ỨNG DỤNG HỆ THỐNG ĐỊNH VỊ TOÀN CẦU THÀNH LẬP LƯỚI KHỐNG CHẾ ĐỊA CHÍNH KHU ĐO HUYỆN BÙ ĐỐP, TỈNH BÌNH PHƯỚC

BỘ GIÁO DỤC & ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM TP. HCM
KHOA QUẢN LÝ ĐẤT ĐAI & BẤT ĐỘNG SẢN


BÁO CÁO TỐT NGHIỆP
ĐỀ TÀI:

ỨNG DỤNG HỆ THỐNG ĐỊNH VỊ TOÀN CẦU
THÀNH LẬP LƯỚI KHỐNG CHẾ ĐỊA CHÍNH
KHU ĐO HUYỆN BÙ ĐỐP, TỈNH BÌNH PHƯỚC

SVTH: PHẠM ĐÌNH PHƯỚC
MSSV: 05113295
LỚP: DH05DC
NIÊN KHÓA: 2005 - 2009
NGÀNH: CÔNG NGHỆ ĐỊA CHÍNH

TP. Hồ Chí Minh, Tháng 07 năm 2009


TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM TP. HCM
KHOA QUẢN LÝ ĐẤT ĐAI & BẤT ĐỘNG SẢN
BỘ MÔN CÔNG NGHỆ ĐỊA CHÍNH

PHẠM ĐÌNH PHƯỚC.

ỨNG DỤNG HỆ THỐNG ĐỊNH VỊ TOÀN CẦU
THÀNH LẬP LƯỚI KHỐNG CHẾ ĐỊA CHÍNH
KHU ĐO HUYỆN BÙ ĐỐP, TỈNH BÌNH PHƯỚC

Giáo viên hướng dẫn: Ks. Đặng Quang Thịnh.
( Trường đại học Nông Lâm TP.Hồ Chí Minh )
Ký tên

TP. Hồ Chí Minh, Tháng 07 năm 2009


LỜI CẢM ƠN

Là một con người, lời đầu tiên con xin ghi nhớ công ơn cha mẹ
đã sinh thành, nuôi dưỡng con đến ngày hôm nay. Con cảm ơn những
người thân trong gia đình đã động viên giúp đỡ con trong suốt quá
trình học tập.
Và khi là một sinh viên, em xin kính gởi lòng biết ơn đến:
Em xin chân thành cảm ơn quý thầy cô trường Đại học Nông
Lâm TP. Hồ Chí Minh, khoa Quản lý Đất đai & Bất động sản đã
truyền đạt cho em nhiều kiến thức và kinh nghiệm quý báu làm hành
trang để em bước vào đời.
Đặc biệt em xin chân thành cảm ơn thầy ĐẶNG QUANG
THỊNH đã tận tình hướng dẫn em trong suốt quá trình em thực hiện
đề tài.
Chân thành cảm ơn:
Sự giúp đỡ nhiệt tình của các cô chú, anh chị hiện đang công tác
tại Xí nghiệp trắc địa bản đồ 305 – Công ty đo đạc Địa chính và
Công trình đã nhiệt tình giúp đỡ, đã tạo điều kiện thuận lợi cho em
trong suốt thời gian thực tập tại cơ quan và thực hiện đề tài này.
Vì điều kiện thời gian thực hiện luận văn ngắn, điều kiện khó
khăn khách quan và chủ quan cũng như trình độ của em có hạn chế
nhất định nên không tránh khỏi những thiếu sót. Rất mong được sự
đóng góp của quý Thầy – Cô, các anh chị, bạn bè để luận văn của em

đạt được kết quả tốt hơn.
Sự giúp đỡ của bạn bè trong suốt thời gian học tập cũng như
thực hiện làm đề tài.
TP. HCM, tháng 07 năm 2009
Phạm Đình Phước


TÓM TẮT
Sinh viên thực hiên: Phạm Đình Phước, Khoa Quản lý Đất đai & Bất động sản, Trường
Đại học Nông Lâm TP. Hồ Chí Minh.
Đề tài: Ứng dụng hệ thống định vị toàn cầu thành lập lưới khống chế Địa chính khu
đo huyện Bù Đốp, tỉnh Bình Phước.
Giáo viên hướng dẫn: Thầy Đặng Quang Thịnh, Bộ môn Công nghệ Địa chính, Khoa
Quản lý Đất đai & Bất động sản, Trường Đại học Nông Lâm TP. Hồ Chí Minh.
Hệ thống GPS hiện nay được ứng dụng rộng rãi, đặc biệt phổ biến trong việc đo mạng
lưới khống chế địa chính. Đề tài hiện nay nhằm thực hiện để giải quyết các vấn đề nội dung
sau:
1. Nghiên cứu ứng dụng Hệ thống định vị toàn cầu GPS thành lập lưới khống chế tọa độ,
độ cao, nhà nước huyện Bù Đốp, tỉnh Bình Phước phục vụ cho việc phát triển lưới đường
chuyền cấp thấp hơn để xây dựng bản đồ địa chính của huyện.
2. Nghiên cứu các nguyên lý và kỹ thuật định vị của Hệ thống định vị toàn cầu GPS. Đặc
biệt là áp dụng phương pháp đo tĩnh và nguyên lý định vị tương đối trong công tác thành lập
lưới khống chế tọa độ, độ cao.
3. Nội dung thực hiện được tiến hành theo các bước sau:
 Định vị các điểm GPS trên thực địa.
- Lập lịch đo GPS, khảo sát thiết kế đồ hình, chọn điểm, chôn mốc.
- Thu tín hiệu tại điểm đo.
- Nhiệt độ, áp suất, chiều cao ăng ten được xác định hai lần.
- Quy định đánh số hiệu điểm, trạm đo, ca đo trong ngày.
 Xử lý số liệu đo bằng phần Trimble Geomatics Office. Bình sai tính toán và đánh

giá độ chính xác tọa độ, độ cao của lưới khống chế.
- Tính toán cạnh.
- Bình sai lưới GPS về Hệ quy chiếu tọa độ và cao độ VN-2000 bằng phần mểm
Trimble Geomatics Office.
4. Kiểm tra, nghiệm thu và đánh giá chất lượng công trình.
Kết quả các nội dung trên được thể hiện đầy đủ trong phần báo cáo thuyết trình tốt nghiệp.


MỤC LỤC

Trang
ĐẶT VẤN ĐỀ.................................................................................................. 1
* Tính cấp thiết của đề tài. ................................................................................ 1
* Mục tiêu nghiên cứu. ..................................................................................... 1
* Yêu cầu nghiên cứu. ..................................................................................... 1
* Đối tượng....................................................................................................... 2
* Phạm vi nghiên cứu. ...................................................................................... 2
* Ý nghĩa khoa học và thực tiễn........................................................................ 2
PHẦN I: TỔNG QUAN.................................................................................... 3
I.1.Cơ sở lý luạn của vấn đề nghiên cứu............................................................ 3
I.1.1. Cơ sở khoa học. .................................................................................... 3
1. Giới thiệu về hệ thống định vị toàn cầu. .................................................. 3
2. Hệ quy chiếu. ........................................................................................ 16
3. Các phương pháp thành lập lưới khống chế mặt bằng............................ 17
I.1.2. Cơ sở pháp lý. ............................................................................................18
I.1.3. Cơ sở thực tiễn.................................................................................... 19
I.2. Khái quát khu đo. ..................................................................................... 20
I.2.1. Điều kiện tự nhiên............................................................................... 20
I.2.2. Điều kiện kinh tế - xã hội.................................................................... 21
I.3. Tình hình nguồn tư liệu nghiên cứu đề tài................................................. 22

I.3.1. Tư liệu trắc địa:................................................................................... 22
I.3.2. Tư liệu bản đồ..................................................................................... 23
I.4. Nội dung nghiên cứu, phương pháp nghiên cứu và quy trình thực hiện..... 23
I.4.1. Nội dung nghiên cứu.......................................................................... 23
I.4.2. Phương pháp nghiên cứu.................................................................... 23
I.4.3. Phương tiện nghiên cứu. ..................................................................... 24
I.4.4. Quy trình thực hiện............................................................................. 26
PHẦN II: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU.
II.1. Khảo sát và tìm hiểu địa bàn nghiên cứu, thiết kế sơ bộ lưới địa chính trên
Bản đồ địa hình............................................................................................... 27
II.1.1.Khảo sát và tìm hiểu địa bàn nghiên cứu ............................................... 27
II.1.2. Thiết kế sơ bộ lưới địa chính trên BĐĐH. ......................................... 27
1. Thị trấn Thanh Bình:............................................................................ 27
2. Xã Hưng Phước: .................................................................................. 27
3. Xã Phước Thiện: .................................................................................. 28
4. Xã Thiện Hưng: ................................................................................... 28
5. Xã Thanh Hòa:..................................................................................... 28


