Công nghệ ứng dụng hệ thống định vị toàn cầu GPS

M C L C

Ụ

Ụ

M C L C

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

Ụ

Ụ

3

M Đ U Ở Ầ

CH

NG I: GI

5 ...........................................................

ƯƠ

Ớ

I THI U H TH NG Đ NH V TOÀN C U GPS Ị

Ố

Ầ

Ệ

Ệ

Ị

Ệ

Ớ

I THI U CHUNG: ề

ầ ầ

ệ

ấ ầ ử ụ ộ

ầ ử ụ

ộ

I.1 GI 5 ........................................................................................................................ I.1.1 Ph n đi u khi n (Control Segment): 6 .................................................................................... ể 6 ...................................................................................... I.1.2. Ph n không gian (Space Segment): 6 ........................................................................................................ 6 ..................................................................................................... 7 ............................................................................................ 7 .......................................... t b GPS trong ph n s d ng. ế ị 8 ...................................................................

I.1.2.1 Chòm v tinh GPS: ệ I.1.2.2 C u trúc tín hi u GPS I.1.3. Ph n s d ng (User Segment): I.1.3.1 Các b ph n c a m t thi I.1.3.2 Nh ng b ph n chính c a máy thu GPS. ủ ộ

ậ ủ ậ

ữ

9 ...................................................................

I.2 NGUYÊN LÝ HO T Đ NG C A H TH NG GPS: Ộ

Ố

Ủ

Ạ

Ệ

I.3 CÁC PH

NG PHÁP Đ NH V B NG H TH NG GPS

Ị

Ệ

Ố

Ị Ằ ị ộ

ị ố

ươ

11 .......................................................... ƯƠ 11 ....................................................................................... I.3.1 Phép đ nh v tĩnh và đ nh v đ ng. ị ị 11 ......................................................................................................... I.3.2 Phép đ nh v t ng đ i. ị ươ ị 12 ................................................................................................. I.3.3 Phép đ nh v nhi u máy thu. ề ị ị I.3.4 Phép đ nh v đ ng t ng đ i 12 ................................................................................................ ố ị ộ ị 13 I.3.5 C u hình hình h c GPS và đ chính xác. ........................................................................... ộ ọ 14 ........................................................................................................ I.3.6 Đ suy gi m chính xác. ả

ấ ộ

Ế

Ả

ồ

ầ

I.4. CÁC NGU N SAI S TRONG K T QU ĐO GPS 14 ................................................................... 14 ................................................................................................................ 14 ...................................................................................................... ệ 15 ............................................................................... ầ 15 .......................................................................................................

Ố Ồ I.4.1 Sai s do đ ng h . ồ I.4.2 Sai s do quĩ đ o v tinh ạ I.4.3 Sai s do t ng đi n ly và t ng đ i l u ố ư ệ I.4.4 Sai s do nhi u tín hi u:

ố ố ố ố

ễ

ệ

I.5 CÁC NG D NG C A H TH NG Đ NH V TOÀN C U GPS

Ị

Ầ

Ủ

Ụ

Ứ

Ị ả

Ố ị

ả

ụ ụ ụ ụ ụ

ứ ứ ứ ứ ứ

ả

ị

Ứ

ụ

ệ

ả

ơ

16 .............................................. Ệ 1.5.1 Các ng d ng trong tr c đ a và b n đ m t đ t 16 .............................................................. ồ ặ ấ ắ 17 ................................................ I.5.2 Các ng d ng trong giao thông và thông tin trên m t đ t ặ ấ I.5.3 Các ng d ng trong tr c đ a và b n đ trên bi n: 17 ............................................................ ồ ể ắ ị ng h c trên bi n I.5.4 Các ng d ng trong giao thông và h i d 17 ........................................... ọ ả ươ ể 18 ......................................................... I.5.5 Các ng d ng trong tr c đ a và b n đ hàng không ồ ắ I.5.6 ng d ng trong giao thông hàng không 18 .............................................................................. I.5.7 Các ng d ng trong thám hi m không gian 18 ....................................................................... ụ ể I.5.8 Các ng d ng trong vi c ngh ng i gi 19 ....................................................................... i trí. ỉ ụ 19 ............................................................................................... I.5.9 Các ng d ng trong quân đ i ộ ụ

ứ ứ ứ

Ể

Ủ

Ạ

Ệ

Ế

ệ

ế

ậ

ờ

ớ

I.6 S PHÁT TRI N C A CÔNG NGH GPS ĐO TĨNH TRONG GIAI ĐO N 1990 Đ N NAY Ự 19 ............................................................................................................................................................ 20 ................. ố ạ 21 ............................................... 22 ...........................................................................

I.6.1 Nâng cao đ chính xác đo tĩnh thông qua các bi n pháp h n ch sai s đo: I.6.2 Nâng cao đ chính xác tính toán nh các thu t toán m i: I.6.3 Nâng cao kh năng công ngh c a GPS:

ộ ộ ả

ệ ủ

CH

NG 2: C S LÝ THUY T K THU T ĐO

23 ....................................................................................

ƯƠ

Ơ Ở

Ậ

Ỹ

Ế

VÀ X LÝ TÍNH TOÁN BÌNH SAI K T QU ĐO GPS

Ả

Ử

Ủ

ƯỜ

23 .................................................................. NG. 23 ...................................... 24 ..........................................

I TR C Đ A ĐO B NG CÔNG NGH GPS.

Ế II.1 Đ HÌNH V TINH VÀ NH H Ệ II.2 Đ HÌNH L ƯỚ

Ả Ị

Ồ Ồ

Ắ

ƯỞ Ằ

NG C A MÔI TR Ệ

II.3 ĐO GPS.

26 ............................................................................................................................................

II.4 X LÝ KHÁI L

Ử

Ị

C CÁC TR ĐO GPS (TÍNH BASELINES) 28 ............................................... 28 .................................................................................. ạ 30 ................................................................................ c (tính c nh)

ƯỢ II.4.1 Nguyên lý tính c nh (tính baselines) II.4.2 Ph n m m tính khái l ề

ượ

ầ

ạ

1 / 43

II.5 BÌNH SAI L

I TR C Đ A ĐO B NG CÔNG NGH GPS.

33 ...................................................

Ketnooi.com chia sẻ Ị ƯỚ

Ắ

Ằ

Ệ

II.6 V N Đ XÁC Đ NH Đ CAO ĐO B NG CÔNG NGH GPS.

35 ................................................

Ộ

Ấ

Ằ

Ề

Ệ

Ị

CH

ƯƠ

Ả

Ệ

Ế

GPS Đ THÀNH L P CÁC M NG L

NG 3: QUY TRÌNH CÔNG NGH ĐO VÀ X LÝ TÍNH TOÁN BÌNH SAI K T QU ĐO Ử 36 ..................................................... ƯỚ

I TR C Đ A Ắ

Ạ

Ậ

Ể

Ị

(Theo công ngh GPS c a hãng Trimble Navigation)

36 .....................................................................................

ủ

ệ

TÀI LI U THAM KH O

42 ......................................................................................................................................

Ả

Ệ

43

- 2 -

Ketnooi.com chia sẻ

M Đ UỞ Ầ

Công ngh ng d ng h th ng đ nh v toàn c u GPS đã đ c đ a vào s n xu t ệ ố ệ ứ ụ ầ ị ị ượ ư ấ ở ả

Vi t Nam t ệ ừ ạ năm 1991. Trên c s s d ng 3 máy thu GPS c a hãng TRIMBLE lo i 1 ơ ở ử ụ ủ

t n s 4000-ST, Liên hi p KHSX Tr c đ a b n đ thu c C c Đo đ c và b n đ Nhà ầ ụ ệ ắ ả ạ ả ồ ồ ộ ố ị

n c lúc đó đã g p rút th nghi m đ đ a vào s n xu t, nh m đáp ng yêu c u xây ướ ể ư ử ứ ệ ấ ả ấ ằ ầ

i to đ nhà n nh ng khu v c khó khăn nh t c a đ t n c, mà d ng các m ng l ự ạ ướ ạ ộ c ướ ở ấ ủ ấ ướ ữ ự

ng pháp tam giác, đ ng chuy n) không có kh năng b ng công ngh truy n th ng (ph ằ ệ ề ố ươ ườ ề ả

th c hi n, ho c ph i chi phí r t l n và trong th i gian dài m i th c hi n đ c. Trong ấ ớ ự ự ệ ệ ặ ả ờ ớ ượ

nh ng năm 1991 đ n 1994, theo k ho ch nhi m v do C c Đo đ c và b n đ Nhà n ụ ụ ữ ệ ế ế ạ ả ạ ồ ướ c

giao, Liên hi p KHSX Tr c đ a b n đ đã xây d ng thành công các m ng l ồ ị ả ự ệ ắ ạ ướ i to đ nhà ạ ộ

n khu v c Minh H i, Sông Bé và Tây Nguyên, đ ng th i đã xây d ng thành ướ c h ng II ạ ở ự ự ả ồ ờ

công m ng l i tr c đ a bi n n i các đ o và qu n đ o xa ( k c Tr ạ ướ ắ ể ả ườ ể ả ầ ả ố ị ạ ng Sa ) v i m ng ớ

i to đ nhà n c trên đ t li n. l ướ ạ ộ ướ ấ ề

T đó đ n nay, vi c ng d ng công ngh GPS đã có nh ng b ệ ứ ữ ụ ừ ệ ế ướ ể ấ c phát tri n r t

Vi t Nam đã l n. T ch ch có 3 máy thu GPS 1 t n s c a hãng TRIMBLE, đ n nay ớ ầ ố ủ ừ ỗ ế ỉ ở ệ

có trên 82 máy thu GPS các lo i c a các hãng khác nhau, t máy thu đ t trên máy bay, ạ ủ ừ ặ

máy thu 2 t n s , máy đo đ ng đ n máy có đ chính xác trung bình ( GEO EXPLORER ) ầ ố ế ộ ộ

đ đo kh ng ch nh. Các lĩnh v c ng d ng công ngh GPS hi n nay cũng r t đa d ng, ể ự ứ ế ả ụ ệ ệ ạ ấ ố

ng d ng đ xây d ng các m ng l i to đ nhà n t ừ ứ ụ ự ể ạ ướ ạ ộ ướ ả c, đ chính xác cao, kho ng ộ

cách l n; ng d ng trong d n đ ụ ớ ứ ẫ ườ ụ ả ng và xác đ nh to đ tâm chính nh khi bay ch p nh ạ ộ ả ị

i to đ , đ cao đ a chính c p 1; d n đ ng và b ng máy bay; xây d ng các m ng l ằ ự ạ ướ ạ ộ ộ ấ ẫ ị ườ

xác đ nh to đ đo v b n đ đ a hình đáy bi n; đo to đ , đ cao các đi m kh ng ch ạ ộ ộ ẽ ả ạ ộ ồ ị ể ể ố ị ế

i; xây d ng các m ng l i công ả nh ngo i nghi p; đo to đ đ cao các m c qu c gi ạ ộ ộ ệ ạ ố ố ớ ự ạ ướ

trình v.v... Các ph n m m đ x lý tính toán bình sai các tr đo GPS cũng đa d ng, ch ể ử ề ầ ạ ị ủ

y u là các ph n m m kèm theo máy thu, nh TRIMVEC, TRIMVEC PLUS, TRIMNET, ư ế ề ầ

TRIMNET PLUS, GPSURVEY, PHASE PROCESSOR, GEOMATIC OFFICE (hãng

TRIMBLE); GPPS (ASHTECH), v.v... và 1 ph n m m bình sai l ề ầ ướ ệ i GPS do Liên hi p

KHSX Tr c đ a b n đ xây d ng. ị ả ự ắ ồ

Qua k t qu nghiên c u và tr c ti p tham gia đo và x lý, tính toán k t qu đo ứ ự ử ế ế ế ả ả

GPS chúng tôi biên so n t p tài li u này đ đ ng nghi p tham kh o. T p tài li u g m 3 ể ồ ạ ậ ệ ệ ệ ả ậ ồ

ch ng sau đây: ươ

Ch ng 1: Gi ươ ớ i thi u h th ng đ nh v toàn c u GPS. ị ệ ố ệ ầ ị

- 3 -

Ch ươ ng 2: C s lý thuy t k thu t đo và x lý tính toán bình sai k t qu đo GPS. ử ế ỹ ơ ở ế ậ ả

Ketnooi.com chia sẻ Ch

ng 3: Quy trình công ngh đo và x lý tính toán bình sai k t qu đo GPS đ ươ ử ệ ế ả ể

- 4 -

thành l p các m ng l t b công ngh GPS c a Hãng Trimble Navigation) ậ ạ ướ ắ i tr c đ a (thi ị ế ị ủ ệ

Ketnooi.com chia sẻ

CH NG I: GI ƯƠ Ớ I THI U H TH NG Đ NH V TOÀN C U GPS Ị Ệ Ố Ầ Ệ Ị

I.1 GI

I THI U CHUNG:

Ớ

Ệ

H th ng GPS là m t h th ng đ nh v v tinh ti p theo sau h th ng DOPPLER. ị ệ ộ ệ ố ệ ố ệ ố ế ị

GPS là t t c a GLOBAL POSITIONING SYSTEM. H th ng này b t đ u đ vi t t ừ ế ắ ủ ắ ầ ệ ố ượ c

nghiên c u t nh ng năm 70 do quân đ i M ch trì. Trong nh ng năm đ u c a th p k ứ ừ ỹ ủ ữ ữ ủ ậ ầ ộ ỷ

ọ ủ 80 quân đ i M đã chính th c cho phép dùng trong dân s . T đó các nhà khoa h c c a ự ừ ứ ộ ỹ

c phát tri n đã lao vào cu c ch y đua đ đ t đ nhi u n ề ướ ể ạ ượ ể ạ ộ ấ c nh ng thành qu cao nh t ữ ả

ế trong lĩnh v c s d ng h th ng v tinh chuyên d ng GPS. Nh ng thành t u này cho k t ự ử ụ ệ ố ữ ụ ự ệ

qu trong hai h ng ch đ o là ch t o các máy thu tín hi u và thi ả ướ ủ ạ ế ạ ệ ế ậ ề t l p các ph n m m ầ

đ ch bi n tín hi u cho các m c đích khác nhau. ể ế ế ụ ệ

Cho t i năm 1988, các máy thu GPS do 10 hãng trên th gi ớ ế ớ ả ạ i s n xu t đã đ t ấ

đ c trình đ c nh tranh trên th tr ng. Vì lý do trên, giá máy đã gi m xu ng t ượ ộ ạ ị ườ ả ố ớ ứ i m c

i s n xu t máy thu GPS bao g m các h p lý mang tính ph c p. M i hãng trên th gi ợ ổ ậ ế ớ ả ườ ấ ồ

hãng chính nh : TRIMBLE NAVIGATION (M ), ASHTECH (M ), WILD (Th y sĩ), ư ụ ỹ ỹ

SEGSEL (Pháp), MINI MAX (Tây Đ c). Theo d lu n th tr ư ậ ị ườ ứ ủ ng hi n nay máy thu c a ệ

hãng TRIMBLE NAVIGATION đang đ ượ c đánh giá cao nh t. ấ

V ph ề ươ ạ ng di n ph n m m c a h th ng GPS, chúng ta s th y tính đa d ng ẽ ấ ệ ố ủ ề ệ ầ

h n c a nó. Tr đo thu đ ơ ủ ị ượ c ch có m t lo i, đó là tín hi u v tinh phát ra. Ch bi n các ệ ế ế ệ ạ ộ ỉ

tín hi u này b ng các ph ng pháp khác nhau, thu t toán khác nhau chúng ta có đ c các ệ ằ ươ ậ ượ

ầ tham s hình h c và v t lý khác nhau c a trái đ t. Chúng ta có th nói kh năng ph n ủ ể ậ ả ấ ố ọ

c chúng ta có th tính đ c t a đ không gian m m là vô t n. V i các tín hi u thu đ ớ ề ệ ậ ượ ể ượ ọ ộ

tuy t đ i (v i đ chính xác 10 m và có th t ớ ộ ệ ố ể ớ i 1 m n u s d ng l ch v tinh chính xác), ị ế ử ụ ệ

1 cm t i 5 cm), s gia t a đ đ a lý (đ chính s gia t a đ không gian (đ chính xác t ố ộ ộ ọ ừ ớ ộ ị ộ ọ ố

xác t 0.7 đ n 4 cm), s gia đ cao (đ chính xác t ừ ế ố ộ ộ ừ ọ 0.4 cm đ n 2 cm), và s gia tr ng ế ố

c nghiên l c (đ chính xác 0.2 mgl). Ngoài ra còn có th có nh ng tham s khác đang đ ự ữ ể ộ ố ượ

c u.ứ

Toàn b ph n c ng c a h th ng GPS có tên đ y đ là NAVSTAR GPS ứ ủ ủ ệ ầ ầ ộ ố

SYSTEM. NAVSTAR vi t t t ch NAVIGATION SYSTEM WITH TIME AND ế ắ ữ

RANGING.

Ph n c ng này g m 3 ph n: ph n đi u khi n (Control Segment), ph n không gian ầ ứ ể ề ầ ầ ầ ồ

- 5 -

(Space Segment) và ph n s d ng (User Segment). ầ ử ụ

Ketnooi.com chia sẻ ầ

ề I.1.1 Ph n đi u khi n (Control Segment): ể

Ph n đi u khi n g m 8 tr m m t đ t trong đó có 4 tr m theo dõi (Monitor ấ ề ể ầ ạ ặ ạ ồ

Station): Diego Garcia, Ascension, Kwajalein và Hawaii; m t tr m đi u khi n trung tâm ộ ạ ề ể

(Master Control Station) và 3 tr m hi u ch nh s li u (Upload Station). L ệ ố ệ ạ ỉ ướ ắ ặ i tr c đ a đ t ị

c xác đ nh b ng ph ng pháp giao thoa đ trên 4 tr m này đ ạ ượ ằ ị ươ ườ ạ ng đáy dài (VLBI). Tr m

i t a đ c a các v tinh theo s li u c a 4 tr m theo trung tâm làm nhi m v tính toán l ệ ụ ạ ọ ố ệ ộ ủ ủ ệ ạ

dõi thu đ v tinh. Sau tính toán các s li u đ c g i t tr m trung tâm t c t ượ ừ ệ ố ệ ượ ử ừ ạ ớ ạ i 3 tr m

hi u ch nh s li u và t đó g i ti p t ố ệ ệ ỉ ừ ử ế ớ i các v tinh. Nh v y trong vòng 1 gi ư ậ ệ ờ các v tinh ệ

c hi u ch nh đ phát cho các máy thu. đ u có m t s li u đã đ ề ộ ố ệ ượ ể ệ ỉ

I.1.2. Ph n không gian (Space Segment): ầ

I.1.2.1 Chòm v tinh GPS: ệ

Bao g m 24 v tinh bay trên qu đ o có đ cao đ ng nh t 20 200 km, chu kỳ 12 ỹ ạ ệ ấ ồ ồ ộ

o. Vi c bệ

gi ờ , phân ph i đ u trên 6 m t ph ng qu đ o nghiêng v i xích đ o m t góc 55 ỹ ạ ố ề ặ ẳ ạ ớ ộ ố

trí này nh m m c đích đ t i m i th i đi m và m i v trí trên trái đ t đ u có th quan sát ể ạ ụ ằ ấ ề ỗ ị ể ể ỗ ờ

đ ượ c 4 v tinh. ệ

M i v tinh phát 2 t n s sóng mang v i t n s cao L1=1575.42 MHz và ớ ầ ệ ầ ố ỗ ố

ố L2=1227.60 MHz. Lo i sóng này phát trên c s dãy s t a ng u nhiên bao g m các s 0 ơ ở ố ự ạ ẫ ồ

và 1. Mã này đ ượ c g i tên là mã P (Precise). Bên c nh mã P sóng còn mang đi mã C/A ạ ọ

(Clear/Acquisition) trong sóng L1. Mã C/A đ c phát v i 2 t n s 10.23 MHz và 1.023 ượ ầ ớ ố

MHz. Ngoài 2 mã trên v tinh còn phát mã ph có t n s 50 Hz ch a các thông tin v l ch ụ ầ ố ề ị ứ ệ

c trang b đ ng h nguyên t v i đ chính xác cao. v tinh. Các v tinh đ u đ ệ ệ ề ượ ị ồ ồ ử ớ ộ

ạ ộ Các v tinh NAVSTAR có 2 tr ng thái: "ho t đ ng kh e" ( Healthy) và "ho t đ ng ạ ộ ệ ạ ỏ

không kho ( Unhealthy). Hai tr ng thái c a v tinh này đ ủ ẻ ệ ạ ượ ề c quy t đ nh do 4 tr m đi u ế ị ạ

khi n m t đ t. Chúng ta có th s d ng tín hi u c a các v tinh ể ử ụ ệ ủ ặ ấ ể ệ ở ả ạ c hai tr ng thái "ho t ạ

đ ng kh e" và "ho t đ ng không kh e". ạ ộ ộ ỏ ỏ

I.1.2.2 C u trúc tín hi u GPS ệ ấ

M i v tinh đ u truy n hai t n s dùng cho công vi c đ nh v là t n s 1575,42 ầ ố ầ ố ỗ ệ ề ề ệ ị ị

MHz và t n s 1227,60 NHz. Hai sóng mang này g i là L1 và L2, r t m ch l c và đ ầ ố ấ ạ ạ ọ ượ c

