Công tác chọn điểm và đo nối khống chế ảnh bằng công nghệ GPS
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (1021.66 KB, 20 trang )
Trường ĐH Mỏ Địa Chất
Đồ án tốt nghiệp
MỤC LỤC
Lời mở đầu.........................................................................................................2
Chương I: Những vấn đề cơ bản về điểm khống chế ngoại nghiệp và
công nghệ dùng để đo nối.................................................................................3
I.1. Quy trình thành lập bản đồ bằng phương pháp đo ảnh...............................3
I.2. Vị trí và nhiệm vụ của công tác đo nối khống chế ảnh đối với công tác đo
ảnh.........................................................................................................................4
I.3. Các yêu cầu cơ bản đối với điểm khống chế ảnh.......................................5
I.4. Các phương pháp đo nối khống chế ảnh....................................................12
Chương II: Công nghệ GPS trong công tác đo nối khống chế ảnh ngoại
nghiệp.................................................................................................................14
II.1. Giới thiệu công nghệ GPS..........................................................................14
II.2. Ứng dụng công nghệ GPS trong đo nối khống chế ảnh...........................30
Chương III: Công tác chọn điểm và đo nối khống chế ảnh bằng công
nghệ GPS khu vực thành phố Hải Phòng phục vụ thành lập bản đồ nền
địa lý
.............................................................................................................................44
III.1 Khái quát chung về khu vực thực nghiệm.................................................44
III.2 Hiện trạng thông tin tư liệu ......................................................................47
III.3 Đánh giá độ chính xác và kết quả..............................................................56
Kết luận.............................................................................................................58
Tài liệu tham khảo...........................................................................................59
Lê Quốc Sáng
1
Trắc đại CK50
Trường ĐH Mỏ Địa Chất
Đồ án tốt nghiệp
Phụ lục...............................................................................................................60
LỜI MỞ ĐẦU
Với sự phát triển không ngừng của khoa học kỹ thuật ngày nay ,con
người có thêm nhiều ứng dụng để giải phóng sức lao động của mình trông
công việc. Một trong những ứng dụng đó là đưa hệ thống định vị toàn cầu
GPS vào ứng dụng trong nhiều ngành như: Hàng hải, hàng không, an ninh
quốc phòng và nhất là trong công tác trắc địa và bản đồ...
Hệ thống định vị toàn cầu GPS (Global Positioning System) là hệ thống
định vị, dẫn đường sử dụng các vệ tinh nhân tạo do Bộ Quốc Phòng Mỹ triển
khai từ năm 1970. Ban đầu hệ thống này được sử dụng chủ yếu cho mục
đích quân sự, nhưng do tính ưu việt của hệ thống này mà nó đã và đang được
ứng dụng rộng rãi trong nhiều hoạt động kinh tế, xã hội. Trắc địa và bản đồ
cũng là một trong những ngành ứng dụng công nghệ này có hiệu quả những
tính năng ưu việt đó.
Ở nước ta kỹ thật định vị toàn cầu GPS vào sử dụng trong công tác
trắc địa và bản đồ từ đầu những năm 1990. Thực tế cho thấy ngành trắc địa
nước ta đã làm chủ công nghệ này và đã giải quyết được nhiều nhiệm vụ
quan trọng trong công tác trắc địa. Để tìm hiểu và chứng minh tính ứng dụng
thực tiễn cao của công nghệ GPS trong lĩnh vực trắc địa bản đồ nói chung
và trong ngành trắc địa ảnh nói riêng em đã chọn đề tài: “ Công tác chọn
điểm và đo nối khống chế ảnh bằng công nghệ GPS” . Nhằm nêu rõ khả
năng ứng dụng công nghệ GPS trong việc xác định toạ độ điểm khống chế
ảnh ngoại nghiệp phục vụ công tác tăng dày khống chế ảnh.
Nội dung đồ án gồm:
Chương I : Những vấn đề cơ bản về điểm khống chế ngoại nghiệp và
công nghệ dùng để đo nối khống chế ngoại nghiệp
Chương II : Công nghệ GPS trong công tác đo nối điểm khống chế
ngoại nghiệp
Lê Quốc Sáng
2
Trắc đại CK50
Trường ĐH Mỏ Địa Chất
Đồ án tốt nghiệp
Chương III: Công tác chọn điểm và đo nối khống chế ảnh bằng công
nghệ GPS khu vực thành phố Hải Phòng phục vụ thành lập bản đồ nền
địa lý
Kết luận
Tài liệu tham khảo
Phụ lục
CHƯƠNG I
NHỮNG VẤN ĐỀ CƠ BẢN VỀ ĐIỂM KHỐNG CHẾ ẢNH
NGOẠI NGHIỆP VÀ CÔNG NGHỆ ĐO NỐI KHỐNG CHẾ
NGOẠI NGHIỆP.
