bài dịch hệ thống định vị toàn cầu

Hoạt động sạt lở và tầm nhìn đường kém do thời tiết xấu làm cho khối
tuyết ở các vùng núi kém an toàn để đi du lịch vào mùa đông. Do đó,
cần một thiết bị định vị chính xác để giúp toàn cho các du khách leo
núi trong những vùng có nguy cơ sạt lở. Bài báo này trình bày việc thiết
kế và thực hiện thiết bị cầm tay GPS bằng hệ thống cảnh báo và định
vị, nó có khả năng chuyển hướng an toàn cho du khách leo núi ở khu
vực sạt lở dễ. Hệ thống sử dụng một GPS cầm tay với độ chính xác 2-5
m. Một ứng dụng tùy chỉnh đã được thiết lập để xem bản đồ, định vị,
theo dõi và đưa ra cảnh báo con đường có tuyết lở. Trên cơ sở các dữ
liệu đường dẫn lở được ghi vào, ứng dụng này cập nhật du khách tại
các khoảng thời gian định sẵn vào các vị trí hiện tại của các du khách là
bên trong hay bên ngoài con đường tuyết lở. Khi người lữ khách tiến
vào khu vực dễ bị sạt lở, cảnh báo dưới dạng tin nhắn văn bản và giọng
nói được tạo ra bởi các thiết bị., một phần đường trục chính ManaliDhundi được chỉ định là khu vực nghiên cứu để kiểm tra độ phân tích
chính xác các ứng dụng này. Trong thử nghiệm rất nhiều các dấu vết, hệ
thống này đã chứng minh độ chính xác cao định vị lặp lại các địa chỉ
sạt lở được ghi lại tại sườn đất nghiêng/ trống nhưng độ chính xác lại
xấu đi trong những khu rừng thung lũng / hẹp. Một phân tích về các kết
quả thử nghiệm cho thấy rằng hệ thống có thể giúp du khách ở vùng núi
nghẽn tuyết như một công cụ cảnh báo và chuyển hướng, sử dụng các
địa điểm núi lở được ghi chính xác và phù hợpvới
kích thước bộ đệm xung quanh các địa chỉ này.
1.

Giới thiệu


Sự di chuyển của người trong những vùng núi cao nghẽn tuyết đông
dân cư của dãy Himalaya ở Ấn Độ thường xuyên bị ảnh hưởng bởi các
mối nguy hiểm sạt lở và các vấn đề thiếu tầm nhìn do lắng đọng tuyết
và điều kiện thời tiết xấu. Sự xuất hiện của sạt lở là nguyên nhân gây ra

hiểm họa, thiệt hại , ảnh hưởng xấu đến con người và tài sản. Khi đi
đường dài cần nhận thức được các mối nguy và các biện pháp phòng
ngừa giảm thiểu các tổn thất do bất kỳ thảm họa nào. Để an toàn và
chính xác ở địa hình đồi núi như vậy, các du khách cần nắm thông tin
chính xác về cả tuyến đường bị lạc và cả các mô hình không gian , thời
gian về tuyết lở, để tránh các địa điểm sạt lở và lựa chọn các tuyến
đường sai trong khi di chuyển. Cần có kiến thức về tuyết lở, cũng như
kiến thức về các mô hình địa phương về sự hoạt động sạt lở ( qua kinh
nghiệm), là rất quan trọng để dự báo sạt lở (McCollister et al 2002).,
Lập bản đồ nguy cơ và chuyển hướng an toàn. Trong nhiều thập kỷ, các
nhà nghiên cứu đã phát triển về thể chất, thống kê và các mô hình thực
nghiệm mô tả sự tương tác giữa tuyết phủ, bầu không khí
và bề mặt trái đất. Mặc dù những mô hình này đã được cải thiện kiến
thức về hiện tượng sạt lở, nhưng nó vẫn dự đoán các trận tuyết lở và
đánh giá rủi ro rất khó khăn do các yếu tố khác nhau tạo nên(thông số
về các lớp băng tuyết
, biến động khí hậu và các thông số địa hình)
Nhiều chương trình nguy hiểm phân vùng sạt lở khác nhau đã được
thực hiện trong quá khứ để lập bản đồ, giám sát và đánh giá các mối
nguy hiểm của vùng nghẽn tuyết khác nhau. Một số chỉ nghiên cứu liên
quan đến phân vùng nguy hiểm sạt lở dựa trên thông số địa hình sử


dụng viễn thám và GIS đã được thực hiện (Gleason năm 1994; Gruber
năm 2001; Tracy năm 2001; Barbolini & Keylock 2002; Maggioni &
Gruber 2003). Sử dụng các chương trình, bản đồ trận tuyết lở nguy
hiểm và Tập bản đồ trận tuyết lở đã
chuẩn bị cho các khu vực khác nhau. Những bản đồ và tập bản đồ chứa
tất cả các chi tiết liên quan đến dấu vết và lở các địa điểm dễ xảy ra,
nhưng thông tin này không thể được sử dụng một cách hiệu quả