đi u ch b i nh ng tín hi u khác nhau. ế ở ữ ề ệ

Mã nhi u gi i ng u nhiên (PRN) th nh t đ c bi i cái tên là mã C/A ễ ả ấ ượ ứ ẫ t d ế ướ

c phát đi (Coarse/Acquisite-code), bao g m m t chu i các s c ng m t và tr m t, đ ộ ừ ộ ố ộ ồ ỗ ộ ượ ở

t n s fo/10= 1.023 MHz. Chu i này đ ầ ố ỗ c l p l ượ ặ ạ ễ i sau m i mili giây đ ng h . Mã nhi u ỗ ồ ồ

gi i ng u nhiên (PRN) th hai, đ c bi i cái tên là ả ứ ẫ ượ t d ế ướ mã P (Precise - code), bao g mồ

- 6 -

m t chu i các s c ng m t và tr m t khác, đ c phát đi t n s fo = 10,23 MHz. ố ộ ộ ỗ ộ ừ ộ ượ ở ầ ố

Chu i này ch l p l i sau 267 ngày. Th i gian 267 ngày này đ c c t ra làm 38 đo n 7

Ketnooi.com chia sẻ ỉ ặ ạ

ỗ ờ ượ ạ ắ

ặ ngày. Trong 38 đo n này có m t đo n không dùng đ n, 5 đo n dùng cho các tr m m t ế ạ ạ ạ ạ ộ

v tinh (Pseudolite), còn l i 32 đ t , theo dõi các tàu thuy n s d ng, g i là tr m gi ề ấ ử ụ ạ ọ ả ệ ạ

đo n 7 ngày dành cho nh ng v tinh khác nhau. Mã Y (Y-code) là mã PRN t ng t nh ữ ệ ạ ươ ự ư

mã P, có th dùng thay cho mã P. Tuy nhiên ph ng trình t o ra mã P thì đ c công b ể ươ ạ ượ ố

bí m t, trong khi ph ng trình t o ra mã Y thì gi r ng rãi và không gi ộ ữ ậ ươ ạ ữ ậ bí m t. Vì v y, ậ

c s d ng thì nh ng ng i s d ng GPS không có gi y phép (nói chung là n u mã Y đ ế ượ ử ụ ữ ườ ử ụ ấ

nh ng ng c mã P ữ ườ i không thu c quân đ i M và đ ng minh c a h ) s không thu đ ồ ọ ẽ ủ ộ ộ ỹ ượ

(ho c mã Y). ặ

Sóng mang L1 đ c đi u ch b ng c 2 mã ( Mã-C/A và Mã`-P ho c mã Y), trong ượ ế ằ ề ả ặ

khi sóng mang L2 ch bao g m m t Mã-P ho c mã Y. ặ ồ ộ ỉ

Các mã đ c đi u ch trên sóng mang b ng cách gi n đ n có ý th c. N u mã có ượ ứ ề ế ế ằ ả ơ

0, còn n u mã s có tr s +1 thì phase sóng mang gi

tr s -1 thì phase sóng mang đ i 180 ị ố ổ ị ố ế ố ữ

nguyên không thay đ i.ổ

C hai sóng mang đ u mang thông báo v tinh (Satellite message) c n phát d ề ả ệ ầ ướ i

c thi t k t n s th p (50Hz) đ thông báo t i ng d ng m t dòng d li u đ ạ ữ ệ ộ ượ ế ế ở ầ ố ấ ể ớ ườ ử i s

c các máy thu gi i mã và d ng tình tr ng và v trí c a v tinh. Các d li u này s đ ụ ữ ệ ẽ ượ ủ ệ ạ ị ả

dùng vào vi c xác đ nh v trí c a máy theo th i gian th c. ự ủ ệ ờ ị ị

I.1.3. Ph n s d ng (User Segment): ầ ử ụ

Ph n s d ng bao g m các máy thu tín hi u t ầ ử ụ ệ ừ ệ v tinh trên đ t li n, máy bay và ấ ề ồ

tàu th y. Các máy thu này phân làm 2 lo i: máy thu 1 t n s và máy thu 2 t n s . Máy thu ầ ố ầ ố ủ ạ

1 t n s ch nh n đ ầ ậ ố ỉ ượ ậ c các mã phát đi v i sóng mang L1. Các máy thu 2 t n s nh n ầ ố ớ

đ c c 2 sóng mang L1 và L2. Các máy thu 1 t n s phát huy tác d ng trong đo t a đ ượ ầ ố ụ ả ọ ộ

tuy t đ i v i đ chính xác 10 m và t a đ t ng đ i v i đ chính xác t 1 đ n 5 cm ệ ố ớ ộ ộ ươ ọ ố ớ ộ ừ ế

trong kho ng cách nh h n 50 km. V i kho ng cách l n h n 50 km đ chính xác s ỏ ơ ả ả ớ ộ ớ ơ ẽ

gi m đi đáng k (đ chính xác c dm). Đ đo đ c trên nh ng kho ng cách dài đ n vài ể ể ả ộ ỡ ượ ữ ế ả

nghìn km chúng ta ph i s d ng máy 2 t n s đ kh đi nh h ng c a t ng ion trong ầ ố ể ả ử ụ ử ả ưở ủ ầ

khí quy n trái đ t. Toàn b ph n c ng GPS ho t đ ng trong h th ng t a đ WGS-84 ệ ố ứ ể ấ ầ ọ ộ ộ

c elipsoid a=6378137.0 m và ạ ộ a =1:29825722. v i kích th ớ ướ

I.1.3.1 Các b ph n c a m t thi t b GPS trong ph n s d ng. ộ ậ ủ ộ ế ị ầ ử ụ

Ph n s d ng GPS có th đ ầ ử ụ ể ượ c coi g m 3 b ph n chính: ộ ậ ồ

* Ph n c ng ầ ứ

* Ph n m m ề ầ

- 7 -

* Ph n tri n khai công ngh ể ầ ệ

Ketnooi.com chia sẻ Ph n c ng bao g m máy thu m ch đi n t

, các b dao đ ng t n s vô tuy n RF ầ ứ ệ ử ạ ồ ầ ố ế ộ ộ

(Radio Friquency), các ăngten và các thi t b ngo i vi c n thi t đ ho t đ ng máy thu. ế ị ạ ầ ế ể ạ ộ

Đ c đi m chính y u c a b ph n này là tính ch c ch n, có th xách tay, tin c y khi làm ủ ộ ể ế ể ậ ắ ặ ậ ắ

vi c ngoài tr i và d thao tác. ễ ệ ờ

Ph n m n bao g m nh ng ch ữ ề ầ ồ ươ ụ ể ng trình tính dùng đ x lý d li u c th , ể ử ữ ệ

chuy n đ i nh ng thông báo GPS thành nh ng thông tin đ nh v ho c d n đ ữ ữ ể ẫ ặ ổ ị ị ườ ữ ng đi h u

ng trình này cho phép ng i s d ng tác đ ng khi c n đ có th l ích. Nh ng ch ữ ươ ườ ử ụ ể ợ i ể ầ ộ

ng trình này có d ng đ ụ ượ c nh ng u đi m c a nhi u đ c tính đ nh v GPS. Nh ng ch ặ ư ữ ữ ủ ề ể ị ị ươ

th s d ng đ c trong đi u ki n ngo i nghi p và đ c thi t k sao cho có th cung ể ử ụ ượ ệ ệ ề ạ ượ ế ế ể

i ng c p nh ng thông báo h u ích v tr ng thái và s ti n b c a h th ng t ấ ệ ố ề ạ ự ế ộ ủ ữ ữ ớ ườ ề i đi u

hành. Ngoài ra trong ph n m m còn bao g m nh ng ch ữ ề ầ ồ ươ ộ ậ ng trình phát tri n tính đ c l p ể

c các nhân t nh tính s n sàng c a v tinh và c a máy thu GPS , có th đánh giá đ ủ ể ượ ố ủ ư ệ ẵ

m c đ tin c y c a đ chính xác. ậ ủ ộ ứ ộ

Ph n tri n khai công ngh h ng t ệ ướ ể ầ ớ ư ả i m i lĩnh v c liên quan đ n GPS nh : c i ự ế ọ

ti n thi ế ế ế ệ ứ t k máy thu, phân tích và mô hình hoá hi u ng c a ăngten khác nhau, hi u ng ệ ứ ủ

truy n sóng và s ph i h p c a chúng trong ph n m m x lý s li u, phát tri n các h ố ợ ố ệ ủ ự ử ề ề ể ầ ệ

th ng liên k t truy n thông m t cách tin c y cho các ho t đ ng đ nh v GPS c ly dài và ạ ộ ự ế ề ậ ố ộ ị ị

ng n khác nhau và theo dõi các xu th phát tri n trong lĩnh v c giá c và hi u su t thi ự ể ệ ế ắ ả ấ ế t

b .ị

I.1.3.2 Nh ng b ph n chính c a máy thu GPS. ộ ậ ữ ủ

Các b ph n c b n c a m t máy thu GPS bao g m: ậ ơ ả ủ ộ ộ ồ

* Ăngten và b ti n khu ch đ i ạ ộ ề ế

* Ph n t n s vô tuy n (RF) ầ ầ ố ế

* B vi x lí ử ộ

* Đ u thu ho c b đi u khi n và th hi n ể ệ ặ ộ ề ể ầ

* Thi t b ghi chép ế ị

ng * Ngu n năng l ồ ượ

Ăngten và b ti n khu ch đ i ộ ề ạ ạ : Các Ăngten dùng cho máy thu GPS thu c lo i ế ộ

chùm sóng r ng , vì v y không c n ph i h ng t i ngu n tín hi u gi ng nh các đĩa ả ướ ầ ậ ộ ớ ư ệ ồ ố

ăngten v tinh . Các ăngten này t ệ ươ ặ ắ ng đ i ch c ch n và có th đ t trên ba chân ho c l p ể ặ ắ ắ ố

trên các ph ng ti n giao thông, vi trí th c s đ ươ ự ượ ự ệ ủ c xác đ nh là trung tâm Phase c a ị

- 8 -

ăngten, sau đó đ c truy n lên m c tr c đ a. ượ ề ắ ố ị

Ketnooi.com chia sẻ Ph n t n s vô tuy n

x lí tín hi u và k t h p s ầ ầ ố ế : Bao g m các vi m ch đi n t ệ ử ử ế ợ ố ệ ạ ồ

hóa và gi i tích. M i ki u máy thu khác nhau dùng nh ng k thu t x lí tín hi u khác ả ậ ử ữ ệ ể ỗ ỹ

nhau đôi chút, các ph ng pháp này là : ươ

* T ng quan mã ươ

* Phase và t n s mã ầ ố

ng tín hi u sóng mang * C u ph ầ ươ ệ

ng pháp nói Ph n t n s vô tuy n ố ầ ầ ế bao g m các kênh s d ng m t trong ba ph ử ụ ộ ồ ươ

trên đ truy c p các tín hi u GPS nh n đ c, s l ể ệ ậ ậ ượ ố ượ ả ng các kênh bi n đ i trong kho ng ế ổ

1 đ n 12 tuỳ theo nhũng máy thu khác nhau. t ừ ế

B đi u khi n i đi u hành can thi p vào b vi x lí. Kíck th ộ ề ể : Cho phép ng ườ ử ề ệ ộ ướ c

và ki u dáng c a b đi u khi n các lo i máy thu khác nhau cũng khác nhau. ủ ộ ề ể ở ể ạ

Thi t b ghi : Ng i ta dùng máy ghi băng t ế ị ườ ừ ho c các đĩa m m đ ghi các tr s ề ị ố ể ặ

quan tr c và nh ng thông tin h u ích khác đ c tách ra t nh ng tin hi u thu đ ữ ữ ắ ượ ừ ữ ệ c ượ

Ngu n năng l ng ồ ệ ượ : Ph n l n các máy thu đ u dùng ngu n đi n m t chi u đi n ầ ớ ề ề ệ ồ ộ

áp th p, ch có m t vài máy đòi h i ph i có ngu n đi n xoay chi u. ỏ ề ệ ấ ả ồ ộ ỉ

I.2 NGUYÊN LÝ HO T Đ NG C A H TH NG GPS:

Ạ Ộ

Ệ Ố

Ủ

Nh chúng ta đã bi ư ế ề t v nguyên lý ho t đ ng c a h th ng DOPPLER, đó là ủ ệ ố ạ ộ

ệ ố nguyên lý c a s thay đ i t n s tín hi u khi n i phát tín hi u chuy n đ ng. H th ng ổ ầ ố ủ ự ệ ệ ể ộ ơ

ộ GPS ho t đ ng trên m t nguyên lý hoàn toàn khác. Đ xác đ nh t a đ tuy t đ i c a m t ệ ố ủ ọ ộ ạ ộ ể ộ ị

đi m m t đ t chúng ta s d ng k thu t "t a kho ng cách". K thu t này đ c mô t ặ ấ ử ụ ự ể ậ ả ậ ỹ ỹ ượ ả

s

2

s

2

s

b ng công th c: ằ ứ

2 (1)

p

p

p

= + + - - - D + C t C t . . ( x x ) ( y y ) ( z z )

s ys zs] - T a đ v tinh;

đây: s=[x ở ọ ộ ệ

p=[xp yp zp] - T a đ đi m m t đ t; ọ ộ ể ặ ấ

c - T a đ sóng; ọ ộ

t - Th i gian sóng đi t v tinh t i máy thu. ờ ừ ệ ớ

D t - S hi u ch nh th i gian. ỉ ố ệ ờ

ng trình đo d ng (1) ta có h th ng ph T p h p các ph ợ ậ ươ ệ ố ạ ươ ẩ ng trình sai s có 4 n ố

p yp zp trong đó xs ys zs bi

t đ c t mã l ch v tinh (t n s 50Hz), t đ c xác đ nh s là t, x ố ế ượ ừ ầ ố ệ ị ượ ị

theo đ ng h v tinh và máy thu theo mã C/A, c là h ng s t c đ truy n sóng đi n t ồ ệ ố ố ệ ừ . ề ằ ồ ộ

Theo k thu t này chúng ta có th xác đ nh t a đ v i đ chính xác 10 m. N u k t qu ộ ớ ộ ế ế ể ậ ọ ỹ ị ả

trên đ c g i t i tr m đi u khi n trung tâm, chúng ta có đ ượ ử ớ ạ ể ề ượ ọ ặ ấ c t a đ tuy t đ i m t đ t ệ ố ộ

- 9 -

c tăng lên đáng k vì máy thu ch thu đ v i đ chính xác 1 m. S dĩ đ chính xác đ ớ ộ ở ộ ượ ể ỉ ượ c

Ketnooi.com chia sẻ ở ạ

l ch v tinh d báo, còn ị ự ệ tr m đi u khi n trung tâm có l ch v tinh chính xác. Qua đây ị ề ệ ể

chúng ta th y t a đ tuy t đ i các đi m m t đ t đ ặ ấ ượ ệ ố ấ ọ ể ộ c xác đ nh có đ chính xác kém ộ ị

ph ng pháp DOPPLER. S dĩ nh v y vì v tinh c a h th ng GPS có đ cao g p đôi ươ ệ ố ư ậ ủ ệ ấ ộ ở

h th ng DOPPLER. T a đ tuy t đ i v i đ chính xác 10 m c a h th ng GPS ch dùng ệ ố ệ ố ớ ộ ủ ệ ố ộ ọ ỉ

đ đáp ng 2 m c đích: ể ụ ứ

- Đ o hàng ( đ nh v cho các đ i t ố ượ ạ ị ị ng chuy n đ ng nh tàu bi n, máy bay....) ư ể ể ộ

- Cung c p t a đ g n đúng cho ph ng pháp đo t a đ t ấ ọ ộ ầ ươ ọ ộ ươ ng đ i GPS. ố

Ng i v i đ chính xác c a t a đ tuy t đ i, công ngh GPS đã đ t đ c l ượ ạ ớ ộ ệ ố ủ ọ ạ ượ c ệ ộ

thành t u đáng k trong vi c xác đ nh t a đ t ng đ i. Nguyên lý đo t a đ t ộ ươ ự ệ ể ọ ị ộ ươ ố ọ ố ng đ i

ầ là xác đ nh pha c a sóng mang L1 (v i máy thu 1 t n s ) hay L1 và L2 (v i máy thu 2 t n ầ ố ủ ớ ớ ị

s ).ố

Chúng ta có công th c:ứ

l S = Nl + j (2)

l Trong đó: l - B c sóng ( = c/f) ướ

f: T n s sóng; ầ ố

N: S nguyên l n b c sóng; ầ ố ướ

j : Pha c a sóng; ủ

S: Kho ng cách v tinh - máy thu. ệ ả

T công th c (2) chúng ta có: ừ ứ

j = (f/c).S - N (3)

Xét công th c (3) t m t phía khác chúng ta có th vi t: ứ ừ ộ ể ế

s(ts ) - f p(t) + Ns

p

(4) j (t) = f

s(ts ) - Pha c a sóng t

f i th i đi m ts khi v tinh b t đ u phát tín hi u; ủ ạ ắ ầ ệ ể ệ ờ

i th i đi m t khi máy thu nh n đ c tín hi u; f p(t) - Pha c a sóng t ủ ạ ậ ượ ể ờ ệ

p - S nguyên l n b

Ns c sóng. ầ ố ướ

T các công th c trên ta suy ra: ứ ừ

s(t) - (f/c).Ss

p - f p(t) + Ns

p

j (t) = f (5)

K t h p các thành ph n c a v ph i c a công th c (5) chúng ta bi u di n d ả ủ ế ợ ứ ủ ễ ể ế ầ ướ i

d ng:ạ

s(t) + g

p - a

p(t) + b

s p

j (t) = - (f/c).Ss (6)

Trong đó:

p(t) - Thành ph n nh h

a ng h th ng pha (t) do máy thu gây ra (ch y u là s ầ ả ưở ệ ố ủ ế ố

- 10 -

hi u ch nh đ ng h máy thu) ệ ồ ồ ỉ

b

Ketnooi.com chia sẻ s(t) - Thành ph n nh h

ầ ả ưở ng h th ng pha (t) do v tinh gây ra (ch y u là s ệ ệ ố ủ ế ố

hi u ch nh đ ng h v tinh) ồ ồ ệ ệ ỉ

s p(t) - Thành ph n nh h

g ầ ả ưở ng h th ng pha (t) do c v tinh và máy thu gây ra ả ệ

f ệ ố s(to) - f p(to) + Ns không ph thu c th i gian (ch y u là ờ ủ ế ụ ộ ắ ầ p , trong đó to là th i đi m b t đ u ể ờ

đo)

Công th c (6) chính là công th c c b n đ l p ph ng trình đo trong k thu t đo ứ ơ ả ể ậ ứ ươ ậ ỹ

t a đ t ọ ộ ươ ng đ i GPS. Đi u quan tr ng nh t là chúng ta ph i t ọ ả ổ ợ h p các tr đo sao cho ị ề ấ ố

kh đ ử ượ c các thành ph n h th ng p(t), s(t) và p. ệ ố ầ

I.3 CÁC PH

ƯƠ

Ệ Ố NG PHÁP Đ NH V B NG H TH NG

Ị Ằ

Ị

GPS

I.3.1 Phép đ nh v tĩnh và đ nh v đ ng. ị ộ ị ị ị

H GPS có th đ ể ượ ệ c dùng đ đ nh v các v t th tĩnh t ị ể ị ể ậ ạ ể i ho c các v t th chuy n ậ ể ặ

do ăngten tĩnh ho c đ ng khác đ ng. M c dù tr quan tr c là nh nhau, nh ng trên th c t ộ ự ế ư ư ắ ặ ị ặ ộ

nhau nên dãn đ n nh ng khác nhau r t l n. ữ ấ ớ ế

N u ăngten c đ nh chúng ta có th quan tr c nhi u c li đ n v tinh khác nhau, ố ị ự ệ ế ể ế ề ắ

vi c làm này cho phép ta có nh ng tr đo d th a, gi i nghi m t ư ừ ữ ệ ị ả ệ ừ ậ nhi u tr đo và nh n ề ị

đ c đ chính xác cao c a v trí đ c xác đ nh. Khi ăngten chuy n đ ng chúng ta ch có ượ ủ ộ ị ượ ể ộ ị ỉ

th nh n đ c nh ng ch đ nh (Fix) t c th i, (thông th ng t ể ậ ượ ứ ữ ờ ỉ ị ườ ừ 4 c ly đ ự ượ ắ c quan tr c

đ ng th i ho c g n nh đ ng th i) không có s đo d th a. ồ ặ ầ ư ừ ư ồ ờ ờ ố

Trong tr ng h p đ nh v tĩnh, chúng ta có th nh n đ c ho c là m t k t qu ườ ể ậ ơ ị ị ượ ộ ế ặ ả

theo th i gian th c, trong đó môĩ tr quan tr c m i đ u đ ớ ề ự ắ ờ ị ượ ử ể ả c s lý sao cho có th c i

c tr to đ v trí đã đ c xác đ nh tr c đó, ho c là các tr quan tr c có th thi n đ ệ ượ ị ạ ộ ị ượ ị ướ ắ ặ ị ể

đ c x lý sau khi k t thúc công tác ngoài tr i.Chúng ta g i là nghi m x lý sau ượ ử ử ệ ế ọ ờ

(postprocessed solution).

ng ng i ta cũng tìm ki m nghi m theo th i gian Trong phép đ nh v đ ng, th ị ị ộ ườ ườ ệ ế ờ

i m t th i đi m. M t chu i các th c, nh ng nghi m này ch bao g m m t v trí ( Fix ) t ỉ ộ ị ự ư ệ ồ ạ ể ờ ộ ỗ ộ

ng ti n l u thông ) có th k t qu t ế ả ạ i nh ng ch đ nh này ( l ỉ ữ ị ộ trình r i r c c a ph ờ ạ ủ ươ ệ ư ể

đ c x lý b ng cách s d ng m t trong s nh ng th thu t ti p c n b ng đ ng cong ượ ử ậ ế ử ụ ủ ữ ằ ằ ậ ộ ố ườ

tr n.ơ

I.3.2 Phép đ nh v t ng đ i. ị ươ ị ố

Khi đòi h i tr đo có đ chính xác cao, c n ph i s d ng phép đ nh v t ả ử ụ ỏ ị ị ươ ầ ộ ị ố ng đ i.

