển dâng, hình dạng Trái đất, nghiên cứu triều, nghiên
cứu khí tượng, xây dựng hệ quy chiếu hệ tọa độ quốc gia, quản lý điều hành
xe, quản lý con người,…
1.2. Ứng dụng của công nghệ GPS trong xây dựng lưới khống chế trắc
địa
1.2.1. Giới thiệu về lưới khống chế trắc địa
Mỗi quốc gia đều sử dụng một mạng lưới trắc địa cơ bản thống nhất
trong một hệ quy chiếu với một gốc tọa độ và độ cao. Lưới trắc địa Việt Nam
được sử dụng từ trước cho tới năm 2000 đã dùng Elipxoid Kraxovski theo gốc
7

tọa độ Hà Nội và dùng phép chiếu tọa độ phẳng Gauss. Theo quyết định số
83/2000/QĐ-TTG ngày 12/7/2000 của thủ tướng chính phủ thì từ tháng 8 năm
2000 nước ta sử dụng hệ quy chiếu tọa độ mới VN-2000. Trong đó dùng hệ
quy chiếu quốc tế WGS-84, điểm gốc tọa độ đặt tại khuôn viên của Viện
Nghiên cứu Địa chính (cũ), nay là Viện Khoa học Đo đạc và Bản đồ đường
Hoàng Quốc Việt, Hà Nội mang tên là N00 Và dùng lưới chiếu tọa độ phẳng
UTM.
Khi tiến hành công tác trắc địa trên một vùng lãnh thổ như thành phố,
khu công nghiệp,… ta cần xây dựng lưới khống chế trắc địa. Thông thường
thì mạng lưới này được tính toán trong hệ tọa độ của Nhà nước, tuy nhiên ở
những vùng khó khăn có thể dùng hệ tọa độ giả định.
Theo qui mô và độ chính xác thì có thể chia chúng ra làm các loại sau:
- Lưới khống chế trắc địa mặt bằng Nhà nước
- Lưới khống chế trắc địa mặt bằng khu vực
- Lưới khống chế đo vẽ
Lưới khống chế trắc địa mặt bằng Nhà nước Việt Nam được xây dựng
theo 4 hạng tuần tự là hạng I, hạng II, hạng III, hạng IV. Lưới hạng I được
phủ trùm toàn quốc, lưới hang II được chêm dày cho lưới hạng I, sau đó được
tiếp tục chêm dày bằng mạng lưới hạng III và hạng IV.
Lưới tọa độ khu vực được xây dựng là cấp 1 và cấp 2. Lưới khống chế
tọa độ khu vực thường là lưới tăng dày vào các điểm tọa độ nhà nước. Mật độ
các điểm từ cấp 2 trở lên thường là 4 điểm/1km 2 đối với khu vực xây dựng và
1 điểm/1 km2 đối với khu vực chưa xây dựng. Sai số trung phương vị trí điểm
khống chế khu vực so với điểm khống chế nhà nước phải đảm bảo không
vượt quá 0.1 mm tính theo tỷ lệ bản đồ cần thành lập.

8

Lưới khống chế đo vẽ là lưới trắc địa chêm dày vào mạng lưới trắc địa
nhà nước và mạng lưới trắc địa khu vực để đảm bảo đủ mật độ điểm đo vẽ địa
hình. Tỷ lệ bản đồ đo vẽ càng lớn thì mật độ điểm khống chế càng phải cao.
Lưới khống chế mặt bằng phục vụ cho công tác đo vẽ địa chính và
công trình xây dựng là lưới với các điểm tọa độ được chêm dày từ các điểm
của lưới khống chế nhà nước, với những qui định về độ chính xác cũng như
mật độ điểm được qui định riêng dành cho công tác địa chính cũng như xây
dựng công trình.
Lưới khống chế mặt bằng phục vụ cho đo vẽ bản đồ địa hình tỷ lệ lớn
khu vực xây dựng công trình được thiết kế theo hướng:
- Tối ưu hoá về độ chính xác: Lưới có độ chính xác cao nhất với chi phí
lao động và thời gian cho trước.
- Tối ưu hoá về giá thành: Lưới có độ chính xác cho trước với giá thành
nhỏ nhất.
1.2.2. Phương pháp thành lập lưới khống chế trắc địa truyền thống
* Phương pháp lưới tam giác
Khái niệm: Lưới tam giác là dạng cơ bản nhất của lưới trắc địa. Các
điểm cơ sở trắc địa được chọn trên mặt đất, liên kết với nhau tạo thành một
mạng lưới tam giác.
Trong một tam giác có 6 yếu tố là 3 góc và 3 cạnh, các góc quyết định
hình dạng của nó, còn các cạnh quyết định độ lớn của nó, việc lựa chọn các
đại lượng đo sẽ cho ta các mạng lưới tam gì

9


Hình 1.3a: Là dạng chuỗi tam giác, trong đó có 2 điểm cấp cao A và B đã biết
tọa độ, đo 18 góc trong lưới tam giác và một cạnh gốc nối hai điểm IV và V.

