Trạm tham chiếu hoạt động liên tục CORS by an thi

TRẠM THAM CHIẾU HOẠT ĐỘNG LIÊN TỤC CORS. LỊCH SỬ ỨNG DỤNG VÀ NHỮNG NÂNG CẤP TRONG TƯƠNG LAI
- Số 1
Sun, 08/14/2016 - 23:45 — admin

Richard A. Snay và Tomas Soler ANTHI Việt Nam tổng hợp dịch và biên
soạn
Cơ quan Trắc đạc Hoa Kỳ NGS (National Geodetic Survey) trực thuộc
Cục Quản lý Đại dương và Khí quyển quốc gia Hoa Kỳ NOAA (The National
Oceanic and Atmospheric Administration) là đơn vị trực tiếp quản lý và vận
hành hệ thống các trạm tham chiếu hoạt động liên tục CORS xuất hiện
sớm và có quy mô lớn nhất thế giới với hàng nghìn vị trí trạm trải dài trên
lãnh thổ Hoa Kỳ, mỗi trạm CORS đều được trang bị các máy thu tín hiệu
định vị dẫn đường bằng vệ tinh GNSS thế hệ mới. Hệ thống các trạm CORS
Hoa Kỳ này hiện vẫn đang tăng về số lượng với tốc độ trung bình khoảng
15 trạm mỗi tháng. Trong hệ thống này NGS có nhiệm vụ thu nhận, xử lý
và cấp phát số liệu từ tất cả các trạm CORS phục vụ cho các nhu cầu ứng
dụng kỹ thuật định vị đa chiều trên khắp Hoa Kỳ, các vùng lãnh thổ và một
số quốc gia lân cận. Số liệu từ các trạm CORS được sử dụng bởi các nhà đo
đạc bản đồ, địa chất, khí tượng, nghiên cứu không gian, các nhà khoa học
chuyên về tầng điện ly và rất nhiều các ứng dụng thực tiễn khác.
Những năm gần đây, tại Việt Nam và trên thế giới các nhà khoa học
và kỹ thuật hoạt động trong lĩnh vực định vị dẫn đường, đo đạc và bản đồ
… đã quen thuộc với thuật ngữ trạm tham chiếu hoạt động liên tục CORS
(Continously Operating Reference Station). Ngay tại Việt Nam tới thời điểm
hiện tại cũng đã xuất hiện một số hệ thống CORS hoạt động rời rạc. Tài
liệu này được nhóm biên soạn Bản tin Công nghệ của Công ty TNHH ANTHI
Việt Nam sưu tầm, dịch và biên soạn nhằm cung cấp cho Quý độc giả quan
tâm tới kỹ thuật này một cái nhìn tổng quan về một trong những kỹ thuật
ứng dụng công nghệ định vị vệ tinh GPS (hoặc GNSS) ngày càng phổ biến
trên thế giới.

Giới thiệu về lịch sử của CORS

Một trạm NSRS Hoa Kỳ trong giai đoạn đầu tiên.
Lịch sử của trạm tham chiếu hoạt động liên tục CORS gắn liền với Cơ
quan Trắc đạc Hoa Kỳ NGS và Cục Quản lý Đại dương và Khí quyển quốc
gia Hoa Kỳ NOAA với giai đoạn khởi đầu là nhiệm vụ thành lập, vận hành,
duy tu và cung cấp dịch vụ truy cập vào hệ thống các trạm tham chiếu
không gian quốc gia Hoa Kỳ NSRS (U.S. National Spatial Reference
System). NSRS là hệ thống tham chiếu chính thức trong lĩnh vực dân sự
cho phép người sử dụng xác lập kinh độ, vỹ độ, cao độ và cao độ trực giao
của bất kỳ điểm đo đạc nào trong quá trình nghiên cứu địa chất, trọng lực,
đo đạc bản đồ trên tất cả các vùng lãnh thổ thuộc quyền quản lý của Hoa
Kỳ. Hệ thống NSRS bao hàm thông tin liên quan tới thông số định hướng và
tỷ lệ liên hệ mật thiết tới các hệ thống khung tham chiếu Quốc tế, cũng
như thông tin chính xác về quỹ đạo của tất cả các vệ tinh được sử dụng
trong quá trình xác định hoặc truy cập vào NSRS. Cuối cùng hệ thống
NSRS còn bao hàm tất cả những thông tin cần thiết để mô tả một cách chi
tiết những thay đổi về số lượng của các yếu tố nội dung đã đề cập ở trên
theo thời gian như thế nào. NSRS là minh chứng một cách rõ ràng nhất cho
một giải pháp cung cấp số liệu tập trung có khả năng đáp ứng những yêu
cầu phát triển có liên quan trực tiếp tới kinh tế, xã hội và môi trường trên
bình diện Quốc gia.
NGS đã sớm nhận ra những đóng góp tiềm năng của kỹ thuật định vị
mới sử dụng hệ thống vệ tinh định vị toàn cầu GPS (Global Positioning
System) để cải thiện và nâng cấp cho NSRS ngay từ những ngay đầu tiên
Hoa Kỳ định hướng phát triển hệ thống GPS. Vì thế ngay từ những năm đầu


của thập kỷ 80, NGS đã đã bắt đầu sử dụng các thiết bị GPS cũng như các

kỹ thuật ứng dụng trên thực địa để nâng cấp và cải thiện cho hệ thống
NSRS. NGS nhanh chóng chuyển đổi các hoạt động đo đạc thực địa theo
phương ngang truyền thống (sử dụng các thiết bị đo bắt buộc phải thông
hướng) sang phương pháp định vị ba chiều (3D Positioning) trên thực địa
sử dụng các thiết bị đo GPS thế hệ mới. Năm 1989 trong một báo cáo A.
Snay đã chỉ ra rằng các kỹ thuật đo đạc truyền thống buộc phải thông
hướng có khả năng cung cấp tọa độ điểm với độ chính xác quan hệ ước
khoảng 1:250.000 khi tham chiếu tới các trạm nằm trên mặt phẳng trong
hệ NSRS. Với kỹ thuật GPS, dễ dàng đạt được độ chính xác quan hệ vượt
ngưỡng 1:1.000.000. Hơn thế nữa vì bắt buộc phải thông hướng trong quá
trình đo nên rất nhiều trạm tham chếu NSRS buộc phải đặt ở các điểm cao
như đỉnh núi, đỉnh đồi, đỉnh tháp … và rất khó để có thể tiếp cận được
những vị trí này.
Với ứng dụng triển khai đầu tiên, NGS sử dụng GPS để xác định tọa độ
của các vị trí điểm cho các điểm mốc Quốc gia, mốc đồng theo quy chuẩn
được sử dụng để phục vụ cho lưới tham chiếu truyền thống của Hoa Kỳ.
Bắt đầu tại bang Tennessee vào năm 1987, NGS phối hợp với rất nhiều
bang cũng như các cơ quan liên bang có liên quan để hình thành nên hệ
thống lưới tham chiếu khống chế có độ chính xác cao hơn với tên gọi HARN
(High Accuracy Reference Network), hay còn được biết đến với tên gọi
khác là lưới khống chế trắc địa độ chính xác cao hiện diện trên tất cả 50
bang của Hoa Kỳ. Trong mỗi phiên đo của HARN, có thêm nhiều điểm tham
chiếu mới được xác định và được sử dụng để so sánh với các điểm tham
chiếu hiện đang tồn tại trong hệ thống NSRS, điểm đặc biệt nữa là các
điểm trong hệ thống HARN mới đều được đặt ở những vị trí dễ tiếp cận như
gần đường giao thông, khu dân cư … mà không bị che khuất bởi các đối
tượng liền kề như nhà cao tầng, cây xanh tán lớn … Sau thời gian triển
khai xây dựng HARN đã trở thành hệ thống phủ trùm diện rộng và được
nhúng vào mạng lưới khống chế Quốc gia với độ chính xác cao hơn và tất
cả các điểm khống chế đều được định vị dựa trên kỹ thuật đo đạc định vị

vệ tinh GPS lần đầu vào năm 1987 và lần đo lại vào năm 1990. NGS cũng
đưa ra quy định cứ mỗi hệ thống HARN hoàn thiện ở một bang, NGS sẽ tiến
hành bình sai lại số liệu HARN của bang đó dựa trên số liệu đo mới kết hợp
với số liệu liên bang nhằm đảm bảo tính toàn vẹn của số liệu đo mới cũng
như đảm bảo độ chính xác và tính gắn kết trong toàn bộ lưới HARN bang
cũng như liên bang.


