Ứng dụng công nghệ GPS thành lập lưới khống chế địa chính đo vẽ tại xã Liên Hòa huyện Lập Thạch tỉnh Vĩnh Phúc (Khóa luận tốt nghiệp)

TR

I H C THÁI NGUYÊN
NG
I H C NÔNG LÂM

NGUY N ÌNH TU N

Tên

tài:
NG D NG CÔNG NGH GPS THÀNH L P L
I KH NG CH
A CHÍNH O V T I XÃ LIÊN HÒA - HUY N L P TH CH
T NH V NH PHÚC

KHÓA LU N T T NGHI P

H ào t o
Chuyên ngành
Khoa
Khóa h c

IH C

: Chính quy
: a chính Môi tr ng
: Qu n lý Tài nguyên
: 2011 - 2015

Thái Nguyên, n m 2015

TR

I H C THÁI NGUYÊN
NG
I H C NÔNG LÂM

NGUY N ÌNH TU N

Tên

tài:
NG D NG CÔNG NGH GPS THÀNH L P L
I KH NG CH
A CHÍNH O V T I XÃ LIÊN HÒA - HUY N L P TH CH
T NH V NH PHÚC

KHÓA LU N T T NGHI P

IH C

H ào t o
: Chính quy
Chuyên ngành
: a chính Môi tr ng
Khoa
: Qu n lý Tài nguyên
L p
: 43 - CMT - NO1

Khóa h c
: 2011 - 2015
Gi ng viên h ng d n : TS. V Th Thanh Th y

Thái Nguyên, n m 2015


i

L IC M

N

Th c t p t t nghi p là m t giai o n c n thi t và h t s c quan tr ng c a
m i sinh viên, ó là th i gian
sinh viên ti p c n v i th c t , nh m c ng
c và v n d ng nh ng ki n th c mà mình ã h c trong nhà tr ng. Qua ó
sinh viên ra tr ng s hoàn thi n h n v ki n th c lý lu n, ph ng pháp
làm vi c, n ng l c công tác nh m áp ng nhu c u th c ti n c a công vi c
sau này.
c s giúp
c a Ban giám hi u tr ng i H c Nông Lâm và Ban
ch nhi m khoa Qu n Lý Tài Nguyên, em ã nghiên c u
tài: “ ng d ng
công ngh GPS thành l p l i kh ng ch a chính o v t i xã Liên Hòa huy n L p Th ch - t nh V nh Phúc ”.
Th i gian th c t p tuy không dài nh ng em l i cho em nh ng ki n th c
b ích và kinh nghi m quý báu.
Em xin chân thành c m n các th y cô giáo tr ng i H c Nông Lâm
Thái Nguyên, các th y cô trong khoa Qu n lý Tài nguyên ã d y d , dìu d t em
trong th i gian h c t i tr ng.

Em xin g i l i c m n t i các bác, cô chú và anh ch ang công tác t i
Trung tâm Công Ngh Thông Tin S Tài Nguyên và Môi tr ng t nh V nh
Phúc ã nhi t tình giúp
ch b o em trong quá trình th c t p và hoàn thành
khóa lu n t i c quan.
c bi t em xin bày t l i bi t n sâu s c t i giáo viên tr c ti p h ng
d n TS. V Th Thanh Th y ã ân c n ch b o, t n tình giúp
em hoàn
thành khóa lu n t t nghi p này.
Do th i gian và kh n ng có h n nên khóa lu n t t nghi p c a em không
tránh kh i thi u sót. Em r t mong nh n
c s óng góp c a th y, cô giáo
cùng toàn th các b n sinh viên khóa lu n c a em
c hoàn thi n h n.
Em xin chân thành c m n!
Thái Nguyên, ngày 20 tháng 5 n m 2015
Sinh viên
Nguy n ình Tu n


ii

DANH M C B NG

B ng 4.1: Tr

o gia s t a

và các ch tiêu sai s h t a

vuông góc

không gian, ellipsoid quy chi u WGS84......................................... 50
B ng 4.2: Sai s khép tam giác GPS h t a

vuông góc không gian,

ellipsoid WGS84 ............................................................................. 51
B ng 4.3: Tr bình sai, s hi u ch nh, sai s do gia s t a

không gian h t a

vuông góc không gian, ellipsoid WGS84 .................................. 52
B ng 4.4: Thành qu t a

vuông góc không gian sau bình sai h t a

vuông góc không gian vn2000, ellipsoid WGS84 .......................... 53
B ng 4.5: Thành qu t a

tr c

a sau bình sai h t a

tr c

a vn2000,

ellipsoid WGS84 ............................................................................. 54
B ng 4.6: Thành qu t a

ph ng sau bình sai h t a

ph ng vn2000,

ellipsoid WGS84 kinh tuy n tr c 105-00', múi chi u 3
(k=0.9999) ....................................................................................... 55
B ng 4.7: Thành qu chi u dài c nh, ph

ng v sau bình sai h t a

ph ng

vn2000, ellipsoid WGS84 ............................................................... 56


iii

DANH M C HÌNH
Hình 2.1. C u trúc c a h th ng

nh v toàn c u ............................................. 7

Hình 2.2. V tinh GPS....................................................................................... 8
Hình 2.3. V tinh GPS....................................................................................... 9
Hình 2.4.

ng truy n phù h p .................................................................... 19

Hình 2.5.