Trong ki u đo này, hai ăngten cùng hai máy thu t ng ng đ c đ t t ể ươ ứ ượ ặ ạ ầ ủ ạ i hai đ u c a c nh

c đ chính xác cao trong c n quan tr c và ph i làm vi c đ ng th i. S dĩ có th đ t đ ệ ầ ể ạ ượ ả ắ ờ ồ ở ộ

- 11 -

ki u đo này là vì m t s sai s tích lu trong các c ly quan tr c th ộ ố ự ể ắ ố ỹ ườ ấ ớ ng đ ng nh t v i ồ

nhau ho c t ng t nhau t i hai đ u c a đ ng đáy. Các sai s này có th

Ketnooi.com chia sẻ i thi u cũng t ươ ể ặ ố

ự ạ ầ ủ ườ ố ể

đ c lo i tr ho c ít nh t cũng gi m m t cách đáng k khi xác đ nh tr s đ nh v t ượ ị ố ị ạ ừ ị ươ ng ể ặ ấ ả ộ ị

đ i.ố

M t ki u đ nh v t c Ben Remondi ị ươ ể ộ ị ng đ i đ c bi ố ặ ệ ấ t h p d n, l n đ u tiên đ ầ ẫ ầ ượ

thu c C c Đo đ c tr c đ a M đ xu t, là ki u đ nh v t ỹ ề ị ươ ụ ể ạ ắ ấ ộ ị ị ộ ng đ i d ng bán đ ng ạ ố

(relative semi kinematic positioning). Ý t ng c a ki u đo này là s d ng m t máy tĩnh ưở ử ụ ủ ể ộ

vàm t máy di đ ng lang thang xung quanh. N u không xu t hi n tr s tr t chu kỳ trong ị ố ượ ế ệ ấ ộ ộ

t h n 1 chu kỳ (20 cm) c a tín các máy thu thì có th liên t c đ m b o đ chính xác t ụ ể ả ả ộ ố ơ ủ

hi u phase phách sóng mang trong các tr s đ nh v t ng đ i gi a máy thu tĩnh và máy ị ố ị ị ươ ệ ữ ố

thu lang thang. Ki n ngh này có hai ng ý: ụ ế ị

i d ng đ chính xác cao h n nhi u c a s * Các ng d ng đ nh v đ ng có th l ị ị ộ ể ợ ụ ủ ố ứ ụ ề ộ ơ

đo sóng mang, thay vì b h n ch trong đ chính xác c a s đo mã. ế ủ ố ị ạ ộ

* M ra m t ph m vi r ng h n trong ng d ng phép đ nh v GPS: l p tam giác ứ ụ ạ ậ ở ộ ộ ơ ị ị

ả nh hàng không không dùng đ n nh ng đi m kh ng ch m t đ t. ế ặ ấ ữ ế ể ố

I.3.3 Phép đ nh v nhi u máy thu. ị ề ị

Đ chính xác c a các k t qu đo s đ c c i thi n m t cách đáng k khi m t s ẽ ượ ả ộ ố ủ ế ệ ể ả ộ ộ

máy thu đ c tri n khai d i đ nh v . Nói chung, m t m ng l ượ ể ướ ạ i d ng m t m ng l ộ ạ ướ ị ạ ộ ị ướ i

luôn có c u hình m nh h n v m t hình h c so v i m t c nh đo vì có s đo d th a - ọ ư ừ ề ặ ộ ạ ạ ấ ớ ố ơ

các c nh đo trong l i c n ph i tho mãn nh ng đi u ki n đ c xác đ nh b ng ph ạ ướ ầ ữ ề ệ ả ả ượ ằ ị ươ ng

pháp hình h c. Các tr đo d th a đ c dùng đ ki m soát nh h ng c a nh ng sai s ư ừ ượ ọ ị ể ể ả ưở ữ ủ ố

khác nhau, bao g m sai s ng u nhiên và sai s h th ng trong các tr quan tr c. Chúng ta ố ệ ố ẫ ắ ố ồ ị

đ ý th y r ng ngay c khi ch có 2 máy thu cũng nên liên k t các c nh đáy thi ể ấ ằ ế ạ ả ỉ ế ế t k

thành các m ng l ạ ướ i, có nh th m i c i thi n đ ư ế ớ ả ệ ượ c đ chính xác c a các tr s đ nh v . ị ị ố ị ủ ộ

Khi tri n khai nhi u máy thu, ng ề ể ườ i ta ph i đ i đ u v i nh ng qui lu t khác ớ ả ố ầ ữ ậ

th ng, liên quan đ n ph n l ườ ầ ướ ế ế i mà trên đó các máy thu đang ho t đ ng và liên quan đ n ạ ộ

các giai đo n quan tr c trên t ng tr m riêng bi ừ ạ ắ ạ ệ t. Trong hoàn c nh nh v y, ng ả ư ậ ườ ầ i ta c n

i u hoá l ch đo đ đ t đ chính xác t ph i đ c bi ả ặ ệ t chú ý th c hi n t ự ệ ố ư ể ạ ộ ị ố ấ ằ t nh t b ng

nh ng công c r ti n nh t. ụ ẻ ề ữ ấ

I.3.4 Phép đ nh v đ ng t ị ị ộ ươ ng đ i ố

N u c n ph i xác đ nh v trí chuy n đ ng v i đ chính xác cao thi các phép đ nh ớ ộ ể ế ả ầ ộ ị ị ị

c đây có th không đ s d ng. Khi đó, c n ph i dùng t v đi m mô t ị ể tr ả ướ ủ ử ụ ể ầ ả ớ ệ i khái ni m

đ nh v phân sai (differential) t ị ị ươ ng đ i. ý t ố ưở ộ ng chính c a phép đo này là dùng m t ủ

ăngten tĩnh t i làm đi m tham chi u. Sau đó, máy thu các ăngten tĩnh t ạ ể ế ạ ữ i truy c p nh ng ậ

c máy thu có ăngten chuy n đ ng truy c p (t v tinh gi ng nh nh ng v tinh đang đ ệ ư ữ ệ ố ượ ể ậ ộ ố t

- 12 -

nh t là truy c p t t c các v tinh nhìn th y đ c). Đ chính xác đ ậ ấ ả ệ ấ ấ ượ ộ ượ ộ c coi là ph thu c ụ

Ketnooi.com chia sẻ

vào v trí c a máy tĩnh t ủ ị ạ i và s ho t đ ng c a đ ng h . S dĩ có s khác nhau (t c sai ồ ở ạ ộ ủ ự ự ứ ồ

i các v tinh và nh ng c li tính đ v trí s khép đ dài) gi a nh ng c li đo t ữ ố ữ ự ộ ớ ữ ự ệ c t ượ ừ ị

"bi c" c a máy thu tĩnh t i và đ ng h và s dĩ có s bi n đ i trông th y trong v t tr ế ướ ủ ạ ự ế ấ ồ ồ ở ổ ị

trí c a máy thu tĩnh t i là do có nh ng bi n đ ng t c th i trong thông tin qu đ o trong ủ ạ ỹ ạ ứ ữ ế ộ ờ

giá tr th i gian tr do khí quy n và trong ho t đ ng c a đ ng h . ồ ủ ồ ạ ộ ị ờ ể ễ

Ng i ta truy n kho ng l ch v trí (Position offset) ho c sai s khép đ dài t ườ ệ ề ặ ả ộ ố ị ớ i

máy thu chuy n đ ng thông qua vi c n i thông tin liên lac trong th i gian th c . K t qu ự ệ ế ể ộ ố ờ ả

i ta nh n đ c nh ng k t qu t t h n và vi c b c a các nghiên c u cho tháy r ng ng ứ ủ ằ ườ ậ ượ ả ố ơ ữ ế ệ ổ

sung s li u ch nh cũng d dàng h n khi dùng sai s khép đ dài thay cho kho ng l ch v ố ệ ễ ệ ả ơ ộ ố ỉ ị

trí. S hi u ch nh th i gian th c này đã nâng cao đ chính xác và đ tin c y c a phép ố ệ ủ ự ậ ộ ờ ộ ỉ

đ nh v đ ng. ị ị ộ

Máy thu tĩnh t i có th đ c coi là m t v tinh gi ạ ể ượ ộ ệ ả ặ ệ đ t trên b đ truy n tín hi u ờ ể ề

và thông báo đã đ c mã hoá b ng cùng m t cách gi ng nh nh ng gì đã đ ượ ư ữ ằ ộ ố ượ ề c truy n

qua v tinh. ệ

I.3.5 C u hình hình h c GPS và đ chính xác. ọ ộ ấ

Đ chính xác đ nh v đi m b ng GPS ph thu c vào hai y u t ị ể ế ố ấ ọ : c u hình hình h c ụ ằ ộ ộ ị

v trí v tinh và đ chính xác đo đ c. Thành ph n thông th ị ệ ầ ạ ộ ườ ạ ng c a đ chính xác đo đ c ủ ộ

GPS là sai s đo dài t ng đ i s d ng (UERE - User Equivalent Range ố ươ ươ ng c a ng ủ ườ ử ụ

Error) th hi n nh h ng t ng h p c a tính thi u tin c y c a l ch thiên văn, sai s ể ệ ả ưở ủ ị ủ ế ậ ổ ợ ố

truy n sóng, sai s đ ng h đo th i gian và nhi u trong máy thu. ố ồ ề ễ ờ ồ

nh h ng c a c u hình hình h c v tinh đ Ả ưở ủ ệ ấ ọ ượ ả c th hi n b ng các suy gi m ể ệ ằ

chính xác DOP (Dilution of Precision) và đ c tính b ng t s gi a đ chính xác đ nh v ượ ỉ ố ữ ằ ộ ị ị

o

= DOP. s ặ s và đ chính xác đo, ho c: ộ

o là đ chính xác c a tr s đo (đ tán x tiêu chu n)

Trong đó s ị ố ủ ạ ẩ ộ ộ

s là đ chính xác đ nh v (đ tán x tiêu chu n trong m t tr s t a đ ) ộ ị ố ọ ộ ạ ị ộ ẩ ộ ị

DOP là m t tr s vô h ng th hi n tác đ ng c a c u hình hình h c đ i v i đ ộ ị ố ướ ố ớ ộ ủ ấ ể ệ ọ ộ

chính xác c a v trí đi m. Có nhi u tr s DOP khác nhau, tùy thu c chúng ta quan tâm đ ủ ị ị ố ề ể ộ ộ

chính xác c a m t tr s t a đ riêng bi t hay là t ng h p c a nh ng t a đ . Các tr s ộ ị ố ọ ủ ộ ệ ị ố ủ ữ ợ ọ ổ ộ

DOP th ng dùng nh t là: ườ ấ

o là đ chính xác tiêu chu n trong cao đ . ộ

VDOP. s ẩ ộ

o là đ chính xác v trí m t ph ng 2D. ị

HDOP. s ẳ ặ ộ

o là đ chính xác v trí không gian 3D. ị

PDOP. s ộ

o là đ chính xác tiêu chu n trong th i gian.

TDOP. s ẩ ộ ờ

o là đ chính xác m t ph ng và th i gian. ặ

- 13 -

THDOP. s ẳ ờ ộ

Ketnooi.com chia sẻ GDOP. s

o là đ chính xác v trí không gian 3D và th i gian.

ộ ờ ị

Kho ng tin c y đ i v i v trí đi m xác đ nh trên m t ph ng chính là căn b c hai ị ố ớ ị ể ả ậ ẳ ậ ặ

t ng bình ph ổ ươ ề ng hai tr c c a elip sai s . Đó chính là HDOP. Nói chung, m i DOP đ u ụ ủ ỗ ố

ng đ ng v i m t căn b c hai c a t ng các bình ph ng c a kho ng tin c y trên các t ươ ươ ủ ổ ậ ớ ộ ươ ủ ả ậ

tr c t ng ng v i nh ng tham s chúng ta quan tâm. ụ ươ ữ ứ ớ ố

I.3.6 Đ suy gi m chính xác. ả ộ

Đ suy gi m chính xác DOP là s đo c ng đ hình h c c a c u hình phân b v ả ố ộ ườ ọ ủ ấ ố ệ ộ

tinh GPS. B i vì c u hình v tinh ph thu c vào v trí, cho nên c ng đ c u hình thay ụ ệ ấ ở ộ ị ườ ộ ấ

đ i theo th i gian khi các v tinh chuy n đ ng trên qu đ o c a chúng t ổ ỹ ạ ủ ể ệ ờ ộ ừ ị ế v trí này đ n

v trí kia. ị

t. Gi thi t đ chính xác tr s đo là Chúng ta mong mu n tr DOP càng nh càng t ị ố ỏ ố ả ế ộ ị ố

ằ 10 m, tr DOP là 5 thì chúng ta có đ chính xác đ nh v là 50 m. N u tr DOP g n b ng ế ầ ộ ị ị ị ị

ộ đ n v thì đ chính xác đ nh v c a chúng ta g n b ng đ chính xác tr s đo 10 m (m t ơ ị ủ ị ố ầ ằ ộ ộ ị ị

tình hu ng may m n nh t). ắ ấ ố

I.4. CÁC NGU N SAI S TRONG K T QU ĐO GPS

Ố

Ồ

Ả

Ế

I.4.1 Sai s do đ ng h . ồ ố ồ

ồ Đây là sai s c a đ ng h trên v tinh, đ ng h trên máy thu và s không đ ng ố ủ ự ệ ồ ồ ồ ồ

b c a chúng. ộ ủ

Đ ng h trên v tinh đ ệ ồ ồ ượ ế c tr m đi u khi n trên m t đ t theo dõi và do đó n u ặ ấ ề ể ạ

phát hi n có sai l ch tr m này s phát tín hi u ch th thông báo s c i chính cho máy thu ệ ố ả ệ ệ ẽ ạ ị ỉ

GPS bi t đ s lý. Đ làm gi m nh h ng sai s đ ng h c c a v tinh và máy thu, ế ể ử ả ả ể ưở ồ ả ủ ố ồ ệ

ng ườ i ta s d ng hi u các tr đo gi a các v tinh cũng nh gi a các tr m quan sát. ệ ư ữ ử ụ ữ ệ ạ ị

I.4.2 Sai s do quĩ đ o v tinh ạ ệ ố

ậ Chuy n đ ng c a v tinh trên quĩ đ o không tuân th nghiêm ng t đ nh lu t ặ ị ủ ủ ệ ể ạ ộ

Kepler do có nhi u tác đ ng nhi u nh : Tính không đ ng nh t c a tr ng tr ư ấ ủ ề ễ ộ ọ ồ ườ ấ ng trái đ t,

nh h ả ưở ủ ng c a s c hút c a m t trăng, m t tr i và c a các thiên th khác, s c c n c a ứ ả ủ ứ ặ ờ ủ ủ ể ặ

khí quy n, áp l c c a b c x m t tr i,... V trí t c th i c a v tinh ch có th xác đ nh ị ự ủ ặ ờ ờ ủ ứ ứ ể ệ ể ạ ỉ ị

theo mô hình chuy n đ ng đ c xây d ng trên c s các s li u quan sát t ể ộ ượ ố ệ ơ ở ự ừ các tr m có ạ

ng nhiên đ chính xác cao trên m t đ t thu c ph n đi u khi n c a h th ng GPS và đ ầ ộ ể ủ ệ ố ặ ấ ề ộ ươ

có ch a sai s . Có hai lo i ephemerit đ c xác đ nh t k t qu h u s lý s li u quan sát ứ ạ ố ượ ị ừ ế ả ậ ử ố ệ

cho chính các th i đi m n m trong kho ng th i gian quan sát và ephemerit đ ể ằ ả ờ ờ ượ ạ c ngo i

suy t các ephemerit nêu trên cho máy ngày ti p theo, lo i ephemerit th nh t có đ chính ừ ứ ế ấ ạ ộ

xác m c 10 - 50 m, và ch đ ở ứ ỉ ượ c cung c p khi đ ấ ượ ạ c Chính ph M cho phép, còn lo i ủ ỹ

- 14 -

th 2 ứ ở ứ ả m c 20 -100 m và cho phép khách hàng s d ng. Sai s v trí c a v tinh nh ử ụ ố ị ủ ệ

ng g n nh tr n v n t h i sai s xác đ nh to đ c a đi m quan tr c đ n riêng bi

Ketnooi.com chia sẻ ầ

ẹ ớ ư ọ ưở ạ ộ ủ ể ắ ố ơ ị ệ t,

c lo i tr đáng k trong k t qu đ nh v t ng đ i gi a hai đi m. nh ng l ư i đ ạ ượ ạ ừ ả ị ị ươ ể ế ữ ể ố

I.4.3 Sai s do t ng đi n ly và t ng đ i l u ệ ố ư ố ầ ầ

Đ c phát đi t v tinh đ cao 20 200 km xu ng t i máy thu trên m t đ t, các ượ ừ ệ ở ộ ố ớ ặ ấ

ệ tín hi u vô tuy n ph i xuyên qua t ng đi n ly và t ng đ i l u. T c đ lan truy n tín hi u ố ộ ố ư ệ ế ệ ề ả ầ ầ

tăng t l thu n v i m t đ đi n t t do trong t ng đi n ly và t l ngh ch v i bình ỉ ệ ậ ộ ệ ử ự ậ ớ ỉ ệ ệ ầ ớ ị

ph ng t n s c a tín hi u. nh h ng c a t ng đi n ly s đ ươ ầ ố ủ ệ Ả ưở ủ ầ ẽ ượ ệ ể ằ c lo i tr đáng k b ng ạ ừ

cách s d ng hai t n s t i khác nhau. Chính vì th , đ đ m b o đ nh v v i đ chính ử ụ ố ả ầ ế ể ả ị ớ ộ ả ị

xác cao ng ườ i ta s d ng các máy thu GPS 2 t n s . Xong khi 2 đi m quan sát ầ ử ụ ể ố ở ầ g n

nhau thì nh h ả ưở ậ ng nhi u x do 2 t n s k t h p s l n h n so v i 1 t n s và do v y ầ ố ế ợ ẽ ớ ầ ố ễ ạ ơ ớ

nên s d ng máy thu 1 t n s cho tr ng h p đ nh v kho ng cách ng n. nh h ầ ố ử ụ ườ ợ ị ở ị ắ Ả ả ưở ng

i 5-6 l n so v i ban ngày. c a t ng đi n ly vào ban đêm s nh h n t ủ ầ ỏ ơ ớ ệ ẽ ầ ớ

nh h ng c a t ng đ i l u có th đ c mô hình hóa theo các y u t khí t Ả ưở ủ ầ ố ư ể ượ ế ố ượ ng

là nhi t đ , áp su t và đ m. Nó có th đ ệ ộ ộ ẩ ể ượ ấ ể c xem là g n nh nhau đ i v i hai đi m ố ớ ư ầ

quan sát cách nhau không quá vài ch c km và vì th s đ c lo i tr ở ế ẽ ượ ụ ạ ừ đáng k trong ể

hi u tr đo gi a hai đi m quan sát. ữ ệ ể ị

Đ làm gi m nh h ng c a t ng đi n ly và t ng đ i l u ng i ta quy đ nh ch ả ả ể ưở ủ ầ ố ư ệ ầ ườ ị ỉ

quan sát v tinh đ cao t 15 ệ ở ộ ừ o tr lên so v i m t ph ng chân tr i. ờ ặ ẳ ở ớ

I.4.4 Sai s do nhi u tín hi u: ố ễ ệ

Ăng ten c a máy thu không ch thu tín hi u đi th ng t v tinh t i mà còn nh n c ủ ệ ẳ ỉ ừ ệ ớ ậ ả

các tín hi u ph n x t m t đ t và môi tr ng xung quanh. Sai s do hi n t ng này gây ạ ừ ặ ấ ệ ả ườ ệ ượ ố

ra đ c g i là sai s do nhi u x c a tín hi u v tinh. Đ làm gi m sai s này, các nhà ượ ạ ủ ễ ệ ệ ể ả ọ ố ố

ch t o máy thu không ng ng hoàn thi n c u t o c a c máy thu và ăng ten. ệ ấ ạ ủ ả ế ạ ừ

T ng h p nh h ợ ả ổ ưở ng c a các ngu n sai s ch y u nêu trên cùng v i ngu n sai ủ ế ủ ồ ố ớ ồ

v tinh đ n các đi m quan sát ph khác s có sai s 13 m s ph khác, kho ng cách t ố ụ ả ừ ệ ụ ế ể ẽ ố

ng c a ch đ C\A thì sai s này s là 50 m. v i xác su t 95%. N u xét đ n nh h ớ ế ả ế ấ ưở ế ộ ủ ẽ ố