trong chế độ độc lập cho các ứng dụng thời gian thực, bởi vì hầu hết các
tính năng mặt đất và các điểm kiểm soát của bản đồ là không thể nhìn
thấy và đang bị chôn vùi dưới tuyết. Một thiết bị định vị GPS dựa trên
việc sử dụng các bản đồ nguy cơ và tập bản đồ sẽ là một công cụ hữu
ích cho các ứng dụng định vị thời gian thực như vậy. Với sự sẵn có
ngày càng tăng của công nghệ GPS-chi phí thấp,các thiết bị định vị
khác nhau và dựa trên địa điểm dịch vụ (LBS) có sẵn cho người sử
dụng, nhưng việc sử dụng chúng ở địa hình đồi núi bị hạn chế Himalaya
địa hình đồi núi thì bị hạn chế do ,một là không có các độ phân giải cao
chính xác các địa điểm sạt lở được ghi vào và theo dõi dữ liệu mạng
trên núi, hai, không có sẵn
các mạng điện thoại di động trong các khu vực này và ba, những LBS
yêu cầu người sử dụng tương tác đầu vào tương tác với người dùng
phải được giảm thiểu để tránh mất tập trung cho du khách trong khu
vực dễ bị sạt lở
Nghiên cứu này trình bày sự phát triển của một ứng dụng và thực hiện
nó trong một thiết bị GPS cầm tay để điều hướng tự động, định vị, theo
dõi và thông báo cho người dùng về một địa điểm tuyết lở ở gần nó. Hệ


thống này có khả năng tạo tin nhắn văn bản và giọng nói khác nhau và
cảnh báo cho du khách phụ thuộc vào vị trí của các du khách và vị trí
đường dẫn sạt lở. Người dùng cũng có thể chụp lại dữ liệu
Trên bất kỳ con đường sạt lở nào bằng cách đo cấu trúc của nó sử dụng
này hệ thống GPS và tương tự,
theo dõi dữ liệu / tuyến đường mới có thể được chụp. Sau khi xác nhận,
dữ liệu này có thể được sử dụng trong tương lai để chuyển hướng. Thiết
bị này cung cấp một phương tiện giá trị tiềm năng về việc
xác định các khu vực nguy hiểm sạt lở và tuyến đường an toàn trên khu
vực núi lớn và cung cấp thông tin liên quan cho công tác phòng chống

lạc đường và sự cố nguy hiểm sạt lở thông qua nhận dạng và tránh các
địa hình tuyết lở. Hơn nữa, thiết bị này cung cấp một cách hiệu quả để
cảnh báo và giáo dục người dân về các khu vực sạt lở nguy hiểm. Được
sử dụng bởi các nhà quy hoạch sử dụng đất và ra quyết định để phát
triển bền vững trong khu vực có tuyết bao phủ ở dãy Himalaya.
1.1 Hệ thống điều hướng định vị toàn cầu
Hầu hết các hệ thống định vị phổ biến sử dụng GPS để định vị trí. GPS
là một hệ thống định vị toàn cầu, xách tay và dễ dàng. Do sự phát triển
của hệ thống này, nên bây giờ có thể có được dữ liệu chính xác và liên
tục trong cả mặt phẳng ngang và thẳng đứng. Nó giúp điều hướng ở tất
cả các chế độ trên không, dưới nước và trên cạn GPS dựa trên cảnh báo
con đường tuyết lở về thời gian thực tế. Trong quá khứ, có nhiều nghiên
cứu đã được thực hiện bởi các nhà nghiên cứu trên sự phát triển GPS
như một hệ thộng định vị toàn cầu độc lập chính xác. Hasan et al.


(2009) đã xem xét đáng kể tất cả các phát triển và các xu hướng kỹ
thuật trong lĩnh vực hệ thống định vị.
Việc cải thiện độ chính xác vị trí của một máy thu GPS là quan trọng
hàng đầu để điều hướng chuẩn. Kỹ thuật / mô hình khác nhau đã được
thử riêng rẽ hoặc kết hợp để đạt được độ chính xác tốt hơn, một trong
số các sử dụng về phần mềm GPS kết hợp, bộ lọc Kalman và bộ lọc
Kalman hiệu chỉnh (Sato et al. năm 2000; Ladetto et al. 2001), sửa đổi
trong các mô hình đo lường liên quan tới việc xử lý tín hiệu GPS và mô
hình thống kê (Krali et al 2000;. Mladen et al. 2006). Xuchu et al.
(2000) đã phát triển một mô hình phi tuyến tính sử dụng bộ lọc Kalman
không mùi để ước lượng vị trí và vận tốc. Mục tiêu của nghiên cứu này
là để giải quyết các vấn đề định vị GPS để điều khiển xe cộ trong những
trường hợp ở đó có các vệ tinh thể nhìn thấy thường xuyên biến đổi
hoặc ít hơn bốn. Cách tiếp cận này cung cấp các ước tính tốt hơn so với

những giải pháp khác. Ma et al. (2001) và Klukas et al. (2003) sử dụng
Urban Three-State Fade Model (UTSFM) để mô tả sự phát tán của các
tín hiệu GPS vô tuyến theo các góc độ cao của hình vệ tinh , dựa trên
phân tích các phép đo công suất tín hiệu thu vô tuyến ở các môi trường
khác nhau. Li và Xi (2007) thảo luận các phương pháp FFT kết hợp và
chập tròn. Phương pháp mới này có thể được sử dụng rộng rãi trong các
tình huống động kèm theo cáct yêu cầu cao về độc hính xác của vị trí,
bởi vì nó làm giảm thời gian thu nhận.
Tần số định vị điểm chính xác đơn đã được sử dụng tại hội đồng GNSS.
Hiệu suất của các máy thu GPS tần số đơn để định vị điểm chính xác
được cho là sử dụng mô hình tầng điện ly thực nghiệm và các bộ lọc


