Luận văn Thạc sĩ Khoa học: Nghiên cứu phương pháp đo GPS động xử lý sau bằng máy thu một tần số với nhiều trạm cố định trong đo đạc địa chính

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI

TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN

Lê Văn Quang NGHIÊN CỨU PHƢƠNG PHÁP ĐO GPS ĐỘNG XỬ LÝ SAU

BẰNG MÁY THU MỘT TẦN SỐ VỚI NHIỀU TRẠM CỐ ĐỊNH

TRONG ĐO ĐẠC ĐỊA CHÍNH

LUẬN VĂN THẠC SỸ KHOA HỌC

HÀ NỘI - 2014

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI

TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN

Lê Văn Quang NGHIÊN CỨU PHƢƠNG PHÁP ĐO GPS ĐỘNG XỬ LÝ SAU

BẰNG MÁY THU MỘT TẦN SỐ VỚI NHIỀU TRẠM CỐ ĐỊNH

TRONG ĐO ĐẠC ĐỊA CHÍNH

Chuyên ngành: Quản lý đất đai

Mã số: 60850103

LUẬN VĂN THẠC SỸ KHOA HỌC

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC

PGS.TS. Trần Quốc Bình

HÀ NỘI - 2014

LỜI CẢM ƠN

Tôi xin chân thành gửi lời cảm ơn sâu sắc đến PGS.TS Trần Quốc Bình, người đã chỉ bảo và hướng dẫn tôi tận tình trong quá trình nghiên cứu và thực hiện đề tài này.

Trong suốt thời gian học tập tôi đã được tạo điều kiện, giúp đỡ tận tình của các thầy, cô trong Khoa Địa lý, Trường Đại học Khoa học Tự nhiên, Đại học Quốc gia Hà

Nội để tôi có kết quả học tập tốt và có được những kiến thức thiết thực trong chuyên

ngành của tôi.

Trong thời gian thực nghiệm đề tài, tôi cũng nhận được sự giúp đỡ nhiệt tình từ các đồng nghiệp hiện đang công tác tại Viện Khoa học Đo đạc và Bản đồ, các bạn bè

tôi và đặc biệt là từ gia đình và người thân của tôi.

Với lòng biết ơn sâu sắc, tôi xin chân thành sự giúp đỡ quý báu đó.

Ngoài những lời tri ân trên đây, tôi xin cam đoan nội dung đề tài là những

kết quả nghiên cứu, những ý tưởng khoa học của tôi. Tôi rất biết ơn và mong

nhận được những ý kiến đóng góp và phản hồi đối với nội dung nghiên cứu của

đề tài này.

Học viên

Lê Văn Quang

MỤC LỤC

MỞ ĐẦU ........................................................................................................................ 1

CHƢƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ GPS ................................................ 5

1.1. Sự hình thành của hệ thống GPS .......................................................................... 5

1.2. Cấu trúc của hệ thống GPS ................................................................................... 6

1.2.1. Đoạn không gian................................................................................................... 7

1.2.2. Đoạn điều khiển .................................................................................................. 10

1.2.3. Đoạn sử dụng ...................................................................................................... 11

1.3. Các phương pháp đo GPS .................................................................................. 12

1.3.1. Đo GPS tuyệt đối ................................................................................................ 12

1.3.2. Đo GPS tương đối .............................................................................................. 13

1.4. Tình hình ứng dụng công nghệ GPS trong thu thập dữ liệu không gian ............ 19

1.4.1. Tình hình ứng dụng GPS trên thế giới ............................................................. 19

1.4.2. Tình hình ứng dụng GPS ở Việt Nam ............................................................... 20

CHƢƠNG 2. CƠ SỞ KHOA HỌC CỦA KỸ THUẬT ĐO GPS ĐỘNG XỬ

LÝ SAU ........................................................................................................... 24

2.1. Cơ sở khoa học của phương pháp đo pha GPS .................................................. 24

2.1.1. Mô hình toán học của phương pháp đo pha GPS .......................................... 24

2.1.2. Các trị đo pha phân sai ...................................................................................... 26

2.2. Kỹ thuật đo GPS động xử lý sau ........................................................................ 28

2.2.1. Nguyên tắc đo đạc .............................................................................................. 28

2.2.2. Quy trình đo GPS động xử lý sau ..................................................................... 29

2.2.3. Các nguồn sai số trong đo GPS động xử lý sau ............................................. 34

2.3. Khả năng ứng dụng đo GPS động xử lý sau trong đo đạc địa chính ................. 37

2.3.1. Ưu và nhược điểm của kỹ thuật đo GPS động xử lý sau ............................... 37

2.3.2. Đánh giá về khả năng ứng dụng công nghệ GPS đo động xử lý sau trong

đo đạc địa chính ............................................................................................................ 38

2.4. Vấn đề sử dụng nhiều trạm cố định trong đo GPS động xử lý sau .................... 39

2.4.1. Những lợi thế khi sử dụng nhiều trạm cố định trong đo GPS động xử lý

sau. .................................................................................................................................. 39

2.4.2. Các nguồn sai số có thể giảm thiểu khi sử dụng nhiều trạm cố định .......... 39

CHƢƠNG 3. THỬ NGHIỆM ĐO ĐẠC ĐỊA CHÍNH BẰNG PHƢƠNG PHÁP

GPS ĐỘNG XỬ LÝ SAU VỚI NHIỀU TRẠM CỐ ĐỊNH TRÊN ĐỊA BÀN

QUẬN NAM TỪ LIÊM, THÀNH PHỐ HÀ NỘI .................................................... 40

3.1. Khái quát về khu vực thử nghiệm ...................................................................... 40

3.1.1. Vị trí địa lý ........................................................................................................... 40

3.1.2. Đặc điểm về địa hình, địa vật ........................................................................... 41

3.1.3. Tình hình đo đạc địa chính và lập hồ sơ địa chính ........................................ 41

3.2. Thử nghiệm thành lập lưới khống chế đo vẽ bằng phương pháp đo GPS động xử

lý sau với nhiều trạm cố định .................................................................................... 42

3.2.1. Điều kiện thử nghiệm ......................................................................................... 42

3.2.2. Kết quả thử nghiệm ............................................................................................ 48

3.3. Thử nghiệm đo vẽ chi tiết bằng phương pháp đo GPS động xử lý sau với nhiều

trạm cố định ............................................................................................................... 53

3.3.1. Điều kiện thử nghiệm ......................................................................................... 53

3.3.2. Kết quả thử nghiệm ............................................................................................ 55

3.4. Đề xuất một số giải pháp để nâng cao hiệu quả của phương pháp đo GPS động

xử lý sau với nhiều trạm cố định trong đo đạc địa chính .......................................... 65

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ....................................................................................... 67

TÀI LIỆU THAM KHẢO ............................................................................................. 69

PHỤ LỤC ...................................................................................................................... 70

DANH MỤC HÌNH

Hình 1.1. Cấu trúc của hệ thống GPS [1] ........................................................................ 6

Hình 1.2. Sơ đồ quỹ đạo vệ tinh hệ thống GPS .............................................................. 7

Hình 1.3. Vệ tinh GPS đang bay trên quĩ đạo quanh Trái đất ........................................ 7

Hình 1.4. Cấu trúc tín hiệu GPS [1] ................................................................................ 9

Hình 1.5. Mạng lưới các trạm điều khiển của hệ thống GPS từ sau năm 2005 ............ 11

Hình 1.6. Một số loại máy thu GPS của hãng Trimble ................................................. 12

Hình 1.7. Sơ đồ kỹ thuật đo tĩnh ................................................................................... 13

Hình 1.8. Sơ đồ kỹ thuật đo GPS động (Kinematic GPS) ............................................ 16

Hình 2.1. Độ lệch pha giữa sóng từ vệ tinh và sóng do máy thu phát ra ...................... 24

Hình 2.2. Sơ đồ tính toán các trị đo pha phân sai. ........................................................ 27

Hình 3.1. Vị trí quận Nam Từ Liêm .............................................................................. 40

Hình 3.2. Khu vực đo thử nghiệm ................................................................................. 44

Hình 3.3. Sơ đồ lưới đo tĩnh .......................................................................................... 45

Hình 3.4. Đồ thị sai số vị trí điểm theo số lượng trạm Base ......................................... 51

Hình 3.5. Đồ thị sai số độ cao theo số lượng trạm Base ............................................... 52

Hình 3.6. Sơ đồ phân bố các điểm đo trên khu đo ........................................................ 55

Hình 3.7. Đồ thị sai số vị trí điểm theo số lượng trạm Base với thời gian đo 2 epoch ....... ...58

Hình 3.8. Đồ thị sai số vị trí điểm theo số lượng trạm Base với thời gian đo 3 epoch ........ ..59

Hình 3.9. Đồ thị sai số vị trí điểm theo số lượng trạm Base với thời gian đo 5 epoch ........ ..60

Hình 3.10. Đồ thị sai số độ cao theo số lượng trạm Base với thời gian đo 2 epoch ..... 60

Hình 3.11. Đồ thị sai số độ cao theo số lượng trạm Base với thời gian đo 3 epoch ..... 61

Hình 3.12. Đồ thị sai số độ cao theo số lượng trạm Base với thời gian đo 5 epoch ..... 62

DANH MỤC BẢNG

Bảng 3.1. Yêu cầu về sai số vị trí điểm khống chế đo vẽ [2] ....................................... 42

Bảng 3.2. Khái quát về khu đo thử nghiệm................................................................... 44

Bảng 3.3. Bảng tọa độ và sai số trung phương vị trí các điểm sau bình sai ................ 46

đo bằng phương pháp đo tĩnh ........................................................................................ 46

Bảng 3.4. Bảng tọa độ các điểm trạm Base và trạm Rover........................................... 46

Bảng 3.5. Bảng tổng hợp kết quả đo PPK khi sử dụng 1, 2, 3 trạm Base đặt tại TN01,

TN06, TN07 .................................................................................................................. 50

Bảng 3.6. Bảng sai số tọa độ phẳng trung bình đo PPK sử dụng số lượng trạm Base

khác nhau....................................................................................................................... 51

Bảng 3.7. Bảng sai số độ cao trung bình đo PPK sử dụng số lượng trạm Base khác

nhau ............................................................................................................................... 52

Bảng 3.8. Bảng tổng hợp kết quả đo PPK sử dụng số lượng trạm Base TN02, TN04,

TN05 với thời gian khác nhau ....................................................................................... 57

Bảng 3.9. Bảng sai số tọa độ phẳng trung bình đo PPK sử dụng số lượng trạm Base

khác nhau với thời gian đo 2 epoch .............................................................................. 58

Bảng 3.10. Bảng sai số tọa độ phẳng trung bình đo PPK sử dụng số lượng trạm Base

khác nhau với thời gian đo 3 epoch ..................................................................................... 58

Bảng 3.11. Bảng sai số tọa độ phẳng trung bình đo PPK sử dụng số lượng trạm Base

khác nhau với thời gian đo 5 epoch .............................................................................. 63

Bảng 3.12. Bảng sai số độ cao trung bình đo PPK sử dụng số lượng trạm Base khác

nhau với thời gian đo 2 epoch ....................................................................................... 60

Bảng 3.13. Bảng sai số độ cao trung bình đo PPK sử dụng số lượng trạm Base khác

nhau với thời gian đo 3 epoch ....................................................................................... 61

Bảng 3.14. Bảng sai số độ cao trung bình đo PPK sử dụng số lượng trạm Base khác

nhau với thời gian đo 5 epoch ....................................................................................... 61

DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT

GPS : Hệ thống định vị toàn cầu (Global Positioning System)

PDOP : Sự suy giảm độ chính xác vị trí điểm (Posittion Dilution of Precision)

RTK : Đo động thời gian thực (Real Time Kinematic)

PPK : Đo động xử lý sau (Post Processing Kinematic)

STAT : Đo tĩnh (Static)

DOP : Chỉ số DOP (Dilution of Precision)

MỞ ĐẦU

Đất đai là nguồn tài nguyên vô cùng quý giá của quốc gia, nơi mà con người

sinh sống, tồn tại và phát triển. Do vậy, việc quản lý Nhà nước về đất đai là một nhiệm

vụ cần thiết trong quản lý Nhà nước. Một trong những công cụ phục vụ nhiệm vụ đó là hệ thống hồ sơ địa chính, trong đó có bản đồ địa chính.

Hiện nay, việc đo đạc thành lập bản đồ địa chính được thực hiện chủ yếu bằng

phương pháp toàn đạc điện tử. Đây là phương pháp đo đạc cho độ chi tiết cao, độ

chính xác tốt nhưng lại phải thành lập các mạng lưới khống chế tọa độ dày đặc, các

trạm đo đảm bảo thông hướng. Để đảm bảo các công việc này phải tốn nhiều công lao động, do vậy hiệu quả công việc chưa cao. Trong những năm gần đây, hệ thống định

vị toàn cầu GPS (Global Poisitioning System) ngày càng hoàn thiện và phát triển,

được ứng dụng rộng rãi và mang độ chính xác cao. Vì thế việc ứng dụng công nghệ

GPS vào trong đo đạc bản đồ đang được sử dụng phổ biến và đem lại những lợi thế

như xác định tọa độ điểm đạt độ chính xác cao, không cần thông hướng giữa các trạm đo, ít phụ thuộc vào các điều kiện thời tiết, cho năng suất lao động cao. Tuy nhiên, ứng

dụng công nghệ GPS trong đo đạc địa chính chủ yếu dùng phương pháp đo tĩnh để

thành lập lưới khống chế tọa độ, vì thế mà khả năng ứng dụng cũng bị hạn chế. Vì vậy

việc nghiên cứu phương pháp đo GPS động (cho năng suất cao hơn phương pháp đo

tĩnh, độ chính xác trong giới hạn cho phép) trong đo đạc địa chính là điều cần thiết để

có cơ sở khoa học triển khai ứng dụng phổ biến ở nước ta.

Trong thực tế, khi triển khai đo động bằng GPS, người ta thường sử dụng một

hay nhiều trạm động (trạm Rover) với chỉ một trạm cố định (trạm Base) nhằm giảm số

lượng yêu cầu về máy thu. Ngày nay, khi các máy thu GPS đã có giá thành rẻ hơn

nhiều so với trước đây, nảy sinh ra vấn đề sử dụng nhiều trạm Base để làm tăng độ tin

cậy và có thể làm tăng độ chính xác của kết quả đo. Vấn đề đặt ra là khi sử dụng nhiều trạm Base, độ chính xác của kết quả đo có cải thiện đáng kể được hay không và nếu có thì đồ hính bố trí các trạm Base và Rover như thế nào là tốt nhất?