Song các giá tr này m i ch là sai s c a kho ng cách t ỉ ố ủ ả ớ ị ừ ỗ ệ m i v tinh đ n đi m quan sát, ế ể

ch không ph i là sai s c a b n thân v trí đi m quan sát. Do v trí đi m quan sát đ ố ủ ứ ể ể ả ả ị ị ượ c

xác đ nh b i phép giao h i kho ng cách t ả ở ộ ị ừ ộ các v tinh nên đ chính xác c a nó ph thu c ủ ụ ệ ộ

vào các góc giao h i, t c là ph thu c vào đ hình phân b v tinh so v i đi m quan sát. ồ ộ ứ ố ệ ụ ể ộ ớ

đ có đ ể ượ ớ c sai s v trí đi m quan sát ta ph i đem sai s kho ng cách giao h i nhân v i ố ị ể ả ả ố ộ

c g i là h s m t h s l n h n 1. H s này đ c tr ng cho đ hình giao h i và đ ặ ộ ệ ố ớ ệ ố ư ơ ồ ộ ượ ệ ố ọ

ể phân tán đ chính xác (Dilution of Precision - DOP). Rõ ràng DOP càng nh thì v trí đi m ộ ỏ ị

- 15 -

quan sát đ c xác đ nh càng chính xác. ượ ị

Ketnooi.com chia sẻ H s DOP t ng h p nh t là h s phân tán đ chính xác hình h c - GDOP, vì nó

ệ ố ệ ố ấ ộ ọ ổ ợ

th i gian t. H s đ c tr ng cho c ba thành ph n t a đ không gian X, Y, Z và y u t ặ ầ ọ ế ố ờ ệ ố ư ả ộ

GDOP t 2 - 4 đ c coi là t ừ ượ t. ố

I.5 CÁC NG D NG C A H TH NG Đ NH V TOÀN

Ệ Ố

Ứ

Ủ

Ụ

Ị

Ị

C U GPS

Ầ

1.5.1 Các ng d ng trong tr c đ a và b n đ m t đ t ồ ặ ấ ắ ị ụ ứ ả

ậ Đ chính xác cao c a các tr s đo Phase sóng mang GPS cùng v i nh ng thu t ị ố ủ ữ ớ ộ

toán bình sai x p x d n cung c p m t công c thích h p cho nhi u nhi m v khác nhau ỉ ầ ụ ụ ệ ề ấ ấ ợ ộ

trong công tác tr c đ a và b n đ . Chúng ta có th chia các ng d ng này làm 4 lo i: ắ ị ụ ứ ể ả ạ ồ

- Đo đ c đ a chính ạ ị

- L p l i kh ng ch tr c đ a. ậ ướ ế ắ ố ị

- Theo dõi đ bi n d ng c c b . ụ ộ ộ ế ạ

- Theo dõi đ bi n d ng toàn b . ộ ộ ế ạ

-4. Ng

Đo đ c đ a chính đòi h i đ chính xác v trí t ng đ i kho ng 10 i ta có ỏ ộ ạ ị ị ươ ả ố ườ

th đ t đ ể ạ ượ c đ chính xác này m t cách d dàng b ng cách quan tr c GPS. ễ ằ ắ ộ ộ

L i kh ng ch tr c đ a là nh ng l i tr c đ a có đ chính xác cao. Đ chính xác ướ ế ắ ữ ố ị ướ ắ ộ ộ ị

-6 đ n 1.10

-6 ng v i các c ly 20 - 100 km. Đ

yêu c u v v trí t ng đ i kho ng 5.10 ề ị ầ ươ ả ố ế ự ứ ớ ộ

chính xác này có th đ t đ ể ạ ượ ằ c b ng cách x lý sau các tr đo phase sóng mang GPS b ng ử ằ ị

nh ng ph n m m tiêu chu n. Các c p h ng kh ng ch th p h n (ví d l ấ ế ấ ụ ướ ữ ề ẩ ạ ầ ơ ố ẽ ả i đo v b n

ng pháp GPS. đ ) có th cũng đ ể ồ ượ c thành l p b ng ph ậ ằ ươ

Vi c theo dõi đ bi n d ng c c b (lún do khai thác m , bi n d ng công trình) ộ ế ụ ệ ế ạ ạ ộ ỏ

đòi h i đ chính xác 1 mm đ n 1 cm trên c ly t ỏ ộ ự ế ớ ụ i m t vài km. Đ i v i nh ng ng d ng ố ớ ữ ứ ộ

này, đ chính xác có th đ t đ c nói trên b h n ch b i s thi u ch c ch n trong s ể ạ ượ ộ ế ở ự ị ạ ế ắ ắ ự

bi n đ i c a các t m vi m ch trong ăng ten GPS và s sai l ch v tín hi u do môi tr ổ ủ ự ệ ề ế ệ ạ ấ ườ ng

ph n x n i đ t ăng ten. H n th n a, khó khăn b tăng lên do kh năng nhìn th y v tinh ạ ơ ặ ế ữ ệ ả ấ ả ơ ị

i h n vì hi n t ng bóng t i c a tín hi u trong môi tr b gi ị ớ ạ ệ ượ ố ủ ệ ườ ng công nghi p tiêu bi u. ệ ể

Vi c theo dõi đ bi n d ng toàn b ộ ế ệ ạ ộ (ho t đ ng ki n t o c a đ a t ng) đòi h i đ ế ạ ủ ạ ộ ị ầ ỏ ộ

-7 - 10-8 trên c ly liên l c đ a. S khác nhau c b n gi a vi c theo ự

chính xác kho ng 10 ả ơ ả ụ ữ ự ệ ị

dõi bi n d ng toàn b so v i nh ng ng d ng đã nói trên là ch trong tr ứ ữ ụ ế ạ ớ ộ ở ỗ ườ ng h p này ợ

khi c n ph i có m t mô hình ph c t p v các qu đ o v tinh GPS, các tr th i tr ầ ứ ạ ỹ ạ ị ờ ề ệ ả ộ ễ

- 16 -

truy n tín hi u qua t ng khí quy n và các đ l ch khác. ộ ệ ề ể ệ ầ

Ketnooi.com chia sẻ

I.5.2 Các ng d ng trong giao thông và thông tin trên m t đ t ặ ấ ứ ụ

ụ Vi c ph bi n r ng rãi phép đ nh v hàng h i b ng GPS trong giao thông dân d ng ổ ế ộ ả ằ ệ ị ị

ng pháp truy n th ng. Trong vi c xác đ nh các h u nh tăng d n d n thay th các ph ầ ư ế ầ ầ ươ ệ ề ố ị

đ ng th hi n v trí c a ph c xác hành trình trên m t đ t, m t màn hình t ặ ấ ộ ự ộ ể ệ ủ ị ươ ng ti n (đ ệ ượ

có th s thay th s so sánh có tính th công các đ nh b ng GPS) trên m t s đ đi n t ị ộ ơ ồ ệ ử ằ ế ự ể ẽ ủ

v t th xung quanh ph ậ ể ươ ạ ự ng ti n v i b n đ truy n th ng. ng d ng này thu c lo i c c ố Ứ ớ ả ụ ệ ề ộ ồ

kỳ quan tr ng đ i v i các ph ố ớ ọ ươ ặ ứ ng ti n thi hành lu t pháp, công tác tìm ki m ho c c u ệ ế ậ

h ....ộ

ng ti n có th đ t đ Vi c theo dõi v trí và s chuy n đ ng c a các ph ự ủ ệ ể ộ ị ươ ể ạ ượ ệ ế c n u

các ph ng ti n này đ c trang b nh ng máy phát chuy n ti p t đ ng đ h tr máy ươ ệ ượ ế ự ộ ể ỗ ợ ữ ể ị

thu GPS. V trí đ c xác đ nh b ng các thi t b thu và x lý GPS có th đ ị ượ ằ ị ế ị ể ượ ử ế c truy n đ n ề

m t đ a đi m trung tâm đ c th hi n trên màn hình. ộ ị ể ượ ể ệ

I.5.3 Các ng d ng trong tr c đ a và b n đ trên bi n: ắ ị ứ ụ ồ ể ả

Nh đ chính xác cao và th i gian c n thi ờ ộ ầ ờ ế ể ắ t đ đo m t v trí ch đ nh (Fix) ng n, ộ ị ỉ ị

t phù h p v i công vi c đ nh v ven b và ngoài kh i. Đ i v i công tác h GPS đ c bi ệ ặ ệ ố ớ ệ ợ ớ ờ ơ ị ị

tr c đ a bi n, yêu c u đ chính xác v v trí m t ph ng th ng thay đ i trong kho ng t ề ị ể ắ ầ ặ ẳ ộ ị ườ ả ổ ừ

ả ử ụ m t vài đ cimét đ n m t vài ch c mét. Đ đáp ng các yêu c u này c n ph i s d ng ụ ứ ề ế ể ầ ầ ộ ộ

nh ng k thu t quan sát và x lý s li u khác nhau b ng cách s d ng các phép đo gi ố ệ ử ụ ữ ử ậ ằ ỹ ả

c ly ho c phép đo phase sóng mang. Các ng d ng trên bi n bao g m đo v b n đ , các ự ẽ ả ứ ụ ể ặ ồ ồ

ch ng ng i d n đ ng tàu thuy n (đo v bãi c n, đo v phao n i) và đo v các c u tàu ướ ạ ẫ ườ ề ẽ ẽ ẽ ầ ạ ổ

ấ và b n c ng. Các yêu c u đ nh v trong thám hi m đ a lý đáy bi n (ví d đo đ a ch n) ụ ế ể ể ả ầ ị ị ị ị

cũng nh các yêu c u v đ nh v h khoan đ u có th đ c đáp ng b ng GPS. ị ố ề ị ể ượ ư ề ầ ứ ằ

Trong tr c đ a bi n (đ a hình đáy bi n, tr ng tr ng l c c a trái đ t...) đ u có th ể ể ắ ị ị ườ ự ủ ề ấ ọ ể

dùng GPS làm công c đ nh v . ị ụ ị

I.5.4 Các ng d ng trong giao thông và h i d ng h c trên bi n ả ươ ứ ụ ọ ể

ng hàng h i trên bi n lý H th ng đ nhv GPS đã tr thành m t công c d n đ ở ệ ố ụ ẫ ộ ị ị ườ ể ả

ng. Yêu c u đ chính xác d n h ng đi trên bi n thay đ i trong kho ng t m t vài t ưở ầ ẫ ộ ướ ể ả ổ ừ ộ

mét (trên bãi bi n, b n tàu và d n h ể ế ẫ ướ ng trên sông) đ n m t vài trăm mét (d n h ộ ế ẫ ướ ng

trên đ ng đi). Th t c đ nh v GPS chính xác s d ng c phép đo gi ng u nhiên và ườ ử ụ ủ ụ ả ị ị ả ẫ

phép đo phase sóng mang có th đ a đ n vi c d n h ng đi c a tàu thuy n trên sông và ể ư ế ệ ẫ ướ ủ ề

ven bi n không c n đ n phao n i, công tác tìm ki m và c u h ngoài kh i xa cũng s có ứ ể ế ế ẽ ầ ổ ộ ơ

c nâng cao đ chính xác vi c d n h ng đ ng đi. hi u qu h n nh đ ả ơ ờ ượ ệ ệ ẫ ướ ộ ườ

Các nhu c u đ nh v đ i v i công tác dã ngo i trong v t lý đ i d ng cũng có th ị ố ớ ạ ươ ầ ạ ậ ị ể

đ ượ ề c đáp ng nh h GPS. Phép đo phase c a sóng mang b túc cho ta t c đ tàu thuy n ờ ệ ứ ủ ổ ố ộ

- 17 -

chính xác, là s li u c n thi t trong nghiên c u các dòng ch y c a đ i d ng. ố ệ ầ ế ả ủ ạ ươ ứ

Ketnooi.com chia sẻ

I.5.5 Các ng d ng trong tr c đ a và b n đ hàng không ắ ị ụ ứ ồ ả

Trong ng d ng đo đ c và đo v b n đ t ạ ẽ ả ồ ừ ả nh máy bay, h đ nh v GPS cung ệ ị ứ ụ ị

ng bay, xác đ nh tâm chính nh. c p k thu t d n đ ấ ậ ẫ ườ ỹ ả ị

Trong đo v nh hàng không, yêu c u đ chính xác d n đ ẽ ả ầ ẫ ộ ườ ộ ng bay kho ng m t ả

vài ch c mét - có th th c hi n đ ể ự ụ ệ ượ ớ c m t cách d dàng nh h GPS. Phép x lý sau v i ờ ệ ử ễ ộ

đ chính xác cao b ng GPS có th thay th k thu t tam giác nh không gian và do đó có ế ỹ ộ ể ả ằ ậ

th đóng vai trò c a các đi m kh ng ch m t đ t m t cách tuy t h o. Yêu c u v đ ế ặ ấ ệ ả ề ộ ủ ể ể ầ ố ộ

chính xác c a phép đ nh v trong lĩnh v c ng d ng này thay đ i trong kho ng t 0.5 m ự ứ ụ ủ ả ổ ị ị ừ

b n đ khác nhau. đ n 26 m tuỳ theo t ng lo i t l ế ạ ỉ ệ ả ừ ồ

Phép l p m t c t đ a hình b ng laze hàng không có th đ ằ ặ ắ ị ể ượ ậ ẽ ự c dùng đ đo v tr c ể

ti p b n đ s c a đ a hình (mô hình s m t đ t) n u v trí c a b c m bi n (laze) đ ố ặ ấ ồ ố ủ ị ủ ộ ả ế ế ế ả ị ượ c

bi i ta ế ớ ộ t v i đ chính xác kho ng 0.5 - 1 m v đ cao và m t vài mét v m t ph ng. Ng ề ộ ề ặ ả ẳ ộ ườ

trông đ i h GPS s cho đ chính xác đ nh v t t h n trong phép x lý sau khi đo. ợ ệ ị ố ơ ử ẽ ộ ị

Phép đo tr ng l c hàng không cũng đòi h i m t ki u đ nh v t ng t ị ươ ự ể ọ ỏ ộ ị ự ư ậ nh v y.

ộ ủ ộ ả Trong lĩnh v c ng d ng này, các s đo GPS cho phép xác đ nh thêm t c đ c a b c m ự ứ ụ ố ố ị

bi n c n thi t cho phép quy EOTVOS d li u tr ng l c. ế ầ ế ữ ệ ự ọ

Phép đo sâu laze hàng không và phép x nh rada đòi h i đ chính xác đ nh v b ạ ả ỏ ộ ị ộ ị

c m bi n không cao có th th c hi n m t cách d dàng b ng các s đo GPS. ả ể ự ệ ễ ế ằ ộ ố

I.5.6 ng d ng trong giao thông hàng không Ứ ụ

Trong lĩnh v c hàng không dân d ng, h u h t các hãng hàng không qu c t đã s ố ế ự ụ ế ầ ử

d ng h GPS làm h th ng d n đ ụ ệ ố ệ ẫ ườ ố ng bay. ICAO - T ch c hàng không dân d ng qu c ổ ứ ụ

đã quy đ nh s d ng h th ng GPS trong d n đ ng và c t, h cánh. t nam t t ế ệ ố ử ụ ẫ ị ườ ấ ạ Vi Ở ệ ừ

1998 hãng hàng không qu c gia s chính th c s d ng GPS. ứ ử ụ ẽ ố

ữ Trong các ng d ng hàng không khác (lâm nghi p và gieo tr ng ngũ c c...), nh ng ứ ụ ệ ồ ố

ậ lĩnh v c không đòi h i tính an toàn c a hàng không mà ch c n tri n khai vi c v n ỉ ầ ự ủ ể ệ ỏ

chuy n hàng hóa, k thu t GPS có th đ m b o d dàng nh ng yêu c u chính xác v ể ả ữ ể ễ ậ ả ầ ỹ ề

ng bay. d n đ ẫ ườ

I.5.7 Các ng d ng trong thám hi m không gian ứ ụ ể

ng d ng ch y u c a h GPS trong thám hi m không gian bao g m vi c đ nh v Ứ ủ ế ủ ệ ụ ể ệ ồ ị ị

ng ti n không gian khác có mang theo nh ng máy thu và đ nh h ị ướ ng bay c a các ph ủ ươ ữ ệ

phát đ a lý ho c tr c đ a. Thông th ng các v tinh này có qu đ o th p, vì v y nguyên ặ ắ ị ị ườ ỹ ạ ệ ấ ậ

lý hình h c c a các phép đo cũng t gn t nh đã ng d ng cho m t đ t. Nh ng ví d ọ ủ ươ ự ặ ấ ư ứ ụ ữ ụ

đi n hình trong lĩnh v c ng d ng này là phép đo vi n thám b ng v tinh và phép đo đ ự ứ ụ ể ễ ệ ằ ộ

- 18 -

các s đo GPS có th đ cao b ng rada. Các v trí t a đ c a v tinh nh n đ ọ ộ ủ ệ ằ ậ ị c t ượ ừ ể ượ c ố

dùng đ c i ti n ho c đ n gi n hóa nh ng tính toán qu đ o c a các ph ng ti n không

Ketnooi.com chia sẻ ả ể ả ế

ặ ơ ỹ ạ ủ ữ ươ ệ

gian này, th m chí thay th phép đ nh v liên t c b ng phép đ nh v r i r c trong đ nh v ị ờ ạ ụ ế ằ ậ ị ị ị ị ị

qu đ o bay. ỹ ạ

I.5.8 Các ng d ng trong vi c ngh ng i gi i trí. ỉ ơ ả ứ ụ ệ

Ng i ta trông đ i giá c c a các máy thu GPS s liên t c gi m. Hi n nay ườ ả ủ ụ ệ ẽ ả ợ ở ứ m c

giá m t vài trăm dola nh ng ng i s d ng không chuyên cũng đã có th mua đ c máy ữ ộ ườ ử ụ ể ượ

thu GPS đ n gi n, có kích th ng r t nh (nh đ ng h đeo tay). Trong ả ơ ướ c, tr ng l ọ ượ ư ồ ấ ỏ ồ

tr ng h p này, các ho t đ ng ngh ng i và đi u d ườ ạ ộ ề ơ ợ ỉ ưỡ ng s cung c p m t th tr ấ ị ườ ẽ ộ ộ ng r ng

l n cho nh ng máy thu đeo tay, xách tay, giá r d s d ng. ớ ẻ ễ ử ụ ữ

I.5.9 Các ng d ng trong quân đ i ộ ứ ụ

H th ng đ nh v toàn c u đ c thi ệ ố ầ ị ị ượ ế ế ị ể t k ch y u đ cho quân đ i đ nh v đi m ủ ế ộ ị ể

ng hàng không, hàng theo th i gian th c. Các ng d ng cho quân đ i bao g m d n h ụ ự ứ ẫ ờ ồ ộ ướ

c coi là h đ c l p và là m t b ph n c a nh ng h h i và trên b . H đ nh v GPS đ ả ệ ị ộ ị ượ ệ ộ ậ ậ ủ ộ ộ ữ ệ

th ng d n đ ng tích h p. Ngoài ra, các v tinh GPS còn mang theo các b thu phát đ ẫ ố ườ ệ ộ ợ ể

khám phá và hi n th các v n h t nhân. ị ụ ổ ạ ể

I.6 S PHÁT TRI N C A CÔNG NGH GPS ĐO TĨNH

Ự

Ủ

Ể

Ệ

TRONG GIAI ĐO N 1990 Đ N NAY Ạ

Ế

T năm 1990 cho t i nay công ngh GPS đã đ c c i ti n khá nhi u đ đ t đ ừ ớ ệ ượ ả ế ể ạ ượ c ề

các thành t u m i v đ chính xác và v m r ng ph m vi k thu t. Nói chung các thay ề ở ộ ớ ề ộ ự ậ ạ ỹ

đ i ch y u v k thu t GPS là: ề ỹ ổ ủ ế ậ

ng v tinh đã nâng t • S l ệ ừ 18 lên 32 t o nên s l ạ ố ượ ng tr đo nhi u h n trên ề ơ ị ố ượ

m i đi m đo; ể ỗ

• Ch t l t h n nhi u l n, không gây các gián đo n trong ấ ượ ng tín hi u v tinh t ệ ệ ố ơ ề ầ ạ

c đây; thu tín hi u nh tr ệ ư ướ

c c i ti n v đ ng h đ nâng cao đ chính xác v th i gian; ượ ả ế ề ờ ồ ể ề ồ ộ

• Máy thu đ • Antenna đ ượ ễ c c i ti n đ có đ nh y cao h n và kh c ph c các sai s nhi u ơ ả ế ụ ể ậ ắ ố ộ

tín hi u do môi tr t là các nhi u do tín hi u ph n x t ệ ườ ng, đ c bi ặ ệ ạ ừ ệ ễ ả ậ ặ các v t đ t

quanh antenna;

• Ph n m m x lý các base line đ c c i ti n đ nâng cao vi c h n ch sai s ử ề ầ ượ ả ế ệ ế ể ạ ố

do qu đ o v tinh, sai s c a t ng bình l u. ố ủ ầ ỹ ạ ư ệ

Các thành qu ch y u c a công ngh GPS đ c nâng cao t ủ ế ủ ệ ả ượ ừ ế năm 1990 cho đ n

- 19 -

nay nh sau: ư

I.6.1 Nâng cao đ chính xác đo tĩnh thông qua các bi n pháp h n ch sai s đo:

Ketnooi.com chia sẻ ộ

ố ế ệ ạ

ắ Trong công ngh GPS có m t s ngu n sai s ch y u và các bi n pháp kh c ộ ố ủ ế ệ ệ ồ ố

ph c đã đ c áp d ng nh sau: ụ ượ ụ ư

Sai s do qu đ o v tinh: ỹ ạ ệ ố ủ ế Đây là ngu n sai s khá l n nh ng tác đ ng ch y u ớ ư ố ồ ộ

vào to đ tuy t đ i x lý theo ph ng pháp PseudoRange. Vì v y, thông th ng to đ ệ ố ử ạ ộ ươ ậ ườ ạ ộ

c v i đ chính xác kho ng t tuy t đ i trong h WGS-84 qu c t ệ ệ ố ố ế ỉ ch có th xác đ nh đ ể ị ượ ớ ộ ả ừ

