Ứng dụng công nghệ GPS và toàn đạc điện tử để xây dựng lưới khống chế phục vụ thành lập bản đồ địa chính tại huyện yên lập, tỉnh phú thọ

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN
TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM

NGUYỄN QUỐC THỊNH

ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ GPS VÀ TOÀN ĐẠC ĐIỆN
TỬ ĐỂ XÂY DỰNG LƯỚI KHỐNG CHẾ PHỤC VỤ
THÀNH LẬP BẢN ĐỒ ĐỊA CHÍNH
TẠI HUYỆN YÊN LẬP, TỈNH PHÚ THỌ

LUẬN VĂN THẠC SĨ QUẢN LÝ ĐẤT ĐAI

Thái Nguyên, năm 2015


ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN
TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM

NGUYỄN QUỐC THỊNH

ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ GPS VÀ TOÀN ĐẠC ĐIỆN
TỬ ĐỂ XÂY DỰNG LƯỚI KHỐNG CHẾ PHỤC VỤ
THÀNH LẬP BẢN ĐỒ ĐỊA CHÍNH
TẠI HUYỆN YÊN LẬP, TỈNH PHÚ THỌ

Ngành: Quản lý đất đai
Mã số ngành: 60.85.01.03

LUẬN VĂN THẠC SĨ QUẢN LÝ ĐẤT ĐAI
Người hướng dẫn khoa học: TS. Lê Văn Thơ

Thái Nguyên, năm 2015


i

LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan đây là kết quả nghiên cứu của riêng tôi. Tất cả các số liệu
trong luận văn là hoàn toàn trung thực và chưa từng được công bố trong bất kỳ luận
văn nào khác.
Tôi xin cam đoan, các thông tin trích dẫn trong luận văn đều đã được chỉ rõ
nguồn gốc./.

Tác giả luận văn

Nguyễn Quốc Thịnh


ii

LỜI CẢM ƠN

Để hoàn thành luận văn tốt nghiệp này, ngoài sự cố gắng, nỗ lực của bản thân, tôi
xin chân thành cảm ơn Ban Giám hiệu Trường Đại học Nông lâm Thái Nguyên, Lãnh
đạo Ban chủ nhiệm Khoa đào tạo Sau Đại học, Khoa Quản lý tài nguyên đã tận tình
truyền đạt những kiến thức quý báu và tạo điều kiện thuận lợi cho tôi trong suốt thời gian
học tập và thực hiện luận văn tốt nghiệp.
Đặc biệt, tôi xin chân thành cảm ơn thầy TS. Lê Văn Thơ người hướng dẫn
khoa học tận tình, chu đáo và đã giúp đỡ rất nhiều để tôi có thể hoàn thành luận
văn này.
Tôi xin chân trọng cảm ơn sự giúp đỡ của các đồng chí lãnh đạo Sở TNMT

Phú Thọ, Phòng TNMT huyện Yên Lập đã nhiệt tình giúp đỡ tôi trong thời gian
điều tra số liệu và những ý kiến đóng góp quý báu cho luận văn của tôi.
Tôi xin cảm ơn bạn bè, đồng nghiệp, gia đình đã động viên, giúp đỡ tôi trong
thời gian học và thực hiện đề tài.
Xin trân trọng cảm ơn!

Học viên

Nguyễn Quốc Thịnh


iii

MỤC LỤC
LỜI CAM ĐOAN ....................................................................................................... i
LỜI CẢM ƠN ............................................................................................................ ii
MỤC LỤC ................................................................................................................. iii
DANH MỤC CÁC BẢNG........................................................................................ vi
DANH MỤC CÁC HÌNH ........................................................................................ vii
MỞ ĐẦU ....................................................................................................................1
1. Đặt vất đề .............................................................................................................1
2. Mục tiêu của đề tài ...............................................................................................2
2.1. Mục tiêu tổng quát ............................................................................................2
2.2. Mục tiêu cụ thể .................................................................................................2
3. Yêu cầu của đề tài ................................................................................................2
Chương 1: TỔNG QUAN VÀ CƠ SƠ KHOA HỌC .............................................3
1.1. Công tác thành lập bản đồ địa chính .................................................................3
1.1.1. Hệ thống lưới khống chế ............................................................................3
1.1.2. Những đặc điểm địa hình của vùng trung du phía bắc cần lưu ý khi xây
dựng lưới khống chế trắc địa ..............................................................................5

1.2. Tổng quan về công nghệ GPS ..........................................................................6
1.2.1 . Cấu trúc hệ thống GPS ..............................................................................7
1.2.2 . Tín hiệu GPS ...........................................................................................10
1.2.3. Các trị đo GPS ..........................................................................................11
1.2.4. Các phương pháp định vị GPS .................................................................12
1.2.5. Các nguồn sai số .......................................................................................16
1.2.6. Xử lý số liệu .............................................................................................18
1.2.7.Bình sai lưới GPS ......................................................................................20
1.3. Ứng dụng Phương pháp đo GPS tĩnh để thành lập lưới khống chế................21
1.3.1. Phương pháp đo tĩnh trong công nghệ GPS để thành lập lưới khống chế
địa chính .............................................................................................................21


iv

1.3.2. Các dạng lưới ứng dụng đo tĩnh trong công nghệ GPS để thành lập lưới
khống chế địa chính ............................................................................................22
1.4. Tình hình nghiên cứu ứng dụng công nghệ định vị toàn cầu .........................24
1.4.1 Các hệ thống định vị vệ tinh khác .............................................................24
1.4.2. Tình hình nghiên cứu ứng dụng công nghệ GPS trong thành lập lưới
ở Việt Nam ........................................................................................................25
1.5. Vấn đề đặt ra trong nghiên cứu ứng dụng công nghệ GPS trong thành lập lưới
khống chế địa chính tại huyện Yên Lập. ...............................................................26
Chương 2: NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ..........................28
2.1. Đối tượng nghiên cứu phạm vi nghiên cứu ....................................................28
2.1.1. Đối tượng nghiên cứu ...............................................................................28
2.1.2. Phạm vi Nghiên cứu .................................................................................28
2.1.3. Địa điểm và thời gian nghiên cứu ............................................................28
2.2. Nội dung nghiên cứu.......................................................................................28
2.3. Phương pháp nghiên cứu ................................................................................28