Xuất phát từ những lý do này, tôi tiến hành nghiên cứu và thực hiện đề tài:

“Nghiên cứu phương pháp đo GPS động xử lý sau bằng máy thu một tần số với nhiều trạm cố định trong đo đạc địa chính”.

2. Mục tiêu nghiên cứu

Đánh giá khả năng và hiệu quả sử dụng của phương pháp đo GPS động xử lý sau bằng máy thu một tần số khi sử dụng nhiều trạm cố định dựa trên kết quả thử

nghiệm tại khu vực đo.

3. Nội dung nghiên cứu

- Nghiên cứu tổng quan về công nghệ GPS và kỹ thuật đo GPS động xử lý sau.

- Đánh giá độ chính xác khi đo GPS động xử lý sau bằng máy thu một tần số khi sử dụng một trạm cố định và khi sử dụng nhiều trạm cố định trong đo đạc địa chính. Từ đó đề xuất phương án bố trí trạm đo hợp lý ở khu vực đo.

4. Phƣơng pháp nghiên cứu

- Phương pháp phân tích và tổng hợp tài liệu: tìm hiểu về công nghệ GPS và

ứng dụng trong đo đạc lập bản đồ địa chính.

- Phương pháp so sánh: so sánh kết quả đo GPS động xử lý sau bằng máy thu

một tần số khi sử dụng một trạm cố định và nhiều trạm cố định trong đo đạc địa chính.

- Phương pháp thống kê: phân tích các kết quả để tìm ra quy luật của các hiện

tượng.

5. Kết quả đạt đƣợc

- Đánh giá khả năng áp dụng công nghệ đo GPS động xử lý sau trong đo đạc

địa chính.

- Đề xuất một số giải pháp về việc sử dụng nhiều trạm cố định để nâng cao hiệu

quả ứng dụng công nghệ đo GPS động xử lý sau trong đo đạc địa chính.

6. Ý nghĩa của đề tài

a) Ý nghĩa khoa học

Đề xuất một số định hướng sử dụng nhiều trạm cố định trong đo GPS động xử

lý sau.

b) Ý nghĩa thực tiễn

Kết quả đề tài làm cơ sở để các đơn vị sản xuất ứng dụng đo GPS động xử lý sau bằng máy thu một tần số với nhiều trạm cố định trong để đo vẽ chi tiết và thành lập lưới khống chế trong đo đạc địa chính.

7. Cấu trúc luận văn

Ngoài phần mở đầu và kết luận, luận văn có cấu trúc gồm 03 chương:

Chương 1. Tổng quan về công nghệ GPS

Chương 2. Cơ sở khoa học của kỹ thuật đo GPS động xử lý sau

Chương 3. Thử nghiệm đo đạc địa chính bằng phương pháp GPS động xử lý

sau bằng máy thu một tần số với nhiều trạm cố định trên địa bàn quận Nam Từ Liêm, thành phố Hà Nội.

CHƢƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ GPS

1.1. Sự hình thành của hệ thống GPS

Từ những năm 60 của thế kỷ XX, Cơ quan Hàng không và Vũ trụ (NASA)

cùng với Quân đội Hoa Kỳ đã tiến hành chương trình nghiên cứu, phát triển hệ thống dẫn đường và định vị chính xác bằng vệ tinh nhân tạo. Hệ thống định vị dẫn đường

bằng vệ tinh thế hệ đầu tiên là hệ thống TRANSIT. Hệ thống này có 6 vệ tinh, hoạt

động theo nguyên lý Doppler. Hệ thống TRANSIT được sử dụng trong thương mại

vào năm 1967. Một thời gian ngắn sau đó thì TRANSIT bắt đầu ứng dụng trong trắc địa. Việc thiết lập mạng lưới điểm định vị khống chế toàn cầu là những ứng dụng sớm

nhất và giá trị nhất của hệ thống TRANSIT.

Định vị bằng hệ thống TRANSIT cần thời gian quan trắc rất lâu mà độ chính

xác chỉ đạt cỡ 1m. Do vậy, trong trắc địa thì hệ thống TRANSIT chỉ phù hợp với công

tác xây dựng các mạng lưới khống chế cạnh dài. Nó không thoả mãn được các ứng

dụng trong đo đạc thông dụng như đo đạc bản đồ, các công trình dân dụng [6].

Tiếp theo thành công của hệ thống TRANSIT, hệ thống định vị vệ tinh thế hệ

thứ hai ra đời có tên là NAVSTAR-GPS (Navigation Satellite Timing And Ranging –

Global Poisitioning System) gọi tắt là GPS. Hệ thống này bao gồm 24 vệ tinh phát tín

hiệu, bay quanh Trái đất theo những quỹ đạo xác định. Độ chính xác định vị bằng hệ

thống này được nâng cao về chất so với hệ thống TRANSIT. Nhược điểm về thời gian

quan trắc đã được khắc phục.

Một năm sau khi phóng vệ tinh thử nghiệm NTS-2 (Navigation Technology

Sattellite 2), giai đoạn thử nghiệm vận hành hệ thống GPS bắt đầu với việc phóng vệ

tinh GPS mẫu "Block I" [4]. Từ năm 1978 đến 1985 có 11 vệ tinh Block I đã được

phóng lên quỹ đạo. Hiện nay một số vệ tinh thuộc khối I đã hết thời hạn sử dụng. Việc phóng vệ tinh thế hệ thứ II (Block II) bắt đầu vào năm 1989. Sau giai đoạn này, 24 vệ tinh đã triển khai trên 6 quĩ đạo nghiêng 550 so với mặt phẳng xích đạo Trái đất với chu kỳ gần 12 giờ ở độ cao xấp xỉ 20.200 km. Loại vệ tinh bổ sung thế hệ III (Block

III) được thiết kế thay thế những vệ tinh Block II đầu tiên bắt đầu phóng vào năm 1955. Vào tháng 4 năm 2007, có tổng số 30 vệ tinh của hệ thống GPS đang được hoạt động trên quỹ đạo [1].

Cùng có tính năng tương tự với hệ thống GPS đang hoạt động còn có hệ thống GLONASS của CHLB Nga nhưng không được thương mại hoá rộng rãi và một hệ

thống tương lai sẽ cạnh tranh thị trường với hệ thống GPS là hệ thống GALIEO của

Cộng đồng Châu Âu.

Những ứng dụng sớm nhất của GPS trong trắc địa bản đồ là trong công tác đo

lưới khống chế. Ở Việt Nam, phương pháp định vị vệ tinh đã được ứng dụng từ những

năm đầu thập kỷ 1990. Với 5 máy thu vệ tinh loại 4000ST, 4000SST ban đầu sau một

thời gian ngắn đã lập xong lưới khống chế ở những vùng đặc biệt khó khăn mà từ trước đến nay chưa có lưới khống chế như Tây Nguyên, thượng nguồn sông Bé, Cà Mau [6]. Những năm sau đó công nghệ GPS đóng vai trò quyết định trong việc đo lưới cấp "0" lập hệ qui chiếu Quốc gia cũng như việc lập lưới khống chế hạng III

phủ trùm lãnh thổ (gần 30000 điểm) [16] và nhiều lưới khống chế cho các công

trình dân dụng khác.

Hiện nay hệ thống GPS vẫn đang phát triển ngày càng hoàn thiện về phần cứng

(thiết bị đo) và phần mềm (chương trình xử lý số liệu), được ứng dụng rộng rãi vào

mọi dạng công tác trắc địa bản đồ, trắc địa công trình dân dụng và các công tác định vị

khác theo chiều hướng ngày càng đơn giản và hiệu quả.

1.2. Cấu trúc của hệ thống GPS

GPS là một hệ thống kỹ thuật phức tạp và theo chức năng được chia thành 3

phần (còn gọi là đoạn – segment):

- Đoạn không gian (Space Segment);

- Đoạn điều khiển (Control Segment);

- Đoạn sử dụng (User Segment).

Hình 1.1. Cấu trúc của hệ thống GPS [1]

1.2.1. Đoạn không gian

Đoạn không gian gồm tối thiểu 24 vệ tinh nhân tạo bay trên 6 mặt phẳng quỹ đạo cách đều nhau và nghiêng 550 so với mặt phẳng xích đạo của Trái đất. Quỹ đạo của vệ tinh gần như hình tròn, vệ tinh bay ở độ cao xấp xỉ 20.200 km so với mặt đất,

bán kính quỹ đạo 26.600 km. Vệ tinh GPS chuyển động trên quỹ đạo với chu kỳ là 718

phút, mỗi một quỹ đạo có ít nhất 4 vệ tinh. Do đó, ở bất kỳ thời gian nào và bất kỳ vị trí nào trên Trái đất trong điều kiện địa hình thông thoáng cũng có thể quan trắc được ít nhất 4 vệ tinh GPS – điều kiện tối thiểu để có thể định vị được không gian 3 chiều.

Hình 1.2. Sơ đồ quỹ đạo vệ tinh hệ thống GPS

Hình 1.3. Vệ tinh GPS đang bay trên quĩ đạo quanh Trái đất

Một thành phần quan trọng của đoạn không gian là tín hiệu phát từ vệ tinh đến

các máy thu. Việc phát và thu tín hiệu vệ tinh là cơ sở để đo đạc với hệ thống GPS.

Tín hiệu phát ra từ vệ tinh bao gồm 3 thành phần cơ bản sau [1]:

- Hai sóng tải (hay sóng mang – carrier wave) trong dải tần số L (L band) là L1

và L2;

- Mã giả ngẫu nhiên sử dụng để đo khoảng cách, bao gồm C/A-code và P-code

(hay Y-code);

- Thông báo định vị (navigation message).

Mỗi vệ tinh GPS có 1 đồng hồ nguyên tử rất chính xác. Các đồng hồ này xung

nhịp với tần số f0 = 10.23MHz là tần số cơ bản để tạo ra tín hiệu phát đi từ vệ tinh.

Các sóng tải có nhiệm vụ chuyển tải mã đo khoảng cách và các thông báo định

vị. Vệ tinh GPS phát ra sóng tải ở 2 tần số ký hiệu là L1 và L2, các tần số này được

tính từ tần số cơ bản như sau:

fL1 = 154 f0 = 1575.42Mhz;

fL2 = 120 f0 = 1227.60Mhz;

Từ các tần số trên, có thể tính được bước sóng của L1 và L2 như sau:

= 19 cm = 24 cm

Các mã giả ngẫu nhiên được sử dụng để đo khoảng cách từ vệ tinh tới máy thu.

Các mã này được gọi là giả ngẫu nhiên vì chúng có tính chất gần giống như một mã

ngẫu nhiên, nhưng trong thực tế được phát sinh ra theo một thuật toán phức tạp mà ta

có thể biểu diễn một cách đơn giản dưới dạng hàm số G = G(PRN) với PRN là số

nguyên có giá trị từ 1 đến 36. Với mỗi một giá trị của PRN sẽ có một giả ngẫu nhiên. Mỗi vệ tinh GPS được gán một giá trị PRN riêng và do đó nó có mã giả ngẫu nhiên

riêng [1]. Có hai loại mã giả ngẫu nhiên là:

- C/A-code (viết tắt của từ “clear/access code” hay “coare/acquisition code”), được phát đi ở tần số 1.023Mhz và có chu kỳ lặp lại là 1ms (cứ 1ms thì mã C/A-code

lại lặp lại). Chỉ có sóng tải L1 là được điều biến bởi C/A-code, tức là mã này chỉ có trong sóng L1.

- P-code (viết tắt của từ “private code” hay “precide code”), được phát đi ở tần số 10.23Mhz và có chu kỳ lặp lại là 266.4 ngày. Số 266.4 ngày này được chia thành các khoảng 7 ngày (1 tuần) và mỗi khoảng được gán với 1 vệ tinh. Như vậy, P-code của mỗi vệ tinh sẽ lặp lại sau 1 tuần. P-code được truyền bởi cả 2 sóng tải L1 và L2.

Khi chế độ A/S (Anti Spoofing) được bật thì P-code mã hoá thành Y-code và người

dùng dân sự không sử dụng được.

- Các thông báo định vị (Navigation message) chứa các thông tin dự báo về:

+ Lịch vệ tinh;

+ Các hệ số của mô hình dùng để hiệu chỉnh sai số đồng hồ của vệ tinh;

+ Trạng thái của vệ tinh (đang hoạt động, ngừng hoạt động, sửa chữa,…);

+ Các thông số của mô hình mô tả ảnh hưởng của tầng điện ly.

Các thông tin dự báo trên được các trạm điều khiển cung cấp lên vệ tinh rồi truyền xuống các máy thu của người sử dụng trong các thông báo định vị. Các thông

báo định vị được phát đi từng bít một (0 hay 1) cứ sau 20 chu kỳ lặp lại của mã C/A-

code. Toàn bộ một thông báo định vị dài 1500bit và để truyền tải một thông báo như

vậy cần 30s [10].

Hình 1.4. Cấu trúc tín hiệu GPS [1]

1.2.2. Đoạn điều khiển

Đoạn điều khiển bao gồm các thiết bị để điều khiển vệ tinh, theo dõi trạng thái (sức khoẻ) của vệ tinh, theo dõi quỹ đạo, tính toán lịch vệ tinh, tải các dữ liệu lên vệ

tinh. Đoạn điều khiển gồm 5 trạm mặt đất nằm ở Hawaii, Colorado Springs, đảo

Ascension, Diego Garcia và Kwajalein. Các trạm này có chức năng như sau [1]:

- Cả 5 trạm đều là các trạm theo dõi (monitoring station) có nhiệm vụ theo dõi trạng thái hoạt động và quỹ đạo của vệ tinh, chuyển các thông tin thu thập được về trạm điều khiển chính (master control station).