ớ ạ ộ ệ ấ ọ

10 m t ố ạ ộ i100 m. To đ này có vai trò r t quan tr ng trong vi c tính toán gia s to đ D X, D Y, D Z c a các base line. N u đ chính xác to đ tuy t đ i c a m t đ u base line ủ ế ộ ạ ộ ệ ố ủ

c 1 dm. tăng đ 100m t i 2m thì đ chính xác c a ộ ầ ủ D X, D Y, D Z có th tăng thêm đ ể ượ c t ượ ừ ớ ộ

Chính vì v y ng i ta c n có to đ g n đúng trong h WGS-84 t i c 2 m đ có đ ậ ườ ạ ộ ầ ệ ầ ớ ỡ ể ượ c

các base line có đ chính xác cao. Đ kh c ph c các sai s này ng ụ ể ắ ộ ố ườ i ta đã s d ng các ử ụ

bi n pháp sau: ệ

Có đ c l ch v tinh chính xác t i th i đi m đo: L ch v tinh chính xác có th có ượ ị ệ ạ ệ ể ể ờ ị

đ ượ ả c n u yêu c u NASA ho c IGS cung c p, nh ng cách này không ti n dùng vì ph i ư ế ệ ặ ầ ấ

ch đ i trong th i gian không ng n. ờ ợ ắ ờ

Quan tr c liên t c trong 24 gi ụ ắ ờ ứ ể ệ : t c là 2 vòng qu đ o c a 32 v tính có th hi u ỹ ạ ủ ệ

c l ch v tinh thông qua các ph n m m x lý PseudoRange m i, đ chính xác ch nh đ ỉ ượ ị ử ệ ề ầ ớ ộ

c t i 1 m. Đ chính xác này đã đ c th nghi m t i Vi đ t đ ạ ượ ớ ộ ượ ử ệ ạ ệ ế t nam và đã so sánh k t

qu đo to đ tuy t đ i v i k t qu lan truy n to đ theo các base line t ả ệ ố ớ ế ạ ộ ạ ộ ề ả ừ ố 1 đi m g c ể

to đ tuy t đ i cũng nh v i to đ đo n i v i l i IGS qu c t ố ớ ướ ệ ố ư ớ ạ ộ ạ ộ . ố ế

S d ng h th ng DGPS toàn c u do OMNI STAR cung c p theo công ngh ệ ố ử ụ ấ ầ ệ

c cung c p t RTCM v i các s hi u ch nh to đ đ ố ệ ạ ộ ượ ớ ỉ ấ ừ ệ ố h th ng các tr m đ nh v c đ nh ạ ị ố ị ị

toàn c u. Công ngh này cũng đã đ c th nghi m t i Vi ệ ầ ượ ử ệ ạ ệ ạ t nam và cho đ chính xác đ t ộ

i 1 m nh lý thuy t đã d báo. t ớ ự ư ế

Sai s do môi tr Môi tr ng chuy n sóng gây nên 3 lo i sai s ố ườ ng truy n sóng: ề ườ ề ạ ố

ch y u trong quá trình sóng mang chuy n t v tinh t i máy thu: ủ ế ể ừ ệ ớ

Sai s do t ng Ion gây ra: đây là sai s do hi n t ng khúc x tia sóng đi t ệ ượ ầ ố ố ạ ừ

kho ng không vũ tr vào t ng đ u tiên c a khí quy n. Sai s này không gây nh h ủ ụ ể ầ ả ầ ả ố ưở ng

i k t qu đo trong kho ng cách ng n mà ch có ý nghĩa trên kho ng cách dài. Đ l n t ớ ớ ế ả ả ắ ả ỉ ể

kh c ph c ng i ta đã s d ng t n s th hai khi đo đ c trên kho ng cách dài. ụ ắ ườ ầ ố ứ ử ụ ả ạ

Sai s do t ng đ i l u gây ra: đây là hi n t ng khúc x tia sóng đi trong l p khí ố ư ệ ượ ầ ố ạ ớ

quy n g n m t đ t. Sai s này có tác đ ng ch y u cho kho ng cách ng n mà không ặ ấ ủ ế ể ầ ả ắ ố ộ

c đây ng đáng k trên kho ng cách dài. Tr ả ể ướ ườ i ta yêu c u đo nhi ầ ệ ộ ộ ẩ t đ , áp su t, đ m ấ

- 20 -

đ tính s hi u ch nh. Đ n nay các ph n m m đã s d ng s hi u ch nh theo mô hình ề ể ố ệ ố ệ ử ụ ế ầ ỉ ỉ

t ng đ i l u t o đ chính xác cao h n s d ng các s hi u ch nh do nhi ầ ơ ử ụ ố ệ ỉ ệ ộ ấ t đ , áp su t,

Ketnooi.com chia sẻ ộ ố ư ạ

đ m. ộ ẩ

Sai s nhi u tín hi u do môi tr ệ ễ ố ườ ng: sai s này có 2 ngu n gây ra: m t là do các ồ ộ ố

ngu n phát sóng ng n quanh máy thu gây ra nh các đài truy n hình và hai là do sóng ư ề ắ ồ

các v t th đ t quanh antenna. Đ kh c ph c sai s này ng GPS ph n x t ả ạ ừ ể ặ ụ ể ậ ắ ố ườ ả i ta đã c i

ộ ọ ti n các antenna có đ nh y cao h n, có kh năng ch ng nhi u và đ t thêm các b l c ả ế ễ ậ ặ ộ ơ ố

trong ph n m m (c firmware và software). ề ầ ả

Sai s do đ ng h máy thu: ố ồ ồ ữ ồ Đ chính xác đ ng h và đ ng b th i gian gi a đ ng ồ ộ ờ ộ ồ ồ

h v tinh và đ ng h máy thu có ý nghĩa r t quan tr ng trong vi c nâng cao đ chính ấ ồ ệ ệ ồ ồ ọ ộ

xác k t qu đo GPS. T t nhiên c i ti n đ ng h máy thu là m t vi c có th làm ngay ồ ả ế ế ệ ể ả ấ ồ ộ

đ c, ví d nh l p đ t các đ ng h nguyên t ượ ư ắ ụ ặ ồ ồ ử nh trên v tinh, nh ng nh v y không ư ư ậ ư ệ

ai ch p nh n đ c giá thành máy thu. Ng i ta ch có th c i ti n các đ ng h th ch anh ấ ậ ượ ườ ể ả ế ồ ạ ồ ỉ

trong máy thu đ có kh năng n đ nh h n trong giai đo n đã đ ng b v i đ ng h v ộ ớ ồ ồ ệ ể ả ạ ổ ơ ồ ị

tinh.

Đ n nay các ngu n sai s nói trên đã đ c kh c ph c đáng k , t o đ c các base ế ồ ố ượ ể ạ ụ ắ ượ

line có đ chính xác cao h n nhi u so v i giai đo n 1990. Các tr đo GPS c nh dài đã ề ạ ạ ộ ơ ớ ị

nâng đ c đ chính xác t ượ ộ ừ ỡ c 1/20.000.000 vào giai đo n 1990 đ n 1/200.000.000 nh ạ ế ư

hi n nay đ t đ c. ạ ượ ệ

I.6.2 Nâng cao đ chính xác tính toán nh các thu t toán m i: ờ ớ ộ ậ

Ph ng pháp x lý s li u góp ph n r t quan tr ng trong vi c lo i tr các sai s ươ ạ ừ ầ ấ ố ệ ử ệ ọ ố

đo. Ng i ta t p trung vào 2 gi i pháp sau đây: ườ ậ ả

Trong x lý s li u GPS ng i ta quan tâm t i hi u các tr đo có th có đ c đ ố ệ ử ườ ớ ệ ể ị ượ ể

lo i tr ạ ừ ệ sai s , trong đó có hi u b c nh t là hi u tr đo gi a các th i đi m thu tín hi u ệ ữ ệ ể ậ ấ ố ờ ị

c a 1 v tinh, hi u b c hai là hi u tr đo gi a các v tinh và hi u b c 3 là hi u tr đo ủ ữ ệ ệ ệ ệ ệ ệ ậ ậ ị ị

gi a các đi m m t đ t. S d ng hi u b c m y đ có m t l i gi i base line ch a sai s ặ ấ ử ụ ộ ờ ữ ể ệ ể ậ ấ ả ứ ố

ầ đo ít nh t là m t quá trình đ t nhi u ti n b theo th i gian. Hãng GPS hàng đ u ế ề ạ ấ ộ ộ ờ

TRIMBLE đã đ a ra ph n m m TRIMVEC+ cho x lý các base line trong giai đo n 1990 ư ử ề ầ ạ

ơ - 1994, đ n 1995 h đã thay th b ng ph n m m Wave Processor có hi u qu cao h n ế ằ ế ề ệ ầ ả ọ

nhi u.ề

ờ V n đ l c nhi u là m t k thu t ph c t p trong x lý s li u v tinh, theo th i ứ ạ ộ ỹ ố ệ ề ọ ử ễ ệ ấ ậ

gian ng ườ ễ i ta đã đ a ra các b l c hoàn ch nh h n đ sao cho trong tr đo ch còn nhi u ơ ộ ọ ư ể ỉ ị ỉ

ng u nhiên. Trong ph n m m m i GPSurvey c a hãng TRIMBLE đã đ a đ ư ượ ủ ề ẫ ầ ớ ề c vào nhi u

- 21 -

b l c m i t o hi u qu đáng k trong x lý các base line. ộ ọ ớ ạ ử ệ ể ả

I.6.3 Nâng cao kh năng công ngh c a GPS:

Ketnooi.com chia sẻ ả

ệ ủ

Trong vi c thành l p các l i tr c đ a chúng ta ch quan tâm t i ph ng pháp đo ệ ậ ướ ắ ị ỉ ớ ươ

tĩnh. Nh trên gi ư ớ i thi u, ph ệ ươ ệ ng pháp này đã cho chúng ta m t đ chính xác GPS hi n ộ ộ

nay cao h n t i 10 l n cho đo t ng đ i và 100 l n cho đo tuy t đ i so v i đ chính xác ơ ớ ầ ươ ớ ộ ệ ố ầ ố

c đây. Ngoài ra công ngh GPS đã đ c phát tri n cho đ t đ ạ ượ c trong kho ng 5 năm tr ả ướ ệ ượ ể

nhi u lo i hình đo đ c khác n a đ áp d ng cho nhiêù m c tiêu khác nhau nh : ư ữ ể ụ ụ ề ạ ạ

c đ • RTK cho đo đ ng v i th i gian th c gi a tr m tĩnh và tr m đ ng đ t đ ự ạ ượ ữ ạ ạ ờ ộ ớ ộ ộ

chính xác t i 1 cm cho m c tiêu l p b n đ t l n; ớ l ồ ỷ ệ ớ ụ ậ ả

• RTCM cho đo đ ng v i s hi u ch nh to đ đ c g i t tr m tĩnh t ớ ố ệ ạ ộ ượ ộ ỉ ử ừ ạ ớ ạ i tr m

c đ chính xác c 1 m cho m c tiêu l p b n đ t l trung bình; đ ng đ t đ ộ ạ ượ ồ ỷ ệ ụ ả ậ ỡ ộ

• MSK cho đo đ ng t ng t nh RTK cho kho ng cách dài (t ộ ươ ự ư ả ớ ạ i 5000 km) đ t

đ chính xác c 1 m; ộ ỡ

- 22 -

ng pháp Postprocessing Kinematic cho đ chính xác c 1 dm . • M t s ph ộ ố ươ ỡ ộ

CH NG 2: C S LÝ THUY T K THU T ĐO ƯƠ Ơ Ở Ậ Ế Ỹ

VÀ X LÝ TÍNH TOÁN BÌNH SAI K T QU ĐO GPS Ử Ả Ế

NG C A MÔI TR NG. II.1 Đ HÌNH V TINH VÀ NH H Ệ Ồ Ả ƯỞ Ủ ƯỜ

Máy thu GPS nh n tín hi u tr c ti p t v tinh, v y t ế ừ ệ ậ ạ ự ệ ậ ộ i đi m đo c n có m t ể ầ

ờ kho ng tr ng v i kho ng thiên đ nh phù h p v i vi c xu t hi n 4 v tinh đ ng th i ợ ệ ệ ệ ả ả ấ ớ ố ớ ồ ỉ

thông h ng t i máy thu trong th i gian đo. N u kho ng tr ng trên không có v t gì che ướ ớ ế ậ ả ờ ố

khu t thì ch t l ấ ượ ấ ễ ng tín hi u hoàn toàn s ch. Tín hi u có th b đ t quãng ho c nhi u ệ ể ị ứ ệ ặ ạ

n u trong kho ng tr ng b tán cây bao ph ho c mây che khu t. N u mây che khu t là ế ủ ế ấ ấ ả ặ ố ị

lo i mây không mang m a thì tín hi u nh n đ c v n đ m b o ch t l ng t t. Các tán ư ệ ậ ạ ượ ấ ượ ả ả ẫ ố

i đa. N u các đi m đo không ph i là cây bao ph c n d n d p đ có m t đ quang t ẹ ộ ộ ủ ầ ể ọ ố ể ế ả

nh ng đi m cũ thì ta có th xê d ch đi m đ n m t v trí quang đãng h n. ộ ị ữ ể ế ể ể ơ ị

M t nh ộ ượ c đi m n a c a vi c b trí đi m GPS trên m t đ t là không đ ể ữ ủ ặ ấ ể ệ ố ượ ố c b trí

g n các trung tâm phát sóng m nh, kho ng cách ph i l n h n 500 m. N u c n thi ả ầ ả ớ ế ạ ầ ơ ế ả t ph i

i đó chúng ta ph i đo vào lúc đài phát không làm vi c. b trí đi m t ố ể ạ ệ ả

Đ đ t đ ể ạ ượ c đ chính xác cao khi đo GPS ph i ch n thu tín hi u các v tinh có ả ệ ệ ọ ộ

đ hình phân b đ u trên b u tr i xung quanh đi m đ t máy thu. ờ ồ ố ề ể ặ ầ

Đ hình v tinh t t là đ hình trình bày hình 1. Đ hình ệ ồ ố ồ ở ồ ở hình 2 là đ hình x u. ồ ấ

Hình 2

Hình 1

Môi tr ng r ng h n xung quanh đi m đo ph i nói t ườ ể ả ộ ơ ớ ể i toàn b b u khí quy n. ộ ầ

Nh ta đã bi t, b u khí quy n đ ư ế ể ầ ượ ầ c chia thành 3 l p: t ng đ i l u, t ng bình l u và t ng ố ư ư ầ ầ ớ

ion. T ng bình l u không gây nh h ng t ư ầ ả ưở ớ ầ i vi c truy n tín hi u trong khí quy n. T ng ể ệ ệ ề

đ i l u và t ng ion có nh h ố ư ầ ả ưở ầ ng tr c ti p làm cong tia tín hi u trong khí quy n. T ng ự ệ ể ế

trên không vào b u khí ion gây nên đ cong tia tín hi u do khúc x khi tia truy n t ệ ề ừ ạ ộ ầ

quy n. N u kho ng cách đo trên m t đ t không xa nhau thì các tia b khúc x đ u và ặ ấ ạ ề ể ế ả ị

không gây nh h ng t ả ưở ớ ể i gia s t a đ các đi m m t đ t. Vì v y đ đo gi a các đi m ặ ấ ố ọ ữ ể ể ậ ộ

m t đ t có kho ng cách dài, chúng ta ph i s d ng máy thu 2 t n s . Vi c thu song song ả ử ụ ầ ố ặ ấ ệ ả

2 t n s L1 và L2 cho phép ta lo i đ t quang không đ ng nh t gi a các tia xa ầ ố ạ ượ c đ chi ộ ế ữ ấ ồ

nhau.

T ng đ i l u cũng gây cho ta tr ng i l n trong vi c đo đ c v i đ chính xác cao. ớ ộ ố ư ạ ớ ệ ầ ạ ở

23 / 43

Quy lu t c a t ng đ i l u đ c mô t trong các mô hình khí quy n. Mô hình đ ậ ủ ầ ố ư ượ ả ể ượ ử c s

Ketnooi.com chia sẻ

ả d ng trong công ngh GPS là mô hình c a Hopfield. Trong mô hình này, chúng ta ph i ụ ủ ệ

ti n hành đo nhi ế ệ ộ t đ , áp su t, đ m t ấ ộ ẩ ạ ố ệ i các đi m đ t máy thu. Sau khi tính các s hi u ể ặ

ch nh chúng ta đ t đ cao nh t nh h ạ ượ ỉ c đ chính xác c 0.5cm. Đ lo i tr ỡ ể ạ ừ ộ ấ ả ưở ủ ng c a

ờ t ng đ i l u chúng ta có th ch n th i gian đo thích h p theo t ng mùa. T i các th i ầ ố ư ừ ể ạ ờ ợ ọ

đi m này Gradient các tham s c a t ng đ i l u b ng 0. V n đ tác đ ng c a môi ố ủ ầ ố ư ủ ể ề ằ ấ ộ

tr ng t i các tr đo v tinh đ c th hi n các lo i nhi u khác nhau trong tr đo. Các ườ ớ ệ ị ượ ể ệ ở ễ ạ ị

lo i nhi u này có 2 d ng: ễ ạ ạ

1. Máy thu đ ượ c tr đo b gián đo n ạ ị ị

2. Máy thu nh n sai các tham s c a tr đo. ố ủ ậ ị

Đ lo i nhi u lo i 1 chúng ta có th dùng ph ng pháp n i suy đ liên t c hóa ể ạ ễ ể ạ ươ ụ ể ộ

dãy tr đo. Riêng nh ng nhi u lo i 2 chúng ta ph i dùng các công c tính toán th ng kê ữ ụ ễ ạ ả ố ị

i ta v n dùng công th c l c c a Kalmann. Đi u này có nghĩa đ lo i b . Hi n nay ng ể ạ ỏ ệ ườ ứ ọ ủ ề ẫ

c lo i b , nh ng lo i b nh th nào cho h p lý l i là toàn b là nhi u lo i 2 ph i đ ạ ả ượ ễ ư ế ạ ỏ ạ ỏ ư ợ ạ ộ

v n đ c a ph n m m ph c v ch nh lý s li u. ấ ụ ụ ỉ ố ệ ề ủ ề ầ

II.2 Đ HÌNH L I TR C Đ A ĐO B NG CÔNG NGH GPS. Ồ ƯỚ Ằ Ắ Ệ Ị

Khi xây d ng l i tr c đ a, công ngh GPS đ c ng d ng nh m t ph ng pháp ự ướ ắ ệ ị ượ ứ ư ộ ụ ươ

ng pháp truy n th ng. Tuy nhiên đ hình l i tr c đ a v đo có u th h n h n các ph ế ơ ư ẳ ươ ề ố ồ ướ ắ ị ề

t c a ph ng pháp công c b n v n áp d ng các đ hình truy n th ng. Do nh ng u vi ơ ả ụ ữ ư ề ẫ ồ ố ệ ủ ươ

ngh GPS m t s tiêu chu n c a đ hình l ộ ố ủ ệ ẩ ồ ướ i có th đ n gi n h n. D i đây là các ơ ể ơ ướ ả

d ng đ hình thông d ng: ạ ụ ồ

ướ i tam giác dày đ c ặ

a. Đ hình l ồ

i tam giác dày đ c đo n i t ướ ố ấ ả t c các c nh có th ạ ể (hình 3), ặ

- Đ hình l ồ

i tam giác dày đ c ch đo n i các c nh tam giác (hình 4), ướ ặ ạ ố ỉ

- Đ hình l ồ

giác (hình 5) , i t ướ ứ

b. Đ hình l ồ

ng chuy n i đ ướ ườ ề

c. Đ hình l ồ

t c các c nh có i đ ướ ườ ng chuy n d ng chu i tam giác đo n i t ỗ ố ấ ả ề ạ ạ

- Đ hình l ồ

th ể (hình 6),

ng chuy n d ng tam giác n i nhau t (hình 7), i đ ướ ườ ề ạ ố ạ i 1 đ nh ỉ

- Đ hình l ồ

giác (hình 8), i đ ướ ườ ng chuy n d ng chu i t ạ ỗ ứ ề

- Đ hình l ồ

- 24 -

ng chuy n d ng c nh đ n ạ ơ (hình 9), ề ạ

Ketnooi.com chia sẻ - Đ hình l i đ ướ ườ ồ

Hình 3 Hình 4 Hình 5

Hình 6 Hình 7 Hình 8 Hình 9

Qua th c t áp d ng các d ng đ hình trên có th nh n xét nh sau: ự ế ụ ư ể ạ ậ ồ

1. L i tr c đ a đo b ng công ngh GPS có th thi t k d i d ng l i tam giác, t ướ ể ệ ằ ắ ị ế ế ướ ạ ướ ứ

giác ho c đ ng chuy n. ặ ườ ề

t nh t là đ hình tam giác và đ 2. Đ hình l ồ i t ướ ố ấ ồ ườ ng chuy n chu i tam giác đo t ỗ ề ấ ả t c

các c nh.ạ

3. Th t các lo i đ hình theo m c đ gi m d n đ chính xác nh sau: ứ ự ứ ộ ả ạ ồ ư ầ ộ

i tam giác dày đ c đo n i t - Đ hình l ồ ướ ố ấ ả t c các c nh có th ; ể ạ ặ

t c các c nh có - Đ hình l ồ i đ ướ ườ ng chuy n d ng chu i tam giác đo n i t ỗ ố ấ ả ề ạ ạ

th ;ể

i tam giác dày đ c ch đo n i các c nh tam giác; - Đ hình l ồ ướ ạ ặ ố ỉ

giác; - Đ hình l ồ i t ướ ứ

ng chuy n d ng chu i tam giác ch đo n i các c nh tam - Đ hình l ồ i đ ướ ườ ề ạ ạ ố ỗ ỉ

- 25 -

giác;

giác;

Ketnooi.com chia sẻ - Đ hình l i đ ướ ườ ồ

ng chuy n d ng chu i t ạ ỗ ứ ề giác ch đo n i các c nh t ố ạ ỉ ứ

ng chuy n d ng tam giác n i nhau t - Đ hình l ồ i đ ướ ườ ề ạ ố ạ i 1 đ nh; ỉ

- Đ hình l ồ i đ ướ ườ ng chuy n d ng c nh đ n, ạ ề ạ ơ

4. Có th áp d ng các d ng đ hình trên đây đ thi ạ ụ ể ể ồ t k l ế ế ướ ả i, nh ng th i gian đo ph i ư ờ

i thi u theo th t ng l n h n th i gian đo t ờ ớ ơ ố ứ ự ể c l ượ ạ ả i và l u ý các đi m kh i tính ph i ể ư ở

đo n i ít nh t v i 3 đi m khác. ấ ớ ể ố

5. Th i gian đo càng l n thì đ chính xác càng tăng. Trong đi u ki n Vi ệ ề ờ ớ ộ ệ ờ t Nam, th i

gian đo t i thi u đ i v i các c nh d i 5 km nên là 90 phút, các c nh trên 5 km - 180 ố ố ớ ể ạ ướ ạ

phút.