khác nhau Nghiên cứu do Øvstedal (2002) đã sử dụng sự điều chỉnh từ
các dịch vụ GNSS quốc tế, mới có tại thời điểm đó. Độ lệch chuẩn đạt
khoảng 1 m. Lê và Tiberius (2007) đã nghiên cứu định vị điểm chính
xác tĩnh bằng tần số đơn cũng như các hoạt động học bằng việc sử
dụng các sản phẩm cuối cùng để điều chỉnh các tuần có sẵn sau khi ghi.
Van Bree và Tiberius (2012) trình bày việc thực hiện thời gian thực
định vị điểm chính xác tần số đơn
chứng minh về độ chính xác vị trí. Điều này kỹ thuật định vị điểm chính
xác dựa trên các quỹ đạo vệ tinh dự đoán, dự báo toàn cầu bản đồ tầng
điện ly và đặc biệt về thời gian thực ước tính đồng hồ vệ tinh. Các kết
quả được trình bày chỉ sử dụng các phép đo từ một máy thu dùng ở tần
số L1- khoảng ba tháng dữ liệu. 95% lỗi khoảng 0,30 m hướng ngang
và 0,65 m theo hướng thẳng đứng là như nhau. Một cải tiến đáng kể
chính xác địa điểm bằng định vị điểm tần số thời gian thực đơn có thể
được đạt được khi sử dụng một máy thu cao cấp tốt .
1.1.1

hệ thống định vị dành cho người đi bộ.

Các hệ thống định vị được biết đến nhiều nhất là hệ thống định vị trên
các chiếc xe. Tuy nhiên, hệ thống định vị (PNSs) ít tiến bộ hơn được
thực hiện dành cho người đi bộ. Chẳng hạn như sử dụng PNS để tới các
khu vực lớn (một bảo tàng hoặc tòa nhà ) vv Nhưng nhiệm vụ khó khăn
nhất là phát triển PNSs để hướng dẫn người dân ở các khu vực khác
nhau , đặc biệt là ở các khu vực miền núi phủ đầy tuyết. Sự khác biệt
chính giữa hệ thống định vị xe cộ và các PNS là mức độ di chuyển tự
do khi người đi bộ di chuyển có mức độ lớn hơn so với xe cộ . Một
khác biệt nữa là dữ liệu để điều hướng. Hệ thống định vị xe cộ đường


có dữ liệu mạng đường phân giải tốt và có bản đồ để điều hướng nhưng
PNS thì không. Hệ thống dành cho người đi bộ hướng đã được báo cáo
trong tài liệu nghiên cứu khác nhau. Inoue et al. (2009) đã mô tả một hệ
thống định vị cho người đi bộ trong nhà Bằng cách sử dụng điện thoại
di động. Hệ thống được làm bằng điện thoại thông minh và thiết bị đèn
hiệu radio miễn phí . Trong hệ thống này, thiết bị của người sử dụng
nhận được tín hiệu đèn hiệu không dây từ môi trường và có thể phát
hiện vị trí của người sử dụng độc lập bằng thiết bị đầu cuối của điện
thoại di động . Một nghiên cứu thăm dò về hệ thống hướng dẫn sử dụng
bộ sưu tập ảnh geo-tagged từ điện thoại di động để định hướng được đề
xuất bởi Beeharee và Steed (2006) và Hile et al. (2008). người sử dụng
hệ thống thấy một mô tả về tuyến đường bằng văn bản và bản đồ đó đề
cập đến một loạt các bức ảnh. Các thí nghiệm cho thấy, việc đưa ra
những bức ảnh đúng giúp các hướng dẫn định tuyến để người dùng
không quen khu vực đó Golledge et al. (1991) báo cáo tiến độ phát triển
về cơ sở dữ liệu GIS và các công cụ phân tích trong một hệ thống
hướng dẫn cá nhân cho du khách mù. Loomis et al. (1994) đề xuất thiết

kế về một hệ thống dẫn đường cho người khiếm thị và mô tả những tiến
bộ hướng tới một hệ thống di động, khép kín mà sẽ cho phép các cá
nhân khiếm thị đi du lịch thông qua môi trường quen thuộc và không
quen thuộc mà không có sự trợ giúp của hướng dẫn viên. Các hệ thống
được đề xuất có ba thành phần: một máy thu GPS, GIS với cơ sở dữ
liệu và công cụ phân tích cùng với một giao diện sử dụng . Golledge et
al. (1998) mô tả quá trình xây dựng một hệ GIS để sử dụng trong thời
gian thực của du khách mù. Trong nghiên cứu này các thành phần khác
nhau của hướng dẫn cá nhân hệ thống được xác định và thực hiện


.Những hạn chế của hệ thống GPS / GIS cũng đã được đưa ra thảo luận
Hile et al. (2008) và Bessho et al. (2008) mô tả việc thực hiện và triển
khai một hệ thống cho người đi bộ bằng cách nhận diện hướng kịp thời
bằng các mốc chỉ dẫn mốc dựa trên lý luận cấp cao để tác động đến
việc lựa chọn mốc địa điểm dọc theo một đường dẫn lý luận cấp cao để
chọn hình ảnh thích hợp trong những địa danh nổi tiếng
Stark et al. (2007) mô tả một lĩnh vực nghiên cứu so sánh bốn khái
niệm định vị khác nhau nghĩa là hướng dẫn thính giác cộng với kỹ thuật
số, tuyến đường động (phương pháp âm thanh), kỹ thuật số, tuyến
đường động (phương pháp tuyến), bản đồ với vị trí và hướng (phương
hướng) và các tên đường phố bằng văn bản (phương pháp mô tả) cho
người đi bộ. Tất cả các hệ thống này đều dựa trên cách tiếp cận bàng
trạng thái nghệ thuật và đã được đánh giá bởi người sử dụng thật tế.
Nghiên cứu này kết thúc bằng một đề nghị thiết kế cho người đi bộ điện
thoại di động có hệ thống định vị.
Toth et al. (2007) trình bày một mạng lưới thần kinh nhân tạo và logic
mờ dựa trên lý thuyết nền tảng và thực hiện các thuật toán, trong đó
GPS tích hợp, đơn vị đo quán tính điện cơ khí (MEMS IMU), thước đo
kỹ thuật số, la bàn điện tử và máy đo nhịp bước của con người để cung