2.3.1. Phương pháp thu thập số liệu ...................................................................28
2.3.2. Phương pháp thành lập lưới .....................................................................29
2.3.2. Phương pháp xử lý và phân tích số liệu ...................................................29
2.3.4. Phương pháp kết hợp đo Công nghệ GPS và Toàn đạc điện tử trong thành
lập lưới đo vẽ bản đồ địa chính ..........................................................................29
Chương 3: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU .................................................................31
3.1. Điều kiện tự nhiên kinh tế xã hội....................................................................31
3.1.1 Điều kiện tự nhiên .....................................................................................31
3.1.2. Điều kiện kinh tế - xã hội .........................................................................34
3.1.3. Hiện trạng sử dụng đất huyện Yên Lập năm 2014 ...................................35
3.2. Công tác quản lý đất đai, đo đạc bản đồ địa chính tại khu vực huyện Yên Lập ..........36
3.2.1. Công tác đo đạc lập bản đồ đăng ký đất đai, lập hồ sơ địa chính, cấp giấy
CNQSD đất ở huyện Yên Lập ............................................................................36


i

LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan đây là kết quả nghiên cứu của riêng tôi. Tất cả các số liệu
trong luận văn là hoàn toàn trung thực và chưa từng được công bố trong bất kỳ luận
văn nào khác.
Tôi xin cam đoan, các thông tin trích dẫn trong luận văn đều đã được chỉ rõ
nguồn gốc./.

Tác giả luận văn

Nguyễn Quốc Thịnh


vi

DANH MỤC CÁC BẢNG
Bảng 3.1 : Hiện trạng sử dụng đất năm 2014 ............................................................35
Bảng 3.2. Số hộ, diện tích đã cấp giấy CNQSD đất .................................................36
Bảng 3.3. Số hộ và diện tích chưa cấp giấy CNQSD đất ..........................................36
Bảng 3.4: Các điểm toạ độ đã có trong khu đo đến năm 2013 .................................37


vii

DANH MỤC CÁC HÌNH

Hình 1.1.Sơ đồ quỹ đạo vệ tinh hệ thống GPS ........................................................... 8
Hình 1.2 : Sơ đồ đoạn điều khiển của hệ thống GPS [10] .......................................... 9
Hình 1.3: Sơ đồ truyền tín hiệu của Đoạn điều khiển [10] ....................................... 10
Hình 1.4: Đồ hình phân bố vệ tinh với các chỉ số DOP [10] .................................... 17
Hình 1.5. Sơ đồ đó với hai máy tối thiểu giữa hai điểm gốc ................................... 22
Hình 1.6. Sơ đồ đó với ba máy giữa hai điểm gốc ................................................. 22
Hình 1.7.Sơ đồ đó với bốn máy đo giữa hai điểm gốc ............................................. 23
Hình 18. Sơ đồ chêm điểm giữa hai và ba điểm gốc ............................................... 23
Hình 3.1. Vị trí huyện Yên lập [12] .......................................................................... 31
Hình 3.2. Sơ đồ lưới địa chính huyện Yên Lập ........................................................ 42
Hình 3. 3 Sơ đồ Lưới kinh vĩ Xã Hưng Long Huyện Yên Lập ................................ 52
Hình 3.4 Lưới khống chế đo vẽ thành lập bằng phương pháp đường chuyền
toàn đạc dựa trên hệ thống các điểm Lưới Kinh vĩ bằng phương pháp
GPS. ............................................................................................................. 55


1

MỞ ĐẦU
1. Đặt vất đề
Yêu cầu đặt ra đối với hệ thống quản lý đất đai là sử dụng tài nguyên đất một
cách hợp lý, sử dụng hiệu quả và đất đai được bảo vệ, nhằm đảm bảo thực hiện tốt
các mục tiêu phát triển kinh tế và công bằng xã hội. Một hệ thống quản lý đất đai
hiện đại sẽ đảm bảo quyền lợi hợp lý của Nhà nước, nhà đầu tư và người sử dụng
đất cũng như mọi thành phần có liên quan. Hệ thống hồ sơ địa chính gồm bản đồ
địa chính và hệ thống sổ sách đi kèm phải được thiết lập rõ ràng cho từng thửa đất.
Trong giai đoạn thực hiện công nghiệp hóa, hiện đại hóa hiện nay ở nước ta,
việc thiết lập, quản lý hệ thống hồ sơ địa chính số là một yêu cầu tất yếu. Hệ thống
hồ sơ địa chính được thiết lập phải là một hệ thống hồ sơ hiện đại áp dụng được
những công nghệ tin học tiên tiến, đây là một yêu cầu đòi hỏi bức thiết, nhưng cũng
thật sự khó khăn bởi cùng lúc phải đầu tư một cách đồng bộ từ trình độ nghiệp vụ
của những người tác nghiệp, quản lý, hệ thống thiết bị phần cứng, phần mềm, hệ
thống dữ liệu…
Bản đồ địa chính phục vụ trước hết cho nhu cầu quản lý nhà nước về đất đai
như: Phục vụ kê khai đăng ký cấp giấy chứng nhận quyền sử dụng đất, thống kê đất
đai, lập kế hoạch sử dụng đất, giao đất giao rừng, giải quyết tranh chấp đất đai… có
thể nói nhu cầu về thành lập bản đồ địa chính bằng các công nghệ hiện đại đã và
đang được đặt ra rất cấp thiết. Trong quá trình thành lập bản đồ địa chính tại Phú
Thọ đã trải qua nhiều giai đoạn khác nhau, hệ thống lưới khống chế từ lưới địa
chính đến lưới đo vẽ được thành lập với khá nhiều giải pháp. Giai đoạn đầu, lưới
địa chính được phân cấp thành lưới địa chính cơ sở và lưới địa chính cấp I và cấp II.
Lưới địa chính cơ sở và địa chính cấp I được thành lập bằng phương pháp định vị
GPS, lưới địa chính cấp II về cơ bản được thành lập bằng lưới đường chuyền. Giai
đoạn gần đây lưới địa chính cấp I và cấp II được xây dựng đồng thời không phân
cấp. Đối với hệ thống lưới đo vẽ hầu như sử dụng phương pháp đường chuyền, gần
đây có một số đơn vị sử dụng phương pháp định vị GPS. Như vậy nhu cầu đặt ra

