Ứng dụng GPS trong tăng dày khống chế ảnh

Trờng Đại Học Mỏ - Địa Chất

Khoa Trắc Địa

Lời mở đầu

Cuộc cách mạng khoa học kỹ thuật đã đem lại nhiều bớc tiến nhảy vọt trong
sự phát triển của xã hội. Con ngời đã từng bớc đa những thiết bị kỹ thuật hiện đại vào
ứng dụng trong cuộc sống để giải phóng dần sức lao động của mình. Một trong
những ứng dụng thành công của con ngời là đa hệ thống định vị toàn cầu GPS vào
ứng dụng trong an ninh quốc phòng, trong phát triển kinh tế xã hội và đặc biệt là
trong lĩnh vực trắc địa và bản đồ.
Hệ thống định vị toàn cầu GPS (Global Positioning System) là hệ thống định
vị, dẫn đờng sử dụng các vệ tinh nhân tạo đợc Bộ Quốc Phòng Mỹ triển khai từ
những năm đầu thập kỷ 70 của thế kỷ XX. Lúc đầu hệ thống này đợc sử dụng cho
mục đích quân sự, nhng do tính u việt của hệ thống mà nó đã và đang đợc ứng dụng
một cách rộng rãi trong các hoạt động kinh tế, xã hội đặc biệt là đối với ngành trắc
địa và bản đồ. Đây thực sự là một cuộc cách mạng cả về kỹ thuật, chất l ợng cũng nh
hiệu quả kinh tế trên phạm vi toàn thế giới nói chung và ở Việt Nam nói riêng.
Cùng với xu hớng phát triển của xã hội, công nghệ GPS ngày càng đợc phát
triển và hoàn thiện theo chiều hớng chính xác hơn, đơn giản hơn và hiệu quả hơn. Vì
thế để chứng minh và tìm hiểu tính ứng dụng thực tiễn cao của công nghệ GPS trong
lĩnh vực trắc địa và bản đồ nói chung và trong ngành trắc địa ảnh nói riêng tôi đã
chọn đề tài: Khả năng ứng dụng công nghệ GPS trong công tác tăng dày khống
chế ảnh. Nhằm mục đích nêu rõ những tính năng u việt của hệ thống GPS trong
việc xác định tọa độ tâm chụp máy chụp ảnh, xác định tọa độ điểm khống chế ảnh
ngoại nghiệp phục vụ công tác tăng dày điểm khống chế ảnh.
Với mục đích nêu trên, cấu trúc đồ án gồm có nội dung nh sau:
Lời mở đầu
Chơng I : Những vấn đề cơ bản của công tác tăng dày điểm khống chế
ảnh.

Chơng II : Hệ thống định vị toàn cầu GPS.
Chơng III : ứng dụng công nghệ GPS trong công tác tăng dày điểm
khống chế ảnh.
Đồ án tốt nghiệp

1

Nguyễn Bá Duy - Trắc địa A - K46


Trờng Đại Học Mỏ - Địa Chất

Khoa Trắc Địa

Chơng IV : Công tác thực nghiệm.
Kết luận
Qua quá trình thu thập tài liệu, học hỏi kinh nghiệm, tiếp thu ý kiến tại Công
ty Đo đạc ảnh địa hình, tôi đã thực hiện đồ án này nhng do thời gian có hạn, kiến
thức bản thân còn nhiều hạn chế, thiếu kinh nghiệm thực tế nên chắc chắn nội dung
đồ án còn nhiều thiếu sót. Rất mong đợc sự góp ý của các thầy cô giáo, các nhà
chuyên môn và các bạn đồng nghiệp.
Qua đây tôi xin chân thành cảm ơn thầy giáo PGS.TS Nguyễn Trờng Xuân,
các thầy cô giáo trong khoa trắc địa và tập thể cán bộ kỹ thuật trong Công ty Đo đạc
ảnh địa hình đã giúp tôi hoàn thiện đồ án này.
Hà Nội, tháng 6 năm 2006
Sinh viên thực hiện
Nguyễn bá duy

Đồ án tốt nghiệp

2

Nguyễn Bá Duy - Trắc địa A - K46


Trờng Đại Học Mỏ - Địa Chất

Khoa Trắc Địa

Chơng I
Những vấn đề cơ bản của công tác
tăng dày điểm khống chế ảnh

1.1. Vị trí và nhiệm vụ của công tác
tăng dày điểm khống chế 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 tọa độ trắc địa của các chùm tia hoặc các mô hình
lập thể đợc xác định từ các ảnh bay chụp, vì các nguyên tố định hớng ngoài của ảnh
hàng không thờng không đợc xác định bằng các phơng 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 đợc đánh dấu vị trí
trên các ảnh đo và đồng thời đợc xác định tọa độ của chúng trong hệ tọa độ trắc địa.
Tuy nhiên, nếu tất cả các điểm khống chế ảnh đều phải tiến hành đo đạc xác
định ngoài thực địa thì khối lợng công việc ngoài trời sẽ tăng lên rất lớn. Vì vậy trong
phơng pháp đo ảnh ngời ta dựa trên các tính chất hình học cơ bản của ảnh đo và các
nguyên lý cơ bản về mối quan hệ giữa ảnh đo, mô hình lập thể và miền thực địa để
xây dựng các phơng pháp đo đạc trong phòng nhằm xác định tọa độ trắc địa của các
điểm khống chế ảnh thay cho phần lớn công tác đo đạc ngoài trời. Công tác này đợc
gọi là công tác tăng dày khống chế ảnh trong Trắc địa ảnh.

Công tác tăng dày khống chế ảnh có vị trí then chốt trong toàn bộ quá trình đo
vẽ ảnh nh đợc biểu thị ở sơ đồ quy trình công nghệ tổng quát của phơng pháp đo ảnh
(Hình 1.1). Từ sơ đồ này có thể thấy: Công tác tăng dày điểm khống chế ảnh là khâu
quan trọng trong toàn bộ quy trình công nghệ đo vẽ ảnh.
Nhiệm vụ của công tác tăng dày khống chế ảnh là xác định tọa độ trắc địa
của các điểm khống chế đo vẽ ảnh đợc chọn và đánh dấu ở những vị trí thích hợp
trên các ảnh đo nhằm làm cơ sở cho việc liên kết các đối tợng đo vẽ trong phòng với
miền thực địa.

