ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ GNSS THÀNH LẬP LƯỚI ĐỊA CHÍNH XÃ BÌNH MINH, HUYỆN THANH OAI, THÀNH PHỐ HÀ NỘI

TRƯỜNG ĐẠI HỌC TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG HÀ NỘI
KHOA TRẮC ĐỊA – BẢN ĐỒ

PHAN QUANG HƯNG

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ GNSS THÀNH LẬP LƯỚI ĐỊA CHÍNH
XÃ BÌNH MINH, HUYỆN THANH OAI, THÀNH PHỐ HÀ NỘI

HÀ NỘI, 2017


TRƯỜNG ĐẠI HỌC TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG HÀ NỘI
KHOA TRẮC ĐỊA - BẢN ĐỒ

PHAN QUANG HƯNG

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ GNSS THÀNH LẬP LƯỚI ĐỊA CHÍNH
XÃ BÌNH MINH, HUYỆN THANH OAI, THÀNH PHỐ HÀ NỘI
Ngành

: Kỹ thuật Trắc địa – Bản đồ

Mã ngành

:

D520503

GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN: TS. NGUYỄN XUÂN BẮC

HÀ NỘI, 2017


MỤC LỤC


DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT
Viết tắt
CORS

Viết đầy đủ
Continuously Operating

Giải nghĩa
Hệ thống trạm tham chiếu làm
việc liên tục

DGPS

Reference Stations
Differential Global

GPS vi phân

Positioning System
GALILEO

Hệ thống dẫn đường bằng vệ tinh
toàn cầu của cơ quan hàng không

vũ trụ Châu Âu

GBAS

Ground Based Augmentation

Hệ thống tăng cường trên mặt đất

GLONAS

System
GLObal Navigation Satellite

Hệ thống dẫn đường bằng vệ tinh

S

System

toàn cầu của cơ quan hàng không

GNSS

Global Navigation Satelite

vũ trụ Nga
Hệ thống vệ tinh dẫn đường toàn

GPS

System
Global Positioning System

cầu
Hệ thống định vị toàn cầu của cơ

SBAS

Sattelite Based Augmentation

quan hàng không vũ trụ Mỹ
Hệ thống tăng cường vệ tinh

WGS-84

System
World Geodetic System - 1984

Hệ quy chiếu thế giới do cơ quan
Bản đồ Bộ quốc phòng Mỹ công
bố năm 1984


DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU


DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ


LỜI MỞ ĐẦU

Ngày nay với sự phát triển của các ngành khoa học công nghệ, ứng dụng công
nghệ GNSS vào lĩnh vực trắc địa nói chung và công tác thành lập lưới địa chính nói
riêng đã trở nên phổ biến. Công nghệ GNSS đã mở ra một kỷ nguyên mới, đã thay
thế công nghệ truyền thống trong việc thành lập và xây dựng các mạng lưới tọa độ
các cấp, với các vị trí đo cạnh ngắn và liên kết trong một mạng lưới chặt chẽ, công
nghệ GNSS có tiềm năng đạt được độ chính xác cao về vị trí tương hỗ giữa các
điểm trong lưới đáp ứng được nhiều tiên chuẩn chặt chẽ của việc thành lập lưới.
Việc ứng dụng hệ thống vệ tinh dẫn đường toàn cầu GNSS đã giúp cho công tác trắc
địa giảm thiểu thời gian và chi phí, xây dựng lên mạng lưới với độ chính xác cao
hơn và hiệu quả hơn.
Để mở rộng khả năng ứng dụng công nghệ GNSS, góp phần đưa công nghệ mới
và sản xuất, xây dựng lưới địa chính phục vụ đo vẽ thành lập bản đồ địa chính. Em
đã chọn đề tài: “Ứng dụng công nghệ GNSS thành lập lưới địa chính xã Bình
Minh, huyện Thanh Oai, thành phố Hà Nội”.
Để hoàn thành được đồ án này, em xin gửi lời cảm ơn sâu sắc đến thầy giáo
TS.Nguyễn Xuân Bắc đã tận tình hướng dẫn, bảo ban, giúp đỡ em trong suốt
quá trình thực hiện đồ án. Em cũng xin chân thành cảm ơn các thầy cô giáo trong
khoa Trắc địa – Bản đồ cùng toàn thể bạn bè đã góp ý kiến quý báu cho em để
em có thể thực hiện đầy đủ, hoàn thiện hơn. Do kiến thức còn hạn chế, kinh
nghiệm bản thân cònthiếu nên đồ án không tránh khỏi những thiếu sót về nội dung
cũng như hình thức. Em rất mong nhận được sự góp ý của các thầy, cô giáo, các anh
chị em đồng nghiệp để đồ án được hoàn thiện hơn.
Em xin chân thành cảm ơn!
Hà Nội, tháng 5 năm 2017
Sinh viên thực hiện