Hình 1.3b: Là dạng lưới tứ giác trắc địa, biết tọa độ hai điểm A và B, đo 8

góc để tính ra tọa độ 2 điểm I và II

Hình 1.3c: Là dạng lưới đa giác trung tâm, biết tọa độ hai điểm A và B, đo 18
góc trong 6 tam giác và tính ra tọa độ 5 điểm.
10


Hình 1.3d: Là dạng lưới tam giác có hình rẻ quạt biết tọa độ 3 điểm A, B, C,
đo 9 góc tính tọa độ 2 điểm I và II.

Hình 1.3e: Là dạng chuỗi tam giác hình tuyến nối 2 điểm cấp cao là A và B,
để xác định tọa độ của 6 điểm cần đo 18 góc trong của 6 tam giác.
* Phương pháp lưới đường chuyền
Là dạng lưới thông dụng trong trắc địa. Các điểm cơ sở trắc địa liên kết
với nhau góc ngoặt của đường chuyền sẽ tính chuyền được tọa độ từ

11


D

B
1

β1

S1

3

β2

β2

β3

A β1
7

4
3
β
2

β6

β5

5

6
b)

4

β7

9

5

3

11

P

1

6
A

C

10

4

ββ
8 8 β7

S
6

2

1

γ

β 5 β6

2

A

B

β4

β3

5

E

7

D
8

B

c)

C

Hình 1.4. Các dạng đặc trưng của lưới đường chuyền
- Đường chuyền hình 1.4a là dạng đường chuyền đơn nối 2 điểm cao
cấp A và B, còn gọi là đường chuyền phù hợp.

- Đường chuyền có dạng 1.4a bỏ đi 2 điểm cấp cao C và D khi đó gọi
là đường chuyền nhánh hay đường chuyền treo. Nó xuất phát từ một điểm cao
cấp biết tọa độ, không nối về điểm cấp cao khác.
- Đường chuyền hình 1.4b gọi là đường chuyền khép kín, đo tất cả các
góc trong của tam giác, đo góc nối γ và tất cả các cạnh.
- Đường chuyền hình 1.4c gồm nhiều tuyến đường chuyền tạo thành
vòng khép kín, điểm P gọi là điểm nút. Các điểm cần xác định của lưới đường
chuyền rải trên toàn bộ khu đo tạo thành các đường gãy khúc gọi là đường
chuyền.
12


1.2.3. Phương pháp thành lập lưới khống chế trắc địa bằng công nghệ
GPS
1. Thiết kế lưới GPS, chọn hệ tọa độ
Việc thiết kế lưới GPS phải căn cứ vào yêu cầu thực tế và trên cơ sở
điều tra nghiên cứu kỹ các tài liệu gốc, số liệu gốc hiện có tại khu vực xây
dựng công trình. Trong lưới GPS giữa các điểm không cần nhìn thấy nhau,
nhưng để có thể tăng dày lưới bằng phương pháp đo truyền thống, mỗi điểm
GPS cần phải nhìn thông đến ít nhất một điểm khác.
Khi thiết kế lưới, để tận dụng các tư liệu trắc địa, bản đồ đã có, nên sử
dụng hệ tọa độ đã có của khu đo. Các điểm khống chế đã có nếu phù hợp với
yêu cầu của điểm lưới GPS thì tận dụng các mốc của chúng.
Lưới GPS phải được tạo thành 1 hoặc nhiều vòng đo độc lập, tuyến phù
hợp. Số lượng cạnh trong vòng đo độc lập, tuyến phù hợp trong các cấp lưới
GPS phải tuân theo qui định nêu trong bảng. Khi đo GPS ta sử dụng hệ thống
tọa độ trắc địa quốc tế WGS -84. Nếu yêu cầu sử dụng hệ tọa độ HN-72 hoặc
hệ tọa độ nào khác thì phải tính chuyển tọa độ. Các tham số hình học cơ bản
của Elipxoid toàn cầu và Elipxoid tham khảo của các hệ tọa độ phải phù hợp
với quy định. Hệ tọa độ VN-2000 có các tham số hình học cơ bản của

