...Nguyễn Thị Minh.pdf

BỘ TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG
TR
TRƯỜNG ĐẠI HỌC
ỌC TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG
NG HÀ
H NỘI
========o0o========

Nguyễn Thị Minh

NGHIÊN CỨU TÌM
M HI
HIỂU MẠNG TRẠM CORS Ở MỘ
ỘT SỐ
NƯỚC TRÊN THẾ GIỚI
GI ĐỂ ÁP DỤNG VÀO VIỆT
T NAM
Chuyên ngành: Trắc
Tr địa – Bản đồ
Mã ssố:

Giáo viên h
hướng dẫn : TS. Trần Hồng Quang

HÀ NỘI - 2015


MỤC LỤC
DANH MỤC THUẬT NGỮ NƯỚC NGOÀI VIẾT TẮT
DANH MỤC BẢNG
DANH MỤC HÌNH VẼ

MỞ ĐẦU ..................................................................................................................... 1
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG VỆ TINH DẪN ĐƯỜNG TOÀN
CẦU (GNSS) ............................................................................................................... 4
1.1. Giới thiệu chung ................................................................................................. 4
1.2. Nguyên lý định vị và phương pháp xác định trị đo ............................................. 7
1.2.1. Nguyên lý định vị ......................................................................................... 7
1.2.2. Phương pháp xác định trị đo ......................................................................... 9
1.3. Các phương pháp định vị vệ tinh ...................................................................... 11
1.3.1. Phương pháp định vị tuyệt đối .................................................................... 11
1.3.2. Định vị tương đối ....................................................................................... 13
1.3.3. Các phương pháp đo thời gian thực ............................................................ 15
1.4. Các nguồn sai số............................................................................................... 17
CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG TRẠM CORS .................................... 21
2.1. Cấu trúc chung của mạng các trạm CORS (DGPS/RTK) .................................. 21
2.1.1. Khối các trạm CORS, chức năng và yêu cầu kỹ thuật ................................. 22
2.1.2. Trung tâm xử lý dữ liệu .............................................................................. 25
2.1.4. Khối hệ thống người dùng .......................................................................... 26
2.2. Xử lý dữ liệu mạng các trạm CORS ................................................................. 27
2.3. Giới thiệu mạng các trạm CORS tại một số nước trên thế giới .......................... 32
2.3.1. Hệ thống trạm CORS – Hungary ................................................................ 32
2.3.2. Hệ thống SWEPOS – Thụy Điển ................................................................ 38
2.3.3. Hệ thống GPSNET – Australia ................................................................... 41
2.3.4. Hệ thống GNSS CORS – Malaysia............................................................. 45
2.3.5. Nhận xét chung về các nước ....................................................................... 47
CHƯƠNG 3: ĐỀ XUẤT CHO VIỆT NAM ................................................................ 49


3.1. Hiện trạng áp dụng công nghệ GNSS ở Việt Nam ............................................ 49
3.1.1. Ứng dụng trong đo đạc - bản đồ ................................................................. 49
3.1.2. Ứng dụng trong dẫn đường. ........................................................................ 49

3.1.3. Ứng dụng trong nghiên cứu chuyển dịch, kiến tạo địa động học ................. 51
3.1.4. Ứng dụng trong nghiên cứu tầng khí quyển ................................................ 52
3.1.5. Nhận xét chung về hiện trạng áp dụng tại Việt Nam. .................................. 53
3.2. Giới thiệu chung về Dự án Qui hoạch mạng lưới trạm định vị toàn cầu (GPS)
trên lãnh thổ Việt Nam của Cục Đo đạc và Bản đồ .................................................. 54
3.2.1. Mạng lưới các trạm GEODETIC CORS ..................................................... 54
3.2.2. Mạng lưới các trạm NRTK CORS .............................................................. 57
3.3. Những kinh nghiệm quốc tế và các vấn đề bổ sung áp dụng vào Dự án Quy
hoạch mạng lưới trạm định vị toàn cầu (GNSS) trên lãnh thổ Việt Nam. ................. 60
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ .................................................................................... 73
TÀI LIỆU THAM KHẢO .......................................................................................... 74