Phan Quang Hưng

7

CHƯƠNG 1: KHÁI QUÁT VỀ LƯỚI ĐỊA CHÍNH
1.1. Khái niệm
Lưới địa chính được xây dựng trên cơ sở lưới tọa độ và độ cao Quốc gia để tăng
dày mật độ điểm khống chế, làm cơ sở phát triển lưới khống chế đo vẽ và đo vẽ chi
tiết.
Lưới địa chính được thiết kế trên bản đồ địa hình tỷ lệ lớn hoặc bản đồ địa
chính, bản đồ hiện trạng sử dụng đất. Khi thiết kế lưới phải đảm bảo các điểm được
phân bố đều trên khu đo, trong đó ưu tiên tăng dày cho khu vực bị che khuất nhiều,
địa hình phức tạp; các điểm khống chế tọa độ từ địa chính cấp II (trước đây) trở lên,
điểm độ cao Quốc gia từ hạng IV trở lên đã có trong khu đo phải được đưa vào lưới
mới thiết kế.
Lưới địa chính phải được đo nối tọa độ với ít nhất 03 điểm khống chế tọa độ có
độ chính xác tương đương điểm tọa độ Quốc gia hạng III trở lên. Trường hợp thành
lập lưới địa chính bằng công nghệ GNSS phải đo nối độ cao với ít nhất 02 điểm
khống chế độ cao có độ chính xác tương đương điểm độ cao Quốc gia hạng IV trở
lên.
Khi tính toán kết quả thành lập lưới địa chính bằng công nghệ GNSS phải xác
định đồng thời tọa độ và độ cao.
Điểm tọa độ địa chính phải được chọn ở các vị trí có nền đất vững chắc, ổn
định, quang đăng, nằm ngoài chỉ giới quy hoạch công trình; đảm bảo khả năng tồn
tại lâu dài trên thực địa; thuận lợi cho việc đo ngắm và phát triển lưới cấp thấp.
Khi thành lập lưới bằng công nghệ GNSS thì các điểm phải đảm bảo có góc mở
lên bầu trời lớn hơn 1200; ở xa các trạm thu phát sóng tối thiểu 500 mét; xa các
trạm biến thế, đường dây điện cao thế, trạm điện cao áp tối thiểu 50 mét.
Dấu mốc được làm bằng sứ hoặc kim loại không gỉ, có vạch khắc chữ thập ở
tâm mốc; trên mặt mốc ghi số hiệu điểm (số hiệu điểm được ghi chìm so với mặt
mốc). Mốc phải được xây tường vây để bảo vệ, trên mặt tường vây ghi các thông tin
về cơ quan quản lý mốc, số hiệu điểm, thời gian chôn mốc. Mốc và tường vây phải
được làm bằng bê tông đạt mác 200 trở lên. Quy cách mốc và tường vây bảo vệ mốc

quy định tại Phụ lục số 6 kèm theo Thông tư 25/2014/TT-BTNMT bản đồ địa chính.
Trường hợp sử dụng lại các mốc địa chính cấp I, II phải ghi số hiệu của điểm cũ
8


trên mặt tường vây, số hiệu mới của điểm đó trong lưới mới được ghi trong hồ sơ kỹ
thuật của lưới mới kèm với ghi chú về số hiệu cũ.
Ở những khu vực không ổn định, khu vực có nền đất yếu không thể chôn mốc
bê tông được phép cắm mốc địa chính bằng cọc gỗ nhưng phải quy định cụ thể
trong thiết kế kỹ thuật - dự toán công trình.
Số hiệu mốc được đánh liên tục theo tên khu đo từ 01 đến hết theo nguyên tắc
từ trái qua phải, từ trên xuống dưới theo đường lưới tọa độ ô vuông trên bản đồ thiết
kế lưới khu đo. Số hiệu điểm địa chính không được trùng tên nhau trong phạm vi
một khu đo, các khu đo không được trùng tên nhau trong phạm vi một tỉnh.
Trước khi chôn, gắn mốc đơn vị thi công phải lập Biên bản thỏa thuận sử dụng
đất với người sử dụng đất.Trường hợp chôn, gắn mốc ở khu vực không có người sử
dụng đất cụ thể phải thông báo bằng văn bản cho Ủy ban nhân dân cấp xã nơi chôn
mốc.Khi hoàn thành việc chôn mốc tại thực địa phải lập ghi chú điểm tọa độ địa
chính.Sau khi hoàn thành công trình phải lập biên bản bàn giao mốc cho Ủy ban
nhân dân cấp xã nơi chôn mốc để quản lý và bảo vệ.
Tất cả các thiết bị trước khi sử dụng để đo đạc lưới địa chính phải được kiểm tra
theo quy định cho từng loại thiết bị. Tài liệu kiểm tra phải lưu kèm theo kết quả đo
đạc lưới địa chính.
Khi tính toán và trong kết quả cuối cùng giá trị góc lấy chẵn đến giây, giá trị tọa
độ và độ cao lấy chẵn đến milimet.
Lưới địa chính được xây dựng bằng công nghệ GNSS hoặc bằng phương pháp
đường chuyền, phương pháp lưới đa giác, song phương pháp chủ yếu xây dựng lưới
địa chính là bằng công nghệ GNSS và phương pháp đường chuyền.
1.2. Các phương pháp thành lập lưới địa chính
1.2.1. Lưới đường chuyền

Lưới đường chuyền là lưới khống chế tọa độ mặt bằng, trong đó các điểm
khống chế được liên kết với nhau tạo thành các đường gẫy khúc.
Lưới đường chuyền là một dạng cơ bản để xây dựng lưới khống chế theo
phương pháp truyền thống. Trên khu đo bố trí các điểm nối với nhau tạo thành
đường gãy khúc. Đo tất cả các cạnh và các góc ngoặt của đường chuyền ta sẽ xác
định được vị trí tương hỗ giữa các điểm. Nếu biết tọa độ của một điểm và góc
phương vị của một cạnh ta dễ dàng tính ra góc phương vị của các cạnh và tọa độ các
9


điểm khác trên đường chuyền.
−
+

Ưu điểm:
Dễ chọn điểm, dễ thông hướng đo vì thường tại một điểm chỉ cần thông hướng tới

hai điểm lân cận;
+ Hình dạng của đường chuyền rất linh hoạt vì độ lớn của các góc ngoặt trong đường
chuyền có thể thay đổi không hạn chế. Nhờ vậy ta dễ dàng đưa các điểm khống chế
vào khu vực bị che khuất, dễ dàng phân bố điểm theo yêu cầu công việc đo đạc ở
+

giai đoạn sau;
Đo góc nằm ngang trong đường chuyền rất dễ dàng và thuận lợi vì phần lớn các