Đồ án tốt nghiệp

3

Nguyễn Bá Duy - Trắc địa A - K46


Trờng Đại Học Mỏ - Địa Chất

Khoa Trắc Địa

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

Đo vẽ ảnh
quang cơ

Phương pháp đo ảnh lập thể

Đo vẽ ảnh
giải tích

Đo vẽ
ảnh số

Các kết quả đo vẽ
Hình 1.1. Sơ đồ quy trình công nghệ tổng quát của phơng pháp đo ảnh

1.2. Các yêu cầu cơ bản đối với công tác
tăng dày điểm khống chế ảnh

1.2.1. Những yêu cầu đối với điểm khống chế ảnh tăng dày.
Những điểm khống chế ảnh đợc xác định bằng phơng pháp trong phòng gọi là
điểm khống chế ảnh tăng dày. Điểm khống chế ảnh tăng dày là những điểm rõ nét đợc đánh dấu trên ảnh và đợc xác định tọa độ trắc địa bằng phơng pháp trong phòng.
Điểm khống chế ảnh tăng dày là cơ sở cho công tác định hớng tuyệt đối các
chùm tia hoặc các mô hình lập thể trong quá trình đo vẽ ảnh trong phòng. Vì vậy các
điểm khống chế ảnh tăng dày cần thỏa mãn những yêu cầu về độ chính xác, về số lợng điểm và vị trí điểm trên các ảnh đo.
1. Yêu cầu về độ chính xác của các điểm khống chế ảnh tăng dày.
Đồ án tốt nghiệp

4

Nguyễn Bá Duy - Trắc địa A - K46


Trờng Đại Học Mỏ - Địa Chất

Khoa Trắc Địa

Để đảm bảo độ chính xác của công tác đo vẽ ảnh, độ chính xác của các điểm
khống chế ảnh cần cao hơn độ chính xác của nội dung bản đồ cần thành lập ít nhất là
một cấp.
Trong phơng pháp đo vẽ ảnh đơn và lập thể, các nội dung bản đồ đều đợc đo
vẽ trực tiếp từ các ảnh đo và đợc định hớng trong hệ tọa độ trắc địa trên cơ sở các
điểm khống chế ảnh đợc tăng dày. Vì vậy độ chính xác của các điểm khống chế tăng
dày cần phải cao hơn độ chính xác của nội dung bản đồ cần thành lập ít nhất là một
cấp. Trên cơ sở này, tuỳ theo yêu cầu cụ thể về độ chính xác của bản đồ mà xác định
độ chính xác của các điểm khống chế ảnh tăng dày. Thông thờng những yêu cầu này
đã đợc quy định trong những quy phạm đo vẽ bản đồ bằng ảnh hàng không. (Bảng
1.1).
Sai số giới hạn của điểm khống chế ảnh tăng dày chỉ đợc phép bằng hai lần sai
số trung bình ghi trong bảng trên, với số lần xuất hiện tối đa không quá 5% trờng
hợp. Đối với độ cao của các điểm khống chế ảnh tăng dày ở vùng ẩn khuất cho phép
số lần xuất hiện tối đa không quá 10%.
Sai số trung bình cho phép của tọa độ

Bảng1.1

và độ cao điểm khống chế ảnh
Sai số trung bình

Sai số trung bình độ cao

Vùng đo vẽ

mặt phẳng

Vùng đồng bằng
Vùng đồi

0.35 mm
0.35 mm

(tính theo khoảng cao đều đờng bình độ)
0.5 - 1 m
2m
2.5 m
5m
10 m
1/5
1/4
1/4
1/4
1/3

Vùng núi

0.50 mm

1/3

1/3

Trong phơng pháp đo ảnh giải tích, độ chính xác của nội dung đo vẽ quyết
định bằng độ chính xác đoán nhận điểm ảnh. Với những tiến bộ kỹ thuật chụp ảnh và
đo ảnh hiện nay, độ chính xác này có thể đạt đến 0.01 mm. Do đó độ chính xác của
điểm khống chế ảnh phải cao hơn hoặc ít nhất là bằng độ chính xác nói trên. Vì vậy,
sai số trung bình cho phép của vị trí mặt phẳng của điểm khống chế ảnh tăng dày đ ợc
tính theo công thức sau :
Đồ án tốt nghiệp

5

Nguyễn Bá Duy - Trắc địa A - K46


Trờng Đại Học Mỏ - Địa Chất

Khoa Trắc Địa

m P 10 5.ma ( m)

(1.1)

trong đó: ma là mẫu số tỷ lệ ảnh.
Nếu chú ý đến quan hệ giữa tỷ lệ ảnh và tỷ lệ bản đồ theo công thức Gruber,
tức là: ma = C mbd , thì độ chính xác mặt phẳng của điểm khống chế ảnh tăng dày
phải thoả mãn yêu cầu sau :
m P 10 5.C mbd

(1.2)

Trong công thức trên, C là hệ số kinh tế hay còn gọi là hệ số Gruber. Hiện nay
nhờ các tiến bộ kỹ thuật trong công tác chụp ảnh và đo ảnh, hệ số C đợc xác định
trong khoảng từ 200 - 300 khi thành lập bản đồ tỷ lệ trung bình và từ 250 - 400 hoặc
cao hơn khi đo vẽ bản đồ tỷ lệ lớn.
Trong phơng pháp đo ảnh giải tích hoặc đo ảnh số, sai số độ cao trung bình
các điểm khống chế ảnh tăng dày cho phép là :
mh 0.1

H0
1000

(1.3)

trong đó: H 0 là độ cao bay chụp trung bình của ảnh hàng không.
Nếu chú ý đến các quan hệ giữa độ cao bay chụp với tỷ lệ ảnh và tỷ lệ bản đồ,
thì công thức (1.3) đợc viết thành :
mh 0.01%. f k .C. mbd

(1.4)

2. Yêu cầu về số lợng và phơng án bố trí điểm.
Số lợng và phơng án bố trí điểm khống chế đo vẽ trên các ảnh đo do phơng
pháp đo vẽ ảnh quyết định.
Trong phơng pháp đo vẽ ảnh phối hợp, lấy các ảnh đơn làm cơ sở. Thì số lợng
và phơng án bố trí trên ảnh phải thoả mãn yêu cầu của công tác nắn ảnh. Với phơng
pháp nắn ảnh đối điểm trên máy nắn ảnh quang cơ mỗi ảnh đo cần phải có ít nhất 4
điểm khống chế, nằm ở 4 góc của diện tích đo vẽ. Ngoài ra để kiểm tra độ chính xác
nắn ảnh, thờng trên mỗi ảnh đợc bố trí thêm điểm thứ 5 ở giữa ảnh. (Hình 1.2).