Thấy trước được tầm quan trọng của việc đo đạc chính xác để xây
dựng hệ thống HARN cũng nhứng ứng dụng của lưới HARN trong thực tiễn,
vào cuối năm 1986 NGS đã giới thiệu mạng lưới GPS phối hợp Quốc tế
CIGNET (Cooperative International GPS Network), đây chính là tiền thân và
định dạng đầu tiên của hệ thống lưới các trạm tham chiếu hoạt động liên
tục CORS sau này. Mỗi trạm CIGNET được trang bị một máy thu GPS hai
tần số chất lượng cao có khả năng ghi nhận số liệu liên tục từ tất cả các vệ
tinh GPS trong tầm quan sát với mục đích quan trọng đầu tiên là thu thập
số liệu vệ tinh một cách độc lập tại các trạm sau đó gộp nhóm số liệu từ
các trạm này để tính toán một cách chính xác quỹ đạo của tất cả các vệ
tinh GPS. Cuối năm 1989, CIGNET gồm có ba trạm trên lãnh thổ Hoa Kỳ
(MOJA tại Mojave, California; RICH ở Richmond, Florida; WEST ở Westford,
Massachusetts).
Trạm tham chiếu hoạt động liên tục CORS. Lịch sử - Ứng dụng và
những nâng cấp trong tương lai - Số 2
Mon, 08/22/2016 - 10:22 — admin

Richard A. Snay và Tomas Soler ANTHI Việt Nam tổng hợp dịch và
biên soạn
Các trạm CORS thế hệ đầu tiên được trang bị máy tính Mini-Mac 2816AT và các máy thu hai tần số không sử dụng mã (Dual Frequency Codeless
Receivers, được sản xuất bởi Aero Service Devision, Western Geophysical
Company of America, Houston). Năm 1990, CIGNET bắt đầu được mở rộng

sang phần phía nam bán cầu. Đến cuối năm 1991, CIGNET là lưới được cấu
thành bởi 21 vị trí lắp đặt trạm thu trải khắp trên tất cả các châu lục ngoại
trừ Châu Nam Cực. Mô hình này vẫn đang được duy trì tới hiện tại, tất cả
số liệu theo dõi đều được thu nhận bởi một số đối tác của chương trình và
công bố rộng rãi miễn phí cho tất cả các nhà nghiên cứu quan tâm tới GPS
thông qua địa chỉ lưu trữ của NGS. NGS chính là đơn vị đã điều chỉnh lưới


CIGNET, tổng hợp và tạo ra hợp phần lõi đối với mạng lưới các trạm GPS
đầu tiên trên thế giới mà ở thời điểm đó còn chưa có được tên gọi rõ ràng,
nhưng có một điểm đặc biệt đây chính là nền tảng quan trọng để sau này
cho ra đời một tổ chức chuyên cung cấp số liệu và các dịch vụ liên quan tới
kỹ thuật định vị toàn cầu bằng vệ tinh dưới tên gọi IGS (International
Global Navigation Satellite System Service) đặt dưới sự bảo trợ của tổ chức
trắc địa quốc tế IAG (International Association of Geodesy).
Ý tưởng về việc phủ trùm toàn bộ lãnh thổ Hoa Kỳ bởi một lưới các
trạm CORS nhằm nâng cấp và cải thiện chất lượng cho NSRS được đề xuất
lần đầu tiên bởi Strange năm 1994. Ngay sau thời điểm này, Strange và
Weston năm 1995 đã công bố những tài liệu đầu tiên mô tả về một hệ
thống CORS sẽ triển khai trong tương lai. Cũng trong thời gian này một số
các cơ quan tổ chức ở các bang cũng đã bắt tay vào xây dựng các lưới đo
cấu thành bởi các trạm tham chiếu GPS hoạt động liên tục
nhưng để phục vụ cho những mục đích ứng dụng khác
nhau. Lực lượng Tuần duyên Hoa Kỳ USCG (U.S. Coast
Guard) mong muốn có thêm giải pháp bổ trợ cho dịch vụ
dẫn đường vô tuyến LORAN bằng dịch vụ hiệu chỉnh phân
sai DGPS MSK Beacon nhằm hỗ trợ an toàn cho dẫn đường
hàng hải trong vùng lãnh hải Hoa Kỳ. Tương tự như vậy
USACE (U.S. Army Corps of Engineers) công bố một hệ
thống dẫn đường hiệu quả với giá thành hợp lý có khả năng

hỗ trợ cho các hoạt động trên các tuyến đường thủy nội địa
của Hoa Kỳ như nạo vét, đo đạc thủy văn, nghiên cứu dòng
chảy … USACE phối hợp với USCG mở rộng dịch vụ DGPS
MSK Beacon dọc theo các tuyến đường thủy huyết mạch
trên lãnh thổ Hoa Kỳ. Cuối cùng Cục Hàng không Liên bang
FAA (Federal Aviation Administration) mong muốn sử dụng
một vài dạng thức của các trạm CORS để hỗ trợ cho dẫn
đường an toàn trong lĩnh vực hàng không. FAA đã nghiên
cứu và phát triển hệ thống hiệu chỉnh riêng với tên gọi hệ
thống hiệu chỉnh diện rộng WAAS (Wide Area Augmentation

Ăng ten
GPS của
hãng Trimble
trang bị tại
một trạm
CORS của
NGS

System). Các cơ quan liên bang khác như phòng thí nghiệm
động cơ phản lực của NASA JPL (Jet Propulsion Laboratory) và Cơ quan đo
đạc Địa chất Liên bang USGS (U.S. Geological Survey) đã đầu tư rất nhiều
để phát triển các trạm CORS phục vụ nghiên cứu quỹ đạo vệ tinh, nghiên
cứu kiến tạo và dịch chuyển mảng. Chính bởi sự chồng chéo này mà Văn
phòng Ngân khố Liên bang Hoa Kỳ phải ban hành hướng dẫn cho tất cả
các đơn vị phải trao đổi và hợp tác với nhau trong các hoạt động mua sắm


trang thiết bị nhằm giảm chi tiêu sử dụng nguồn ngân sách của chính phủ
liên bang. NGS đã trở thành nhà tư vấn giúp xác định các chỉ tiêu kỹ thuật

