Nghiên cứu sử dụng hạ tầng mạng viễn thông di động trong đo đạc địa chính bằng phương pháp đo GPS động thời gian thực

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN

PHẠM THÀNH VIỆT

NGHIÊN CỨU SỬ DỤNG HẠ TẦNG
MẠNG VIỄN THÔNG DI ĐỘNG TRONG ĐO ĐẠC ĐỊA CHÍNH
BẰNG PHƢƠNG PHÁP ĐO GPS ĐỘNG THỜI GIAN THỰC

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC

HÀ NỘI - 2015


ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN

PHẠM THÀNH VIỆT

NGHIÊN CỨU SỬ DỤNG HẠ TẦNG
MẠNG VIỄN THÔNG DI ĐỘNG TRONG ĐO ĐẠC ĐỊA CHÍNH
BẰNG PHƢƠNG PHÁP ĐO GPS ĐỘNG THỜI GIAN THỰC

Ngành: Quản lý đất đai
Mã số: 60850103

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC
NGƢỜI HƢỚNG DẪN KHOA HỌC
PGS.TS. TRẦN QUỐC BÌNH

HÀ NỘI - 2015

LỜI CẢM ƠN
Tôi xin chân thành gửi lời cảm ơn sâu sắc đến PGS.TS. Trần Quốc Bình
ngƣời đã chỉ bảo và hƣớng dẫn tôi tận tình trong suốt quá trình nghiên cứu đề tài và
hoàn thành luận văn này.
Trong suốt quá trình học tập, nghiên cứu và hoàn thành luận văn, tôi đã nhận
đƣợc sự tạo điều kiện, giúp đỡ nhiệt tình của các thầy cô giáo của Khoa Địa lý,
Trƣờng Đại học Khoa học Tự nhiên, Đại học Quốc gia Hà Nội.
Trong thời gian thực nghiệm, tôi cũng đã nhận đƣợc sự giúp đỡ, tạo điều
kiện của anh Trƣơng An Phong cùng các cán bộ Viện Khoa học Đo đạc và Bản đồ
đã giúp đỡ tôi trong quá trình thực hiện luận văn này.
Ngoài sự tri ân trên đây, tôi xin cam đoan những nội dung đƣợc trình bày
trong luận văn này là công trình nghiên cứu của riêng tôi. Tôi rất biết ơn và mong
nhận đƣợc những ý kiến đóng góp và phản hồi đối với nội dung nghiên cứu của
công trình này.
Ngày 15 tháng 12 năm 2015

PHẠM THÀNH VIỆT


MỤC LỤC
MỞ ĐẦU .....................................................................................................................1
CHƢƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ ỨNG DỤNG GPS TRONG ĐO ĐẠC ĐỊA
CHÍNH ........................................................................................................................4
1.1. Vai trò, nội dung và yêu cầu của công tác đo đạc địa chính trong hệ thống quản
lý đất đai ......................................................................................................................4
1.1.1. Vai trò của đo đạc địa chính...................................................................4
1.1.2. Nội dung của công tác đo đạc địa chính ................................................4
1.1.3. Yêu cầu kỹ thuật đối với công tác đo đạc địa chính ..............................8

1.2. Các phƣơng pháp đo đạc địa chính ....................................................................10
1.2.1. Đo đạc bằng phƣơng pháp toàn đạc điện tử .........................................10
1.2.2. Đo đạc bằng công nghệ ảnh số ............................................................11
1.2.3. Đo đạc bằng công nghệ GPS ...............................................................12
1.2.4. Khái quát về hệ thống GPS ..................................................................13
1.3. Tình hình ứng dụng GPS trong đo đạc địa chính ...............................................17
1.4. Tình hình nghiên cứu trong và ngoài nƣớc về sử dụng mạng viến thông trong
đo đạc GPS ................................................................................................................18
CHƢƠNG 2. THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐO ĐẠC ĐỊA CHÍNH BẰNG PHƢƠNG
PHÁP ĐO GPS ĐỘNG THỜI GIAN THỰC SỬ DỤNG HẠ TẦNG MẠNG VIỄN
THÔNG DI ĐỘNG ...................................................................................................21
2.1. Cơ sở khoa học của phƣơng pháp đo GPS động thời gian thực ........................21
2.1.1. Phƣơng pháp đo tĩnh (static) ................................................................22
2.1.2. Phƣơng pháp đo tĩnh nhanh (fast static) ..............................................22
2.1.3. Phƣơng pháp đo động (Kinematic) ......................................................23
2.1.4. Phƣơng pháp đo giả động ....................................................................25
2.1.5. Nguyên lý của phƣơng pháp đo GPS động thời gian thực ..................27
2.1.6. Những vấn đề cần khắc phục trong đo đạc địa chính bằng phƣơng pháp
đo GPS động thời gian thực ...........................................................................31


2.1.7. Tiềm năng sử dụng mạng viễn thông di động trong đo GPS động thời gian
thực .................................................................................................................32
2.2. Thiết kế hệ thống đo GPS động thời gian thực sử dụng hạ tầng mạng viễn thông
di động .......................................................................................................................34
2.2.1. Các thiết bị phần cứng và sơ đồ kết nối ...............................................35
2.2.2. Phần mềm và các chƣơng trình điều khiển ..........................................36
2.3. Quy trình đo đạc .................................................................................................37
CHƢƠNG 3. THỬ NGHIỆM ĐO ĐẠC ĐỊA CHÍNH BẰNG PHƢƠNG PHÁP ĐO
GPS ĐỘNG THỜI GIAN THỰC TẠI HUYỆN LƢƠNG TÀI, TỈNH BẮC NINH 42

3.1. Khái quát về khu vực thử nghiệm ......................................................................42
3.1.1. Vị trí địa lý ...........................................................................................42
3.1.2. Đặc điểm địa hình, địa vật ...................................................................42
3.1.3. Đặc điểm kinh tế, xã hội ......................................................................43
3.2. Điều kiện và phƣơng pháp thử nghiệm ..............................................................44
3.3. Phƣơng pháp thử nghiệm ...................................................................................46
3.4. Trình tự các bƣớc tiến hành đo đạc thử nghiệm ................................................50
3.4.1. Quá trình đo tĩnh để xác định tọa độ các điểm khống chế đo vẽ .........50
3.4.2. Quá trình đo động thời gian thực sử dụng sóng radio .........................50
3.4.3. Quá trình đo động thời gian thực sử dụng hạ tầng mạng viễn thông di
động ................................................................................................................51
3.5. Kết quả thử nghiệm ............................................................................................52
3.5.1. Thử nghiệm so sánh phƣơng pháp đo động thời gian thực bằng công
nghệ sử dụng hạ tầng mạng viễn thông di động và sử dụng sóng radio ........52
3.5.2. Thử nghiệm sử dụng phƣơng pháp đo động thời gian thực sử dụng hạ
tầng mạng viễn thông di động với vị trí đặt Base không đƣợc thuận tiện .....55
3.5.3. Thử nghiệm đánh giá ảnh hƣởng của chất lƣợng đƣờng truyền mạng
đối với đo động thời gian thực sử dụng hạ tầng mạng viễn thông di động ...56