- Trạm điều khiển chính đặt ở căn cứ không quân Schriever AFB (Air Force

Base) ở Colorado Springs, có nhiệm vụ xử lý dữ liệu thu nhận được từ các trạm

khác để tính toán lịch vệ tinh và các số hiệu chỉnh đồng hồ vệ tinh. Đây cũng là

trạm ra các lệnh điều khiển hệ thống như thay đổi đường bay của vệ tinh, tắt / bật

các chế độ mã hoá,…

- Ba trạm ở đảo Ascension, Diego Garcia và Kwajalein có chức năng tải dữ liệu

lên các vệ tinh (bao gồm lịch vệ tinh, số liệu hiệu chỉnh đồng hồ để đưa vào thông báo

định vị Navigation message và các lệnh từ trạm điều khiển chính). Mỗi trạm tải dữ liệu

có thể quan sát được mọi vệ tinh ít nhất một lần trong ngày. Do đó, mỗi một vệ tinh sẽ

được nhìn thấy và truyền dữ liệu từ 3 trạm tải dữ liệu 3 lần trong ngày, các thông báo

định vị được cập nhật 3 lần trong 1 ngày (mặc dù hiện nay người ta mới chỉ cập nhật 1

hoặc 2 lần / ngày).

- Một chức năng nữa của phần điều khiển ít được nhắc tới là chức năng xác

định hệ quy chiếu cho các kết quả đo GPS. Toạ độ vệ tinh có trong lịch vệ tinh do các

trạm điều khiển phát lên được cho trong hệ tọa độ WGS-84. Do đó, các kết quả đo

GPS đều nằm trong hệ tọa độ này.

Khi hệ thống GPS ngày càng phát triển và hiện đại thì các vệ tinh càng trở nên độc lập hơn với phần điều khiển. Các vệ tinh khối II R và II F có thể liên kết với nhau và lịch vệ tinh có thể được tính toán ở ngay trong phần không gian mà không cần đến phần điều khiển của hệ thống.

Hình 1.5. Mạng lưới các trạm điều khiển của hệ thống GPS từ sau năm 2005

Từ tháng 8 năm 2005, 6 trạm điều khiển của NGA (National Geospatial- Intelligence Agency – Cơ quan tình báo địa không gian Mỹ) đã được thêm vào phần

điều khiển của GPS, nâng tổng số trạm điều khiển lên thành 11 trạm. Với số lượng

trạm điều khiển như vậy, mỗi một vệ tinh luôn luôn có thể được nhìn thấy từ ít nhất là

2 trạm điều khiển và kết quả xác định vị trí của vệ tinh sẽ được chính xác hơn. Trong

thời gian tới sẽ có thêm 5 trạm điều khiển nữa của NGA được bổ sung và khi đó mỗi

vệ tinh luôn luôn có thể được nhìn thấy từ tối thiểu 3 trạm điều khiển [1].

Sau khi số liệu GPS được thu thập, xử lý, tọa độ và độ lệch của đồng hồ của

từng vệ tinh được tính toán và hiệu chỉnh tại trạm chủ và truyền tới các vệ tinh hàng

ngày thông qua các trạm theo dõi.

1.2.3. Đoạn sử dụng

Đoạn sử dụng bao gồm các máy thu tín hiệu vệ tinh và phần mềm tính toán xử

lý số liệu. Máy thu tín hiệu GPS có thể đặt cố định trên mặt đất hay có thể gắn trên các

phương tiện chuyển động như đi bộ, ôtô, tàu điện, tàu thủy, tên lửa, vệ tinh nhân tạo,…tùy theo mục đích sử dụng.

Các thiết bị của đoạn sử dụng rất đa dạng bởi chúng phục vụ cho rất nhiều ứng

dụng khác nhau của GPS. Các thiết bị này thường được phân loại theo loại trị đo mà chúng có thể thực hiện được, đó là [1]:

+ Các máy thu GPS để định vị trong mục đích dân sự, chúng sử dụng phương

pháp đo mã C/A-code ở tần số L1;

+ Các máy thu GPS để định vị trong các mục đích quân sự, chúng sử dụng

phương pháp đo mã C/A-code và P-code ở cả 2 tần số L1 và L2;

+ Các máy đo pha một tần số (L1);

+ Các máy đo pha 2 tần số L1 và L2.

Trong số 4 loại máy trên thì có hai loại sau được sử dụng trong đo đạc địa chính

vì chúng cho độ chính xác rất cao, tới vài milimét.

Hình 1.6. Một số loại máy thu GPS của hãng Trimble

1.3. Các phƣơng pháp đo GPS

1.3.1. Đo GPS tuyệt đối

Là phương pháp xác định tọa độ của điểm đặt máy thu tín hiệu vệ tinh trong hệ tọa độ toàn cầu WGS-84. Phương pháp định vị này là việc tính tọa độ của điểm đo nhờ

việc giải bài toán giao hội không gian dựa trên cơ sở khoảng cách đo được từ các vệ tinh đến máy thu và tọa độ của các vệ tinh tại thời điểm đo. Do nhiều nguồn sai số nên độ chính xác vị trí điểm thấp (sai số khoảng 5m-15m), không dùng được cho việc đo đạc chính xác, chỉ dùng cho mục đích dẫn đường và các mục đích khác với yêu cầu độ chính xác không cao. Đối với phương pháp này chỉ dùng một máy để

thu tín hiệu vệ tinh.

1.3.2. Đo GPS tƣơng đối

Thực chất của phương pháp đo là xác định hiệu tọa độ không gian của 2 điểm đo đồng thời đặt trên 2 của đầu khoảng cách cần đo (Baseline). Độ chính xác của

phương pháp này là rất cao do loại trừ được nhiều nguồn sai số nên được sử dụng

trong đo đạc xây dựng lưới khống chế trắc địa và công tác đo đạc bản đồ các tỷ lệ. Do

bản chất là đo tọa độ tương đối nên phương pháp này cần tối thiểu 2 máy thu vệ tinh trong một thời điểm đo. Tùy thuộc vào quan hệ của các trạm đo trong thời gian đo mà người ta chia thành 4 dạng đo tương đối, đó là: đo tĩnh (Static), đo tĩnh nhanh (Fast – Static), đo động (Kinematic) và đo giả động (Pseudo Kinematic). Tùy từng dạng lưới

mà sử dụng dạng đo thích hợp [1].

1.3.2.1. Phương pháp đo tĩnh (static)

Trong kỹ thuật đo tĩnh, một máy thu đặt ở điểm đã biết tọa độ (gọi là base

receiver) và máy thu thứ 2 đặt tại điểm cần xác định tọa độ (gọi là remote receiver).

Nếu có nhiều hơn hai máy thu thì có thể bổ sung thêm các base receiver hoặc remote

receiver.

Khi kỹ thuật đo tĩnh đòi hỏi các máy thu phải cùng đo đồng thời một khoảng

thời gian khá lâu (từ 30 phút tới thậm chí vài ngày) để có thể tính được số nguyên chu

kỳ. Khoảng thu tín hiệu (logging interval) thường được chọn là 15-20s. Thời gian đo

phụ thuộc vào số lượng vệ tinh, đồ hình vệ tinh, chiều dài cạnh đáy, loại máy thu (1

tần số hay là 2 tần số), yêu cầu về độ chính xác,…Cần chú ý là trong quá trình đo phải

có tối thiểu 4 vệ tinh cùng được nhìn thấy từ base receiver và remote receiver.

Hình 1.7. Sơ đồ kỹ thuật đo tĩnh

Sau khi đo đạc xong ngoài thực địa, dữ liệu được trút vào máy tính để xử lý

bằng các phần mềm chuyên dụng. Kết quả xử lý sẽ là lời giải của các cạnh đáy ở nhiều mức độ khác nhau:

- Fixed solution: tìm thấy được (giải được) số nguyên chu kỳ;

- Float solution: không giải được số nguyên chu kỳ;

- Iono free solution: đã khử được ảnh hưởng của tầng điện ly, chỉ áp dụng với kết quả đo ở 2 tần số L1, L2. Tùy theo việc số nguyên chu kỳ có tìm thấy không mà có 2 loại lời giải “Iono free fixed solution” hay “Iono free float solution”.

Tùy thuộc vào chiều dài cạnh đáy (baseline) mà có các yêu cầu đối với kết quả

xử lý [1]:

- Đối với cạnh ngắn (< 15-20km), bắt buộc phải tìm được số nguyên chu kỳ

mới đảm bảo độ chính xác và độ tin cậy. Tức là yêu cầu phải đạt được Fixed solution.

- Đối với cạnh đáy dài (> 20km) thì lời giải “Iono free fixed solution” là lời giải

tốt nhất. Tuy nhiên, nếu cạnh đáy (> 30km) thì lời giải “Iono free float solution” cũng

chấp nhận được nhưng cần kiểm tra cẩn thận kết quả đo đạc và nhất thiết phải bình sai

lưới để đảm bảo độ tin cậy.

- Đối với cạnh đáy rất dài (> 200km nếu sử dụng lịch vệ tinh dự báo, hay >

2000km nếu sử dụng lịch vệ tinh chính xác) thì “Iono free float solution” là lời giải tốt

nhất với điều kiện là thời gian đo phải đủ lâu, từ vài giờ trở lên.

Chú ý rằng với các máy thu 1 tần số L1, chỉ có thể đo được các cạnh đáy ngắn

(< 15 – 20km), bởi vậy lời giải “fixed solution” là yêu cầu bắt buộc khi sử dụng các

máy thu này [1].

Đo tĩnh là kỹ thuật đo GPS chính xác nhất bởi đồ hình vệ tinh được thay đổi

nhiều trong suốt quá trình khá dài của ca đo. Độ chính xác trung bình của kỹ thuật đo

tĩnh đạt khoảng 5mm+1ppm, tức là sai số trung phương khoảng 1.5cm cho cạnh đáy dài 10km.

1.3.2.2. Đo tĩnh nhanh (fast static / rapid static)

Kỹ thuật đo tĩnh nhanh được thực hiện tương tự kỹ thuật đo tĩnh song thời gian ca đo tại một trạm ngắn hơn, chỉ khoảng 10-20 phút tùy thuộc vào số lượng và đồ hình vệ tinh cũng như loại máy thu được sử dụng. Thời gian đo được giảm xuống nhờ vào

việc sử dụng C/A-code (hay P-code) và kỹ thuật Wide-laning để ước tính khoảng cách gần đúng và giảm thiểu miền tìm kiếm số nguyên chu kỳ. Cùng với đó, phần mềm xử

lý số liệu cũng sử dụng những thuật toán nâng cao để giảm thiểu yêu cầu đối với

khoảng thời gian thu tín hiệu [1].

Trước đây, chỉ có máy thu 2 tần số mới có thể đo tĩnh nhanh. Gần đây nhiều

máy thu một tần số (như Trimble 4600LS, R3) đã bắt đầu có khả năng sử dụng kỹ

thuật này. Tuy nhiên, việc sử dụng máy thu 2 tần số vẫn có ưu thế hơn bởi thời gian đo

ngắn hơn và độ chính xác cao hơn. Kỹ thuật đo tĩnh nhanh thích hợp cho các cạnh đáy ngắn (< 15-20km).

1.3.2.3. Phương pháp đo động (Kinematic)

Phương pháp đo động ra đời từ năm 1985 song đến những năm 1990 mới được

áp dụng rộng rãi nhờ có tiến bộ trong lời giải OTF (on-the-fly). Ở Mỹ, phương pháp

đo động được triển khai thử nghiệm từ năm 1997. Phương pháp đo dựa trên nguyên lý

định vị tương đối [4].

Cơ sở định vị động dựa trên sự khác nhau của trị đo giữa hai chu kỳ đo (epoch),

được nhận bởi một máy thu tín hiệu của chính vệ tinh nào đó chuyển đến. Sự thay đổi

đó tương đương với sự thay đổi khoảng cách đến vệ tinh.

Phương pháp này cho phép xác định vị trí tương đối của hàng loạt điểm so với

điểm đã biết trong đó tại mỗi điểm đo chỉ cần thu tín hiệu trong vòng từ 5 đến 15 giây

tùy thuộc vào tần suất ghi tín hiệu. Theo phương pháp này chỉ cần có ít nhất 2 máy

thu. Để xác định được số nguyên chu kỳ của tín hiệu vệ tinh cần phải có một cạnh đáy

đã biết, tức là nối 2 điểm đã biết tọa độ. Sau khi đã xác định được số nguyên chu kỳ thì

nó được giữ nguyên để tính khoảng cách từ vệ tinh đến máy thu cho các điểm đo tiếp

sau trong suốt ca đo. Nhờ vậy, thời gian thu tín hiệu tại điểm đo chỉ vài chục giây,

không phải thời gian dài như phương pháp đo tĩnh.

Với cạnh đáy đã biết, ta đặt một máy thu cố định ở điểm đầu cạnh đáy và cho

tiến hành thu liên tục tín hiệu vệ tinh trong suốt chu kỳ đo. Máy này được gọi là máy cố định (base station). Ở điểm cuối cạnh đáy, ta đặt máy thu thứ hai cho nó thu tín hiệu vệ tinh đồng thời với máy cố định trong vòng từ 20 đến 60 giây. Công việc này gọi là khởi đo (initialization). Tiếp đó cho máy di động lần lượt chuyển đến các điểm đo cần

xác định, tại mỗi điểm đo dừng lại để thu tín hiệu trong một vài phút và cuối cùng trở về điểm xuất phát là điểm cuối cạnh đáy để khép tuyến đo bằng lần thu tín hiệu thứ hai cũng kéo dài trong một phút tại điểm này.

Yêu cầu nhất thiết của phương pháp đo động là cả máy cố định và máy di động đều phải đồng thời thu tín hiệu từ ít nhất là 4 vệ tinh chung trong suốt ca đo. Vì vậy

tuyến đo phải được bố trí ở khu vực thoáng đãng để không xảy ra tình trạng thu tín

hiệu bị gián đoạn (gọi là trượt chu kỳ - cycle slip). Nếu xảy ra trường hợp này là phải

tiến hành khởi đo lại tại cạnh đáy xuất phát hoặc sử dụng một cạnh đáy khác được thiết lập dự phòng trên tuyến đo. Cạnh đáy có thể dài từ 2m đến 5km và có độ chính

xác cỡ centimét là đủ. Trong phương pháp đo động, có thể dùng các kỹ thuật đo khác

nhau như: đo liên tục (continuous), hoặc “dừng và đi” (Stop and Go) hoặc kiểu đo

đánh dấu sự kiện (Event Markers) [4],…Trong đó kỹ thuật đo “dừng và đi” được dùng nhiều trong đo chi tiết để thành lập bản đồ địa hình, bản đồ địa chính, đo vẽ mặt cắt địa hình, đo bao các khu vực để kiểm kê diện tích đất sử dụng.