cấp định vị và theo dõi trong quân đội với nhân viên giải cứu mặt đất.
Chen et al. (2009) đề xuất một GPS tích hợp và đa cảm biến định vị cho
người đi bộ hệ thống cầu nối những khoảng trống của tín hiệu GPS
ngoài. Nó bao gồm một máy thu GPS OEM, một gia tốc MEMS 3 trục
và la bàn kỹ thuật số 2-trục. việc định vị .Thuật toán là một tích hợp
lỏng lẻo của GPS và cảm biến Pedestrian Dead Reckoning thông qua


một bộ lọc Kalman. Martin et al. (2006) đã đưa ra một cách tiếp cận để
cung cấp một giải pháp dựa trên phần mềm để định vị chính xác hơn
cho một người đi bộ điện sử dụng điện thoại di động bằng cách sử dụng
GPS thu. Gần hoàn tất thi máy tính bỏ túi thực hiện tương tác đa
phương thức di động GPS (M3i) để điều hướng cho người đi bộ được
mô tả trong Wasinger et al.Các
nền tảng dễ dàng hỗ trợ định vị trong nhà và ngoài trời.
2. Mô tả hệ thống được đề xuất
Các sơ đồ về giải pháp hệ thống đề xuất để thiết lập chính xác và định
vị an toàn cho du khách leo núi qua vùng sạt lở, lốc xoáy thể hiện trong
hình 1. Du khách leo núi nhận được thông tin tại một khoảng thời gian
được xác đình trước, về tình trạng tuyến đường trong các hình thức của
một trong ba điều kiện sau đây: (A) tuyến đường an toàn (cập nhật) điều
kiện, (b) gần vào tình trạng đường dẫn sạt lở(cảnh báo)
và (c) trong điều kiện đường sạt lở (cảnh báo). Hệ thống cơ bản sử dụng
một đơn vị GPS (GIS eXplorist Pro 10 GPS) cầm tay (hình 3 (a)) để
theo dõi vị trí, thực hiện ứng dụng để phân tích trong chế độ thời gian
thực và hiển thị kết quả dưới dạng vị trí hiện tại và tình trạng đường.
Các chi tiết kỹ thuật về các đơn vị hoàn chỉnh trong đó bao gồm đơn vị
GPS thu, xử lý và hiển thị được trình bày trong bảng 1. Các công việc
thực hiện của hệ thống bao gồm ba bước chính: một, chuẩn bị dữ liệu;
hai, phát triển ứng dụng và ba, thực hiện các ứng dụng và dữ liệu trong

một thiết bị GPS.
2.1 Khảo sát và chuẩn bị dữ liệu


Khu vực khảo sátu là một phần của đường cao tốc quốc gia giữa các vị
trí ở Manali và Dhundi ở Himachal Pradesh (Ấn Độ). Bản đồ tổng thể
Đường sạt lở
Lòng Sạt lở

Lớp đệm 5m
Đường dẫn an toan

Gần khu vực sạt lở
Đường mòn ven núi

Hệ thống dò tìm

của khu vực và hình ảnh Cartosat-1 cùng với các địa chỉ sạt lở được ghi
lại thể hiện trong hình 2. Khu vực này rơi vào phạm vi miền tây Pir
Panjal

của

dãy

Himalaya

Hình 1. Một sơ đồ định vị bằng cách sử dụng hệ thống được khuyến
nghị, các du khách được thông báo về tình trạng tuyến đường theo
các hình thức của một trong ba điều kiện (a) tuyến đường an toàn

(cập nhật), (b) gần đường dẫn lở (cảnh báo ) và (c) bên trong con
đường tuyết lở (cảnh báo).
Ấn Độ và độ cao từ 2000 m đến 3000 m so với mức nước biển trung
bình.

Phần

lớn

các sườn núi ở dãy Pir Panjal bị rừng bao phủ và tuyết rơi dày và nhiệt
độ môi trường thấp là đặc điểm của khu vực này. Chiều dài đường khảo
sát khoảng 19 km. Có 10 điểm sạt lở lớn ảnh hưởng đến giao thông trên
trục này giữa Manali và Dhundi. Những địa điểm lở điến ra vào mùa
đông do sự thay đổi trong điều kiện tuyết và gây nguy hiểm dọc theo


đường cao tốc. ảnh về các lĩnh vực thử nghiệm và định vị trong khu
vực nghiên cứu sử dụng các hệ thống được khuyến nghị được thể hiện
trong hình 3 (b). Hình ảnh trực quan vệ tinh Cartosat-1 sử dụng như bản
đồ cơ sở để định vị.

bảng 1:Các chi tiết về GPS quá trình xử lý và hiển thị.
GPS
Receiver (BỘ PHẬN GHI)
Integrated high-sensitivity,
20-channel
GPS/SBAS
receiver– SiRFstar III ( được
tích hợp dộ nhạy cao, 20 kênh
tiếp nhận)_

2.
Antenna (anten)
Multidirectional GPS patch antenna
(anh ten GPS đa định vị )
● 3 to
● Accuracy(ĐỘ CHÍNH XÁC)
5 meter real-time accuracy with SBAS
(độ chính xác về thời gian thực tế từ 3-5
m bằng SBAS)
● Sub-meter
real-time
accuracy using supported
Bluetooth (độ chính xác về
thời gian thực tế nhỏ hơn
đơn vị M bằng cách sử dụng
Blutooth)
● GPS
w/SBAS, DGPS/Beacon
receiver or OmniSTAR receiver (
( máy ghi GPS w/SBAS,
DGPS/Beacon hoặc OmniSTAR)
3.
Data transfer protocol
(truyền dữ liệu) NMEA
4.
Update rate (tỷ lệ cập nhật) 1 Hz
Xử lý và hiển thị
OS Windows Mobile
2.
Processor (bộ vi xử lý) Samsung 533 MHz processor

3.
RAM
128 MB
• Display (thiết bị hiển thị) 16-bit
WQVGA display (400 × 240) (thiết bị
hiển thị16-bit WQVGA display (400 ×
240))
4.
Audio
device( thiết bị
âm
thanh)
1.