điểm chỉ có hai hướng đo.
− Nhược điểm:
+ Lưới đường chuyền có số trị đo thừa ít, hầu hết không có trị đo thừa;
+ Kết cấu hình học không chặt chẽ nên ít điều kiện để kiểm tra độ chính xác kết quả

đo.
Lưới đường chuyền có những ưu điểm rất cơ bản còn nhược điểm thì lại được
khắc phục bởi công nghệ hiện đại.Vì vậy, lưới đường chuyền được sử dụng để xây
dựng lưới khống chế tọa độ là chủ yếu trong thực tế công tác trắc địa – địa hình.
Các trị đo trong đường chuyền là tất cả các cạnh và các góc ngoặt.
−
+
+

Số liệu gốc tối thiểu trong đường chuyền:
Tọa độ một điểm gốc để định vị mạng lưới;
Một phương vị gốc để định hướng mạng lưới.
Việc thiết kế tiến hành trên bản đồ tỷ lệ lớn nhất hiện có. Sau khi thiết kế xong
tiến hành khảo sát trên thực địa với mục đích làm sáng tỏ bản thiết kế và quyết định
vị trí cuối cùng của các đỉnh trong đường chuyền. Trường hợp không có bản đồ thì
việc thiết kế và khảo sát được tiến hành đồng thời trên thực địa.

−
+

Yêu cầu vị trí các điểm:
Đặt ở nơi chắc chắn, ổn định, bảo vệ dễ dàng và lâu dài, thuận tiện cho việc đặt máy

đo góc, đo dài, đo cao và đo vẽ chi tiết;
+ Các điểm phải phân bố đều và khống chế toàn bộ khu vực đo vẽ;
+ Khi làm cơ sở để khảo sát, xây dựng các công trình dạng thẳng thì các điểm đường
chuyền đặt theo hướng trục công trình. Các điểm đường chuyền kinh vĩ được đóng
bằng cọc gỗ, ống thép, mốc gắn tường.
Bảng 1.1. Tiêu chuẩn kỹ thuật của tuyến đường chuyền
Đặc trưng kỹ thuật

Chiều dài giới hạn của tuyến (km)

Hạng IV
10

Cấp 1

Cấp 2


Đường đơn
10
5
3
Giữa điểm gốc và điểm nút
7
3
2
Giữa các điểm nút
5
2
1,5
Chu vi của vòng khép
30
15
9
Chiều dài cạnh đướng chuyền (km)
- Cạnh dài nhất
2
0,8

0,35
- Cạnh nhỏ nhất
0,25
0,12
0,08
Số cạnh tối đa trong một đường chuyền
15
15
15
Sai số trung phương đo góc
± 2"
± 5"
± 10"
Sai số khép đo góc giới hạn
5".
10".
20".
Sai số khép tương đối giới hạn
1:25000
1:10000
1:5000
Khi xây dựng lưới khống chế mặt bằng theo phương pháp đường chuyền ta có
-

thể sử dụng 4 dạng cơ bản là đường chuyền phù hợp, đường chuyền treo, đường
chuyền khép kín và lưới đường chuyền.
a. Đường chuyền phù hợp

Hình 1.1. Đường chuyền phù hợp
−

Các yếu tố đã biết là tọa độ hai điểm cấp cao A và C và hai phương vị cấp cao αđ,

αc.
− Các yếu tố đo là n cạnh (S1 đến Sn) và (n+1) góc (β1 đến βn+1).
− Các yếu tố cần tính là: Toạ độ các điểm mới 1, 2...., n.
− Đồ hình này thường được dùng khi khu đo có dạng kéo dài, hai đầu có các điểm
khống chế cấp cao.
b. Đường chuyền treo

Hình 1.2. Đường chuyền treo
Các yếu tố đã biết là tọa độ điểm cấp cao A và C và phương vị cấp cao αđ.
11


Các yếu tố đo là n cạnh (S1 đến Sn) và n góc (β1đến β).
Các yếu tố cần tính là: Toạ độ các điểm mới 1, 2...., n.
Đường chuyền khép kín
Các yếu tố đã biết là tọa độ điểm cấp cao A và góc phương vị gốc αA.
− Các yếu tố đo là tất cả các cạnh, góc γ và tất cả các góc trong đa giác.
− Các yếu tố cần tính là: Toạ độ các điểm mới 1, 2, ..., n.
−
−
c.
−

Trong đồ hình này, N1, N2, N3 được gọi là các điểm nút.

Hình 1.3. Đường chuyền khép kín
d.

-

Lưới đường chuyền
Các yếu tố đã biết là tọa độ các điểm cấp cao A, B, C, D, E.
Các yếu tố đo là tất cả các cạnh, các góc ngoặt.
Các yếu tố cần tính là: Toạ độ các điểm mới 1, 2, 3, ...n.
Trong đồ hình này các điểm N1, N2, N3 được gọi là các điểm nút.

Hình 1.4. Lưới đường chuyền
1.2.2. Lưới tam giác
12


Lưới tam giác là lưới khống chế trắc địa mặt bằng. Trong đó các điểm khống
chế được liên kết với nhau theo quan hệ hình học là các tam giác.
Lưới tam giác là một dạng cơ bản để xây dựng lưới khống chế theo phương
pháp truyền thống. Hệ thống lưới hạng I và hạng II của miền Bắc nước ta được xây
dựng theo đồ hình này.
+
+

Ưu điểm:
Kết cấu đồ hình chặt chẽ;
Số trị đo thừa nhiều nên có điều kiện tốt để kiểm tra chất lượng kết quả đo và nâng

cao độ chính xác.
− Nhược điểm:
+ Đồ hình lưới không linh hoạt;
+ Công tác chọn điểm rất khó khăn vì tại một điểm cần thông hướng tới nhiều điểm
khác. Ở khu vực có địa hình phức tạp hoặc có nhiều địa vật che khuất sẽ rất khó

chọn điểm, phải xây dựng cột tiêu cao mới đảm bảo việc thông hướng.
Trong lưới tam giác, trị đo có thể hoàn toàn là góc, hoàn toàn là cạnh hoặc cả
góc lẫn cạnh. Tùy thuộc vào loại trị đo mà lưới tam giác được phân thành ba loại:
+
+
+