Phơng án bố trí điểm tối u về số lợng và vị trí đối với điểm khống chế nắn ảnh
nh hình 1.2.
Điểm khống chế ảnh
Đồ án tốt nghiệp

6

Nguyễn Bá Duy - Trắc địa A - K46


Trờng Đại Học Mỏ - Địa Chất



Khoa Trắc Địa

ảnh đơn






Hình 1.2. Phơng pháp bố trí điểm khống chế nắn ảnh khi chụp ảnh chuẩn

Trong trờng hợp này số lợng điểm khống chế ảnh tăng dày trong mỗi dải ảnh
và trong toàn khu đo đợc tính theo các công thức:

N T = 3i + 2

(1.5)

N KH = K (2i + 1) + i + 1
trong đó :

(1.6)

i là số ảnh ;
K là số dải ảnh.

Đối với phơng pháp đo vẽ ảnh lập thể, điểm khống chế ảnh là cơ sở cho công
tác định hớng các mô hình lập thể. Do đó, mỗi mô hình phải có ít nhất 3 điểm khống
chế. Để tăng độ chính xác và kiểm tra công tác định hớng, thờng bố trí 4 điểm khống
chế ảnh ở 4 góc của mô hình lập thể nh hình 1.3.

Đồ án tốt nghiệp

7

Nguyễn Bá Duy - Trắc địa A - K46


Trờng Đại Học Mỏ - Địa Chất



Khoa Trắc Địa

Mô hình lập thể








Điểm khống chế ảnh









Hình 1.3. Phơng án bố trí điểm khống chế ảnh trong
phơng pháp đo ảnh lập thể khi ảnh chụp tiêu chuẩn

Trong trờng hợp này số lợng điểm khống chế ảnh trong mỗi dải ảnh và trong
toàn khối đợc tính theo các công thức:

N T = 2i

(1.7)

N KH = i ( K + 1)

(1.8)

3. Yêu cầu về vị trí điểm đối với các điểm khống chế ảnh.
Các điểm khống chế tăng dày phục vụ cho công tác đo vẽ trong phòng đợc bố
trí nh những phơng án đã nói ở trên, cần phải đợc chọn ở những vị trí có điều kiện
sau đây :
- Không đợc sát mép ảnh dới 1cm và vào các dấu đặc biệt của ảnh (nh đờng ép
phẳng, bọt nớc, đồng hồ) dới 1mm.
- Không đợc cách các vị trí tiêu chuẩn cho từng trờng hợp bố trí điểm quá
1cm.
- Phải có khả năng sử dụng chung cho các ảnh kề cùng dải bay và dải bay bên
cạnh. Trong trờng hợp độ phủ của ảnh không tiêu chuẩn, điểm khống chế có thể chọn
riêng cho từng dải bay, nhng phải nằm trên đờng thẳng góc với cạnh đáy ảnh kẻ từ

Đồ án tốt nghiệp

8

Nguyễn Bá Duy - Trắc địa A - K46


Trờng Đại Học Mỏ - Địa Chất

Khoa Trắc Địa

điểm chính ảnh và cách điểm chính ảnh không nhỏ hơn một cạnh đáy ảnh đối với phơng án bố trí nh ở hình 1.2 và 1.3.
Tại những vị trí tiêu chuẩn nói trên, điểm khống chế ảnh tăng dày phải đợc
chọn trên những địa vật có hình ảnh rõ nét, dễ đoán nhận và có khả năng châm chích
chính xác vị trí của nó trên các ảnh kề nhau. Những địa vật nh vậy thờng là :
- Giao điểm của các vật thể hình tuyến có góc cắt gần bằng 90 0 .
- Góc của các mảng ruộng, mảnh đất hay mảnh thực vật bé có hình dạng rõ rệt
và độ tơng phản lớn.
- Các địa vật riêng lẻ đặc biệt (nh các dấu mốc nhân tạo v.v).

Hình 1.4. Ví dụ về loại địa vật đợc chọn làm điểm khống chế ảnh tăng dày

1.2.2. Những yêu cầu đối với điểm khống chế ngoại nghiệp.
Những điểm khống chế đợc bố trí trên thực địa và tọa độ của chúng đợc xác
định bằng phơng pháp đo đạc ngoài trời, đồng thời vị trí của chúng đợc đánh dấu trên
ảnh đo và có mặt trong lới khống chế tăng dày đợc gọi là những điểm khống chế ảnh

Đồ án tốt nghiệp

9

Nguyễn Bá Duy - Trắc địa A - K46


Trờng Đại Học Mỏ - Địa Chất

Khoa Trắc Địa

ngoại nghiệp. Toàn bộ công tác bố trí điểm, đo đạc và đánh dấu vị trí điểm trên ảnh

đo đợc gọi là công tác đo nối khống chế ảnh.
Để phục vụ cho công tác tăng dày điểm khống chế ảnh trong phòng điểm
khống chế ảnh ngoại nghiệp có 3 loại sau đây:
- Điểm khống chế tổng hợp tức là điểm khống chế ảnh đã đợc xác định cả tọa
độ mặt phẳng và độ cao.
- Điểm khống chế mặt phẳng.
- Điểm khống chế độ cao.









Tuyến bay chặn

a)




b)

c)



Hình 1.5. Các phơng án bố trí điểm khống chế ảnh ngoại nghiệp
a) Phơng án bố trí điểm KC ảnh ngoại nghiệp cho lới dải bay;
b) Phơng án bố trí điểm KC ảnh ngoại nghiệp tối thiểu cho lới khối;
c) Phơng án bố trí điểm KC ảnh ngoại nghiệp tối thiểu cho lới khối có sử dụng
tọa độ tâm chụp xác định bằng DGPS.