Integrated
speaker/microph
one
Physical
(loa tích hợp/
điện thoại)
1. Size (kích thước)
2.5700 × 5.0400 × 1.4500
2. Weight ( trọng lượng) 195 grams
Environmental
1.
Operating
temperature (nhiệt độ hoạt động)
þ60○C
2.

Humidity (độ ẩm) Waterproof IPX7

—10○C

to

Hình 2. Tổng quan về bản đồ cùng với hình ảnh về tinh Cartosat-1
trong những khu vực nghiên cứu, làn đường và sạt lở được ghi lại để

xử lý


Hình 3. (a) GPS cầm tay được sử dụng để xác định vị trí, chạy các
ứng dụng và hiển thị kết quả. (B) Ảnh của hệ thống định vị được đề
xuất và khảo sát
Thế hệ về hình ảnh trực quan. Các hình ảnh trực giao đúng dữ liệu
Cartosat là yêu cầu đầu tiên của ứng dụng.Bộ dữ liệu stereotoàn sắc
Cloud-free về khu vực nghiên cứu, được yêu cầu vào ngày 29 tháng
chín năm 2006 về tinh Cartosat-1 (IRS-P5), được sử dụng cho mục đích
này. Độ phân giải không gian của dữ liệu là 2,5 m trên mặt phẳng nằm
ngang và khu vực rộng khoảng 27 km. Các thế hệ hình ảnh trực quan
đòi hỏi các điểm điều khiên trên mặt đất (GCP) và DEM phải có độ
phân giải cao. Do đó, các phương pháp được áp dụng để tao ra các
Cartosat DEM bao gồm dải stereo tam giác của các bộ stereo bằng cách
sử dụng các điểm điều khiển chính xác cao trên mặt đất và tự động tao
ra các bộ trục liên hợp bảng cách sử dụng một cách tiếp cận phù hợp.
DEM được tạo ra được đánh giá về chất lượng và chỉnh sửa để loại bỏ
dị thường. Việc đánh giá DEM được thực hiện theo hai phương thức:
đầu tiên, ở chế độ điểm (Kay et al 2003; Nadeem et al 2007..), Độ chính
xác được kiểm tra tại các địa điểm GCP và RMSE được tính toán và thứ

hai, ở chế độ bề mặt, DEM được so sánh với DEM tham chiếu được tạo
từ toposheets (1: 25000 Scale). Hệ thống âm thanh stereo Cartosat-1
được thiết kế để cung cấp hình ảnh âm thanh stereo. Hai hình ảnh của
cùng một khu vực đã được lấy từ các góc độ khác nhau. Stereo tương
quan đã được áp dụng để trích xuất các điểm tương ứng trong hai ảnh
nổi và một mô hình hình học cảm biến được sử dụng để tính toán. hệ số
đa thứchợp lý (RPC) được cung cấp với các sản phẩm hình ảnh. Những
RPC và GCP được sử dụng bằng phần mềm không ảnh để chuyển đổi


hiệu chỉnh hình học mặt đất đến hình ảnh. Chín GCP đã được sử dụng
để hiệu chỉnh hình học và sáu đã được sử dụng để đánh giá các hình
ảnh trực quan Cartosat-1. Hình 4 cho thấy sơ đồ các bước khác nhau
liên quan đến việc tạo các ảnh trực quan. Gói phần mềm ERDAS
Image(LPS 9.3) được sử dụng để tạo ra các hình ảnh trực quan. độ phân
giải không gian của DEM được tạo ra là 10 m và số liệu DEM được lấy
mẫu lại 2,5 để tạo ra hình ảnh trực quan ở độ phân giải không gian 2,5
m.
Các dữ liệu thu, chất đệm và các dữ liệu đường bộ / đường. Có 10 điểm
sạt lở chính được thu lại ảnh hưởng đến con đường trong khu vực
nghiên cứu. Tất cả các địa điểm này có trong bản đồ B áo cá o s ơ bộ
Snow and Avalanche Study Establishment (SASE) v ề đề án
gi ảm rủi ro s ạt l ở n ăm 2 01 0, bằ ng việ c sử dụ ng m ột
phư ơn g phá p la i. T ron g p hư ơn g p háp này, dữ liệ u thu
thập từ n hiều ng uồn kh ác n hau đư ợ c s ử dụ ng để p hân
địn h bằn g tay c ác p hác th ảo tu yết lở trên b ản đồ đ ị a
hì n h. dữ l iệu xảy ra s ạt lở củ a 22 n ăm qua , đo lư ờn g
cá c địa đ i ểm sạ t lở bằ ng cá c h sử dụn g GPS c hụp t hăm
dò m ặt đ ất, qu an sát từ thă m dò trên k hôn g và p hân t ích
dữ li ệu đ ịa hì nh kỹ thu ật số đư ợc thự c hiện n hư l à đ ầu

và o đ ể c ác địn h đ ịa điểm sạ t lở . Hầu h ết c ác vụ lở t uy ế t
tron g khu vự c n ày t hư ờng xuy ên x ảy ra và bị kí ch hoạ t
mỗi nă m. M ột ve ct or dữ l iệu đ a giác về tấ t cả cá c đị a
đi ểm s ạt lở án h x ạ đượ c t ạo ra với tấ t c ả cá c t hu ộc tín h
có l iên qu an , ba o g ồm cả kí ch thư ớc vật lý củ a đ ịa đ iểm
sạt l ở và lịch s ử củ a xả y ra (b ảng 2). t hông tin thu ộc


tín h n ày s ẽ đư ợc hiể n t hị như cá c c hi t iết về đ ị a đ iểm
tuy ết lở trong đ ịn h vị . ve c tor k hác sử dụ ng một bộ đ ệm
5 m xu ng q uan h m ỗi đị a đ iể m tạo ra tuy ết lở. lớp đ ệm
nà y đư ợc sử dụ ng đ ể x ác địn h cá c d u khác h ti ếp c ận c ác
đị a đi ểm tuyết lở . Cuối cùn g , các lớp dữ li ệu đư ờng b ộ
/ đư ờ ng đượ c tạo ra.