Lưới tam giác đo cạnh;
Lưới tam giác đo góc;
Lưới tam giác đo góc, cạnh.
Bảng 1.2. Các chỉ tiêu kỹ thuật của lưới tam giác giải tích cấp 1, 2
Lưới tam giác giải tích
Cấp 1
Cấp 2

Các yếu tố đặc trưng
Chiều dài cạnh tam giác

1-5 km

1-3 km

Giá trị góc nhỏ nhất trong chuỗi tam giác

30°

30°

Chêm điểm và lưới dày đặc
Số tam giác tối đa trong chuỗi tam giác giữa hai cạnh

20°

20°

10

10

20"
5"
1:50000
1:20000

40"
10"
1:20000
1:10000

khởi đầu
Sai số khép tam giác
Sai số trung phương đo góc
Sai số trung phương của cạnh khởi đầu
Sai số trung phương tương đối cạnh yếu nhất
a. Lưới tam giác đo cạnh

13


Hình 1.5. Lưới tam giác đo cạnh

Trong đó: A, B là hai điểm gốc cấp cao ;
I, II, ...VI là các điểm cần xác định tọa độ;
Trị đo trong lưới là các cạnh S1, S2,..., S12.
Trị đo trong lưới tam giác này hoàn toàn là cạnh. Lưới tam giác đo cạnh thường
có ít trị đo thừa hơn lưới tam giác đo góc, độ chính xác tính chuyền phương vị trong
lưới tam giác đo cạnh kém hơn so với lưới tam giác đo góc vì các góc trong lưới
được xác định gián tiếp qua các cạnh đo, do vậy lưới tam giác đo cạnh có độ tin cậy
không cao. Trong điều kiện kỹ thuật như nhau thì lưới tam giác đo góc vẫn có tính
ưu việt hơn lưới tam giác đo cạnh.
Để có được tọa độ các điểm mới, ngoài số liệu đo góc lưới còn phải cần có các
số liệu gốc tối thiểu sau:
+
+

Tọa độ một điểm gốc để định vị mạng lưới;
Một phương vị gốc để định hướng mạng lưới.
Trong lưới tam giác đo cạnh không cần có cạnh gốc để xác định tỷ lệ như trong
lưới tam giác đo góc. Vì tỷ lệ lưới tam giác đo cạnh đã được xác định thông qua các
cạnh đo.
Tính ra tọa độ các điểm mới trong lưới tam giác đo cạnh được thực hiện như
sau:

+

Từ chiều dài các cạnh sau bình sai, áp dụng định lý cosin trong tam giác tính ra các

+

góc;
Từ phương vị gốc kết hợp với giá trị các góc, từ đó tính chuyền phương vị cho các

cạnh khác. Sau khi tính được phương vị cho tất cả các cạnh, kết hợp với chiều dài
các cạnh sau bình sai và tọa độ điểm gốc sẽ tính chuyền tọa độ cho tới tất cả các

điểm mới ở trong lưới theo công thức của bài toán thuận.
− Ưu điểm: Độ chính xác các yếu tố trong lưới tam giác đo cạnh ít phụ thuộc vào đồ
hình hơn lưới tam giác đo góc. Với sự phát triển của các máy đo xa điện tử thì
14


phương pháp xây dựng lưới mặt bằng theo phương pháp lưới tam giác đo cạnh sẽ
mang lại hiệu quả kinh tế cao.
− Nhược điểm: Lưới có ít trị đo thừa nên không có điều kiện để kiểm tra chất lượng
đo trong lưới. Để có trị đo thừa và nâng cao độ chính xác của lưới tam giác đo cạnh
người ta thường chọn lưới có đồ hình bao gồm các đa giác trung tâm hay tứ giác
trắc địa hoặc lưới tam giác dày đặc với đồ hình phức tạp. Như vậy thì sự thông
hướng sẽ gặp rất nhiều khó khăn.
b. Lưới tam giác đo góc
Trị đo trong lưới tam giác này hoàn toàn là góc đo. Để có được tọa độ các điểm
mới, ngoài số liệu đo góc lưới còn phải có các số liệu gốc tối thiểu:
Tọa độ một điểm gốc để định vị mạng lưới;
Một cạnh gốc để xác định tỷ lệ lưới;
Một phương vị gốc để định hướng mạng lưới.
Tính ra tọa độ các điểm mới trong lưới tam giác đo góc được thực hiện như sau:
+ Từ phương vị gốc kết hợp với giá trị các góc sau bình sai, ta có thể tính chuyền
+
+
+

phương vị cho các cạnh khác theo công thức tính chuyền phương vị;
+ Từ chiều dài cạnh gốc kết hợp với giá trị các góc sau bình sai, từ đó tính ra chiều

dài tất cả các cạnh còn lại trong lưới theo định lý sin trong tam giác. Sau khi tính
được phương vị và chiều dài cho tất cả các cạnh kết hợp với tọa độ điểm gốc, ta sẽ
tính chuyền tọa độ cho tới tất cả các điểm mới ở trong lưới theo công thức của bài
toán thuận.