6. Xã Tân Thành: ..................................................................................... 28
7. Xã Tân Tiến: ........................................................................................ 28
II.2. Chọn điểm đo GPS ngoài thực địa, đúc mốc, chôn mốc........................... 29
II.2.1. Chọn điểm đo GPS ngoài thực địa ..................................................... 29
II.2.2. Đúc mốc. ........................................................................................... 29
II.2.3.Chôn mốc. .......................................................................................... 30
II.3. Lập lịch đo, thiết kế đồ hình lưới và bố trí ca đo, chuẩn bị trước khi đo... 30
II.3.1. Lập lịch đo. ....................................................................................... 30
II.3.2. Thiết kế đồ hình lưới và bố trí ca đo. ................................................. 31
II.3.3 Công tác chuẩn bị trước khi đo. .......................................................... 32
II.4. Đo đạc ngoài thực địa.............................................................................. 32

II.4.1. Lắp đặt máy GPS tại một điểm. ......................................................... 32
II.4.2. Lắp đặt ăng ten và máy thu. ............................................................... 33
II.5. Trút số liệu từ máy thu sang máy tính, xử lý và bình sai số liệu đo GPS
bằng phần mềm TGO 1.6.. ............................................................................. 35
II.5.1. Trút số liệu từ máy thu sang máy tính................................................ 35
1. Chuẩn bị............................................................................................... 35
2. Nối ráp phần cứng. .............................................................................. 35
3. Sử dụng phần mềm Trimble Geomatics Office..................................... 35
II.5.2. Xử lý và bình sai số liệu đo GPS bằng phần mềm TGO 1.6. .............. 37
1. Tạo hệ toạ độ thống nhất cho khu đo. ................................................... 38
2. Tạo Project cho khu đo: ...................................................................... 41
3. Đưa dữ liệu thô vào máy tính. .............................................................. 43
4. Xử lý số liệu GPS................................................................................. 44
II.6. Thành quả tọa độ các điểm của lưới địa chính. ........................................ 53
II.7. Các tiêu chuẩn kỹ thuật dùng để so sánh.................................................. 57
II.8. Kiểm tra nghiệm thu, đóng gói giao nộp sản phẩm. ................................. 59
II.8.1. Kiểm tra nghiệm thu. ......................................................................... 59
II.8.2. Thành quả giao nộp. .......................................................................... 59
II.8.3. Đóng gói giao nộp sản phẩm. ............................................................ 59
II.9. Đánh giá quy trình công nghệ đo GPS hệ thống lưới
khống chế địa chính khu đo. ........................................................................... 59
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
1. Kết luận. ..................................................................................................... 63
2. Kiến nghị. ................................................................................................... 63


Ngành: Công nghệ Địa chính

SVTH: Phạm Đình Phước

ĐẶT VẤN ĐỀ
* Tính cấp thiết của đề tài.
Hệ thống định vị toàn cầu GPS (Global Positioning System) là một hệ thống dẫn
đường và định vị chính xác dựa trên các vệ tinh NAVSTAR (Navigation Satellite
Tining And ranging), được bộ quốc phòng Mỹ thiết kế, triển khai từ năm 1973 và hiện
đang được sử dụng rộng rãi trên thế giới.
Năm 1990 công nghệ GPS được đưa vào sử dụng ở Việt Nam. Từ đó những người
làm công tác Trắc địa có được một phương tiện đo đạc hiện đại chứa đựng nhiều tính
năng ưu việt so với các phương tiện truyền thống. Hệ thống này cho phép đạt độ chính
xác cao về vị trí tương đối giữa các điểm đo, hầu hết ít phụ thuộc vào khoảng cách
giữa chúng, bên cạnh đó hệ thống không đòi hỏi thông hướng giữa các điểm đo, hầu
như không đòi hỏi về điều kiện thời tiết và thời điểm đo, quy trình đo đạc đơn giản,
thời gian đo ngắn. Có thể nói công nghệ GPS đã tạo ra một cuộc cách mạng thực sự
trong lĩnh vực Trắc địa. Những tính năng ưu việt của công nghệ này được thể hiện rõ
nhất qua việc thành lập lưới khống chế các cấp phục vụ cho các mục đích khác nhau
như: Quan trắc biến dạng của các công trình, thành lập Bản đồ Địa hình, Bản đồ Địa
chính...
Trắc địa là một ngành khoa học phát triển từ rất lâu. Trong quá trình phát triển,
con người đã không ngừng ứng dụng những thành tựu khoa học kỹ thụât để hoàn thiện
các thiết bị đo đạc nhằm giảm bớt những khó khăn của công tác đo đạc và nâng cao độ
chính xác của phép đo. Trong giai đoạn chuyển dần các thiết bị quang cơ sang thiết bị
đo đạc điện tử, con người đã ứng dụng thành công khoa học vũ trụ vào lĩnh vực trắc
địa.
Được sự cho phép của Khoa Quản lý Đất đai & Bất động sản, sự chấp thuận của xí
nghiệp trắc địa bản đồ 305, dưới sự hướng dẫn của thầy Đặng Quang Thịnh, em xin
thực hiện đề tài: Ứng dụng hệ thống định vị toàn cầu thành lập lưới khống chế địa
chính khu đo huyện Bù Đốp, tỉnh Bình Phước.
* Mục tiêu nghiên cứu.
- Nghiên cứu, ứng dụng và khai thác hiệu quả công nghệ GPS để thành lập lưới
khống chế mặt bằng trong Trắc địa, Địa chính.

- Ứng dụng phần mềm TGO trong xử lý tính toán số liệu đo GPS.
- Đánh giá tính khả thi của quy trình công nghệ, khả năng của trang thiết bị và
phần mềm chuyên dùng.
- Cung cấp thông tin chính xác về hệ thống lưới khống chế địa chính phục vụ
cho các vấn đề trong quản lý đất đai.
* Yêu cầu nghiên cứu.
- Đáp ứng nhu cầu cho việc thành lập bản đồ địa chính tỷ lệ 1:500, 1:1000,
1:2000, 1:5000 trong hệ quy chiếu và hệ tọa độ hiện hành.
- Tuân thủ quy trình, quy phạm của Bộ Tài Nguyên và Môi Trường.
- Tạo điều kiện thuận lợi cho việc phát triển hệ thống lưới khống chế cấp thấp
phục vụ cho việc lập bản đồ ở các tỉ lệ.
- Khai thác và sử dụng trang thiết bị, phần mềm mang lại hiệu quả cao, tiết
kiệm thời gian và tài chính.
Trang 1


Ngành: Công nghệ Địa chính

SVTH: Phạm Đình Phước

* Đối tượng.
Các điểm của lưới khống chế địa chính được xác định bằng tọa độ x,y và độ cao
h nhờ phương pháp đo GPS.
* Phạm vi nghiên cứu.
- Khu vực nghiên cứu gồm một thị trấn và 6 xã thuộc huyện Bù Đốp, tỉnh Bình
Phước.
- Sử dụng máy GPS 2 tần số thu tín hiệu vệ tinh TRIMBLE 4000SSI, 4000SSE,
4800, 5700, và phần mềm TGO để đo đạc và xử lý số liệu đo GPS tại huyện Bù Đốp,
tỉnh Bình Phước.
- Nội dung đo đạc mạng lưới khống chế địa chính.

- Thời gian thực hiện đề tài 4 tháng ( từ tháng 3 đến tháng 7 năm 2009 ).
* Ý nghĩa khoa học và thực tiễn.
- Ý nghĩa khoa học.
Sử dụng công nghệ GPS và phần mềm TGO để đo và xử lý số liệu đo GPS đạt độ
chính xác cao, đáp ứng được nhu cầu đo đạc Bản đồ Địa chính của huyện Bù Đốp.
- Ý nghĩa thực tiễn.
Sử dụng công nghệ GPS để thành lập lưới khống chế địa chính đem lại hiệu quả kinh
tế cao, ít tốn thời gian, công nghệ sử dụng đơn giản.

Trang 2


Ngành: Công nghệ Địa chính

SVTH: Phạm Đình Phước

PHẦN I: TỔNG QUAN
I.1.Cơ sở lý luận của vấn đề nghiên cứu
I.1.1. Cơ sở khoa học.
1. Giới thiệu về hệ thống định vị toàn cầu.
a. Vài nét về lịch sử hệ thống GPS và các lĩnh vực ứng dụng.
Từ những năm 60 của thế kỷ 20, Cơ quan Hàng Không và Vũ Trụ (NASA)
cùng với Quân đội Hoa Kỳ đã tiến hành chương trình nghiên cứu, phát triển hệ thống
dẫn đường và định vị chính xác bằng vệ tinh nhân tạo. Hệ thống định vị dẫn đường
bằng vệ tinh thế hệ đầu tiên là hệ thống TRANSIT có 6 vệ tinh, hoạt động theo nguyên
lý Doppler, được sử dụng trong thương mại vào năm 1967.
Sau hệ thốngTRANSIT, hệ thống định vị vệ tinh thế hệ thứ hai ra đời có tên là
NAVSTAR-GPS (Navigtion Satellite Timing And Ranging - Global Positioning
System) gọi tắt là GPS. Hệ thống này ban đầu bao gồm 24 vệ tinh triển khai trên 6 quĩ
đạo nghiêng 550 so với mặt phẳng xích đạo trái đất với chu kỳ gần 12 giờ ở độ cao xấp