Hì nh 4 : S ơ đồ c hức nă ng v ề vi ệc hìn h thà n h c ác hì nh
ảnh tr ực q uan từ bộ dữ liệu âm thanh Cartosat
Bảng 2. Các địa điểm sạt lở về khu vực nghiên
thuộc tính (báo cáo của SASE về đề án giảm
2010).
Avala
Length
Formati Roadnche
of
on Zone affected
site
avalanche
Area (ha) Length
Avl
16

5.7
60
Avl
889
3.0
50
Site 2
Avl
130
42
10
Site 3
.2
0
Avl
783
8.6
50
Site 4
0
Avl
15
19
35
Site 5
30
.4
0
Avl
659

2.8
80
Site 6
Avl
33
58
12
Site 7
85
.7
0
Avl
705
4.1
50
Site 8
Avl
13
10
50
Site 9Site
50
.9
Avl
730
16
12
10
.0
0

cứu với tất cả các
nhẹ rủi ro sạt lở,
Past
occurrence
s (number
4Data
not
3available
1
3
Data
not
4available
Data
not
2available
40


.

Bảng 3. Chi tiết về các thông điệp và thông tin như các điều kiện
đường.
Sl.
N
o.

Route
status

Criteria

Text
Safe Current position is outside
of any avalanche site/
buffer polygon
2.

3.

Conte
nt of
messa
ge

Type of
message
(text/
voice)

Route is
safe at
present

Close
to
avala
nche
path

Current position
is inside any
buffer
polygon

Text þ voice
you are

Be

careful

Inside
the
avala
nche
path

Current position
is inside any
avalanche site
polygon

Text
þ Move
voice þ cautiously
all
you
are
attributes inside an

of
the avalanche
avalanche path
site

approaching an
avalanche site


GPS not active GPS data not received

Text

þ

voice

GPS is not active
Phát triển ứng dụng
Một ứng dụng được phát triển để (a) nhận vị trí GPS tọa độ tại 1 tỷ Hz
và tính toán vị trí trung bình ở khoảng thời gian người dùng chỉ định,
(b) truy vấn các vị trí hiện tại trung bình về tình trạng tuyến đường
(điều kiện đường an toàn hoặc gần đường lở hoặc trong điều kiện đường
sạt lở) trên cơ sở dữ liệu đa giác lở hoặc dữ liệu đa giác đệm, (c) hiển
thị vị trí trên bản đồ (d) các tin nhắn văn bản trên màn hình và các tin
nhắn bằng giọng nói theo điều kiện đường. điều kiện đường khác nhau ,
tin nhắn tương ứng và cập nhật được trình bày trong bảng 3. Các ứng
dụng được phát triển bằng cách sử dụng ArcPad và VB script. Dòng
chức năng để xác định tình trạng tuyến đường được thể hiện trong hình
5. Bên cạnh đó, ứng dụng có thể nắm được các tính năng mới trong

định vị bằng tất cả các thuộc tính cần thiết trong môi trường GIS.
Những tính năng mới sau khi xác nhận có thể được bổ sung vào cơ sở
dữ liệu để điều hướng trong tương lai.
Triển khai ứng dụng và dữ liệu trong thiết bị GPS. Sau khi phát triển
các ứng dụng, nó là thử nghiệm cho điều kiện đường khác nhau bằng
cách sử dụng máy tính xách tay kết nối với một đơn vị GPS và cũng
bằng cách cung cấp vị trí giả (x, y). Một khi các kết quả kiểm tra đạt
yêu cầu được tìm thấy, các ứng dụng và dữ liệu liên quan cuối cùng đã
được triển khai cửa sổ điện thoại di động dựa trên đơn vị GPS để thử
nghiệm định vị thời gian thực và phân tích.


3. Hiệu suất của hệ thống
Những sai sót trong hệ thống này chủ yếu được chia thành ba loại; đây
là những lỗi GPS khi đo lường vị trí, những lỗi khi hình thành các cơ sở
dữ liệu GIS và các lỗi do tốc độ cập nhật của hệ thống và chuyển động
của con người.

Hình 5. sơ đồ quy trình làm việc để xác định tình trạng tuyến đường.
Các Lỗi GPS trong đo đạc vị trí
Một cái nhìn tổng quan toàn diện về hệ thống GPS và các quá trình khác
nhau liên quan đến việc ước lượng vị trí và các yếu tố ảnh hưởng đến độ


chính xác và các vị trí có sẵn được chứng minh bởi Kaplan (1996) và
Grewal et al. (2002).
Độ chính xác về giải pháp vị trí / thời gian được xác định bằng GPS
được thể hiện như là sản phẩm của một yếu tố hình học và một yếu tố
các lỗi giả (PR) (Kaplan 1996; Aloi et al 2007).:
sposition ¼ sUERE × DOP ð1Þ