Hình 1.6. Lưới tam giác đo góc
Trong đó: A, B là hai điểm gốc cấp cao;
SC là cạnh gốc;
I, II, ...VI là các điểm cần xác định tọa độ;
Trị đo trong lưới là các góc 1, 2...18.
−

Ưu điểm: Lưới có kết cấu đồ hình chặt chẽ khống chế toàn bộ khu đo, trong lưới có
15


nhiều trị đo thừa nên có nhiều điều kiện để kiểm tra kết quả đo.
− Nhược điểm: Công tác chọn điểm rất khó khăn vì các điểm được chọn đòi hỏi phải
thông hướng nhiều nên việc bố trí mạng lưới khó khăn ở nơi có địa hình phức tạp.
c. Lưới tam giác đo góc, cạnh

Hình 1.7. Lưới tam giác đo toàn bộ tất cả các góc và các cạnh
Trong đó: A, B là hai điểm gốc cấp cao ;
I, II, ...VI là các điểm cần xác định tọa độ;
Trị đo trong lưới là các cạnh S1, S2,..., S12 và các góc 1,2...18.

Hình 1.8. Lưới tam giác đo một số góc và một số cạnh
Trong đó: A, B là hai điểm gốc cấp cao ;
I, II, ...VI là các điểm cần xác định tọa độ;
Trị đo trong lưới là các cạnh S1, S2,.., S8 và các cạnh 1, 2,..., 12.

Trị đo trong lưới gồm có góc và cạnh. Trong phương pháp này cần đo tất cả các
góc và tất cả các cạnh hoặc đo tất cả các góc và một số cạnh nào đó trong lưới.
Để có được tọa độ các điểm mới, ngoài số liệu đo góc lưới còn phải có các số
liệu gốc tối thiểu sau:
+
+
+

Tọa độ một điểm gốc để định vị mạng lưới;
Một phương vị gốc để định hướng mạng lưới;
Tương tư như lưới tam giác đo cạnh, trong lưới này không cần có cạnh gốc để xác
định tỷ lệ. Vì tỷ lệ lưới ở đây đã được xác định thông qua các cạnh đo.
Tính ra tọa độ các điểm mới trong lưới tam giác đo cạnh, góc được thực hiện
16


như sau:
+ Từ chiều dài các cạnh và các góc đo sau bình sai, áp dụng định lý cos hoặc sin trong
+

tam giác tính ra các góc chưa được đo;
Từ phương vị gốc kết hợp với giá trị các góc ta tính chuyền phương vị cho các cạnh
khác. Sau khi tính được phương vị cho tất cả các cạnh ta kết hợp với chiều dài các
cạnh sau bình sai và tọa độ điểm gốc để tính chuyền tọa độ cho tất cả các điểm mới

ở trong lưới theo công thức của bài toán thuận.
− Ưu điểm: Có kết cấu đồ hình chặt chẽ, có nhiều trị đo thừa do vậy lưới cho độ chính
−

xác cao hơn hai phương pháp đã xét trên.

Nhược điểm: Công tác bố trí lưới gặp nhiều khó khăn do phải thông hướng nhiều,
cùng một lúc phải xác định cả hai đại lượng là trị đo góc và trị đo cạnh nên công tác
ngoại nghiệp cũng như tính toán bình sai gặp nhiều khó khăn, phức tạp, thời gian thi
công bị kéo dài, kinh phí tốn kém.
Trong thực tế, nhiều lưới trắc địa mặt bằng có dạng tổng hợp cả ba dạng lưới cơ
bản nói trên. Giống như lưới tam giác đo cạnh thì lưới tam giác đo góc, cạnh có độ
chính xác các yếu tố trong lưới ít chịu ảnh hưởng của kết cấu hình học của lưới.
Lưới tam giác đo góc, cạnh có ưu điểm của cả hai dạng lưới cơ bản nêu trên.
Trước đây, khi công nghệ đo dài chưa phát triển, việc đo dài gặp khó khăn nên
lưới tam giác thường được xây dựng dưới dạng lưới tam giác đo góc. Ngày nay, các
loại máy đo dài quang điện được ứng dụng rộng rãi, việc đo chiều dài các cạnh trở
nên thuận lợi hơn và có độ chính xác rất cao nên lưới tam giác đo cạnh đã được sử
dụng đáng kể. Tuy nhiên lưới tam giác đo cạnh có nhược điểm là ít trị đo thừa, hơn
nữa máy toàn đạc ngày nay cho phép đo được cả góc lẫn cạnh với độ chính xác cao
nên lưới tam giác hiện nay được xây dựng dưới dạng đo góc, cạnh là chủ yếu.

d. Yêu cầu kỹ thuật khi xây dựng lưới tam giác

Bảng 1.3. Các yêu cầu kỹ thuật của lưới tam giác nhỏ
Các yếu tố đặc trưng

Quy định kỹ thuật

1. Chiều dài cạnh ngắn nhất

150 m
200

2. Góc nhỏ nhất
3. Số tam giác nằm giữa hai cạnh gốc.

17


Khi đo bản đồ: 1: 5000

20

1: 2000

17

1: 1000

15

1: 500

10

4. Sai số khép tam giác giới hạn

90”

5. Sai số trung phương đo góc

30”

6. Sai số tương đối cạnh khởi đầu

1:5000

7. Sai số tương đối cạnh yếu nhất

1: 2000

1.2.3. Lưới GPS
Các phương pháp xây dựng lưới khống chế mặt bằng đã nêu trên có các nhược
điểm cơ bản sau:
-

Các điểm liền kề nhau tạo thành đồ hình cơ bản phải trực tiếp hoặc sau khi xây

-

dựng tiêu phải trông thấy nhau.
Do ảnh hưởng của độ cong Trái Đất và chiết quang nên chiều dài cạnh bị hạn chế.
Hơn nữa cạnh càng dài thì tiêu phải càng cao nên rất gây khó khăn và tốn kém về
kinh tế. Chính vì vậy lưới tam giác hạng I (lưới bậc cao nhất) thì chiều dài cạnh

-

trung bình chỉ là 25 km.
Rất khó khăn khi sử dụng các phương pháp này để liên kết tọa độ trên đất liền và

-

hải đảo.
Khó khăn khi thực hiện công tác đo nối lưới quốc gia với hệ thống tọa độ khu vực