Những điểm khống chế ảnh ngoại nghiệp dù đợc xác định bằng phơng pháp
gì cũng phải thoả mãn các yêu cầu về độ chính xác, về khối lợng và vị trí điểm sau
đây:

Đồ án tốt nghiệp

10

Nguyễn Bá Duy - Trắc địa A - K46


Trờng Đại Học Mỏ - Địa Chất

Khoa Trắc Địa

Số lợng điểm và phơng án bố trí điểm khống chế ảnh ngoại nghiệp phụ thuộc
vào độ chính xác cần đạt của điểm khống chế ảnh tăng dày để phục vụ cho nhiệm vụ
đo vẽ cụ thể.
Ngày nay, với những phát triển mới của phơng pháp tam giác ảnh cho phép
nâng cao độ chính xác và hiệu quả của công tác tăng dày, nên số lợng điểm khống
chế ảnh ngoại nghiệp đợc giảm tới mức tối thiểu và phơng án bố trí điểm cũng rất
linh hoạt.
Hình 1.5 mô tả một vài ví dụ về phơng án bố trí điểm khống chế ảnh ngoại
nghiệp cho công tác tăng dày theo các phơng pháp khác nhau.
1.2.3. Những yêu cầu về công tác đánh dấu điểm.
Từ những yêu cầu về độ chính xác và vị trí của các điểm khống chế ảnh đợc
nêu trên có thể thấy rằng, nếu các điểm khống chế ảnh đợc chọn là những địa vật tự
nhiên, thì việc đoán nhận và châm chích trên ảnh bằng các phơng pháp thông thờng
không đáp ứng đợc yêu cầu về độ chính xác, đặc biệt đối với công tác đo vẽ bản đồ
tỷ lệ lớn (khi đó tỷ số giữa tỷ lệ ảnh và tỷ lệ bản đồ lớn) hoặc khi đo vẽ ở những vùng
tha thớt, ít địa vật đặc trng.
Vì vậy để nâng cao độ chính xác của các điểm khống chế ảnh tăng dày, trớc
hết cần nâng cao độ chính xác của vị trí điểm trên ảnh bằng các biện pháp sau đây:
1. Đánh dấu vị trí điểm khống chế ảnh trên thực địa.
Khi đo vẽ bản đồ tỷ lệ lớn hoặc đo vẽ ở những vùng tha thớt địa vật đặc trng,
ngời ta thờng phải sử dụng hình ảnh của những dấu mốc đặc biệt và đợc đặt trên thực
địa ở những vị trí thích hợp trớc khi bay chụp để làm điểm khống chế ảnh ngoại
nghiệp và điểm khống chế ảnh tăng dày.
Để đảm bảo độ chính xác đoán nhận và châm chích vị trí điểm trên ảnh, những
dấu mốc này cần phải đợc tạo nên theo những yêu cầu sau đây :
- Hình dạng và màu sắc của dấu mốc phải dễ đoán nhận trên ảnh. Qua kết quả
nghiên cứu và thực nghiệm, ngời ta thấy rằng dấu mốc hình tròn và có màu sắc tơng
phản với nền đặt dấu mốc là thích hợp nhất. Nếu nền đặt dấu mốc là màu tối thì dấu
mốc có màu trắng hoặc màu vàng là thích hợp nhất. Ngoài ra dấu mốc cũng có thể có
dạng hình vuông hoặc hình tam giác đều (Hình 1.6).

Đồ án tốt nghiệp

11

Nguyễn Bá Duy - Trắc địa A - K46


Trờng Đại Học Mỏ - Địa Chất

Khoa Trắc Địa

- Dấu mốc phải có kích thớc thích hợp để hình ảnh của chúng trên ảnh có độ
lớn khoảng 0.03 - 0.05 mm. Để thoả mãn yêu cầu này, đờng kính của dấu mốc có thể
xác định theo công thức:

d=

ma
[ m]
3.10 4

(1.9)

Trong đó ma là mẫu số tỷ lệ ảnh. Nếu chú ý mối quan hệ giữa tỷ lệ ảnh và tỷ
lệ bản đồ theo công thức Gruber với C = 200, thì :

d=

2 mbd
300

[ m]

(1.10)

Từ đó, có thể tính toán kích thớc của các dấu mốc cho các loại bản đồ khác
nhau.
Kích thớc của các dấu mốc cho các loại bản đồ tỷ lớn

Bảng 1.2

Tỷ lệ bản đồ
1:1000

Tỷ lệ ảnh
1:6000

d (cm)
20

D (cm)
0.03

Ghi chú
d - Kích thớc dấu mốc

1:2000

1:9000

30

0.03

trên thực địa

1:5000

1:14000

50

0.03

d - Kích thớc dấu
mốc trên ảnh

Kết quả thực nghiệm và kinh nghiệm thực tế cho thấy: Nếu bên cạnh dấu mốc
chính đợc bố trí các dấu phụ nh vành vòng tròn quanh dấu mốc hình tròn (Hình 1.6a)
hoặc các rẻo hình chữ nhật theo hớng kéo dài của các cạnh dấu mốc hình vuông
(Hình 1.6b và c) hoặc hình tam giác đều (Hình 1.6d) với độ rộng bằng d và độ dài từ
4 đến 6d, thì vị trí điểm trên ảnh sẽ đợc đoán nhận dễ dàng và chính xác hơn.
Ngoài ra, cần đặc biệt chú ý bảo đảm sự ăn khớp về thời gian đặt dấu mốc và
thời gian chụp ảnh, vì các dấu mốc thờng đợc xây dựng bằng nhiều biện pháp đơn
giản nh : Đắp đất, đào hào, phát cây cỏ, đốt cây nên rất dễ bị tác động của thiên
nhiên phá hoại.