I.1. QUY TRÌNH THÀNH LẬP BẢN ĐỒ BẰNG PHƯƠNG PHÁP ĐO ẢNH
Trong trắc địa phương pháp đo ảnh hay còn gọi là phương pháp trắc địa
ảnh, là một phương pháp cơ bản trong đo vẽ bản đồ địa hình, địa chính các
loại. Trong đó, phương pháp trắc địa ảnh hàng không là phương pháp chủ yếu
trong công tác đo vẽ bản đồ các loại tỷ lệ khác nhau đặc biệt bản đồ địa hình
trung bình và nhỏ. Đo ảnh có 2 quá trình cơ bản là:
- Quá trình thu nhận hình ảnh thông tin ban đầu của đối tượng đo
- Quá trình dựng lại và đo đạc trên mô hình của đối tượng đo từ hình
ảnh chụp hoặc các thông tin thu được
Ngày nay với những thành tựu phát triển hiện đại về khoa học kỹ thuật và
công nghệ, phương pháp đo ảnh có khả năng đáp ứng được các yêu cầu đa
dạng về thành lập bản đồ địa hình, địa chính .
Để thành lập bản đồ bằng phương pháp ảnh thì việc lựa chọn quy trình
công nghệ đo vẽ cũng tuỳ thuộc vào đặc điểm địa hình, quy mô khu đo và các
Lê Quốc Sáng
3
Trắc đại CK50
Trường ĐH Mỏ Địa Chất
Đồ án tốt nghiệp
điều kiện kỹ thuật cụ thể. Ta có thể tổng quát quy trình công nghệ của
phương pháp ảnh như sau.
Đối tượng đo vẽ
Công tác đo nối KC
Công tác bay chụp ảnh
Công tác điều vẽ
Công tác tăng dày
khống chế ảnh
Các quá trình xử lý và đo vẽ ảnh trong phòng
Phương pháp đo ảnh đơn Phương pháp đo ảnh lập
thể
Đo vẽ ảnh
quang cơ
Lê Quốc Sáng
Đo vẽ ảnh
giải tích
4
Đo vẽ
ảnh số
Trắc đại CK50
Trường ĐH Mỏ Địa Chất
Đồ án tốt nghiệp
Các kết quả đo vẽ
Hình 1.1. Sơ đồ quy trình công nghệ tổng quát của phương pháp đo ảnh.
I.2. VỊ TRÍ VÀ NHIỆM VỤ CỦA CÔNG TÁC ĐO NỐI KHỐNG CHẾ ẢNH
ĐỐI VỚI CÔNG TÁC ĐO ẢNH:
Trong công tác đo vẽ ảnh hàng không các điểm khống chế là cơ sở cho
việc xác định vị trí không gian trong hệ toạ độ trắc địa của chùm tia hoặc các
mô hình lập thể được xác định từ các ảnh bay chụp, vì các nguyên tố định
hướng ngoài của ảnh hàng không thường không được xác định bằng các
phương pháp vật lý trong khi bay chụp với độ chính xác yêu cầu. Các điểm
khống chế ảnh nói trên là những điểm địa vật được xác đánh dấu trên các ảnh
đo và đồng thời được xác định toạ độ của chúng trong hệ toạ độ trắc địa.
Toạ độ của các điểm khống chế ảnh có thể xác định bằng phương pháp
đo đạc ngoài thực địa gọi là điểm khống chế ảnh ngoại nghiệp hoặc bằng
phương pháp trong phòng gọi là điểm khống chế tăng dày.
Những điểm khống chế được bố trí trên thực địa và toạ độ của chúng
được xác định bằng phương pháp đo đạc ngoài trời, đồng thời vị trí của
chúng được đánh dấu trên ảnh đo và có mặt trong lưới khống chế tăng dày
được gọi là những điểm đo nối khống chế ảnh ngoại nghiệp. Toàn bộ công
tác bố trí điểm, đo đạc và đánh dâú vị trí điểm trên ảnh đo được gọi là công
tác đo nối khống chế ảnh.
Tuy nhiên, nếu tất cả các điểm khống chế ảnh đều phải tiến hành đo đạc
xác định ngoài thực địa thì khối lượng công tác sẽ tăng lên rất lớn. Vì vậy
trong phương pháp đo ảnh, người ta dựa trên các tính chất hình học cơ bản
của ảnh đo và nguyên lý để xây dựng các phương pháp đo đạc trong phòng
nhằm xác định toạ độ trắc địa của các điểm khống chế thay cho phần lớn
công tác đo đạc ngoài trời. Công tác này gọi là công tác tăng dày khống chế
ảnh .