Elipxoid hoàn toàn giống với hệ tọa độ trắc địa Quốc tế WGS - 84.
Khi đo GPS có yêu cầu sử dụng hệ tọa độ địa phương hoặc hệ tọa độ
độc lập thì phải tính chuyển đổi tọa độ và cần phải có các tham số kỹ thuật
sau:
- Tham số hình học của Elipxoid tham khảo
- Độ kinh của kinh tuyến giữa múi chiếu
- Hằng số cộng vào tung độ, hoành độ
- Độ cao thường của mặt chiếu
13


- Tọa độ điểm khởi tính và phương vị khởi tính
Khi tính chuyển từ hệ tọa độ trắc địa Quốc tế của lưới GPS sang hệ tọa
độ khu vực, cần phải đảm bảo yêu cầu : Bình sai lưới GPS trong hệ tọa độ
vuông góc phẳng theo phép chiếu Gauss (Ko = 1),có kinh tuyến trục Lo cách
khu đo không quá 20 km. Nếu sử dụng phép chiếu UTM 6 độ (Ko = 0.9996)
thì kinh tuyến trục cách khu đo trong giới hạn 160km đến 200km. Nếu sử
dụng phép chiếu UTM 3 độ (Ko = 0.9999) thì kinh tuyến trục cách khu đo
trong giới hạn 70km đến 110km. Khi chọn phép chiếu Gauss phải sử dụng
Ellipxoid Krasovxky, còn nếu dùng phép chiếu UTM thì sử dụng Ellipxoid
WGS - 84.
2. Chọn điểm
Người chọn điểm phải tìm hiểu yêu cầu, mục đích nhiệm vụ, điều kiện
tự nhiên và xã hội của khu đo, dựa vào thiết kế kỹ thuật đã được phê duyệt để
tiến hành khảo sát, chọn điểm lưới GPS ngoài hiện trường
Vị trí các điểm GPS được chọn phải thoả mãn các yêu cầu sau:
- Vị trí điểm được chọn phải phù hợp với yêu cầu của thiết kế kỹ thuật,
thuận lợi cho việc đo nối và cho các công tác đo đạc tiếp theo.
- Điểm chọn phải được đặt ở nơi có nền đất, đá ổn định, sử dụng được
lâu dài và an toàn khi đo đạc.

- Vị trí điểm chọn phải thuận tiện cho việc lắp đặt máy thu và thao tác
khi đo, có khoảng không rộng và góc cao của vệ tinh phải lớn hơn 150 .
- Vị trí điểm chọn phải thuận tiện cho việc thu tín hiệu vệ tinh, tránh
hiện tượng nhiễu tín hiệu do quá gần các trạm phát sóng và sai số đa đường
dẫn (Multipath) do phản xạ tín hiệu từ các địa vật xung quanh điểm đo. Vị trí
điểm chọn phải cách xa nguồn phát sóng vô tuyến công suất lớn (như tháp
truyền hình, trạm vi ba) lớn hơn 200m và cách xa cáp điện cao thế lớn hơn
50m.
14


- Đi lại thuận tiện cho đo ngắm.
- Cần tận dụng các mốc khống chế đã có nếu chúng đảm bảo các yêu
cầu nêu trên.
- Nếu bắt buộc phải chọn điểm ở nơi bị che khuất thì phải mô tả sự che
khuất đó trong hệ tọa độ địa diện chân trời, để lập lịch đo và điều kiện quan
sát tốt nhất.
Công tác chọn điểm phải tuân theo các qui định sau:
- Vẽ sơ đồ ghi chú điểm ngay ở ngoài thực địa (kể cả các điểm đã có
mốc cũ)
- Tên điểm GPS có thể đặt theo tên làng, tên núi, địa danh, tên đơn vị,
công trình. Khi tận dụng điểm cũ không đổi tên điểm. Số hiệu điểm cần được
biên tập tiện lợi cho máy tính.
- Khi điểm chọn cần đo nối thuỷ chuẩn, người chọn điểm phải khảo sát
tuyến đo thuỷ chuẩn ngoài thực địa và đề xuất kiến nghị.
Khi tận dụng điểm cũ phải kiểm tra tính ổn định, sự hoàn hảo, tính an
toàn và phù hợp với các yêu cầu của điểm đo GPS.
2. Chôn mốc
Quy cách của dấu mốc và mốc điểm GPS các cấp phải phù hợp với yêu
cầu quy phạm hiện hành của Nhà nước.