3.5.4. Thử nghiệm đánh giá ảnh hƣởng của khoảng cách từ trạm Base đến
Rover đối với phƣơng pháp đo động thời gian thực sử dụng hạ tầng mạng
viễn thông di động..........................................................................................57
3.5.5. Thử nghiệm sử dụng phƣơng pháp đo động thời gian thực sử dụng hạ
tầng mạng viễn thông di động để đo đạc các điểm chi tiết ............................61
3.6. Đề xuất một số giải pháp nâng cao hiệu quả sử dụng mạng viễn thông di động
trong đo đạc địa chính bằng phƣơng pháp đo GPS động thời gian thực ..................63
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ...................................................................................65
TÀI LIỆU THAM KHẢO .........................................................................................67
PHỤ LỤC ..................................................................................................................69

Phụ lục 1: Kết quả đo các điểm chi tiết bằng phƣơng pháp toàn đạc .......................69
Phụ lục 2: Kết quả so sánh các điểm chi tiết với kết quả đo bằng máy toàn đạc......71
Phụ lục 3: Các kết quả so sánh về thời gian khởi đo và sự suy giảm độ chính xác
của các điểm khống chế ............................................................................................73
Phụ lục 4 : Ví dụ về số liệu đầu ra của thiết bị .........................................................77


DANH MỤC HÌNH
Hình 1.1: Cấu trúc của hệ thống GPS ......................................................................14
Hình 1.2: Chuyển động của vệ tinh trên Quỹ đạo .....................................................15
Hình 1.3: Mạng lƣới các trạm điều khiển của hệ thống GPS từ sau năm 2005. .......16
Hình 2.1: Sơ đồ kỹ thuật đo tĩnh ..............................................................................22
Hình 2.2: Sơ đồ kỹ thuật đo GPS động (Kinematic GPS) ........................................24
Hình 2.3: Sơ đồ kết nối trong hệ thống đo GPS động thời gian thực .......................36
Sử dụng hạ tầng mạng viễn thông di động ................................................................36
Hình 2.4: Giao diện phần mềm cài đặt kết nối Server ..............................................37
Hình 2.5: Giao diện phần mềm cài đặt và điều khiển đo đạc ...................................37
Hình 2.6: Giao diện phần mềm cấ u hình máy Base ..................................................38
Hình 2.7: Giao diện phần mềm cấ u hin
̀ h máy Rover ................................................39
Hình 2.8: Giao diện phần mềm cấ u hình dữ liệu đầu ra máy Rover .........................39
Hình 2.9: Quy trình đo đạc địa chính bằng RTK ......................................................41
Hình 3.1: Sơ đồ vị trí huyện Lƣơng Tài trên nền ảnh Google Earth ........................42
Hình 3.2: Sơ đồ phân bố các điểm địa chính cơ sở đặt máy Base ............................48
Hình 3.3: Sơ đồ phân bố các điểm khống chế của khu đo thông thoáng ..................49
Hình 3.4: Sơ đồ phân bố các điểm khống chế của khu đo bị che khuất một phần bởi
cây .............................................................................................................................49
Hình 3.5: Sơ đồ phân bố các điểm khống chế của khu đo bị che khuất một phần bởi
nhà cửa ......................................................................................................................50
Hình 3.6: So sánh độ chính xác của phƣơng pháp đo động thời gian thực sử dụng hạ

tầng mạng viễn thông di động và sử dụng sóng radio tại các điểm thử nghiệm .......54
Hình 3.7: Đồ thị so sánh thời gian khởi đo của phƣơng pháp đo động thời gian thực
sử dụng hạ tầng mạng viễn thông di động và sử dụng sóng radio ............................54
Hình 3.8: Đồ thị so sánh độ chính xác đo động thời gian thực sử dụng hạ tầng mạng
viễn thông khi sử dụng các vị trí đặt Base khác nhau ...............................................55
Hình 3.9: Đồ thị so sánh thời gian khởi đo trong đo động thời gian thực sử dụng hạ


tầng mạng viễn thông di động khi sử dụng các vị trí đặt Base khác nhau ................56
Hình 3.10: Đồ thị so sánh độ chính xác trong đo động thời gian thực sử dụng hạ
tầng mạng viễn thông di động với các tốc độ đƣờng truyền khác nhau ...................57
Hình 3.11: Đồ thị so sánh thời gian khởi đo trong đo động thời gian thực sử dụng hạ
tầng mạng viễn thông di động khi sử dụng tốc độ đƣờng truyền khác nhau ............57
Hình 3.12: Sơ đồ bố trí các điểm đặt làm Base để xác định sự suy giảm độ chính xác
khi tăng dần khoảng cách từ Base đến Rover ...........................................................58
Hình 3.13: Độ chính xác trong đo động thời gian thực sử dụng hạ tầng mạng viễn
thông di động khi tăng dần khoảng cách từ Base đến Rover ....................................60
Hình 3.14: Đồ thị so sánh thời gian khởi đo khi tăng dần khoảng cách từ Base đến
Rover .........................................................................................................................61
Hình 3.15: Đồ thị so sánh độ chính xác các điểm chi tiết trong đo động thời gian
thực sử dụng hạ tầng mạng viễn thông (do đồ thị dài nên đƣợc tách thành 2 phần) 63


DANH MỤC BẢNG
Bảng 1.1: Chỉ tiêu kỹ thuật cơ bản chung của lƣới địa chính ....................................8
Bảng 1.2: Chỉ tiêu kỹ thuật cơ bản của lƣới địa chính khi lập bằng công nghệ GPS ........9
Bảng 1.3: Chỉ tiêu kỹ thuật cơ bản chung của lƣới khống chế đo vẽ .............................10
Bảng 1.4: Bảng tần số các sóng L1, L2 ....................................................................15
Bảng 2.1: Bảng tổng hợp về các phƣơng pháp đo GPS ...........................................26
Bảng 2.2: Định nghĩa chuẩn của một gói dữ liệu CMR ...........................................28