Đồ án tốt nghiệp

12

Nguyễn Bá Duy - Trắc địa A - K46


Trờng Đại Học Mỏ - Địa Chất

Khoa Trắc Địa

d

a)

(4-6) d

b)

c)

d)

Hình 1.6. Các dạng dấu mốc trong việc đánh dấu điểm khống chế ảnh
a) Dạng dấu mốc hình tròn

b) Dạng dấu mốc hình vuông

c) Dạng dấu mốc hình vuông

d) Dạng dấu mốc hình tam giác

2. Châm chích điểm khống chế ảnh bằng các thiết bị kỹ thuật có độ chính xác

cao.
Trong những trờng hợp thiếu địa vật rõ rệt nằm ở những vị trí tiêu chuẩn để
chọn làm điểm khống chế ảnh, đặc biệt trong công tác tăng dày khống chế ảnh cho
đo vẽ bản đồ tỷ lệ lớn, việc đoán nhận và châm chích điểm khống chế ảnh trên các
ảnh đo kề nhau cần đợc thực hiện trên các máy châm chích điểm có độ chính xác cao
nh PUG - 4 hoặc PT - 2 của Thụy Sỹ.
Các thiết bị này có những bộ phận chủ yếu sau:
- Hệ thống đặt ảnh (gồm 2 hoặc 3 khay ảnh). Các khung ảnh có thể đặt các
ảnh cỡ 23x23cm và có các vận động trên các trục x, y và vận động thị sai ngang, dọc
chính xác.
Đồ án tốt nghiệp

13

Nguyễn Bá Duy - Trắc địa A - K46


Trờng Đại Học Mỏ - Địa Chất

Khoa Trắc Địa

- Hệ thống quan sát để nhìn lập thể điểm cần đánh dấu và điểm châm chuyển.
Độ phóng đại phải lớn có thể thay đổi từng nấc hoặc liên tục.
- Hệ thống châm chích điểm để đánh dấu vị trí các điểm trên các ảnh đo.
- Kích thớc lỗ chích phải 0,15 mm. Tuy nhiên trong một số trờng hợp giới
hạn này có thể khác.
- Hiện nay, trong phơng pháp ảnh số nhờ khả năng tự động khớp điểm cùng
tên nên không cần phải châm chích điểm bằng các thiết bị nh trên nữa.
1.2.4. Những yêu cầu về thiết bị đo ảnh và tính toán trong công tác tăng dày
điểm khống chế ảnh.

Để tiến hành công tác tăng dày điểm khống chế ảnh, tuỳ theo phơng pháp đợc
sử dụng, cần có những máy đo ảnh có độ chính xác cao và các thiết bị sau đây:
1. Máy đo tọa độ ảnh chính xác.
Các thiết bị đo tọa độ ảnh trong công tác tăng dày cần phải có độ chính xác
cao để đảm bảo cho việc tính toán và xây dựng lới tam giác ảnh không gian. Hiện
nay, hầu hết các máy đo tọa độ ảnh lập thể đều cho phép đo tọa độ và thị sai của các
điểm ảnh với độ chính xác rất cao (từ 3 ữ 5à). Các máy này còn có thiết bị ghi sổ và
đánh máy tự động thuận tiện cho việc xử lý số liệu trên máy tính điện tử nh
Stecometer, Stereocomparator
2. Máy đo vẽ lập thể chính xác.
Trong các phơng pháp tăng dày điểm khống chế ảnh, các mô hình lập thể là
các đơn vị hình học cơ bản để xây dựng lới tam giác ảnh không gian. Các mô hình
lập thể này có thể đợc xây dựng từ các tọa độ ảnh theo phơng pháp giải tích hoặc đợc
xây dựng trực tiếp trên các máy đo vẽ lập thể có độ chính xác cao nh
Stercometrograph, Topocart (của Đức), Adam (của úc)
3. Trạm ảnh số.
Ngày nay với sự phát triển mạnh mẽ của công nghệ số và tin học, phơng pháp
đo ảnh số đã nhanh chóng trở thành một công nghệ mới có hiệu quả cao trong công
tác thành lập bản đồ địa hình và bản đồ địa chính. Phần lớn trên các trạm ảnh số đều
có phần mềm tăng dày khống chế ảnh, nh : Match AT của Intergraph, Photo AT của
Photomod. Các trạm ảnh số cũng có thể sử dụng nh máy đo tọa độ ảnh lập thể để tiến
Đồ án tốt nghiệp

14

Nguyễn Bá Duy - Trắc địa A - K46


Trờng Đại Học Mỏ - Địa Chất

Khoa Trắc Địa

hành đo tọa độ ảnh của các điểm khống chế ảnh với độ chính xác cao (từ 1 ữ 3à) để
phục vụ cho công tác tăng dày điểm khống chế ảnh bằng các chơng trình tăng dày
giải tích.
4. Phơng tiện tính toán xử lý số liệu.
Ngày nay các hệ thống máy tính điện tử đợc sử dụng rộng rãi trong công tác
xử lý thông tin và số liệu của trắc địa nói chung, đặc biệt là trong tăng dày điểm
khống chế ảnh. Các bài toán xây dựng và bình sai lới tam giác ảnh không gian có thể
đợc giải quyết có hiệu quả bằng các chơng trình tính chuyên dùng trên các loại máy
tính điện tử, máy vi tính hiện có trên thị trờng hoặc các máy tính điện tử chuyên
dùng. Trên thực tế công tác tăng dày điểm khống chế ảnh có độ chính xác cao và có
hiệu quả kinh tế lớn chỉ có thể thực hiện đợc nhờ các máy tính điện tử. Vì vậy, máy
tính điện tử và các phần mềm (các chơng trình tính toán bình sai) là phơng tiện
không thể thiếu trong công tác tăng dày điểm khống chế ảnh hiện nay.
1.3. các phơng pháp tăng dày điểm khống chế ảnh
Để xây dựng lới khống chế ảnh, đến nay đã có nhiều phơng pháp tăng dày
trong phòng đợc sử dụng hoặc đang nghiên cứu sử dụng trong thực tế sản xuất. Tuy
nhiên do yêu cầu ngày càng cao về độ chính xác và hiệu quả kinh tế của công tác
tăng dày điểm khống chế ảnh và nhờ tiến bộ kỹ thuật trong công tác đo ảnh và tính
toán, vì vậy hiện nay một số phơng pháp đã đợc loại bỏ nh các phơng pháp tam giác
ảnh không gian quang cơ do độ chính xác và hiệu quả kinh tế thấp. Ngợc lại, do tính
chặt chẽ về nguyên lý và khả năng không ngừng nâng cao độ chính xác và hiệu quả
kinh tế trên cơ sở ứng dụng những thành quả tiến bộ kỹ thuật trong lĩnh vực đo ảnh
và tính toán các phơng pháp tam giác ảnh không gian giải tích đang trở thành phơng
pháp cơ bản trong công tác tăng dày điểm khống chế ảnh. Bên cạnh việc ứng dụng
công nghệ số và tin học trong kỹ thuật đo ảnh, nguyên lý xây dựng và bình sai lới
tam giác ảnh không gian giải tích cũng đợc ứng dụng rộng rãi trong công tác tăng
dày điểm khống chế ảnh trên các trạm ảnh số.
Hình 1.7 mô tả về nguyên lý cơ bản xây dựng lới tam giác ảnh không gian của

một dải ảnh.