2

đối với Phú Thọ là cần đánh giá một cách có hệ thống về khả năng sử dụng phương
pháp định vị GPS trong khu vực trung du miền núi phía Bắc, đặc biệt với khả năng
ứng dụng phương pháp đo tĩnh ở các khu vực có dị thường độ cao biến động. Với
những lý do này qua khoá học thạc sỹ, được sự phân công của khoa sau đại học trường Đại Học Nông Lâm Thái Nguyên và được sự giúp đỡ của Tiến sỹ Lê Văn
Thơ. Tôi thực hiện đề tài: “Ứng dụng công nghệ GPS và toàn đạc điện tử để xây
dựng lưới khống chế phục vụ thành lập bản đồ địa chính tại huyện Yên Lập, tỉnh
Phú Thọ”.
2. Mục tiêu của đề tài
2.1. Mục tiêu tổng quát
Nghiên cứu giải pháp nâng cao hiệu quả công tác thành lập bản đồ địa chính
trên cơ sở ứng dụng công nghệ GPS tại huyện Yên Lập, tỉnh Phú Thọ phục vụ công
tác quản lý nhà nước về đất đai.
2.2. Mục tiêu cụ thể
- Đánh giá thực trạng thành lập bản đồ địa chính tại huyện Yên Lập, tỉnh Phú Thọ;
- Xác định những tồn tại trong công tác thành lập bản đồ địa chính tại huyện
Yên Lập, tỉnh Phú Thọ;
- Ứng dụng công nghệ GPS nhằm nâng cao hiệu quả công tác thành lập bản đồ
địa chính tại huyện Yên Lập, tỉnh Phú Thọ.
3. Yêu cầu của đề tài
Kết quả nghiên cứu của đề tài phản ánh đúng lưới đo địa chính bằng công
nghệ GPS tại huyện Yên Lập, tỉnh Phú Thọ.
Các đề xuất, giải pháp và biện pháp phải đưa ra cần khách quan và phù hợp
với kết quả nghiên cứu.


3

Chương 1

TỔNG QUAN VÀ CƠ SƠ KHOA HỌC

1.1. Công tác thành lập bản đồ địa chính
1.1.1. Hệ thống lưới khống chế
Lưới toạ độ địa chính
Bản đồ địa chính tỷ lệ 1:200, 1:500, 1:1000, 1:2000, 1:5000 và 1:10000 được
thành lập ở múi chiếu 3o trên mặt phẳng chiếu hình, trong hệ tọa độ Quốc gia VN2000 và độ cao Nhà nước hiện hành. Kinh tuyến gốc (00) được quy ước là kinh
tuyến đi qua GRINUYT. Giá trị kinh tuyến trục phụ thuộc vào từng địa phương
được quy định riêng, như tỉnh Quảng Ninh được quy định 107045’. Điểm gốc của
hệ toạ độ mặt phẳng (điểm cắt giữa kinh tuyến trục của từng tỉnh và xích đạo) có X
=0 km, Y=500 km. Điểm gốc của hệ độ cao là điểm độ cao gốc ở Hòn Dấu - Hải
Phòng [4].
1. Yêu cầu về điểm khống chế đối với lưới địa chính
Cơ sở khống chế toạ độ, độ cao trong đo vẽ bản đồ địa chính gồm:
- Lưới tọa độ và độ cao Nhà nước các hạng.
- Lưới địa chính, lưới độ cao kỹ thuật.
- Lưới khống chế đo vẽ, điểm khống chế ảnh (gọi chung là lưới khống chế đo vẽ).
Mật độ điểm khống chế tọa độ địa chính là số điểm lưới khống chế được xây
dựng trên một đơn vị diện tích để phục vụ đo vẽ bản đồ địa chính theo một tỷ lệ xác
định. Ta có thể dễ dàng dự tính được số điểm khống chế khi biết những yếu tố sau:
- Phương pháp đo vẽ bản đồ địa chính.
- Tỷ lệ bản đồ địa chính cần thành lập.
- Đặc điểm địa hình và địa vật khu đo.
Hiện nay hai phương pháp cơ bản để thành lập bản đồ địa chính là phương
pháp đo vẽ trực tiếp và phương pháp đo ảnh hàng không. Phương pháp toàn đạc là