Bảng 2.3: Định nghĩa chuẩn của kiểu dữ liệu RTCM ..............................................29
Bảng 3.1: Một số thông số về sai số do các hãng sản xuất đƣa ra ...........................45
Bảng 3.2: Kết quả đo các điểm khống chế đo vẽ bằng phƣơng pháp đo tĩnh ...........46
Bảng 3.3: Kết quả các điểm địa chính cơ sở lấy làm điểm đặt Base ........................47
Bảng 3.4: So sánh kết quả sự suy giảm độ chính xác trong đo động thời gian thực
bằng công nghệ sử dụng hạ tầng mạng viễn thông di động và sử dụng sóng radio .53
Bảng 3.5: Tọa độ các điểm địa chính cơ sở sử dụng làm trạm Base để đánh giá độ
chính xác khi tăng khoảng cách Base và Rover ........................................................58
Bảng 3.6. Độ chính xác đo động thời gian thực sử dụng hạ tầng mạng viễn thông di động
so với kết quả đo tĩnh khi khoảng cách từ Base đến Rover là 9 km, 16 km, 18 km ........59
Bảng 3.7. Yêu cầu về sai số vị trí điểm khống chế đo vẽ ........................................59


DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT

GPS: Hệ thống định vị toàn cầu (Global Positioning System)
PDOP: Độ suy giảm độ chính xác vị trí điểm (Posittional Dilution of Precision)
RDOP: Độ suy giảm độ chính xác tƣơng đối (Relative Dilution of Precision)
RTK: Đo động thời gian thực (Real Time Kinematic)
PPK: Đo động xử lý sau (Post Processing Kinematic)
VRS: Trạm tham chiếu ảo (Virtual Reference Stations)
3G: Công nghệ truyền thông thế hệ thứ ba (Third-generation technology)


MỞ ĐẦU
Đo đạc địa chính là một trong những công việc đầu tiên của quá trình
xâydựng hồ sơ cho công tác quản lý đất đai. Ở giai đoạn này chúng ta cần phải đo
đạc đƣa ra một số liệu chính xác thì các bƣớc tiếp theo của quá trình hoàn thiện hồ
sơ quản lý đất đai sẽ đƣợc tiến hành nhanh và chính xác hơn.
Tình hình đo đạc địa chính của nƣớc ta trong những năm gần đây đã có

những bƣớc phát triển mạnh, một phần do sự phát triển chung của cả hệ thống đo
đạc trên thế giới những công nghệ đo đạc mới ra đời đã phần nào thay thế cho các
công nghệ cũ về độ chính xác cũng nhƣ thời gian tiến hành một công trình đo đạc
cụ thể. Trong các công nghệ mới về đo đạc thì điển hình nhất và đƣợc áp dụng rộng
rãi hiện nay là các phƣơng pháp đo đạc sử dụng thiết bị thu tín hiệu từ vệ tinh GPS
bằng các phƣơng pháp khác nhau nhằm đƣa ra đƣợc vị trí chính xác về tọa độ và độ
cao của các điểm đo. Trong số các phƣơng pháp đó thì phƣơng pháp đo GPS động
thời gian thực (RTK - Real Time Kinematic) là phƣơng pháp mà trong quá trình đo
đạc ngoài thực địa sẽ cho kết quả tốt trong thời gian nhanh nhất.
Bản chất của phƣơng pháp này là một thiết bị định vị vệ tinh đƣợc đặt ở một
điểm đã biết tọa độ là máy Base, máy sẽ thu tín hiệu vệ tinh rồi thông qua một bộ
phát sóng radio truyền dữ liệu cải chính đến một thiết bị đo khác có khả năng thu
đƣợc sóng radio trên đƣợc gọi là máy Rover máy này cũng thu tín hiệu vệ tinh và
tín hiệu cải chính từ máy Base để đƣa ra tọa độ chính xác của điểm cần xác định tọa
độ.
Tuy nhiên hiện nay các thiết bị sử dụng công nghệ này có giá thành rất cao
và phải sử dụng đồng bộ từ máy đặt làm Base, máy Rover, bộ phát sóng radio và
nhiều khi các thiết bị không cùng model, cấu trúc phần cứng hoặc không cùng các
nhà sản xuất sẽ không tƣơng thích để kết nối đƣợc với nhau vì chúng đƣợc sản xuất
để truyền dẫn với nhau theo chuẩn của nhà chế tạo và trong quá trình sử dụng hệ
thống nếu có một thiết bị xảy ra sự cố sẽ làm cả hệ thống tê liệt nên dẫn đến lãng
phí thiết bị và ảnh hƣởng đến tiến độ công việc của một công trình đo đạc. Còn hệ

1


thống sử dụng mạng viễn thông các thiết bị trong hệ thống đƣợc kết nối với nhau
theo một chuẩn chung nên chúng vẫn hoạt động.
Để giải quyết những vấn đề nêu trên, có thể xem xét khả năng sử dụng mạng
viễn thông di động làm hạ tầng để trao đổi thông tin giữa máy Base và máy Rover.

Giải pháp sử dụng mạng viễn thông có một ƣu điểm nữa là thông tin thuộc tính về
thửa đất có thể truyền tải trực tiếp về máy chủ, góp phần làm đơn giản hóa công
việc thu thập dữ liệu thuộc tính. Tuy nhiên, việc sử dụng mạng viễn thông di động
cũng có thể làm phát sinh một số vấn đề nhƣ độ trễ của tín hiệu trong quá trình
truyền từ trạm Base đến trạm Rover, hay độ ổn định của mạng hoặc những vấn đề
của phần cứng và phần mềm kết nối mạng có thể ảnh hƣởng đến kết quả đo đạc. Để
đánh giá đƣợc ảnh hƣởng của những vấn đề này và đề xuất giải pháp khắc phục, tôi
đã lựa chọn đề tài "Nghiên cứu sử dụng hạ tầng mạng viễn thông di động trong đo
đạc địa chính bằng phƣơng pháp đo GPS động thời gian thực".
1. Mục tiêu nghiên cứu
Đánh giá khả năng sử dụng hạ tầng mạng viễn thông di động trong đo GPS
động thời gian thực nhằm nâng cao hiệu quả ứng dụng GPS trong đo đạc địa chính.
2. Nhiệm vụ nghiên cứu
- Nghiên cứu tổng quan về bản đồ địa chính và phƣơng pháp thành lập bản
đồ địa chính bằng phƣơng pháp đo GPS động thời gian thực.
- Nghiên cứu thiết kế hệ thống đo GPS động thời gian thực sử dụng hạ tầng
mạng viễn thông di động hiện có.
- Thử nghiệm đo đạc và xử lý số liệu nhằm đánh giá độ chính xác và độ tin
cậy của hệ thống, trên cơ sở đó đề xuất một số giải pháp nâng cao hiệu quả sử dụng
mạng viễn thông di động trong đo đạc địa chính bằng GPS đo động thời gian thực.
3. Phạm vi nghiên cứu
Phạm vi không gian: Khu vực nghiên cứu thử nghiệm đƣợc thực hiện trong
phạm vi huyện Lƣơng Tài, tỉnh Bắc Ninh.
4. Phƣơng pháp nghiên cứu
- Phƣơng pháp thống kê: sử dụng để thống kê các số liệu về tọa độ các điểm

2


địa chính khu vực huyện Lƣơng Tài phục vụ cho mục đích nghiên cứu.