xỉ 12.600 dặm (20.200 km). So với hệ thống TRANSIT, độ chính xác định vị bằng hệ
thống này được nâng cao, thời gian quan trắc vệ tinh được rút ngắn.
Hệ thống định vị toàn cầu GPS có tên đầy đủ là Navigation Satellite Timing
And Ranging Global Positioning System (Navstar GPS) được bắt đầu triển khai từ
những năm 1970 do quân đội Mỹ chủ trì. Nhiệm vụ chủ yếu của hệ thống là xác định
tọa độ không gian và tốc độ chuyển động của điểm xét trên tàu vũ trụ, máy bay, tàu
thủy và trên đất liền, phục vụ cho bộ quốc phòng Mỹ và các cơ quan dân sự.
Năm 1973 hệ thống GPS được thiết kế, ngày 22 tháng 02 năm 1978 vệ tinh đầu
tiên của hệ thống định vị toàn cầu GPS đã được đưa lên quỹ đạo. Từ ngày 08 tháng 12
năm 1993, trên 6 quỹ đạo của hệ thống GPS đã đủ 24 vệ tinh trong đó có 21 vệ tinh
luôn luôn hoạt động và 3 vệ tinh dự trữ. Các vệ tinh được quay trên 6 quỹ đạo tròn, ở
độ cao khoảng 20.200 km, với chu kỳ xấp xỉ 12 giờ. Với cách bố trí này thì trong suốt
24 giờ tại bất kỳ điểm nào trên mặt đất cũng sẽ quan sát được ít nhất là 4 vệ tinh.
Ở Việt Nam, phương pháp định vị vệ tinh đã được ứng dụng từ những năm đầu
thập kỷ 90. Với 5 máy thu vệ tinh loại Trimble ban đầu, sau một thời gian ngắn đã lập
xong lưới khống chế ở những vùng đặc biệt khó khăn mà từ trước đến nay chưa có
lưới khống chế. Những năm sau đó công nghệ GPS đã đóng vai trò quyết định trong
việc đo lưới cấp "0" lập hệ quy chiếu Quốc gia mới cũng như việc lập lưới địa chính
cơ sở hạng III phủ trùm lãnh thổ và nhiều lưới khống chế cho các công trình dân dụng
khác.

Hình: I.1.Các quỹ đạo vệ tinh GPS
Trang 3


Ngành: Công nghệ Địa chính

SVTH: Phạm Đình Phước

Hình I.2. Sơ đồ hoạt động của hệ thống GPS.

b. Cấu trúc hệ thống GPS và cấu trúc tín hiệu GPS.
 Cấu trúc hệ thống GPS.
* Mô tả hệ thống GPS.
Hệ thống GPS gồm 3 thành phần chính cấu thành, được gọi là ba đoạn: đoạn
không gian, đoạn điều khiển và đoạn sử dụng.

Hình: I.3. Các đoạn trong hệ thống GPS.
* Đoạn không gian (Space Segment).
Đoạn này gồm 24 vệ tinh, trong đó có 3 vệ tinh dự trữ quay trên 6 mặt phẳng
quỹ đạo cách đều nhau và có góc nghiêng 55o so với mặt phẳng xích đạo của trái đất.
Quỹ đạo của vệ tinh hầu như là tròn, và ở độ cao khoảng 20.200 km. Chu kỳ quay của
vệ tinh là 718 phút, như vậy vệ tinh sẽ bay qua đúng điểm cho trước trên mặt đất một
ngày một lần.

Hình: I.4. Hệ thống định vị GPS.
Mỗi vệ tinh được trang bị máy phát tần số chuẩn nguyên tử chính xác cao cỡ
-12
10 . Máy phát này tạo ra các tín hiệu tần số cơ sở 10,23 MHZ, và từ đây tạo ra các
sóng tải tần số L1 = 1575,42 MHZ và L2 = 1227,60 MHZ. Người ta sử dụng tần số tải
để làm giảm ảnh hưởng của tầng điện ly.
Trang 4


Ngành: Công nghệ Địa chính

SVTH: Phạm Đình Phước

Hình: I.5. Vệ tinh GPS.
Các sóng tải được điều biến bởi 2 loại code khác nhau là: C/A - code và P - code.
C/A - code là code thô/thâu tóm (Coarse/Acquisition). Nó được sử dụng cho

mục đích dân sự và chỉ điều biến sóng tải L1.Code này được tạo bởi một chuỗi các chữ
số 0 và 1 được sắp xếp theo quy luật tựa ngẫu nhiên với tần số 1,023 MHZ tức là bằng
1/10 tần số cơ sở và được lặp lại sau mỗi một miligiây. Mỗi vệ tinh được gán cho một
C/A - code riêng biệt.
P - code là code chính xác (precice). Nó được sử dụng cho các mục đích quân sự,
đáp ứng yêu cầu chính xác cao và điều biến cả 2 sóng tải L1 và L2. Code này được tạo
bởi nhiều chuỗi các chữ số 0 và 1 được sắp xếp theo quy luật tựa ngẫu nhiên với tần số
10,23 MHZ; độ dài toàn phần của code là 267 ngày, nghĩa là chỉ sau 267 ngày P- code
mới lặp lại. Tuy vậy, người ta chia code này thành các đoạn có độ dài 7 ngày và gán
cho mỗi vệ tinh một trong các đoạn code như thế, cứ sau một tuần lại thay đổi. Bằng
cách này P - code rất khó bị giải mã để sử dụng nếu không được phép.
Cả hai sóng tải L1 và L2 còn được điều biến bởi các thông tin đạo hàng bao gồm:
tọa độ theo thời gian của vệ tinh (ephermeris), thời gian của hệ thống, số hiệu chỉnh
cho đồng hồ của vệ tinh, quang cảnh phân bố vệ tinh trên bầu trời và tình trạng của hệ
thống.
* Đoạn điều khiển (Control Segment).
Đoạn này gồm các trạm quan sát trên mặt đất trong đó có một trạm điều khiển
trung tâm đặt tại Colorado Springs (Căn cứ không quân Mỹ); 4 trạm theo dõi đặt tại
Hawaii (Thái Bình Dương), Ascension Island (Đại Tây Dương), Diego Garcia (Ấn Độ
Dương) và Kwajalein (Tây Thái Bình Dương). Các trạm này tạo thành một vành đai
bao quanh trái đất.

Hình : I.6. Các trạm điều khiển của hệ thống GPS.
Nhiệm vụ của đoạn điều khiển là điều khiển toàn bộ hoạt động và chức năng của
các vệ tinh trên cơ sở theo dõi chuyển động quỹ đạo của vệ tinh cũng như hoạt động của
đồng hồ trên đó. Tất cả các trạm đều có máy thu GPS và chúng tiến hành đo khoảng
cách và sự thay đổi khoảng cách tới tất cả các vệ tinh có thể quan sát được, đồng thời
đo các số liệu khí tượng. Tất cả các số liệu đo ở mỗi trạm đều được truyền về trạm trung
tâm. Trạm trung tâm xử lý các số liệu được truyền từ các trạm theo dõi về cùng với các
Trang 5

Ngành: Công nghệ Địa chính

SVTH: Phạm Đình Phước

số liệu đo của chính nó. Kết quả xử lý cho ra các ephemeris chính xác hóa của vệ tinh và
số hiệu chỉnh cho các đồng hồ trên vệ tinh. Từ trạm trung tâm các số liệu này được
truyền trở lại cho các trạm theo dõi để từ đó truyền tiếp lên cho các vệ tinh cùng các
lệnh điều khiển khác. Như vậy các thông tin đạo hàng và các thông tin thời gian trên vệ
tinh được thường xuyên chính xác hoá và chúng sẽ được cung cấp cho người sử dụng
thông qua các sóng tải L1 và L2. Việc chính xác hoá thông tin như thế được tiến hành ba
lần trong một ngày. Các thông tin cung cấp đại trà cho khách hàng chỉ đảm bảo độ chính
xác định vị cỡ 10 m, chưa kể chúng còn bị cố ý làm nhiễu đi để đảm bảo về quân sự bởi
chế độ SA (Selective Availability) để hạn chế độ chính xác này ở mức 100 m. Chỉ khi
thỏa thuận với phía Mỹ, người sử dụng mới có được các số liệu đảm bảo độ chính xác
cao tới 1 m.
* Đoạn sử dụng (User segment).

Hình : I.7. Bộ phận sử dụng
Đoạn sử dụng bao gồm tất cả các máy móc, thiết bị thu nhận thông tin từ vệ
tinh để khai thác sử dụng cho các mục đích và yêu cầu khác nhau của khách hàng kể
cả ở trên trời, trên biển và trên đất liền. Đó có thể là một máy thu riêng biệt hoạt động
độc lập (trường hợp định vị tuyệt đối) hay một nhóm gồm từ hai máy thu trở lên hoạt
động đồng thời theo một lịch trình thời gian nhất định (trường hợp định vị tương đối)
hoặc trường hợp hoạt động theo chế độ một máy thu đóng vai trò là máy chủ phát tín
hiệu vô tuyến hiệu chỉnh cho các máy thu khác (trường hợp định vị vi phân). Đó còn là
cả một hệ thống dịch vụ đạo hàng GPS đa năng trên phạm vi toàn cầu hoặc ở từng khu
vực đang được thiết lập ở một số nước phát triển.
 Cấu trúc tín hiệu GPS.