4

phương pháp cơ bản, không thể thay thế trong điều kiện đo vẽ bản đồ địa chính tỷ lệ

lớn khu vực dân cư đông đúc, thửa đất nhỏ, bị che khuất nhiều. Bản chất của
phương pháp xác định toạ độ những điểm chi tiết bằng máy toàn đạc điện tử.
Phương pháp này đòi hỏi số lượng điểm khống chế dải đều và dày đặc. Tỷ lệ bản đồ
càng lớn, vùng đo vẽ càng che khuất thì số lượng điểm càng nhiều.
+ Thành lập bản đồ địa chính bằng phương pháp đo vẽ trực tiếp ở thực địa.
Để đo vẽ bản đồ tỷ lệ 1:5000 – 1:10000, trên diện tích khoảng 5 km2 có một
điểm từ địa chính trở lên.
Để đo vẽ bản đồ tỷ lệ 1:500 – 1:2000, trên diện tích từ 1 đến 1,5 km2 có một
điểm từ địa chính trở lên.
Để đo vẽ bản đồ địa chính tỷ lệ 1:200, bản đồ địa chính ở khu công nghiệp,
khu có cấu trúc xây dựng dạng đô thị, khu đất có giá trị kinh tế cao, khu đất ở đô thị
có diện tích các thửa nhỏ, đan xen nhau, trên diện tích trung bình 0,3 km2 (30 ha) có
một điểm từ địa chính trở lên.
Quy định trên áp dụng cho cả trường hợp có trích đo khu dân cư hoặc trích đo các
thửa, các cụm thửa ở tỷ lệ lớn hơn tỷ lệ bản đồ cơ bản của khu vực.
Trường hợp đặc biệt, khi đo vẽ lập bản đồ địa chính mà diện tích nhỏ hơn 30
ha đến trên 5 ha, mật độ từ điểm địa chính trở lên tối thiểu để phục vụ đo vẽ là 2
điểm [2].
2. Sơ đồ phát triển lưới địa chính
Chúng ta biết rằng lưới toạ độ nhà nước hiện nay đã được thống nhất xây
dựng trên toàn quốc, lưới toạ độ hạng III và IV nhà nước đã được xây dựng đảm
bảo mật độ cũng như độ chính xác phục vụ công tác thành lập bản đồ địa chính ở
những khu vực nông thôn, đất nông nghiệp, lâm nghiệp… Tuy nhiên, tại những
khu vực thành phố và thị xã mạng lưới này không đáp ứng được nhu cầu do bị
mất mát và hư hỏng nhiều.


ii

LỜI CẢM ƠN

Để hoàn thành luận văn tốt nghiệp này, ngoài sự cố gắng, nỗ lực của bản thân, tôi
xin chân thành cảm ơn Ban Giám hiệu Trường Đại học Nông lâm Thái Nguyên, Lãnh
đạo Ban chủ nhiệm Khoa đào tạo Sau Đại học, Khoa Quản lý tài nguyên đã tận tình
truyền đạt những kiến thức quý báu và tạo điều kiện thuận lợi cho tôi trong suốt thời gian
học tập và thực hiện luận văn tốt nghiệp.
Đặc biệt, tôi xin chân thành cảm ơn thầy TS. Lê Văn Thơ người hướng dẫn
khoa học tận tình, chu đáo và đã giúp đỡ rất nhiều để tôi có thể hoàn thành luận
văn này.
Tôi xin chân trọng cảm ơn sự giúp đỡ của các đồng chí lãnh đạo Sở TNMT
Phú Thọ, Phòng TNMT huyện Yên Lập đã nhiệt tình giúp đỡ tôi trong thời gian
điều tra số liệu và những ý kiến đóng góp quý báu cho luận văn của tôi.
Tôi xin cảm ơn bạn bè, đồng nghiệp, gia đình đã động viên, giúp đỡ tôi trong
thời gian học và thực hiện đề tài.
Xin trân trọng cảm ơn!

Học viên

Nguyễn Quốc Thịnh


6

1.2. Tổng quan về công nghệ GPS
Từ những năm 60, Cơ quan hàng không và Vũ trụ (NASA) cùng với Quân đội
Hoa Kỳ đã tiến hành chương trình nghiên cứu, phát triển hệ thống dẫn đường và
định vị chính xác bằng vệ tinh nhân tạo. Hệ thống định vị dẫn đường 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 TRANSIT được sử dụng trong thương mại vào năm 1967,
một thời gian ngắn sau đó TRANSIT bắt đầu ứng dụng trong trắc địa. Việc thiết lập

mạng lưới điểm định vị khống chế toàn cầu là những ứng dụng sớm nhất và quý
nhất của hệ TRANSIT.
Định vị bằng TRANSIT cần thời gian quan trắc rất lâu mà chính xác chỉ đạt cỡ
1m. Do vậy trong trắc địa hệ TRANSIT chỉ phù hợp với công tác xây dựng các
mạng lưới khống chế cạnh dài. Nó không thoả mãn được các ứng dụng đo đạc phổ
biến như đo đạc đường chuyền hoặc bố trí các công trình dân dụng. Tiếp sau thành
công của hệ TRANSIT. Hệ thống định vị vệ tinh thế hệ thứ hai ra đời có tên là "Hệ
thống định vị toàn cầu - NAVSTAR-GPS".
Hệ thống này bao gồm 24 vệ tinh. Độ chính xác, định vị bằng hệ thống GPS
được nâng cao về chất so với hệ TRANSIT. Nhược điểm về thời gian quan trắc đã
được khắc phục. Năm 1977 Văn phòng về chính sách viễn thông của Mỹ đã kiến
nghị rằng việc triển khai đầy đủ hệ định vị toàn cầu GPS sẽ làm tăng giảm đáng kể
số hệ thống dẫn đường độc lập của quân đội Mỹ, dẫn tới việc giảm chi phí đáng kể
số các hệ thống dẫn đường độc lập của quân đội Mỹ, dẫn tới việc giảm chi phí dẫn
đường hàng năm tới hàng tỷ USD. Điều này đã hỗ trợ đẩy mạnh chủ trương triển
khai hệ thống GPS. 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 mẫu "BlockI". Từ năm 1978 - 1985 có 11 vệ
tinh Block I đã được phóng vệ tinh thế hệ thứ II (Block II) bắt đầu vào năm 1989.
Hiện thời có 24 vệ tinh này đã triển khai quỹ đạo quanh trái đất với chu kỳ 12 giờ ở