- Phƣơng pháp so sánh: Sử dụng để so sánh số liệu thu thập, số liệu đo đạc
thực tế bằng các phƣơng pháp khác nhau để từ đó đƣa ra kết luận cho mục đích
nghiên cứu.
- Phƣơng pháp tổng hợp và phân tích để làm rô thực trạng công tác đo đạc
địa chính, xây dựng hệ thống các mốc địa chính, các độ chính xác của các phƣơng
pháp và sự ảnh hƣởng của nó đến chất lƣợng hồ sơ địa chính.
- Phƣơng pháp thử nghiệm thực tế: sử dụng để thu thập số liệu và kiểm
chứng các ý tƣởng, giải pháp kỹ thuật trong thực tế.
5. Kết quả đạt đƣợc
Đánh giá đƣợc khả năng ứng dụng, ƣu và nhƣợc điểm cùng một số giải pháp
khắc phục những vấn đề khi sử dụng mạng viễn thông di động trong đo đạc địa
chính ở Việt Nam.
6. Ý nghĩa khoa học
- Ý nghĩa khoa học: làm rô đƣợc vấn đề có thể sử dụng hạ tầng mạng viễn
thông di động làm trung gian trong quá trình chuyển tải dữ liệu qua lại giữa các
thiết bị đo đạc GPS thay thế cho cách thức truyền thống là sử dụng bộ phát sóng
radio, từ đó đƣa ra các giải pháp nhằm nâng cao hiệu quả sử dụng của hệ thống
trong thực tế
- Ý nghĩa thực tiễn: Các kết luận khoa học từ kết quả quả đo đạc thực tế của
đề tài đƣợc đƣa ra nhằm giúp các đơn vị sản xuất có thể đƣa ra đƣợc các phƣơng án
thi công hiệu quả nhất khi sử dụng hệ thống này.

3


CHƢƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ ỨNG DỤNG GPS
TRONG ĐO ĐẠC ĐỊA CHÍNH
1.1. Vai trò, nội dung và yêu cầu của công tác đo đạc địa chính trong hệ thống
quản lý đất đai
1.1.1. Vai trò của đo đạc địa chính

Đo đạc địa chính là việc đo đạc với độ chính xác nhất định để xác định các
thông tin về đơn vị đất đai nhƣ ranh giới, vị trí phân bố đất, ranh giới sử dụng đất,
diện tích đất, đồng thời điều tra phản ánh hiện trạng phân loại sử dụng đất, phân
hạng chất lƣợng đất. Đo đạc địa chính bao gồm đo đạc ban đầu để thành lập bản đồ,
hồ sơ địa chính ban đầu và đo đạc hiệu chỉnh đƣợc thực hiện khi thửa đất có thay
đổi về hình dạng và kích thƣớc [7].
Đo đạc địa chính là công tác đo vẽ và điều tra xác định các thông tin cơ bản
về vị trí, kích thƣớc thửa đất và các bất động sản phụ thuộc trên đó, đồng thời tiến
hành điều tra quyền sở hữu, quyền sử dụng, phân loại sử dụng, phân hạng đất nhằm
cung cấp các thông tin về đất đai kịp thời phục vụ quản lý đất đai, quản lý nhà, thu
thuế, quy hoạch đô thị, nông thôn, khai thác tài nguyên quốc gia một cách có hiệu
quả, phục vụ cho phát trển kinh tế và bảo vệ môi trƣờng
Đặc điểm kỹ thuật của đo đạc địa chính: ngoài việc cần đảm bảo thực hiện
đúng các tiêu chuẩn Nhà nƣớc về đo vẽ bản đồ tỷ lệ lớn, còn phải song song tiến
hành điều tra để thu thập các thông tin về địa lý, kinh tế, pháp luật của đất đai và
các bất động sản. Các thông tin này cần hoàn chỉnh, có hệ thống và đƣợc biểu thị
dƣới các hình thức nhƣ bản đồ, bảng biểu, văn bản, đồng thời biên tập thành hồ sơ.
Bản đồ địa chính là kết quả cuối cùng của đo đạc địa chính, đó là tài liệu cơ sở cho
quản lý đất đai, đồng thời là tƣ liệu quan trọng trong hồ sơ địa chính.
1.1.2. Nội dung của công tác đo đạc địa chính
Công tác quản lý đất đai đòi hỏi phải có thông tin tin cậy về đất đai, phải
đảm bảo độ chính xác nhất định. Do đó, đo đạc địa chính cần theo nguyên tắc và
phƣơng pháp đo đạc hoàn chỉnh, ví dụ từ cục diện đến toàn bộ, trƣớc tiên phải tiến

4


hành đo khống chế sau đó mới đến đo chi tiết. Nội dung của đo đạc địa chính cần có
[7]:
- Đo đạc lƣới khống chế tọa độ và độ cao địa chính.

- Đo đạc thửa đất, các loại đất và các công trình trên đất.
- Điều tra thu thập tƣ liệu về quyền sử dụng đất, sở hữu nhà, hiện trạng sử
dụng đất, phân hạng, tính thuế,…
- Khi có biến động đất đai cần kịp thời đo vẽ, cập nhật hồ sơ địa chính, công
việc gồm: đo vẽ hiện chỉnh bản đồ địa chính, đo vẽ lại và chỉnh sửa hồ sơ nhằm
đảm bảo tính chính xác và hiện thực của tƣ liệu địa chính.
- Căn cứ các yêu cầu về sử dụng đất, khai thác tài nguyên, quy hoạch đất đai
để tiến hành các công việc đo vẽ có liên quan.
Đo đạc địa chính thƣờng đòi hỏi xác định chính xác vị trí mặt bằng của thửa
đất và các công trình với độ chính xác cao, còn độ cao của chúng không có yêu cầu
cao nhƣ đối với vị trí mặt bằng.
Để các sản phẩ m đo đa ̣c điạ chin
́ h đa ̣t đƣơ ̣c các nô ̣i dung n

êu trên thì các

bƣớc phải tuân thủ theo nhƣ̃ng nô ̣i dung chính nhƣ sau:
1. Thành lập lưới địa chính
Lƣới địa chính đƣợc xây dựng bằng phƣơng pháp đƣờng chuyền hoặc bằng
công nghệ GPS theo đồ hình lƣới tam giác dày đặc, đồ hình chuỗi tam giác, tứ giác
để làm cơ sở phát triển lƣới khống chế đo vẽ.
Trƣớc khi thiết kế lƣới phải tiến hành khảo sát thực địa để chọn phƣơng pháp
xây dựng lƣới phù hợp và phải lƣu ý sao cho thuận tiện cho phát triển lƣới khống
chế đo vẽ [3].
Khi xây dựng lƣới địa chính bằng công nghệ GPS thì phải đảm bảo có các
cặp điểm thông hƣớng. Vị trí chọn điểm phải quang đãng, thông thoáng, cách các
trạm phát sóng ít nhất 500m. Tầm quan sát vệ tinh thông thoáng trong phạm vi góc
thiên đỉnh phải lớn hơn hoặc bằng 750. Trong trƣờng hợp đặc biệt khó khăn cũng
không đƣợc nhỏ hơn 550 và chỉ đƣợc khuất về một phía. Các thông tin trên phải ghi
rô vào ghi chú điểm để lựa chọn khoảng thời gian đo cho thích hợp [3].