-

và quốc tế để giải quyết các bài toán chung trên toàn cầu.
Khối lượng công tác đo đạc lớn, cần nhiều nhân lực và bị phụ thuộc nhiều vào điều
kiện thời tiết.
Lưới GPS hay còn gọi là lưới trắc địa vệ tinh bằng công nghệ GPS có thể khắc
phục được tất cả các nhược điểm nêu trên. Hiện nay trên thế giới, lưới GPS được
dùng phổ biến để xây dựng lưới khống chế mặt bằng. Công nghệ GPS đã được dùng
để xây dựng lưới cấp cao hơn hạng I (hạng 0) và đến cả cấp khống chế thấp nhất đó
là lưới đo vẽ. Lưới GPS đã được dùng để đo nối tọa trên đất liền và hải đảo trong
lãnh thổ Việt Nam, đo nối lưới quốc gia với hệ thống tọa độ khu vực và quốc tế.
Trị đo của lưới GPS có được từ kết quả thu tín hiệu vệ tinh nhân tạo. Các máy
18


thu đặt tại các điểm khống chế trên mặt đất, thu tín hiệu truyền về từ vệ tinh để tính
ra tọa độ điểm quan sát (đo tuyệt đối) hoặc hiệu tọa độ giữa hai điểm quan sát (đo
tương đối). Do đó, khoảng cách giữa các điểm không bị hạn chế, chiều dài cạnh có
thể lên đến hàng ngàn kilomet. Nhược điểm là thiết bị thu tín hiệu vệ tinh GPS khá
đắt tiền nên hiệu quả kinh tế mang lại chưa cao.
Khi thành lập lưới GPS ta có thể thực hiện theo phương án tuần tự bao gồm tất
cả các cấp, hạng hoặc lưới vượt cấp, lưới cùng một cấp hạng.
1.3. Yêu cầu về độ chính xác
1.3.1. Chỉ tiêu kỹ thuật cơ bản chung của lưới địa chính
Bảng 1.4. Chỉ tiêu kỹ thuật cơ bản của lưới địa chính.
STT

Tiêu chí đánh giá chất lượng lưới địa chính

1

Trị tuyệt đối của sai số trung phương vị trí điểm sau bình

2

sai
Sai số trung phương tương đối cạnh sau bình sai

3

Trị tuyệt đối sai số trung phương tuyệt đối cạnh dưới

Chỉ tiêu kỹ thuật
≤ 5 cm
≤ 1:50.000
≤ 1,2 cm

400m sau bình sai
Trị tuyệt đối sai số trung phương phương vị cạnh sau bình
4

sai:
- Đối với cạnh lớn hơn hoặc bằng 400 mét
- Đối với cạnh nhỏ hơn 400 mét

≤ 5”
≤ 10”

Trị tuyệt đối sai số trung phương độ cao sau bình sai:
5

- Vùng đồng bằng
- Vùng núi

≤ 10 cm

≤ 12 cm
1.3.2. Yêu cầu kỹ thuật cơ bản khi thành lập lưới địa chính bằng công
nghệGNSS và thành quả đo đạc, tính toán, bình sai
a) Chỉ tiêu kỹ thuật cơ bản của lưới địa chính khi thành lập bằng công nghệ GNSS

được quy định như sau
Bảng 1.5. Tiêu chí đánh giá chất lượng lưới địa chính đo bằng công nghệ GNSS
ST

Tiêu chí đánh giá chất lượng lưới địa chính đo bằng

T
1

công nghệ GNSS
Phương pháp đo

Chỉ tiêu kỹ thuật
Đo tĩnh

19


2

Sử dụng máy thu có trị tuyệt đối của sai số đo cạnh

≤ 10 mm + 2.D mm
(D: tính bằng km)

3
4
5
6

Số vệ tinh khỏe liên tục
PDOP lớn nhất
Góc ngưỡng cao (elevation mask) cài đặt trong máy thu
Thời gian đo ngắm đồng thời
Trị tuyệt đối sai số khép hình giới hạn tương đối khi xử

≥4
≥4
≥ 150
≥ 60 phút
≤ 1:100.000

7

lý sơ bộ cạnh (fs/[S])
Khi [S] < 5 km
Trị tuyệt đối sai số khép độ cao dH
Khoảng cách tối đa từ một điểm bất kỳ trong lưới đến

≤ 5 cm

≤ 30 mm
≤ 10 km

8

điểm cấp cao gần nhất
9
Số hướng đo nối tại 1 điểm
≥3
10 Số cạnh độc lập tại 1 điểm
≥2
b) Phải sử dụng ăng ten, máy thu tín hiệu vệ tinh và phần mềm chuyên dụng để thu tín
hiệu, tính toán xác định tọa độ và độ cao.
Trước khi sử dụng phải kiểm tra hoạt động của máy thu và các thiết bị kèm
theo, khi hoạt động bình thường mới được đưa vào sử dụng. Đối với máy thu đang
sử dụng cần kiểm tra sự hoạt động của các phím chức năng, kiểm tra sự ổn định của
quá trình thu tín hiệu thông qua việc đo thử, kiểm tra việc truyền dữ liệu từ máy thu
sang máy tính. Đối với các máy mới, trước khi sử dụng phải tiến hành đo thử
nghiệm trên bãi chuẩn (đối với loại máy thu 1 tần số) hoặc trên các điểm cấp 0 (đối
với loại máy thu 2 tần số) và so sánh kết quả đo với số liệu đã có.
c) Trước khi đo phải tiến hành lập lịch đo. Khi lập lịch đo được sử dụng lịch vệ tinh