6. Chênh l ch đ dài các c nh n i các đi m li n k không đ c quá l n (theo kinh ệ ể ề ề ạ ố ộ ượ ớ

nghi m không nên l n h n 1,5 l n chi u dài c nh trung bình). ề ệ ầ ạ ớ ơ

7. Góc k p gi a các c nh không nh h ng l n đ n đ chính xác c a l ữ ẹ ả ạ ưở ủ ướ ế ớ ộ ư i, nh ng

không nên thi ế ế t k góc k p quá nh . ẹ ỏ

II.3 ĐO GPS.

Trong ph n này s ti n hành nghiên c u, phân tích th i đi m và th i gian đo GPS. ẽ ế ứ ể ầ ờ ờ

Vi vĩ đ th p, do đó h u nh ht i đi m nào cũng có đ t ệ t Nam có v trí đ a lý ị ị ở ộ ấ ư ờ ầ ủ ố i ể

thi u 4 v tinh GPS bay qua, tuy nhiên v i th i gian đo t i thi u đ i v i các c nh có ệ ể ờ ớ ố ố ớ ể ạ

chi u dài khác nhau nh đã nh n xét ư ề ậ ở trên, không ph i th i đi m nào k t qu đo GPS ể ế ả ả ờ

cũng đ t các yêu c u. Đ d dàng trong vi c tính c nh và đ t k t qu cao nh t tr c khi ạ ế ể ễ ấ ướ ệ ạ ả ạ ầ

đo GPS c n ph i l p l ch đo đ ch n kho ng th i gian đo t ả ậ ị ể ầ ả ọ ờ ố ư ớ ố ờ i u phù h p v i s th i ợ

gian đo t ố i thi u. ể

Vi c l p l ch đo có th ti n hành theo ch ệ ậ ị ể ế ươ ng trình trong b ph n m m x lý kèm ầ ử ề ộ

theo các lo i máy GPS khác nhau (đ i v i các lo i máy thu c a hãng Intergraph là ớ ủ ạ ạ ố

ch ươ ợ ng trình MISSION PLANNING). N i dung l p l ch đo là xác đ nh k ho ch đo h p ậ ị ế ạ ộ ị

lý nh t v i t ng v trí trên trái đ t và t ng th i đi m. Ch ng trình l p l ch đo cho ta các ấ ớ ừ ừ ể ấ ờ ị ươ ậ ị

bi u đ v t t c các ch tiêu c a v tinh GPS đ l a ch n. Các bi u đ chính đ ồ ề ấ ả ể ự ủ ể ể ệ ồ ọ ỉ ượ c

trình bày trong các hình 10 đ n hình 17. ế

Hình 11: S l ng v tinh trong ờ Hình 10:Các v tinh GPS trên b u tr i ệ ầ ố ượ ệ

- 26 -

trong 24 giờ t ng th i đi m ờ ừ ể

Ketnooi.com chia sẻ

ể Hình 13: Đ cao các v tinh so v i đi m ệ ộ ớ

đ t máy thu ặ

Hình 14:Đ chính xác v trí v tinh Hình 15:Đ chính xác m t ph ng ệ ộ ị ẳ ặ ộ

Hình 16: Đ chính xác đ cao v tinh Hình 17:Đ chính xác hình h c ệ ộ ộ ộ ọ

T các bi u đ trên đây, chúng ta có th th y r ng đ i v i v trí đ a lý c a Vi ể ấ ằ ố ớ ị ừ ủ ể ồ ị ệ t

t nh t là vào ban đêm t kho ng 19 gi đ n n a đêm và t Nam th i đi m đo GPS t ể ờ ố ấ ừ ả ờ ế ử ừ 4

kho ng 14 đ n 16 gi . Cũng trong các kho ng th i gian đ n 7 gi ế ờ sáng, bu i chi u t ổ ề ừ ế ả ờ ả ờ

trên có s v tinh bay qua l n nh t (trên 8 v tinh). ố ệ ệ ấ ớ

Đ i v i h u h t các lâ i máy thu đo GPS có th ti n hành theo m t trong 2 ki u: ố ớ ầ ể ế ể ế ộ ọ

1. Đo nhanh (Quick Start): là ch đ b t máy và máy s thu ngay tín hi u c a các ế ộ ậ ủ ẽ ệ

c nào khác. v tinh đang có trên b u tr i. Ch đ này không đòi h i m t s chu n b tr ệ ộ ự ế ộ ị ướ ầ ẩ ỏ ờ

2. Đo theo ch ng trình đ t tr c ( Pre-Planned Start) ươ ặ ướ là ch đo đ ế ượ c chu n b ẩ ị

tr c. Đo theo ch ng trình có 2 lo i: theo gi đ nh tr c cho m i ngày và theo gi cùng ướ ươ ạ ờ ị ướ ỗ ờ

ng dành cho vi c đo trên nh ng đi m g c đ t c ngày đ nh tr ị ướ c. Lo i th nh t th ứ ạ ấ ườ ặ ố ữ ể ệ ố

ng dùng đ đo trên nh ng đi m dã ngo i. ch đ đo theo đ nh còn lo i th 2 th ạ ị ứ ườ ạ ở ữ ể ể ế ộ

ch ng trình chúng ta có th đ t tr ươ ể ặ ướ c tên đi m đo, ghi chú đi m, th i gian b t đ u đo, ể ắ ầ ể ờ

ầ th i gian k t thúc đo, đ cao v tinh b t đ u thu tín hi u, s hi u nh ng v tinh máy c n ố ệ ắ ầ ữ ệ ệ ế ệ ờ ộ

nh n tín hi u. ệ ậ

Khi s d ng ch đ đo theo ch ng trình (PRE - LANNED START) trên máy thu ử ụ ế ộ ươ

chúng ta c n ph i đ t tr c tên tr m đo và th i gian đo thích h p (xác đ nh theo ch ả ặ ướ ầ ạ ợ ờ ị ươ ng

- 27 -

trình MISSION PLANNING).

máy thu vào máy tính b ng ch ng trình

Ketnooi.com chia sẻ Sau khi k t thúc đo chúng ta trút tr đo t ế

ị ừ ằ ươ

trút s li u t ng ng (DOWNLOAD DATA) . ố ệ ươ ứ

ợ Đ i v i các lo i máy thu c a Hãng Trimble Navigation tr đo bao g m các t p h p ố ớ ủ ậ ạ ồ ị

ứ (files): T.EPH, T.MES, T.ION, T.DAT (T là tên t p h p). T p h p T.EPH là t p h p ch a ậ ậ ậ ợ ợ ợ

l ch v tinh, t p h p T.MES ch a nh ng thông tin b sung, t p h p T.ION ch a tham s ị ứ ứ ữ ệ ậ ậ ợ ợ ổ ố

j v t ng ion c a khí quy n còn t p h p T.DAT ch a s li u đo bao g m pha ề ầ ứ ố ệ ủ ể ậ ồ ợ và th iờ

gian t. Đ i v i lo i máy thu c a Hãng Ashtech tr đo g m 3 t p h p có ký hi u đ u là B, ố ớ ủ ệ ầ ạ ậ ồ ợ ị

E và S. T p h p B, E t ng đ ậ ợ ươ ươ ố ệ ng v i T.DAT, T.EPH, còn t p h p S ch a các s li u ứ ậ ợ ớ

khí t ượ ng. Đ có th tính c nh b ng các ph n m m khác nhau, khi trút s li u nên ầ ố ệ ể ể ề ạ ằ

chuy n các t p h p tr đo v d ng RINEX. ị ề ạ ể ậ ợ

II.4 X LÝ KHÁI L

C CÁC TR ĐO GPS (TÍNH

Ử

ƯỢ

Ị

BASELINES)

II.4.1 Nguyên lý tính c nh (tính baselines ) ạ

Tín hi u v tinh GPS máy thu nh n đ c bao g m: s hi u ch nh đ ng h v ệ ệ ậ ượ ố ệ ồ ệ ồ ồ ỉ

tinh, gi qu c t UTC, mô hình t ng đi n ly, l ch và tình tr ng ho t đ ng c a các v tinh ờ ố ế ạ ộ ủ ệ ệ ầ ạ ị

đ xác đ nh v trí c a v tinh v.v… ể ủ ệ ị ị

B ng các d li u trên và th i gian đo đ ữ ệ ằ ờ ượ c gi a th i đi m v tinh phát tín hi u và ệ ữ ể ệ ờ

th i đi m máy thu nh n đ c tín hi u ta có th tính đ c kho ng cách t máy thu (tâm ể ậ ờ ượ ể ệ ượ ả ừ

ăng-ten) đ n v tinh kho ng cách này đ c g i là gi c ly (pseudo-range). Mô hình tr ệ ế ả ượ ọ ả ự ị

đo GPS đ c bi u di n d i d ng[4]: ượ ể ễ ướ ạ

p = r (8) + c(dt-dT) + dion + dtrop

Trong đó: - p là c ly quan tr c, ự ắ

- r đ c xác đ nh thông qua hàm c a to đ tr m đo và to d v ượ ạ ộ ạ ạ ộ ệ ủ ị

tinh,

- c(dt-dT) là đ l ch đ ng h v tinh và máy thu, ồ ệ ộ ệ ồ

- dion + dtrop là các s hi u ch nh t ng đi n ly và đ i l u. ỉ ố ệ ố ư ệ ầ

Nguyên lý c a vi c tính c nh đo GPS trong l i ph ng trình vec- ủ ệ ạ ướ ắ i tr c đ a là gi ị ả ươ

:ơ t

(9) D Rij = Rj - Ri

D R.

ng sai là C Trong đó D Rij là tr t a quan tr c c a hi u to đ có hi p ph ắ ủ ạ ộ ị ự ệ ệ ươ

Theo nguyên lý trên vi c tính c nh ( tính baselines) đ c th c hiên theo các b ệ ạ ượ ự ướ c

- 28 -

sau đây:

Ketnooi.com chia sẻ ệ B c th nh t là xác đ nh t a đ tuy t đ i c a các đi m đ u c nh. Đ làm vi c ệ ố ủ

ướ ứ ể ể ấ ầ ạ ọ ộ ị

này, chúng ta s d ng ph ng trình đo (1) và gi i ra các t a đ x ử ụ ươ ả ộ p, yp, zp, v i đ chính ớ ộ ọ

xác c 10 m. ỡ

B c ti p theo là xác đ nh sai s t a đ gi a các đi m m t đ t. Trong b c này ộ ữ ặ ấ ố ọ ướ ế ể ị ướ

chúng ta có th s d ng công th c (6) đ thi ng trình đo d i d ng: ể ử ụ ứ ể ế ậ t l p h th ng ph ệ ố ươ ướ ạ

(10) V= a1x1 + a2x2 + L

Trong đó:

x1 - Vector t a đ các tr m m t đ t. ọ ộ ặ ấ ạ

các mô hình nh h x2 - Vector tham s mô t ố ả ả ưở ng h th ng. ệ ố

s(t) và g p, A1, A2 - Các ma tr n h s . ệ ố

a P(t), b ậ

V - Vector s hi u ch nh. ố ệ ỉ

L - Vector s h ng t do. ố ạ ự

Đ gi i h th ng (8) chúng ta s d ng ph ể ả ệ ố ử ụ ươ ủ ng pháp sai phân. N i dung c a ộ

2 và nhân 2 v c a (8) v i D. ế ủ

ph ng pháp là tìm ma tr n D tr c giao v i ma tr n A ươ ự ậ ậ ớ ớ

Chúng ta có:

(11) DV = DA1x1 - DL

(12) hay V = A1x1 - L

Trong đó V = DV, A1 = DA1, L=DL n u L trong (8) là các tr đo có cùng đ chính ế ộ ị

xác thì h (9) s có ph ng trình chu n: ệ ẽ ươ ẩ

TDT (DDT)-1DA1)X1 = (ATDT(DDT)-1D)L

(13) (A1

Ma tr n D đ ậ ượ ậ c g i là ma tr n sai phân và yêu c u ph i có d ng đ y (đ ma tr n ầ ể ậ ả ạ ầ ọ

DDT có d ng ng c). V n đ đ t ra là ph i xác đ nh đ c ma tr n sai phân D. Vi c này ạ ượ ề ặ ấ ả ị ượ ệ ậ

c gi i quy t n u chúng ta l u ý t i các tr đo t nhi u đi m m t đ t t i v tinh s đ ẽ ượ ả ế ế ư ớ ị ừ ặ ấ ớ ệ ề ể ở

nhi u th i đi m khác nhau. ể ề ờ

Theo h ng này chúng ta phân ra 3 lo i toán t sai phân: ướ ạ ử

1. Toán t - hi u tr đo gi a 2 v tinh và m t tr m m t đ t, toán t này lo i tr ử (cid:209) ộ ạ ặ ấ ữ ệ ệ ị ử ạ ừ

p(t).

a nh h ng h th ng c a tr m đo ả ưở ệ ố ủ ạ

2. Toán t - hi u tr đo gi a 2 tr m m t đ t và 1 v tinh, toán t này lo i tr ử D ặ ấ ữ ệ ệ ạ ị ử ạ ừ

s(t).

b nh h ng h th ng c a v tinh ả ưở ủ ệ ệ ố

3. Toán t ử d ị ệ ữ ữ ể ệ ạ ờ

s p.

này lo i tr nh h đ t, toán t ấ ử ạ ừ ả - hi u tr đo gi a 2 th i đi m li n nhau gi a 1 v tinh và 1 tr m m t ặ ề ố g ng h th ng h ng s ệ ố ưở ằ

Các toán t ử ạ sai phân này g i là sai phân b c 1 (single difference). Tích c a các lo i ủ ậ ọ

- 29 -

toán t sai phân b c 1 chúng ta có toán t sai phân b c 2 (double difference). ử ậ ử ậ

s(t).

p(t) và b

D (cid:209) lo i t và D nh h

Ketnooi.com chia sẻ 1. (cid:209) ạ ừ ả

ưở ủ a ng c a

s(t).

p(t) và g

(cid:209) d lo i t nh h 2. d và (cid:209) ạ ừ ả ưở ủ a ng c a

s(t) g

s(t) tích h n h p c a 3 lo i toán t ợ ủ

(cid:209) d 3. d và (cid:209) sai lo i tr nh h ạ ừ ả ưở ủ b ng c a ạ ỗ ử

d D (cid:209) sai phân b c 3 (triple difference). Các toán t , ậ ậ ử

D d (cid:209) (cid:209) D d D (cid:209) d D d a phân b c 1 ta có toán t , (cid:209) , d , D ử , (cid:209) đ u lo i tr c 3 nh h ạ s(t) và g . này có d ng p(t), b ạ ừ ả ả ề ưở ng h th ng ệ ố

II.4.2 Ph n m m tính khái l ề ầ ượ ạ ) c (tính c nh

Theo nguyên lý trình bày trên đây, có nhi u ph n m m đ c xây d ng đ x lý s ề ề ầ ượ ể ử ự ố

c cung c p kèm theo máy thu GPS. Trong khuôn li u đo GPS. H u h t các ph n m m đ ế ệ ề ầ ầ ượ ấ

kh đ tài này ch nghiên c u th nghi m các ph n m m x lý s li u đo GPS đ thành ố ệ ổ ề ứ ử ử ệ ề ể ầ ỉ

i tr c đ a. l p l ậ ướ ắ ị

S khác nhau c a các h th ng ph n m m tính c nh ch th hi n ỉ ể ệ ở ỗ ệ ố ạ ch ch n lo i ọ ự ủ ề ầ ạ

toán t sai phân nào cho phù h p. Ví d ch ng trình c a Remondi (1984) ch n lo i toán ử ụ ươ ợ ủ ạ ọ

(cid:209) D (cid:209) sai phân b c 1: , ch ng trình c a Vanicek (1985) ch n toán t sai phân b c 2: , t ử ậ ươ ủ ọ ử ậ

d D (cid:209) còn ch ng trình c a Eren (1987) ch n toán t sai phân b c 3: . ươ ủ ọ ử ậ

Đ i v i các t p h p tr đo hoàn toàn lý t ng (không b nhi u) thì chúng ta có th ố ớ ậ ợ ị ưở ễ ị ể

đ ng hóa t đ u đ n cu i. R t đáng ti c là t p h p tr đo nói trên có nhi u, trong t ự ộ ừ ầ ế ế ễ ấ ậ ố ợ ị

tr đ ng. Trong ch đ này ng i tính ườ ng h p này chúng ta ph i dùng ch đ không t ả ế ộ ợ ự ộ ế ộ ườ

ố ầ ph i có nhi u kinh nghi m đ quy t đ nh lo i b s li u b đ t đo n, quy t đ nh s l n ạ ỏ ố ệ ế ị ế ị ị ứ ề ệ ể ả ạ

l p v.v... Đi u quan tr ng nh t là b ng nh ng kinh nghi m đã có chúng ta có th tìm ữ ặ ề ệ ể ấ ằ ọ

nhanh chóng đ i gi i th a mãn các tiêu chu n đã đ t ra c l ượ ờ ả ẩ ặ ỏ ở ủ ph n trên. Đ s ch c a ộ ạ ầ

s li u càng l n thì quá trình tính toán càng nhanh. Đ s ch càng th p thì tính toán càng ố ệ ộ ạ ấ ớ

lâu và th p t i gi i th a đáng. ấ ớ i m c nào đ y thì s không tìm th y l ẽ ấ ờ ứ ấ ả ỏ

t Nam hi n nay các máy thu GPS s d ng cho m c đích xây d ng l Vi Ở ệ ử ụ ụ ự ệ ướ ắ i tr c

đ a ch y u là máy thu c a Hãng Trimble Navigation, do đó trong ph n d ị ủ ế ủ ầ ướ i đây s trình ẽ

ề bày k t qu th nghi m đ rút ra các ch tiêu x lý s li u đo GPS b ng 2 ph n m m ả ử ố ệ ử ế ệ ể ằ ầ ỉ

c a Hãng Trimble Navigation: TRIMVEC PLUS và WAVE. ủ

Ph n m m TRIMVEC PLUS ề ầ

Ph n m m TRIMVEC PLUS là m t b ch ng trình g m 2 ch ng trình: ộ ộ ươ ề ầ ồ ươ

• TRIM640: Là ch ươ ộ ng trình dùng đ x lý t ng c nh đ n - Xác đ nh ra m t ể ử ừ ạ ơ ị

vector gi a 2 đi m trong không gian. ữ ể

• TRIMMBP: Là ch ng trình có th x lý nhi u c nh trong không gian - Xác ươ ể ử ề ạ

đ nh ra các vector gi a nhi u đi m trong không gian. ề ị ữ ể

C hai ch ng trình có thao tác t ng đ i gi ng nhau nh ng l ả ươ ươ ư ố ố ạ ế i cho ra các k t

- 30 -

qu khác nhau. Ngoài ra, TRIM640 có ch y nhanh h n đôi chút so v i TRIMMBP. Trong ả ạ ơ ớ

i ta th th c t ng s d ng TRIM640 trong các tr ng đo

Ketnooi.com chia sẻ ng ử ụ

ườ ườ ự ế ườ ng h p ki m tra ch t l ể ấ ượ ợ

ngo i nghi p. ở ệ ạ

S d ng ph n m m TRIMVEC PLUS ta có th tính toán các đ i l ng sau đây: ử ụ ạ ượ ể ề ầ

PSEUDO - RANGE: Cho phép tính toán t a đ tuy t đ i c a t ng đi m. ệ ố ủ ừ ọ ộ ể

TRIPLE SOLUTION: Cho ta l i gi i theo ph ng pháp s d ng sai phân b c 3 ờ ả ươ ử ụ ậ

d D (cid:209) i này có đ chính xác không cao khi kho ng cách ng n. L i gi . L i gi ờ ả ả ắ ộ ờ ả ấ i có xác su t

t h n v i kho ng cách l n h n 50 km. L i gi i này có tên là l i gi i TRIPLE. t ố ơ ả ơ ớ ớ ờ ả ờ ả

FLOAT SOLUTION: Cho ta l i gi i theo ph ng pháp s d ng sai phân b c 2 ờ ả ươ ử ụ ậ

D (cid:209) i có xác su t t t h n v i kho ng cách nh h n 50 km. L i gi i này mang tên . L i gi ờ ả ấ ố ơ ỏ ơ ả ớ ờ ả

FLOAT.