Lê Quốc Sáng
5
Trắc đại CK50
Trường ĐH Mỏ Địa Chất
Đồ án tốt nghiệp
Qua đây ta có thể thấy công tác đo nối khống chế ảnh được thực hiện
theo yêu cầu của công tác tăng dày khống chế ảnh và nó có vị trí then chốt
trong quá trình đo vẽ ảnh như được biểu thị ở sơ đồ quy trình công nghệ
phần I.1 . Từ quy trình công nghệ trên ta có thể thấy : Công tác đo nối khống
chế ảnh là một khâu quan trọng trong toàn bộ quy trình công nghệ đo vẽ.
Nhiệm vụ của công tác đo nối khống chế ảnh là xác định toạ độ trắc địa
của các điểm khống chế đo vẽ ảnh được chọn và đánh dấu ở những vị trí
thích hợp trên các ảnh đo nhằm làm cơ sở cho việc liên kết các đối tượng đo
vẽ trong phòng với miền thực địa. Ngoài ra công tác đo nối khống chế ảnh
còn có nhiệm vụ nữa là tính toán các yếu tố định hướng ngoài của ảnh.
I.3. CÁC YÊU CẦU CƠ BẢN ĐỐI VỚI ĐIỂM KHỐNG CHẾ ẢNH
I.3.1. Độ chính xác của điểm khống chế ảnh :
I.3.1.1. Sai số trung phương vị trí mặt phẳng của điểm khống chế ảnh ngoại
nghiệp, điểm khống chế đo vẽ ngoại nghiệp so với vị trí điểm tọa độ quốc
gia gần nhất sau bình sai tính theo tỷ lệ bản đồ thành lập không vượt quá 0,1
mm ở vùng quang đãng và 0,15 mm ở vùng ẩn khuất.
I.3.1.2. Sai số trung phương độ cao của điểm khống chế ảnh ngoại nghiệp,
điểm khống chế đo vẽ sau bình sai so với điểm độ cao quốc gia gần nhất
không vượt quá 1/10 khoảng cao đều đường bình độ cơ bản ở vùng quang
đãng và 1/5 khoảng cao đều đường bình độ cơ bản ở vùng ẩn khuất.
I.3.2. Sai số giới hạn của vị trí địa vật; của độ cao đường bình độ, độ cao
điểm đặc trưng địa hình, độ cao điểm ghi chú độ cao; của vị trí mặt phẳng và
độ cao điểm khống chế ảnh ngoại nghiệp, điểm khống chế đo vẽ không
được vượt quá 2 lần các sai số quy định tại Mục I.3.1. Khi kiểm tra, sai số
lớn nhất không được vượt quá sai số giới hạn. Số lượng các trường hợp có
sai số vượt hạn sai nhưng nhỏ hơn sai số giới hạn phải bảo đảm về mặt
phẳng không vượt quá 5% tổng số các trường hợp kiểm tra, về độ cao không
vượt quá 5% tổng số các trường hợp kiểm tra ở vùng quang đãng và 10% tổng
Lê Quốc Sáng
6
Trắc đại CK50
Trường ĐH Mỏ Địa Chất
Đồ án tốt nghiệp
số các trường hợp kiểm tra ở vùng khó khăn, ẩn khuất. Trong mọi trường
hợp các sai số đều không được mang tính hệ thống.
I.3.3. Thiết kế, đo nối điểm khống chế ảnh ngoại nghiệp:
I.3.2.1. Nguyên tắc thiết kế điểm khống chế ảnh ngoại nghiệp:
a) Các điểm khống chế ảnh ngoại nghiệp phải khống chế được toàn
bộ diện tích đo vẽ. Điểm khống chế ảnh ngoại nghiệp là điểm rõ nét có cả
trên ảnh và ngoài thực địa, phải bố trí vào các vị trí ít nhất có độ phủ 3 với các
điểm nằm trên một tuyến bay; độ phủ 4,6 với các điểm nằm trên hai tuyến
bay và cách mép ảnh không nhỏ hơn 1cm.
Khi sử dụng công nghệ GPS để đo nối các điểm khống chế ảnh, thì các
điểm khống chế ảnh ngoại nghiệp phải được thiết kế nằm ở vị trí thoáng,
thu sóng vệ tinh tốt, cách xa các nguồn phát sóng có thể gây ra sóng nhiễu
( như trạm truyền phát tín hiệu vô tuyền, đài phát thanh, trạm điện…) khi đo
GPS làm ảnh hưởng nghiêm trọng đến kết quả đo. Khoảng cách giữa các
điểm KCNN phải thỏa mãn yêu cầu về khoảng cách giữa các điểm trong đo
lưới sử dụng công nghệ GPS, cũng như cấp hạng lưới tương đương.
b) Mật độ và vị trí của các điểm khống chế ảnh ngoại nghiệp phụ
thuộc vào chương trình tăng dày nội nghiệp được sử dụng và phải được tính
toán trên cơ sở đảm bảo độ chính xác về tọa độ mặt phẳng và độ cao của
điểm chi tiết trên bản đồ. Đồ hình thiết kế điểm khống chế ảnh ngoại
nghiệp trong khối tăng dày theo sơ đồ.