Năng lượng cung cấp cho hoạt động của các thiết bị trên vệ tinh là pin mặt trời.
Mỗi vệ tinh đều có đồng hồ nguyên tử với độ ổn định tần số 10-12, tạo ra tín hiệu với
tần số cơ sở f0 = 10,23 MHz và từ đó tạo ra hai tần số tải:
L1 = 154 f0 = 1575,42 MHz (có bước sóng ( 19 cm))
L2 = 120 f0 = 1227,60 MHz (có bước sóng ( 24 cm))
Các sóng tải được điều biến bởi hai loại code khác nhau:
+ C/A – code (Coarse/Acquition code), được dùng cho mục đích dân sự với độ
chính xác không cao và chỉ điều biến sóng tải L1. Chu kỳ lặp lại của C/A – code là 1
miligiây và mỗi vệ tinh được gán một C/A- code riêng biệt.
+ P – code (Precise code), được dùng cho mục đích quân sự (Mỹ) với độ chính
xác cao, điều biến cả sóng tải L1, L2. Mỗi vệ tinh chỉ được gán một đoạn code loại
này, do đó P – code rất khó bị giải mã để sử dụng nếu không được phép.
Trang 6


Ngành: Công nghệ Địa chính

SVTH: Phạm Đình Phước

Ngoài ra, cả hai sóng tải L1 và L2 còn được điều biến bởi các thông tin đạo
hàng: Ephemerit vệ tinh, thời gian của hệ thống, số hiệu chỉnh đồng hồ vệ tinh, quang
cảnh phân bố vệ tinh trên bầu trời và tình trạng của hệ thống.
+ Y – code được phủ lên P – code nhằm chống bắt chước, gọi là kỹ thuật AS
(Anti – Spoofing). Trong 3 nhóm vệ tinh (I, II, II-A) đã được đưa lên quỹ đạo thì chỉ
có vệ tinh thuộc nhóm II (sau năm 1989) mới có khả năng này.

Hình : I.8.Sơ đồ về câu trúc tín hiệu GPS
Ngoài các tần số trên, các vệ tinh GPS còn có thể trao đổi với các trạm điều
khiển mặt đất thông qua các tần số 1783,74 MHz và 2227,5 MHz để truyền các thông
tin đạo hàng và các lệnh điều khiển tới vệ tinh.

Tất cả các code được khởi tạo lại sau mỗi tuần lễ GPS vào đúng nửa đêm thứ
bảy, sáng chủ nhật.
Trên cơ sở C/A – code, mỗi vệ tinh còn phát đi một “Code tựa ngẫu nhiên”
riêng của vệ tinh đó gọi là PRN – code (Pseudo Random Noise code), code này dài 37
tuần lễ. Code tựa ngẫu nhiên là cơ sở để định vị tuyệt đối khoảng cách giả và dựa vào
đó để nhận biết được số liệu của vệ tinh.
Nếu không có một can thiệp chủ động nào khác vào các tín hiệu của vệ tinh,
người ta đã ước tính được độ chính xác định vị tuyệt đối xác định đạt cỡ 1% bước sóng
của tín hiệu, tức cỡ 1-3m. Chính vì vậy mà trước đây Bộ Quốc phòng Mỹ đã đưa vào
dữ liệu thời gian của vệ tinh GPS một loại nhiễu SA (Selecve Availability) để giảm độ
chính xác định vị tuyệt đối xuống cỡ 50-100m. Nhưng ngày 2/5/2000, Chính phủ Mỹ
đã tuyên bố bỏ SA. Điều đó có nghĩa là độ chính xác định vị tuyệt đối thời gian thực
sau khi bỏ SA đã được cải thiện.
c. Các trị đo GPS và nguyên lý định vị.
 Nguyên lý định vị GPS.
Nguyên lý định vị GPS là sử dụng các vệ tinh GPS như các điểm chuẩn di động
có toạ độ đã biết để xác định vị trí của các điểm trên mặt đất, mặt biển hoặc trên không
trung bằng phương pháp giao hội cạnh không gian.
Giả sử đo được chính xác khoảng cách từ điểm đặt máy thu đến vệ tinh thì vị trí
của điểm cần xác định (điểm đặt máy thu) là một trong 2 giao điểm của mặt cầu có bán
kính là khoảng cách từ máy thu đến vệ tinh thứ 3 và vòng tròn giao tuyến của hai mặt
cầu có bán kính là khoảng cách từ máy thu đến vệ tinh thứ nhất và thứ hai. Thông
thường, một trong hai giao điểm đó sẽ cho một đáp số vô lý (hoặc quá xa hoặc phải
dịch chuyển với một tốc độ không tưởng) và bị loại bỏ.
Trong công nghệ GPS đã đặt ra yêu cầu phải thu tín hiệu từ 4 vệ tinh, điều này
liên quan đến việc tính số hiệu chỉnh đồng hồ.
Trang 7


Ngành: Công nghệ Địa chính

SVTH: Phạm Đình Phước

Để xác định chính xác khoảng cách từ máy thu GPS đến vệ tinh đòi hỏi phải
xác định chính xác thời gian truyền sóng và phải biết được vị trí chính xác của vệ tinh.
Hai vấn đề cơ bản này của định vị GPS được giải quyết bởi “đoạn điều khiển”, cấu tạo
của máy thu và cấu trúc tín hiệu của vệ tinh GPS.
 Các trị đo GPS.
Trị đo GPS là những số liệu mà máy thu GPS nhận được từ tín hiệu của vệ tinh truyền
tới. Mỗi vệ tinh GPS phát 4 thông số cơ bản dùng cho việc đo đạc và được chia thành
2 nhóm:
+ Nhóm trị đo code: C/A – code, P – code.
+ Nhóm trị đo pha: L1, L2 và tổ hợp L1/L2
Các trị đo này có thể sử dụng riêng biệt hoặc kết hợp để xác định khoảng cách
từ vệ tinh đến máy thu.
- Đo khoảng cách giả theo C/A - code và P- code – Nguyên lý định vị tuyệt
đối bằng khoảng cách giả.
 Đo khoảng cách giả theo C/A - code và P- code

Hình : I.9. Nguyên lý đo khoảng cách giả.
Code tựa ngẫu nhiên được phát đi từ vệ tinh cùng với sóng tải, máy thu GPS
cũng tạo ra code tựa ngẫu nhiên đúng như vậy. Bằng cách so sánh code thu được từ
vệ tinh và code của chính máy thu có thể xác định được khoảng thời gian lan
truyền của tín hiệu code và từ đây dễ dàng tính được khoảng cách từ vệ tinh đến
máy thu. Do có sự không đồng bộ giữa đồng hồ của vệ tinh và của máy thu, cũng
như ảnh hưởng của môi trường lan truyền tín hiệu nên khoảng cách tính theo
khoảng thời gian đo được không phải là khoảng cách thực giữa vệ tinh và máy thu.
Ký hiệu tọa độ của vệ tinh là XS ,YS , ZS ; tọa độ của điểm xét (máy thu) là X, Y,
Z; thời gian lan truyền tín hiệu từ vệ tinh đến điểm xét là t; sai số giữa đồng hồ
trong máy thu và đồng hồ trên vệ tinh là (t; khoảng cách đo được là R. Khi đó ta có

thể viết:
R = c (t + t) = ( Xs  X ) 2  (Ys  Y ) 2  ( Zs  Z )2 + c.t

(1.4)

trong đó: c - tốc độ lan truyền tín hiệu.
Trong trường hợp sử dụng C/A - code, theo dự tính của các nhà thiết kế hệ thống
GPS, kỹ thuật đo khoảng thời gian lan truyền sóng tín hiệu chỉ có thể đảm bảo độ
chính xác đo khoảng cách tương ứng cỡ 30 m. Nếu tính đến ảnh hưởng của điều kiện
môi trường lan truyền tín hiệu, sai số đo khoảng cách theo C/A - code sẽ ở mức 100
m là mức có thể chấp nhận để cho khách hàng dân sự khai thác. Song kỹ thuật xử lý
tín hiệu code này đã được phát triển đến mức có thể đảm bảo độ chính xác đo
Trang 8


Ngành: Công nghệ Địa chính

SVTH: Phạm Đình Phước

khoảng cách tới cỡ 3 m tức là hầu như không thua kém so với trường hợp sử dụng P
- code chỉ để dùng với mục đích quân sự. Chính vì lí do này Mỹ đã phải đưa ra giải
pháp SA để hạn chế khả năng thực tế của C/A - code. Đây là hệ thống làm nhiễu
(Selective Availability) dựa trên cơ sở tạo ra nhiều biến thiên trong tần số cơ sở của
đồng hồ vệ tinh. Khi bị làm nhiễu bởi SA, toạ độ vệ tinh có độ chính xác cỡ từ 2 - 50
m, tọa độ mặt bằng đạt cỡ 100 m ( với mức SA cỡ 95% ).
 Nguyên lý định vị tuyệt đối bằng khoảng cách giả.