Đồ án tốt nghiệp

15

Nguyễn Bá Duy - Trắc địa A - K46


Trờng Đại Học Mỏ - Địa Chất

Khoa Trắc Địa

S1

S2
a)

S1
Si

S2

Sn











b)
Hình 1.7. Sơ đồ nguyên lý xây dựng lới tam giác ảnh không gian
a) Xây dựng mô hình lập thể.
b) Xây dựng lới tam giác ảnh không gian theo dải bay.
Ký hiệu:

- Điểm khống chế ảnh ngoại nghiệp.
- Điểm khống chế ảnh tăng dày.

Nguyên lý cơ bản của lới tam giác ảnh không gian (TGAKG) là dựng lại chùm
tia không gian của ảnh chụp và liên kết chúng lại thành một lới thống nhất cho cả dải

ảnh hoặc cho cả khối gồm nhiều dải ảnh và định hớng chúng trong hệ tọa độ trắc địa.
Trên cơ sở đó xác định tọa độ trắc địa của các điểm đợc chọn làm điểm khống chế đo
ảnh.
Để xây dựng lới tam giác ảnh không gian, hiện nay có những phơng pháp cơ
bản sau :
1.Phơng pháp tam giác ảnh không gian theo mô hình liên tục trong một dải ảnh.
Trong đó các mô hình lập thể đợc xây dựng trực tiếp trên các máy toàn năng
hoặc theo phơng pháp giải tích và đợc liên kết với nhau trên cơ sở các điểm chung
trong hai mô hình kề nhau.

Đồ án tốt nghiệp

16

Nguyễn Bá Duy - Trắc địa A - K46


Trờng Đại Học Mỏ - Địa Chất

Khoa Trắc Địa

Cuối cùng lới tam giác ảnh không gian sẽ đợc định hớng trong hệ tọa độ trắc
địa theo các điểm khống chế ngoại nghiệp có trong lới. Phơng pháp này đợc gọi là
phơng pháp tam giác ảnh không gian theo dải bay.
2. Phơng pháp tam giác ảnh không gian giải tích theo mô hình độc lập.
Về nguyên lý, phơng pháp này cũng tơng tự nh phơng pháp tam giác ảnh
không gian quang cơ, nhng quy trình công nghệ có những đặc điểm chủ yếu sau:
- Các mô hình lập thể đợc xây dựng bằng phơng pháp giải tích hoặc trực tiếp
trên máy toàn năng.
- Quá trình liên kết các mô hình thành lới TGAKG và định hớng tuyệt đối lới

đợc thực hiện bằng phơng pháp giải tích trên cơ sở bài toán chuyển hệ tọa độ không
gian của các mô hình độc lập về hệ tọa độ trắc địa.
3. Phơng pháp tam giác ảnh không gian theo chùm tia (ảnh đơn).
Nguyên lý cơ bản của phơng pháp này là dựng lại chùm tia không gian của các
ảnh đơn theo điều kiện đồng phơng của véc-tơ điểm ảnh và véc-tơ điểm vật xuất phát
từ tâm chiếu, sau đó liên kết các chùm tia đơn thành lới TGAKG và định hớng chúng
trong hệ tọa độ trắc địa.
Đặc điểm cơ bản của phơng pháp này là xác định đồng thời các nguyên tố
định hớng ngoài của ảnh đơn và tọa độ trắc địa của các điểm khống chế ảnh tăng dày
trong bài toán bình sai lới.
Trong thực tế vận dụng nguyên lý cơ bản của các phơng pháp trên để xây dựng
lới TGAKG cho từng dải ảnh hoặc cho cả khối gồm nhiều dải ảnh.
Từ những kết quả thu đợc trong nghiên cứu và thực tế có thể rút ra những kết
luận sau đối với những phơng pháp TGAKG theo dải ảnh:
- Về nguyên lý : Các lới TGAKG đợc xây dựng theo phơng pháp quang cơ và
phơng pháp giải tích hoặc phơng pháp bán giải tích có độ chính xác (ĐCX) tơng đơng, nếu trong phơng pháp đợc sử dụng các máy toàn năng có ĐCX cao và có khả
năng xây dựng mô hình liên tục, trong khi phơng pháp TGAKG theo chùm tia có độ
chính xác cao hơn nếu loại trừ đợc ảnh hởng của các loại sai số hệ thống đối với tọa
độ điểm ảnh.
- Về khả năng thực tế: Phơng pháp 2 có nhiều u điểm hơn vì không có những
đòi hỏi riêng về điều kiện máy đo ảnh, những yêu cầu chặt chẽ về công tác bay chụp
Đồ án tốt nghiệp