ng truy n có m t i m nút ....................................................... 20

Hình 2.6.

ng truy n nhi u i m nút ......................................................... 20

Hình 2.7. Ph

ng pháp tam giác o góc ......................................................... 21

Hình 2.8. Ph

ng pháp tam giác o toàn c nh ............................................... 22

Hình 4.1. S

thi t k l

i

a chính o v ................................................. 35

Hình 4.2. S

l p l ch, phân ca o ............................................................... 37

Hình 4.3. X lý s li u .................................................................................... 40
Hình 4.4. X lý s li u .................................................................................... 41
Hình 4.5. X lý s li u .................................................................................... 41

Hình 4.6. X lý s li u .................................................................................... 42
Hình 4.7. X lý s li u .................................................................................... 42
Hình 4.8. X lý s li u .................................................................................... 43
Hình 4.9. X lý s li u .................................................................................... 44
Hình 4.10. X lý s li u .................................................................................. 45
Hình 4.11. X lý s li u .................................................................................. 45
Hình 4.12. X lý s li u .................................................................................. 46
Hình 4.13. Biên t p k t qu ............................................................................. 47
Hình 4.14. Biên t p k t qu ............................................................................. 48
Hình 4.15. Biên t p k t qu ............................................................................. 48
Hình 4.16. Biên t p k t qu ............................................................................. 49
Hình 4.17. K t qu biên t p ............................................................................ 49


iv

DANH M C CÁC T

VI T T T

Các t vi t t t

Gi i thích

GPS (Gobal positioning System)

: H th ng

LTH

: i m

KV

: Kinh v

VN-2000

:H t a

qu c gia Vi t Nam

HN-72

:H t a

qu c gia Vi t Nam

WGS-84(World Goedetic System 1984) : H t a
TT-BTNMT

a chính g c L p Th ch

tr c

a

: Thông t -B Tài nguyên và Môi
tr

HD-STNMT

nh v toàn c u

:H
tr

ng
ng d n-S Tài nguyên và Môi
ng


v

M CL C
Trang
L I C M N ................................................................................................... 1
DANH M C B NG ......................................................................................... ii
DANH M C HÌNH ......................................................................................... iii
DANH M C CÁC T

VI T T T ................................................................. iv

M C L C ......................................................................................................... v
Ph n 1: M
1.1.

U ............................................................................................ 1

tv n

................................................................................................... 1

1.2. M c tiêu...................................................................................................... 2
1.2.1. M c tiêu t ng quát .................................................................................. 2
1.2.2. M c tiêu c th ........................................................................................ 2
1.3. Ý ngh a c a

tài ....................................................................................... 2

Ph n 2: T NG QUAN TÀI LI U ................................................................. 4
2.1. L ch s ra

i và phát tri n c a h th ng

2.1.1. L ch s ra

i .......................................................................................... 4

2.1.2. C u t o c a h th ng
2.2. H t a

nh v toàn c u GPS................ 4

nh v toàn c u .................................................... 6

WGS - 84 và các ph

ng pháp o GPS .................................. 10

2.2.1. H to

WGS - 84 .............................................................................. 10

2.2.2. Các ph

ng pháp o GPS ..................................................................... 11

2.3. Các ngu n sai s ch y u trong k t qu
2.3.1. Sai s c a

o GPS ..................................... 16

ng h ................................................................................. 16

2.3.2.Sai s c a qu

o v tinh ...................................................................... 16

2.3.3. sai s do khúc x t ng i n ly ............................................................... 17
2.3.4. Sai s do khúc x t ng

i l u .............................................................. 17

2.3.5. Sai s do nhi u c a tín hi u v tinh ...................................................... 17
2.4. Các ph
2.4.1. Ph

ng pháp xây d ng l
ng pháp

i c b n .................................................. 18

ng chuy n.................................................................. 18


vi

2.4.2. Ph

ng pháp tam giác ........................................................................... 21

2.4.3. Ph

ng pháp l

i GPS.......................................................................... 23

2.5. Các ng d ng c a GPS trong tr c
2.5.1. Xây d ng l
2.5.2. GPS ph c v

a ...................................................... 23

i kh ng ch m t b ng ...................................................... 23
ov

a chính ................................................................ 24

2.5.3. GPS ph c v tr c

a công trình ........................................................... 25

Ph n 3:

IT

NG N I DUNG VÀ PH

NG PHÁP

NGHIÊN C U ............................................................................................... 28
3.1.

it

ng ................................................................................................. 28

3.2.

a i m nghiên c u ................................................................................ 28

3.3. N i dung nghiên c u ................................................................................ 28
3.3.1. i u ki n t nhiên, kinh t xã h i c a xã Liên Hòa - huy n l p Th ch t nh V nh Phúc................................................................................................. 28
3.3.2. Xây d ng l

i kh ng ch

a chính o v b ng công ngh GPS ......... 28

3.3.3. Thu n l i và khó kh n khi xây d ng l
3.4. Ph

i GPS t i xã Liên Hòa........... 29

ng pháp nghiên c u.......................................................................... 29

3.4.1. Ph

ng pháp thu th p s li u th c p ................................................... 29

3.4.2. Ph

ng pháp thu th p s li u s c p..................................................... 29

Ph n 4: K T QU NGHIÊN C U ............................................................. 31
4.1. V trí
4.1.1. V trí

a lý, i u ki n t nhiên, kinh t xã h i ........................................ 31
a lý ............................................................................................ 31