DANH MỤC THUẬT NGỮ NƯỚC NGOÀI VIẾT TẮT
Viết tắt
ADSL

APRGP

ARGN

CORS

DGPS

Viết đầy đủ

Giải nghĩa

Asymmetric Digital Subscriber

Đường dây thuê bao số bất đối

Line

xứng

Asia Pacific Regional Geodetic

Dự án trắc địa khu vực Châu Á –

Project

Thái Bình Dương

Australian Regional GNSS
Network

Mạng lưới GNSS của Úc

Continuously Operating

Trạm quy chiếu hoạt động liên

Reference Stations

tục

Differential Global Positioning
System

GPS phân sai

EUREF

European Reference Frame

Khung quy chiếu Châu Âu

FKP

Flachen Korrektur Paramete

Tham số mặt hiệu chỉnh

GBAS
GPS

Ground Based Augmentation
System

Hệ thống hỗ trợ mặt đất

Global Positioning System

Hệ thống định vị toàn cầu

Global Navigation Satellite

Hệ thống vệ tinh dẫn đường toàn

System

cầu

GEODETIC

Geodetic Continuously

Trạm quy chiêu trắc địa hoạt

CORS

Operating Reference Stations

động liên tục

GNSS


GEODYSSE

Geodynamic of South and South

Địa động lực của Nam và Đông

A

East Asia

Nam Á

Global System for Mobile

Hệ thống thông tin di động toàn

Communications

cầu

GPRS

General Packet Radio Service

Dịch vụ vô tuyến gói tổng hợp

IGS

International GNSS Service

LPI

Land and Property Information

Tổ chức đất và thông tin tài sản

MAC

Master Auxiliary Concept

Ý tưởng trạm Chính – Phụ

MASS

Malaysia Active GPS System

GSM

MyRTKNet

cực của Malaysia

GNSS Network

thực của Malaysia

Reference Stations

NMEA

Hệ thống mạng lưới GPS tích

Mạng GNSS đo động thời gian

NRTK CORS Continuously Operating

NSW

(nay là GNSS)

Malaysia Real-Time Kinematic

Network Real Time Kinematic

NTRIP

Tổ chức dịch vụ GPS quốc tế

Mạng các trạm tham chiếu ảo đo
động thời gian thực

Networked Transport of RTCM

Truyền dữ liệu dạng chuẩn

via Internet Protocol

RTCM theo giao thức Internet

New South Wales

Một bang của Australia

National Marine Electronics
Association

Hiệp hội điện tử biển quốc tế


PPK

Post Processing Kinematic

Đo động xử lý sau

RTK

Real Time Kinematic

Đo động thời gian thực

RTCM

RINEX
VRS
TEQC
TEC

Radio Technical Commission for Ủy ban kỹ thuật sóng điện từ các
Maritime Services

dịch vụ biển

Receiver Independent Exchange

Định dạng trao đổi dữ liệu độc

Format

lập với máy

Virtual Reference stations

Trạm tham chiếu ảo

Translation, editing, quality

Phần mềm kiểm tra chất lượng

check

dữ liệu

Total Electron Content

Sổ điện tử tổng cộng
Hiệp hội các cơ quan nghiên cứu
nhằm hỗ trợ hoạt động khoa học

UNAVCO

University Navstar Consoltium

trái đất bằng tăng cường kỹ thuật
chính xác cao trong đo biến dạng


DANH MỤC BẢNG
Bảng 1.1. Các thông số cơ bản của phần không gian của một số hệ thống định vị vệ
tinh toàn cầu ................................................................................................................. 5

Bảng 1.2. Nguồn sai số ảnh hưởng đến xác định vị trí ................................................ 20
Bảng 2.1. Ghi chú điểm của một trạm CORS.............................................................. 34


DANH MỤC HÌNH VẼ
Hình 1.1. Các thành phần cơ bản của hệ thống dẫn đường vệ tinh toàn cầu (nguồn:
Internet) ........................................................................................................................ 4
Hình 1.2. Hệ thống kiểm tra hoạt động GPS ................................................................. 6
Hình 1.3. Một số thiết bị thu tín hiệu GNSS phục vụ dẫn đường, khảo sát đo đạc ......... 7
Hình 1.4. Bài toán xác định tọa độ điểm ....................................................................... 9
Hình 1.5. Phương pháp định vị tương đối tĩnh ............................................................ 13
Hình 1.6. Phương pháp định vị tương đối động .......................................................... 15
Hình 1.7 : Các trạm tham chiếu RTK đơn và mức độ phủ sóng................................... 17
Hình 1.8. Quãng đường tín hiệu lan truyền từ vệ tinh đến máy thu ............................. 20
Hình 2.1. Cấu trúc mạng các trạm CORS ................................................................... 21
Hình 2.2. Cấu trúc một trạm CORS ............................................................................ 22
Hình 2.3. Một số máy cảm biến GPS NetRS............................................................... 23
Hình 2.4. Xử lý dữ liệu mạng trạm CORS .................................................................. 28
Hình 2.5. Nguyên lý cơ bản của MAC ........................................................................ 29
Hình 2.6. Trạm quy chiếu ảo ...................................................................................... 30
Hình 2.7. Sơ đồ mạng VRS ........................................................................................ 31
Hình 2.8. Rover truyền vị trí VRS (dạng NMEA) đến máy chủ mạng ........................ 31
Hình 2.9. Máy chủ mạng truyền dữ liệu hiệu chỉnh RTCM cho vị trí VRS ................. 31
Hình 2.10. Tham số hiệu chỉnh mặt ............................................................................ 31
Hình 2.11. Tổ chức Hạ tầng mặt đất GNSS của Hungary............................................ 32
Hình 2.12. Mạng lưới các trạm CORS đang hoạt động ở Hungary. ............................. 33
Hình 2.13. Vị trí lắp đặt antena và ảnh đường chân trời anten ..................................... 35
Hình 2.14. Sự phân bố trạm SWEPOS RTK ............................................................... 39
Hình 2.15. Trạm CORS xây dựng kiên cố và thường trực ........................................... 39
Hình 2.16. Trung tâm xử lý dữ liệu............................................................................. 40