cho các thiết bị GPS để có thể hỗ trợ các nhiệm vụ của tất cả các cơ quan
và tổ chức đã nêu ở trên.
Ngay từ cuối những năm 80, số liệu GPS thu được từ các trạm quan
trắc cố định thuộc hai hệ thống CIGNET và JPL đã được sử dụng để hỗ trợ
cho quá trình tính toán quỹ đạo các vệ tinh GPS. Năm 1994, NGS chính
thức bắt đầu xây dựng lưới CORS Hoa Kỳ bằng việc lắp đặt máy thu GPS
đầu tiên tại khuôn viên của Viện nghiên cứu quốc gia về các tiêu chuẩn và
kỹ thuật công nghệ NIST (National Institutes of Standards and Technology)
tại Gaithersburg. Sáu tháng sau thời điểm đó, NGS tiếp tục lắp đặt máy thu
GPS gần Boulder, bang Colorado đồng thời kết hợp ngay với lưới CORS
gồm một số trạm thu số liệu GPS liên tục là một phần của hệ thống
CIGNET. Số liệu từ tất cả các vị trí trạm GPS hoạt động liên tục này được
công bố ngay trên Internet. Mạnh mẽ hơn, NGS đã tiến hành lựa chọn và
bổ sung một số trạm cố định GPS của Hoa Kỳ vào lưới CORS mới hình
thành.
Song song với các hoạt động của NGS, USCG và USACE cũng bắt đầu
lắp đặt các trạm DGPS MSK Beacon mới theo kế hoạch mở rộng cho các
hoạt động đường thủy nội địa vào năm 1995, cùng thời gian này FAA cũng
bắt tay vào triển khai dự án WAAS. NGS đã làm việc và thảo luận với cả
USCG, USACE và FAA để đưa các trạm DGPS và WAAS tham gia với lưới
CORS Hoa Kỳ. Giai đoạn khởi động dự án xây dựng lưới trạm DGPS của
USCG đã hoàn thành được rất nhiều hạng mục vào tháng 1/1996, mặc dù
sau thời điểm này còn rất nhiều vị trí trạm khác được triển khai xây dựng
và lắp đặt thiết bị. Các cơ quan và tổ chức liên bang, bang và địa phương
cũng tài trợ khá mạnh cho các hoạt động xây dựng trạm cố định GPS và
trang bị máy thu ngay cho những trạm mới xây này, số lượng các trạm gia
nhập lưới CORS tăng lên nhanh chóng kể từ năm 1995. Đến cuối năm
1995, NGS có thể truy cập vào hơn 50 máy thu GPS chất lượng và độ chính
xác cao, hầu hết trong số 50 máy thu GPS này được triển khai với USCG
cùng với các đối tác khác mà không cần tới các hoạt động lắp đặt, vận

hành và duy tu bảo dưỡng của NGS. Cục Giao thông bang Texas là đơn vị
cấp bang đầu tiên tham gia vào hệ thống CORS bằng việc đưa 10 trạm
tham chiếu khu vực vào lưới của NGS phủ trùm toàn bộ lãnh thổ của bang
Texas.


Cuối năm 1996 số lượng trạm CORS trên lãnh thổ Hoa Kỳ đã tăng lên
con số 85 trạm. Thông qua việc liên hệ với các đối tác có cùng mối quan
tâm cùng chia sẻ số liệu GPS, NGS đã mở rộng lưới lên con số 108 trạm
thu số liệu vào cuối tháng 12/1997. Cột mốc quan trọng đạt 200 trạm đã
cán đích năm 2000 và cũng kể từ thời điểm này số lượng trạm CORS trong
lưới liên tục tăng nhanh và đạt tới con số 1.350 trạm tính tới thời điểm hiện
tại và quan trọng hơn là số lượng trạm CORS tham gia vào lưới của NGS
vẫn không ngừng tăng, đây cũng là cách thức tốt nhất để cộng đồng các
nhà đo đạc chuyên nghiệp truy cập vào hệ thống NSRS. Tới thời điểm hiện
tại lưới CORS Hoa Kỳ bao gồm các trạm CORS phân bố trên lãnh thổ Hoa
Kỳ, Canada, Mexico, Trung và Nam Mỹ, vùng Caribbean và Iraq với hơn 200
cơ quan tổ chức tham gia vào chương trình.

Trạm tham chiếu hoạt động liên tục CORS. Lịch sử - Ứng dụng và
những nâng cấp trong tương lai - Số 3
Mon, 08/29/2016 - 02:38 — admin

Richard A. Snay và Tomas Soler, ANTHI Việt Nam tổng hợp dịch và
biên soạn
Mặc dù số lượng các trạm CORS hiện vẫn đang tiếp tục tăng với tốc
độ khoảng 15 trạm mỗi tháng, tổng số trạm tham chiếu GPS cố định trên
lãnh thổ Hoa Kỳ có tốc độ tăng trưởng gấp đôi tốc độ trung bình (khoảng
30 trạm mỗi tháng). Theo như dự báo của các nhà khoa học và nhà quản
lý, vẫn còn cần tới vài năm nữa để có thể hoàn chỉnh toàn bộ hệ thống lưới

để đảm bảo khả năng đo đạc chính xác độ cao thẳng đứng của bất kỳ trạm
CORS nào trong lưới. Việc đo đạc chính xác độ cao thẳng đứng của trạm
CORS đòi hỏi phải áp dụng phương pháp đo đặc biệt phụ thuộc vào vị trí
phân bố và kiểu gá lắp ăng ten GNSS sử dụng tại trạm.


Ăng ten GNSS của trạm CORS Quốc tế được lắp đặt bởi NGS gần đây
nhất đặt gần Fortaleza, Brazil, tại đây vị trí trạm được gắn giữa điểm khống
chế cũ và mới với độ chính xác đo lại tọa độ khoảng 1mm. Máy thu GNSS
sử dụng tại trạm này được kết nối với đồng hồ nguyên tử Atomic
Hydrogen-Maser. Theo thông tin công bố thì năng lực hoạt động của đồng
hồ H-Maser này là tốt nhất trong số tất cả các trạm kết hợp trong lưới
CORS-IGS có lắp đồng hồ dạng H-Maser.
Hệ thống CORS Quốc gia ngày càng chứng minh những lợi ích to lớn
đã và đang trở thành phương pháp được lựa chọn phục vụ cho việc tính
toán chính xác vị trí 3D trên lãnh thổ Hoa Kỳ cũng như ở rất nhiều Quốc
gia khác. Lợi ích đầu tiên mà những người ứng dụng kỹ thuật đo đạc GNSS
được hưởng lợi đó là, thay vì phải mua tới ba máy thu như trước đây thì giờ
chỉ cần sử dụng một máy thu GNSS duy nhất sau đó sẽ tải số liệu từ các
trạm CORS phù hợp thông qua đường truyền Internet để xử lý hiệu chỉnh
sau số liệu đã thu từ một máy duy nhất trên. Việc truy cập, tìm kiếm và tải
số liệu trạm CORS về thường được thực hiện dưới dạng WEB (Web-based),
ví dụ như UFCORS tại đây số liệu đã được tổ chức một cách khoa học để
cho việc tải số liệu về được thực hiện một cách dễ dàng. Là một phần của
dự án CORS, NGS phối hợp làm việc với các nhà khoa học trên thế giới để
phát triển các mô hình số và các kỹ thuật cho phép người sử dụng GNSS
có thể tính toán chính xác các vị trí một cách tiết kiệm cả về kinh phí lẫn
thời gian. Hình 1 thể hiện vị trí phân bố địa lý của các trạm CORS vào
tháng 5/2008. Các truy cập để kiểm tra thông tin về lưới CORS Hoa Kỳ thực
hiện

một

cách

đơn

giản

bằng

cách

truy

cập

vào

trang

chủ

- />Như đã đề cập trong các phần trước,
CORS và định nghĩa về NSRS
NGS là tổ chức đầu tiên tạo ra mốc tính chuyển NAD 83 (North
American Datum of 1983) vào năm 1986 bằng việc kiểm chứng lại ở mức
cao hơn tất cả các kết quả đo lưới theo phương pháp truyền thống phối
hợp với phương pháp quan trắc Doppler và một số cạnh đo phối hợp siêu
dài VLBI (Very Long Baseline Interferometry) và đây chính là nguyên gốc

của mốc tính chuyển với tên gọi NAD 83.
Với việc nâng cấp, cải thiện, áp dụng những kiến thức và kỹ thuật mới
vào các lưới khung tham chiếu mặt đất, NGS đã giới thiệu một số điểm mới
hơn của NDA 83, tinh chỉnh lại từng bước áp dụng các hệ thống tọa độ.