Hình 1.8. Sơ đồ kỹ thuật đo GPS động (Kinematic GPS)

Tuỳ thuộc vào thời điểm xử lý số liệu đo (xử lý ngay thực địa hay xử lý trong

phòng sau khi đo) mà người ta chia làm 2 dạng:

1. Đo GPS động thời gian thực (GPS RTK – Real Time Kinematic GPS)

Cách đo này ngoài các máy thu vệ tinh còn cần thêm hệ thống Radio Link truyền số liệu liên tục từ trạm cố định đến trạm di động và thiết bị xử lý số liệu gọn

nhẹ. Hệ thống Radio Link bao gồm:

+ Radio phát số liệu: là thiết bị phát truyền số liệu được nối với trạm tĩnh bằng cáp mềm truyền số liệu và phát số liệu vệ tinh đo được tại trạm tĩnh đến thiết bị thu số liệu tại trạm động.

+ Radio thu số liệu: có nhiệm vụ nhập số liệu truyền từ trạm phát và truyền vào

thiết bị xử lý số liệu tại trạm động tại thực địa.

Thiết bị đồng bộ của bộ đo RTK gồm các máy thu phát Radio Link, ví dụ như

Trimtalk 450, Trimtalk 450S, Trimtalk 900 của hãng Trimble.

Với phương pháp RTK thì tầm hoạt động của máy di động bị hạn chế (chỉ

khoảng 5km). Nếu thiết lập thêm một trạm thu phát trung gian thì tầm hoạt động của máy đo có thể lên đến 10km.

Ngoài việc đo tọa độ điểm khống chế, đo chi tiết thực địa, thì phương pháp

RTK còn có tính năng cắm điểm có tọa độ thiết kế trước ra thực địa và dẫn đường với

độ chính xác cao [4].

2. Đo GPS động xử lý sau (Post Processing Kenimatic GPS)

Phương pháp này thì tọa độ các điểm đo có được sau khi xử lý số liệu trong phòng, do vậy không sử dụng thiết bị truyền số liệu Radio Link. Tầm hoạt động của

máy di động có thể lên tới 50km [4].

Với phương pháp này thì máy thu di động có năng suất lao động cao, rất phù

hợp cho việc phát triển lưới khống chế cấp đường chuyền, các điểm khống chế ảnh, đo

vẽ chi tiết bản đồ địa hình và bản đồ địa chính. Chi tiết về phương pháp đo động xử lý

sau sẽ được trình bày cụ thể ở chương 2.

1.3.2.4. Phương pháp đo giả động

Phương pháp đo giả động cũng cho phép xác định vị trí tương đối của hàng loạt

điểm so với điểm đã biết trong khoảng thời gian đo khá nhanh, nhưng độ chính xác

định vị không bằng phương pháp đo động. Trong phương pháp này không cần làm thủ

tục khởi đo, tức là không cần sử dụng cạnh đáy đã biết. Máy cố định cũng phải tiến

hành thu tín hiệu vệ tinh liên tục trong suốt chu kỳ đo, còn máy di động được chuyển

đến từng điểm đo, tại mỗi điểm thu tín hiệu trong vòng 5-10 phút.

Sau khi đo hết lượt, máy đo động quay trở về điểm xuất phát (điểm đo đầu tiên)

và đo lặp lại tất cả các điểm theo đúng trình tự trước đó, nhưng phải bảo đảm sao cho

khoảng thời gian dãn cách giữa 2 lần đo tại mỗi điểm không ít hơn một tiếng đồng hồ.

Chính trong khoảng thời gian này đồ hình phân bố vệ tinh thay đổi đủ để xác định số nguyên đa trị, còn 2 lần đo, mỗi lần kéo dài 5-10 phút và giãn cách nhau một tiếng đồng hồ có tác dụng tương đương như phép đo tĩnh kéo dài trong một tiếng. Yêu cầu nhất thiết cho phép đo này là phải có được ít nhất là 4 vệ tinh chung cho cả 2 lần đo tại

mỗi điểm quan sát [6].

Điều đáng chú ý là máy di động không nhất thiết phải thu tín hiệu liên tục trong suốt cả chu kỳ đo mà chỉ thu trong vòng 5-10 phút tại mỗi điểm đo, nghĩa là có thể tắt

máy trong lúc di chuyển từ điểm nọ sang điểm kia. Điều này cho phép áp dụng phương pháp ở cả những khu vực có nhiều vật che khuất. Về mặt thiết kế, tổ chức đo thì chỉ

nên bố trí khu vực đo tương đối nhỏ so với lượng điểm vừa phải để có thể kịp đo lặp

tại mỗi điểm sau một tiếng đồng hồ và bảo đảm số lượng vệ tinh chung cho cả 2 lần đo phải có ít nhất được 4 vệ tinh.

1.3.2.5. Đo GPS cải chính phân sai (DGPS – Differential GPS)

Là phương pháp đo GPS sử dụng kỹ thuật định vị tuyệt đối sử dụng trị đo code

có độ chính xác đo tọa độ 0.5-3m. Nội dung của phương pháp đo là dùng 2 trạm đo trong đó 1 trạm gốc (Base station) có tọa độ biết trước và 1 trạm đo tại các điểm cần đo tọa độ (Rover station). Trên cơ sở độ lệch về tọa độ đo so với tọa độ thực tại trạm gốc để hiệu chỉnh vào kết quả đo tại trạm động theo nguyên tắc đồng ảnh hưởng. Yêu

cầu quan trọng khi đo phân sai là trạm tĩnh hay trạm động đều phải thu tín hiệu đồng

thời, cùng số vệ tinh. Có hai phương pháp đo cải chính phân sai [1]:

- Cải chính vào cạnh: sử dụng cạnh tính theo trị đo code của trạm tĩnh đến từng

vệ tinh và tìm độ lệch so với khoảng cách thực của nó trên cơ sở tọa độ điểm gốc. Các

độ lệch này được dùng để cải chính cho chiều dài cạnh từ điểm cần định vị đến các vệ

tinh tương ứng trước khi đưa cạnh vào tính tọa độ cho trạm động.

- Cải chính vào tọa độ: xác định được độ lệch về tọa độ giữa tọa độ tính được

của trạm tĩnh và tọa độ thực của nó do ảnh hưởng của các nguồn sai số. Các độ lệch đó

được cải chính tương ứng vào tọa độ của trạm động.

Bảng 1.1. Bảng so sánh các phương pháp đo GPS [4]

Các đặc trƣng khác Kiểu đo Độ chính xác đạt đƣợc Số vệ tinh tối thiểu Thời gian đo tối thiểu

- 1 tần số: 5mm+1ppm Đo tĩnh 4 1 giờ tần số: (Static) - Máy một tần số cho độ chính xác tốt nhất với S 10km - 2 5mm+0.5ppm

tĩnh

Đo nhanh 4 8’-30’ (phụ 5-10mm+1ppm thuộc vào thời gian đo) Các thủ tục đo như phương pháp đo tĩnh

(Fast static)

- Khoảng cách tối đa 50km

Đo động xử lý sau 4 2 trị đo 1cm+1ppm

(GPS- PPK) - Cần khởi đo trên cạnh đáy đã biết hoặc bằng đo tĩnh nhanh trên cạnh chưa biết

- Khoảng cách đo phụ thuộc vào Radio Link, < 10km

Đo động thời gian thực 4 1 trị đo 1cm+1ppm

(GPS- RTK) - Cần khởi đo trên điểm đã biết toạ độ hoặc đo tĩnh nhanh

- Không cần thu liên tục vệ tinh Đo DGPS xử lý sau - 0.5m với máy thu Everest Maxwel, với 5 vệ tinh, PDOP<4 4 2 trị đo

- Không cần Radio Link truyền sóng (PPK- DGPS) - 1 3m đối với máy thu khác cùng điều kiện

- Không cần thu liên tục vệ tinh - 0.5m với máy thu Everest Maxwel, với 5 vệ tinh, PDOP<4 4 1 trị đo Đo DGPS thời gian thực

- Không cần Radio Link truyền sóng - 1 3m đối với máy thu khác cùng điều kiện (RTK- DGPS)

Các số liệu trong bảng trên dựa trên kết quả mới nhất với thiết bị đo của hãng

Trimble [4] .

1.4. Tình hình ứng dụng công nghệ GPS trong thu thập dữ liệu không gian

1.4.1. Tình hình ứng dụng GPS trên thế giới

Với khả năng đảm bảo độ chính xác định vị hàng chục mét đến vài ba mét (định vị tuyệt đối), thậm chí đến cỡ centimét, milimét (định vị tương đối) trên phạm vi toàn cầu, trong mọi điều kiện thời tiết, vào bất cứ lúc nào, hệ thống GPS đã và đang được

ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực hoạt động của con người.

1.4.1.1. Ứng dụng GPS trên sông, biển

1. Hoạt động giao thông thủy

- Dẫn đường trên biển cả, ven bờ, ra vào cảng;

- Dẫn đường trên sông ngòi, kênh rạch;

- Theo dõi, giám sát giao thông trên biển.

2. Khai thác dầu khí

- Phục vụ khai thác: đo vẽ thủy đạc, đo địa chấn, đo vẽ khu vực dự báo có dầu,

đo vẽ phục vụ việc lắp đặt đường ống;

- Định vị tàu khoan, thiết bị hồi âm;

- Xác định các khu vực tích tụ dầu, các bồn chứa dầu.

3. Đo vẽ thủy đạc

Đo vẽ hải đồ chính xác, đo vẽ bản đồ địa hình đáy biển, phát hiện các vật cản

nguy hiểm cho hàng hải.

1.4.1.2. Ứng dụng GPS trên đất liền và trên không

- Đạo hàng và định vị các phương tiện giao thông vận tải trên bộ;

- Các dịch vụ an toàn cứu hộ;

- Theo dõi hoạt động của đường sắt;

- Dẫn đường bay, điều khiển cất cánh, hạ cánh tại các sân bay.

1.4.1.3. Ứng dụng GPS trong trắc địa

- Trong đo đạc địa chính: ứng dụng thành lập bản đồ địa chính theo phương

pháp đo PPK hoặc RTK;

- Lưới khống chế trắc địa: ứng dụng thành lập các mạng lưới có độ chính xác

cao (như lưới nhà nước hạng I, II) tới độ chính xác thấp hơn như lưới hạng I, II và lưới

khống chế ảnh;

- Theo dõi biến dạng cục bộ: nhằm theo dõi lún do khai thác mỏ hoặc biến dạng

công trình;

- Theo dõi biến dạng toàn bộ: như hoạt động kiến tạo của địa tầng, sự trôi dạt

của các lục địa.

1.4.2. Tình hình ứng dụng GPS ở Việt Nam

1.4.2.1. Ứng dụng GPS thành lập mạng lưới khống chế quốc gia

Từ năm 1991 đến năm 1993 Cục Đo đạc và Bản đồ nhà nước đã kịp thời ứng dụng công nghệ GPS để phủ lưới tọa độ tại các khu vực khó khăn: Minh Hải, Sông Bé, Tây Nguyên với máy thu một tần số 4000ST và máy thu hai tần số 4000SST với tổng

số điểm là 117 điểm tạo thành mạng lưới dày đặc. Năm 1992 đã xây dựng lưới trắc địa

biển gồm 36 điểm trong đó có 09 điểm thuộc lưới tam giác đường chuyền dọc bờ biển.

Cuối năm 1995 Tổng Cục Địa chính đã quyêt định xây dựng lưới tọa độ cấp "0"

quốc gia gồm 96 điểm trong đó có 68 điểm thiết kế trùng với các điểm tọa độ hạng I, II

trước đây [16].

Năm 1997 Tổng cục Địa chính đã sử dụng công nghệ GPS để đo nối tọa độ

với lưới IGS quốc tế gồm 04 điểm là: Guam, Đài Loan, Lhasa (Tây Tạng), Shao (Thượng Hải).

Từ năm 1994, khi công tác đo đạc thành lập bản đồ địa chính trở thành nhiệm vụ cấp bách, Tổng cục Địa chính đã phê duyệt dự án xây dựng mạng lưới tọa độ hạng

III phủ trùm toàn quốc dày hơn mạng lưới hạng III cũ và được xây dựng bằng công

nghệ định vị toàn cầu GPS, được gọi là mạng lưới địa chính cơ sở.

Trong thời gian từ năm 1994 đến 1996 đã hoàn thành được mạng lưới hạng III

phủ trùm 20 tỉnh, thành phố với trên 5000 điểm.

Từ năm 1999 đến năm 2003 đã hoàn thành mạng lưới xây dựng mạng lưới hạng

III phủ trùm trên 40 tỉnh, thành phố còn lại.

Lưới tọa độ hạng III được đo bằng công nghệ GPS với các máy thu tín hiệu vệ

tinh 01 và 02 tần số (như máy Trimble 4000ST, 4000SST, 4000SSE).

Như vậy, hiện nay mạng lưới tọa độ hạng III đã phủ trùm 63 tỉnh, thành phố

trong cả nước với 12631 điểm. Mạng lưới trên đã được bình sai tổng thể với độ chính

xác trong giới hạn cho phép và được đưa vào khai thác sử dụng [16].

1.4.2.2. Xây dựng các trạm DGPS

Với sự phát triển mạnh mẽ của công nghệ thông tin, sự tiến bộ vượt bậc của

việc khai thác và sử dụng hệ thống GPS, công nghệ DGPS với thiết bị không đắt tiền, sử dụng đơn giản với độ chính xác cỡ khoảng từ đê-xi-mét đến 3m thực tế đang trở thành giải pháp hữu hiệu đối với đo đạc cập nhật biến động bản đồ có tỷ lệ lớn 1/10000, phục vụ các mục đích định vị, dẫn đường, điều tra khảo sát tài nguyên biển,

đo đạc địa hình đáy biển, tìm kiếm cứu nạn trên biển,…

Hệ thống trạm GPS quốc gia đang hoạt động gồm 3 trạm:

- Trạm GPS Đồ Sơn: tầm phủ sóng 500km;

- Trạm GPS Vũng Tàu: tầm phủ sóng 700km;

- Trạm GPS Điện Biên: tầm phủ sóng 350km.

Ngoài 3 trạm GPS quốc gia trên thì còn có thêm 2 trạm phục vụ công tác phân

giới cắm mốc biên giới Việt – Trung là trạm Hà Giang phủ sóng 200km và trạm Cao Bằng phủ sóng 250km.