quảng bá không có nhiễu SA (broadcast ephemeris) không cũ quá 01 tháng để lập.
Các tham số cần khai báo vào phần mềm lập lịch đo gồm ngày lập lịch đo; vị trí địa
lý khu đo (tọa độ địa lý xác định trên bản đồ, lấy theo trung tâm khu đo, giá trị B, L
xác định đến phút); số vệ tinh tối thiểu cần quan sát 4; PDOP lớn nhất cho phép
quan sát 4; khoảng thời gian tối thiểu của ca đo 60 phút; góc ngưỡng 150.
d) Trong quá trình đo lưới tọa độ ở thực địa điểm đánh dấu trên ăngten phải được đặt
quay về hướng Bắc với sai lệch không quá 10o; chiều cao ăngten được tính trung
bình từ 03 lần đo độc lập vào các thời điểm bắt đầu đo, giữa khi đo và trước khi tắt

máy thu, đọc số đến milimet, giữa các lần đo không lệch quá 2 mm.
e) Khi sử dụng các máy thu tín hiệu vệ tinh nhiều chủng loại, nhiều hãng sản xuất
20


khác nhau để thành lập cùng một lưới phải chuyển file dữ liệu đo ở từng máy sang
dạng RINEX (Receiver Independent Exchange).
f) Sử dụng các phần mềm (modul) phù hợp với loại máy thu tín hiệu vệ tinh để giải tự
-

động véc tơ cạnh, khi tính khái lược véc tơ cạnh phải đảm bảo các chỉ tiêu sau:
Lời giải được chấp nhận (đối với máy thu 01 tần số): Fixed;
Chỉ số Ratio (đối với máy thu 01 tần số): > 1,5 (chỉ xem xét đến khi lời giải là

-

Fixed);
Sai số trung phương khoảng cách: (RMS) < 20 mm + 4.D mm (D tính bằng km).
Phương sai chuẩn (Reference Variance): < 30.
Việc bình sai lưới chỉ được thực hiện sau khi tính khái lược cạnh và sai số khép
cho toàn bộ mạng lưới đạt chỉ tiêu kỹ thuật.

g) Khi tính khái lược cạnh nếu có chỉ tiêu kỹ thuật không đạt yêu cầu thì được phép

tính lại bằng cách thay thế điểm gốc xuất phát, lập các vòng khép khác hoặc không
sử dụng điểm khống chế cấp cao để phát triển lưới địa chính nếu số điểm khống chế
cấp cao còn lại trong lưới vẫn đảm bảo theo quy định. Trong trường hợp không sử
dụng điểm khống chế cấp cao đó làm điểm gốc phát triển lưới thì vẫn đưa vào bình
sai như một điểm trong lưới và phải nêu rõ trong Báo cáo Tổng kết kỹ thuật. Số liệu
chỉ được đưa vào bình sai chính thức bằng phương pháp bình sai chặt chẽ khi đã

giải quyết các tồn tại phát hiện trong quá trình tính khái lược.
h) Thành quả đo đạc, tính toán và bình sai khi thành lập lưới địa chính bằng công nghệ
-

GNSS gồm:
Bảng trị đo và số cải chính sau bình sai;
Bảng sai số khép hình;
Bảng chiều dài cạnh, phương vị, chênh cao và các sai số sau bình sai (sai số trung
phương vị trí điểm tọa độ, sai số trung phương tương đối cạnh, sai số trung phương

-

phương vị cạnh và sai số trung phương độ cao).
Bảng tọa độ vuông góc không gian X, Y, Z;
Bảng tọa độ và độ cao trắc địa B, L, H;
Bảng tọa độ vuông góc phẳng và độ cao thủy chuẩn sau bình sai;
Sơ đồ lưới địa chính sau thi công.

21


CHƯƠNG 2: ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ GNSS TRONG XÂY DỰNG
LƯỚI ĐỊA CHÍNH
2.1. Tổng quát về hệ thống GNSS
2.1.1. Giới thiệu về công nghệ GNSS
Hệ thống GNSS được cấu thành như một chòm sao của quỹ đạo vệ tinh kết hợp
với thiết bị ở mặt đất. Trong cùng một thời điểm, ở một vị trí trên mặt đất nếu xác
định được khoảng cách đến ba vệ tinh (tối thiểu) thì sẽ tính được toạ độ của vệ tinh
đó. Chúng hoạt động trong mọi điều kiện thời tiết, mọi nơi trên trái đất và 24 giờ
một ngày.

Hình 2.1. Hệ thống vệ tinh nhân tạo trên quỹ đạo
GNSS là hệ thống định vị dẫn đường sử dụng vệ tinh và hoạt động tương đối
giống nhau gồm: hệ thống GPS, hệ thống GLONASS, hệ thống GALILEO và hệ
thống COMPASS,...
Hệ thống GPS: là hệ thống định vị toàn cầu do Bộ quốc phòng Mỹ thiết kế và
điều hành, được đưa vào hoạt động từ năm 1994. GPS bao gồm 28 vệ tinh chuyển
động trong 6 mặt phẳng quỹ đạo.
Hệ thống GLONASS: Là hệ thống vệ tinh dẫn đường toàn cầu, do Liên bang
Xô Viết (cũ) thiết kế và điều hành được đưa vào hoạt động từ năm 1995 và được
duy trì hoạt động cho đến nay. GLONASS bao gồm 30 vệ tinh chuyển động trong 3
mặt phẳng quỹ đạo.
22