Năm 1998 NGS giới thiệu bản NAD 83 hiệu chỉnh (CORS96), trên cơ sở của
lưới CORS thông qua việc tinh chỉnh chuyển đổi từ hệ lưới ITRF96
(International Terrestrial Reference Frame of 1996) sang NAD 83. Trên cả
hai hệ thống mốc tham chiếu tính toán ITRF và NAD 83 (CORS96), tọa độ
vị trí 3D của mỗi trạm CORS được hiệu chỉnh lần nữa bởi quá trình tính
toán đã đưa thêm thông số vận tốc dịch chuyển 3D. Một trong những bản
nâng cấp mới nhất của ITRF được biết đến với tên gọi TRF2000. Các tọa độ
và vận tốc dịch chuyển của ITRF2000 có thể được tính chuyển sang các giá
trị của hệ thống NAD 83 (CORS96) sử dụng các công thức và tham số tính
chuyển được mô tả bởi Soler và Snay vào năm 2004.
Một điểm quan trọng cũng cần lưu ý với lưới CORS của Hoa Kỳ chính
là các vị trí CORS phân bố tại Hawaii và các đảo Thái Bình Dương cũng
được sử dụng để xác định khung tham chiếu NAD 83 (PAC00) đối với các
điểm phân bố trên đĩa techtonic Thái Bình Dương. Tương tự như vị trí các
trạm CORS phân bố tại Guam đã được lựa chọn sử dụng để xác định khung
tham chiếu NAD 83 (MARP00) cho các điểm phân bố trên đĩa techtonic
Mariana. Ngoài ra các vị trí CORS cũng được sử dụng trong quá trình kiểm
soát độ chính xác các điểm khống chế của các Quốc gia khác như Mexico
và Jamaica.


Số lượng trạm CORS trên lãnh thổ Hoa Kỳ và vùng lân cận tính đến tháng
5/2008
Trạm tham chiếu hoạt động liên tục CORS. Lịch sử - Ứng dụng và

những nâng cấp trong tương lai - Số 4
Mon, 09/05/2016 - 02:50 — admin


Richard A. Snay và Tomas Soler ANTHI Việt Nam tổng hợp dịch và
biên soạn
Khi vị trí trạm CORS đầu tiên được đưa lên trực tuyến, NGS sử dụng tối
thiểu một tập hợp mười số liệu GPS 24 giờ để tính toán tọa độ của trạm
định vị với hệ thống tọa độ ITRF2000 trong mối liên hệ với các trạm khác
thuộc lưới IGS. NGS cũng sử dụng phần mềm xác định vị trí HTDP để đoán
định tốc độ dịch chuyển trạm trong ITRF2000. Sau đó NGS chuyển đổi tọa
độ vị trí và tốc độ dịch chuyển ITRF2000 cho các trạm CORS trong hệ
thống tương đương NAD 83 (CORS96) thông qua việc áp dụng 14 thông số
chuyển đổi tương tự. Cứ sau vài năm, NGS đều xử lý lại số liệu của tất cả
các trạm CORS thu nhận từ năm 1994 để tính toán tọa độ các vị trí và tốc
độ dịch chuyển vị trí trong mối liên hệ với ITRF với tên gọi ITRFxx. Nếu có
bất kỳ trạm nào khi tính toán ITRFxx mà tọa độ vị trí hiện thời khác với tọa
độ vị trí ITRF lớn hơn 1cm theo hướng Bắc - Nam hay Đông – Tây hoặc lớn
hơn 2cm cao độ, khi đó NGS sẽ sử dụng vị trí tọa độ và tốc độ dịch chuyển
mới này thay cho vị trí tọa độ và tốc độ dịch chuyển trước đó.
Để bổ sung vào việc kiểm chứng quá trình xử lý số liệu, NGS thực hiện
việc tìm lời giải cho từng ngày đo để giám sát chất lượng tọa độ vị trí của
tất cả các trạm CORS trong lưới. Mỗi lời giải chứa toàn bộ số liệu đã thu


thập được trong vòng 24 giờ liên tục của ngày đó. Để tạo ra sản phẩm cuối
cùng, NGS tổng hợp đồ thị thể hiện những khác biệt giữa giá trị tọa độ
ITRF2000 đã công bố và các giá trị thu được từ những lời giải vị trí theo
ngày, số liệu hiệu chỉnh để xác định tốc độ dịch chuyển vị trí được lưu trữ
trong thời gian 60 ngày gần nhất. Sự chuyển dịch vị trí hoặc những thay

đổi của ăng ten hoặc tác động của các yếu tố tự nhiên không mong muốn
có khả năng gây ra sai lệch vị trí tọa độ tham chiếu của các trạm CORS.
Các bước xử lý số liệu địa chấn (động đất, các hoạt động của núi lửa …)
cũng có khả năng cung cấp thông tin dịch chuyển và sai lệch vị trí tọa độ
của trạm CORS theo thời gian, những số liệu này cũng được NGS ghi nhận
lại chi tiết trong các tài liệu có liên quan tới mỗi trạm CORS. Những thông
tin này đặc biệt quan trọng và tối cần thiết đối với người sử dụng số liệu
CORS nếu họ muốn sử dụng chúng để xác định chính xác các tọa độ vị trí
trạm CORS có liên quan tới vị trí điểm đo mới mà họ quan tâm. Khi xu
hướng chuyển dịch vị trí trong thời hạn 60 ngày gần nhất lớn hơn hạn sai
cho phép so với tọa độ vị trí đã công bố trước đó (1 cm mặt phẳng và 2 cm
độ cao), NGS sẽ phân tích một cách cẩn thận lại số liệu hiện có để xác
minh rằng tọa độ vị trí điểm đã công bố và tốc độ chuyển dịch vị trí đã
được cập nhật hay chưa.
Đối với các đơn vị và tổ chức khác có các trạm CORS riêng đã đăng ký
tham gia vào lưới CORS, NGS tính toán vị trí tọa độ 3D độ chính xác cao và
tốc độ chuyển dịch vị trí trong NSRS đối với tất cả các ăng ten thu, cung
cấp cơ chế công bố số liệu quốc tế, giám sát vị trí của ăng ten hàng ngày
và gửi cảnh báo tới các đơn vị tổ chức sở hữu trạm CORS ngay khi phát
hiện có sự chuyển dịch vị trí của ăng ten. Đổi lại, các đơn vị và tổ chức
cũng sẽ lưu ý NGS khi họ chủ động thay đổi hoặc điều chỉnh trang thiết bị
hoặc phần mềm theo đó NGS có thể đảm bảo liên tục chất lượng số liệu
trạm CORS cho người sử dụng có yêu cầu khai thác. Người sử dụng là các
nhà khoa học nghiên cứu khoa học trái đất thường đặc biệt quan tâm tới
những chuyển dịch rất nhỏ của Trái đất vì thế họ đặc biệt quan tâm tới bất
kỳ một thay đổi nào dù là nhỏ nhất đối với ăng ten thu tín hiệu định vị để
kịp thời đưa thông tin vào quá trình nghiên cứu tính toán để những thay
đổi này không ảnh hưởng tới chuỗi số liệu đã quan trắc và phân tích trong
một thời gian dài đối với từng vị trí trạm CORS liên quan. Ngay khi những
thay đổi hay điều chỉnh liên quan tới ăng ten được thực hiện và hiệu chỉnh,

NGS sẽ lập tức công bố thông tin trên các bản tin cập nhật về lưới CORS
Hoa Kỳ.