5


2. Đo đạc thành lập bản đồ địa chính
Khi đo vẽ chi tiết, tùy theo yêu cầu độ chính xác bản đồ cần lập và phƣơng
pháp đo vẽ lập bản đồ địa chính mà lựa chọn loại máy đo, độ chính xác lý thuyết
theo lý lịch của máy đo cho phù hợp và phải quy định rô trong thiết kế kỹ thuật - dự
toán công trình.
Trƣớc khi đo vẽ chi tiế t cầ n xác đinh
đƣơ ̣c ranh giới hành chin
̣
́ h ngoài thƣ̣c
điạ bằ ng cách thu thâ ̣p các tài liê ̣u đã có

liên quan đến hiện trạng sử dụng đất của

địa phƣơng hoă ̣c chỉ bởi ngƣời có thẩ m quyề n hoă ̣c chủ sƣ̉ du ̣ng hơ ̣p pháp .
Việc đo vẽ chi tiết ranh giới thửa đất đƣợc thực hiện theo hiện trạng thực tế
đang sử dụng. Trƣờng hợp có giấy tờ pháp lý về quyền sử dụng đất thể hiện rô ranh
giới thửa đất (có kích thƣớc cạnh hoặc tọa độ đỉnh thửa đất) nhƣng ranh giới thửa
đất trên thực địa đã thay đổi so với giấy tờ đó thì trên bản đồ địa chính phải thể hiện
cả đƣờng ranh giới thửa đất theo giấy tờ đó (bằng nét đứt) và ranh giới thửa đất theo
hiện trạng (bằng nét liền).
Đối với khu đo cùng thời điểm đo vẽ có nhiều tỷ lệ khác nhau thì phải đánh
dấu các điểm chi tiết chung của hai tỷ lệ để đo tiếp biên. Các điểm đo tiếp biên phải
đƣợc đo đạc theo chỉ tiêu kỹ thuật của tỷ lệ bản đồ lớn hơn.
Việc đo vẽ chi tiết nhà ở, công trình xây dựng khác và đối tƣợng chiếm đất
không tạo thành thửa đất thực hiện theo đƣờng ranh giới thực tế đang sử dụng, quản
lý tại thực địa với độ chính xác tƣơng đƣơng điểm đo vẽ chi tiết [3].

3 Đo đạc chỉnh lý bản đồ địa chính
Việc chỉnh lý bản đồ địa chính thực hiện trong các trƣờng hợp sau:
a) Xuất hiện thửa đất và các đối tƣợng chiếm đất mới (trừ các đối tƣợng là
công trình xây dựng và tài sản trên đất);
b) Thay đổi ranh giới thửa đất và các đối tƣợng chiếm đất (trừ các đối tƣợng
là công trình xây dựng và tài sản trên đất);
c) Thay đổi diện tích thửa đất;
d) Thay đổi mục đích sử dụng đất;

6


đ) Thay đổi thông tin về tình trạng pháp lý của thửa đất;
e) Thay đổi về mốc giới và đƣờng địa giới hành chính các cấp;
g) Thay đổi về điểm tọa độ địa chính và điểm tọa độ Quốc gia;
h) Thay đổi về mốc giới và hành lang an toàn công trình;
i) Thay đổi về địa danh và các ghi chú trên bản đồ.
Khi đo đạc chỉnh lý bản đồ địa chính đƣợc phép thực hiện bằng các phƣơng
pháp đo đạc đơn giản nhƣ: giao hộ cạnh, dóng thẳng hàng, đo bằng thƣớc dây,
chuyển vẽ từ bản đồ quy hoạch,… và sử dụng các điểm khởi tính gồm: các điểm tọa
độ từ lƣới khống chế đo vẽ, lƣới điểm trạm đo cũ trở lên; các điểm góc thửa đất, góc
công trình xây dựng chính có trên bản đồ và hiện còn tồn tại ở thực địa; độ chính
xác chỉnh lý thực hiện theo quy định về độ chính xác của bản đồ địa chính [3].
4. Trích đo địa chính thửa đất
Là đo vẽ lập bản đồ địa chính của một khu đất hoặc thửa đất tại các khu vực
chƣa có bản đồ địa chính hoặc đã có bản đồ địa chính nhƣng chƣa đáp ứng một số
yêu cầu trong việc giao đất, cho thuê đất, thu hồi đất, đền bù, giải phóng mặt bằng,
đăng ký quyền sử dụng đất, cấp giấy chứng nhận quyền sử dụng.
Bản trích đo địa chính, mảnh bản đồ trích đo, bản đồ trích đo (gọi chung là
bản trích đo địa chính): là bản đồ thể hiện trọn một thửa đất hoặc trọn một số thửa

đất liền kề nhau, các đối tƣợng chiếm đất nhƣng không tạo thành thửa đất, các yếu
tố quy hoạch đã đƣợc duyệt, các yếu tố địa lý có liên quan trong phạm vi một đơn vị
hành chính cấp xã (trƣờng hợp thửa đất có liên quan đến hai (02) hay nhiều xã thì
trên bản trích đo phải thể hiện đƣờng địa giới hành chính xã để làm căn cứ xác định
diện tích thửa đất trên từng xã), đƣợc cơ quan thực hiện, Ủy ban nhân dân xã và cơ
quan quản lý đất đai cấp tỉnh xác nhận [3].
5. Đo đạc chỉnh lý bản trích đo địa chính hoặc chỉnh lý riêng từng thửa đất của bản
đồ địa chính
Là việc đo đạc địa chính riêng biệt đối với một khu đất một thửa đất phục vụ
cho quản lý đất đai ở nơi chƣa có bản đồ địa chính hoặc đã có bản đồ địa chính
nhƣng không đáp ứng đƣợc yêu cầ u quản lý đấ t đai hoặc có biến động về ranh giới

7


sử dụng đất của thửa đấ t phải chỉnh lý [3].
6. Đo đạc tài sản gắn liền với đất
Trong trƣờng hợp đo đạc để cấp giấy chứng nhận thì ngoài đo đạc hình dạng
thửa đất cần đo đạc bổ sung các tài sản gắn liền với thửa đất, nhà cửa, các công
trình xây dựng trên thửa đất, sơ đồ nhà ở và tài sản khác gắn liền với đất đƣợc thể
hiện bằng đƣờng nét đứt liên tục trên sơ đồ thửa đất tại vị trí tƣơng ứng với thực
địa. Trƣờng hợp ranh giới nhà ở và tài sản khác gắn liền với đất trùng với ranh giới
thửa đất thì ƣu tiên thể hiện ranh giới thửa đất [3].
1.1.3. Yêu cầu kỹ thuật đối với công tác đo đạc địa chính
Yếu tố cơ bản để quản lý đất đai là vị trí