4.1.2. i u ki n t nhiên kinh t xã h i c a xã Liên Hòa - huy n L p Th ch t nh V nh Phúc................................................................................................. 31
4.2. Xây d ng l

i kh ng ch

a chính o v b ng công ngh GPS ............ 32

4.2.1. Công tác chu n b .................................................................................. 32

4.2.2. Chôn m c .............................................................................................. 36
4.2.3. Ngo i nghi p ......................................................................................... 36
4.2.4. N i nghi p ............................................................................................. 39


vii

4.2.5. Thành qu tính toán bình sai l i kh ng ch o v xã Liên Hòa - huy n
L p Th ch - t nh V nh Phúc ............................................................................ 50
4.2.6. Ki m tra, nghi m thu k t qu ................................................................ 57
4.3. Thu n l i và khó kh n khi xây d ng l

i GPS t i xã Liên Hòa.............. 58

4.3.1. Thu n l i ............................................................................................... 58
4.3.2. Khó kh n ............................................................................................... 59
4.3.3. Gi i pháp kh c ph c .............................................................................. 59
Ph n 5: K T LU N VÀ KI N NGH ........................................................ 60
5.1. K t lu n .................................................................................................... 60
5.2. Ki n ngh .................................................................................................. 60
TÀI LI U THAM KH O ................................................................................


1

Ph n 1
M
1.1.

U

tv n
Trong giai o n hi n nay, Vi t Nam cùng v i s phát tri n c a n n

công nghi p hoá, hi n

i hoá

quá trình này là s c i ti n thay
k thu t tiên ti n hi n
c

tn

c và h i nh p qu c t . Song song v i

i v m t công ngh , các ti n b khoa h c

i, các d án nghiên c u ng d ng c a công ngh m i

y m nh chính vì v y.
S

ra

i c a h th ng

nh v toàn c u GPS (Global Positioning

System) ã mang l i m t di n m o m i cho các l nh v c ng d ng công ngh

GPS nói chung và ngành tr c
th ng

nh v toàn c u GPS

a nói riêng. T nh ng n m 80, khi mà h
c phía M cho phép khai thác trong l nh v c

dân s thì các ng d ng c a nó trong tr c
công ngh

o

a có nh ng u i m h n h n v i

c truy n th ng. ó là kh n ng o nhanh,

chính xác cao và

o trong m i i u ki n th i ti t, b t k th i i m trên ph m vi toàn c u. Sau
M , Nga c ng xây d ng h

th ng

nh v toàn c u Glonass (Global

Navigation satellite system) v i nguyên lý ho t
GPS

c

a vào n

xây d ng các m ng l
ho c o n i to

t

ng t

ng t h th ng GPS.

c ta s d ng t n m 1990 và ch y u ph c v

i qu c gia và các l
t li n

n các

i c nh dài ph c v

ov b n

,

o xa. Cùng v i s phát tri n c a h

th ng GPS thì máy thu GPS là ph n c ng quan tr ng trong o n s d ng. V i
s phát tri n c a khoa h c k thu t, các hãng s n xu t máy thu GPS c ng cho
ra

i các máy thu th h m i ngày càng g n nh , hoàn thi n h n v tính

n ng s d ng. v i kh n ng này máy s cho k t qu
cao

o nhanh,

chính xác

i v i c nh áy dài. Nó có th ph c v cho r t nhi u m c ích khác

nhau, cho nhi u ngành nh : tr c

a, thu v n, xây d ng, qu c phòng


2

Hi n nay

n

c ta vi c o

c theo các ph

ng pháp truy n th ng chi

phí r t t n kém và r t khó th c hi n. Do ó công ngh GPS óng vai trò r t

quan tr ng trong vi c xây d ng l
ph c v t kh o sát thi t k

i kh ng ch c ng nh các d ng l

i khác

n thi công các công trình.

Xu t phát t yêu c u th c t và kh n ng ng d ng c a các máy thu GPS
nói trên,

cs

ng ý c a khoa Qu n lý Tài nguyên, tr

Lâm Thái Nguyên, em ã nghiên c u
GPS thành l p l

i không ch

ng

i H c Nông

tài t t nghi p “ ng d ng công ngh

a chính o v t i xã Liên Hòa - huy n L p

Th ch - t nh V nh Phúc”.

1.2. M c tiêu
1.2.1. M c tiêu t ng quát
ng d ng công ngh GPS thành l p l

i không ch tr c

a ph c v

công tác o v và thành l p b n
1.2.2. M c tiêu c th
Bi t cách s d ng máy o GPS, ph n m m bình sai
Thành l p

cl

i không ch tr c

a

t yêu c u k thu t b ng công ngh

GPS trên a bàn xã Liên Hòa - Huy n L p Th ch - T nh V nh Phúc.
1.3. Ý ngh a c a

tài

Nh n bi t các ph
u nh

ng pháp thành l p l

i, ph n m m bình sai.nh ng

c i m c a t ng lo i
Th y

c vai trò quan tr ng c a công ngh GPS trong công tác o

nói chung và công tác thành l p l

i không ch tr c

a nói riêng.