7

độ cao xấp xỉ 20.200 km. Loại vệ tinh bổ sung thế hệ III (Block IIR) được thiết kế
thay những vệ tinh Block II đầu tiên bắt đầu phóng vào năm 1995. Mặc dù GPS
thiết kế ban đầu nhằm sử dụng cho mục đích quân sự, nhưng ngày nay đã được ứng
dụng rất rộng rãi trong các hoạt động kinh tế, xã hội và đặc biệt tỏ ra rất hữu ích
trong lĩnh vực trắc địa bản đồ.
Hệ thống định vị GPS đã được công nhận rộng rãi là thiết bị tin cậy, hiệu quả

và cho kết quả đo với độ chính xác rất cao. GPS đo được cả ngày lẫn đêm, trong
mọi điều kiện thời tiết. Ưu điểm nổi bật của GPS là không cần tầm nhìn thông giữa
các điểm đo, do vậy mà không mất thời gian và công sức để thông hướng. Đây là
một ưu điểm của công nghệ GPS so với công nghệ truyền thống khi xây dựng các
mạng lưới khống chế toạ độ bằng các phương pháp tam giác hay đường chuyền, có
thể nói GPS là giải pháp công nghệ cao, tránh chặt phá rừng, bảo vệ môi trường…
Mặc dù những ứng dụng sớm nhất của GPS là công tác đo lưới khống chế, hệ
thống GPS vẫn đang phát triển ngày càng hoàn thiện và ứng dụng vào mọi dạng
công tác đo đạc như đo đạc địa chính, đo đạc địa hình và các công trình kỹ thuật
dân dụng [10].
1.2.1 . Cấu trúc hệ thống GPS
GPS là một hệ thống kỹ thuật phức tạp, song theo sự phân bố không gian
người ta chia hệ thống GPS thành 3 phần gọi là Đoạn (Segment):

- Đoạn không gian
(Space Segment),
- Đoạn điều khiển
(Control Segment),
- Đoạn người sử dụng
(User Segment)


8

(1) Đoạn không gian
Các chức năng chính của vệ
tinh bao gồm:
- Thu nhận và lưu trữ dữ liệu
được truyền từ mảng điều khiển
- Cung cấp thời gian chính

xác bằng các chuẩn tần số nguyên
tử đặt trên vệ tinh
- Truyền thông tin và tín hiệu
đến người sử dụng trên một hay
hai tần số
Đoạn không gian bao gồm các vệ tinh
nhân tạo phát tín hiệu bay trên các quỹ đạo
xác định quanh trái đất. Vệ tinh được đưa
vào bay trong 6 mặt phẳng quỹ đạo
nghiêng 55o so với mặt phẳng xích đạo trái
đất, mỗi mặt phẳng quỹ đạo có 4 hoặc 5 vệ
tinh (xem hình 1.1). Qũy đạo vệ tinh gần
hình tròn, ở độ cao 12.600 dặm (20.200
km), chu kỳ 718 phút. Mỗi vệ tinh có trang
bị tên lửa đẩy để điều chỉnh quỹ đạo, thời
hạn sử dụng khoảng 7,5 năm.

Hình 1.1.Sơ đồ quỹ đạo vệ tinh hệ
thống GPS

- Quỹ đạo vệ tinh gần hình tròn, ở độ cao 20.200km, chu kỳ 12 giờ.
- Giai đoạn bổ sung (vệ tinh thuộc khối IIR) sẽ thay thế vệ tinh khối II/IIA.
Mỗi vệ tinh có trang bị tên lửa đẩy để điều chỉnh quỹ đạo và thời hạn sử dụng
khoảng 7,5 năm.
(2) Đoạn điều khiển
- Đoạn điều khiển là các trạm mặt đất theo dõi các tín hiệu vệ tinh và gửi đi
những điều chỉnh cần thiết. Căn cứ không quân Falcon ở Colorado Spring, bang


9

Colorado, USA là nơi điều khiển vận hành hệ thống. Đoạn điều khiển bao gồm 4
trạm theo dõi vệ tinh và 3 trạm tải dữ liệu phân bố trên toàn cầu. Mỗi vệ tinh hàng
ngày bay qua một trạm theo dõi.
- Số liệu GPS được thu thập bởi các trạm theo dõi và truyền cho trạm chủ
Master Station ở Colorado Spring.
- Toạ độ của từng vệ tinh (Ephemeris) và độ lệch đồng hồ vệ tinh theo giờ
GPS được tính toán và hiệu chỉnh tại trạm chủ. Các trị số đó lại truyền nạp lên vệ
tinh hàng ngày qua các trạm điều khiển mặt đất.
Đoạn điều khiển là 5 trạm mặt đất phân bố đều quanh trái trong đó 1 trạm chủ
(Master Station) và 4 trạm theo dõi (Monitor Station). Trạm chủ đặt tại căn cứ
không quân Falcon ở Colorado Sping, bang Colorado, USA là nơi nhận, xử lý tín
hiệu thu được từ các vệ tinh tại 4 trạm theo dõi.

Hình 1.2 : Sơ đồ đoạn điều khiển của hệ thống GPS [10]


10

Sau khi số liệu GPS được thu thập, xử lý, toạ độ và độ lệch đồng hồ của từng
vệ tinh được tính toán và hiệu chỉnh tại trạm chủ và truyền tới các vệ tinh hàng ngày
qua các trạm theo dõi. (xem hình 1.1.2.2.b).