17

Nguyễn Bá Duy - Trắc địa A - K46


Trờng Đại Học Mỏ - Địa Chất

Khoa Trắc Địa

ảnh nh trong phơng pháp 1 và có khả năng đạt đợc độ chính xác cao trong điều kiện
cha có biện pháp xử lý một cách có hiệu quả ảnh hởng của sai số hệ thống đối với
điểm ảnh, đồng thời công tác tính toán cũng đơn giản hơn phơng pháp 3.
- Về hiệu quả kinh tế: Quy luật ảnh hởng của sai số ngẫu nhiên trong quá trình
xây dựng lới TGAKG theo dải ảnh của các phơng pháp nói trên đều tỷ lệ thuận với

n 3 / 2 số mô hình trong lới khi không sử dụng các nguyên tố định hớng ngoài của ảnh
đợc xác định trong khi bay chụp và tỷ lệ với n1/ 2 số mô hình khi có sử dụng các yếu
tố nói trên. Vì thế, để đảm bảo yêu cầu về độ chính xác của công tác tăng dày, phải
tăng số lợng điểm khống chế ảnh ngoại nghiệp một cách thích hợp cho từng dải bay.
Điều này sẽ làm tăng khối lợng công tác ngoài trời giảm đáng kể hiệu quả kinh tế
của phơng pháp tăng dày.
Để khắc phục những nhợc điểm trên của phơng pháp TGAKG theo dải bay, xu
hớng cơ bản hiện nay trong công tác tăng dày điểm khống chế ảnh là xây dựng các lới tam giác ảnh không gian theo khối gồm nhiều dải ảnh. Phơng pháp này gọi là phơng pháp TGAKG khối.
Lới TGAKG khối có thể đợc xây dựng theo các phơng pháp sau:
a) Phơng pháp tam giác ảnh không gian khối theo mô hình dải bay.
Phơng pháp này, lới TGAKG khối đợc xây dựng qua việc liên kết các lới
TGAKG của từng dải ảnh trên cơ sở điểm chung nằm trong hai lới kề nhau và các
điểm khống chế ảnh ngoại nghiệp. Lới bị biến dạng do ảnh hởng của sai số hệ thống
sẽ đợc xử lý thông qua việc bình sai lới theo các đa thức bậc 2 hoặc bậc 3.
Đặc điểm của phơng pháp này là:
- Các bài toán đợc xây dựng lới đơn giản và khối lợng tính toán nhỏ.
- Chịu ảnh hởng tích luỹ của sai số trong quá trình xây dựng lới lớn. Vì thế,
để đảm bảo độ chính xác tăng dày phải bảo đảm đủ số lợng điểm khống chế ảnh
ngoại nghiệp cho từng dải bay, nên không giảm đợc đáng kể khối lợng công tác đo
nối khống chế ảnh ngoại nghiệp.
b) Phơng pháp tam giác ảnh không gian khối theo mô hình độc lập.

Đồ án tốt nghiệp

18

Nguyễn Bá Duy - Trắc địa A - K46


Trờng Đại Học Mỏ - Địa Chất

Khoa Trắc Địa

ở đây lới TGAKG khối đợc xây dựng từ các mô hình độc lập trên cơ sở liên
kết chúng theo các điểm chung và định hớng trong hệ tọa độ trắc địa theo các điểm
khống chế ảnh ngoại nghiệp.
Đặc điểm của phơng pháp:
- Đơn vị cơ bản của lới là các mô hình lập thể đợc xây dựng độc lập trên các
máy đo vẽ toàn năng hoặc theo phơng pháp giải tích, nên tránh đợc những ảnh hởng
tích luỹ của các loại sai số ngẫu nhiên xuất hiện trong quá trình xây dựng lới. Nhờ
vậy lới tam giác ảnh có thể đợc xây dựng với qui mô lớn từ hàng chục đến hàng trăm
mô hình.
- Lới tam giác ảnh đợc phát triển đồng thời trên các hớng dọc và ngang với
điều kiện liên kết giữa các mô hình. Bài toán liên kết xây dựng l ới đợc giải đồng thời
với bài toán định hớng tuyệt đối và bình sai lới, nên giảm đợc khối lợng điểm khống
chế ảnh ngoại nghiệp.
- Khối lợng tính toán của phơng pháp không quá lớn, có thể tính từng đoạn
nên phù hợp với các loại máy tính điện tử cỡ trung bình hoặc trên các loại máy vi
tính.
c) Phơng pháp tam giác ảnh không gian khối theo chùm tia.
Phơng pháp này có nguyên lý chặt chẽ, đạt độ chính xác cao nhất trong các
phơng pháp TGAKG.

Đặc điểm của phơng pháp :
- Lới tam giác ảnh không gian khối đợc xây dựng từ các chùm tia ảnh đơn và
các điều kiện liên kết chặt chẽ trên cơ sở giao thoa của các tia chiếu cùng tên trong
các chùm tia khác nhau.
- Độ chính xác của lới phụ thuộc vào khả năng xử lý sai số hệ thống trong quá
trình chụp ảnh. Nếu đợc xử lý tốt các sai số hệ thống đối với điểm ảnh thì phơng
pháp này có thể đạt đợc độ chính xác cao hơn phơng pháp tam giác ảnh tăng dày theo
mô hình .
- Khối lợng tính toán của phơng pháp này rất lớn. Để khắc phục có thể tính
toán từng phần các ẩn, phơng pháp bình sai chia nhóm và phơng pháp ảnh ảo
d) Phơng pháp bình sai hỗn hợp lới tam giác ảnh không gian.

Đồ án tốt nghiệp

19

Nguyễn Bá Duy - Trắc địa A - K46


Trờng Đại Học Mỏ - Địa Chất

Khoa Trắc Địa

Phơng pháp này đợc xây dựng và bình sai lới có sử dụng số liệu vệ tinh GPS
tiết kiệm đợc số lợng điểm khống chế ngoại nghiệp.
Đây là phơng pháp tam giác ảnh không gian đã và đang đợc ứng dụng ngày
càng rộng rãi trong thực tế sản xuất. Đặc biệt cho thành lập bản đồ tỷ lệ 1:10000 và
nhỏ hơn. Tuy vậy, tùy từng điều kiện cụ thể mà mỗi cơ sở sản xuất chọn cho mình
những phơng pháp thích hợp và tiến hành xây dựng các chơng trình tính toán và qui
trình công nghệ tối u cho các phơng pháp đó.