Hình :I.10. Nguyên lý định vị tuyệt đối bằng khoảng cách giả.
Đo GPS tuyệt đối là trường hợp sử dụng máy thu GPS để xác định tọa độ của
điểm quan sát trong hệ thống tọa độ WGS - 84. Đó có thể là các thành phần tọa độ

vuông góc không gian (X, Y, Z) hoặc các thành phần tọa độ mặt cầu (B, L, H). Hệ
thống tọa độ WGS - 84 là hệ thống tọa độ cơ sở của hệ thống GPS, tọa độ của vệ
tinh cũng như của điểm quan sát đều được lấy theo hệ thống tọa độ này. WGS - 84
được thiết lập gắn với Ellipxoid có kích thước như sau:
Bán trục lớn: a = 6378137 m
Độ dẹt
:  =1/298,2572
Việc đo GPS tuyệt đối được thực hiện trên cơ sở sử dụng đại lượng đo là khoảng
cách giả từ vệ tinh đến máy thu theo nguyên tắc giao hội không gian từ các điểm có
tọa độ đã biết là các vệ tinh.
Nếu biết chính xác khoảng thời gian lan truyền tín hiệu, code tựa ngẫu nhiên từ
vệ tinh đến máy thu, ta sẽ tính được khoảng cách chính xác giữa vệ tinh và máy thu.
Khi đó 3 khoảng cách được xác định đồng thời từ 3 vệ tinh đến máy thu sẽ cho ta vị trí
không gian đơn trị của máy thu. Song trong thực tế cả đồng hồ trên vệ tinh và đồng hồ
trong máy thu đều có sai số nên khoảng cách đo được không phải là khoảng cách
chính xác. Kết quả là chúng không thể cắt nhau tại một điểm, nghĩa là không thể xác
định được vị trí của máy thu. Để khắc phục tình trạng này, cần sử dụng thêm một đại
lượng đo nữa là khoảng cách từ một vệ tinh thứ tư. Để thấy rõ điều này ta thiết lập một
hệ thống gồm 4 phương trình cho 4 vệ tinh như sau:
(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
(1.6)
2
2
2
2
(XS3 - X) + (YS3 - Y) + (ZS3 - Z) = (R3 - c.t)
(XS4 - X)2 + (YS4 - Y)2+ (ZS4 - Z)2 = (R4 - c.t)2
Như vậy bằng cách đo khoảng cách giả đồng thời từ 4 vệ tinh đến máy thu ta có
thể xác định được tọa độ tuyệt đối của máy thu, ngoài ra còn xác định được số hiệu

chỉnh cho đồng hồ của máy thu nữa. Quan sát đồng thời 4 vệ tinh là yêu cầu tối thiểu
để xác định tọa độ không gian tuyệt đối của điểm quan sát. Tuy nhiên nếu máy thu
được trang bị đồng hồ chính xác cao thì khi đó ta chỉ còn phải xác định 3 ẩn số là 3
Trang 9


Ngành: Công nghệ Địa chính

SVTH: Phạm Đình Phước

thành phần tọa độ của điểm quan sát. Để xác định chúng ta chỉ cần quan sát đồng thời
3 vệ tinh là đủ.
Nếu ta lại biết thêm độ cao của điểm quan sát so với bề mặt ellipxoid của hệ tọa
độ WGS - 84, chẳng hạn như trong trường hợp ở trên mặt biển. Khi đó chỉ còn 2 ẩn số
là 2 thành phần tọa độ mặt bằng của điểm quan sát. Trong trường hợp này ta chỉ cần
quan sát đồng thời 2 vệ tinh là đủ.
Trên thực tế, với hệ thống vệ tinh hoạt động đầy đủ như hiện nay, số lượng vệ
tinh có thể quan sát đồng thời là 6, 8 vệ tinh hoặc là nhiều hơn. Khi đó các ẩn số được
xác định bằng phương pháp số bình phương nhỏ nhất. Độ chính xác của phương pháp
định vị tuyệt đối là 5-10 m, nếu dùng Ephemeris do chính phủ Mỹ cung cấp thì độ
chính xác lên đến 1 m. Trên thực tế độ chính xác của phương pháp này chỉ đến 100 m
do chính phủ Mỹ dùng hệ thống làm nhiễu SA để tránh các khách hàng sử dụng đại
trà. Để khắc phục nhược điểm này các nhà chế tạo và các nhà nghiên cứu đã đưa ra
phương pháp định vị vi phân và định vị tương đối để nâng cao độ chính xác.
- Đo khoảng cách giả theo pha sóng tải - Nguyên lý định vị tương đối bằng
khoảng cách giả.
 Đo khoảng cách giả theo pha sóng tải.
Các sóng tải L1 và L2 được sử dụng cho việc định vị với độ chính xác cao. Với mục
đích này người ta tiến hành đo hiệu số giữa pha của sóng tải do máy thu nhận được từ
vệ tinh và pha của tín hiệu đồng hồ chính máy thu tạo ra. Ký hiệu hiệu số pha do máy

thu đo được là φ (0 < φ < 2Π ) .
Khi đó có thể viết: φ =

2
(R - N + c.Δt).


Trong đó:
R - khoảng cách giữa vệ tinh và máy thu.
λ- bước sóng của sóng tải.
N - số nguyên lần bước sóng.
Δt - sai số không đồng bộ giữa đồng hồ của vệ tinh và của máy thu.
N được gọi là số nguyên đa trị.
Trong trường hợp đo pha theo sóng tải L1 có thể xác định khoảng cách giữa vệ
tinh và máy thu với độ chính xác tới cỡ minimet. Sóng tải L2 cho độ chính xác thấp
hơn sóng tải L1, nhưng tác dụng chủ yếu của nó là cùng với sóng tải L1 tạo ra khả
năng làm giảm ảnh hưởng của tầng điện ly và làm cho việc xác định số nguyên đa
trị (N) được đơn giản hơn.
Sau đây là bảng so sánh việc sử dụng sóng tải và các mã (C/A, P) để xác định
khoảng cách:
Tín hiệu

Bước sóng

MP

L1

0.20 m

2 mm

L2

0.25 m

2,5 mm

C/A – code

300 m

3,0 m

P – code

30 m

0,3 m

Trang 10


Ngành: Công nghệ Địa chính

SVTH: Phạm Đình Phước

Hình: I.11. Trị đo pha sóng tải.
 Nguyên lý định vị tương đối bằng khoảng cách giả.
Đo GPS tương đối là trường hợp sử dụng hai máy thu GPS đặt ở hai điểm quan sát

khác nhau để xác định ra hiệu tọa độ vuông góc không gian (X, Y, Z) hay hiệu tọa
độ mặt cầu (B, L, H) giữa chúng trong hệ tọa độ WGS - 84.
Nguyên tắc đo GPS tương đối được sử dụng trên cơ sở sử dụng đại lượng đo là
pha của sóng tải. Để đạt được độ chính xác cao cho kết quả xác định hiệu tọa độ (hay
vị trí tương hỗ) giữa hai điểm xét người ta đã tạo ra và sử dụng các sai phân khác nhau
cho pha sóng tải làm giảm ảnh hưởng của các nguồn sai số khác nhau như: sai số của
đồng hồ trên vệ tinh và trong máy thu, sai số của tọa độ vệ tinh, số nguyên đa trị.
Ký hiệu pha (đúng hơn là hiệu pha) của sóng tải từ vệ tinh j được đo tại trạm quan
j
sát r vào thời điểm quan sát ti là r (ti). Khi đó nếu xét hai trạm 1 và 2 tiến hành quan
sát đồng thời vệ tinh j vào thời điểm ti, ta sẽ có sai phân bậc một được lập như sau:
 j(ti) =

j

j

2

1

 (ti) -  (ti)

(1.7)

Trong sai phân này đã khử được sai số đồng hồ trên vệ tinh
Nếu xét hai trạm tiến hành quan sát đồng thời hai vệ tinh j, k vào cùng một thời
điểm ti, ta sẽ có sai phân bậc hai:
2 j, k(ti) =  k(ti) -  j(ti)
(1.8)

Trong sai phân này hầu như không còn ảnh hưởng của sai số đồng hồ trên vệ tinh
cũng như sai số của đồng hồ trong máy thu.
Nếu xét hai trạm tiến hành quan sát đồng thời hai vệ tinh j, k vào các thời điểm ti
và ti+1, ta sẽ có sai phân bậc ba:
3 j, k(ti) =2 j, k(ti+1) - 2 j, k(ti)
(1.9)
Sai phân này cho phép loại trừ các số nguyên đa trị. Như đã nói ở trên, số vệ tinh
GPS xuất hiện trên bầu trời thường nhiều hơn 4, có khi lên đến trên 10 vệ tinh. Bằng
cách tổ hợp theo từng cặp vệ tinh ta sẽ có nhiều trị đo. Không những thế trong khi đo
GPS tương đối được quan sát trong một thời gian khá dài, thường từ nửa giờ đến vài
ba giờ. Do đó trên thực tế số lượng trị đo để xác định ra hiệu tọa độ giữa hai điểm quan
sát sẽ rất lớn và khi đó số liệu đo sẽ được xử lý theo nguyên tắc bình phương nhỏ nhất.