Dự kiến trong thời gian tới chúng ta sẽ xây thêm 2 trạm Hà Nội và Đà Nẵng có

tầm phủ sóng 700km, khi đó chúng ta sẽ có một hệ thống trạm GPS phủ sóng kín toàn

lãnh thổ và khu vực rộng lớn ngoài biển.

1.4.2.3. Ứng dụng GPS trong đo đạc địa chính

Dựa trên độ chính xác của GPS, việc ứng dụng GPS vào trong đo đạc địa chính đã được thực hiện từ khá sớm ở nước ta. Các nghiên cứu ứng dụng GPS của Viện

Nghiên cứu Địa chính (nay là Viện Khoa học Đo đạc và Bản đồ) như đo vẽ bản đồ địa

chính tỷ lệ 1:1000 khu vực đất nông nghiệp tại xã Dục Tú, ngoại thành Hà Nội năm

1998; đo vẽ bản đồ địa chính đất thổ canh tỷ lệ 1:2000 tại xã Mộc Bắc, huyện Duy

Tiên, tỉnh Hà Nam năm 1998; đo vẽ bản đồ địa chính đất thổ canh kết hợp với công

nghệ ảnh số tỷ lệ 1:1000 tại phường Tân Hiệp, thành phố Biên Hòa, tỉnh Đồng Nai

năm 1999.

Ngoài ra, hiện nay tình hình triển khai ứng dụng GPS trong các đơn vị sản xuất

đã được phổ biến rộng rãi và có chiều sâu. Ví dụ về một số dự án đo đạc mà tác giả đã

tìm hiểu như xây dựng lưới tọa độ địa chính tại xã Phú Mãn, huyện Quốc Oai, thành

phố Hà Nội; đo chi tiết thành lập bản đồ địa chính bằng phương pháp RTK ở huyện

Lương Tài, tỉnh Bắc Ninh; đo chi tiết thành lập bản đồ địa chính bằng phương pháp

RTK tại xã Đông Hòa Hiệp, tỉnh Tiền Giang; Đo vẽ bản đồ địa chính tỷ lệ 1:1000 khu

đo Đại học Quốc gia, huyện Thạch Thất, thành phố Hà Nội.

Các công đoạn trong đo đạc địa chính hiện nay sử dụng công nghệ GPS bao

gồm:

- Xây dựng lưới bằng công nghệ GPS: lưới địa chính được đo bằng công nghệ GPS, khi đo sử dụng các loại máy như Trimble 4600LS, Trimble 4000SSE,…Trong quá trình đo cũng đảm bảo các yêu cầu về thời gian đo mỗi ca đo tối thiểu từ 60 phút trở lên, đồng thời trị đo là tối đa; trước khi đo cũng phải lập lịch đo; đặt góc ngưỡng vệ

tinh; chiều cao anten; số hiệu điểm đo. Sau khi thu được kết quả đo ngoài thực địa, bước tiếp theo sẽ là xử lý nội nghiệp bằng các phần mềm chuyên dụng như TBC (Trimble Business Center), TGO (Trimble Geomatics Office), GPSurvey,…

- Đo chi tiết bằng phương pháp PPK, RTK: phương pháp này gồm có máy cố định (Base) được đặt cố định trong suốt quá trình đo và máy động (Rover) di chuyển

trong quá trình đo điểm chi tiết; phương pháp này cũng yêu cầu về số lượng vệ tinh ở

máy cố định và máy động phải thu được đồng thời 4 vệ tinh, thời gian thu tín hiệu, số

hiệu điểm đo, chiều cao anten; đo theo kiểu dừng và đi (Stop and Go) hay đo liên tục.

Hiện nay, việc ứng dụng GPS vào trong đo đạc địa chính đã được áp dụng rộng

rãi. Để việc thực hiện có hiệu quả và chất lượng đồng thời khẳng định vai trò quan

trọng của GPS, Nhà nước đã ban hành các văn bản quy phạm hướng dẫn và quy định

về các sản phẩm đo đạc bản đồ khi dùng công nghệ GPS như Thông tư hướng dẫn áp dụng Hệ quy chiếu và Hệ tọa độ Quốc gia VN-2000 số 973/2001/TT-TCĐC ngày 20/6/2001 của Tổng cục Địa chính (nay là Bộ Tài nguyên và Môi trường); Quy phạm đo vẽ bản đồ địa chính năm 2008 của Bộ Tài nguyên và Môi trường; Thông tư số

55/2013/TT-BTNMT ngày 30 tháng 12 năm 2013 của Bộ Tài nguyên và Môi trường

về quy định thành lập bản đồ địa chính.

Xét về góc độ chính xác đạt được, phạm vi ứng dụng, hiệu quả ứng dụng, đội

ngũ cán bộ sử dụng, có thể nói rằng công nghệ GPS ở Việt Nam đã ngang tầm với các

nước trong khu vực và quốc tế.

CHƢƠNG 2. CƠ SỞ KHOA HỌC

CỦA KỸ THUẬT ĐO GPS ĐỘNG XỬ LÝ SAU

2.1. Cơ sở khoa học của phƣơng pháp đo pha GPS

Đây là các phương pháp đo GPS chính xác nhất, độ chính xác đạt tới (1 5)mm+1ppm. Khác với phương pháp định vị độc lập và DGPS, trong phương pháp

này người ta đo pha của các sóng tải (L1 và L2) chứ không phải thời gian trong mã

C/A-code hoặc P-code. Cũng như DGPS, để đo pha cần ít nhất 2 máy thu (tốt nhất là

3-4 máy) [1].

2.1.1. Mô hình toán học của phương pháp đo pha GPS

Giả sử môi trường giữa vệ tinh k và máy thu i là chân không, tại một thời gian thực tr nào đó máy phát trong vệ tinh và trong máy thu cùng đồng thời phát ra tín hiệu với cùng tần số và cùng pha (tức là 2 tín hiệu giống hệt nhau). Tín hiệu từ vệ tinh phát

ra sẽ được thu lại tại máy thu và tại thời điểm t máy thu sẽ đo lệch pha (t) (tính

bằng đơn vị bước sóng) giữa tín hiệu thu được và tín hiệu do chính nó phát ra.

Hình 2.1. Độ lệch pha giữa sóng từ vệ tinh và sóng do máy thu phát ra

Nếu khoảng cách giữa vệ tinh và máy thu bằng 0 thì (t) = 0, tuy nhiên nếu

khoảng cách này khác 0 thì độ lệch pha đo được cũng khác 0 bởi tín hiệu của vệ tinh mất thời gian truyền từ vệ tinh tới máy thu. Khi đó [1]:

(t) = (t) - (t) + N (2.1)

với (t) là pha của tín hiệu phát ra từ máy thu và (t) là pha của tín hiệu vệ tinh

nhận được ở máy thu.

Giá trị N là một số nguyên (chưa biết) các bước sóng và được đưa vào phương

trình trên bởi máy thu chỉ có khả năng đo được phần lẻ của độ lệch pha. Ví dụ như tại

thời điểm t, pha của tín hiệu của máy thu bằng (t) = 18.2 chu kỳ và pha của tín hiệu

vệ tinh nhận được bằng (t) = 15.1 chu kỳ thì (t) sẽ đo được bằng 0.1 chu kỳ

chứ không phải 3.1 chu kì. Trong GPS, N được gọi là số nguyên chu kì hay trị

nguyên nhập nhằng (integer ambiguity). Chú ý rằng N là số nguyên chu kỳ tại thời

điểm máy thu bắt đầu bắt được (lock) tín hiệu vệ tinh và số này không thay đổi trong

quá trình đo đạc nếu máy thu vẫn liên tục thu được tín hiệu vệ tinh.

Nếu đặt là thời gian tín hiệu truyền qua khoảng cách từ vệ tinh k tới máy thu

i thì ta có:

(t) = (t- ) = (t) – f = (t) - f (2.2)

Với f là tần số của sóng tải, () là pha của tín hiệu vệ tinh ở thời điểm nó

được phát ra (tức là thời điểm nó ra khỏi vệ tinh). Do ở trên ta đã đặt điều kiện là tín

hiệu của vệ tinh và tín hiệu của máy thu có cùng pha và tần số nên (t) = (t)

Thế phương trình (2.2) vào (2.1) ta có:

(t) = f + N (2.3)

Nhân 2 vế của phương trình trên với bước sóng trong chân không = c / f của

sóng tải ta có:

(t) = (t) = (t) + N (2.4)

Đại lượng (t) = (t) được gọi là trị đo pha và được tính bằng đơn

vị mét.

Phương trình (2.3) là mô hình toán học của phương pháp đo pha trong trường

hợp lý tưởng. Trong thực tế các trị đo pha còn chịu ảnh hưởng bởi :

- Độ lệch (độ trễ) thời gian dtk và dti của đồng hồ vệ tinh và đồng hồ của

máy thu;

- Ảnh hưởng của tầng điện ly làm nhanh pha và của tầng đối lưu làm

chậm pha của tín hiệu vệ tinh nhận được ở máy thu;

- Ảnh hưởng của hiện tượng đa tuyến (multipath) ;

- Các sai số ngẫu nhiên trong quá trình đo đạc .

Như vậy mô hình toán học của phương pháp đo pha trong thực tế được viết như

(t) = (t) + N - (t) + (t) + c[ (t) - (t)] + c (t) + (t) (2.5)

Trong phương trình trên các đại lượng là thời gian được nhân với vận tốc ánh

sáng trong chân không để chuyển về đơn vị chiều dài. Cần chú ý dấu của ngược lại

so với mô hình đo code bởi tầng điện ly làm chậm tốc độ nhưng lại làm nhanh pha của sóng điện từ [1].

2.1.2. Các trị đo pha phân sai

Để giảm hoặc triệt tiêu một số sai số trong phép đo pha, trong thực tế người ta

không sử dụng trị đo pha như trong phương trình (2.5) mà sử dụng các trị đo pha phân

sai, bao gồm phân sai đơn, phân sai đúp và phân sai ba.

2.1.2.1. Trị đo phân sai đơn (single-differenced observable)

Giả sử tại một thời điểm t nào đó, 2 máy thu i và j cùng đồng thời thu nhận tín

hiệu từ vệ tinh k (hình 2.2), kết quả là ta sẽ được 2 trị đo pha như phương trình (2.5):

(t) = (t) + N - (t) + (t) + c[ (t) - (t)] + c (t) + (t) (2.6)

(t) = (t) + N - (t) + (t) + c[ (t) - (t)] + c (t) + (t) (2.7)

Lấy phương trình thứ nhất trừ đi phương trình thứ 2 ta sẽ được trị đo phân sai

đơn (t):

(t)= (t) - (t) = (t) + N - (t) + (t) +c (t) +c (t)+ (t)

(2.8)

Với (t) = (t) - (t), là ký hiệu chung cho các đại lượng , , ,

, dt, dtkP và .

Như vậy, trong trị đo pha phân sai đơn, ảnh hưởng của sai số đồng hồ vệ tinh đã

bị loại bỏ.

Hình 2.2. Sơ đồ tính toán các trị đo pha phân sai.

2.1.2.2. Trị đo phân sai đúp (double-differenced observable)

Tiếp tục suy luận như trên: nếu tại thời điểm t có 2 máy thu i và j cùng đồng

thời nhận tín hiệu từ vệ tinh k và s thì ta sẽ có 2 trị đo pha phân sai đơn:

(t) = (t) + N - (t) + (t) +c (t) +c (t)+ (t) (2.9)

(t) = (t) + N - (t) + (t) +c (t) +c (t)+ (t) (2.10)

Lấy phương trình (2.9) trừ đi phương trình (2.10) ta sẽ được trị đo pha phân sai

đúp (double-difference phase observable) (t):

(t)= (t)- (t)= (t)+ N - (t)+ (t)+c (t)+c (t)+ (t) (2.11)

Với (t) = (t) - (t), là ký hiệu chung cho các đại lượng , N, I, T,

. dtP,

Như vậy, trong trị đo pha phân sai đúp ảnh hưởng của sai số đồng hồ vệ tinh và

máy thu đều bị triệt tiêu. Do đặc tính như vậy, mà các trị đo pha phân sai đúp thường

được sử dụng trong các phương pháp đo pha và kết quả của phép đo không phải là tọa độ tuyệt đối của các máy thu i, j mà là vector rij nối chúng với nhau. Vector rij được gọi là cạnh đáy (baseline).

2.1.2.3. Trị đo phân sai ba (triple-differenced observable)

Nếu tại 2 thời điểm t1 và t2 có hai máy thu i và j cùng đồng thời nhận tín hiệu từ

vệ tinh k và s thì ta sẽ có 2 trị đo pha phân sai đúp:

(t1)= (t1)+ N - (t1)+ (t1)+c (t1)+c (t1)+ (t1) (2.12)

(t2)= (t2)+ N - (t2)+ (t2)+c (t2)+c (t2)+ (t2) (2.13)

Lấy phương trình (2.13) trừ đi phương trình (2.12) ta được trị đo phân sai ba:

= - + cd + (2.14) (t2) - (t1) =

Với = . (t2) - (t1), , I, T, dtP,

Như đã nói ở trên, số nguyên chu kỳ N không thay đổi theo thời gian nếu

trong quá trình đo đạc không bị mất tín hiệu vệ tinh. Do đó, trong các trị đo phân sai

ba số nguyên chu kỳ không còn xuất hiện nữa.

2.1.2.4. Ứng dụng của các loại trị đo phân sai

Qua các phương trình (2.8), (2.11), (2.14) có thể kết luận rằng các trị đo phân

sai ba có hiệu quả sử dụng cao nhất vì nó có ít tham số chưa biết nhất, đặc biệt là

không có số nguyên chu kì N - ẩn số bắt buộc phải giải trong các phép đo pha GPS.

Tuy nhiên, thực tế cho thấy (và người ta cũng chứng minh được) là các trị đo

phân sai ba lại chịu ảnh hưởng rất lớn của các yếu tố còn lại (ảnh hưởng của tầng điện

ly, đối lưu, đa tuyến, nhiễu) [1]. Bởi vậy, khi xử lý các trị đo GPS, người ta chỉ sử

dụng các trị đo phân sai ba để ước tính tọa độ gần đúng của trạm đo, trên cơ sở đó xác

định số nguyên chu kỳ N.

Các trị đo phân sai đúp là loại trị đo hay được sử dụng nhất trong phép đo pha

GPS có yêu cầu về độ chính xác cao. Nhược điểm của loại trị đo này là nó yêu cầu

phải giải được số nguyên chu kỳ.