Hình 1.3: Sõ ðồ truyền tín hiệu của Đoạn điều khiển [10]
(3) Đoạn người sử dụng - Các máy thu GPS
Đoạn người sử dụng hay còn gọi là đoạn sử dụng bao gồm các máy thu tín hiệu
vệ tinh và phần mềm xử lý tính toán số liệu. Máy thu tín hiệu GPS có thể đặt cố định
trên mặt đất (đo tĩnh) hay gắn trên các phương tiện chuyển động như đi bộ, xe đạp, xe
cơ giới, ô tô, máy bay, tàu biển, tên lửa, vệ tinh nhân tạo… Tín hiệu vệ tinh được thu
qua anten máy thu. Cấu tạo anten đẳng hướng của máy thu GPS có thể bắt tín hiệu

GPS phân cực tròn ở mọi hướng. Tâm pha của anten là điểm thu tín hiệu và xác định
toạ độ. Tâm pha anten và tâm máy thu không nhất thiết phải trùng nhau. Tuỳ theo
mục đích của các ứng dụng mà các máy thu GPS có thiết kế cấu tạo khác nhau cùng
với phần mềm xử lý, và quy trình thao tác thu thập số liệu ở thực địa [10].
1.2.2 . Tín hiệu GPS
1.2.3.1 Tần số cơ bản
- Tần số cơ bản của tín hiệu vệ tinh GPS là fo = 10.23 MHz C/A Code:
- Tín hiệu vệ tinh GPS được mã hoá, có hai loại mã C/A Code và P-Code.
Việc sử dụng tín hiệu mã hoá cho phép các vệ tinh GPS hoạt động trên cùng tần số
mà không bị nhiễu, mỗi vệ tinh phát đi một mã giả ngẫu nhiên duy nhất. Máy thu
GPS nhận dạng đọc tín hiệu GPS không đòi hỏi công suất lớn và máy thu GPS có
thể sử dụng anten nhỏ hơn, kinh tế hơn [10].


iii

MỤC LỤC
LỜI CAM ĐOAN ....................................................................................................... i
LỜI CẢM ƠN ............................................................................................................ ii
MỤC LỤC ................................................................................................................. iii
DANH MỤC CÁC BẢNG........................................................................................ vi
DANH MỤC CÁC HÌNH ........................................................................................ vii
MỞ ĐẦU ....................................................................................................................1
1. Đặt vất đề .............................................................................................................1
2. Mục tiêu của đề tài ...............................................................................................2
2.1. Mục tiêu tổng quát ............................................................................................2
2.2. Mục tiêu cụ thể .................................................................................................2
3. Yêu cầu của đề tài ................................................................................................2
Chương 1: TỔNG QUAN VÀ CƠ SƠ KHOA HỌC .............................................3
1.1. Công tác thành lập bản đồ địa chính .................................................................3

1.1.1. Hệ thống lưới khống chế ............................................................................3
1.1.2. Những đặc điểm địa hình của vùng trung du phía bắc cần lưu ý khi xây
dựng lưới khống chế trắc địa ..............................................................................5
1.2. Tổng quan về công nghệ GPS ..........................................................................6
1.2.1 . Cấu trúc hệ thống GPS ..............................................................................7
1.2.2 . Tín hiệu GPS ...........................................................................................10
1.2.3. Các trị đo GPS ..........................................................................................11
1.2.4. Các phương pháp định vị GPS .................................................................12
1.2.5. Các nguồn sai số .......................................................................................16
1.2.6. Xử lý số liệu .............................................................................................18
1.2.7.Bình sai lưới GPS ......................................................................................20
1.3. Ứng dụng Phương pháp đo GPS tĩnh để thành lập lưới khống chế................21
1.3.1. Phương pháp đo tĩnh trong công nghệ GPS để thành lập lưới khống chế
địa chính .............................................................................................................21


12

Các trị đo này có thể sử dụng riêng biệt hoặc kết hợp để xác định khoảng cách
đến từng vệ tinh. Khoảng cách gần đúng - pseudo range giữa vệ tinh và anten máy
thu có chứa sai số trong đó sai số lớn nhất do sự không đồng bộ của đồng hồ vệ tinh
và máy thu.
Vị trí của từng vệ tinh có trong thông tin quỹ đạo ephemeris do đó vị trí của
anten được xác định khi biết toạ độ vệ tinh và khoảng cách tương ứng đến máy thu
bằng cách tính giao hội cạnh [10].
1.2.4. Các phương pháp định vị GPS
1. Định vị tuyệt đối
Là kỹ thuật xác định toạ độ của điểm đặt máy thu tín hiệu vệ tinh trong hệ toạ
độ toàn cầu WGS -84. Kỹ thuật định vị này là việc tính toạ độ của điểm đo nhờ
việc giải bài toán giao hội nghịch không gian dựa trên cơ sở khoảng cách đo được

từ các vệ tinh đến máy thu và toạ độ của các vệ tinh tại thời điểm đo. Do nhiều
nguồn sai số nên độ chính xác vị trí điểm thấp, không dùng được cho việc đo đạc
chính xác, dung chủ yếu cho việc dẫn đường và các mục đích đạc có yêu cầu độ
chính xác không cao. Đối với phương pháp này chỉ sử dụng một máy thu tín hiệu
vệ tinh.
2. Định vị tương đối
Thực chất của phương pháp đo là xác định hiệu tọa độ không gian của 2 điểm
đo đồng thời đặt trên hai đầu của khoảng cách cần đo (Baseline). Độ chính xác của
phương pháp rất cao do loại trừ được nhiều nguồn sai số nên được sử dụng trong
đo đạc xây dựng lưới khống chế trắc địa và các công tác đo đạc bản đồ các tỷ lệ.
Do bản chất của phương pháp nêu cần tối thiểu hai máy thu vệ tinh trong 1 thời
điểm đo. Phụ thuộc vào quan hệ của các trạm đo trong thời gian đo mà người ta
chia thành các dạng đo tương đối sau:
Định vị tương đối theo phương pháp tĩnh (Static).
Đây là phương pháp chính xác nhất vì nó sử dụng cả 2 trị đo Code và Phase
sóng tải. Hai hoặc nhiều máy thu đặt cố định thu tín hiệu GPS tại các điểm cần đo
tọa độ trong khoảng thời gian thong thường từ 1 giờ trở lên.