Đồ án tốt nghiệp

20

Nguyễn Bá Duy - Trắc địa A - K46


Trờng Đại Học Mỏ - Địa Chất

Khoa Trắc Địa

Chơng II
Hệ thống định vị toàn cầu gps

2.1. Tổng quan về hệ thống định vị toàn cầu GPS
2.1.1. Lịch sử ra đời và phát triển của hệ thống định vị toàn cầu GPS.
Lịch sử ra đời :
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 tởng sử dụng vệ tinh nhân tạo
của trái đất vào mục đích định vị dẫn đờng trên mặt đất, ít phụ thuộc vào thời tiết và
thời điểm trong ngày. Nó đã đợc các nhà khoa học Liên Xô và Mỹ đề cập đến từ
những năm của thập niên 50 - 60 (thế kỷ XX), khi Liên Xô phóng thành công vệ tinh
nhân tạo đầu tiên của trái đất (vệ tinh Sputnhic-1) vào năm 1957, từ đó các nhà khoa
học quân sự của hai nớc và các nhà khoa học trên thế giới đã tiếp tục nghiên cứu và
đã đạt đợc những thành công trong việc sử dụng vệ tinh của mình. Để xác định vị trí
điểm trên mặt đất hoặc trên đại dơng phục vụ cho việc dẫn đờng tàu, thuyền, máy
bay và các phơng tiện quân sự khác. Bớc đầu các hệ thống định vị vệ tinh khu vực đợc 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. Ngời ta xây dựng các hệ
thống định vị vệ tinh khu vực trong đó vệ tinh thờng đợc sử dụng là vệ tinh địa tĩnh .

Một số hệ thống định vị vệ tinh đợc xây dựng thuộc loại này nh:
- Hệ thống STAR - FIX.
- 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 đợc ra đời nh:
- 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 hơn so với hệ thống TRANSIT. ý
tởng chính của đề án do Hải quân Mỹ đề xuất là sử dụng khoảng cách đo từ các điểm
Đồ án tốt nghiệp

21

Nguyễn Bá Duy - Trắc địa A - K46


Trờng Đại Học Mỏ - Địa Chất

Khoa Trắc Địa

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 tơng tự cũng
đợc không quân Mỹ tiến hành trong khuôn khổ chơng trình mang mã số 621B. Song
từ năm 1973 Bộ quốc phòng Mỹ quyết định đình chỉ cả hai chơng 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 chơng trình TRANSIT và hai chơng trình vừa nói tới. Hệ thống này có tên
gọi đúng là NAVSTAR GPS (Navigation Satellite Providing Timing and Ranging
Global Positioning 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 thuỷ và
trên đất liền phục vụ cho Bộ quốc phòng Mỹ và các cơ quan dân sự. Khi đợc 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 nh tròn, ở độ cao cỡ 20200km 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 đợc ít nhất 4 vệ
tinh. Các vệ tinh đầu tiên của hệ thống đợc phóng lên quỹ đạo vào tháng 2 năm 1978,
toàn bộ hệ thống 24 vệ tinh đợc đa vào hoạt động hoàn chỉnh từ tháng 5 năm 1994.
2.1.2. Cấu tạo của hệ thống định vị toàn cầu.
Hệ thống định vị toàn cầu GPS bao gồm ba bộ phận cấu thành, đó là đoạn
không gian (Space Segment), đoạn điều khiển (Control Segment) và đoạn sử dụng
(User Segment).

Đồ án tốt nghiệp

22

Nguyễn Bá Duy - Trắc địa A - K46


Trờng Đại Học Mỏ - Địa Chất

Khoa Trắc Địa

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, quay trên 6 mặt phẳng
quỹ đạo cách đều nhau và có góc nghiêng 55 so với mặt phẳng xích đạo của trái đất.
Quỹ đạo của vệ tinh gần nh tròn, vệ tinh bay ở độ cao xấp xỉ 20200km so với mặt
đất, chu kỳ quay của vệ tinh là 718 phút (xấp xỉ 12h). Do vậy sẽ bay qua đúng điểm

cho trớc trên mặt đất mỗi ngày một lần, với cách phân bố nh 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.

Đồ án tốt nghiệp

23

Nguyễn Bá Duy - Trắc địa A - K46


Trờng Đại Học Mỏ - Địa Chất

Khoa Trắc Địa

Hình 2.2. Hệ thống định vị toàn cầu GPS

Hình 2.3. Vệ tinh GPS

Mỗi vệ tinh đợc trang bị máy phát tần số chuẩn nguyên tử chính xác cao cỡ
10 12 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 đ ợc 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 đợc sử dụng cho
các mục đích dân sự và chỉ điều biến sóng tải L1, C/A-Code có tần số 1,023MHz.
Mỗi vệ tinh đợc gán một C/A - Code riêng biệt.
+ P - Code (Precise) là Code chính xác, nó đợc sử dụng cho mục đích quân sự
và điều biến cả hai sóng tải 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, ng ời ta chia
Code này thành các đoạn có độ dài 7 ngày, và gán cho mỗi vệ tinh một trong các

Đồ án tốt nghiệp

24

Nguyễn Bá Duy - Trắc địa A - K46


Trờng Đại Học Mỏ - Địa Chất

Khoa Trắc Địa

đoạn Code nh thế, cứ sau một tuần lại thay đổi nên P- Code rất khó bị giải mã để sử
dụng nếu không đợc cho phép.
Cả hai sóng tải L1 và L2 còn đợc 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. Mỗi vệ tinh
GPS có khối lợng 1830kg khi phóng và 930kg khi bay trên quỹ đạo. Các máy móc
thiết bị hoạt động nhờ năng lợng pin mặt trời với sải cánh rộng. Tuổi thọ của vệ tinh
theo theo thiết kế là 7,5 năm, tuy nhiên nhiều vệ tinh hỏng sớm hơn so với dự kiến và
đã lần lợt bị thay thế.
Các nhiệm vụ chủ yếu của vệ tinh GPS:
- Nhận và lu giữ lịch vệ tinh mới đợc 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 rất ổn định và nhất
quán.
Đoạn điều khiển (Control Segment):

Đoạn này gồm 4 trạm quan sát trên mặt đất trong đó có một trạm điều khiển
trung tâm đặt tại Colorado Springs; 4 trạm theo dõi đặt tại Hawaii (Thái Bình Dơng),
Ascension Island (Đại Tây Dơng), Diego Garcia (ấn Độ Dơng) và Kwajalein (Tây
Thái Bình Dơng), các trạm này tạo thành một vành đai bao quanh trái đất.

Đồ án tốt nghiệp

25

Nguyễn Bá Duy - Trắc địa A - K46