Các trị đo phân sai đơn chủ yếu được sử dụng để phát hiện những thời điểm bị trượt chu kỳ (cycle slip), tức là tín hiệu vệ tinh bị mất trong một thời điểm nào đó dẫn

đến số nguyên chu kỳ N bị mất, cần phải xác định lại.

2.2. Kỹ thuật đo GPS động xử lý sau

2.2.1. Nguyên tắc đo đạc

Như đã trình bày ở chương 1, tuỳ theo cách thức xác định số nguyên chu kỳ N

của trị đo pha mà chúng ta có 2 nhóm phương pháp đo cơ bản:

- Đo tĩnh: xác định số nguyên chu kỳ trực tiếp từ số liệu đo liên tục trong một

khoảng thời gian khá lâu.

- Đo động: xác định trước số nguyên chu kỳ khi bắt đầu ca đo và do đó thời

gian đo tại một điểm sẽ rút ngắn một cách đáng kể

Trong kỹ thuật đo GPS động, thì một máy cố định (Base receiver) được đặt tại một điểm đã biết tọa độ (điểm này phải thông thoáng), còn một hay nhiều máy động

(Rover receiver) di chuyển đến điểm cần xác định. Thời gian đặt máy động ở các điểm

này thường rất ngắn so với kỹ thuật đo tĩnh và khoảng thời gian giữa các lần thu tín hiệu (epoch) cũng ngắn hơn khoảng từ 1s đến 10s (đo tĩnh là 15s đến 20s).

Khoảng thời gian dừng của máy động tại điểm cần xác định là rất ngắn bởi đã

xác định số nguyên chu kỳ N ngay từ đầu bằng thủ tục khởi đo (initialization). Mỗi ca

đo đều phải bắt đầu bằng thủ tục khởi đo, sau khi khởi đo thành công thì số nguyên chu kỳ N sẽ được biết và máy động bắt đầu đo. Trong quá trình đo và di chuyển máy động đến các điểm đo, cần phải đảm bảo sao cho giữa máy động và máy cố định phải liên tục thu được tín hiệu từ đồng thời 4 vệ tinh trở lên. Nếu điều kiện này không được

đảm bảo thì sẽ xảy ra hiện tượng “trượt chu kỳ” (cycle slip) và lúc này thì máy động

phải khởi đo lại. Vì thế trong quá trình đo phải cẩn thận từng thao tác, nếu không đảm

bảo được điều đó thì năng suất lao động rất thấp. Và trong mọi trường hợp, trước khi

kết thúc ca máy động thì cần phải khởi đo lại để đề phòng trượt chu kỳ giữa ca đo mà

người đo không phát hiện ra ở ngoài thực địa.

Yêu cầu bắt buộc với kỹ thuật đo động xử lý sau là phải đạt được lời giải Fixed

solution cho các cạnh khởi đo. Nếu không sai số tọa độ điểm rất lớn có thể từ vài chục

centimét trở lên [1].

2.2.2. Quy trình đo GPS động xử lý sau

2.2.2.1. Công tác chuẩn bị thiết bị đo, máy tính và phần mềm xử lý số liệu

Trong công tác này phải chuẩn bị các thiết bị đo, máy tính và phần mềm xử lý

số liệu.

- Máy thu tín hiệu vệ tinh: máy thu phục vụ cho đo GPS động là máy thu tín

hiệu vệ tinh phục vụ cho đo tĩnh thông thường nhưng được thiết kế gọn, nhẹ, thuận

tiện cho việc di chuyển trên thực địa.

+ Tại trạm cố định (Base station): 01 máy thu GPS có chức năng đo động; chân

máy; đế máy, dọi tâm; nguồn điện (pin hoặc ắcquy).

+ Tại trạm động (Rover station): 01 máy thu GPS; 01 bộ điều khiển; 01 sào đo

có bọt thủy tròn; cáp nối bộ điều khiển và máy thu; nguồn điện (pin hoặc ắcquy).

Hiện nay trên thị trường có nhiều loại máy thu phù hợp với kỹ thuật đo GPS

động, thông số của một số loại máy thu phổ biến được trình bày dưới bảng 2.1

Bảng 2.1. Đặc tính kỹ thuật của một số loại máy thu có khả năng đo GPS động [4].

Loại máy Phương pháp đo Độ chính xác Hãng, nước chế tạo Tần số sử dụng

Tĩnh, tĩnh nhanh 5mm + 0.5ppm 5700 Trimble (Mỹ) L1, L2 Đo động 10mm + 1ppm

Tĩnh, tĩnh nhanh 5mm + 0.5ppm R8 Trimble L1, L2 Đo động 10mm + 1ppm

Tĩnh, tĩnh nhanh 5mm + 1ppm 4600LS Trimble L1 Đo động 20mm + 2ppm

Tĩnh, tĩnh nhanh 5mm + 1ppm 4800 Trimble L1, L2 Đo động 10mm + 2ppm

Geo Tracer Geotronics Tĩnh, tĩnh nhanh 5mm + 1-2ppm L1 2104 (Thuỵ Điển) Đo động 10mm + 2ppm

Leica AG Tĩnh, tĩnh nhanh 5-10mm + 2ppm SR-510 L1 (Thuỵ Sỹ) Đo động 10-20mm + 2ppm

Desault-Sercel Tĩnh, tĩnh nhanh 5mm + 1pmm NR-101 L1 (Pháp) Đo động 10mm + 1ppm

Tĩnh, tĩnh nhanh 5mm + 0.5ppm R3 Trimble L1 Đo động 10mm + 1ppm

Tĩnh, tĩnh nhanh 5mm + 0.5ppm R7 Trimble L1, L2 Đo động 10mm + 1ppm

Tĩnh, tĩnh nhanh 0.25mm + 0.5ppm R6 Trimble L1, L2 Đo động 10mm + 1ppm

- Máy tính và phần mềm xử lý số liệu: hiện nay hầu hết các máy tính đều có cấu

hình cao, đáp ứng được yêu cầu; phần mềm xử lý số liệu kết quả đo GPS động thì ta có phần mềm xử lý cạnh đáy (wave processing hay baseline processing). Hầu hết các

phần mềm cung cấp theo thiết bị đo GPS đều có chức năng này như GPSurvey,

Trimble Geomatics hay Trimble Business Center của hãng Trimble.

2.2.2.2. Chuẩn bị về tài liệu khống chế khu đo và khảo sát khu đo

Để tiến hành quy chuẩn hệ tọa độ về hệ tọa độ địa phương khu đo cần ít nhất 3 điểm khống chế hạng cao phân bố đều trong khu đo, phổ biến nhất là các điểm địa chính cơ sở. Tọa độ các điểm này cần được thu thập, vị trí của chúng cần được xác

định sơ bộ trên bản đồ tỷ lệ nhỏ hơn để thiết kế tuyến đo nối. Nếu không có lưới cấp

cao hơn thì tốt nhất là tiến hành lập một lưới GPS đo tĩnh bao quanh khu đo để quy

chuẩn tọa độ. Cũng có thể sử dụng 7 tham số tính chuyển từ hệ tọa độ WGS-84 về hệ

tọa độ địa phương đang sử dụng nếu có.

Việc khảo sát khu đo là rất quan trọng để giúp có cách nhìn tổng quát về khu

đo, cũng như tuyến đi từ đó thiết kế lưới cũng như ước chừng được khối lượng các

điểm đo GPS động.

2.2.2.3. Thiết lập trạm đo cố định (Base station)

Do yêu cầu đo GPS động, trạm cố định phải liên tục thu tín hiệu vệ tinh với

số lượng tối đa, vì thế ta cần đặt trạm cố định ở nơi thông thoáng, không bị che

khuất tín hiệu.

Điểm được chọn trạm cố định nên là điểm khống chế trong mạng lưới tọa độ

Nhà nước (I, II, III) hoặc lưới chêm dày (cấp 1, cấp 2). Tại điểm trạm cố định cần đảm

bảo thông hướng tốt để thuận lợi cho việc thu tín hiệu từ ít nhất 4 vệ tinh trong suốt

thời gian đo động. Điểm trạm cố định không nên đặt quá xa khu đo, tốt nhất là không

quá 10km, vị trí điểm trạm cố định phải đảm bảo tầm khống chế khu đo hợp lý nhất, có khả năng thu tín hiệu vệ tinh tốt nhất, tiếp cận được diện tích rộng nhất. Một điểm trạm cố định có thể dùng cho nhiều trạm động.

Thông thường khi đo vẽ bản đồ tỷ lệ lớn thì tầm đo 5km là khá đủ cho việc chỉ

sử dụng duy nhất một trạm cố định cũng có thể đo hết khu đo. Vì vậy, cần chú ý việc đặt trạm cố định có hiệu quả cao nhất.

Trạm cố định sẽ được khởi động trước khi thực hiện thủ tục khởi đo. Khi khởi

động trạm cố định cần có bộ điều khiển đo nối với máy thu bằng cáp chuyên dụng. Cần xác định trước tần suất thu tín hiệu (epoch), nơi ghi số liệu, góc ngưỡng chọn vệ

tinh, nhập tọa độ điểm khống chế, chọn kiểu đo,…Các tham số này được cài đặt trước

trong phần mềm điều khiển (Survey Controller).

Thực hiện các thao tác khởi động trạm cố định bằng lệnh “Start base receiver”.

Sau đó nhập vào số hiệu và tọa độ điểm khống chế chọn làm Base, nhập chiều cao

máy. Khi nào trên màn hình bộ điều khiển đo động thông báo: “Base started” tức là

trạm cố định đã được khởi động xong. Có thể tháo bộ điều khiển đo ra khỏi máy cố định nếu chọn ghi số liệu vào bộ nhớ của máy.

2.2.2.4. Khởi động trạm động và khởi đo

Nếu tiến hành đo động phục vụ cho đo vẽ chi tiết địa hình hoặc địa chính thì

máy đo động thường được gắn trên sào đo. Anten máy thu trạm động được nối với bộ

điều khiển đo bằng cáp chuyên dụng. Việc khởi động trạm động cũng được tiến hành

tương tự như với trạm tĩnh. Sau đó, ta cần thực hiện thủ tục khởi đo (initialization) để

xác định số nguyên chu kỳ trước khi đo điểm đầu tiên.

Với máy thu một tần số của hãng Trimble có thể thực hiện thủ tục khởi đo theo

2 phương án như sau:

- Đặt máy động tại điểm đã biết (Known point).

- Đặt máy động tại điểm mới chưa biết (New point).

Nếu khởi đo tại điểm đã biết tọa độ, cần phải biết vector khởi đầu từ trạm tĩnh

đến trạm khởi đo, gồm các thành phần gia số tọa độ , , trong hệ tọa độ

WGS-84. Trong trường hợp này, thời gian khởi đo ngắn chỉ vài chục giây.

Nếu khởi đo tại điểm chưa biết tọa độ, cần phải chờ một thời gian dài hơn,

thường là vài chục phút tuỳ thuộc vào số lượng vệ tinh tại thời điểm khởi đo cho đến

khi thủ tục khởi đo đã hoàn thành. Thực chất thời gian này tương đương với đo tĩnh

nhanh để xác định vector cạnh đáy khởi đầu [16].

Sau khi khởi đo, máy động sẽ chuyển từ chế độ Float sang chế độ Fixed, có nghĩa là xác định được số nguyên chu kỳ và lúc này có thể tiến hành đo các điểm. Trong quá trình đo đạc phải đảm bảo sao cho máy động và máy cố định phải đảm bảo

thu được đồng thời tín hiệu từ 4 vệ tinh hoặc nhiều hơn. Nếu không đảm bảo thì dẫn tới hiện tượng bị trượt chu kỳ và khi đó cần phải tiến hành lại thủ tục khởi đo.

Trong quá trình đo động xử lý sau, do máy động và máy cố định không ở gần

nhau trong quá trình đo đạc và chúng cũng không liên kết tín hiệu với nhau như trong đo động thời gian thực nên đôi khi ngoài thực địa không thể xác định được có xảy ra hiện tượng trượt chu kỳ hay không. Đây là một trong những nhược điểm lớn nhất

trong quá trình đo động xử lý sau và để khắc phục nhược điểm này thì cuối ca đo nên

thực hiện lại thủ tục khởi đo.

2.2.2.5. Đo điểm ngoài thực địa

Sau khi máy đo được khởi đo xong (máy động ở chế độ Fixed), công việc đo

đạc xác định các điểm ngoài thực địa được bắt đầu

- Đo quy chuẩn tọa độ (Site Calibration)

Đo GPS động là một dạng đo GPS tương đối tức là chỉ xác định được số gia tọa độ trong hệ WGS-84 của điểm trạm động so với trạm tĩnh. Để sử dụng được kết quả này về hệ tọa độ địa phương cần phải có thông số chuyển đổi. Việc làm như vậy gọi là

quy chuẩn hệ tọa độ (Site Calibration). Việc quy chuẩn tọa độ có thể dùng theo một

trong các cách sau [6]:

+ Sử dụng 7 tham số tính chuyển

Để chuyển đổi từ hệ WGS-84 về hệ tọa độ địa phương cần có tham số tính

chuyển chính xác giữa 2 hệ thống tọa độ. Các tham số đó là:

- 3 giá trị về độ lệch gốc tọa độ , , ;

- 3 tham số về góc xoay của 3 trục tọa độ;

- 1 tham số là hệ số tỷ lệ.

+ Sử dụng tập hợp điểm trùng

Chọn ít nhất 3 điểm trong khu đo có tọa độ trong hệ tọa độ địa phương để đo

trong hệ tọa độ GPS. Trên cơ sở hệ tọa độ của 2 hệ thống của các điểm trùng sẽ tính

được các thông số chuyển đổi cục bộ giữa 2 hệ thống tọa độ tại khu đo và từ đó tọa độ

của các điểm đo khác sẽ được tính theo các thông số này.

- Đo chi tiết các điểm.

Trong khi máy thu GPS thông báo ở chế độ "Fixed" thì có thể đo chi tiết ở bất

kỳ vị trí nào. Với phương pháp đo GPS PPK chỉ cần đo tối thiểu 2 trị đo tại mỗi điểm đo. Và năng suất đo chi tiết phụ thuộc vào khả năng tiếp cận của người đo đến từng điểm đo. Trong quá trình đo, nếu máy thu bị mất tín hiệu và trở về trạng thái

"RTK=Float" thì lúc này phải dừng việc đo và khởi đo lại.