D (cid:209) FIXED SOLUTION: Cho ta l i gi i theo ph ng pháp s d ng sai phân b c 2 . ờ ả ươ ử ụ ậ

i này khác v i nh ng l i gi i TRIPLE và FLOAT là có thêm ph n ki m đ nh tiêu L i gi ờ ả ữ ớ ờ ả ể ầ ị

chu n Fisher gi a các nhóm tr đo đ kh ng đ nh đ tin c y c a l i gi i này ủ ờ ữ ể ẩ ẳ ậ ộ ị ị ả i. L i gi ờ ả

mang tên FIX.

Trong tr ng h p các tr đo không b nhi u thì các l i gi i hoàn toàn trùng nhau. ườ ễ ợ ị ị ờ ả

Đó là tr ng. Th c t tr đo luôn luôn có nhi u ườ ng h p lý t ợ ưở ự ế ị ễ ở nh ng m c đ khác nhau ứ ộ ữ

vì lý do này các l i gi i khác nhau. Vì l i gi i FIX có kh năng phân tích ph ng sai đ ờ ả ờ ả ả ươ ể

i gi ki m đ nh ch t l ị ấ ượ ể ng theo tiêu chu n Fisher, nên l ẩ ờ ả ờ i này có đ tin c y l n nh t. L i ậ ớ ấ ộ

gi i FIX đ a ra các tham s v đ chính xác l i gi i: RDOP (Relative Dillution of ả ố ề ộ ư ờ ả

ơ ơ ộ ị ị

Position - đ n v chu kỳ/mét), RMS (Root Mean Square - đ n v chu kỳ, m t chu kỳ=19 cm), (cid:229) ng h ), RATIO - đ tin c y c a l (ph i gi ng sai c a v trí đi m t ủ ị ẩ i, F - chu n ậ ủ ờ ươ ươ ể ả ỗ ộ

Fisher. Thông th ng, các l i gi ườ ờ ả i FLOAT và TRIPLE n u s d ng ph i th c hi n thông ế ử ụ ự ệ ả

đ ng. qua vi c x lý bán t ệ ử ự ộ

K t qu tính c nh c n đ t các ch tiêu sau đây: ế ả ạ ầ ạ ỉ

• Ratio c n ph i l n h n 3.0; ả ớ ầ ơ

• RDOP < 0.1;

• RMS là sai s xác đ nh chi u dài c nh, yêu c u RMS ph i th a mãn các tiêu ạ ề ầ ả ố ỏ ị

chu n trong b ng 9. ẩ ả

B ng 9: Ch tiêu RMS ỉ ả

Kho ng cách (km) RMS ả

00 - 10 0.020 - 0.060

10 - 20 0.060 - 0.090

20 - 30 0.090 - 0.115

- 31 -

30 - 40 0.115 - 0.140

Ketnooi.com chia sẻ

40 - 60 0.140 - 0.170

(cid:229) là sai s t ố ươ ầ ng h v trí đi m, 2 lo i sai s này ph i nh h n sai s yêu c u ỏ ơ ỗ ị ể ả ạ ố ố

i c n đo. c a m ng l ủ ạ ướ ầ

Chu n Fisher F là m t đ i l ng th a mãn đi u ki n F>3-0.02D km. Khi các tiêu ộ ạ ượ ẩ ệ ề ỏ

chu n trên đã đ c th a mãn thì l i gi i FIX đ c coi là có đ tin c y 99,99%. Trong ẩ ượ ỏ ờ ả ượ ậ ộ

1 t i 1.5 l n giá tr chu n đã cho thì nh ng tr ữ ườ ng h p các tiêu chu n trên b vi ph m t ẩ ạ ợ ị ừ ớ ầ ẩ ị

các l i gi c cân nh c (đ tin c y có th gi m t i m c 90%). Lúc này ờ ả i FIX c n ph i đ ầ ả ượ ể ả ắ ậ ộ ớ ứ

ta có th cân nh c gi a l i gi ữ ờ ể ắ ả i FLOAT và FIX (v i kho ng cách 50 km) ho c gi a l ả ữ ờ i ặ ớ

gi i TRIPLE và FIX (v i kho ng cách 50 km). Vi c cân nh c này đ c quy t đ nh thông ả ệ ắ ả ớ ượ ế ị

qua sai s các vòng khép t a đ . N u các tiêu chu n c a l i gi i FIX, FLOAT và ủ ờ ế ẩ ố ọ ộ ả

TRIPLE b vi ph m quá 1.5 l n giá tr chu n đã cho thì l i gi i coi nh b lo i b , t c là ạ ầ ẩ ị ị ờ ả ư ị ạ ỏ ứ

ph i đo l i. ả ạ

Ngoài ra c n l u ý các ch tiêu sau đây: ầ ư ỉ

• RMS c n ph i nh h n 0.05 cho các c nh có chi u dài nh h n 10km ho c 0.08 ạ ỏ ơ ỏ ơ ề ầ ặ ả

cho các c nh có chi u dài đ n 20km. ề ế ạ

• S khác bi t các thành ph n dx, dy, dz gi a l i gi i FLOAT và l i gi i FIXED ự ệ ữ ờ ầ ả ờ ả

c n ph i nh h n 10 cm đ i v i các c nh nh h n 10km. ố ớ ầ ỏ ơ ỏ ơ ả ạ

• Đ i v i các c nh có chi u dài l n h n 20km tr đo ph i đ c đo t i thi u 90 phút, ố ớ ả ượ ề ạ ớ ơ ị ố ể

đ ng th i ph i có ít nh t 4 ho c 5 v tinh liên t c. ồ ụ ệ ả ặ ấ ờ

• N u rms l n h n 0.05 đ i v i c nh có chi u dài nh h n 10km c n ph i ti n ả ế ố ớ ạ ỏ ơ ế ề ầ ớ ơ

hành x lý l i b ng ph ng pháp bán t đ ng. ử ạ ằ ươ ự ộ

• Đ i v i các c nh dài khi l i gi i FIX không đ t đ c thì nên s d ng l i gi ố ớ ạ ờ ả ạ ượ ử ụ ờ ả i

float.

• Đ i v i các c nh có chi u dài l n h n 60km c n x lý bán t ố ớ ử ề ầ ạ ớ ơ ự ộ ử ụ đ ng và s d ng

i gi i TRIPLE. l ờ ả

• Thông th ườ ớ ng khi tính c nh đi m đ u c nh c n có to đ trong h WGS-84 v i ầ ạ ộ ể ệ ầ ạ ạ

đ chính xác c 100m (đ i v i c nh ng n) và 10m (đ i v i c nh dài). To đ này ắ ộ ố ớ ạ ố ớ ạ ạ ộ ỡ

c thông qua th c đ n tính PSEUDO-RANGE c a ch nh n đ ậ ượ ự ơ ủ ươ ng trình. K t qu tính ế ả

t nh t đ t đ c nh t ạ ố ấ ạ ượ ồ c khi to đ đi m đ u c nh có đ chính xác c 1-2 m, đ ng ạ ộ ể ầ ạ ộ ỡ

c tính lan truy n. Yêu c u này hoàn toàn th c hi n đ th i các c nh trong l ạ ờ i đ ướ ượ ự ề ệ ầ ượ c

i h ng I, II c a ta đã đ và to đ B, vì m ng l ạ ướ ạ ủ ượ c bình sai theo h WGS-84 qu c t ệ ố ế ạ ộ

L và H có sai s c 1-2 m so v i các đi m trong h to đ qu c t IGS. ệ ạ ộ ố ỡ ố ế ể ớ

- 32 -

Ph n m m WAVE ề ầ

Ketnooi.com chia sẻ WAVE - Weighted Ambiguity Vector Estimator, là m t ch

ng trình có ch c năng ộ ươ ứ

x lý tr đo GPS trong b ph n m m GPSURVEY. WAVE ch y trong môi tr ử ề ầ ạ ộ ị ườ ng

Windows có kh năng x lý các tr đo tĩnh (Static), đo tĩnh nhanh (FastStatic) ho c các tr ử ả ặ ị ị

đo đ ng. Các tr đo phase và tr đo code đ c s d ng đ t o ra các vector có đ chính ộ ị ị ượ ử ụ ể ạ ộ

ớ xác cao gi a 2 đi m trong không gian. Đi m n i b t c a nó là có th x lý các tr đo l n, ổ ậ ủ ể ử ữ ể ể ị

t c các v tinh, trong khi TRIMMBP ch x lý đ i đa là 9 v tinh. đ ng th i x lý t ồ ờ ử ấ ả ỉ ử ệ c t ượ ố ệ

Ph n m m WAVE còn đ a ra thêm m t ch tiêu khác đ đánh giá k t qu tính ộ ư ế ề ể ả ầ ỉ

ệ c nh, đó là đ l ch tham kh o (reference variance). Qua các k t qu tính toán th nghi m ạ ộ ệ ử ế ả ả

có th rút ra quy đ nh v ch tiêu này trong b ng 10. ề ỉ ể ả ị

B ng 10: Ch tiêu Reference Variance ả ỉ

Chi u dài c nh Reference Variance ề ạ

Máy 2 t n sầ ố Máy 1 t n sầ ố (km)

1 - 30 <5.0 <20.0

> 30 <10.0 <30.0

II.5 BÌNH SAI L

I TR C Đ A ĐO B NG CÔNG

ƯỚ

Ắ

Ằ

Ị

NGH GPS. Ệ

Nh đã trình bày trên có nhi u ph n m m đ c xây d ng đ bình sai l ư ở ề ề ầ ượ ự ể ướ ắ i tr c

c cung c p kèm theo máy thu GPS, Vi t Nam hi n nay các máy đ a đo b ng GPS đ ằ ị ượ ấ ở ệ ệ

thu GPS s d ng cho m c đích xây d ng l i tr c đ a ch y u là máy thu c a Hãng ử ụ ụ ự ướ ủ ế ủ ắ ị

Trimble Navigation, do đó trong ph n d i đây s trình bày k t qu th nghi m bình sai ầ ướ ả ử ệ ẽ ế

i tr c đ a b ng ph n m m c a Hãng Trimble Navigation: TRIMNET

+.

l ướ ắ ị ằ ủ ề ầ

Ph n m m TRIMNET

+ có các ch c năng chính sau đây:

ề ầ ứ

• Xây d ng l k t qu tính c nh; ự i t ướ ừ ế ả ạ

• Bình sai không gian trong h to đ tr c đ a; ệ ạ ộ ắ ị

• Bình sai trong h to đ ph ng; ệ ạ ộ ẳ

• Bình sai l ng pháp truy n th ng; ướ i đo b ng ph ằ ươ ề ố

• Bình sai k t h p 2 lo i l ng pháp ế ợ ạ ướ i: đo b ng công ngh GPS và đo b ng ph ệ ằ ằ ươ

truy n th ng; ề ố

• Xây d ng mô hình Geoid. ự

T k t qu nghiên c u th nghi m bình sai m t s m ng l i GPS có th rút ra ộ ố ạ ừ ế ứ ử ệ ả ướ ể

- 33 -

trình t tính toán bình sai các m ng l i GPS nh sau: ự ạ ướ ư

Ketnooi.com chia sẻ 1. Các c nh đo GPS đ

ạ ượ ặ c tính đ c l p theo ph n m m TRIMVEC PLUS (ho c ề ộ ậ ầ

ng ng ). Các ch tiêu RMS, RDOP và RATIO ph i đ t h n sai qui các ph n m m t ầ ề ươ ả ạ ạ ứ ỉ

đ nh. ị

2. K t qu x lý t t c các c nh trong m ng l i đã đ c đ a vào bình sai không ả ử ế ấ ả ạ ạ ướ ượ ư

gian theo ph n m m TRIMNET trong h WGS-84. ề ệ ầ

3. Chuy n t h WGS-84 v h t a đ đ a ph ng (v h t a đ Nhà n c Vi ể ừ ệ ề ệ ọ ộ ị ươ ề ệ ọ ộ ướ ệ t

nam).

c Vi Vi c tính chuy n t a đ gi a h WGS-84 v h t a đ Nhà n ệ ề ệ ọ ộ ữ ể ọ ệ ộ ướ ệ ế t nam ti n

hành trên c s coi hai h tr c t a đ không gian song song v i nhau. ệ ụ ọ ộ ơ ở ớ

n

Do đó các thông s tính chuy n đ c xác đ nh nh sau: ể ố ượ ư ị

=

1

i

- (cid:229) ( X i Ui )

n

n

=

1

i

n

=

1

i

Ø ø ¶ C - (cid:229) ( Y i V i ) Œ œ = = ¶ L Y Œ œ n (14) Œ œ ¶ º ß Z - (cid:229) ( Zi W i )

n

4. S d ng các đi m đã bi ử ụ ể ế ị t các giá tr t a đ m t ph ng và giá tr đ cao tr c đ a ẳ ộ ặ ị ộ ị ọ ắ

đã đ c xác đ nh trong b c tính chuy n H = h + N - N là đ cao Geoid, làm kh i tính ượ ị ướ ể ộ ở

ti n hành bình sai l ế ướ i theo ph n m m TRIMNET. ề ầ

Vi c bình sai m ng l c ti n hành theo thu t toán tóm t t sau đây: ệ ạ i đ ướ ượ ế ậ ắ

= Tr đo GPS ị A ¶ ¶ f X

Ax + 1 = V H ph ng trình sai s v i tr ng s P ệ ươ ố ớ ọ ố

~

T

N = ATPA H ph ệ ươ ng trình chu n ẩ

1

T A P

- = - C Nghi mệ PA ) 1 (

A

~ 2¶

Sai s chu n. =0 ẩ ố PVV T r

+ ta có th bình sai l ể

S d ng ph n m m TRIMNET i tr c đ a theo các ph ử ụ ề ầ ướ ắ ị ươ ng

án sau đây:

1. Bình sai trong h to đ vuông góc không gian, sau đó tính chuy n k t qu v ệ ạ ộ ả ề ế ể

- 34 -

h to đ ph ng (thông qua h to đ tr c đ a); ệ ạ ộ ệ ạ ộ ắ ị ẳ

Ketnooi.com chia sẻ 2. Bình sai trong h to đ tr c đ a, sau đó tính chuy n k t qu v h to đ

ệ ạ ộ ắ ả ề ệ ạ ộ ế ể ị

ph ng;ẳ

3. Bình sai tr c ti p trong h to đ ph ng. ệ ạ ộ ự ế ẳ

Theo các ph ng án trên có th bình sai chung c m t ph ng và đ cao ho c bình ươ ả ặ ể ặ ẳ ộ

sai m t ph ng và đ cao riêng bi ặ ẳ ộ ệ ị t. V đ cao có th bình sai trong h đ cao tr c đ a ề ộ ệ ộ ể ắ

ho c trong h đ cao thu chu n, ho c bình sai c trong 2 h đ cao. Trong quá trình ệ ộ ệ ộ ẩ ả ặ ặ ỷ

bình sai ph n m m t c các tr đo ề TRIMNET+ cho phép đ t tr ng s chung cho t ọ ố ặ ầ ấ ả ị

ho c cho t ng tr đo riêng bi t. ng án 1 và ph ng án 2 là nh nhau. ừ ặ ị ệ Bình sai theo ph ươ ươ ư

II.6 V N Đ XÁC Đ NH Đ CAO ĐO B NG CÔNG

Ộ

Ằ

Ấ

Ề

Ị

NGH GPS. Ệ

V n đ xác đ nh đ cao đo b ng công ngh GPS đ c nghiên c u chi ti t trong ề ệ ấ ằ ộ ị ượ ứ ế

Nghiên c u th c nghi m ng d ng công ngh GPS trong đo đ cao”, do đó đây đ tài “ ề ệ ứ ứ ự ụ ệ ộ ở

không trình bày k t qu nghiên c u mà s d ng các k t lu n c a đ tài nói trên trong ử ụ ủ ứ ế ề ế ả ậ

1. S d ng mô hình geoid toàn c u OSU91a, t

vi c biên so n quy đ nh k thu t, các k t lu n đó là: ỹ ệ ế ạ ậ ậ ị

t h n là EGM96 k t h p v i các ử ụ ầ ố ơ ế ợ ớ

đi m thu chu n có th xác đ nh đ cao thu chu n v i đ chính xác thu ớ ộ ể ể ẩ ẩ ộ ỷ ỷ ị ỷ

chu n h ng IV nhà n vùng đ ng b ng và thu chu n k thu t vùng ẩ ạ c ướ ở ậ ở ẩ ằ ồ ỹ ỷ

2. Đ đ t đ

núi.

c đ chính xác nêu trên trong l i thi u ph i có 1 đi m thu ể ạ ượ ộ i t ướ ố ể ể ả ỷ

chu n v i đ chính xác thu chu n h ng III nhà n ớ ộ ẩ ạ ẩ ỷ ướ c trên kho ng cách 25 ả

3. Đ xác đ nh đ cao v i đ chính xác nêu trên c n ti n hành bình sai đ cao

đ n 30 km. ế

ớ ộ ế ể ầ ộ ộ ị

4. K t qu xác đ nh đ cao s t

trong h to đ WGS-84. ệ ạ ộ

t h n khi áp d ng mô hình geoid đ a ph ẽ ố ơ ụ ế ả ộ ị ị ươ ng

đ c xây d ng d a trên mô hình EGM96 và các đi m thu chu n có trong ượ ự ự ể ẩ ỷ

- 35 -

i.ướ l

CH NG 3: QUY TRÌNH CÔNG NGH ĐO VÀ X LÝ TÍNH TOÁN BÌNH SAI K T QU ƯƠ Ử Ệ Ế Ả

ĐO GPS Đ THÀNH L P CÁC M NG L Ạ Ậ Ể ƯỚ I TR C Đ A Ắ Ị

(Theo công ngh GPS c a hãng Trimble Navigation) ủ ệ

I. Đ CHÍNH XÁC L I GPS VÀ THI T K Đ HÌNH L I. Ộ ƯỚ Ế Ồ Ế ƯỚ

1. Đ chính xác l i GPS ộ ướ

Tr đo GPS đ t đ chính xác các y u t ạ ộ ế ố ị theo b ng sau: ả

Kho ng cách ma ms/s mD h ả

30 km 20 km 10 km 5 km 2 km 1 km 1/700 000 1/500 000 1/300 000 1/250 000 1/200 000 1/100 000 0"2 0"4 0"7 0"8 1"0 2"0 4.3 cm 4.0 cm 3.3 cm 2.0 cm 1.0 cm 1.0 cm

Khi các tr đo GPS k t c u thành l i đ chính xác các y u t sau bình sai có th tăng ế ấ ị ướ ộ ế ố ể

lên h n n a tùy theo ki u đ hình. ữ ể ơ ồ

2. Đ hình l i GPS. ồ ướ

Nhìn vào b ng li t kê đ chính xác trên, chúng ta có th th y s b là đ chính xác ả ệ ộ ở ể ấ ơ ộ ộ

l c a tr đo GPS cao h n đ chính xác c a các y u t ộ ủ ế ố ướ ủ ơ ị ề i th c hi n theo công ngh c truy n. ệ ổ ự ệ

Vì v y v nguyên t c chúng ta có th đ n gi n hóa d ng đ hình c a l ể ơ i. ủ ướ ề ả ậ ắ ạ ồ

Đ đ m b o an toàn, chúng ta v n ch p nh n d ng l i tam giác ho c đa giác cho các ể ả ấ ẫ ậ ả ạ ướ ặ

i h ng I, II, III, IV Nhà n l ướ ạ ướ c. Đ i v i các l ố ớ ướ ạ ầ i h ng th p h n chúng ta căn c vào yêu c u ứ ấ ơ

i chúng đ chính xác đ t ra đ thi ộ ể ặ ế ế t k cho phù h p. Đ xác đ nh đ chính xác d báo c a l ị ủ ướ ự ể ộ ợ

ta dùng ch ng trình máy tính tính đ chính xác c a l i. ươ ủ ướ ộ

3. Thi i GPS. t k l ế ế ướ

c sau: Đ thi ể t k l ế ế ướ i GPS chúng ta th c hi n theo các b ự ệ ướ

- Thi t k s b trên b n đ theo đ chính xác yêu c u. ế ế ơ ộ ả ầ ồ ộ

- Ch n đi m ngoài th c đ a ph i b o đ m các yêu c u sau: ả ả ự ị ể ả ầ ọ

+ Đi m không đ c đ t g n các tr m phát sóng vô tuy n m nh (n m ngoài bán kính ể ượ ặ ầ ế ằ ạ ạ

500 m).