Lê Quốc Sáng
7
Trắc đại CK50
Trường ĐH Mỏ Địa Chất
Đồ án tốt nghiệp
+ + + +
+
+
+
+
+
+
+
+ + + +
+ + + +
+
+
+
+ +
+
+
+ + + +
+ + + +
+
+
+
+
+
+
+
+ + + +
+ + + +
+
+
+
+
+ + +
+
+ + +
+
+
+
+
+ + +
+
+ + +
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
Trong sơ đồ trên: là điểm khống chế tổng hợp (X, Y, H);
là điểm khống chế độ cao;
+ là tâm chính ảnh.
Công thức tính toán số lượng mô hình giữa các điểm khống chế ảnh:
a) Khi tăng dày mặt phẳng:
ms =0.25mxy
n3
b) Khi tăng dày độ cao:
mh =
số.
H
m p ,q
12.5b
n 3 +19n +48
Trong đó:
ms là sai số trung phương về mặt phẳng.
mh là sai số trung phương về độ cao.
mp, q là sai số trung phương đo thị sai đo tọa độ trên trạm xử lý ảnh
mxy là sai số trung phương đo tọa độ độ ảnh.
n là số đường đáy.
H là chiều cao bay chụp.
Lê Quốc Sáng
8
Trắc đại CK50
Trường ĐH Mỏ Địa Chất
Đồ án tốt nghiệp
b là cạnh đáy ảnh.
Điểm khống chế ảnh ngoại nghiệp có ba loại sau đây:
Điểm khống chế tổng hợp : xác định cả toạ độ mặt phẳng và độ cao
Điểm khống chế mặt phẳng
Điểm khống chế độ cao
Những điểm khống chế ảnh ngoại nghiệp dù được xác định bằng
phương pháp gì cũng đều phải thoả mãn các yêu cầu về độ chính xác, về
khối lượng và vị trí điểm quy định sau đây:
Số lượng điểm và phương án bố trí điểm khống chế ngoại nghiệp phụ
thuộc vào độ chính xác cần đạt của điểm khống chế tăng dày để phục vụ cho
nhiệm vụ đo vẽ cụ thể. Ngày nay, với những phát triển mới của các phương
pháp tam giác ảnh cho phép nâng cao độ chính xác và hiệu quả của công tác
tăng dày, nên số lượng điểm khống chế ngoại nghiệp được giảm tới mức tối
thiểu và phương án bố trí điểm cũng rất linh hoạt.
+ + + +
+
+
+
+
+
+
+ + +
+ + + +
+
+
+ +
+
+
+ + +
+ + +
+
+
+
+
+
+
+
+ +
+ + +
+
+
+
+
+ +
+
+ + +
+
+
+
+
+
+
+ +
+
+
+
+
+
+
+
Lê Quốc Sáng
+
+
+
+
+ + + + + +
+
+ +
+ + + +
+ +
+ + +
+
+
+
+
+
+
+
+
+ + +
Hình 1.2.1
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+ + + + + +
+
+ + + + + + + + +
+ +
+
+ + +
+
+
+
+ + + +
+ + + + + +
+ + + + + +
+ + ắc đ
+ ại CK50
+ 9
+ + + + + + Tr
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
Trường ĐH Mỏ Địa Chất
Đồ án tốt nghiệp
Hình 1.2.2
Hình 1.2 Các phương án bố trí điểm khống chế ngoại nghiệp
Hình 1.2.1. Phương pháp bố trí điểm khống chế ảnh ngoại nghiệp cho
lưới có tuyến bay chặn.
Hình 1.2.2. Phương pháp bố trí điểm khống chế ảnh ngoại nghiệp cho
lưới không có tuyến bay chặn.
Ký hiệu: là điểm khống chế tổng hợp (X, Y, H)
là điểm khống chế độ cao
+ là tâm chính ảnh
Hình 1.2 mô tả một vài ví dụ về phương án bố trí điểm khống chế
ngoại nghiệp cho công tác tăng dày theo các phương pháp khác nhau.
c) Điểm kiểm tra ngoại nghiệp được xác định với độ chính xác tương
đương điểm khống chế ảnh ngoại nghiệp. Điểm kiểm tra phải bố trí vào vị
trí yếu nhất và rải đều trong khối tăng dày, mỗi khối phải có ít nhất một
điểm; với những khối lớn bảo đảm từ 40 đến 60 mô hình có 1 điểm.