2.2.2.6. Xử lý số liệu đo đạc nội nghiệp

Trước khi xử lý số liệu đo, ta phải trút số liệu đo từ máy đo. Với cách làm thông thường và phổ biến, thường dùng phần mềm xử lý số liệu để trút bởi trong đó có

modul trút số liệu. Hiện nay để xử lý số liệu có các phần mềm như TGO (Trimble

Geomatics Office), TBC (Trimble Business Center),…

Khác với đo GPS RTK, số liệu đo GPS PPK là số liệu dạng thô (Raw data)

chưa xử lý. Công việc trước tiên là phải xử lý các trị đo GPS tại các điểm. Về hình

thức xử lý số liệu GPS PPK giống như xử lý số liệu đo GPS tĩnh song không xử lý

riêng biệt từng cạnh đáy (Baseline) mà xử lý cả cụm cạnh đáy. Các kết quả đo động thường là các điểm đo chi tiết nên không cần bình sai.

2.2.3. Các nguồn sai số trong đo GPS động xử lý sau

2.2.3.1. Ảnh hưởng của tầng điện ly và tầng đối lưu

Khi tín hiệu vệ tinh đi qua tầng điện ly và các lớp khí quyển của tầng đối lưu thì

chúng bị giảm tốc độ và chuyển hướng (giống như ánh sáng bị khúc xạ khi đi qua lăng

kính). Ảnh hưởng của tầng điện luôn thay đổi theo thời gian và phụ thuộc vào các yếu

tố chính sau:

- Độ cao của vệ tinh (từ vị trí của máy thu): khi vệ tinh càng thấp thì quãng

đường tín hiệu đi qua tầng điện ly càng dài và ảnh hưởng của nó càng lớn.

- Ảnh hưởng của tầng điện ly phụ thuộc vào bức xạ mặt trời: vào ban đêm ảnh

hưởng này rất nhỏ, còn ban ngày tăng lên nhiều lần.

- Độ ẩm không khí cũng gây ảnh hưởng lớn tới độ chính xác của GPS.

Ảnh hưởng của tầng điện ly có thể được biểu diễn bởi công thức do Klobuchar

đề xuất như sau [15]:

= (2.15)

Trong đó là độ trễ pha của tín hiệu (ms), c là tốc độ ánh sáng trong chân

không, f là tần số sóng tải (L1 hay L2), TEC là tổng lượng điện tử (Total Electron Content), tức là số lượng điện tử tự do có trong một cột tầng điện ly với diện tích đáy của cột là 1m2.

Khi khoảng cách giữa hai máy thu (trạm đo) i và j tương đối ngắn (< 10km) thì

ảnh hưởng của tầng điện ly ở máy cố định và máy động gần bằng nhau, do đó chúng sẽ bị triệt tiêu trong các trị đo phân sai đơn và phân sai đúp. Như vậy, đối với kỹ thuật đo động xử lý sau các cạnh đáy thường ngắn và khi đó chúng ta không cần quan tâm

nhiều đến ảnh hưởng của tầng điện ly. Trong trường hợp mà đo cạnh đáy (> 10km) thì

ảnh hưởng của tầng điện ly không tự triệt tiêu và chúng ta phải sử dụng máy thu GPS

2 tần số (L1 và L2) để giảm thiểu ảnh hưởng đó.

Tương tự như tầng điện ly, tầng đối lưu cũng làm chậm tín hiệu vệ tinh và ảnh

hưởng của nó thì phụ thuộc vào độ cao của vệ tinh (vệ tinh càng thấp thì ảnh hưởng

của tầng đối lưu càng lớn). Trong phương pháp đo pha GPS thì một phần ảnh hưởng

của tầng điện ly tự triệt tiêu nhau trong các trị đo phân sai nếu các máy thu GPS được bố trí gần nhau.

Để tính toán và giảm thiểu ảnh hưởng của tầng đối lưu tới mức vài centimét

chúng ta có thể sử dụng mô hình đánh giá dưới dạng tích phân sau:

= ( dS (2.16)

Tích phân trên được tính theo đường đi S của tín hiệu vệ tinh với NT được tính

như sau:

- 12.92 + 371900 ) 10-6 (2.17) NT (S) = (77.624

Trong đó là áp suất không khí (tính bằng mbar), e là áp suất của hơi nước

trong chân không (mbar), T là nhiệt độ của không khí tại thời điểm xác định ( K).

2.2.3.2. Sai số của đồng hồ trên vệ tinh và ở máy thu

Mặc dù đồng hồ nguyên tử trên vệ tinh có độ chính xác rất cao song tần số do

đồng hồ này phát ra vẫn liên tục bị “trôi” (drift) với tốc độ nhỏ. Phần điểu khiển trên

mặt đất sẽ theo dõi quá trình “trôi” này và hiệu chỉnh khi cần thiết [1].

Các đồng hồ ở máy thu có độ chính xác thấp hơn nhiều so với ở vệ tinh nên độ

lệch thời gian cũng được coi là 1 ẩn số cùng với tọa độ X, Y, Z khi định vị.

2.2.3.3. Hiện tượng đa tuyến (mutipath) của tín hiệu

Khi anten của máy thu được đặt gần các địa vật lớn như tòa nhà hay hồ nước thì có 1 phần tín hiệu sẽ không được truyền trực tiếp mà phản xạ từ bề mặt của các địa vật đó rồi mới tới anten gây ra sai số trong đo đạc.

Để giảm thiểu ảnh hưởng của hiện tượng đa tuyến, có 2 phương pháp:

- Sử dụng loại anten có hướng bắt sóng hẹp, chẳng hạn như loại anten “choke ring” có 4-5 vòng kim loại bao quanh để chắn sóng điện từ từ các hướng không cần thiết.

- Bổ sung các chức năng phát hiện multipath trong các máy thu. Nếu hiện tượng

đa tuyến xảy ra thì ngoài tín hiệu chính còn có các tín hiệu phụ được thu bởi anten của máy thu. Các tín hiệu phụ này có cấu trúc giống như tín hiệu chính nhưng sẽ đến chậm

hơn một khoảng thời gian nào đó và có cường độ nhỏ hơn. Bằng cách so sánh này thì

máy thu có thể phát ra tín hiệu phụ và loại bỏ chúng.

2.2.3.4. Sự suy giảm độ chính xác do đồ hình không tốt của các vệ tinh (Dilution of Precision)

Độ chính xác của phép định vị phụ thuộc rất nhiều vào vị trí tương đối của các vệ tinh (so với nhau và so với máy thu). Để đánh giá ảnh hưởng của đồ hình vệ tinh tới

độ chính xác, người ta sử dụng các chỉ số DOP (Dilution of Precision). Nếu đặt là

sai số trung phương (độ lệch chuẩn) của một trị đo giả cự ly thì SSTP (sai số trung

phương) về vị trí điểm cần xác định bằng:

= DOP (2.18)

Chỉ số DOP hay được sử dụng trong đo đạc nhất là PDOP và GDOP. Chỉ số

DOP càng nhỏ thì độ chính xác càng cao. Trong trường hợp quan sát 4 vệ tinh, giá trị

DOP nhỏ nhất bằng 1 khi cả bốn nằm gần chân trời (so với máy thu) với góc phương vị cách nhau 1200. Trong thực tế, DOP thường ít khi nhỏ hơn 1,5 và người ta thường chỉ tiến hành đo khi giá trị DOP không vượt quá 6-8 [1].

2.2.3.5. Sai số của lịch vệ tinh (Satellite ephemeris)

Toạ độ của vệ tinh tính toán dựa trên lịch vệ tinh cung cấp cho máy thu trong

thông báo định vị (Navigation message). Tọa độ này không phải là tọa độ thực của vệ

tinh mà chỉ là tọa độ dự báo từ kết quả quan trắc trước đó của các trạm điều khiển trên

mặt đất và do đó nó sẽ có một sai số nhất định (từ vài mét đến vài chục mét). Sai số

này được phân ra làm 3 phần: atr (along track): dọc theo quỹ đạo, ctr (cross track):

ngang quỹ đạo, rad (radial): theo hướng ly tâm so với Trái đất. Trong 3 thành phần trên thì atr là lớn nhất. Ảnh hưởng của sai số lịch vệ tinh Eorbit đến kết quả đo GPS được tính như sau:

- Đối với phương pháp định vị độc lập, sai số của tọa độ điểm cần xác định

bằng:

Eposition = PDOP Eorbi (2.19)

- Đối với phương pháp định vị tương đối, sai số cạnh đáy bằng:

(2.20) Ebaseline =

Trong đó d là khoảng cách giữa 2 điểm cần đo

Như vậy, có thể nhận thấy kỹ thuật đo GPS động xử lý sau là một dạng định vị tương đối nên sai số do lịch vệ tinh trong trường hợp này là khá nhỏ, chỉ khoảng vài

milimét. Do đó, đối với đa số các ứng dụng của kỹ thuật đo GPS động xử lý sau, lịch

vệ tinh thời gian thực có thể đảm bảo độ chính xác theo yêu cầu.

2.3. Khả năng ứng dụng đo GPS động xử lý sau trong đo đạc địa chính

2.3.1. Ưu và nhược điểm của kỹ thuật đo GPS động xử lý sau

So với các phương pháp đo đạc truyền thống, kỹ thuật đo GPS động xử lý sau

có những ưu điểm sau:

- Không cần xây dựng lưới khống chế đo vẽ, chỉ cần một số điểm khống chế

ở trong hoặc gần khu vực đo vẽ để bố trí trạm cố định và quy chuẩn hệ tọa độ nếu

cần thiết.

- Trong quá trình đo đạc, không cần thông hướng giữa các trạm đo

- Độ chính xác cao, cỡ một vài centimét.

- Khả năng tự động hoá rất cao, kỹ thuật viên chỉ cần thực hiện một số thao tác

đơn giản ngoài thực địa.

- Tất cả số liệu đo đều ở dạng số.

- Yêu cầu nguồn nhân lực không cao, mỗi máy động chỉ cần 1 kỹ thuật viên,

còn máy cố định mà được bố trí ở nơi an toàn thì có thể không cần người theo dõi.

- Người đo đồng thời là người vẽ sơ đồ, lại có khả năng tiếp cận trực tiếp điểm

đo nên ít xảy ra sự nhầm lẫn như trong phương pháp toàn đạc.

- So với kỹ thuật đo động thời gian thực (RTK), đo động xử lý sau chỉ cần máy

thu 1 tần số có kinh phí thấp hơn so với máy thu 2 tần số. Và cũng không cần hệ thống

thu tín hiệu phức tạp và Radio Link truyền tín hiệu như kiểu đo RTK.

- Đo GPS động xử lý sau có thể sử dụng số liệu đo từ các dịch vụ trạm base và

sử dụng lịch vệ tinh xử lý sau nhằm tăng độ chính xác xử lý baseline.

Bên cạnh những ưu điểm trên thì đo GPS động xử lý sau còn có những nhược

điểm:

- Mặc dù không cần thông hướng giữa máy cố định và máy động, nhưng yêu

cầu về mức độ thông thoáng phía trên máy thu là cần thiết, nên khả năng triển khai trong khu vực dân cư dày đặc hoặc khu vực cây cối cao là khó thực hiện được.

- Đường di chuyển của máy động phải thông thoáng để tránh hiện tượng trượt

chu kỳ.

- Người đo vẫn phải trực tiếp tiếp xúc với điểm đo, vì thế những địa hình hiểm

trở, khó khăn thì khó thực hiện.

- Các thiết bị GPS đo động còn khá nặng, không thuận tiện cho việc di chuyển.

- So với kết quả đo RTK, thì đo PPK không cho kết quả ngay ngoài thực địa và do đó cũng khó kiểm soát được chất lượng kết quả đo, có những thời điểm trượt chu kỳ mà ta không biết ở thực địa.

Vì vậy từ những ưu và nhược điểm trên, trong quá trình đo đạc nên có sự linh

hoạt và kết hợp các phương pháp với nhau để đạt hiệu quả cao nhất.

2.3.2. Đánh giá về khả năng ứng dụng công nghệ GPS đo động xử lý sau trong đo đạc địa chính

Từ những phân tích đã được trình bày ở trên, có thể nêu ra một số đánh giá về

khả năng ứng dụng GPS đo động xử lý sau trong đo đạc địa chính:

- GPS đo động xử lý sau có thể áp dụng để đo vẽ chi tiết ở những khu vực

thông thoáng như đất trồng cây hàng năm, đất mặt nước,…Nếu có thể áp dụng,

GPS đo động có khả năng tự động hóa rất lớn do số liệu có thể nhập xuất tự động,

tương thích với các phần mềm đo vẽ bản đồ tự động, thuận tiện cho việc tạo lập vào

cơ sở dữ liệu.

- GPS đo động xử lý sau sẽ có hiệu quả hơn so với phương pháp khác ở những

vùng đất trồng cây hàng năm mà các cây có mật độ nhiều và cao không quá 3-4m.

- GPS đo động xử lý sau có độ chính xác tương đối cao, có thể thành lập lưới

khống chế đo vẽ. Vấn đề là cần xác định được rõ độ lặp lại của kết quả và khả năng

nhận được 100% lời giải Fixed. Nếu giải quyết vấn đề này thì GPS động xử lý sau có

thể áp dụng để thành lập lưới các điểm trạm đo để phục vụ các phương án đo đạc bản đồ địa chính ở khu vực bị che khuất nhiều. Bằng phương pháp kết hợp vừa đo chi tiết, vừa tạo ra các điểm khống chế đo vẽ một cách thuận tiện cho việc đo vẽ bằng các

phương pháp truyền thống khác mà không cần lập hệ thống đường chuyền liên tục giữa các điểm tọa độ hạng cao.

- Sự kết hợp của GPS đo động xử lý sau với các phương pháp khác sẽ mang

lại hiệu quả cao trong công tác đo đạc ở những khu vực có địa hình, địa vật không đồng nhất.