Trang 11


Ngành: Công nghệ Địa chính

SVTH: Phạm Đình Phước

Hình : I.12. Nguyên lý định vị tương đối
d. Những kỹ thuật định vị.
 Phương pháp đo tĩnh (Static)
Phương pháp đo tĩnh được sử dụng để xác định vị trí tương hỗ (hiệu tọa độ) giữa
hai điểm xét với độ chính xác cao, thường là nhằm đáp ứng các yêu cầu của công tác
trắc địa - địa hình. Trong trường hợp này cần có hai máy thu. Một máy đặt ở điểm đã
biết tọa độ còn máy kia đặt ở điểm cần xác định tọa độ. Cả hai máy phải đồng thời thu
tín hiệu từ một số vệ tinh chung liên tục trong một khoảng thời gian nhất định, thường
là từ một tiếng đến hai ba tiếng đồng hồ. Số vệ tinh chung tối thiểu cho cả hai máy là 3
nhưng thường lấy là 4 để đề phòng trường hợp thu tín hiệu vệ tinh bị gián đoạn.

Khoảng thời gian quan sát phải kéo dài là để đủ cho đồ hình phân bố vệ tinh thay đổi
mà từ đó ta có thể xác định được số nguyên đa trị của sóng tải và đồng thời là để có
nhiều trị đo nhằm đạt được độ chính xác cao và ổn định cho kết quả quan sát.
Đây là phương pháp cho phép đạt được độ chính xác cao nhất trong việc định vị
tương đối bằng GPS, có thể cỡ milimét ở khoảng cách giữa hai điểm xét tới hàng chục,
hàng trăm kilômét. Nhược điểm chủ yếu của phương pháp này là thời gian đo kéo dài
nên năng suất đo không cao.

Hình: I.13. Đo GPS tĩnh
 Phương pháp đo động (Kinematic)
Phương pháp đo động cho phép xác định vị trí tương đối của hàng loạt điểm so với
điểm đã biết trong đó tại mỗi điểm đo chỉ cần thu tín hiệu trong vòng một phút. Trong
phương pháp này cần có ít nhất hai máy thu. Để xác định số nguyên đa trị của tín hiệu
vệ tinh, cần phải có một cạnh đáy đã biết được gối lên điểm đã có tọa độ. Sau khi đã
Trang 12


Ngành: Công nghệ Địa chính

SVTH: Phạm Đình Phước

xác định, số nguyên đa trị được giữ nguyên để tính khoảng cách từ vệ tinh đến máy thu
cho các điểm đo tiếp sau trong suốt cả chu kỳ đo. Nhờ vậy, thời gian thu tín hiệu tại
điểm đo không còn là một tiếng như trong đo tĩnh mà đã giảm xuống còn một phút
trong phương pháp này. Với cạnh đáy đã biết, ta đặt một máy thu cố định ở điểm đầu
cạnh đáy và cho tiến hành thu liên tục tín hiệu vệ tinh trong suốt chu kỳ đo. Máy này
còn gọi là máy cố định. Ở điểm cuối cạnh đáy ta đặt máy thu thứ hai, cho tiến hành thu
tín hiệu vệ tinh đồng thời với máy cố định trong một phút. Việc làm này gọi là khởi đo
(Initialization), máy thứ hai này được gọi là máy di động. Tiếp đó cho máy di động lần
lượt chuyển đến các điểm đo cần xác định, tại mỗi điểm dừng lại để thu tín hiệu trong

một phút và cuối cùng quay về điểm xuất phát là điểm cuối cạnh đáy để khép tuyến đo
bằng lần thu tín hiệu thứ hai cũng kéo dài trong một phút tại điểm này. Yêu cầu tối
thiểu của phương pháp đo động là cả máy cố định và máy di động phải đồng thời thu
tín hiệu từ ít nhất là 4 vệ tinh chung trong suốt chu kỳ đo. Vì vậy tuyến đo phải bố trí ở
khu vực thoáng đãng để không xảy ra tình trạng tín hiệu đo bị gián đoạn (cycle slip).
Nếu xảy ra trường hợp này thì phải tiến hành đo lại tại điểm khởi đo của cạnh đáy xuất
phát hoặc sử dụng một cạnh đáy khác được thiết lập dự phòng trên tuyến đo. Cạnh đáy
có thể dài từ 2 m đến 5 km và độ chính xác cỡ centimét là đủ.
Phương pháp đo động cho phép đạt độ chính xác định vị tương đối không thua
kém so với phương pháp đo tĩnh. Song nó đòi hỏi khá ngặt nghèo về thiết bị và tổ chức
đo để đảm bảo yêu cầu về đồ hình phân bố cũng như tín hiệu vệ tinh.

Hình: I.14. Khởi đo bằng hoán đổi vị trí.

Hình: I.15. Đo GPS động Dừng và đi (Stop and Go)

Trang 13


Ngành: Công nghệ Địa chính

SVTH: Phạm Đình Phước

Hình: I.16. Đo GPS động theo thời gian thực (RTK)
 Phương pháp đo giả động (Pseu - Kinematic)
Phương pháp đo giả động cũng cho phép xác định vị trí tương đối của hàng loạt
điểm so với điểm đã biết trong khoảng thời gian đo khá nhanh nhưng độ chính xác
định vị không cao bằng phương pháp đo động. Trong phương pháp này không cần làm
thủ tục khởi đo tức là không cần sử dụng cạnh đáy đã biết. Máy cố định cũng phải tiến
hành thu tín hiệu vệ tinh liên tục trong suốt chu kỳ đo, tại mỗi điểm thu tín hiệu trong

10 phút.
Sau khi đo hết lượt máy di động quay trở về điểm xuất phát (điểm đo đầu tiên) và
đo lặp lại tất cả các điểm theo đúng trình tự trước đó, nhưng phải đảm bảo sao cho
khoảng thời gian dãn cách giữa hai lần đo tại mỗi điểm là từ một giờ đồng hồ trở lên.
Chính trong khoảng thời gian này đồ hình phân bố vệ tinh thay đổi đủ để xác định
được số nguyên đa trị. Còn hai lần đo, mỗi lần kéo dài 10 phút và dãn cách nhau một
tiếng đồng hồ có tác dụng tương đương như phép đo tĩnh kéo dài trong một tiếng. Yêu
cầu cần thiết của phương pháp này là phải có được ít nhất là 3 vệ tinh chung cho cả hai
lần đo tại mỗi điểm quan sát.
Điều đáng chú ý là máy di động không nhất thiết phải thu tín hiệu từ vệ tinh liên tục
trong suốt chu kỳ đo mà chỉ cần thu trong vòng 510 phút tại mỗi điểm đo, nghĩa là có
thể tắt máy trong lúc vận chuyển từ điểm nọ sang điểm kia. Điều này cho phép áp
dụng phương pháp cả ở khu vực có nhiều vật che khuất. Về mặt thiết kế, tổ chức đo thì
chỉ nên thiết kế và bố trí khu vực đo tương đối nhỏ với số lượng điểm vừa phải để có
thể kịp đo lặp tại mỗi điểm sau một tiếng đồng hồ và đảm bảo số lượng vệ tinh chung
cho cả hai lần đo như đã nêu trên.
 Đo GPS vi phân.
Theo phương pháp này cần có một máy thu GPS có khả năng phát tín hiệu vô
tuyến được đặt tại điểm có tọa độ đã biết (thường được gọi là máy cố định), đồng thời
có một máy khác (máy di động) đặt ở vị trí cần xác định tọa độ, đó có thể là điểm cố
định trên bề mặt trái đất hay điểm di động như máy bay, ô tô, tàu thủy... Cả máy cố
định và máy di động cần tiến hành thu tín hiệu đồng thời từ các vệ tinh như nhau. Nếu
thông tin từ vệ tinh bị nhiễu thì kết quả xác định tọa độ của máy cố định và máy di
động đều bị sai lệch. Độ sai lệch này được xác định dựa trên cơ sở so sánh tọa độ tính
được theo tín hiệu đã thu và tọa độ sẵn có của máy cố định và từ đó có thể coi là độ sai
lệch tọa độ với máy di động. Nó được máy cố định phát đi qua sóng vô tuyến để máy
di động thu nhận mà điều chỉnh cho kết quả xác định tọa độ của mình.