, kích thƣớc và diện tích các thửa

đất. Các yếu tố này đƣợc đo đạc và thể hiện trên bản đồ địa chính

. Để các yế u tố

này đảm bảo đô ̣ chiń h xác thì tƣ̀ng bƣớc đo đa ̣c phải đảm yêu cầ u kỹ thuâ ̣t cu ̣ thể
nhƣ trình bày dƣới đây.
1.1.3.1. Yêu cầ u kỹ thuật với công tác thành lập lưới đi ̣a chính
Lƣới địa chính đƣợc xây dựng trên cơ sở lƣới tọa độ và độ cao Quốc gia để
tăng dày mật độ điểm khống chế, làm cơ sở phát triển lƣới khống chế đo vẽ và đo
vẽ chi tiết.
Bảng 1.1: Chỉ tiêu kỹ thuật cơ bản chung của lưới địa chính [2]
STT
1
2
3
4

5

Tiêu chí đánh giá chất lƣợng lƣới địa chính
Trị tuyệt đối của sai số trung phƣơng vị trí điểm sau bình sai
Sai số trung phƣơng tƣơng đối cạnh sau bình sai
Trị tuyệt đối sai số trung phƣơng tuyệt đối cạnh dƣới 400 m
sau bình sai
Trị tuyệt đối sai số trung phƣơng phƣơng vị cạnh sau bình sai:
- Đối với cạnh lớn hơn hoặc bằng 400 m
- Đối với cạnh nhỏ hơn 400 m
Trị tuyệt đối sai số trung phƣơng độ cao sau bình sai:
- Vùng đồng bằng
- Vùng núi

Chỉ tiêu

kỹ thuật
≤ 5 cm
≤ 1:50000
≤ 1,2 cm
≤ 5 giây
≤ 10 giây
≤ 10 cm
≤ 12 cm

Khi lập lƣới địa chính bằng công nghệ GPS và thành quả đo đạc , tính toán,
bình sai đòi hỏi yêu cầu kỹ thuật cơ bản nhƣ trong bảng 1.2.

8


Bảng 1.2: Chỉ tiêu kỹ thuật cơ bản của lưới địa chính khi lập bằng công nghệ GPS [2]
STT
1
2
3
4
5
6

7

8
9
10

Tiêu chí đánh giá chất lƣợng lƣới địa chính
đo bằng công nghệ GPS
Phƣơng pháp đo
Sử dụng máy thu có trị tuyệt đối của sai số đo
cạnh
Số vệ tinh khỏe liên tục
PDOP lớn nhất
Góc ngƣỡng cao (elevation mask) cài đặt trong
máy thu
Thời gian đo ngắm đồng thời
- Trị tuyệt đối sai số khép hình giới hạn tƣơng
đối khi xử lý sơ bộ cạnh (fS/[S]):
Khi [S] <5 km:
- Trị tuyệt đối sai số khép độ cao dH

Chỉ tiêu
kỹ thuật
Đo tĩnh
≤ 10 mm + 2.D mm
(D: tính bằng km)
≥4
≤4
≥ 150 (15 độ)
≥ 60 phút
≤ 1:100000
≤ 5 cm
≤ 30 [S ] mm
([S]: tính bằng km)

Khoảng cách tối đa từ một điểm bất kỳ trong

lƣới đến điểm cấp cao gần nhất
Số hƣớng đo nối tại 1 điểm
Số cạnh độc lập tại 1 điểm

≤ 10 km
≥3
≥2

Trong đó:
n

n

n

f S  ( dX )  ( dY )  ( dZ ) 2 ;
2

i 1

2

i 1

i 1

n

S   

dX 2  dY 2  dZ 2

i 1

Các giá trị dX, dY, dZ là các giá trị nhận đƣợc từ việc giải các cạnh
(Baselines) tham gia vào vòng khép, n là số cạnh khép hình.
1.1.3.2. Yêu cầ u kỹ thuật với công tác thành lập lưới đo vẽ
Lƣới khống chế đo vẽ đƣợc lập nhằm tăng dày thêm các điểm tọa độ để đảm
bảo cho việc lập bản đồ địa chính bằng phƣơng pháp đo vẽ trực tiếp tại thực địa
hoặc tăng dày điểm khống chế ảnh để đo vẽ bổ sung ngoài thực địa khi lập bản đồ
địa chính bằng phƣơng pháp ảnh hàng không kết hợp đo vẽ trực tiếp ngoài thực địa.
Lƣới khống chế đo vẽ bao gồm: lƣới khống chế đo vẽ cấp 1 và cấp 2 đo vẽ

9


bằng máy toàn đạc điện tử, kinh vĩ điện tử và lƣới khống chế đo vẽ đo bằng công
nghệ GPS đo tĩnh, đo tĩnh nhanh hoặc đo động.
Bảng 1.3: Chỉ tiêu kỹ thuật cơ bản chung của lưới khống chế đo vẽ [2]

STT

Tiêu chí đánh giá chất lƣợng
lƣới khống chế đo vẽ

1

Sai số trung phƣơng vị trí điểm sau bình sai
so với điểm gốc

2
3

Sai số trung phƣơng tƣơng đối cạnh sau bình
sai
Sai số khép tƣơng đối giới hạn

Chỉ tiêu kỹ thuật
Lƣới KC đo
vẽ cấp 1

Lƣới KC đo
vẽ cấp 2

≤ 5 cm

≤ 7 cm

≤1/25.000

≤ 1/10000

≤ 1/10000

≤ 1/5.000

Khi lập lƣới khống chế đo vẽ bằng công nghệ GPS thì thời gian đo ngắm
đồng thời 4 vệ tinh trở lên tối thiểu là 15 phút; ngoài ra, tùy tỷ lệ bản đồ địa chính
cần đo vẽ, khi thiết kế lƣới trong thiết kế kỹ thuật - dự toán công trình phải quy định
các tiêu chí đánh giá chất lƣợng khác của lƣới gồm: số vệ tinh khỏe liên tục tối