I.3.4. Chọn, chích, tu chỉnh điểm khống chế ảnh :
a) Điểm khống chế ảnh ngoại nghiệp được chọn phải tồn tại ở thực
địa và có hình ảnh rõ nét trên ảnh, đảm bảo nhận biết và chích trên ảnh với
độ chính xác 0,1 mm. Nếu điểm chọn vào vị trí giao nhau của các địa vật hình tuyến
thì góc giao nhau phải nằm trong khoảng từ 300 đến 1500, nếu điểm chọn vào địa vật
hình tròn thì đường kính phải nhỏ hơn 0,3 mm trên ảnh. Ngoài các yêu cầu trên, cần
chọn điểm khống chế ảnh ngoại nghiệp vào vị trí thuận tiện cho đo nối.
Lê Quốc Sáng
10
Trắc đại CK50
Trường ĐH Mỏ Địa Chất
Đồ án tốt nghiệp
b) Điểm khống chế ảnh ngoại nghiệp phải đóng cọc gỗ hoặc dùng sơn
đánh dấu vị trí ở thực địa, đảm bảo tồn tại ổn định trong thời gian thi công và
kiểm tra, nghiệm thu.
c) Các điểm khống chế ảnh ngoại nghiệp, điểm kiểm tra, điểm tọa độ
và độ cao quốc gia được sử dụng làm cơ sở để đo nối khống chế ảnh ngoại
nghiệp nếu đủ điều kiện về vị trí địa vật để chích đều phải chích lên ảnh
khống chế tại thực địa, đường kính lỗ chích không vượt quá 0,15 mm trên
ảnh.
d) Tất cả các điểm được chích lên ảnh khống chế đều phải được tu
chỉnh lên mặt phải và mặt trái của ảnh. Trên mặt phải ảnh, các điểm được
khoanh vị trí, ghi tên điểm; trên mặt trái vẽ sơ đồ ghi chú điểm gồm sơ đồ tổng quan
và sơ đồ mô tả chi tiết vị trí điểm. Cách thức tu chỉnh như ( Hình 1.3 và Hình 1.4).
Các điểm tọa độ và độ cao quốc gia được sử dụng làm cơ sở để đo nối
khống chế ảnh ngoại nghiệp nhưng không đủ điều kiện để chích lên ảnh
phải tu chỉnh lên mặt phải của ảnh.
Hình1.3. Tu chỉnh mặt phải ảnh khống chế
F4868
(256k)
N1002
H309
11514
11521
I(HN-HP)7LD
N1003
Lê Quốc Sáng
11
Trắc đại CK50
Trường ĐH Mỏ Địa Chất
Đồ án tốt nghiệp
N1002 Điểm khống chế ảnh mặt phẳng (vòng tròn màu đỏ
đường kính 1 cm và số hiệu điểm màu đỏ).
H309 Điểm khống chế ảnh độ cao (vòng tròn màu xanh
đường kính 1 cm, số hiệu điểm màu xanh).
N1003 Điểm khống chế ảnh mặt phẳng và độ cao (vòng tròn
ngoài màu đỏ đường kính 1cm, vòng tròn trong màu xanh
đường kính 0,6cm và số hiệu điểm màu đỏ).
11514 Điểm toạ độ quốc gia (tam giác màu đỏ cạnh 1 cm, số
hiệu điểm màu đỏ).
11521 Điểm toạ độ quốc gia chích không chính xác (tam giác
cạnh 1 cm màu đỏ; số hiệu điểm màu đỏ).
I(HNHP)7LD Điểm độ cao quốc gia (vòng tròn màu xanh lá cây
đường kính 1 cm, số hiệu điểm màu xanh lá cây).
Hình 1.4. Tu chỉnh mặt trái ảnh khống chế
N1002
Người chích: Lê Quốc Sáng
Ngày chích: 12/6/2010
Chích ở giữa ngã 3 bờ ruộng
H309 0,6
8,35
Người chích: Lê Quốc
Sáng
Ngày chích: 12/6/2008
Chích ở góc bờ ruộng
N1002 Điểm khống chế mặt phẳng.
H309 Điểm khống chế độ cao.
8,35 Độ cao của điểm ; 0,6 Tỷ cao hoặc tỷ sâu của điểm.
Lê Quốc Sáng
12
Trắc đại CK50
Trường ĐH Mỏ Địa Chất
Đồ án tốt nghiệp
(Đường kính các vòng tròn đều bằng 3 mm, kích thước ô vuông 4 cm x 4 cm;
nội dung tu chỉnh vẽ và ghi chú bằng chì đen).
I.3.5. Đo nối điểm khống chế ảnh ngoại nghiệp:
a) Điểm khống chế ảnh ngoại nghiệp phải được đo nối với ít nhất 2
điểm có tọa độ và độ cao quốc gia.
b) Đo vẽ bản đồ bằng phương pháp đo vẽ phối hợp thì tất cả các điểm
khống chế ảnh đều phải xác định độ cao với độ chính xác theo quy định tại
Mục I.3.1
c) Việc đo nối điểm khống chế ảnh ngoại nghiệp bằng máy GPS, máy
toàn đạc điện tử, máy kinh vĩ phải tuân theo quy định kỹ thuật áp dụng đối
với từng loại thiết bị.
d) Điểm khống chế ảnh ngoại nghiệp phải được tính toán và bình sai
trong hệ toạ độ quốc gia VN2000, hệ độ cao quốc gia.