Hình 2.17. Lập bản đồ các khu vực cây trồng ............................................................. 41
Hình 2.18. Hướng dẫn máy móc ................................................................................. 41


Hình 2.19. Điểm GPSNet, khu vực sơn bóng mờ là vùng cung cấp vị trí thời gian
thực mạng RTK cho người dùng với độ chính xác 2 cm ............................................. 42
Hình 2.20. CORSNet NSW với các trạm hiện tại và tương lai trên toàn tiểu bang
NSW, có 23 trạm hoạt động (tính đến tháng 7 năm 2009) ........................................... 43
Hình 2.21. GPSNet tại Perth và SunPoz...................................................................... 44
Hình 2.22. Cấu trúc một trạm CORS .......................................................................... 45
Hình 2.23. Sự phân bố mạng lưới trạm MASS............................................................ 46
Hình 2.24. Một trạm MyRTKNet được xây dựng kiên cố và kỹ thuật VRS................. 46
Hình 3.1. Trạm DGPS Vũng Tàu và thiết bị trong phòng............................................ 50
Hình 3.2. Dẫn đường bằng công nghệ GPS................................................................. 51
Hình 3.3. Máy thu và anten ứng dụng nghiên cứu tầng điện ly ................................... 52
Hình 3.4. Biến thiên TEC khu vực Việt Nam .............................................................. 53
Hình 3.5. Sơ đồ vị trí các trạm GEODETIC CORS..................................................... 56
Hình 3.6. Sơ đồ xây mới của các trạm NRTK CORS thứ cấp ..................................... 58
Hình 3.7. Mô hình tổ chức Trung tâm dịch vụ dữ liệu GNSS Việt Nam ..................... 61
Hình 3.8.Truyền dữ liệu theo chuẩn NTRIP................................................................ 70


MỞ ĐẦU
Nhiều nước trên thế giới đã có những chiến lược ứng dụng công nghệ GNSS
và kế hoạch phát triển hệ thống các mạng trạm CORS với những giải pháp mới,
hướng tới việc mở rộng khai thác các ứng dụng của hệ thống đầy tiềm năng này
đem lại (dẫn đường, xác định vị trí, nghiên cứu khoa học), những vấn đề trước đây
bị hạn chế thì hiện nay đã hoàn toàn giải quyết được (tầm che khuất, khoảng cách
đường cơ sở, xử lý dữ liệu mạng trạm CORS cung cấp dữ liệu thời gian thực…).
Các chương trình phạm vi châu lục, khu vực giữa các nước về xây dựng hạ

tầng cơ sở và phát triển các hệ thống mạng các trạm CORS được triển khai từ rất
sớm nhằm khai thác tối ưu các lợi ích từ hệ thống GNSS. Từ đầu những năm 90,
châu Âu triển khai chương trình xây dựng khung qui chiếu Châu Âu (EUREF) và
hiện nay là chương trình hợp tác giữa các nước Trung Âu về xây dựng hệ thông dẫn
đường Châu Âu (EuPOS)
Việt Nam cũng không nằm ngoài xu hướng phát triển đó. Từ đầu những năm
90 Việt Nam đã ứng dụng công nghệ này vào công tác đo đạc, thành lập mạng lưới
tọa độ trắc địa cơ bản, lưới trắc địa biển, phù hợp với sự phát triển của thế giới…
Nhưng trên thực tế những điều kiện về cơ sở hạ tầng kỹ thuật và kinh nghiệm trong
việc mở rộng hệ thống này còn nhiều vấn đề cần giải quyết. Để giải quyết các vấn
đề đó Việt Nam đang tiến hành thực hiện dự án “Qui hoạch mạng lưới trạm định vị
toàn cầu (GNSS) trên lãnh thổ Việt Nam”.
Sau thời gian học tập tại trường, được sự chỉ bảo hướng dẫn nhiệt tình của
thầy cô giáo trong ngành Trắc Địa – Bản Đồ, em đã tích lũy được vốn kiến thức
nhất định. Được sự đồng ý của nhà trường và thầy cô giáo trong khoa, em lựa chọn
đề tài tốt nghiệp: “Nghiên cứu tìm hiểu mạng trạm CORS ở một số nước trên thế
giới để áp dụng vào Việt Nam” để có tìm hiểu một cách chi tiết hơn về sự phát triển
và xây dựng các mạng trạm CORS trên thế giới cũng như nguyến lý hoạt động và
các ứng dụng của các trạm này. Từ đó đưa ra được các đề xuất bổ sung một phần
nào đó vào sự phát triển của dự án mạng trạm CORS tại Việt Nam.
1/ Tính cấp thiết của đề tài

