Ứng dụng công nghệ GNSS RTK trong thành lập bản đổ địa chính tỉ lệ 11000 khu vực đất sản xuất nông nghiệp xã xuân quang, huyện tam nông, tỉnh phú thọ

LỜI CAM ĐOAN
Trong đồ án này đã có sự tham khảo các tài liệu trong nước và ngoài nước,
đã được ghi chú, chú thích đầy đủ. Tôi xin đảm bảo đây là kết quả của quá trình
nghiên cứu do chính bản thân tôi thực hiện.

Hà Nội, ngày 5 tháng 6 năm 2015
Tác giả đồ án
Trần Văn Trình


MỤC LỤC
Trang phụ bìa
Lời cam đoan
Mục lục
Danh mục các kỳ hiệu, các chữ viết tắt
Danh mục các bảng
Danh mục các hình vẽ, đồ thị
LỜI CAM ĐOAN .................................................................................................. 1
MỞ ĐẦU ................................................................................................................ 1
CHƯƠNG I: TỔNG QUAN BẢN ĐỒ ĐỊA CHÍNH ............................................ 3
1.1.Bản đồ địa chính .......................................................................................... 3
1.1.1.Khái niệm bản đồ địa chính ................................................................... 3
1.1.2.Mục đích, yêu cầu thành lập bản đồ địa chính ..................................... 4
1.1.3.Các yếu tố cơ bản của bản đồ địa chính ................................................ 4
1.1.4.Nội dung của bản đồ địa chính. ............................................................. 6
1.1.5.Cơ sở toán học của bản đồ địa chính ..................................................... 7
1.1.6.Yêu cầu độ chính xác của bản đồ địa chính ........................................ 11
1.1.7.Ký hiệu bản đồ địa chính ..................................................................... 13
1.2.Khái quát quy trình công nghệ thành lập bản đồ địa chính .................... 14
1.2.1.Các phương pháp thành lập bản đồ địa chính .................................... 14
1.2.2.Quy trình thành lập bản đồ địa chính bằng phương pháp đo vẽ trực

tiếp ở thực địa ...................................................................................................... 15
CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN HỆ THỐNG GNSS VÀ CÔNG NGHỆ GNSS
RTK...................................................................................................................... 16
2.1. Tổng quan hệ thống GNSS ....................................................................... 16
2.1.1. Các hệ thống GNSS cơ bản ................................................................. 17
2.1.2. Tín hiệu và dữ liệu ............................................................................... 22
2.1.3. Tọa độ và hệ quy chiếu ........................................................................ 28
2.1.4. Các nguồn sai số xác định vị trí .......................................................... 31


2.1.5. Các phương pháp đo GNSS ................................................................ 36
2.2. Công nghệ GNSS RTK ............................................................................. 38
2.2.1. Khái niệm GNSS RTK ........................................................................ 38
2.2.2. Kỹ thuật đo GNSS RTK ...................................................................... 38
2.2.3. Thiết bị đo GNSS RTK ....................................................................... 40
2.2.4. Ưu, nhược điểm của kỹ thuật đo GNSS RTK .................................... 40
2.2.5. Khả năng ứng dụng công nghệ GNSS RTK trong đo đạc ................. 41
Chương 3: THỰC NGHIỆM .............................................................................. 42
3.1. Khái quát khu đo ...................................................................................... 42
3.1.1. Đặc điểm điều kiện tự nhiên ............................................................... 42
3.1.2. Đặc điểm kinh tế xã hội ....................................................................... 43
3.1.3. Hiện trạng tư liệu hiện có .................................................................... 44
3.1.4. Thuận lợi, khó khăn ............................................................................ 45
3.2. Quy trình thực nghiệm ............................................................................. 46
3.2.1. Xây dựng lưới khống chế bằng công nghệ GNSS đo tĩnh (Static) ..... 46
3.2.2. Xác định ranh giới mốc giới ................................................................ 54
3.2.3. Đo đạc bằng công nghệ GNSS RTK ................................................... 55
3.2.4. Phun điểm, số hóa bản đồ .................................................................. 76
3.2.5. Số hóa, biên tập bản đồ ....................................................................... 80
3.2.6. Bản đồ hoàn chỉnh ............................................................................... 86

3.2.7. Ưu việt của công nghệ GNSS RTK so với công nghệ truyền thống. . 90
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ............................................................................. 91
TÀI LIỆU THAM KHẢO ................................................................................... 93


DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VIẾT TẮT, KÝ HIỆU TIẾNG ANH
GNSS (Global Navigation Satellite
System)
GPS (Global Positioning System)
GLONASS (Global Navigation
Satellite System)
GALILEO
COMPASS
VN – 2000
GNSS RTK( Global Navigation
Satellite Systems Real time Kinematic)
WGS 84 (World Geodetic System
1984)
Base
Rover
BĐĐC
UTM (Universal Tranverse Mercator)
MEO (Medium Earth Orbit)
QZSS (Quasi-Zenith Satellite System)
IRNSS (Indian Regional Navigation
Satellite System)
DORRIS (Doppler Orbitography and
Radiopostioning Integrated by Satelite)
PRARE (Precise Range And RangeRate Equipment)
PDOP( Position Dilution of Precision)

TDOP( Positional Dilution of
Precision)
HDOP( Horizontal Dilution of
Precision)
V DOP (Vertical Dilution of Precision)
G DOP (Geometric Dilution of
Precision)

Hệ thống vệ tinh dẫn đường
Hệ thống định vị của Mỹ
Hệ thống định vị của Nga
Hệ thống định vị của Châu Âu
Hệ thống định vị của Trung Quốc
Hệ tọa độ quốc gia của ViệtNam
Định vị động thời gian thực
Hệ trắc địa quốc tế
Trạm động
Trạm tĩnh
Bản đồ địa chính
Thời gian quốc tế phối hợp
Quỹ đạo trung bình
Hệ thống định vị của Nhật Bản
Hệ thống định vị của Ấn Độ
Hệ thống định vị của Pháp
Hệ thống định vị của Đức
Chỉ số phân tán độ chính xác vị trí điểm
Chỉ số phân tán độ chính xác về thời gian
Chỉ số phân tán độ chính xác về mặt phẳng
Chỉ số phân tán độ chính xác về thời gian
Chỉ số phân tán độ chính xác về hình học

DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU
Bảng 2.1: Các đại lượng đặc trưng của song điện từ .............................................. 23
Bảng 2.2: Thông số kỹ thuật WGS – 84................................................................. 29
Bảng 2.3: Nguồn lỗi và biện pháp khắc phục ......................................................... 36
Bảng 3.1: Bảng kê tọa độ lưới ............................................................................... 53


DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ
Hình 1.1: Quy trình công nghệ thành lập bản đồ bằng phương pháp đo vẽ trực tiếp
ngoài thực địa ........................................................................................................ 15
Hình 2.1: Phương pháp GNSS RTK thu tín hiệu hệ thống GNSS .......................... 16
Hình 2.2: Hệ thống GPS ........................................................................................ 17
Hình 2.3: Các vệ tinh hệ thống GLONASS............................................................ 18
Hình 2.4: Quỹ đạo vệ tinh QZSS ........................................................................... 20
Hình 2.5: Sơ đồ hoạt động của hệ thống DORIS .................................................... 21
Hình 2.6: Trạm anten hệ thống PRARE ................................................................. 22
Hình 2.7: Các nguồn sai số xác định vị trí.............................................................. 31
Hình 2.8: Sai số do quỹ đạo vệ tinh ....................................................................... 32
Hình 2.9: Khoảng cách từ vệ tinh đến máy thu GPS .............................................. 34
Hình 2.10: phương pháp đo GNSS RTK ................................................................ 39
Hình 3.1: Cài đặt trạm Base ................................................................................... 56
Hình 3.2: Click vào No Devices found để vào chế độ Bluetooth ............................ 57
Hình 3.3: Chờ cho máy kết nối Bluetoth ................................................................ 57
Hình 3.4: Click vào Save để lưu lại cài đặt ............................................................ 57
Hình 3.5: Base là COM 7 và Rover là COM 8 ....................................................... 58
Hình 3.6: Click vào 1.Project để tạo Job công việc ................................................ 58
Hình 3.7: Chọn New khi tạo Job mới hoặc chọn một Job nào đó xong Open, muốn
xóa Job thì bôi đen vào job cần xóa rồi chọn Delete sau đó Ok .............................. 59