sposition

¼

sUERE

×

DOP

ð1Þ

where sposition is the standard deviation of the position
accuracy, sUERE is the stan- dard deviation of the user
equivalent range error (UERE) and DOP is the position
dilution of precision of the satellites used in the position
solution.
sUERE, comprises individual standard deviations of all the
error sources that de- grade PR accuracy. The major error
sources are: satellite clock errors, satellite ephemeris errors,
ionospheric delay, tropospheric delay, receiver noise
an
Ssposition là độ lệch chuẩn về độ chính xác vị trí, SUERE là độ lệch
chuẩn về lỗi người dùng tương đương (UERE) và DOP là vị trí pha
loãng độ chính xác của các vệ tinh được sử dụng trong các giải pháp vị
trí.
SUERE, bao gồm độ lệch tiêu chuẩn cá nhân của tất cả các nguồn lỗi
làm giảm độ chính xác chính xác PR. Các nguồn lỗi chính là: lỗi đồng

hồ vệ tinh, các lỗi thiên văn vệ tinh, trì hoãn của tầng điện ly, trì hoãn
của tầng đối lưu, tiếng ồn của máy ghi và lỗi sai lêch do lan truyền. Giả
sử các nguồn lỗi là độc lập với nhau, sUERE có thể được định nghĩa là
tổng căn bậc hai (RSS) của các thành phần (2),

clock þ sephemeris þ siono þ stropo þ
srecnoise þ smultipathÞ ð2Þ

sclock là độ lệch chuẩn của sai số đồng hồ vệ tinh, Sephemeris là độ
lệch chuẩn các lỗi thiên văn vệ tinh, Siono là độ lệch chuẩn của sự trì
hoãn của tầng điện ly, Stropo là độ lệch chuẩn của sự sự trì hoãn đối
lưu, srecnoise là tiêu chuẩn độ lệch của tiếng ồn nhiệt thu và độ lệch
chuẩn của các lỗi lan truyền. ngân sách lỗi (sUERE), được ước tính
bằng GPS Joint Program Offices để định vị độ chuẩn (SPS) trong điều
kiện bầu trời (NAVSTAR GPS User Equipment Introduction 1996)
là 8,0 m.
Năm biện pháp được sử dụng trong việc mô tả chính xác về các giải
pháp vị trí / thời gian là (Kaplan 1996): (i) độ chính xác pha loãng hình
học (GDOP), (ii) độ chính xác về vị trí pha loãng (PDOP), (iii) độ chính
xác pha loãng theo chiều ngang ( HDOP), (iv) dọc độ chính xác pha
loãng theo chiều ngang (VDOP) và (v) độ chính xác pha loãng thời
gian (TDOP). các tham số được tính như sau sử dụng phương trình (3)
và (7):


GDOP ¼

qffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffi
ðs2 þ s2 þ s2 þ s2Þ=sUERE;

ð3Þ
x y z t
PDOP ¼
qffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffi
2
2
2
ðs
ð4Þ þ s þ s Þ=sUERE;
x y z
HDOP ¼
qffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffi
2 2
ðs
ð5Þ þ s Þ=sUERE;
x y
VDOP ¼ qffiffiffiffiffi s2=sUERE;
ð6Þ

z

t
2=sUERE:
TDOP ¼qffiffiffiffiffis

ð7Þ
ở Đây sx; sy và sz là độ lệch chuẩn của các lỗi
trong thành phần trục x, trục y và z, tương
ứng, và st là độ lệch chuẩn của lỗi thời gian
của máy ghi. Các HDOP là tham số phù hợp

nhất trong các ứng dụng hiện hành bởi vì vị trí
hai chiều (2-D) của các du khách đang mong
muốn.
Khi GPS định vị được ghi lại ở một vị trí cố
định theo thời gian, các vị trí nằm rải rác trên
một diện tích do sai số phép đo. Sự phân tán
của các điểm cho ra một biểu đồ phân tán. Các
khu vực ở đó các phép đo có thể sẽ là đo được
gọi là khu vực tin cậy. sau đó các vùng tin cậy
được phân tích để xác định GPS thống kê hiệu
suất số lượng. Các khu vực tin cậy với một


bán kính mô tả xác suất 2-D (trong mặt phẳng XY) được mong muốn,
mà các giải pháp sẽ có do đó độ chính xác về hình ảnh trực quan
mặt được chỉ định chính được đánh giá tại sáu địa điểm nổi tiếng GCP
xác(

Novatel

report và RMSE được tính toán. Các lỗi trong định vị

2003). Bên cạnh HDOP Xy về hình ảnh đã được ghi được tìm thấy
và VDOP, ba biện pháp trong một điểm ảnh (T2.5 M). hình ảnh ghi
đo lỗi định vị sau đây này chỉ được sử dụng như một bản đồ cơ sở để
cũng được sử dụng để điều hướng, do đó các lỗi ảnh không ảnh
đánh giá độ chính xác hưởng đến tính chính xác của điều hương trực
GPS.

tiếp, nhưng nó ảnh hưởng trực quan. Tất cả

CEP đề cập đến bán
kính của một vòng tròn
trong đó 50% của phép
đo không chính xác.
Tương

tự

như

vậy,

DRMS và 2DRMS tham
chiếu các khu vực có
khỏng 65% và 95% đo
lường bị giới hạn.
Lỗi trong hệ cơ sở dữ
liệu GIS
Độ chính xác về việc ghi
cơ sở dữ liệu GIS là một
tham số quan trọng nó là

điều hướng bằng truy vấn được thực hiện bằng
cách ghi dữ liệu đường dẫn sạt lở, do sai sót
trong dữ liệu đường dẫn sạt lở sẽ làm giảm
hiệu suất của hệ thống. Tất cả các con đường
tuyết lở đa giác đã được tạo ra bằng cách sử
dụng phương pháp được đưa ra trong "vùng
ghiên cứu và chuẩn bị dữ liệu '. Các lỗi hình

học dữ liệu đa giác của con đường tuyết lở
(EAP) là dưới 1 m.
Lỗi tỷ lệ cập nhật (uper) của hệ thống và
chuyển động của con người
Ngoài các lỗi nói trên trong định vị, tốc độ cập
nhật của hệ thống mà ở đó nó phổ biến thông
tin cho người sử dụng có lỗi bổ sung.