+ Đi m không đ t quá sát các nhà cao t ng. ể ầ ặ

+ Đi m không đ i các tán lá cây quá r m. ể ượ c n m d ằ ướ ậ

+ Đi m ph i th a mãn các yêu c u s d ng c a l i. ầ ử ụ ủ ướ ể ả ỏ

- Lên đi m l i trong thi t k chính th c. ể ạ ế ế ứ

36 / 43

- Chôn m c ngoài th c đ a v i quy cách m c theo yêu c u c a t ng lo i công trình. ầ ủ ừ ự ị ạ ố ố ớ

Ketnooi.com chia sẻ Qua nh ng quy đ nh trên c a thi

i GPS, chúng ta th y lo i l ữ ủ ị t k l ế ế ướ ạ ướ ấ ầ i này không c n

thông h ng gi a các đi m nên có th b qua b c phát h ướ ể ỏ ữ ể ướ ướ ng và d ng tiêu. ự

II. ĐO GPS.

Máy thu 4000-ST SURVEYOR là lo i máy thu GPS 1 t n s . Khi s d ng máy chúng ta ầ ố ử ụ ạ

ph i đ m b o các yêu c u sau đây: ả ả ả ầ

1. Xem xét b ph n ch ng m phía sau máy, n u ch s quá 60 thì ph i tháo túi b t hút ỉ ố ế ậ ẩ ả ộ ố ộ

m đ rang l i b t ho c thay b t m i. ẩ ể ạ ộ ặ ớ ộ

2. Ng i s d ng máy ph i thu c k b ng quy trình s d ng máy thu GPS TRIMBLE ườ ử ụ ử ụ ỹ ả ả ộ

NAVIGATION 4000-ST (xem ph l c kèm theo). ụ ụ

ậ 3. L p đ t máy lên giá 3 chân sau khi đã cân b ng đ máy thu, l p c quy vào máy, b t ắ ắ ế ắ ặ ằ

máy và theo dõi s ki m đ nh 8 kênh thu, ki m tra s ho t đ ng c a các phím c ng trên máy. ự ể ạ ộ ự ủ ứ ể ị

4. Theo l ch đo đã l p ậ ở ị ph n trên, chúng ta đ a k ho ch đo vào máy thu b ng phím ạ ư ế ầ ằ

ầ c ng SECTION trên máy. S d ng phím c ng Control đ xóa đi các t p h p tr đo không c n ứ ử ụ ứ ể ậ ợ ị

thi t (xem quy trình s d ng máy thu). ế ử ụ

5. T i m i đi m đo chúng ta đ t giá 3 chân, đ nh tâm và cân b ng đ máy, đ t máy lên ể ế ạ ặ ằ ặ ỗ ị

i k ho ch đo đã ghi vào máy, s d ng phím c ng Control đ máy, kh i đ ng máy, ki m tra l ế ở ộ ể ạ ế ử ụ ứ ạ

đ đ t các ch đ thu v tinh thích h p (xem quy trình s d ng máy thu). ợ ể ặ ử ụ ế ộ ệ

6. Đ t máy thu theo ch đ đo tĩnh có ch ng trình lo i ch ế ộ ặ ươ ở ạ ươ ng trình đi u khi n hay ề ể

ch ng trình t đ ng tùy theo thói quen c a ng i s d ng (xem quy trình s d ng máy thu). ươ ự ộ ủ ườ ử ụ ử ụ

7. Trong quá trình máy thu ghi s li u ng ố ệ ườ i đi u khi n máy ph i làm 3 nhi m v : ụ ề ể ệ ả

- Theo dõi s ho t đ ng c a máy thu, đ c bi t l u ý t i đ liên t c ghi tín hi u và kh ạ ộ ự ủ ặ ệ ư ớ ộ ụ ệ ả

năng dòng đi n b ng t do ch m tay vào đ u c m (x lý theo quy trình s d ng máy thu). ử ụ ử ệ ắ ạ ầ ắ ị

- T i đ u, gi a và cu i th i gian đo ph i ghi s li u nhi ạ ầ ố ệ ữ ả ố ờ ệ ộ t đ , áp su t, đ m t ấ ộ ẩ ạ ể i đi m

đo trên đ cao kho ng 2 m (m u s đo theo ph l c 2). ẫ ổ ụ ụ ả ộ

- Ghi chép l ạ ơ ồ i s đ ghi chú đi m, tình tr ng th i ti ể ờ ế ạ ậ t, tình tr ng m c, đ a hình, đ a v t ạ ố ị ị

quanh đi m đo. ể

8. Khi k t thúc đo máy thu đ c đ a v tr s trung tâm và làm ngay các công vi c sau: ế ượ ư ề ụ ở ệ

- S d ng ch ng trình DOWNLOAD-DATA đ trút s li u vào máy tính. ử ụ ươ ố ệ ể

- N p ngay c quy đ n tình tr ng đ y. ế ạ ắ ạ ầ

- Tính toán khái l c tr đo GPS. ượ ị

III. TÍNH TOÁN KHÁI L C.ƯỢ

Sau khi các máy thu GPS thu đ ng th i các tín hi u v tinh chúng ta ph i tính toán khái ệ ệ ả ồ ờ

c đ thu đ c gia s t a đ ng sai l ượ ể ượ ố ọ ộ D X, D Y, D Z gi a các đi m đ t máy thu và ma tr n ph ữ ể ặ ậ ươ

ng ng. Quá trình tính toán khái l c ph i tuân theo các quy đ nh sau: t ươ ứ ượ ả ị

- 37 -

B c 1: Chu n b s li u tính gia s to đ gi a 2 đi m đo đ ng th i. ướ ố ạ ộ ữ ị ố ệ ể ẩ ồ ờ

Ketnooi.com chia sẻ Trong b

c này chúng ta ph i đ a vào các tham s sau: ướ ả ư ố

- Tên đi m đo th nh t, đ cao ăngten máy thu, nhi ứ ấ ể ộ ệ ộ t đ , áp su t, đ m t ấ ộ ẩ ạ i đi m. ể

- Tên đi m đo th hai, đ cao ăngten máy thu, nhi ứ ể ộ ệ ộ t đ , áp su t, đ m t ấ ộ ẩ ạ i đi m. ể

- To đ B, L, H c a đi m ch n làm đi m đ u c nh trong h to đ WGS-84. ệ ạ ộ ạ ộ ủ ể ể ạ ầ ọ

B c 2: Tính các l i gi i TRIPLE, FLOAT và FIXED theo ch đ t ướ ờ ả ế ộ ự ộ đ ng, đ t ch đ ặ ế ộ

tính đ c l p t ng c nh. ộ ậ ừ ạ

Kh i đ ng ch ở ộ ươ ợ ng trình tính c nh (TRIMMBP, WAVE) v i các s li u vào là t p h p ố ệ ậ ạ ớ

tr đo là hai đi m đo và các tham s ph nh đ cao anten máy thu, nh t đ , áp su t, đ m t ư ộ ệ ộ ộ ẩ ụ ể ấ ố ị ạ i

hai đi m đo, s li u ra là các l i gi ố ệ ể ờ ả ố ạ ộ i TRIPLE, FLOAD và FIXED ch a k t qu gia s to đ , ứ ế ả

ng sai và các ch s đánh giá sai s RDOP, RMS, riêng l i gi i FIXED có thêm ma tr n ph ậ ươ ỉ ố ố ờ ả

ch s F. Các l i gi i này đ c ghi vào t p h p có d ng " TEN.TRP ", " TEN.FLT ", " ỉ ố ờ ả ượ ậ ạ ợ

TEN.FIX" theo mã ASCII và có th in ra d i d ng văn b n. ể ướ ạ ả

B c 3: Ch n l a l i gi ướ ọ ự ờ ả i theo các ch tiêu đánh giá sai s . ố ỉ

Theo các ch tiêu đánh giá sai s trên ta so sánh v i m c chu n ẩ ố ứ ớ ỉ

RDOP < 0.1 cho c 3 l i gi ả ờ i ả

RMS < K cho c 3 l i gi ả ờ i ả

F > 3 - 0,02 D cho l i gi i FIXED ờ ả

ả trong đó D là kho ng cách gi a 2 đi m đo tính b ng km và K là giá tr cho trong b ng ữ ể ả ằ ị

sau đây:

D 1 5 10 15 20 25 30 35 40 50 60 (km)

K 0.02 0.04 0.06 0.07 0.09 0.10 0.11 0.12 0.14 0.15 0.170

0 0 0 5 0 2 5 7 0 5

Đ l a ch n l i gi i chúng ta u tiên l i gi i FIXED t c là n u đ t c 3 tiêu chu n F, ể ự ọ ờ ả ư ờ ả ạ ả ứ ế ẩ

RDOP, RMS thì ch n l i gi i này. N u l i gi i FIXED không đ t yêu c u thì ph i tính l i theo ọ ờ ả ế ờ ả ạ ầ ả ạ

qui trình bán t đ ng s trình bày trong b c 5. N u l i gi i FIXED c a qui trình bán t ự ộ ẽ ướ ế ờ ả ủ ự ộ đ ng

cũng không đ t tiêu chu n thì ta ph i ch n l i gi i FLOAT ho c TRIPLE . V i kho ng cách ọ ờ ả ạ ẩ ả ặ ả ớ

nh h n 50 km ta xem xét t i gi ỏ ơ i l ớ ờ ả ậ i FLOAT, n u đ t tiêu chu n RMS và RDOP thì ti p nh n, ế ế ạ ẩ

n u không đ t tiêu chu n thì ph i đo l i. V i kho ng cách l n h n 50 km ta xem xét t ế ạ ẩ ả ạ ả ớ ớ ơ ớ ờ i l i

gi i TRIPLE v i tiêu chu n RMS và RDOP gi ng nh l i gi i FLOAT. ả ư ờ ẩ ớ ố ả

- 38 -

B c 4: Tính toán theo qui trình bán t đ ng ướ ự ộ

i gi i FIXED trong qui trình tính toán t

Ketnooi.com chia sẻ N u l ả ế

ờ ự ộ đ ng không đ t tiêu chu n F, ạ ẩ

RDOP,RMS thì chúng ta ph i tính toán l i theo qui trình bán t đ ng. Qui trình này có các b ả ạ ự ộ ướ c

sau:

a. Kh tr đo b gián đo n (CYCLE SLIPS) ử ị ạ ị

M t trong nh ng nguyên nhân làm tr đo GPS không đ t tiêu chu n là do nhi u khi thu ữ ễ ẩ ạ ộ ị

tín hi u. Nhi u quan tr ng nh t là nhi u do môi tr ễ ễ ệ ấ ọ ườ ệ ng ngo i c nh gây s gián đo n tín hi u. ự ạ ả ạ

Tình tr ng gián đo n này cũng đ c kh c ph c trong qui trình tính toán t ạ ạ ượ ụ ắ ự ộ đ ng nh ng không ư

tri t đ . Khi quá trình đo b gián đo n nhi u chúng ta có th kh c ph c tri t đ b ng ph ệ ể ụ ể ề ạ ắ ị ệ ể ằ ươ ng

pháp đ th trên màn hình và các quy t đ nh c th c a ng i đi u khi n máy tính. Khi đã ụ ể ủ ồ ị ế ị ườ ề ể

kh c ph c h t gián đo n thì đ th s báo cho ng i đi u khi n bi ồ ị ẽ ụ ế ắ ạ ườ ề ể t. ế

b. Đ t các tham s l c thích h p. ố ọ ặ ợ

Ngoài nhi u gián đo n tín hi u, môi tr ng còn làm tín hi u b méo. Tình tr ng méo tín ễ ệ ạ ườ ệ ạ ị

hi u cũng đ c kh c ph c trong qui trình tính toán t ệ ượ ụ ắ ự ộ đ ng. Khi tín hi u b méo quá l n chúng ị ệ ớ

đ ng. Lúc này đòi h i ng ta cũng có th kh c ph c b ng qui trình tính toán bán t ằ ụ ể ắ ự ộ ỏ ườ ề i đi u

khi n máy ph i có kinh nghi m nhi u đ xác đ nh các tham só l c thích h p. ể ệ ề ể ả ọ ợ ị

Sau khi tính xong c nh th nh t, s d ng k t qu tính to đ c a đi m cu i c nh làm ế ấ ử ụ ạ ộ ủ ố ạ ứ ể ạ ả

i. to đ kh i tính cho c nh th 2, c nh th tính lan truy n t ứ ư ế ạ ộ ề ấ ả t c các c nh c a l ạ ủ ướ ứ ạ ở

K t qu c a quy trình tính toán bán t đ ng cũng là các t p h p l i gi i FIXED, ả ủ ế ự ộ ậ ợ ờ ả

FLOAT và TRIPLE. Đ xác đ nh l i gi i ch p nh n đ c hay không cũng ph i căn c vào các ể ị ờ ả ấ ậ ượ ứ ả

trên. ch tiêu đánh giá sai s F, RDOP, RMS đã nói ố ỉ ở

Quy trình tính toán bán t ự ộ đ ng đòi h i kinh nghi m nhi u h n quy t c. N u chúng ta ề ệ ế ắ ỏ ơ

ch a có ng i s d ng ph n m m GPS có kinh nghi m thì chúng ta có th quy t đ nh đo l ư ườ ử ụ ế ị ề ệ ể ầ i. ạ

IV. BÌNH SAI L I GPS. ƯỚ

Sau khi tính toán khái l c xong toàn b tr đo trong l i chúng ta ti n hành bình sai ượ ộ ị ướ ế

toàn l i. Tùy theo yêu c u c a h quy chi u chúng ta quy t đ nh ph ng án bình sai thích ướ ế ị ủ ệ ế ầ ươ

i thi u các b c chính c a quy trình công ngh theo ph n m m bình sai h p. Sau đây s gi ợ ẽ ớ ệ ướ ủ ệ ề ầ

c a hãng Trimble Navigation. ủ

1. Bình sai m t ph ng. ặ ẳ

Đ ti n hành bình sai l i GPS chúng ta th c hi n các b c sau: ể ế ướ ự ệ ướ

B c 1: xây d ng l i (GPSNET): ướ ự ướ

- Đ a toàn b các t p tin tính c nh (t p tin *.ssf) vào th m c t ạ ư ụ ươ ứ ự ng ng và ch y th c ư ạ ậ ậ ộ

i; đ n xây d ng l ơ ự ướ

- Ki m tra toàn b thông tin v l i đã đ c l p, đ c bi t là ki m tra sai s khép. ề ướ ể ộ ượ ậ ặ ệ ể ố

- 39 -

B c 2: bình sai s b l i: ướ ơ ộ ướ

i (GPSNET) chuy n sang th c đ n bình sai l i (Network

Ketnooi.com chia sẻ - T th c đ n xây d ng l ự

ừ ự ơ ướ ự ơ ể ướ

adjustment);

- Đ nh nghĩa h quy chi u (Datum Definition) ế ệ ị

- Đ nh nghĩa h to đ tr c đ a (geographic) ho c h to đ ph ng; ặ ệ ạ ộ ệ ạ ộ ắ ẳ ị ị

trung tâm l i; - Nh p to đ c a m t đi m kh i tính n m ộ ạ ộ ủ ằ ở ể ậ ở ướ

- Đ t ch đ tr ng s chung cho toàn l i (All GPS Solutions - Default), đ t ch đ ế ộ ọ ặ ố ướ ế ộ ặ

ch bình sai m t ph ng; ẳ ặ ỉ

- Ti n hành bình sai l i; ế ướ

ớ - Vào th c đ n hi n th k t qu (Display) đ ki m tra, so sánh k t qu bình sai v i ể ể ị ế ự ế ể ả ả ơ

to đ c a các đi m kh i tính khác. Thông th ng n u đ l ch >0.3m thì xem xét ạ ộ ủ ể ở ườ ộ ệ ế

đ không s d ng đi m đó làm đi m kh i tính. ể ử ụ ể ể ở

B c 3: bình sai l i: ướ ướ

- Nh p to đ c a t ạ ộ ủ ấ ả t c các đi m kh i tính; ể ậ ở

- Đ t ch đ t ế ộ ự ặ xác đ nh tr ng s cho t ng tr đo GPS (Each GPS Solutions - ị ừ ố ọ ị

Alternative), đ t ch đ bình sai: bình sai m t ph ng; ế ộ ẳ ặ ặ

i cho đ n lúc sai s trung ph ế ướ ế ố ươ ng tr ng s đ n v b ng 1 ố ơ ị ằ ọ

- Ti n hành bình sai l

(Reference Factor = 1).

B c 4: Biên t p k t qu đo theo m u. ướ ậ ế ả ẫ

2. Bình sai đ cao : ộ

c sau đây: Bình sai đ cao ti n hành theo các b ế ộ ướ

B c 1 và b c 2: c 1 và b c 2 ph n bình sai m t ph ng. L u ý ướ ướ th c hi n nh b ệ ư ướ ự ướ ư ầ ặ ẳ ở

b ướ ể c 2 ph i nh p đ cao tr c đ a c a đi m kh i tính và sau khi bình sai s b ti n hành ki m ơ ộ ế ị ủ ể ả ắ ậ ộ ở

tra xem xét đ cao tr c đ a c a các đi m kh i tính khác. Thông th ng n u đ l ch H >0.5 m ị ủ ể ắ ộ ở ườ ộ ệ ế

thì xem xét đ không s d ng đi m đó làm đi m kh i tính. ử ụ ể ể ể ở

B c 3: T th c đ n bình sai chuy n sang th c đ n l i m t đ t (Terrestrial Network ướ ừ ự ơ ướ ự ể ơ ặ ấ

ự Module), vào th c đ n Geoid Module, vào ti p “Load Geoid Model” đ nh p mô hình geoid l a ự ơ ế ể ậ

ị ch n. Khi ch n mô hình EGM96 thì nh p tên WW15MGH, n u ch n mô hình Geoid đ a ế ậ ọ ọ ọ

ph ng ho c mô hình Geoid xây d ng riêng cho l i tr c đ a đang bình sai thì nh p tên mô ươ ự ặ ướ ắ ậ ị

hình đó. Ti p theo vào th c đ n “Estimate Geoid Height” ch n “Creat DCO File” và “Create ự ế ơ ọ

Network Point Listing”; quay tr l i th c đ n tr ở ạ ự ơ ướ ơ c (Geoid Model) đ chuy n sang th c đ n ự ể ể

“Terrestrial Observations Module”. Vào th c đ n “Station Coordinates”, ch n “Modify Station ơ ự ọ

Data”, nh p đ cao thu chu n c a 1 đi m trong l i. Quay l i th c đ n “Terrestrial ủ ể ậ ẩ ộ ỷ ướ ạ ự ơ

- 40 -

Observations Module”, ch n “Computation Utilities”, ch n ti p “Compute Network”, qauy tr ế ọ ọ ở

i th c đ n “Terrestrial Observations Module” và ch n th c đ n “Network Adjustment

Ketnooi.com chia sẻ ự

ơ l ạ ự ọ ơ

Module”.

B c 4: bình sai đ cao: ướ ộ

• Nh p đ cao tr c đ a H và đ cao thu chu n h c a t ắ ậ ẩ ộ ộ ỷ ị ủ ấ ả ự t c các đi m kh i tính đã l a ể ở

ch n;ọ

• Đ t ch đ t xác đ nh tr ng s cho t ng tr đo GPS và Geoid Model (Each GPS ế ộ ự ặ ừ ố ọ ị ị

Solutions - Alternative), đ t ch đ bình sai: bình sai đ cao; ế ộ ặ ộ

• Ti n hành bình sai l i cho đ n lúc sai s trung ph ế ướ ế ố ươ ng tr ng s đ n v b ng 1 ố ơ ị ằ ọ

(Reference Factor = 1).

- 41 -

B c 5: Biên t p k t qu đo theo m u. ướ ậ ế ả ẫ

Ketnooi.com chia sẻ

TÀI LI U THAM KH O Ả Ệ

1. Baran L. W., ...., National Control Network for Poland, FIG-XX Congress, 1994, 5

Commission.

2. Becker M., ..., Realization of the ITRF in Thailand and Malaysia by use of a combined

network for geodinamics and national survey, PCGIAP-WG1 worshop, Canbera, 1998.

3. Brunner F. K., On the deformation of GPS network, FIG-XX Congress, 1994, 5 Commission.

4. David W., Guide to GPS positioning, Canadian GPS Associates, 5-1987, B n d ch c a Lê ủ ả ị

Văn H ng, NXB KHKT, 1997. ư

5. Dodson A. H., The Status of GPS for Height Determination, FIG-XX Congress, 1994, 5

Commission.

6. Hirsch O., Bautsch P., Geodetic Measurements at the North-Anatolian Fault-Zone near

Gerede (Turkey), FIG-XX Congress, 1994, 5 Commission.

7. Kinlyside D. A., The Geocentric Datum of Australia - Transform or Readjust?, FIG-XX

Congress, 1994, 5 Commission.

8. Lindstrot W., The German Reference Frame DREF 91, FIG-XX Congress, 1994, 5

Commission.

9. Seeger H., The New European Refernce Datum and it’s Relationship to wgs84, FIG-XX

Congress, 1994, 5 Commission.

10. Trimble Navigation, Use’s Manual Trimvec, Trimnet+, GPServey, Geomatic Office.

i khác, Báo cáo khoa 11. Đ ng Hùng Võ (ch biên), Tr n B ch Giang (th ký) và nh ng ng ầ ữ ủ ư ạ ặ ườ

h c xây d ng H quy chi u và H to đ qu c gia, T ng c c Đ a Chính, Hà N i, 1999. ọ ệ ạ ộ ụ ự ế ệ ộ ổ ố ị

12. Tr n B ch Giang, báo cáo k t qu đ tài “Nghiên c u th c nghi m ng d ng công ngh ệ ứ ả ề ự ụ ứ ế ạ ầ ệ

- 42 -

GPS trong đo đ cao”, Hà N i, 2000. ộ ộ

Ketnooi.com chia sẻ

- 43 -