Tháng 03/2001, một tiện ích truy cập NSRS thông qua số liệu GPS đã
được giới thiệu và công bố rộng rãi cho người sử dụng đó là tiện tích có tên
gọi DỊCH VỤ ĐỊNH VỊ TRỰC TUYẾN DÀNH CHO NGƯỜI SỬ DỤNG – OPUS
(On-line Positioning User Service). OPUS là dịch vụ xử lý tự động mức cao
chỉ yêu cầu người sử dụng nhập thông tin ở mức tối thiểu cho hệ thống,
hướng dẫn và các bước thực hiện được chỉ ra rõ ràng trên trang chủ để
đảm bảo bất kỳ người sử dụng nào cũng có thể khai thác được dịch vụ một
cách dễ dàng. Tuy nhiên OPUS cũng có một số hạn chế nhất định mà người
sử dụng cần lưu tâm: Thứ nhất và quan trọng nhất là dịch vụ OPUS chỉ
cung cấp phương pháp hiệu chỉnh số liệu đo tĩnh xử lý sau; Thứ hai OPUS
yêu cầu số liệu đo tĩnh GPS tối thiểu phải thu trong vòng 2 giờ liên tục để
có thể cho được kết quả xử lý sau đạt các yêu cầu đo đạc khống chế độ
chính xác cao; Thứ ba số liệu đo tĩnh tối đa chỉ trong giới hạn 48 giờ liên
tục có nghĩa rằng số liệu chỉ được phép thu qua đêm một lần duy nhất đối
với mỗi phiên; Thứ tư tập tin số liệu cần xử lý buộc phải là tập tin số liệu
hai tần số L1/L2 với các trị đo sóng mang hoàn chỉnh; Và cuối cùng, số liệu
quan trắc từ các hệ thống định vị vệ tinh khác như GLONASS, Galileo hay
BeiDou sẽ được xem xét tích hợp vào OPUS theo từng giai đoạn.

Mật độ sử dụng dịch vụ OPUS từ 05/2007 đến 04/2008 trên lãnh thổ
Hoa Kỳ


Có thể nói OPUS là tiện ích xử lý số liệu trực tuyến mang lại rất nhiều
lợi ích cho người sử dụng, thay vì phải thực hiện những phiên đo với tối
thiểu 3 máy thu GPS thì nay chỉ cần 1 máy thu duy nhất, thay vì phải đầu

tư mua sắm phần mềm và học cách vận hành thì nay chỉ cần thực hiện
một thao tác duy nhất là tải lên tập tin số liệu đã đo và phần còn lại để hệ
thống OPUS xử lý cho tới khi nhận được báo cáo kết quả xử lý trả về qua
thư điện tử. OPUS đã làm thay đổi hoàn toàn khái niệm về xử lý sau số liệu
đo GPS tĩnh mà người sử dụng vẫn thực hiện trước đây.

Trạm tham chiếu hoạt động liên tục CORS. Lịch sử - Ứng dụng và
những nâng cấp trong tương lai - Số 5
Mon, 09/12/2016 - 00:58 — admin

Richard A. Snay và Tomas Soler ANTHI Việt Nam tổng hợp dịch và
biên soạn
Các nhà đo đạc, bản đồ, cộng đồng GIS, các nhà khoa học … là nhóm
những người sử dụng dịch vụ OPUS thường xuyên nhất, theo số liệu thống
kê từ hệ thống trong vòng 12 tháng kể từ tháng 05/2007 đến 04/2008 đã
có 171.573 lời giải OPUS thành công, cũng cần lưu ý rằng trong cùng thời
gian nêu trên đã có tới 23.502 tập hợp số liệu đo ở ngoài lãnh thổ Hoa Kỳ
tải lên hệ thống để sử dụng dịch vụ OPUS. Ngày 31/01/2007 lần đầu tiên
NGS giới thiệu dịch vụ mới OPUS-RS (Rapid Static), theo đó dịch vụ này có
khả năng xử lý các tập hợp số liệu thu trong thời gian 15 phút thay vì chỉ
xử lý khối số liệu đo tĩnh 2 giờ như trước đây. Bên cạnh OPUS-RS, NGS
cũng giới thiệu tiếp các dịch vụ tiện ích mới như OPUS-DB (Database) với


yêu cầu số liệu thu trong vòng 4 giờ liên tục nhưng bù lại người sử dụng có
thêm tùy chọn nhận và gửi số liệu từ/lên cơ sở dữ liệu của NGS để thuận
tiện hơn cho việc công bố rộng rãi hay dịch vụ OPUS-Mapper để xử lý số
liệu một tần số L1 phục vụ cho các ứng dụng bản đồ và GIS.
TỔ CHỨC SỐ LIỆU CORS HOA KỲ
Toàn bộ số liệu CORS Hoa Kỳ được thu thập và lưu trữ tại hai địa điểm

khác nhau, một đặt tại Silver Spring, bang Maryland và điểm thứ hai đặt
tại Boulder, bang Colorado. Tại mỗi điểm đều được trang bị hạ tầng công
nghệ thông tin hoàn chỉnh, số liệu GPS được tổ chức dưới nhiều định dạng
chuẩn khác nhau (như RINEX, Hatanaka, …) phục vụ cho việc cung cấp tới
cộng đồng. Tất cả mọi người đều có thể truy cập miễn phí vào các tập tin
số liệu và số liệu metadata có liên quan sau khi được chuẩn hóa thông qua
giao thức truyền dẫn tập tin tại địa chỉ hoặc
thông qua địa chỉ trang chủ . Tháng
01/2000, NGS giới thiệu giao diện hoàn toàn mới dành riêng cho trang chủ
CORS. Giao diện mới này được biết đến với tên gọi CORSSAGE (CORS
Amiable Geographic Environment) bởi nó cho phép tất cả mọi người truy
cập vào số liệu CORS và metadata thông qua một tập hợp các bản đồ địa
lý trực quan. Bản thân trang chủ CORS đã được trang bị sẵn tính năng bản
đồ chỉ dẫn trên đó thể hiện rõ diện tích khu vực phủ trùm của các trạm
CORS được phân chia theo mã mầu theo từng vùng, mỗi vùng liên quan tới
một vài bang của Hoa Kỳ. Trên bản đồ khu vực, người sử dụng có thể bấm
chuột trên các biểu tượng thể hiện vị trí trạm CORS cụ thể để truy cập vào
cửa sổ mới thể hiện rõ hơn vị trí của trạm CORS quan tâm đi kèm với các
đối tượng có liên quan như điểm dân cư tập trung, các tuyến đường giao
thông chính và các đặc điểm địa lý điển hình khác. Một thực đơn lựa chọn
cũng xuất hiện trên góc trái trong cửa sổ bản đồ chi tiết cho phép người sử
dụng có thể xem và tải về những thông tin chi tiết liên quan tới vị trí trạm
CORS quan tâm, ví dụ tập tin tải về chứa thông tin điển hình như tọa độ
xác định vị trí trạm CORS, tốc độ chuyển dịch vị trí. Những lựa chọn khác
trong thực đơn cho phép người sử dụng xem lịch hiển thị với độ phân giải
10 phút một, đây chính là khoảng dãn cách thời gian khi số liệu CORS được
cập nhật cho trạm đang xem thông tin. Chính việc xem lịch chi tiết này sẽ
giúp người sử dụng tải về các tập tin phục vụ cho xử lý sau số liệu đo đúng
với khoảng thời gian đo của máy di động tránh việc bị thiếu hoặc thừa số
liệu. Các lựa chọn khác cung cấp khả năng truy cập tới số liệu GPS của