Điểm GPS các cấp đều chôn mốc vĩnh cửu, khi chôn mốc đáy hố phải
đổ gạch, sỏi hoặc đổ một lớp bê tông lót.
Mốc có thể đúc sẵn bằng bê tông cốt thép theo quy cách trong Quy
phạm hiện hành của Nhà nước rồi đem chôn, hoặc có thể đúc ở hiện trường,
hoặc có thể lợi dụng nền đá, nền bê tông khoan gắn thêm dấu mốc ở hiện
trường.

15


Đất dùng để chôn mốc GPS phải được sự đồng ý của cơ quan quản lý,
người đang sử dụng đất cần làm thủ tục chuyển quyền sử dụng đất và làm các
thủ tục uỷ quyền bảo quản mốc.
4. Thiết kế lịch đo
Điều kiện tối thiểu của đo GPS là máy thu phải quan sát được ít nhất là
4 vệ tinh, trong trắc địa đòi hỏi cần phải có trị đo thừa. Tùy vào cấp hạng của
lưới mà người ta yêu cầu số vệ tinh tối thiểu mà máy thu phải quan sát được
thường là nhiều hơn 4). Ví dụ: Lưới địa chính cơ sở hạng 3 phải có số vệ tinh
tối thiểu quan sát được là 6 vệ tinh. Mặt khác đồ hình vệ tinh cũng ảnh hưởng
đến độ chính xác của định vị, đặc trưng bởi đại lượng PDOP, PDOP càng lớn
thì định vị càng kém và ngược lại. Mỗi cấp lưới người ta cũng qui định PDOP
tối đa. Ví dụ: Lưới địa chính cơ sở hạng 3 có PDOP tối đa là 3. Không phải
lúc nào trong ngày cũng có được điều kiện như trên. Chính vì vậy mà cần
phải lập lịch đo. Lập lịch đo là chọn trong ngày những khoảng thời gian nào
có những điều kiện của lưới yêu cầu. Ta chỉ tiến hành đo đạc ở những khoảng
thời gian đó.
Để lập lịch đo cần có những yêu cầu sau:
- Có tọa độ gần đúng của khu đo
- Có tệp lịch vệ tinh dự báo (không cũ quá 1 tháng)
- Có phần mềm chuyên dụng để tính toán lập lịch

- Đối với những điểm bị che chắn thì phải có thông tin mô tả sự che
chắn đó
Kết quả lập lịch sẽ cho ta những khoảng thời gian mà có thể đo được
trong một ngày
Có các trường hợp lập lịch sau:

16


- Lập lịch trong điều kiện thông thường, khu đo nhỏ, các điểm không bị
che khuất. Trong trường hợp này ta chỉ cần nhập tọa độ trung bình của cả khu
đo và nhận được kết quả lịch đo của cả khu đo.
- Lập lịch trong điều kiện các điểm đo cách xa nhau. Lúc này tọa độ
trung bình của khu đo không đặc trưng cho khu đo nữa, ta phải lập lịch cho
từng ca đo một.
- Lập lịch trong điều kiện các điểm đo bị che chắn. Lúc này ta cũng
phải lập lịch cho từng ca đo và phải mô tả sự che chắn của điểm đo.
Trước khi tiến hành đo cần sử dụng phần mềm PLAN hoặc QUICK
PLAN để lập lịch đo và cần lập bảng dự báo các vệ tinh có thể quan sát được.
Trong bảng có: số hiệu vệ tinh, độ cao vệ tinh và góc phương vị, thời gian
quan sát tốt nhất để quan sát nhóm vệ tinh tốt nhất, hệ số suy giảm độ chính
xác vị trí không gian 3 chiều. Khi xung quanh điểm đo có nhiều địa vật che
chắn phải lập lịch đo theo điều kiện che chắn thực tế tại điểm đo.
Tọa độ dùng để lập bảng dự báo cho các vệ tinh là kinh độ, vĩ độ trung
bình của khu đo. Thời gian dự báo nên dùng thời gian trung bình khi đo
ngắm. Lịch vệ tinh quảng bá không nên quá 20 ngày tuổi.
Độ dài ca đo không ít hơn 30 phút, với điều kiện vệ tinh không ít hơn 6
và PDOP không lớn hơn 5. Thời gian đo có thể kéo dài thêm đối với các cạnh
lưới dài có điều kiện thu tín hiệu tại điểm đo không tốt. Thời gian đo tối thiểu
của ca đo ứng với từng cấp hạng lưới được quy định và tính toán chi tiết tại

bảng (1.2) dưới đây.