hiệu suất sự phụ thuộc Nếu khoảng thời gian cập nhật của hệ thống là
hệ thống. Trong ứng Dt s và tốc độ của các du khách là v m / s, lỗi
dụng này, độ chính xác


cập

nhật

tối

đa quá giới hạn và làm cho hệ thống không sử

(MaxUPER) được cho dụng được.
bởi phương trình (11):

Giới hạn tổng lỗi (TE) của hệ thống trong (2D) vị trí hai chiều được cho bởi phương trình
(12):
M
a
x
U

P—HDOP — EAP Ç TE Ç HDOP þ EAP þ
EMaxUPER: ð12
R
¼
vDo đó, việc phân tích và giảm thiểu
×MaxUPER được yêu cầu để thực hiện tốt hơn
và có thể sử dụng hệ thống. Trong nghiên cứu
D
tnày, nhiều Dt (1 s,
ð5 s, 10 s, 15 s, 20 s, 25 s và 30 s) đang nỗ lực
1
1với tốc độ theo dõi khác nhau
Þ
(0,2 m / s đến 12 m / s) để phân tích các

Các lỗi do MaxUPER là
rất cao ở tốc độ cao hơn
với

khách du lịch và

chậm hơn hệ thống, so
với các lỗi đo lường
định vị GPS. Điều này
có thể tăng tổng lỗi vượt

MaxUPER (hình 14).


Khu vực thí nghiệm

Các thí nghiệm được thực hiện tại khu vực Manali-Dhundi ở
Himachal Pradesh, Ấn Độ (hình 3) từ 15 tháng 2 năm 2012 đến ngày
25 tháng 2 năm 2012 trong thời điểm khác nhau từ sáng đến tối. Các
thí nghiệm được tiến hành trong hai phần, thí nghiệm đầu tiên từ ngày
15 tháng 2 năm 2012 đến ngày 18 tháng hai năm 2012, các điểm kiểm
soát trên mặt đất được phân phối tối đã thu thập trong khu vực nghiên
cứu, bằng cách dùng GPS thu tần số đơn Leica SR 510 (12 L1 Nels
Chan ) với ăng ten AT501 ở chế độ động học (giai đoạn đầy đủ, Mã
hẹp C / A, tốc độ cập nhật định vị 10 Hz, thời gian cho mỗi lần đo 1520 phút) và hậu xử lý được thực hiện bằng cách sử dụng phần mềm L1
SKI-Pro. Độ chính xác bằng định vị sau hậu xử lý là 20-40 cm.
Những điểm này sau đó được sử dụng cho hình ảnh trực quan
Cartosat-1, hiệu chỉnh hình học về địa điểm đường bộ và sạt lở của
khu vực nghiên cứu. Hình 6 cho thấy mạng lưới đường ban đầu và
được hiệu chỉnh. Trong mặt phẳng ngang, sự thay đổi từ 30 đến 70 m
đã được tìm thấy trong các dữ liệu. lỗi ban đầu này trong dữ liệu đã
được sửa chữa bằng cách áp dụng hiệu chỉnh hình học sử dụng phần
mềm xử lý GIS / hình ảnh. Sử dụng số liệu điều chỉnh này, phần thứ
hai của thí nghiệm đã được tiến hành. Trong phần này, có tổng cộng
12 bài kiểm tra theo dõi tại địa điểm khác nhau của khu vực nghiên
cứu đã được tiến hành từ ngày 19 Tháng 2 năm 2012 đến 25 Feb 2012
(hình 7). Thông tin chi tiết của từng thử nghiệm được đưa ra trong
bảng 4.
Trong các thử nghiệm, hầu hết các khu vực nghiên cứu bị tuyết bao
phủ, độ sâu tuyết 2-3 m đã được quan sát trong các khu vực điều
hướng và nhiệt độ không khí chủ yếu dưới 0 ○ C. hệ thống GPS hoạt
động tốt trong các điều kiện môi trường như vậy.


Hình 6. Định vị đường ban đầu và sau khi hiệu chỉnh hình học. Có
màu trực tuyến.

5. Kết quả thử nghiệm và phân tích
Kết quả thực nghiệm cho thấy hiệu suất về hệ thống được đề xuất. Để
hiểu được sự ổn định và tính thống nhất của phép đo GPS trong
nghiên cứu vùng, chuyển hướng quỹ đạo về theo dõi toàn bộ trong
các thử nghiệm 10 và 11 được thể hiện trong hình 8. Cho thấy Định vị
GPS phù hợp trong điều hướng và đi theo con đường tham chiếu như
trong hình 7. hình 9 (a) và (b) cho thấy các kết quả của các thử nghiệm
khác nhau (thử nghiệm 6, 7, 8, 9, 11, 12) để hai phần khác nhau của
thử nghiệm có độ dài khoảng 1,5 km và 2,5 km, tương ứng. Tất cả các
thử nghiệm đều đi đưa ra các con đường tương tự trong phạm vi 0,52,5 m đường dọc / thẳng trơn, trong khi phần thử nghiệm dọc theo
đường cong và ngoằn ngoèo giữa các thử nghiệm khác nhau được
quan sát trong phạm vi 1,0 đến 5,5 m. Tốc độ của các du khách cho
các thử nghiệm khác nhau (0,25 m / s đến 1,4 m / s) và tốc độ cập nhật
của hệ thống là 5 s.