Công ngh GPS là công ngh m i,khác bi t, làm thay
o

c trong công tác tr c
ng d ng GPS là b

ch tr c

a có

chính xác

n ng u vi t so v i ph

ab n

c

i h n quan ni m v

.

c phát tri n m i cho phép thành l p l
t yêu c u k thu t ô v b n

ng pháp truy n th ng.

i không

. Có nh ng tính


3

GPS là ph

ng pháp o

hóa o v b n

c khoa h c, áp ng yêu c u c a công tác t

ng

, phù h p v i vi c t ch c, qu n lý s li u trong các h th ng

qu n tr d li u trong máy tính.
V i nh ng tính n ng u vi t, k thu t o GPS là ph
d ng không ch t t trong ngành

ng pháp m i áp

a chính mà còn ng d ng trong nhi u ngành

nh : Giao thông, Th y l i, Xây d ng, Nông nghi p…


4

Ph n 2
T NG QUAN TÀI LI U

2.1. L ch s ra

i và phát tri n c a h th ng

2.1.1. L ch s ra
H th ng

nh v toàn c u GPS

i
nh v toàn c u là h th ng dùng

th ng này ra

i nh m áp ng ý t

vào m c ích

nh v và d n

o hàng, h

ng s d ng v tinh nhân t o c a trái

ng trên m t

th i i m trong ngày. Nó ã

nh v và

t

t, ít ph thu c vào th i ti t và

c các nhà khoa h c Liên xô và M

c p

n t nh ng n m c a th p niên 50 - 60, khi Liên Xô phóng thành công v
tinh nhân t o

u tiên c a trái

t (v tinh Sputnhic-1) vào n m 1957, t

các nhà khoa h c quân s c a hai n

c và các nhà khoa h c trên th gi i ã

ti p t c nghiên c u và ã

t

v tinh c a mình.

nh v trí i m trên m t

xác

ph c v cho vi c d n
khác. B

c

áp ng nhu c u

c nh ng thành công trong vi c s d ng các

nh v v tinh khu v c

id

ng

ng ti n quân s
c xây d ng nh m

nh v chính xác cao cho c m t vùng r ng l n mà ít ph

thu c vào các i u ki n không gian và th i gian. Ng
th ng

t ho c trên

ng tàu, thuy n, máy bay và các ph

u các h th ng

ó

nh v v tinh khu v c trong ó v tinh th

a t nh. M t s h th ng

nh v v tinh

ng

i ta ã xây d ng các h
c s d ng là v tinh

c xây d ng thu c lo i này nh :

- H th ng STAR- FIX.

- H th ng EUTELTRACS và h th ng OMNITRACS.
- H th ng NAVSTAR
Vào
c ra

u nh ng n m c a th p niên 60 thì h th ng
i nh :

- H th ng TRANSIT c a M .
- H th ng TSICADA c a Liên xô.

nh v toàn c u


5

Vào kho ng gi a nh ng n m 60 B qu c phòng M khuy n khích xây
d ng m t h th ng

o hàng v tinh hoàn h o h n so v i h th ng TRANSIT.

ýt

án do H i quân M

ng chính c a

t các i m trên m t

t

n v tinh trên c s bi t chính xác t c

gian lan truy n tín hi u vô tuy n,
nghiên c u t
ch

xu t là s d ng kho ng cách o

ng t c ng

và th i

án có tên là TIMATION. Các công trình

c không quân M ti n hành trong khuôn kh

ng trình mang mã s 621B. Song t n m 1973 B qu c phòng M quy t

nh ình ch c hai ch
d ng h th ng

ng trình này

tri n khai ph i h p nghiên c u xây

o hàng vô tuy n v tinh trên c s các k t qu c a ch

trình TRANSIT và hai ch

ng

ng trình v a nói t i. H th ng này có tên g i

úng là NAVSTAR GPS (Navigation Satellite Providing Timing and Ranging
Global Postioning System). Nhi m v ch y u c a h th ng là xác
không gian và t c
tàu thu và trên
s . Khi

chuy n

nh to

ng c a i m xét trên tàu v tr , máy bay,

t li n ph c v cho B qu c phòng M và các c quan dân

c hoàn t t, h th ng s g m có 21 v tinh ho t

d tr , các v tinh quay trên 6 qu

o h u nh tròn,

ng và 3 v tinh
cao c 20000km

v i chu k s p x 12 gi . V i cách b trí này thì trong su t 24 gi t i b t k
i m nào trên trái
tiên c a h th ng

th ng

c

t c ng s quan sát

c ít nh t 4 v tinh. Các v tinh

c phóng lên qu

o vào tháng 2 n m 1978, toàn b h

a vào ho t

ng hoàn ch nh t tháng 5 n m 1994.

Song hành v i h th ng NAVSTAR GPS, m t h th ng
c ut

u

nh v toàn

ng t mang tên GLONASS (Global Navigation Satellite System) do

Liên Xô ch t o c ng ã

c

a và s d ng n m 1982. H th ng c ng g m

24 v tinh nh ng quay trong 3 m t ph ng qu
trên m i qu

o các v tinh có

o t 18840km

n 19940km,

giãn cách là 450, chu k quay c 676 phút.

V i úng ngh a là h th ng
GLONASS cùng cho phép th c hi n

nh v toàn c u GPS, c NAVSTAR và
nh v cho b t k

i m xét nào, vào b t


6

k th i i m nào trong ngày và v i b t k
nh ng d án ph i h p khai thác h th ng này

i u ki n th i ti t nào.