17


Bảng 1.1. Yêu cầu kỹ thuật cơ bản khi đo GPS các cấp hạng
Cấp hạng

Hạng mục

Hạng

Hạng

Hạng

Cấp

Cấp

II

III

1

2

≥ 15

≥ 15

≥ 15

≥ 15

Góc cao của vệ

PP đo
đo tĩnh

I
≥ 15

tinh (0)
Số lượng vệ tinh

tĩnh nhanh
đo tĩnh

≥4

≥4

≥4

≥4

≥4

quan sát được
Số lần đo lặp TB

tĩnh nhanh
đo tĩnh

≥2

≥5
≥2

≥5
≥ 1.6

≥5
≥ 1.6

≥5
≥ 1.6

trạm
Thời gian quan trắc

tĩnh nhanh
đo tĩnh

≥ 90

≥2
≥ 60

≥ 1.6
≥ 45

≥ 1.6
≥ 45

≥ 1.6
≥ 45

(phút)
Tần suất thu tín

tĩnh nhanh
đo tĩnh

10

≥ 20
10

≥ 15
10

≥ 15
10

≥ 15
10

hiệu (s)

tĩnh nhanh

÷ 60

÷ 60

÷ 60

÷ 60

÷ 60

Bảng 1.2. Thời gian ca đo tối thiểu
Độ dài cạnh đo [km]

Độ dài thời gian ca đo (‘)

0–1

20 – 30

1–5

30 – 60

5 – 10

60 – 90

10 – 20

90 - 120

5. Thiết kế ca đo
Ca đo là khái niệm mà dùng để chỉ các máy thu cùng thu tín hiệu vệ
tinh trong cùng một khoảng thời gian nào đó.
Việc xác định ca đo phải được thực hiện vào trước khi đo đạc và phải
xác định được máy thu nào đặt tại điểm nào, thời gian bật máy, tắt máy, thiết
kế ca đo phụ thuộc vào các yếu tố sau:
- Quy định của quy phạm
- Đồ hình của lưới
18


- Số lượng máy sử dụng
- Khả năng di chuyển của các điểm trong lưới
- Kết quả lập lịch đo
Thời gian trong một ca đo phụ thuộc vào các yếu tố sau:
- Độ chính xác yêu cầu khi xác định Baseline, đo càng lâu thì càng
chính xác và ngược lại
- Số vệ tinh quan sát được, số vệ tinh càng ít thì càng đo lâu và ngược
lại
- Chiều dài của Baseline, Baseline càng dài thì càng phải đo lâu và
ngược lại
Mỗi ca đo có thể có N máy tham gia, cứ N máy thu thì sẽ có N(N-1)/2
Baseline được xác định, nhưng chỉ có N-1 Baseline là độc lập, trong thực tế
thì vẫn sử dụng tất cả các Baseline thu được.
6. Đo đạc ngoài thực địa

Sau khi chuẩn bị xong các công việc cần thiết thì ta tiến hành đo GPS.
Tùy thuộc vào yêu cầu độ chính xác mà ta chọn loại mấy thu GPS sao cho
phù hợp. Có hai loại máy thu GPS, đó là mấy thu một tần và máy thu 2 tần.
Về cơ bản hai loại này giống nhau chỉ khác nhau ở chỗ máy thu hai tần là khả
năng khử đi ảnh hưởng của tầng điện ly bằng cách kết hợp các trị đo pha trên
hai tần số L1 và L2 để tạo thành trị đo L3 không chứa độ trễ điện ly.
Các máy thu sẽ được đặt vào mốc GPS đã được lập lịch đo từ trước.
Trước khi tiến hành đo thì việc đầu tiên là tiến hành định tâm cân bằng máy,
sao cho tâm máy trùng với tâm mốc GPS và bọt thủy ở vị trí cân bằng.
Việc xác định ca đo phải được thực hiện vào trước khi đo đạc và phải
xác định được máy thu nào đặt tại điểm nào, thời gian bật máy, tắt máy, thiết
kế ca đo phụ thuộc vào các yếu tố sau:
- Qui định của qui phạm
19