I.4. CÁC PHƯƠNG PHÁP ĐO NỐI KHỐNG CHẾ ẢNH
Đo nối khống chế ảnh xác định toạ độ điểm khống chế phục vụ cho
tăng dày tam giác ảnh hoặc khống chế cho từng mô hình đơn. Có thể dùng
phương pháp đo đạc như đo nối bằng máy toàn đạc, bằng công nghệ GPS.
I.4.1. Đo nối khống chế ảnh bằng máy toàn đạc:
Hiện nay có rất nhiều máy toàn đạc có độ chính xác cao có thể dùng để:
Lập lưới lưới cơ sở, lưới đo vẽ cho đến quá trình đo vẽ cho độ chính xác cao
và nhanh chóng. Khi đo nối khống chế ảnh ngoại nghiệp ta có thể dùng máy
toàn đạc, ta tiến hành đo góc và đo cạnh từ các điểm Nhà nước đến điểm
khống chế ảnh đã được bố trí ngoài thực địa. Sau đó tiến hành bình sai và
đánh giá độ chính xác.
Một số tham số kỹ thuật của các máy toàn đạc điện tử
TT
1
Tên máy
SET 3000
Lê Quốc Sáng
Hãng sản
Độ chính xác
xuất
đo góc ( ” )
SOKKIA
3
13
Độ chính xác
Khoảng cách
đo cạnh
đo 1 gương
(mm)
2 + 2ppm
(m)
2200
Trắc đại CK50
Trường ĐH Mỏ Địa Chất
2
3
SET 2B,C
TC 2003
Đồ án tốt nghiệp
SOKKIA
Leica
2
0.5
3 + 2ppm
1 + 1ppm
2900
2000
Hình 1.5. Một số loại máy toàn đạc
Nhưng đo bằng phương pháp nay thì có nhược điểm là chịu ảnh hưởng
của điều kiện thời tiết, các điểm phải thông hướng với nhau, cạnh bố trí
ngắn trong khi điểm KCANN lại chiếm trên diện tích rất rộng, do đó ảnh
hưởng đến tính chặt chẽ của mô hình phân bố điểm và năng suất công việc.
I.4.2. Đo nối khống chế ảnh bằng công nghệ GPS:
Hiện nay công nghệ GPS được ứng dụng rộng rãi, có thể dùng máy thu
GPS đặt tại các điểm Nhà nước đo nối để xác định toạ độ điểm khống chế
ảnh ngoại nghiệp. Nếu sử dụng phương pháp này sẽ giảm đáng kể mật độ
điểm khống chế toạ độ địa chính các cấp cũng như đảm bảo được tính chặt
chẽ của các mô hình phân bố điểm.Trong đo nối khống chế ảnh ngoại nghiệp
bằng GPS cần xác định các session đo thông qua đồ hình lưới. Việc bình sai
GPS có sử dụng mô hình Geoid bình sai sẽ dùng được độ cao để làm khống
chế ảnh.
Ví dụ: Đồ hình secsion đo bằng 3 máy thu GPS.
117401
117403
N004
N002
N003
N001
N005
117402
Lê Quốc Sáng
14
Trắc đại CK50
Trường ĐH Mỏ Địa Chất
Đồ án tốt nghiệp
Các vòng khép cùng session.
Các vòng khép khác session.
CHƯƠNG II
CÔNG NGHỆ GPS TRONG CÔNG TÁC ĐO NỐI
KHỐNG CHẾ ẢNH NGOẠI NGHIỆP
II.1. GIỚI THIỆU CÔNG NGHỆ GPS:
II.1.1. Lịch sử ra đời và phát triển của hệ thống định vị toàn cầu GPS
Hệ thống định vị toàn cầu GPS ( Global Positioning System ) là hệ
thống định vị và đạo hàng, hệ thống này ra đời nhằm đáp ứng ý tưởng sử
dụng vệ tinh nhân tạo của trái đất vào mục đích định vị dẫn đường trên mặt
đất, ít phụ thuộc vào thời tiết và thời điểm trong ngày. Nó đã được các nhà
khoa học Liên Xô và Mỹ đề cập đến từ những năm của thập niên 5060 (thế
kỷ XX), khi Liên Xô phóng thành công vệ tinh nhân tạo đầu tiên của trái
đất( vệ tinh Sputnhich1) vào năm 1957, từ đó các nhà khoa học quân sự của
hai nước và các nhà khoa học trên thế giới đã tiếp tục nghiên cứu và đạt được
những thành công trong việc sử dụng vệ tinh của mình. Để xác định vị trí của
các điểm trên mặt đất hoặc trên đại dương phục vụ cho việc dẫn đường tàu,
thuyền, máy bay và các phương tiện quân sự khác. Bước đầu các hệ thống
định vị vệ tinh khu vực được xây dựng nhằm đáp ứng nhu cầu định vị chính
xác cao cho cả một vùng rộng lớn mà ít phụ thuộc vào các điều kiện không
gian và thời gian. Người ta xây dựng các hệ thống định vị vệ tinh khu vực
trong đó vệ tinh thường được sử dụng là vệ tinh địa tĩnh. Một số hệ thống
định vị vệ tinh được xây dựng thuộc loại này như:
Hệ thống STAR FIX.