ã có

nâng cao hi u qu trên ph m

vi toàn c u.
*

c i m và tính n ng c a h th ng

Khi m i ra

nh v toàn c u GPS

i h th ng GPS ch có quân s M

c

c quy n

khai thác, s d ng vào m c ích quân s . T n m 1980 chính ph M cho
phép chính th c h th ng GPS
các nhà khoa h c c a nhi u n
ngh GPS

t

c s d ng cho m c ích dân s , t

ó

c ã ra s c nghiên c u phát tri n công

c nh ng thành qu cao nh t trong vi c phát huy

ngu n ti m n ng to l n này.
H

ng nghiên c u ch y u i vào các l nh v c:

- Ch t o máy thu tín hi u.
- Xây d ng ph n m m x lý tín hi u, áp ng cho nhi u m c ích.
- Thi t l p và phát tri n công ngh
Công ngh GPS có
th ng

ng d ng trong chuyên ngành.

c i m u vi t h n h n các công ngh truy n

các m t:
- Xác

cao (c to

nh tr c ti p các thành ph n to
m t b ng,

không gian v i

chính xác

cao).

- R t linh ho t trong b trí i m o, có th

o trong h u h t các th i

i m và th i ti t.
- Kh n ng t

ng hoá r t cao, c trong o ngo i nghi p và x lý s

li u n i nghi p.
Chính vì tính u vi t này mà công ngh GPS

c ng d ng

ngành v i nhi u ch c n ng khác nhau, nh t là trong l nh v c tr c
2.1.2. C u t o c a h th ng
H th ng

nhi u

a.

nh v toàn c u

nh v toàn c u GPS bao g m ba b ph n c u thành, ó là

o n không gian (Space Segment), o n i u khi n (Control Segment) và

7

o n s d ng (User Segment). Chúng tôi xin trình bày c th v t ng b ph n
c u thành c a h th ng nh sau:

Hình 2.1. C u trúc c a h th ng

nh v toàn c u

a) o n không gian (Space Segment)
o n này g m 24 v tinh, trong ó có 3 v tinh d tr , quay trên 6 m t
ph ng qu

u nhau và có góc nghiêng 550 so v i m t ph ng xích

o cách

o c a trái

t. Qu

o c a v tinh h u nh tròn, v tinh bay

x 20000km so v i m t

cao x p

t, chu k quay c a v tinh là 718m (x p x 12 gi ).

Do v y s bay qua úng i m cho tr

c trên m t

t m i ngày m t l n, v i

cách phân b nh v y thì t i b t k th i i m nào,

b t k v trí nào trên trái

t c ng

u nhìn th y 4 v tinh.

M i v tinh

c trang b máy phát t n s chu n nguyên t chính xác

cao c 10-12. Máy phát này t o ra các tín hi u t n s c s 10.23 MHz, t
t o ra các sóng t i t n s L1= 1227.60 MHz, các sóng t i
hai lo i Code khác nhau: C/A - Code và P - Code.

ây

c i u bi n b i


8

+ C/A - Code (Coarse/ Acquisition) là Code thô / thâu tóm, nó
d ng cho các m c ích dân s và ch

s 1,023MHz. M i v tinh

cs

i u bi n sóng t i L1, C/A-Code có t n

c gán m t C/A - Code riêng bi t.

+ P - Code (Precise) là Code chính xác, nó

c s d ng cho m c ích

quân s và i u bi n c hai sóng t i L1, L2. Code này có t n s 10,23MHz,
dài toàn ph n là 267 ngày, ngh a là ch sau 267 ngày P - Code m i l p l i.
Tuy v y, ng

i ta chia Code này thành các o n có

dài 7 ngày, và gán cho

m i v tinh m t trong các o n Code nh th , c sau m t tu n l i thay
nên P - Code r t khó b gi i mã

s d ng n u không

i

c cho phép.

Hình 2.2. V tinh GPS

C hai sóng t i L1và L2 còn

c i u bi n b i các thông tin

o hàng

bao g m: Ephemerit c a v tinh, th i gian c a h th ng, s hi u ch nh cho
ng h c a v tinh, quang c nh phân b v tinh trên b u tr i và tình tr ng
c a h th ng.
b) o n i u khi n (Control segment).
o n này g m 4 tr m quan sát trên m t
khi n trung tâm
(Thái Bình D
D

t trong ó có 1 tr m i u

t t i Colorado Springs và 4 tr m theo dõi

ng), Ascension Island (

ng) và Kwajalein (Tây Thái Bình D

vành ai bao quanh trái

t.

i Tây D

t tai Hawaii

ng), Diego Garcia ( n

ng). các tr m này t o thành m t


9

+ C/A - Code (Coarse/ Acquisition) là Code thô / thâu tóm, nó
d ng cho các m c ích dân s và ch
s 1,023MHz. M i v tinh

cs

i u bi n sóng t i L1, C/A-Code có t n

c gán m t C/A - Code riêng bi t.

+ P - Code (Precise) là Code chính xác, nó

c s d ng cho m c ích

quân s và i u bi n c hai sóng t i L1, L2. Code này có t n s 10,23MHz,
dài toàn ph n là 267 ngày, ngh a là ch sau 267 ngày P - Code m i l p l i.
Tuy v y, ng

i ta chia Code này thành các o n có

dài 7 ngày, và gán cho

m i v tinh m t trong các o n Code nh th , c sau m t tu n l i thay
nên P - Code r t khó b gi i mã

s d ng n u không

i

c cho phép.