13

Định vị GPS theo phương pháp đo tĩnh nhanh (Fast Static)
Phương pháp này về bản chất giống như đo GPS tĩnh nhưng thời gian đo
ngắn hơn. Gọi là đo nhanh - tăng tốc độ đo là do giải nhanh được số đa trị nguyên.
Phương pháp đòi hỏi dữ liệu trị đo pha sóng tải và trị đo Code. Phương pháp đo
tĩnh nhanh với máy thu GPS 2 tần số chỉ có hiệu quả trên cạnh ngắn. Thời gian đo
tĩnh nhanh thay đổi từ 8’ - 30’ phụ thuộc vào số vệ tinh và đồ hình vệ tinh phân bố
đều sẽ hỗ trợ việc tìm nhanh số đa trị nguyên và giảm thời gian định vị.
3. Định vị GPS động (Kinematic)
Phương pháp được tiến hành với 1 máy đặt tại trạm cố định (base station) và

một hoặc nhiều các máy khác (rover station) di động đến các điểm cần đo toạ độ.
Đo GPS động là giải pháp đo nhằm giảm tối thiểu thời gian đo so với phương pháp
GPS tĩnh nhưng vẫn đạt độ chính xác đo khoảng cách cỡ cm. Nguyên lý đo động là
giải được số nguyên đa trị (số nguyên lần bước sóng từ vệ tinh đến máy thu) được
xác định nhờ giải pháp khởi đo và được duy trì bằng cách thu tín hiệu liên tục từ tối
thiểu với 4 vệ tinh (tốt hơn là 5) trong khi đi chuyển máy thu đến điểm đo tiếp theo
và thời gian đo tại các điểm này chỉ cần một vài trị đo (epoch).
4. Định vị GPS động xử lý sau Post Processing Kinematic GPS
Đây là phương pháp một loạt điểm định vị so với trạm tĩnh bằng cách di
chuyển tuần tự máy thu đến các điểm cần xác định toạ độ. Toạ độ của các điểm đo
có được sau khi xử lý số liệu trong phòng. Để có thể đo theo phương pháp này cần
phải tiến hành việc khởi đo bằng cách đo tĩnh trên 1 đoạn thẳng sau đó mới đến đo
tại các điểm cần xác đinh toạ độ với thời gian ngắn tối thiểu đo 2 trị đo (2 epoch).
Nếu trong quá trình di chuyển đến điểm cần đo tín hiệu của một trong 4 vệ tinh bị
mất có nghĩa là số nguyên đa trị giải được qua phép khởi đo bị mất do đó phải khởi
đo lại bằng cách: Máy thu quay lại điểm đo trước đó hoặc đo tĩnh trên một cạnh
mới. Với kỹ thuật này máy thu di động có năng suất lao động cao hơn nhiều rất phù
hợp cho việc phát triển lưới khống chế cấp đường chuyền.


14

5. Đinh vị GPS động thời gian thực (RTK)
Nguyên lý kỹ thuật đo động này tương tự như trên đã trình bày, nhưng đòi
hỏi liên kết truyền thông trị đo phase sóng mang từ trạm tĩnh đến trạm di động để
tạo thành sai phân bậc hai trong sổ điện tử (tieldbook) gắn với máy thu di động và
toạ độ của điểm đo được xác định tại thời điểm tại thực địa. Kỹ thuật đo GPS động
thời gian thực. (RTK) sử dụng trị đo phase sóng mang và trị do codes. Phương pháp
đo GPS RTK đòi hỏi tần số cao là tốc độ truyền tin cao do vậy nó bị hạn chế tầm
hoạt động. RTK có hiệu quả cao khi đo đạc và cắm điểm thiết kế ở vùng thoáng

đãng nhờ lợi điếm của kỹ thuật giải số đa trị nhanh. Kỹ thuật RTK cho độ chính
xác cao cỡ cm về định vị và 0.01 m/s về tốc độ. Nó được ứng dụng trong đo đạc,
dẫn đường hàng không, hàng hải và khảo sát thuỷ văn chính xác. Đối với đo đạc
mặt đất, đo toạ độ chi tiết, có thể cắm điểm ở thực địa với độ chính xác cao. Đây là
ưu điểm quan trong được ứng dụng trong đo đạc địa hình, địa chính tỷ lệ lớn.
6. Đinh vị DGPS (đo GPS cải chính phân sai)
Là phương pháp đo GPS sử dụng nguyên lý cả trị đo Cod và đo phas. Nội
dung của phương pháp đo là dùng 2 trạm đo trong đó 1 trạm gốc (trạm tĩnh) có toạ
độ biết trước và 1 trạm đo tại các điểm cần đo toạ độ (trạm động); trên cơ sở độ lệch
về toạ độ đo so với toạ độ thực tại trạm gốc để hiệu chỉnh vào kết quả đo tại các
trạm động.Yêu cầu quan trọng khi đo phân sai là trạm tĩnh và trạm di động phải thu
số liệu đồng thời và trạm di động phải ghi được số liệu của cùng số vệ tinh mà trạm
tĩnh cũng ghi được. Trạm tĩnh phải đặt ở điểm đã có toạ độ. Toạ độ trạm tĩnh phải
nhập qua bàn phím 1, vào phần mềm xử lý. Nếu toạ độ trạm tĩnh không chính xác
kết quả tính cải chính phân sai sẽ mắc sai số cùng độ lớn và phương vị của sai số
trạm tĩnh. Có hai phương pháp cải chính phân sai:Cải chính theo trị đo pseudorange
- Measurement Correction: Phần mềm Pfinder đọc file rover và lọc ra nhóm vệ tinh
mà máy rover dùng để định vị. Sử dụng số liệu trị đo code pseudorange trong file
base tới từng vệ tinh trong nhóm vệ tinh đó, phần mềm xác định sai số pseudorange