thiểu; PDOP lớn nhất khi đo; góc mở lên bầu trời; các chỉ tiêu tính khái lƣợc lƣới.
1.1.3.3 Yêu cầ u kỹ thuật với công tác đo vẽ chi tiế t
Trong quá trình đo vẽ chi tiết, tại mỗi trạm máy phải bố trí các điểm chi tiết làm
điểm kiểm tra với các trạm đo kề nhau. Số lƣợng điểm kiểm tra phụ thuộc vào khu vực
đo và không dƣới 2 điểm với mỗi trạm đo kề nhau. Trƣờng hợp sai số vị trí điểm kiểm
tra giữa hai lần đo từ hai trạm máy bằng hoặc nhỏ hơn sai số quy định thì vị trí điểm
kiểm tra đƣợc xác định bằng tọa độ trung bình giữa hai lần đo.
Đối với khu đo cùng thời điểm đo vẽ có nhiều tỷ lệ khác nhau thì phải đánh
dấu các điểm chi tiết chung của hai tỷ lệ để đo tiếp biên. Các điểm đo tiếp biên phải
đƣợc đo đạc theo chỉ tiêu kỹ thuật của tỷ lệ bản đồ lớn hơn [2].
1.2. Các phƣơng pháp đo đạc địa chính
1.2.1. Đo đạc bằng phương pháp toàn đạc điện tử
Đây là phƣơng pháp đo vẽ trực tiếp ở ngoài thực địa, là phƣơng pháp cơ bản
nhất để thành lập bản đồ địa chính từ tỷ lệ 1:2000 đến 1:200. Việc đo đạc đƣợc tiến
hành trực tiếp ngoài thực địa, số liệu đo sẽ đƣợc xử lý bằng các phần mềm để vẽ

10


bản đồ.
Việc sử dụng các phần mềm đồ hoạ để xử lý số liệu đo thực địa thành lập
bản đồ số rất thuận tiện, cho độ chính xác khá cao đáp ứng đƣợc yêu cầu quản lý đất
đai hiện nay.
Ƣu điểm: Phƣơng pháp toàn đạc có thể đo trực tiếp đến từng điểm chi tiết
trên đƣờng biên thửa đất, đo nhanh, có thể đo cả trong điều kiện thời tiết không
thuận lợi, độ chính xác cao.
Nhƣợc điểm: Thời gian ngoại nghiệp nhiều, quá trình vẽ bản đồ thực hiện
trong phòng dựa vào số liệu đo và bản vẽ sơ họa nên không thể quan sát trực tiếp
ngoài thực địa, dễ bỏ sót các chi tiết làm sai lệch các đối tƣợng cần trên bản đồ, giá
thành cao.

1.2.2. Đo đạc bằng công nghệ ảnh số
Đã từ lâu, ảnh hàng không đƣợc sử dụng rộng rãi và hiệu quả trong quá trình
thành lập bản đồ địa hình từ tỷ lệ nhỏ đến tỷ lệ lớn. ảnh hàng không có ƣu điểm
giúp chúng ta xác định, thu thập các thông tin địa hình, địa vật một cách nhanh
chóng và khách quan. Với sự phát triển của công nghệ ảnh số, việc thành lập bản đồ
từ ảnh hàng không có mức độ tự động hóa khá cao.
Ở những vùng đất nông nghiệp ít bị địa vật và cây cối che khuất các đƣờng
biên thửa đất, bờ ruộng thể hiện khá rô nét trên phim ảnh hàng không. Do đó dùng
ảnh hàng không để thành lập bản đồ địa chính ở vùng đất nông nghiệp là hoàn toàn
có thể thực hiện đƣợc. Ứng dụng phƣơng pháp này sẽ tăng hiệu quả kinh tế và đẩy
nhanh tốc độ thành lập bản đồ địa chính trong phạm vi cả nƣớc.
Ƣu điểm: Thời gian tiếp xúc ngoài thực địa ngắn, thời gian làm việc trong
phòng tăng lên làm cho công tác thành lập bản đồ so với phƣơng pháp đo vẽ trực
tiếp đơn giản hơn và đạt hiệu quả cao hơn.
Nhƣợc điểm: Độ chính xác bản đồ đƣợc thành lập phụ thuộc vào nhiều yếu
tố của ảnh bay chụp nhƣ: Độ chồng phủ của các tấm ảnh, độ nét của ảnh, điều kiện
địa hình. Các bƣớc tự động hóa cũng dẫn đến nhiều sai sót cần phải kiểm tra thủ
công,...

11


1.2.3. Đo đạc bằng công nghệ GPS
Đo đạc địa chính bằng công nghệ GPS sử dụng các thiết bị định vị vệ tinh,
các thiết bị này đƣợc đặt vào các điểm cần xác định tọa độ trên bề mặt Trái đất và
thu tín hiệu từ các vệ tinh có quỹ đạo đã đƣợc xác định và điều khiển để từ đó sẽ
tính toán ra tọa độ của điểm cần xác định.
Đo đạc bằng công nghệ GPS có những ƣu điểm sau:
- Việc ứng dụng công nghệ GPS - phƣơng pháp đo tĩnh vào quá trình xây
dựng lƣới khống chế giúp nâng cao năng suất lao động thông qua việc rút ngắn thời

gian đo đạc, giảm số lƣợng nhân công tham gia quá trình đo đạc.
- Ứng dụng công nghệ GPS - phƣơng pháp đo động xử lý thời gian thực vào
quá trình đo đạc chi tiết giúp nâng cao năng suất lao động thông qua việc rút ngắn
thời gian thi công và giảm số lƣợng xây đựng các điểm khống chế của lƣới.
- Ngoài ra GPS còn giúp cải thiện các yếu tố kĩ thuật trong quá trình đo đạc
nhƣ: không cần thông hƣớng giữa các điểm đo (điều này đặc biệt ý nghĩa trong quá
trình đo đạc ở các khu vực có nhiều địa vật che chắn), quá trình đo đạc không phụ
thuộc vào thời gian và ít phụ thuộc vào thời tiết.
- Trong phƣơng pháp đo GPS đô ̣ng thời gian thƣ̣c với nhƣ̃ng giải pháp mới về
công nghê ̣ giúp chúng ta có thể kéo dài khoảng cách tƣ̀ tra ̣m Base đế n các máy đô ̣ng
Rover nhờ các hê ̣ thố ng truyề n tải dƣ̃ liê ̣u thƣơng ma ̣i sẵn

có nhƣ sử dụng hạ tầng

mạng viễn thông , thì thời gian thực hiện công việc cũng đƣợc giảm đáng kể do
không phải di chuyể n tra ̣m Base và nhƣ vâ ̣y có nghiã là số lƣơ ̣ng các điể m điạ
chính, đƣờng chuyề n và các điể m khố ng chế đo vẽ cầ n xây dƣ̣ng và tin
́ h toán cũng
đƣơ ̣c giảm đi đẫn đế n tiế n đô ̣ công viê ̣c cũng đƣơ ̣c đẩ y nhanh hơn .
Bên ca ̣nh đó, đo đạc bằng GPS còn có nhƣ̃ng nhƣơ ̣c điể m là :
- Quá trình đo đạc cần thông thoáng phía trên cao với góc mở lớn, vì vậy việc
chọn điểm lƣới trong thiết kế cần chọn những vị trí thích hợp. Sóng sử dụng trong
quá trình truyền tín hiệu trong đo động xử lý tức thời là sóng ngắn, không xuyên
qua các vật rắn nên không dùng cho các công trình ngầm, khu vực có độ che phủ
cao.