Hình 2.3. V tinh GPS
C hai sóng t i L1và L2 còn

c i u bi n b i các thông tin

o hàng

bao g m: Ephemerit c a v tinh, th i gian c a h th ng, s hi u ch nh cho
ng h c a v tinh, quang c nh phân b v tinh trên b u tr i và tình tr ng
c a h th ng.
c) o n s d ng (User Segment)
o n s d ng bao g m t t c các máy móc, thi t b thu nh n thông tin
t v tinh

khai thác s d ng cho các m c ích và yêu c u khác nhau c a

khách hàng k c trên tr i, trên bi n và trên

t li n. ó có th là m t máy thu

riêng bi t ho t

ng

c l p ( nh v tuy t

i) hay m t nhóm g m t 20 máy

thu tr lên ho t

ng

ng th i theo m t l ch trình th i gian nh t

nh ( nh v


10

t

ng

i) ho c ho t

ng theo ch

m t máy thu óng vai trò máy ch

phát tín hi u vô tuy n hi u ch nh cho các máy thu khác ( nh v vi phân).
2.2. H t a

WGS-84 và các ph

2.2.1. H to

ng pháp o GPS

WGS- 84

Do m c ích ng d ng toàn c u c a h th ng GPS, k t qu
c quy chi u lên m t h th ng

nh v toàn c u, h th ng

WGS-84 (World Goedetic System 1984). H to
phòng M xây d ng n m 1984 và
Ellipxoid

nh v ph i
c ch n là

WGS-84 do B qu c

a vào s d ng n m 1987.

c ch n s d ng cho h th ng WGS-84 là Ellipxoid GRS-

80 (Geodetic Reference System 1980)
ch p nh n n m 1979 và

c hi p h i tr c

c ánh giá ti p c n t t nh t

a và

a v t lý

i v i m t Geoid

toàn c u. Ellipxoid này có nh ng thông s :
- Bán tr c l n a=6378137 m
-

d t 1/ = 1/ 298,257223563

-

l ch tâm e=0,08181990843
Z

O
Y
X

- Tâm O c a h trùng v i tâm c a trái

t

- Tr c OZ c a h trùng v i tr c quay c a trái

t

- Tr c OX trùng v i kinh tuy n g c và thu c m t ph ng xích
giao tuy n c a m t ph ng kinh tuy n g c và m t ph ng xích
- Tr c OY trùng v i m t ph ng xích

o (là

o).

o và vuông góc v i OX, OZ.

- Ba tr c OX, OY, OZ t o thành m t tam di n thu n.


11

H to

trên là h t o

c bi u di n trên h to
to

vuông góc không gian WGS-84. M i i m

b i ba y u t là X,Y,Z. H to

c s c a h th ng GPS, to

u l y h to

2.2.2. Các ph

i

o GPS tuy t

i là tr

i

ng h p s d ng máy thu GPS

c a i m quan sát trong h to

c th c hi n trên c s s d ng

tinh

i m quan sát

ng pháp o GPS

1. Nguyên lý o GPS tuy t

i

c a v tinh c ng nh

này.

A- o GPS tuy t

ngay ra to

WGS-84 là h

il

xác

nh

WGS-84. Vi c o GPS tuy t
ng o là kho ng cách gi t v

n máy thu theo nguyên t c giao h i không gian t các i m có t a

ã bi t là các v tinh.
T i m t tr m máy, công tác quan tr c
v tinh, ta l p

c m t h g m 4 ph

c ti n hành

ng th i o t i 4

ng trình có d ng:

(Xs1 - X)2 + (Ys1 - Y)2 + (Zs1 - Z)2 = (R1 - C t)2
(Xs2 - X)2 + (Ys2 - Y)2 + (Zs2 - Z)2 = (R2 - C t)2
(Xs3 - X)2 + (Ys3 - Y)2 + (Zs3 - Z)2 = (R3 - C t)2
(Xs4 - X)2 + (Ys4 - Y)2 + (Zs4 - Z)2 = (R4 - C t)2
B ng cách o kho ng cách gi
th xác
nh

nh

ct a

tuy t

c s hi u ch nh cho

ng th i t 4 v tinh

i c a máy thu (X,Y,Z), ngoài ra còn xác

ng h (th ch anh) c a máy thu t.

Trên th c t , v i h th ng v tinh ho t
l

ng v tinh quan sát
c rút ra nh ph

ph

ng nh nh t.

n máy thu ta có

ng th i th

ng là

ng

y

nh hi n nay, s

4. Khi ó l i gi i

n tr s

ng pháp x lý s li u o theo nguyên t c s bình


12

2. o GPS vi phân
Ph n l n khách hàng s d ng máy thu GPS th
v i

chính xác t c deximet

ng có nhu c u

nh v

n m t vài ch c mét. Nh ng v i ch

can

thi p SA thì h th ng GPS ch cho

chính xác

nh v h n ch c 100 mét.

tháo g s kh ng ch này, gi i k thu t và các nhà s n xu t máy thu GPS
ã

a ra m t ph
Ph

ng pháp o

c g i là o GPS vi phân.

ng pháp này c n có m t máy thu GPS có kh n ng phát tín hi u

vô tuy n

c

t t i i m có to

có máy khác (máy di
và máy di

ng)

t

ã bi t (g i là máy c
v trí c n xác

ng c n ti n hành

nh to

ng c ng

c s so sánh to
máy c

u b sai l ch.