Lê Quốc Sáng
15
Trắc đại CK50
Trường ĐH Mỏ Địa Chất
Đồ án tốt nghiệp
Hệ thống EUTELTRACS và hệ thống OMNITRACS.
Hệ thống NAVSTAR.
Vào những năm đầu của thập niên 60 ( thế kỷ XX) thì hệ thống định vị
toàn cầu được ra đời như:
Hệ thống TRANSIT của Mỹ.
Hệ thống TSICADA của Liên Xô.
Vào khoảng giữa những năm 60 (thế kỷ XX) Bộ quốc phòng Mỹ
khuyến khích xây dựng một hệ thống đạo hàng vệ tinh hoàn hảo so với hệ
thống TRANSIT. Ý tưởng chính của đề án do Hải quân Mỹ đề xuất là sử
dụng khoảng cách đo từ các điểm trên mặt đất đến vệ tinh trên cơ sở biết
chính xác tốc độ và thời gian lan truyền tín hiệu vô tuyến, đề án có tên là
TIMATION. Các công trình nghiên cứu tương tự cũng được không quân Mỹ
tiến hành trong khuôn khổ chương trình mang mã số 612B. Song từ 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
kết quả của chương trình TRANSIT và hai chương trình vừa nói tới. Hệ
thống này có tên gọi đúng là NAVSTAR GPS (Navigation Satellite Providing
Timing and Ranging Global Poisitioning Sytem). 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. Khi được hoàn tất, hệ thống sẽ gồm 21 vệ tinh hoạt
động và 3 vệ tinh dự trữ, các vệ tinh bay trên 6 quỹ đạo gần như tròn, ở độ
cao cỡ 20200 km với chu kỳ xấp xỉ 12 giờ. Với cách bố trí này thì trong suốt
24 giờ tại bất kỳ điểm nào trên trái đất cũng sẽ quan sát được ít nhất 4 vệ
tinh. Các vệ tinh đầu tiên của hệ thống được phóng lên quy đạo vào ngày 22
tháng 2 năm 1978. Từ ngày 8 tháng 12 năm 1993, trên 6 quỹ đạo của hệ thống
GPS đã đủ 24 vệ tinh, toàn bộ hệ thống 24 vệ tinh được đưa vào hoạt động
hoàn chỉnh từ tháng 5 năm 1994.
Lê Quốc Sáng
16
Trắc đại CK50
Trường ĐH Mỏ Địa Chất
Đồ án tốt nghiệp
II.1.2. Cấu trúc chung của hệ thống định vị toàn cầu GPS
Hệ thống định vị toàn cầu GPS bao gồm ba bộ phận cấu thành ( hình
2.1), đó là:
Đoạn không gian (Space Segment)
Đoạn điều khiển (Control Segment)
Đoạn sử dụng (User Serment)
Hình 2.1 Các phần của hệ thống định vị toàn cầu
Đoạn không gian (Space Segment)
Đoạn này gồm 24 vệ tinh, trong đó có 3 vệ tinh dự trữ, chuyển động
trên 6 mặt phẳng quỹ đạo cách đều nhau và có góc nghiêng 55o so với mặt
phẳng xích đạo của trái đất. Quỹ đạo của vệ tinh gần như tròn, vệ tinh bay ở
độ cao xấp xỉ 20200 km so với mặt đất, chu kỳ quay của vệ tinh là 718 phút
Lê Quốc Sáng
17
Trắc đại CK50
Trường ĐH Mỏ Địa Chất
Đồ án tốt nghiệp
(xấp xỉ 12h). Với cách phân bố như vậy thì tại bất kỳ thời điểm nào, ở bất kỳ
vị trí nào trên trái đất cũng nhìn thấy ít nhất 4 vệ tinh.
Hình 2.2. Hệ thống định vị toàn cầu GPS
Hình 2.3. Vệ tinh GPS
Mỗi vệ tinh được trang bị máy phát tần số chuẩn nguyên tử chính xác
cao cỡ 1012 giây. Máy phát này tạo ra các tín hiệu tần số cơ sở 10,23 MHz, từ
đây tạo ra các sóng tải tần số L1= 1575,42 MHz và L2= 1227,60 MHz, các
sóng tải được điều biến bởi hai loại Code khác nhau: C/A – Code và P –
Code.