trạm CORS và tới các tập tin chứa toàn bộ thông tin mô tả về trạm CORS
này (ví dụ chủng loại máy thu GPS, đơn vị quản lý trạm, người liên hệ, lịch


sử về việc bảo dưỡng duy tu và thay đổi máy thu cùng với ăng ten thu số
liệu GPS, …). Khả năng truy cập thông tin trạm CORS thông qua giao diện
bản đồ địa lý của Google mới đây cũng đã được bổ sung.
MÁY CHỦ UFCORS
Tháng 11/1998, NGS giới thiệu máy chủ thông tin CORS “thân thiện”
UFCORS (User Friendly CORS) cho phép người sử dụng gửi yêu cầu và nhận
số liệu GPS đi kèm số liệu metadata (thông tin lịch vệ tinh và thông tin mô
tả cho mỗi trạm CORS xác định) cho bất kỳ trạm CORS nào trong lưới
CORS Hoa Kỳ thông qua giao thức World Wide Web. UFCORS cung cấp
thêm lựa chọn tiện lợi hơn cho cả hai ứng dụng máy chủ thông tin FTP và
máy chủ thông tin CORS “chuẩn” trên nền tảng WEB để lưu trữ và phục hồi
thông tin CORS. UFCORS cho phép mỗi người sử dụng lựa chọn gói thông
tin bổ sung hoàn chỉnh cho một trạm và thang thời gian cụ thể liên quan
tới số liệu của trạm đó. Máy chủ thông tin CORS chuẩn và FTP chỉ cung cấp
thông tin theo khuôn dạng được lưu trữ tại NGS, trong khi đó UFCORS có
khả năng đóng gói lại thông tin vào một vài gói khuôn dạng khác nhau. Ví
dụ với UFCORS bất kỳ ai cũng có thể tải về những tập tin số liệu GPS theo
bất kỳ khoảng thời gian nào (miễn là ≤24 giờ). Đồng thời UFCORS cũng
cho phép tất cả mọi người sử dụng lựa chọn cách thức mà các tập tin số
liệu yêu cầu khai thác được nén lại như thế nào. UFCORS cũng có khả năng
nội suy số liệu GPS để lấy tỷ lệ mẫu so với tỷ lệ tiêu chuẩn là 30 giây.
Máy chủ FTP vẫn được duy trì là máy chủ thông tin CORS phổ dụng
nhất nếu xét theo dung lượng số liệu. Hơn 581 gigabyte số liệu CORS đã
được cấp phát thông qua hệ thống tải về FTP trong tháng 04/2008, trong
khi đó UFCORS cấp phát khoảng 66 gigabyte trong cùng thời gian này. Hệ
thống tải về FTP là máy chủ được người sử dụng lựa chọn để tải về số liệu

GPS từ rất nhiều trạm CORS. Những người sử dụng tải về số liệu CORS
không thường xuyên hoặc chỉ quan tâm tới số liệu của một số trạm CORS
nhất định thường thích sử dụng dịch vụ từ máy chủ UFCORS hơn.
CÁC ỨNG DỤNG CỦA CORS
Bổ sung vào ứng dụng cơ bản nhất của CORS là cho phép định vị
chính xác với hệ thống NSRS, lưới CORS Hoa Kỳ còn được thiết kế phục vụ
cho nhiều ứng dụng nâng cao khác, thực tiễn cho thấy các nhà khoa học
trái đất đã công bố rất nhiều đề tài nghiên cứu, tài liệu khoa học, luận văn,
nghiên cứu mở rộng các ứng dụng tiềm năng khai thác số liệu CORS … và
đặc biệt xu hướng này vẫn sẽ tiếp diễn trong tương lai. Rõ ràng CORS đã


tạo ra sự ảnh hưởng rất lớn trong các ngành khoa học có liên quan tới trái
đất, khí quyển và khí hậu. Trong Bản tin Công nghệ số tiếp theo, chúng ta
sẽ cùng nhau phân tích một số lĩnh vực ứng dụng điển hình mà ở đó số liệu
CORS đã tạo ra những chuyển biến đặc biệt lớn xét trên khía cạnh khoa
học cấp cao.

Dung lượng số liệu CORS được tải về tính theo tháng sử dụng máy chủ FTP
(a) và máy chủ UFCORS (b)
Trạm tham chiếu hoạt động liên tục CORS. Lịch sử - Ứng dụng và
những nâng cấp trong tương lai - Số 6
Sun, 09/18/2016 - 23:50 — admin

Richard A. Snay và Tomas Soler ANTHI Việt Nam tổng hợp dịch và
biên soạn
Nâng cấp NSRS
Gần đây NGS đã hoàn thành nhiệm vụ bình sai số liệu đo GPS thu từ
gần 70.000 điểm khống chế được xây dựng trong vòng 20 năm qua. Quá
trình bình sai thực hiện trong hệ NAD83 (NSRS 2007) giúp cố định các tọa

độ vị trí 3D đã công bố NAD83 (CORS96) để cho ra kết quả là lời giải mà
tất cả các tọa độ vị trí đều gắn chặt với khung tham chiếu NAD83


(CORS96).Một điểm nữa, lưới CORS Hoa Kỳ cũng đóng góp phần quan
trọng vào nhiệm vụ trọng yếu trong việc xây dựng NSRS.Tới thời điểm hiện
tại tọa độ vị trí của 70.000 điểm khống chế trên lãnh thổ Hoa Kỳ đã được
gắn kết chặt chẽ với khung tham chiếu NAD83 (CORS96).
Đánh giá độ chính xác trong quan trắc GPS
Khả năng quan trắc thu nhận và cấp phát số liệu GPS liên tục từ các
trạm tham chiếu cố định CORS trên toàn lãnh thổ Hoa Kỳ đã tạo ra một
nền tảng kỹ thuật có khả năng giải thích và trả lời cho rất nhiều câu hỏi
liên quan tới các phương pháp ứng dụng GPS trong quá khứ, hiện tại và
tương lai, đồng thời giúp chúng ta hiểu rõ hơn những yếu tố khoa học có
liên quan. Ví dụ như quá trình nghiên cứu về độ chính xác của các phép đo
GPS liên quan tới vị trí, khoảng cách và thời gian quan trắc giữa các trạm
đo liên tiếp nhau (Quá trình nghiên cứu thực hiện trên 19 trạm CORS, 11
cạnh độ kết nối từng cặp của 19 trạm với nhau với chiều dài mỗi cạnh thay
đổi từ 20km đến 300km. Số liệu GPS của mỗi cạnh được phân chia thành
10 phiên đo 24 giờ không trùng lặp. Cũng cùng số liệu này sau đó được
chia nhỏ thành 20 phiên đo 12 giờ không trùng lặp, lần lượt được chia nhỏ
tiếp thành 30 phiên đo 8 giờ không trùng lặp, 40 phiên đo 6 giờ không
trùng lặp và cuối cùng là 60 phiên đo 4 giờ không trùng lặp).
Nghiên cứu nhiễu đa đường (Multipath)
Đối với các ăng ten thu tín hiệu GPS, nhiễu đa đường gây ra những sai
số nghiêm trọng ảnh hưởng tới độ chính xác các phép đo trong thực tiễn.
Hiện tượng nhiễu đa đường xuất hiện do việc các tín hiệu GPS đến được
ăng ten thu từ hai hoặc nhiều đường tới khác nhau, hiện tượng nhiễu tín
hiệu này có nguyên nhân lớn nhất do việc tín hiệu GPS thay vì đi thẳng từ
vệ tinh tới ăng ten thu lại bị va đập và phản xạ từ bề mặt của các đối