15

của từng vệ tinh so với khoảng cách thực của nó. Các sai số này được dùng để cải
chính số liệu định vị trong file rover.
- Cải chính theo vị trí - Position Correction

Phần mềm Pfinder đọc file

rover và lọc ra nhóm vệ tinh mà máy rover dùng để định vị. Nếu file số liệu trạm

base cũng tính định vị đồng thời từ nhóm vệ tinh đó, thì nó sẽ xác định được sai số
về độ vĩ, độ kinh, và độ cao giữa toạ độ được của trạm base và toạ độ thực của nó.
Các sai số đó được phần mềm cải chính tương ứng vào toạ độ của trạm rover. Phụ
thuộc vào thời điểm cải chính mà người ta chia thành các phương pháp đo cải chính
phân sai
a. Đo DGPS thời gian thực (Real Time DGPS): Số hiệu chỉnh phân sai phải
truyền từ trạm tĩnh tới trạm di động ngay trong khi đo. Các số cái chỉnh cạnh loại
code được trạm di động sử dụng để nâng cao độ chính xác định vị của nó và hiển thị
kết quả ngay trong khi đo. DCPS không tức thời vì phải cần có thời gian truyền số
cải chính và tính toán toạ độ. Số cải chính phân sai phải được truyền cho máy di
động dưới hình thức viễn thông (điện tín).
Đôi khi phương pháp DCPS có khó khăn do đường truyền tín hiệu sóng ngắn
theo đường thẳng bị hạn chế giữa máy tĩnh và máy di động. b. Đo DGPS xử lý sau:
Cũng như phương pháp đo DGPS thời gian thực như số liệu cải chính không truyền
trong quá trình đo mà nhận được sau khi xử lý số liệu trong phòng.c. Đo DGPS diện
rộng: Là phương pháp đo DGPS thời gian thực nhưng sử dụng vệ tinh địa tĩnh phát
số liệu cái chính cho khu vực rộng lớn. Một số công ty thương mại ngày nay truyền
đi số cải chính phân sai GPS dùng vệ tinh địa tĩnh phủ sóng trên một vùng rộng lớn
dựa vào mạng lưới trạm thu cố định trên mặt đất. Người sử dụng phương pháp
DGPS có thể mua các số cải chính này cùng với các thiết bị phần mềm, phần cứng
thích hợp để có được kết quả định vị ngay không cần phải có trạm tĩnh riêng. Hệ
thống vệ tinh Inmarsat, thiết bị Omnistar, Starfĩ là ví dụ về DGPS diện rộng sử dụng
vệ tinh địa tĩnh để truyền số cải chính phân sai. Do độ chính xác không cao nên phương pháp DGPS chỉ được sử dụng trong đo vẽ bản đồ tỷ lệ trung và nhỏ hoặc các
công tác dẫn đường khác.


iv

1.3.2. Các dạng lưới ứng dụng đo tĩnh trong công nghệ GPS để thành lập lưới
khống chế địa chính ............................................................................................22

1.4. Tình hình nghiên cứu ứng dụng công nghệ định vị toàn cầu .........................24
1.4.1 Các hệ thống định vị vệ tinh khác .............................................................24
1.4.2. Tình hình nghiên cứu ứng dụng công nghệ GPS trong thành lập lưới
ở Việt Nam ........................................................................................................25
1.5. Vấn đề đặt ra trong nghiên cứu ứng dụng công nghệ GPS trong thành lập lưới
khống chế địa chính tại huyện Yên Lập. ...............................................................26
Chương 2: NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ..........................28
2.1. Đối tượng nghiên cứu phạm vi nghiên cứu ....................................................28
2.1.1. Đối tượng nghiên cứu ...............................................................................28
2.1.2. Phạm vi Nghiên cứu .................................................................................28
2.1.3. Địa điểm và thời gian nghiên cứu ............................................................28
2.2. Nội dung nghiên cứu.......................................................................................28
2.3. Phương pháp nghiên cứu ................................................................................28
2.3.1. Phương pháp thu thập số liệu ...................................................................28
2.3.2. Phương pháp thành lập lưới .....................................................................29
2.3.2. Phương pháp xử lý và phân tích số liệu ...................................................29
2.3.4. Phương pháp kết hợp đo Công nghệ GPS và Toàn đạc điện tử trong thành
lập lưới đo vẽ bản đồ địa chính ..........................................................................29
Chương 3: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU .................................................................31
3.1. Điều kiện tự nhiên kinh tế xã hội....................................................................31
3.1.1 Điều kiện tự nhiên .....................................................................................31
3.1.2. Điều kiện kinh tế - xã hội .........................................................................34
3.1.3. Hiện trạng sử dụng đất huyện Yên Lập năm 2014 ...................................35
3.2. Công tác quản lý đất đai, đo đạc bản đồ địa chính tại khu vực huyện Yên Lập ..........36
3.2.1. Công tác đo đạc lập bản đồ đăng ký đất đai, lập hồ sơ địa chính, cấp giấy
CNQSD đất ở huyện Yên Lập ............................................................................36