+ C/A Code(Coarse/ Acquistion) là Code thô/thâu tóm, nó được sử
dụng cho các mục đích dân sự và chỉ điều biến sóng tải L1, C/A có tần số
1,023 MHz. Mỗi vệ tinh được gán một C/A – Code riêng biệt.
+ P Code (Precise) là Code chính xác, nó được sử dụng cho mục đích
quân sự và điều biến cả hai sóng L1,L2. Code này có tần số 10,23 MHz, độ
dài toàn phần là 267 ngày, nghĩa là chỉ sau 267 ngày P Code mới lặp lại. Tuy
vậy, người ta chia Code này thành các đoạn có độ dài 7 ngày, và gán cho mỗi
Lê Quốc Sáng
18
Trắc đại CK50
Trường ĐH Mỏ Địa Chất
Đồ án tốt nghiệp
vệ tinh một trong các đoạn Code như thế, cứ sau một tuần lại thay đổi nên P
Code rất khó bị giải mã để sử dụng nếu không được cho phép.
Cả hai sóng tải L1 và L2 còn được điều biến bởi các thông tin đạo hàng
bao gồm: Ephemerit của vệ tinh, thời gian của hệ thống, số hiệu chỉnh cho
đồng hồ của vệ tinh, đồ hình phân bố vệ tinh trên bầu trời và tình trạng của
hệ thống. Các máy móc thiết bị hoạt động nhờ năng lượng pin mặt trời với
sải cánh rộng. Tuổi thọ của vệ tinh theo thiết kế là 7,5 năm, tuy nhiên vệ tinh
hỏng sớm hơn so với dự kiến và đã lần lượt bị thay thế.
Các nhiệm vụ chủ yếu của vệ tinh GPS:
Nhận và lưu giữ lịch vệ tinh mới được gửi lên từ trạm điều khiển.
Thực hiện các phép xử lý có chọn lọc trên vệ tinh bằng các bộ vi xử
lý đặt trên vệ tinh.
Duy trì khả năng chính xác cao của thời gian bằng 2 đồng hồ nguyên
tử Censium và 2 đồng hồ hồng ngọc Rubidium.
Thay đổi quỹ đạo bay của vệ tinh theo sự điều khiển của mặt đất.
Truyền thông tin và tín hiệu trên hai tần số L1 và L2 ổn định ,nhất
quán.
Đoạn điều khiển (Control Segment)
Đoạn này gồm 4 trạm quán sát trên mặt đất trong đó có một trạm điều
khiển trung tâm đặt tại Colorado Springs; 4 trạm theo dõi đặt tại Hawai
,Kwajalein, Ascension Island ,Diego Garcia :tạo thành một vành đai bao quanh
trái đất.
Lê Quốc Sáng
19
Trắc đại CK50
Trường ĐH Mỏ Địa Chất
Đồ án tốt nghiệp
Hình 2.4 Các trạm điều khiển mặt đất của hệ thống GPS
Nhiệm vụ của đoạn điều khiển là điều khiển toàn bộ hoạt động và
chức năng của các vệ tinh trên cơ sở theo dõi chuyển động quỹ đạo vệ tinh
cũng như hoạt động của đồng hồ trên đó. Tất cả các trạm đều có máy thu
GPS, và chúng tiến hành đo khoảng cách và thay đổi khoảng cách tới tất cả
các vệ tinh có thể quan sát được, đồng thời đo các số liệu khí tượng. Tất cả
các số liệu đo nhận được ở mỗi trạm đều được truyền về trạm trung tâm,
trạm trung tâm xử lý các số liệu truyền từ trạm theo dõi về cùng với các số
liệu đo của chính nó. Kết quả xử lý cho ra các Ephemerit chính xác hóa của
vệ tinh và số hiệu chỉnh cho các đồng hồ trên vệ tinh. Từ trảm trung tâm các
số liệu được lan truyền trở lại cho các trạm theo dõi để từ đó truyền tiếp lên
cho các vệ tinh cùng các lệnh điều khiển khác. Các thông tin đạo hàng và
thông tin thời gian trên vệ tinh thường xuyên được chính xác hóa và chung sẽ
được cấp cho người sử dụng thông qua các sóng tải L1 và L2. Việc chính xác
hóa thông tin như thế được tiến hành ít nhất 3 lần trong một ngày.
Đoạn sử dụng (User Segment)
Đoạn sử dụng bao gồm tất cả các máy móc, thiết bị thu nhận thông tin
từ vệ tinh để khai thác và sử dụng cho các mục đích và yêu cầu khác nhau của
khách hàng cả trên trời, trên biển và trên đất liền. Đó có thể là máy thu riêng
biệt hoạt động độc lập (định vị tuyệt đối) hay nhóm gồm từ hai máy thu trở
Lê Quốc Sáng
20
Trắc đại CK50