Hệ thống GALILEO mang tên nhà thiên văn học GALILEO, do Liên minh
châu Âu (EU) chế tạo với mục đích sử dụng dân sự. Việc nghiên cứu dự án hệ thống
GALILEO được bắt đầu triển khai thực hiện từ năm 1999 do 4 quốc gia Pháp, Đức,
Italia và Anh, dự kiến đưa vào sử dụng trong năm 2010. GALILEO được thiết kế
gồm 30 vệ tinh chuyển động trong 3 mặt phẳng quỹ đạo.
Hệ thống COMPASS là hệ thống định vị Bắc Đẩu là một dự án của Trung Quốc
phát triển một hệ thống vệ tinh định vị độc lập. Hệ thống Bắc Đẩu đầu tiên, chính
thức được gọi là “Hệ thống thử nghiệm định vị vệ tinh Bắc Đẩu”, hay được gọi là
“Bắc Đẩu 1”, bao gồm 3 vệ tinh và có giới hạn bao trả và các ứng dụng. Nó đã được
cung cấp dịch vụ chuyển hướng chủ yếu cho các khách hàng ở Trung Quốc và từ
các vùng lân cận từ năm 2000. Ngoài mục đích quân sự, hệ thống này còn phục vụ
cho các nhiệm vụ khác như trắc địa - bản đồ, viễn thám.
Hệ thống GNSS được cấu tạo thành ba phần: phần không gian, phần điều khiển
và phần người sử dụng.
Phần không gian: Gồm các vệ tinh hoạt động bằng năng lượng mặt trời, bay

trên quỹ đạo. Quãng thời gian tồn tại của chúng vào khoảng 10 năm và chi phí cho
mỗi lần thay thế lên đến hàng tỷ USD.
Phần điều khiển: Để duy trì hoạt động của toàn bộ hệ thống GNSS cũng như
hiệu chỉnh tín hiệu thông tin của vệ tinh. Có các trạm quan sát trên mặt đất, chia
thành trạm trung tâm và trạm con. Các trạm con, vận hành tự động, nhận thông tin
từ vệ tinh, gửi tới cho trạm chủ. Sau đó các trạm con gửi thông tin đã được hiệu
chỉnh trở lại, để các vệ tinh biết được vị trí của chúng trên quỹ đạo và thời gian
truyền tín hiệu. Nhờ vậy, các vệ tinh mới có thể đảm bảo cung cấp thông tin chính
xác tuyệt đối vào bất kỳ thời điểm nào.
Phần người sử dụng và thiết bị thu vệ tinh: Là khu vực có phủ sóng mà người
sử dụng cần có ăng ten và máy thu tín hiệu từ vệ tinh và có được thông tin vị trí,
thời gian và vận tốc di chuyển. Để có thể thu được vị trí, ở phần người sử dụng cần
có anten và máy thu GNSS.
Các vệ tinh của GNSS bay vòng quanh trái đất hai lần trong một ngày theo một
quỹ đạo rất chính xác và phát tín hiệu có thông tin xuống trái đất. Các máy thu
GNSS nhận thông tin này và bằng các phép tính lượng giác, máy thu có thể tính
23


được vị trí của người dùng và hiển thị lên bản đồ điện tử của máy tính. Máy thu
GNSS phải bắt được với tín hiệu của ít nhất ba vệ tinh để tính ra vị trí hai chiều
(kinh độ và vĩ độ) và để theo dõi được chuyển động. Với bốn hay nhiều hơn vệ tinh
trong tầm nhìn thì máy thu có thể tính được vị trí ba chiều (kinh độ, vĩ độ và độ
cao). Một khi vị trí người dùng đã tính được thì máy thu GNSS có thể tính được các
thông tin khác, như tốc độ, hướng chuyển động, bám sát di chuyển, khoảng quá
trình, quãng cách tới điểm đến, thời gian mặt trời mọc, mặt trời lặn và nhiều cái
khác nữa.
GNSS được sử dụng cho vô số các ứng dụng khác nhau. Ngày nay rất dễ để
nhận thấy sự hiện diện của GNSS trong mọi mặt của đời sống. Kết hợp giữa công
nghệ thông tin, hệ thống bản đồ số và thiết bị định vị vệ tinh đã tạo thành một hệ

thống dẫn đường lý tưởng.
2.1.2. Cấu trúc của hệ thống GNSS
Cấu trúc chung của các hệ thống định vị vệ tinh toàn cầu GNSS bao gồm 3 bộ
phận đó là:
-

Đoạn không gian (Space Segment)
Đoạn điều khiển (Control Segment)
Đoạn sử dụng (Use Segment)

Hình 2.2. Cấu trúc chung của hệ thống GNSS
a. Đoạn không gian (Space Segment)

Đoạn không gian bao gồm các vệ tinh bay xung quanh trái đất trên quỹ đạo theo
quỹ đạo xác định, nó được coi là những điểm mốc di động trên bầu trời cung cấp
các tín hiệu đạo hàng cho các máy thu dưới mặt đất và cần thu được tín hiệu tối
thiểu 4 vệ tinh để có thể xác định toạ độ của các điểm đo.
24


Hình 2.3. Chòm sao vệ tinh
b. Đoạn điều khiển (Control Segment)

Bao gồm các trạm trên mặt đất có chức năng giám sát tình trạng hoạt động của
vệ tinh: theo dõi, điều khiển, tính toán bản lịch vệ tinh và nạp dữ liệu lên vệ tinh.
Đoạn điều khiển được thiết lập để duy trì hoạt động của toàn bộ hệ thống định
vị. Trạm điều khiển trung tâm có nhiệm vụ chủ yếu hiệu chỉnh các tín hiệu, cập
nhập thông tin đạo hàng truyền đi từ vệ tinh để chính xác hoá các thông tin đạo
hàng, trong đó có vệ tinh quảng bá, bảo đảm độ chính xác cần thiết cho công tác
định vị.

Các công việc quan sát và định vị của đoạn điều khiển có thể coi là quy trình
thực hiện” bài toán thuận” nhằm có được vị trí vệ tinh trên quỹ đạo để từ đó cung
cấp cho đoạn sử dụng qua lịch vệ tinh quảng bá.

Hình 2.4. Các trạm điều khiển của hệ thống GPS
Nhìn chung vai trò của đoạn điều khiển trong các hệ thống định vị sẽ có 3
nhiệm vụ sau:
25