Trang 14

Ngành: Công nghệ Địa chính

SVTH: Phạm Đình Phước

Hình: I.17. Định vị GPS vi phân
e. Các sai số ảnh hưởng đến kết quả đo GPS.
 Sai số của đồng hồ.
Đây là sai số của đồng hồ vệ tinh, đồng hồ trong máy thu và sự không đồng bộ
giữa chúng. Đồng hồ trên vệ tinh được trạm điều khiển trên mặt đất theo dõi và được
hiệu chỉnh 3 lần trong một ngày. Để làm giảm sai số của đồng hồ vệ tinh và máy thu,
người ta sử dụng hiệu các trị đo giữa các vệ tinh cũng như các trạm quan sát.
Trong đo GPS tương đối, nhờ sử dụng các sai phân bậc1,2,3 đã khử
được hầu như hết sai số đồng hồ trên vệ tinh cũng như trong máy thu.
 Sai số của quỹ đạo vệ tinh.
Như đã biết, chuyển động của vệ tinh quanh trái đất không tuân thủ nghiêm ngặt
theo định luật Keppler do có nhiều tác động nhiễu như: tính không đồng nhất của trọng
trường trái đất, ảnh hưởng của sức hút mặt trăng, mặt trời và các thiên thể khác, sức
cản của khí quyển, áp lực của bức xạ mặt trời...Như vậy, chúng ta cần xác định và sử
dụng vị trí tức thời của vệ tinh được xác định ra trên cơ sở sử dụng đoạn không gian và
đương nhiên tọa độ của vệ tinh có chứa sai số. Bảng tọa độ vệ tinh ứng với từng thời
điểm cụ thể gọi là Ephemeris (lịch vệ tinh), có hai loại Ephemeris là Ephemeris chính
xác và Ephemeris đại trà.
Ephemeris chính xác chỉ được cung cấp khi chính phủ Mỹ cho phép và đảm bảo
định vị tuyệt đối tốt nhất là 1m.
Ephemeris đại trà được cung cấp cho khách hàng qua tín hiệu vệ tinh phát đi.
Ephemeris loại này cho phép định vị tuyệt đối cỡ 30m, nhưng nó còn bị nhiễu cố ý cho
nên độ chính xác định vị tuyệt đối thực tế cỡ 100m. Sai số vị trí của vệ tinh ảnh hưởng
hầu như trọn vẹn đến sai số xác định tọa độ của điểm quan sát đơn riêng biệt. Nhưng
nó được loại trừ đáng kể trong kết quả định vị tương đối giữa hai điểm.

 Sai số do khúc xạ tầng điện ly.
Tầng điện ly phân bố trong phạm vi cách mặt đất từ 50 đến 1000km. Ảnh hưởng
này tỷ lệ thuận với mật độ điện tử trong tầng điện ly và tỷ lệ nghịch với bình phương
tần số sóng tải. Với vị trí các điểm máy thu không cách xa nhau thì ảnh hưởng này có
thể coi là bằng nhau

Hình: I.18. Các tầng của khí quyển Trái đất.
 Sai số do khúc xạ tầng đối lưu.
Tầng đối lưu phân bố trong phạm vi từ mặt đất tới độ cao gần 50 km. Khi qua tầng
đối lưu tốc độ truyền sóng biến động phức tạp hơn, tuỳ thuộc vào tình hình mặt đất
(như sông hồ, sa mạc,...) và thời tiết. Trong phạm vi hẹp (nhỏ hơn 30km) thì có thể coi
nguồn ảnh hưởng này là bằng nhau với các điểm trạm đo.

Trang 15


Ngành: Công nghệ Địa chính

SVTH: Phạm Đình Phước

Để giảm ảnh hưởng của tầng điện ly cũng như tầng đối lưu, người ta quy định chỉ
quan sát vệ tinh ở độ cao từ 150 trở lên so với mặt phẳng chân trời.
 Sai số do nhiễu của tín hiệu vệ tinh.
Hiện tượng sóng tải không truyền thẳng vào tâm ăngten máy thu mà trước đó đã bị
phản xạ từ những vật thể khác, lúc này đường truyền sóng là một đường gấp khúc gây
ra sai số đo cạnh. Tín hiệu phản xạ này sẽ giao thoa với tín hiệu trực tiếp từ vệ tinh tới
máy thu và làm nhiễu tín hiệu thu được. Sai số này phụ thuộc vào môi trường địa hình,
địa vật xung quanh điểm trạm đo và tính năng của ăngten máy thu.
Trường hợp các nguồn sai số trên ảnh hưởng đến việc xác định khoảng cách từ vệ
tinh đến máy thu chứ chưa phải là sai số của bản thân vị trí điểm quan sát. Do vị trí

điểm quan sát được xác định bởi phép giao hội khoảng cách từ vệ tinh, nên độ chính
xác của nó phụ thuộc vào đồ hình phân bố vệ tinh so với điểm quan sát. Dễ hiểu là sai
số vị trí giao hội sẽ lớn hơn sai số của khoảng cách giao hội. Để có được sai số vị trí
điểm quan sát, ta phải đem khoảng cách giao hội nhân với một hệ số lớn hơn 1, hệ số
này đặc trưng cho đồ hình giao hội, tức là đồ hình phân bố vệ tinh so với điểm quan
sát và được gọi là hệ số phân tản độ chính xác (Dilution of Precision - DOP). Rõ ràng
DOP càng nhỏ thì vị trí điểm quan sát được xác định càng chính xác.
Hệ số DOP tổng hợp nhất là hệ số phân tản độ chính xác hình học GDOP
(Geometric Dilution of Precision) vì nó đặc trưng cho cả 3 thành phần tọa độ không
gian X,Y,Z và yếu tố thời gian t. Hệ số GDOP từ 2 đến 4 được coi là tốt.
Ngoài ra sử dụng PDOP ( Position Dilution of Precision) hệ số phân tản độ chính
xác vị trí điểm, nó bao gồm (X,Y,Z hoặc B,L,H). Dùng cho vị trí mặt phẳng HDOP
(Horizontal Dilution of Precision), dùng cho độ cao VDOP (vertical Dilution of
Precision) và cho thời gian TDOP (Time Dilution of Precision). Trị DOP sẽ được máy
đo tính cụ thể và công bố cho từng điểm đo. Để chọn được trị DOP tối ưu, khi lập kế
hoạch định vị, có thể dựa vào lịch vệ tinh để chọn vệ tinh cho từng điểm máy.
 Sai số do người đo.
Các sai số do người đo có thể phạm phải trong quá trình đo GPS như việc dọi điểm,
định tâm chưa tốt, sự nhầm lẫn khi đo chiều cao ăngten của máy thu vv…
Cần lưu ý rằng, trong phương pháp đo tương đối, độ cao ăngten của máy thu cũng là
một đại lượng tham gia vào các thành phần của vector cạnh (Baseline). Do đó cần hết sức
thận trọng khi đọc trên thước đo cao ăngten. Có thể đọc cả thang chia đơn vị “mét” và đơn
vị “inch”. Trong khi máy đang thu tín hiệu, không nên đứng vây xung quanh máy hoặc che
ô cho may.
2. Hệ quy chiếu.
a. Hệ quy chiếu tọa độ và cao độ quốc gia VN – 2000.
Hệ quy chiếu trắc địa và hệ toạ độ quốc gia mới có tên gọi là VN – 2000 với
các thông số như sau:
1. Ellipsoid WGS – 84 với kích thước:
a = 6378137,0m ( Bán trục lớn )

b = 6356752,3m (Bán trục nhỏ )
1/f = 298,257223563 ( Độ dẹt )
2. Định vị Ellipsoid: Định vị Ellipsoid WGS – 84 phù hợp với lãnh thổ Việt Nam
Trang 16


Ngành: Công nghệ Địa chính

SVTH: Phạm Đình Phước

3. Điểm gốc: Điểm Noo đặt trong khuôn viên của Viện Nghiên cứu Địa chính, thuộc
Tổng Cục Địa Chính, đường Hoàng Quốc Việt – Hà Nội.
4. Hệ toạ độ: Được thiết lập trên cơ sở bình sai tổng thể lưới toạ độ quốc gia cấp “0”,
và lưới toạ độ hạng I, II toàn quốc trên mặt quy chiếu VN – 2000 và UTM.
5. Lưới chiếu bản đồ: Sử dụng lưới chiếu UTM.
6. Hệ thống phân mảnh và danh pháp bản đồ: Phân mảnh theo hệ thống UTM khu vực
Châu Á. Danh pháp bản đồ đặt theo hệ thống hiện đang sử dụng. Đối với bản đồ tỷ lệ
1/50.000 và các tỷ lệ nhỏ hơn, danh pháp bản đồ đặt theo hệ thống hiện đang sử dụng
kèm theo danh pháp theo hệ thống UTM.
b. Hệ quy chiếu tọa độ và cao độ HN – 72.
1. Ellipsoid Krasowski với kích thước:
a = 6378245,0m. ( Bán trục lớn ).
b = 6356863,0188m. (Bán trục nhỏ ).
1/f = 298,3 ( Độ dẹt ).
2. Định vị Ellipsoid: Không định vị trên lãnh thổ Việt Nam.
3. Điểm gốc: Không xác định điểm gốc trên lãnh thổ Việt Nam, điểm Đài Khí tượng
Láng – Hà nội (10405) chỉ là điểm hình thức.
4. Hệ toạ độ: Hệ toạ độ phẳng thiết lập theo phép chiếu hình Gauss trên cơ sở lưới
Thiên văn – Trắc địa Miền bắc Việt Nam và chuyền từ Trung Quốc sang.
5. Lưới chiếu bản đồ: Sử dụng lưới chiếu Gauss – Kruger.