Hình 3.8 : Click vào Ellip soid: Các thông số cài đặt như hình bên ........................ 59
Hình 3.9: Click vào Projection ............................................................................... 60
Hình 3.10: Click vào Convert ................................................................................ 60
Hình 3.11: Nhập 7 tham số chuyển đổi vào 7 hàng trên ......................................... 61
Hình 3.12: Click vào 2.GPS để cho phép máy thu tín hiệu GPS ............................. 61
Hình 3.13: Chọn Connect GPS .............................................................................. 62
Hình 3.14: Chọn Port( cổng ) để cài đặt cho Base và Rover ................................... 62
Hình 3.15: Click vào SetBase ................................................................................ 63
Hình 3.16: Lựa chọn B,L,H Hoặc x,y,h để vào tọa độ của điểm trạm Base ............ 63


Hình 3.17: Cài đặt chế độ đo ................................................................................. 64
Hình 3.18: Khi góc trên của màn hình báo( như hình )lúc đó Base mới được kết nối
xong và sẽ báo tín hiệu đo bằng âm thanh.............................................................. 65
Hình 3.19: Click vào GPS ..................................................................................... 65
Hình 3.20: Chọn Connect GPS .............................................................................. 65
Hình 3.21: Chọn Port cho Rover: Trong phần cài đặt Bluetooth và chọn cổng COM
cho Base và Rover, chọn cổng nào cho Rover thì bây giờ ta chọn Port là cổng đó,
như trên ta ví dụ Rover là COM 8 thì giờ ta chọn Port bằng 8 sau đó click vào
Connect : Máy sẽ báo kết nối bằng âm thanh ......................................................... 66
Hình 3.22: Sau đó chọn SetRover .......................................................................... 66
Hình 3.23: Chọn Setting ........................................................................................ 67
Hình 3.24: Chọn Nodes ......................................................................................... 67
Hình 3.25: Chọn N001_RTCM30, sau đó chọn ô √ màu đỏ ................................... 68
Hình 3.26: Sau đó chọn Apply ............................................................................... 68
Hình 3.27: Sau đó OK rồi ok ................................................................................. 69
Hình 3.28: Khi góc trên của màn hình báo( như hình dưới )lúc đó Rover mới được
kết nối xong và sẽ báo tín hiệu đo bằng âm thanh. ................................................. 69
Hình 3.29: Chọn Survey ........................................................................................ 70
Hình 3.30: Đây là giao diện đo RTK, khi cần lấy các điểm đo click vào hình lá cờ

màu đỏ ở góc phải bên dưới màn hình máy sẽ tự động ghi lại tọa độ điểm đó. ....... 70
Hình 3.31 :Đo đạc thực nghiệm khu vực đất sản xuất ............................................ 71
Hình 3.32: Kiểm tra kết quả đo GNSS RTK và đo bằng máy toàn đạc................... 71
Hình 3.33: Tọa độ các điểm hiển thị ngay trên màn hình làm việc máy cầm tay
Qmini .................................................................................................................... 72
Hình 3.34: Từ màn hình cơ bản của sổ tay chọn Project ........................................ 72
Hình 3.35 Lựa chọn Job cần xử lý số liệu rồi Open sau đó OK .............................. 73
H ình 3.36: Chọn 5.Survey .................................................................................... 73
Hình 3.37: Chọn Store Points ................................................................................ 74
H ình 3.38: Chọn 7.Stored Points Lib .................................................................... 74
H ình 3.39: Tọa độ tất cả các điểm đo trong Job .................................................... 75


Hình 3.40: Chọn ô

dưới cùng bên phải ......................................................... 75

Hình 3.41: Sau đó OK ........................................................................................... 76
Hình 3.42: Rồi ok .................................................................................................. 76
H ình 3.43: Chạy phần mềm kết nối sổ tay với máy tính: ....................................... 77
Hình 3.44: Số liệu chưa xử lý dưới dạng exel ........................................................ 77
Hình 3.45: Số liệu chưa xử lý dưới dạng txt........................................................... 78
H ình 3.47: Sau đó bạn chọn file duôi *txt và cọn đường dẫn đến file sau xử lý. ... 79
Hình 3.48: Màn hình hiện thị sau khi phun điểm ................................................... 80
H ình 3.49: Số hóa các đối tượng bản đồ địa chính ................................................ 80
H ình 3.50: Chuẩn hóa đối tượng ........................................................................... 81
H ình 3.51: Cắt Mảnh bản đồ địa chính.................................................................. 82
Hình 3.52: Tạo khung bản đồ. ............................................................................... 83
Hình 3.53: Chọn đơn vị hành chính cho mảnh bản đồ: Bản đồ -> chọn địa giới hành
chính. .................................................................................................................... 84