12


- Đây là công nghệ mới, thiết bị có giá thành cao và kỹ thuật hiện đại, yêu cầu

đầu tƣ ban đầu lớn và ngƣời lao động có trình độ kỹ thuật cao.
1.2.4. Khái quát về hệ thống GPS
Hệ thống định vị toàn cầu GPS là hệ thống định vị, dẫn đƣờng sử dụng các
vệ tinh nhân tạo đƣợc Bộ Quốc phòng Mỹ triển khai từ những năm đầu thập kỷ 70
của thế kỷ XX. Ban đầu, hệ thống này đƣợc dùng cho mục đích quân sự nhƣng sau
đó đã đƣợc thƣơng mại hóa, đƣợc ứng dụng rất rộng rãi trong các hoạt động kinh tế,
xã hội. Ngày nay, trong rất nhiều lĩnh vực của đời sống xã hội đã và đang áp dụng
công nghệ GPS. Trong trắc địa, công nghệ GPS đã mở ra thời kỳ mới, đã thay thế
công nghệ truyền thống trong việc thành lập và xây dựng mạng lƣới tọa độ các cấp.
Với ngành trắc địa bản đồ thì đây là cuộc cách mạng thực sự về cả kỹ thuật, chất
lƣợng cũng nhƣ hiệu quả kinh tế trên phạm vi toàn thế giới nói chung và ở Việt
Nam nói riêng.
Cùng với thời gian, công nghệ GPS ngày càng phát triển hoàn thiện theo
chiều hƣớng chính xác, hiệu quả, thuận tiện hơn và đƣợc sử dụng rộng rãi. Sử dụng
công nghệ GPS để xây dựng lƣới tọa độ thay thế cho các phƣơng pháp truyền
thống, đạt đƣợc độ chính xác cao, nhằm đẩy nhanh tiến độ thi công cũng nhƣ phục
vụ tốt cho việc thành lập bản đồ địa chính đáp ứng cho việc quản lý đất đai đƣợc
hiệu quả hơn.
GPS là một hệ thống kỹ thuật phức tạp, theo sự phân bố không gian ngƣời ta
chia hệ thống GPS thành 3 phần (còn gọi là đoạn – segment):
- Đoạn không gian (Space Segment);
- Đoạn điều khiển (Control Segment);
- Đoạn sử dụng (User Segment).
1.2.4.1 Đoạn không gian
Đoạn này gồm tối thiểu 24 vệ tinh, quay trên 6 mặt phẳng quỹ đạo cách đều
nhau và có góc nghiêng 55o so với mặt phẳng xích đạo của Trái đất. Quỹ đạo của vệ
tinh gần nhƣ tròn, vệ tinh bay ở độ cao xấp xỉ 20.200 km so với mặt đất nhƣ hình

13

1.2, do sự phân bố vệ tinh nhƣ vậy đảm bảo ở bất kỳ thời điểm nào, tại bất cứ vị trí
nào trên Trái đất cũng có thể quan sát đƣợc ít nhất 4 vệ tinh [1].
Mỗi vệ tinh đƣợc trang bị máy phát tần số nguyên tử chính xác cao. Máy
phát này tạo ra các tín hiệu tần số cơ sở 10,23 MHz, và từ đây tạo ra các sóng tải tần
số L1 = 1575,42 MHz và L2 = 1227,60 MHz. Ngƣời ta sử dụng hai tần số tải để có
thể giảm ảnh hƣởng của tầng điện ly (sẽ đề cập ở phần dƣới). Các sóng tải đƣợc
điều biến bởi 2 loại mã (code) khác nhau: C/A-code và P-code.

Hình 1.1: Cấu trúc của hệ thống GPS [1]
C/A code là mã đo thô (Coarse / Acquisition). Nó đƣợc sử dụng cho các mục
đích dân sự và chỉ điều biến sóng tải L1. Code này đƣợc tạo bởi một chuỗi các số 0
và 1 đƣợc sắp xếp theo quy luật tựa ngẫu nhiên với tần số 1,023 MHz tức chỉ bằng
1/10 tần số cơ sở, và đƣợc lặp lại sau mỗi miligiây. Mỗi vệ tinh đƣợc gắn một C/A code riêng biệt [1].
P-code là mã đo chính xác (Precise). Nó đƣợc sử dụng cho các mục đích
quân sự, tức là để đáp ứng yêu cầu độ chính xác cao, và điều biến cả 2 sóng tải L1
và L2. Code này đƣợc tạo bởi nhiều chữ số 0 và 1 đƣợc sắp xếp theo qui luật tựa

14


ngẫu nhiên với tần số 10,23 MHz; độ dài toàn phần của code là 267 ngày, nghĩa là
chỉ sau 267 ngày P-code mới lặp lại. Tuy vậy ngƣời ta chia code này thành các đoạn
có độ dài 7 ngày và gán cho mỗi vệ tinh một trong các đoạn code nhƣ thế, cứ sau
một tuần lại thay đổi. Bằng cách này P-code rất khó bị giải mã để sử dụng nếu
không đƣợc phép [1].

Hình 1.2: Chuyển động của vệ tinh trên Quỹ đạo
Cả hai sóng tải L1 và L2 còn đƣợc điều biến bởi các thông tin đạo hàng bao
gồm lịch vệ tinh, thời gian của hệ thống, số hiệu chỉnh cho đồng hồ vệ tinh, quang

cảnh phân bố vệ tinh trên bầu trời và tình trạng của hệ thống.
Bảng 1.4: Bảng tần số các sóng L1, L2
L1 = 1575,42 MHz

L1 = 1227,60 MHz

C/A-code
P-code
1,023MHz
10,23MHz
Thông tin đạo hàng
P-code
10,23MHz
và thông tin đạo hàng

Ngoài hai sóng tải L1 và L2 phục vụ mục đích định vị cho ngƣời sử dụng,
các vệ tinh còn sử dụng hai sóng tần số 1783,74 Mhz và 2227,5 Mhz để trao đổi
thông tin với các trạm điều khiển trên mặt đất sẽ đƣợc nói đến ở phần sau.
Mỗi vệ tinh GPS có trọng lƣợng 1-2 tấn. Các máy móc thiết bị trên vệ tinh
hoạt động nhờ năng lƣợng do các tấm pin mặt trời với sải cánh dài 580 cm cung
cấp. Tuổi thọ của vệ tinh theo thiết kế là 7,5 năm; tuy nhiên nhiều vệ tinh bị hỏng
hóc khá nhanh và lần lƣợt phải đƣợc thay thế [1].
1.2.4.2. Đoạn điều khiển

15