tượng xung quanh (như nhà cao tầng, tán cây, mặt nước …) làm sai lệch
chỉ số khoảng cách khi tín hiệu tới được ăng ten thu GPS. Việc hiểu thấu
đáo những ảnh hưởng của nhiễu đa đường vô cùng quan trọng trong việc
xác định sai số mang tính hệ thống, từ đó xác định chính xác ảnh hưởng
của nhiễu đa đường cho từng trạm CORS, chủng loại ăng ten để có phương
pháp hiệu chỉnh tối ưu nhất. Theo đó các nhà khoa học Hoa Kỳ đã tiến
hành một công trình nghiên cứu chuyên sâu về nhiễu đa đường trên hơn
390 trạm thuộc lưới CORS Hoa Kỳ. Công trình nghiên cứu này đã xác định
được những vị trí có mức nhiễu đa đường thấp nhất và cao nhất, so sánh
việc kết hợp ăng ten với máy thu GPS để tìm ra cặp tối ưu, xác định mô
hình trạm CORS tối ưu để ít bị ảnh hưởng của nhiễu đa đường nhất. Quá


trình nghiên cứu này kéo dài trong thời gian 1 năm, một trong những kết
luận quan trọng loại ăng ten đa tần số được trang bị vòng cảm kháng (GPS
Choke Ring) là loại ăng ten có khả năng loại nhiễu đa đường tốt nhất đồng
thời nghiên cứu cũng chỉ ra rằng nhiễu đa đường phụ thuộc rất nhiều vào
điều kiện địa hình, địa vật của từng vị trí xây dựng trạm CORS trên thực
tiễn.
Nghiên cứu chuyển dịch
Nghiên cứu chuyển dịch có lẽ là một trong số những ứng dụng rất
quan trọng và thiết thực trong tất cả các ứng dụng của lưới CORS. Thực
tiễn cho thấy số liệu quan trắc thu từ các trạm CORS liên tục trong nhiều
năm, sau đó tiếp tục được xử lý bình sai và gắn kết tất cả các trạm CORS
tạo thành lưới thống nhất có liên kết chặt chẽ thì bất kỳ một chuyển dịch
nhỏ xảy ra ở bất kỳ vị trí ăng ten nào cũng đều được hệ thống phát hiện ra
ngay lập tức.
Gan và Prescott năm 2001 đã phân tích số liệu quan trắc thu được từ
năm 1996 đến năm 2000 đối với 62 trạm CORS phân bố ở khu vực trung
tâm và rìa phía đông Hoa Kỳ. Các kết quả phân tích cho thấy không có

những chuyển dịch ngang đáng kể nào diễn ra trong giai đoạn này, ngoại
trừ chuyển dịch ở khu vực thung lũng sông Mississippi.
Sella và các đồng nghiệp năm 2002 đã sử dụng số liệu GPS từ lưới
CORS kết hợp với số liệu từ các trạm quan trắc khác phân bố trên toàn thế
giới để tạo ra mô hình chuyển dịch toàn cầu REVEL nhằm xác định mức độ
chuyển dịch của 19 mảng kiến tạo và các khối lục địa trong giai đoạn từ
năm 1993 đến năm 2000.
Xác định sự thay đổi của mực nước biển
Các giá trị biến thiên chuyển dịch theo chiều thẳng đứng tại các vị trí
trạm CORS lắp đặt gần các trạm nghiệm triều có thể được sử dụng để xác
định trị tuyệt đối sự thay đổi của mực nước biển trên cơ sở khung tham
chiếu mặt đất quốc tế ITRF (International Terrestrial Reference Frame).
Phương pháp phân tích này trước đây không thực hiện được khi các trạm
CORS chưa được triển khai xây dựng ở các khu vực ven biển. Gần đây
thông qua công trình nghiên cứu của Snay và đồng nghiệp (năm 2007) liên
quan tới 37 trạm nghiệm triều phân bố dọc bờ biển Hoa Kỳ và Canada, tất
cả các trạm nghiệm triều này đều có vị trí lắp đặt ở khoảng cách dưới 40
km từ vị trí lắp đặt trạm CORS, quá trình nghiên cứu, phân tích và đánh


giá sự thay đổi của mực nước biển kết hợp số liệu nghiệm triều và số liệu
GPS quan trắc trong thời gian từ 3 đến 11 năm.
Sau khi định chuẩn số liệu thủy triều lịch sử với các giá trị kết quả
phân tích tốc độ chuyển dịch theo chiều thẳng đứng của các trạm CORS,
kết quả thể hiện giá trị tuyệt đối của sự thay đổi mức nước biển tương
đương với 1.80 ± 0.18 mm/năm dọc theo đường bờ biển nam Alaskan. Việc
các giá trị thủy triều khu vực bờ biển nam Alaskan thay đổi chậm có thể
đến từ nguyên nhân tan chảy của các khối băng ở vùng cực. Theo thời
gian, sự tham gia vào quá trình phân tích đánh giá và xác định mức độ
thay đổi mực nước biển của số liệu CORS sẽ càng nhiều hơn bởi số liệu các

trạm CORS phân bố gần các trạm nghiệm triều cũng tăng lên, chính điều
này làm cho các số liệu tham gia vào quá trình phân tích đánh giá đầy đủ
và chuẩn hơn so với thời điểm hiện tại, đây là điểm cần hết sức lưu ý đối
với các Quốc gia sẽ tiến hành xây dựng hệ thống lưới các trạm CORS trong
tương lai, đặc biệt là các Quốc gia sở hữu đường bờ biển dài.

Trạm tham chiếu hoạt động liên tục CORS. Lịch sử - Ứng dụng và
những nâng cấp trong tương lai - Số cuối
Mon, 09/26/2016 - 00:05 — admin

Richard A. Snay và Tomas Soler ANTHI Việt Nam tổng hợp dịch và
biên soạn
Các nghiên cứu tầng đối lưu
Độ trễ của các tín hiệu GPS gây ra bởi nguyên nhân khúc xạ của tầng
đối lưu hay nói cách khác là các điện tử tự do trong khí quyển, kết hợp với
các yếu tố khí tượng khác như nhiệt độ, áp suất và sự thay đổi của sự bốc
hơi nước theo chiều thẳng đứng lên tới độ cao khoảng 16 km. Nếu như áp
suất khí quyển được biết đến với độ chính xác chấp nhận được ở độ cao


ngang với độ cao của ăng ten thu GPS, khi đó độ trễ ƯỚT (wet) và KHÔ
(dry) tại vị trí có thể tách riêng với sai số nhỏ. Nếu chúng ta xây dựng được
bản đồ kết quả độ trễ tín hiệu ướt tích hợp trong mô hình bốc hơi nước IPW
theo chiều thẳng đứng (với điều kiện đã biết được trọng số biến thiên nhiệt
độ trong tầng khí quyển. Sự bốc hơi là một trong những biến số quan trọng
nhất trong nghiên cứu tầng khí quyển trái đất, đây là nguồn gốc cơ bản
hình thành nên các đám mây cũng như tham gia vào quá trình kiến tạo
các dạng thức thời tiết khác nhau.Chỉ số IPW có sự biến đổi khá lớn trên bề
mặt trái đất<5 mm ở gần các vùng cực và >50 mm ở gần khu vực xích
đạo.Hầu hết (lên tới khoảng 95%) lượng nước trong khí quyển nằm trong