H ình 3.54:Sửa lỗi ................................................................................................. 85
H ình 3.55: Sửa lỗi chọn Bản đồ -> Topology -> sửa lỗi. ....................................... 85
H ình 3.56: Tạo topology: Vào cơ sơ dữ liệu bản đồ -> Topology -> tạo topology. 86
Hình 3.57: Đánh số thửa: trên hộp thoại TMV.Map - Tạo topology chọn đánh số
thửa, tong bảng đánh số thửa ta đánh số thửa từ 1 và chọn kiểu đánh zích zắc. ...... 86
Hình 3.58: Gán dữ liệu: trong hộp thoại TMV.Map - Tạo topology ta chọn Gán DL
và điền các thông tin thuộc tính của thửa đất. ........................................................ 87
Hình 3.59: Vẽ nhãn thửa: Bản đồ -> Xử lý bản đồ -> Vẽ nhãn thửa. Ta chọn tỉ lệ
bản đồ 1:1000, font chữ 154, level 13, số lẻ diện tích 1. ........................................ 88
H ình 3.60: Màn hình dán nhãn thửa ...................................................................... 88
Hình 3.61: Bản đồ hoàn chỉnh ............................................................................... 89


MỞ ĐẦU
Hệ thống GNSS là một hệ thống định vị, đẫn đường được triển khai vào
những năm 70 của thế kỷ 20. Ban đầu nó được ứng dụng trong quân sự nhưng sau
đó nó được ứng dụng trong mọi mặt của đời sống như kinh tế, xã hội … và đặc biệt
trong ngành Trắc Địa - Bản Đồ. Với công nghệ GNSS các giai đoạn của đo đạc và
thành lập bản đồ đã được rút ngắn đi đang kể giúp giảm bớt chi phí, nhân công, thời
gian trong tổ chức sản xuất Trắc Địa Bản Đồ. Cùng với thời gian hệ thống GNSS
ngày càng phát triển hoàn thiện chính xác, hiệu quả hơn. Cùng với đó phương pháp
đo động xử lý tức thời đã định vị độ chính xác cao có thể ứng dụng trong Trắc Địa Bản Đồ.
Công tác đo đạc bản đồ địa chính hiện nay chủ yếu bằng phương pháp toàn
đạc điện tử, tuy nhiên phương pháp này chỉ áp dụng cho một khu vực nhỏ, gặp
nhiều khó khăn trong đo đạc trong khu vực rừng núi, đất sản xuất nông nghiệp do
yêu cầu thông hướng. Không hiệu quả bằng phương pháp GNSS RTK khi do đất
sản xuất nông nghiệp trong điều kiện bị che khuất tầm nhìn. Với ưu điểm của
phương pháp GNSS RTK như không cần thông hướng, độ chính xác cao, đo nhanh
… hoàn toàn có thế áp dụng và đo đạc bản đồ địa chính khu vực đất nông nghiệp.
Với mục tiêu tìm một hướng đi mới trong sản xuất Trắc Địa Bản Đồ bằng

công nghệ GNSS em đã quyết định lựa chọn đề tài: Ứng dụng công nghệ GNSS
RTK trong thành lập bản đổ địa chính tỉ lệ 1:1000 khu vực đất sản xuất nông
nghiệp xã Xuân Quang, huyện Tam Nông, tỉnh Phú Thọ. Đề tài này sẽ cho thấy
ưu nhược điểm của phương pháp GNSS RTK với công nghệ truyền thống.
Nội dung cơ bản được trình bày trong 3 chương:
Chương 1: Tổng quan bản đồ địa chính
Chương 2: Tổng quan hệ thống GNSS và công nghệ GNSS RTK
Chương 3: Thực nghiệm
Để hoàn thiện đồ án bản thân em không ngừng học tập, tìm hiểu qua sách báo
và internet. Trong quá trình thực hiện, em đã nhận được sự giúp đỡ của các thầy cô
giáo, đặc biệt là thầy giáo Th.s Nguyễn Tiến Hiệp – người đã hướng dẫn, chỉ bảo
1


tận tình em trong suốt thời gian qua. Mặc dù đã rất cố gắng xong do thời gian và
kiến thức còn hạn chế nên trong nội dung đồ án chắc chắn không tránh khỏi những
thiếu sót, em rất mong được sự chỉ bảo của các thầy cô giáo để bài đồ án của em
được hoàn thiện hơn.
Em xin chân thành cảm ơn!
Hà Nội, ngày 5 tháng 6 năm 2015
Sinh viên thực hiện
Trần Văn Trình

2