tính ra theo tín hi u thu

nh, và nó

c máy c

Ngoài cách hi u ch nh to

c

. C máy c

nh to

sai l ch này

c xác

c và to

ã bi t tr

, ng

nh to

cc a
máy di

i ta còn ti n hành hi u ch nh cho

n máy thu. V i cách hi u ch nh th hai òi h i máy
i s d ng x

ng, linh ho t h n.
Th c ch t c a o GPS vi phân là xác

tuy t

nh trên

c a mình.

nh có c u t o ph c t p và t n kém, nh ng l i cho phép ng

lý ch

nh

c a c máy c

nh phát i qua sóng vô tuy n

ng thu nh n mà hi u ch nh cho k t qu xác

kho ng cách t v tinh

ng th i

ng th i thu tín hi u t các v tinh nh nhau.

N u thông tin t v tinh b nhi u thì k t qu xác
nh và máy di

nh),

i vì tín hi u thu

lý k t h p, mà máy di
t i máy c

nh.

B- o GPS t

ng

c t máy c

theo nguyên t c o

nh và máy di

ng không

ng ch hi u ch nh vào k t qu theo gia s t

cx
ng ng

i

1. Nguyên lý o GPS t
o GPS t

nh t a

ng

ng

i là tr

i m quan sát khác nhau

xác

i
ng h p s d ng 2 máy thu GPS
nh ra hi u to

t

2

vuông góc không gian


13

( X, Y, Z) hay hi u t a
to

m t c u ( B, L, H) gi a chúng trong h

WGS-84.
Nguyên t c o GPS t

l

ng

ng o là pha c a sóng t i.
o, ng

i

c th c hi n trên c s s d ng

t

chính xác cao và r t cao cho k t qu

i

i ta ã t o ra và s d ng các sai phân khác nhau cho pha sóng t i

nh m làm gi m các ngu n sai s khác nhau nh : Sai s
c ng nh trong máy thu, sai s t a

v tinh, sai s s nguyên a tr ...

Ta ký hi u: pha c a sóng t i t v tinh j
i m ti là

j
r

ng h trên v tinh

c o t i tr m quan sát R vào th i

(ti).

Gi s ta quan sát
ti. Khi ó ta s có

il

ng th i hai i m 1 và 2 lên v tinh j vào th i i m
ng pha o

j

c là:

j
2(ti)-

(ti) =

j

1(ti)

(II.2)

Bi u th c (II.2) là sai phân b c 1. Trong sai phân này h u nh không
còn nh h

ng c a sai s

ng h trên v tinh.

N u ta xét hai tr m ti n hành quan sát

ng th i hai v tinh j, k vào th i

i m ti, ta s có sai phân b c 2:
2

j,k

k

(ti) =

j

(ti)-

(ti)

Trong sai phân này h u nh không còn nh h
trên v tinh c ng nh sai s c a

(II.3)

ng c a sai s

ng h

ng h trong máy thu.

N u ta xét hai tr m ti n hành quan sát

ng th i hai v tinh j, k vào các

th i i m ti và ti+1, ta s có sai phân b c 3:
3

j,k

(ti) =

2

j,k

(ti+1)-

2

j,k

(ti)

(II.4)

Sai phân này cho phép lo i tr các s nguyên a tr .
Trên th c t , s v tinh GPS xu t hi n trên b u tr i th
B ng cách t h p theo t ng c p v tinh ta s có r t nhi u tr
hi u to

gi a hai i m quan sát, khi ó s li u o s

nguyên t c s bình ph

ng nh nh t.

ng nhi u h n 4.
o

xác

nh ra

c x lý theo


14

2. Ph
Ph
trí t

ng pháp o t nh

ng pháp o t nh

c s d ng

ng h ) gi a hai i m xét v i

các yêu c u c a công tác tr c

a-

nh t hai máy thu GPS, m t máy
i m c n xác

nh t a

xác

nh ra hi u to

chính xác cao, th

ng là nh m áp ng

a hình. Trong tr

ng h p này c n có ít

t t i i m ã bi t to

. C hai máy ph i

, máy kia

nh, th

ng là m t

ng h . Kho ng th i gian quan sát ph i kéo dài là

phân b v tinh thay
c a sóng t i và

i mà t

có nhi u tr

ó ta có th xác
o nh m

t

ng th i thu tín hi u t m t s v

tinh chung liên t c trong m t kho ng th i gian nh t
ba ti ng

(hay v

t

c

nh

cho

n

hình

c s nguyên a tr

chính xác cao và n

nh

trong k t qu quan sát.
ây là ph
vi c

nh v t

ng pháp cho phép
ng

t

c

chính xác cao nh t trong

i b ng GPS, có th c xentimet, th m chí milimet

kho ng cách gi a hai i m xét t i hàng ch c và hàng tr m kilomet. Nh
i m ch y u c a ph
n ng su t o th
3. Ph
Ph

c

ng pháp là th i gian o ph i kéo dài hàng gi , do v y

ng không cao.

ng pháp o

ng pháp o

ng

ng cho phép xác

nh v trí t

ng

i c a hàng lo t

i m so v i i m ã bi t, trong ó t i m i i m o ch c n thu tín hi u trong

vòng m t phút. Theo ph

ng pháp này c n có ít nh t hai máy thu.

xác

nh s nguyên a tr c a tín hi u v tinh, c n có m t c nh áy ã bi t
g i lên i m ã bi t to
nguyên

. Sau khi ã xác

tính kho ng cách t v tinh

trong su t chu k

nh, s nguyên a tr

c
c gi

n máy thu cho các i m o ti p theo

o. Nh v y th i gian thu tín hi u t i i m o không ph i là

m t ti ng nh trong ph

ng pháp o t nh, mà ch còn là m t phút.