khu vực có độ cao dưới 5 km (hoặc nằm dưới bề mặt có áp suất khoảng
500 hPa). Những biến động lớn của sự bốc hơi nước phân bố theo cả chiều
thẳng đứng và chiều ngang có khả năng xuất hiện liên tục và lặp lại (theo
từng phút hoặc giờ) đặc biệt trong những thời điểm thời tiết có biến động
mạnh.
ESRL là Phòng nghiên cứu các hệ thống trái đất của NOAA (hoặc còn
được biết đến với tên gọi khác là Phòng thí nghiệm các hệ thống cảnh báo
của NOAA) đã phát triển hoàn chỉnh khả năng ước định biến thiên độ trễ
tầng đối lưu trên toàn bộ lãnh thổ Hoa Kỳ (còn được biết đến với tên gọi
CONUS). Quá trình xử lý ước định dựa trên nền tảng mô hình độ trễ sử
dụng số liệu quan trắc GPS từ lưới các trạm CORS kết hợp với các số liệu
khí tượng khác. NOAA cập nhật mô hình kết quả theo từng giờ. Thực tiễn
cho thấy có thể sử dụng các vị trí trạm CORS để ước định độ trễ tín hiệu
tầng đối lưu cho từng trạm với độ chính xác cao bởi các trang thiết bị quan
trắc cũng như các cảm biến cung cấp số liệu khí tượng cũng ngày càng
hiện đại và chính xác hơn, chính điều này đã tạo ra số liệu hiệu chỉnh phép
định vị GPS độ chính xác cao. Số liệu đến từ lưới hợp thành bởi 385 trạm
CORS cập nhật liên tục theo giờ lên mô hình dự báo thời tiết tham chiếu
trên lưới mặt phẳng hai chiều có khoảng cách mỗi nốt khoảng 13 km.
Cũng chính ESRL đã phát triển ứng dụng NOAATrop, đây là cách thức
mới giúp cải thiện khả năng định vị GPS, độ chính xác thời gian và dẫn
đường thông qua việc sử dụng số liệu thời tiết trong chế độ thời gian thực
do các trạm CORS cung cấp. Độ chính xác bình phương tối thiểu của mô
hình độ trễ hiện tại được NOAATrop xác định nằm trong khoảng xấp xỉ 2
cm trong mùa lạnh và <4 cm trong mùa ấm.
Các nghiên cứu tầng điện ly


Các mô hình tầng điện ly diện rộng đã được phát triển để mô hình hóa
và làm giảm bớt những ảnh hưởng của tầng điện ly cục bộ địa phương. Các

mô hình này được xây dựng dựa trên số liệu quan trắc đa tần số thu nhận
từ mạng lưới các trạm CORS. Tầng điện ly nằm phân tán ở vị trí trung bình
phía trên tầng khí quyển bắt đầu từ độ cao khoảng 50 km và mở rộng lên
phía trên khoảng vài trăm kilomet. Bức xạ từ mặt trời và các hạt ngưng tụ
từkhí quyển tạo ra các điện tử tự do và ion đây chính là nguyên nhân dẫn
tới việc gây ra độ trễ cho sóng vô tuyến truyền dẫn trong môi trường này.
Trạng thái của tầng điện ly là hàm của mật độ bức xạ và hoạt động điện
từ, vị trí điểm trên bề mặt trái đất, thời gian địa phương và những yếu tố
khác.Khi các tín hiệu GPS đi ngang qua tầng điện ly, chúng bị trễ bởi tổng
các hợp phần điện tử TEC (Total Electron Content) trong khu vực tầng điện
ly ở một điểm thời gian xác định. Bản đồ hàng ngày thể hiện giá trị ước
định của TEC trên CONUS được xây dựng trên nền tảng số liệu CORS gửi về
từ 180 trạm đã được xử lý tạo NGS và công bố rộng rãi trên Internet kể từ
năm 1997.
Gần đây Trung tâm Dự báo Thời tiết không gian SWPC của NOAA bắt
đầu tiến hành mô hình hóa giá trị TEC dưới dạng 3D phục vụ cho CONUS
sử dụng số liệu trạm CORS.Mô hình này được cập nhật cứ mỗi 15 phút với
độ trễ thời gian khoảng 30 phút. Sản phẩm này được thiết kế để xác định
số lượng TEC trên CONUS trong chế độ cận thời gian thực và được triển
khai thông qua mối liên hệ hợp tác giữa các bên như SWPC, NGS, ESRL và
Trung tâm số liệu địa vật lý Quốc gia NOAA.
Tham chiếu địa lý phục vụ cho các thiết bị bay
Số liệu khả dụng từ các trạm CORS đã được sử dụng phục vụ trong
nhiều ứng dụng viễn thám. Khả năng xác định chính xác vị trí của thiết bị
bay sử dụng trong đo vẽ ảnh hàng không là tối quan trọng để cải thiện và
tăng cường tính tin cậy trong quá trình đo vẽ giải tích ảnh phục vụ cho
thành lập bản đồ tỷ lệ lớn, đặc biệt là bản đồ ở các khu vực nguy hiểm khó
tiếp cận trực tiếp. Cũng với khái niệm tương tự như vậy phục vụ đánh dấu
tham chiếu tại các điểm quan trọng từ trong không gian cho các camera
kỹ thuật số đã được mở rộng cho nhiều ứng dụng thành lập bản đồ địa

hình sử dụng các cảm biến số liệu thế hệ mới như máy quét radar, thiết bị
quét laser 3D hàng không LiDAR, hệ thống định hướng trong, cảm biến đo
đạc ngầm.
Việc sử dụng số liệu trạm CORS trong quá trình xử lý đo vẽ ảnh hàng
không đã được xác định là một trong số các lựa chọn hết sức ấn tượng.


Cộng đồng những người làm đo vẽ ảnh hàng không là đối tượng sớm được
hưởng lợi từ việc tăng cường số lượng các trạm CORS trong lưới. Việc sử
dụng các trạm CORS trong quá trình phân sai GPS để xác định chính xác vị
trí của thiết bị bay cho kết quảchính xác hơn rất nhiều dựa trên các phép
đo sóng mang trên các cạnh đo có độ dài lớn hơn trước đây rất nhiều. Theo
đó khi số lượng các trạm CORS trong thực tiễn tăng lên cũng đồng nghĩa
với việc công tác bay chụp và đo vẽ ảnh hàng không có được nhiều tiện ích
hơn, ví dụ khả năng truy cập vào các khối số liệu đo GPS với tần xuất ghi
số liệu lên tới 1 giây thay vì tần xuất chuẩn trước đây là 30 giây như vậy
tọa độ tâm ảnh chụp được định vị với độ chính xác cao hơn rất nhiều so với
trước đây.
Kết luận
Như vậy qua bảy [7] số các Bản tin Công nghệ trong thời gian vừa
qua, chúng ta đã cùng nhau xem và tổng kết lại toàn bộ lịch sử, quá trình
hình thành phát triển, các ứng dụng tiềm năng cũng như tương lai của kỹ
thuật đo đạc định vị dựa trên nền tảng vệ tinh thông qua hệ thống lưới các
trạm cố định hoạt động liên tục CORS mà cụ thể ở đây là lưới CORS phủ
trùm trên lãnh thổ Hoa Kỳ. Có thể nói sự xuất hiện của lưới CORS đã đóng
góp một phần rất quan trọng cho cộng đồng. Rất nhiều nhà đo đạc trắc
địa, địa lý, địa chất, địa mạo, khí tượng thủy văn, bản đồ và hệ thống
thông tin địa lý cũng như các nhà khoa học ứng dụng khác đã và đang sử
dụng số liệu CORS hàng ngày thông qua việc tải số liệu về từ địa chỉ
UFCORS và FTP của NGS. Tới thời điểm hiện tại khó có thể hình dung được

sự thiếu vắng của lưới CORS trong các hoạt động nghiên cứu khoa học về
trái đất, sự hình thành và tham gia vào lưới CORS toàn cầu ngày càng trở
nên rõ ràng hơn bởi có sự tham gia của nhiều Quốc gia trên thế giới.