- Đồ hình của lưới
- Số lượng máy sử dụng
- Khả năng di chuyển của các điểm trong lưới
- Kết quả lập lịch đo
Thời gian trong một ca đo phụ thuộc vào các yếu tố sau:
- Độ chính xác yêu cầu khi xác định Baseline, đo càng lâu thì càng
chính xác và ngược lại
- Số vệ tinh quan sát được, số vệ tinh càng ít thì càng đo lâu và ngược lại
- Chiều dài của Baseline, Baseline càng dài thì càng phải đo lâu và
ngược lại
Mỗi ca đo có thể có N máy tham gia, cứ N máy thu thì sẽ có N(N-1)/2
Baseline được xác định, nhưng chỉ có N-1 Baseline là độc lập, trong thực tế
thì vẫn sử dụng tất cả các Baseline thu được.
7. Xử lý số liệu

Sau khi thu tiến hiêu vệ tinh xong thì việc tiếp theo là ta tiến hành trút
số liệu và xử lý số liệu, tùy từng loại máy mà ta sử dụng phần mềm trút và xử
lý số liệu sao cho thích hợ nhất. Thông thường loại máy nào thì trút và xử lý
số liệu bằng phần mềm tương ứng đi theo máy.

20


CHƯƠNG 2: PHẦN MỀM XỬ LÝ SỐ LIỆU ĐO GPS TRIMBLE
BUSINESS CENTERN (TBC)
2.1 Tổng quan về phần mềm
2.1.1 Giới thiệu về phần mềm
Trimble Business Center (TBC) là một phần mềm rất phù hợp cho xử
lý và phân tích dữ liệu đo GNSS và dữ liệu đo truyền thống (kinh vĩ, thủy
chuẩn và toàn đạc) và xuất dữ liệu vào các phần mềm thiết kế khác. Phần
mềm cung cấp các tính năng mới rất mạnh, độc đáo và đặc biệt rất thân thiện
với người dùng và do đó rất dễ học và sử dụng.
Phần mềm Trimble Business Center có hai phiên bản: Survey Standard
(chuẩn) và Survey Advanced (nâng cao).
Mô-đun Survey Advanced xử lý các cạnh L1 GPS, L2 GPS và
GLONASS và bình sai các véc-tơ L1, L2 và GLONASS. Nó cho phép xử lý
cạnh và bình sai lưới nâng cao.
Mô-đun Survey Standard chỉ xử lý cạnh L1 GPS và bình sai các véc-tơ
L1. Nó cung cấp công cụ xử lý cạnh và bình sai lưới cơ bản.
2.1.2. Lịch sử phát triển
Từ ngày 14 tháng 9 năm 2011, tín hiệu vệ tinh thu được từ các máy thu
GPS/GNSS ở Việt Nam không sử dụng được các phần mềm GPSurvey, TGO
(Trimble Geomatic Office) do hãng TRIMBLE (Mỹ) phát hành để tính toán,
xử lý trị đo GPS/GNSS. Đây là một sự kiện đã được báo trước, không phải
hãng TRIMBLE không hỗ trợ phát triển phần mềm bình sai GPS nữa, mà là

sự thay thế phát triển phần mềm cao hơn. Và phần mềm thế hệ tiếp theo của
hãng là phần mềm TBC (Trimble Business Center). Phần mềm này rất thân
thiện với người dùng, dễ dàng tính toán, xử lý hơn rất nhiều so với các phần
mềm cũ. Cùng với xu thế phát triển của thời đại công nghệ, phần mềm TBC
21


không ngừng được phát triển và cập nhập, hiện nay đã được phát triển lên
phiên bản 2.20 thông minh hơn và dễ sử dụng hơn.
2.2 Cài đặt phần mềm TBC
2.2.1. Cài đặt các phần mềm hỗ trợ và cài TBC
Tương tự như các phần mềm khác để bắt đầu cài đặt, ta cần đưa đĩa
phần mềm vào ổ đĩa CD của máy tính. Trong mỗi đĩa chúng ta hãy chạy file
fsplash.

Hình 2.1. Giao diện trình cài đặt
Cài đặt Microsoft .NET Framework v3.5.

Hình 2.2. Giao diện cài đặt Microsoft .NET Framework v3.5
22