V i c nh áy ã bi t ta

t m t máy thu c

nh

i m

u c nh áy

và cho ti n hành thu liên t c tín hi u v tinh trong su t chu k

o, máy này


15

c g i là máy c

nh.

i m cu i c nh áy ta

máy thu ti n hành thu tín hi u
Vi c này
di

t máy thu th hai. Hai

ng th i trong kho ng th i gian m t phút.

c g i là kh i o (Initialization), máy thu th hai

ng. Ti p ó cho máy di

ng l n l

nh, t i các i m d ng l i

t chuy n

c g i là máy

n các i m o c n xác

thu tín hi u trong vòng m t phút và cu i cùng

tr l i i m xu t phát là i m cu i c nh áy

khép tuy n o b ng l n thu tín

hi u th hai c ng kéo dài trong vòng m t phút.
Yêu c u nh t thi t c a ph
di

ng ph i

su t chu k

ng pháp o này là c máy c

nh và máy

ng th i thu tín hi u liên t c t ít nh t là 4 v tinh chung trong
o. Vì v y tuy n o ph i b trí

các khu v c thoáng ãng

không x y ra tình tr ng tín hi u thu b gián o n (Cycle Slip). N u x y ra
tr

ng h p này thì ph i ti n hành kh i o l i t i c nh áy xu t phát ho c s

d ng m t c nh áy khác
th dài t 2km
Ph

c thi t l p d phòng trên tuy n o. C nh áy có

n 5km và so

ng pháp o

chính xác c cm là

ng cho phép

không thua kém so v i ph

t

.

chính xác

nh v t

ng

i

ng pháp o t nh. Song nó l i òi h i khá ng t

nghèo v thi t b và t ch c o

m b o yêu c u v

hình phân b c ng

nh tín hi u c a v tinh.
4. Ph
Ph

ng pháp o gi

ng pháp o gi

ng
ng c ng cho phép xác

nh v trí t

ng

ic a

hàng lo t i m so v i i m ã bi t trong kho ng th i gian o khá nhanh,
nh ng
ph

chính xác

nh v không cao b ng ph

ng pháp o

ng. Trong

ng pháp này không c n làm th t c kh i o, t c là không c n s d ng

c nh áy ã bi t. Máy c
trong su t chu k

nh c ng ph i ti n hành thu tín hi u v tinh liên t c

o, còn máy di

i m thu tín hi u t 5

n 10 phút.

ng di chuy n

n t ng i m o, t i m i


16

Sau khi o h t l t, máy di

ng quay tr v

i m xu t phát ( i m o

tiên) và o l p l i t t c các i m theo úng trình t tr

c ó, nh ng ph i

u

mb o

sao cho kho ng th i gian giãn cách gi a hai l n o t i m i i m không ít h n m t
ti ng

ng h . Chính trong kho ng th i gian này
xác nh

hình phân b v tinh thay

c s nguyên a tr , còn hai l n o, m i l n kéo dài t 5

i

n 10

phút và giãn cách nhau m t ti ng. Yêu c u nh t thi t trong ph ng pháp này là
ph i có

c ít nh t 3 v tinh chung cho c hai l n o t i m i i m quan sát.
i u áng chú ý là máy di

tinh liên t c trong su t chu k

ng không nh t thi t ph i thu tín hi u v

o mà ch c n thu trong vòng 5

m i i m o. i u này cho phép áp d ng ph

ng pháp c

n 10 phút t i

khu v c có nhi u

v t che ch n. V m t thi t k , t ch c o thì ch nên b trí khu v c o t
i nh v i s l
m t ti ng

ng i m v a ph i

ng h và

mb os l

có th k p o l p t i m i i m tr

c

ng v tinh chung cho c hai l n o.

2.3. Các ngu n sai s ch y u trong k t qu
2.3.1. Sai s c a

ng

o GPS

ng h

ây là sai s c a

ng h v tinh,

ng h trong máy thu và s không

ng b gi a chúng.
ng h trên v tinh

c tr m i u khi n trên m t

t theo dõi và

c hi u ch nh 3 l n trong m t ngày.
làm gi m sai s c a
hi u các tr

o v tinh

ã bi t, chuy n

ng c a v tinh quanh trái

ng t theo nh lu t Kepler do có nhi u tác
c a tr ng tr

i ta s d ng

o gi a các v tinh c ng nh các tr m quan sát.

2.3.2.Sai s c a qu
Nh

ng h v tinh và máy thu, ng

ng trái

t, nh h

t không tuân th nghiêm

ng nhi u nh : Tính không

ng nh t

ng c a s c hút m t tr ng, m t tr i và các thiên

th khác, s c c n c a khí quy n, áp l c c a b c x m t tr i...Nh v y, chúng ta
c n xác nh và s d ng v trí t c th i c a v tinh

c xác nh ra trên c s s