1


Mặc dù mạng các trạm CORS đã được phát triển và ứng dụng trên ở các
nước phát triển trên thế giới từ đầu những năm 2000 nhưng đối với nước ta đây vẫn
là một vấn đề mới. Vì vậy, Đề tài tốt nghiệp: “Nghiên cứu tìm hiểu mạng trạm
CORS ở một số nước trên thế giới để áp dụng vào Việt Nam” là thực sự cần thiết.
Đề tài một mặt hệ thống hóa được những kiến thức trong quá trình học tập về

công nghệ định vị vệ tinh, đặc biệt là hệ thống mạng các trạm CORS, mặt khác
thông qua việc tìm hiểu mạng trạm CORS ở một số nước trên thế giới sẽ giúp em
hiểu biết sâu hơn về công nghệ, có thể đưa ra những ý kiến đề xuất vào việc xây
dựng mạng các trạm CORS phù hợp với điều kiện thực tế ở nước ta cũng như trình
độ phát triển công nghệ này hiện nay trên thế giới.
2/ Cơ sở tài liệu
Trong qua trình thực hiện đồ án, có sử dụng và tham khảo một số tài liệu cơ sở
như sau:
-

PGS. TS. Đặng Nam Chinh (chủ biên), PGS. TS Đỗ Ngọc Cường (2012):
Định vị vệ tinh. Nhà xuất bản Khoa học và Kỹ Thuật.

-

Th.s Lưu Hải Âu (2014): Nghiên cứu xây dựng giải pháp đo GPS theo công
nghệ trạm tham chiếu ảo (VRS) ở Việt Nam phục vụ việc đa dạng hóa các
ứng dụng trạm CORS. Đề tài nghiên cứu khoa học cấp Bộ Tài Nguyên và
Môi Trường.

-

TS. Trần Hồng Quang (2008): Luận cứ khoa học – công nghệ hoàn thiện và
phát triển cơ sở hạ tầng hỗ trợ mặt đất để khai thác ứng dụng hệ thống vệ
tinh dẫn đường toàn cầu. Đề tài nghiên cứu khoa học và công nghệ cấp Bộ
Tài Nguyên và Môi Trường.

-

TS. Trần Hồng Quang (2013): GNSS – Hệ thống vệ tinh dẫn đường toàn cầu.

Nhà xuất bản Tài Nguyên – Môi Trường và Bản đồ Việt Nam.

-

Các tài liệu, thông tin tham khảo liên quan đến lĩnh vực nghiên cứu trên
mạng Internet.
Bằng sự cố gắng nỗ lực của bản thân và đặc biệt là sự giúp đỡ tận tình, chu

đáo của thầy giáo TS. Trần Hồng Quang trong ngành Trắc Địa – Bản Đồ cùng với

2


sự hướng dẫn tận tình của Ths. Lưu Hải Âu và CN. Đặng Xuân Thủy tại Viện Khoa
Học Đo Đạc và Bản Đồ, em đã hoàn thành đồ án đúng thời hạn. Do thời gian làm
đồ án có hạn và vốn kiến thức còn nhiều hạn chế nên không thể tránh khỏi những
thiếu sót. Em rất mong nhận được sự đóng góp ý kiến của các thầy cô cũng như là
của các bạn sinh viên để đồ án hoàn thiện hơn nữa. Em xin chân thành cảm ơn thầy
giáo TS. Trần Hồng Quang, Ths. Lưu Hải Âu và CN. Đặng Xuân Thủy tại Viện
Khoa Học Đo Đạc và Bản Đồ cùng các thầy cô giáo trong ngành Trắc Địa – Bản Đồ
trường Đại học Tài Nguyên và Môi Trường Hà Nội đã tạo điều kiện giúp đỡ em
trong thời gian qua.
Hà Nội, ngày…..tháng….năm 2015
Sinh viên thực hiện

Nguyễn Thị Minh

3