6. Hệ thống phân mảnh và danh pháp bản đồ: Theo hệ thống của các nước XHCN cũ
(gọi tắt là hệ thống Gauss).
7. Một số điểm cần chú ý: Toạ độ trong hệ Hà Nội 1972 ở Miền Bắc được tính toán
trên cơ sở bình sai lưới tam giác hạng I, II theo 3 khu: Khu Đông, Tây I, Tây II. Toạ
độ khu vực Miền Trung từ Đà Nẵng đến Bình Thuận được tính chuyền từ lưới tam
giác Miền Bắc theo lưới tam giác hạng II khoảng 5m. Toạ độ của khu vực Đông Nam
Bộ được tính toán trên cơ sở bình sai lưới đường chuyền Đông Nam Bộ với gốc toạ độ
tính chuyển giữa hệ UTM và hệ Hà Nội 1972 có độ lệch khoảng 10 –15m.
3. Các phương pháp thành lập lưới khống chế mặt bằng.
a. Phương pháp tam giác đo góc.
Trên mặt đất người ta chọn và chôn các mốc trắc địa tại các vị trí thích hợp, chúng
tạo thành các đỉnh của tam giác và liên kết với nhau thành lưới tam giác. Đặt máy ở
các đỉnh của tam giác và đo tất cả các góc trong lưới. Độ chính xác chiều dài và phương vị của ít nhất một cạnh ta sẽ tính được chiều dài và phương vị của các cạnh còn
lại.
Phương pháp này có ưu điểm là dễ đo ngắm, dễ tính toán, có nhiều trị đo thừa nên
kết quả đạt độ chính xác cao. Song chúng cũng có nhược điểm là việc bố trí các đỉnh
của tam giác phải làm sao cho tam giác là tương đối đều. Mặt khác từ một đỉnh của
tam giác phải đảm bảo thông hướng với nhiều đỉnh khác nên khó bố trí điểm.
b. Phương pháp đa giác.
Ở ngoài thực địa người ta bố trí các điểm nối với nhau tạo thành một hay nhiều đường gãy khúc. Nếu biết tọa độ của điểm đầu, điểm cuối đường chuyền thì khi đo các
góc ngoặt và các cạnh của đường chuyền ta sẽ tính được tọa độ của các điểm còn lại.
Trang 17


Ngành: Công nghệ Địa chính

SVTH: Phạm Đình Phước

Tuỳ theo tình hình cụ thể của khu đo mà người ta xây dựng lưới đường chuyền theo
tuyến đơn hay lưới có nhiều điểm nút, nhiều vòng khép kín hoặc lưới hỗn hợp có cả nút

và vòng khép kín.
Tuy nhiên nhược điểm của phương pháp này là khối lượng đo cạnh nhiều, khi cần
đo với độ chính xác cao thì rất tốn kém và công phu.
Ngày nay với sự phát triển của kỹ thuật đo dài, có các thiết bị tự ghi và xử lý các
thông số do điều kiện thời tiết, do chênh cao địa hình nên phương pháp này có khả
năng ứng dụng rộng rãi để thay cho phương pháp tam giác.
c. Phương pháp tam giác đo cạnh độ chính xác cao.
Phương pháp này mới được sử dụng ở một số nước do tiến bộ của kỹ thuật máy đo dài
quang học và vô tuyến. Một lưới tam giác được đo tất cả các cạnh thay cho đo góc gọi là
lưới tam giác đo cạnh. Phương pháp này có ít trị đo thừa hơn lưới tam giác đo góc nên độ
chính xác đạt được cũng kém hơn.
Thông thường, lưới tam giác nhỏ đo cạnh độ chính xác cao được thành lập với hình
dạng đều: tam giác đều, hình vuông (hoặc hình chữ nhật), đa giác đều.
d. Phương pháp tam giác đo góc - cạnh.
Sự ra đời của phương pháp này là kết quả tất yếu của sự phát triển máy đo góc chính
xác và máy đo dài chính xác.
So với phương pháp đo góc hoặc đo cạnh thì phương pháp đo góc cạnh có độ chính xác
cao hơn. Đồ hình của lưới đo góc - cạnh kết hợp có thể được thiết kế linh hoạt hơn, không
tuân theo những quy định thông thường của lưới đo góc hoặc đo cạnh, nhưng vẫn đảm bảo
độ chính xác theo yêu cầu.
e. Phương pháp GPS.
Phương pháp GPS là phép định vị không gian sử dụng vệ tinh NAVSTAR của hệ
thống định vị toàn cầu. Độ chính xác của các trị số đo pha sóng mang cùng với kĩ thuật
bình sai thỏa đáng, thích hợp cho nhiều mục đích khác nhau của công tác trắc địa - bản
đồ. Phương pháp ứng dụng GPS để thành lập lưới khống chế trắc địa chủ yếu dùng
phương pháp định vị tương đối. Số lượng máy thu tối thiểu của phương pháp này là 2
chiếc. Khi sử dụng 2 máy thu để xây dựng lưới, công việc tổ chức đo đạc khá dễ dàng,
song tiến độ thi công lại chậm chạp và ảnh hưởng của sai số định tâm đến độ chính xác
của lưới do ta phải định tâm nhiều lần trên một điểm. Số lượng của máy thu được
khuyến cáo nên dùng là 3 - 6 chiếc. Lúc đó công việc tổ chức thi công cũng không

phức tạp, tăng được tiến độ thi công và độ chính xác so với việc sử dụng số lượng máy
thu tối thiểu.
I.1.2. Cơ sở pháp lý.
- Quy phạm thành lập BĐĐC tỷ lệ 1:500; 1:1000; 1:2000; 1:50000 của Bộ Tài
Nguyên và Môi trường xuất bản tháng 11 năm 2008.
- Quy phạm thành lập lưới tọa độ các cấp của Tổng cục Địa chính (nay là Bộ Tài
Nguyên và Môi trường) xuất bản năm 2002.
- Tiêu chuẩn kỹ thuật đo và xử lý số liệu GPS trong trắc địa công trình của bộ xây
dựng xuất bản năm 2006.
- Quy định sử dụng máy thu vệ tinh TRIMBLE NAVIGATAION để thành lập lưới
trắc địa - cục Đo đạc và Bản đồ Nhà nước (nay Bộ Tài nguyên & Môi trường) – ban
hành năm 1991.
Trang 18


Ngành: Công nghệ Địa chính

SVTH: Phạm Đình Phước

- Thông tư số: 02/2007/TT-BTNMT do Bộ Tài nguyên & Môi trường ban hành
ngày 12/2/2007 về việc Hướng dẫn kiểm tra, thẩm định và nghiệm thu công trình, sản
phẩm đo đạc và bản đồ.
- Quy phạm thành lập bản đồ địa chính tỷ lệ 1:200, 1:500, 1:1000 ( tạm thời ) của
tổng cục Địa chính ban hành năm 1996.
- Quyết định số 658 QĐ/DDC ngày 04/11/1997 của Tổng cục địa chính(Nay là Bộ
Tài nguyên và Môi trường) về việc ban hành hướng dẫn kiểm tra kỹ thuật, nghiệm thu
công trình - sản phẩm – đo đạc - bản đồ ( áp dụng phần qui định mức độ kiểm tra của
Đơn vị thi công và chủ đầu tư khi thành lập bản đồ địa chính, mục 8 và mục 14 – phụ
lục 1 của hướng dẫn ) đo đạc bản đồ.
- Thông tư số: 973/2001/TT-TCĐC do tổng cục Địa chính (nay là Bộ Tài nguyên

& Môi trường) ban hành ngày 20/6/2001 về việc hướng dẫn áp dụng Hệ quy chiếu và
Hệ toạ độ quốc gia VN-2000.
- Luật đất đai 2003.
- Tiêu chuẩn kỹ thuật đo và xử lý số liệu GPS trong trắc địa công trình của bộ xây
dựng xuất bản năm 2006.
- Căn cứ vào điều 13 và 15 quy định nội dung quản lý nhà nước về đất đai trong
luật đất đai 2003 có hiệu lực từ ngày 01/07/2004.
- Công văn số 988 CV/ KHĐC ngày 08/08/1997 của Tổng cục địa chính về hướng
dẫn lập luận chứng kinh tế kỹ thuật.
- Quy phạm xây dựng lưới tọa độ địa chính của Tổng cục Quản lý ruộng đất ban
hành năm 1991.
- Hướng dẫn kiểm tra kỹ thuật, nghiệm thu công trình sản phẩm đo đạc bản đồ của
Tổng cục địa chính ban hành năm 1997.
- Chỉ thị 299/TTg ngày 20/ 11/1980 của Thủ tướng Chính phủ về công tác đo đạc,
phân hạng và đăng ký thống kê trong cả nước.
- Quyết định về sử dụng hệ thống tham số tính chuyển giữa Hệ tọa độ quốc tế
WGS – 84 và Hệ tọa độ quốc gia VN – 2000 số 05/2007/QĐ-BTNMT ban hành ngày
27/02/2007.
- Dự án Tổng Thể xây dựng hệ thống hồ sơ địa chính tỉnh Bình Phước.
I.1.3. Cơ sở thực tiễn.
- Hệ thống định vị toàn cầu GPS hiện nay được xem là một hệ thống định vị
chính xác nhất trên thế giới. Hệ thống này đã được ứng dụng vào nhiều lĩnh vực như:
giao thông (hàng không, hàng hải....), thành lập bản đồ (mặt đất trên biển,...) ứng dụng
trong quân đội, thám hiểm không gian...
- Cơ sở thực tiễn của đề tài: Đề tài đã áp dụng được nhu cầu của địa phương,
các ngành nói chung và khu vực huyện Bù Đốp, tỉnh Bình Phước nói riêng trong việc
thành lập bản đồ địa chính.

Trang 19