2.4. Vấn đề sử dụng nhiều trạm cố định trong đo GPS động xử lý sau

2.4.1. Những lợi thế khi sử dụng nhiều trạm cố định trong đo GPS động xử lý sau.

Nếu như đo GPS động xử lý sau (PPK) với 1 trạm Base có thể hiểu là một phép

đo đơn, không có điều kiện đo dư để kiểm tra và bình sai cho nên kết quả thu được có

độ tin cậy thấp và có sai số lớn khi đo những khoảng cách lớn trên 10km như đã phân

tích ở trên. Cùng với việc đo PPK có thời gian ngắn, kết quả không được xử lý ngay ngoài thực địa như đo GPS thời gian thực, vì vậy người đo không thể biết kết quả có đạt được theo yêu cầu hay không. Vì vậy khi sử dụng nhiều trạm cố định sẽ đảm bảo được một số yêu cầu sau, luận văn xin đề cập sử dụng 2 hay nhiều hơn số

lượng trạm Base.

- Tăng cường độ chính xác của kết quả đo do điểm đo được tính theo 2 hay

nhiều hơn điểm gốc Base, 2 cạnh đo và thêm một điều kiện khép tam giác (2 cạnh nối

từ điểm đo tới 2 trạm base và 1 cạnh nối 2 trạm base với nhau).

- Đảm bảo độ tin cậy cao, nếu trường hợp cạnh bị Float từ 1 điểm gốc thì có thể

sử dụng kết quả Fixed từ điểm gốc còn lại mà không cần đo lại điểm đó.

2.4.2. Các nguồn sai số có thể giảm thiểu khi sử dụng nhiều trạm cố định

Khi sử dụng nhiều trạm cố định trong đo đạc địa chính thì nguồn sai số do ảnh

hưởng của tầng đối lưu và tầng điện ly có thể được giảm thiểu vì các lý do sau:

- Bố trí đồ hình đo giữa các trạm Base so với trạm Rover sao cho hợp lý, với đề

tài này thì tác giả thử nghiệm đo với hai và ba trạm Base thì thấy nếu bố trí các trạm

Base đối xứng với khu đo sẽ cho kết quả tốt hơn và nếu từ ba trạm Base trở lên thì bố

trí làm sao mà các trạm Base đó hợp thành tam giác tương đối đều thì cũng cho kết

quả khá tốt;

- Một lí do nữa đó là việc đặt tham số góc ngưỡng khoảng từ 150 trở lên một cách đồng bộ ở các trạm Base và trạm Rover thì cũng cho kết quả tốt vì tín hiệu vệ tinh cũng đạt chất lượng khá cao.

Ngoài các nguồn sai số nêu trên, khi sử dụng nhiều trạm cố định các sai số ngẫu

nhiên cũng sẽ giảm bớt do kết quả đo có thể bình sai được vì mỗi điểm đo có ít nhất một cạnh đáy được đo dư.

CHƢƠNG 3. THỬ NGHIỆM ĐO ĐẠC ĐỊA CHÍNH BẰNG PHƢƠNG PHÁP GPS ĐỘNG XỬ LÝ SAU VỚI NHIỀU TRẠM CỐ ĐỊNH TRÊN ĐỊA BÀN QUẬN NAM TỪ LIÊM, THÀNH PHỐ HÀ NỘI

3.1. Khái quát về khu vực thử nghiệm

3.1.1. Vị trí địa lý

Quận Nam Từ Liêm được tách từ huyện Từ Liêm là một huyện cũ nằm ở phía Tây của thành phố Hà Nội, có tọa độ địa lý từ từ 20058’46” đến 21003’22” vĩ độ Bắc và từ 105043’33” đến 105047’54” kinh độ Đông.

Hình 3.1. Vị trí quận Nam Từ Liêm

Về ranh giới hành chính, quận Nam Từ Liêm tiếp giáp với:

- Phía Bắc giáp quận Bắc Từ Liêm;

- Phía Nam giáp quận Hà Đông;

- Phía Đông giáp quận Cầu Giấy và quận Thanh Xuân;

- Phía Tây giáp huyện Hoài Đức.

Quận Nam Từ Liêm nằm ở phía nam Quốc lộ 32, trên địa bàn quận có nhiều công trình kiến trúc hiện đại và quan trọng của Thủ đô như Trung tâm Hội nghị Quốc gia, sân vận động Quốc gia Mỹ Đình, tòa nhà cao nhất Việt Nam Keangam Hanoi

Landmark Tower, Bảo tàng Hà Nội, Đại lộ Thăng Long, Trung tâm triển lãm quy

hoạch Quốc gia,…

Quận Nam Từ Liêm có diện tích 32,27 km2, dân số là 232.894 người và có 10 phường là Đại Mỗ, Cầu Diễn, Mễ Trì, Mỹ Đình 1, Mỹ Đình 2, Phú Đô, Phương Canh,

Tây Mỗ, Trung Văn, Xuân Phương.

Với vị trí địa lý như vậy, Nam Từ Liêm được xác định là khu vực mở rộng không gian nội thị có chức năng là trung tâm dịch vụ khoa học, công nghệ của thành phố. Có nhiều điều kiện thuận lợi trong phát triển kinh tế - xã hội, đặc biệt là trong quy hoạch phát triển cơ sở hạ tầng, các cụm dân cư đô thị, phát triển thương mại, dịch vụ,

du lịch, khoa học công nghệ và quản lý hành chính.

3.1.2. Đặc điểm về địa hình, địa vật

Nằm trong vùng đồng bằng châu thổ sông Hồng, có địa hình tương đối bằng

phẳng, hướng nghiêng theo chiều Tây Bắc – Đông Nam. Cao độ trung bình từ 6m –

6,5m; khu vực có địa hình cao nhất là 8m – 11m nằm ở phía Bắc ven sông Hồng, khu

vực có địa hình thấp nhất là những ô trũng, hồ, đầm và vùng phía Nam của huyện.

Đây là khu vực có nền địa chất khá ổn định. Tuy nhiên, đất đai phần lớn là đất

phù sa mới nên cường độ chịu tải của đất kém, khi đầu tư xây dựng hệ thống kết cấu

hạ tầng đòi hỏi phải đầu tư xử lý nền móng.

Quận Nam Từ Liêm có sông Nhuệ chảy qua và là tuyến thoát nước chủ yếu cho

địa bàn quận. Ngoài ra quận còn có nhiều ao, hồ tự nhiên là nguồn dự trữ nước ngọt

quan trọng vào mùa khô.

3.1.3. Tình hình đo đạc địa chính và lập hồ sơ địa chính

Do mới được tách ra nên tình hình công tác đo đạc địa chính và lập hồ sơ địa

chính ở quận Nam Từ Liêm được kế thừa hoàn toàn từ huyện Từ Liêm trước đây.

Tính đến thời điểm năm 2013, huyện Từ Liêm cũ (trong đó có Quận Nam Từ Liêm) đã được đo đạc toàn bộ trên 15 xã và 1 thị trấn với 100% diện tích đất với bản đồ tỉ lệ 1/500 đối với đất thổ cư và 1/1000 đối với đất nông nghiệp, đã lập xong

Sổ mục kê theo mẫu 02/ĐK – Thông tư 09/2009/TT-BTNMT ở cả file số và dạng giấy [8].

Tuy nhiên do số liệu đo đạc từ năm 1994, đến nay chủ yếu là số hóa và biên tập

để sử dụng, vì vậy mà tình hình biến động là khó cập nhật và trong quá trình số hóa cho độ chính xác không cao. Do vậy từ thực tiễn trên, để đáp ứng được việc quản lý hành chính nhà nước về đất đai một cách hiệu quả, đề tài đã chọn phương pháp đo

GPS động với độ chính xác theo tỷ lệ bản đồ để giúp việc quản lý nhà nước về đất đai

có hiệu quả hơn.

3.2. Thử nghiệm thành lập lƣới khống chế đo vẽ bằng phƣơng pháp đo GPS động

xử lý sau với nhiều trạm cố định

3.2.1. Điều kiện thử nghiệm

Trước hết, theo quy định trong các quy phạm trước đây và hiện hành có rất nhiều các yêu cầu cụ thể bản đồ tỷ lệ lớn, song cơ bản nhất vẫn là sai số vị trí điểm khống chế và điểm đo chi tiết thuộc nội dung bản đồ, trong đó:

- Yêu cầu về độ chính xác mặt bằng: mọi đối tượng được biểu diễn trên bản đồ

theo tọa độ và độ cao của nó. Theo Quy phạm đo vẽ bản đồ địa chính năm 2008 [2],

sai số trung bình vị trí mặt bằng của điểm khống chế đo vẽ sau bình sai với điểm

khống chế tọa độ từ điểm địa chính trở lên gần nhất không quá 0,1mm tính theo tỷ lệ

bản đồ thành lập.

Bảng 3.1. Yêu cầu về sai số vị trí điểm khống chế đo vẽ [2]

Tỷ lệ bản đồ Đồng bằng Vùng núi

1:500 0,050 m 0,075 m

1:1000 0,100 m 0,150 m

1:2000 0,200 m 0,300 m

1:5000 0,500 m 0,750 m

Đối với khu vực đất đô thị thì sai số nói trên không được vượt quá 6cm cho tỷ

lệ bản đồ 1:500; 1:1000 và 4 cm cho tỷ lệ 1:200.

- Yêu cầu về độ chính xác của độ cao: sai số trung bình về độ cao của điểm khống chế đo vẽ (nếu có yêu cầu thể hiện địa hình) sau bình sai so với điểm độ cao kỹ thuật gần nhất không quá 1/10 khoảng cao đều đường bình độ cơ bản. Như vậy với các yêu cầu về sai số vị trí điểm nói trên, thì tiềm năng sử dụng phương pháp đo PPK có thể được thực hiện trong những điều kiện tốt nhất để đảm bảo được độ chính xác theo yêu cầu. Sau đây là phần trình bày cụ thể của ứng dụng đó.

Như chúng ta đã biết, đo GPS động PPK bản chất là đo GPS tương đối, cho phép xác định được cạnh đáy (Baseline) nối từ điểm trạm gốc (Base) đến điểm cần đo tại trạm động (Rover) không gian ba chiều, tức là xác định được số gia DX, DY,

phương vị và chênh cao Dh (trong hệ tọa độ toàn cầu WGS-84) giữa Base và Rover.

Bằng bài toán trắc địa, tọa độ của điểm trạm động Rover được tính theo công thức:

X = XB + DX

Y = YB + DY

H = HB + Dh

Về nguyên tắc, khi chuyển đổi từ hệ tọa độ WGS-84 về hệ tọa độ địa phương cần có 7 tham số tính chuyển đổi, trong đó có 3 tham số về dịch gốc tọa độ DX, DY, Dh; 3 tham số về góc xoay theo 3 trục tọa độ và 1 tham số về hệ số tỷ lệ. Nếu áp dụng phương pháp đo PPK trong không gian hẹp thì chỉ cần sử dụng 3 tham số DX, DY, Dh

mà không cần sử dụng các tham số về góc xoay giữa các trục tọa độ. Mặt khác, khi đo

PPK cũng chịu ảnh hưởng của các nguồn sai số trong quá trình đo, do vậy để khắc

phục vấn đề này, tác giả xin đề xuất là sử dụng nhiều trạm Base khi bố trí lưới đo để

cho kết quả tốt hơn.

Cụ thể của việc thử nghiệm này, đó là bố trí các trạm Base với các đồ hình đo

khác nhau trong điều kiện là máy thu GPS thu được tối thiểu từ 4 vệ tinh trở lên để xác

định được số nguyên chu kỳ N; thời gian đo tối đa là 36 epoch (tương đương với 3

phút) với một điểm đo chi tiết. Mục đích của cách làm này là để tạo điều kiện tốt nhất

để đánh giá kết quả thu được trong quá trình sử dụng nhiều trạm Base.

Để phục vụ việc thử nghiệm đạt kết quả tốt nhất, tác giả đã chọn khu vực đo thử

nghiệm là một bãi quy hoạch với diện tích khoảng 30 ha nằm trên địa bàn quận Nam

Từ Liêm, gồm 2 dạng địa hình là thông thoáng và một số điểm động được bố trí

gần một số địa vật để có thể rút ra kết quả đánh giá khách quan và chính xác trong

quá trình xây dựng lưới khống chế đo vẽ. Việc đo thử nghiệm được thực hiện với

nguyên tắc sau:

- Điểm gốc có tọa độ chính xác trong hệ tọa độ Nhà nước;

- Phân bố các điểm đo hợp lý để phục vụ tốt trong quá trình đo thử nghiệm;

- Thuận lợi tối đa trong quá trình triển khai thực hiện.

Cụ thể là điểm trạm Base được bố trí trong khu vực đo thử nghiệm, đó là các điểm đã được xác định tọa độ và độ cao bằng phương pháp đo tĩnh và từ đó cũng lấy các điểm trạm Base này để thử nghiệm đo động để rút ra kết luận về độ chính xác bằng

cách so sánh kết quả của hai phương pháp đo động và đo tĩnh. Các điểm đo thử nghiệm gồm TN01, TN02, TN03, TN04, TN05, TN06, TN07 và 2 điểm tọa độ Địa chính cơ sở gồm 104556 và điểm 116437.

Hình 3.2. Khu vực đo thử nghiệm

Bảng 3.2. Khái quát về khu đo thử nghiệm

Khu đo Đặc điểm địa hình Các điểm đo ở khu vực thử Sơ đồ

nghiệm

Phường Mễ Trì, Gồm khu vực thông 02 điểm gốc tọa độ Nhà nước Hình 3.2

quận Nam Từ Liêm, thành phố Hà Nội. thoáng và địa vật là cây cối và gần khu nghĩa trang.

là 116437, 104556 và 07 điểm thử nghiệm TN01, TN02, TN03, TN04, TN05, TN06, TN07.

Việc đo tĩnh được thực hiện trong 4 ca đo, mỗi ca đo được tiến hành trong thời

gian là 60 phút. Tác giả sử dụng tọa độ và độ cao của 3 điểm Địa chính cơ sở là 105556, 104491 và 116439 làm cơ sở để tính toán các điểm còn lại. Các ca đo được bố trí như sau:

- Ca 1: đặt máy tại 104491, 104556, TN01, TN03;

- Ca 2: đặt máy tại TN01, TN03, TN02, TN05;

- Ca 3: đặt máy tại TN02, TN05, TN06, TN07;

- Ca 4: đặt máy tại TN05, TN06, TN04, 116437.

Hình 3.3. Sơ đồ lưới đo tĩnh

Tọa độ và sai số trung phương vị trí điểm của các điểm sau bình sai được trình

bày ở bảng dưới đây:

Bảng 3.3. Bảng tọa độ và sai số trung phương vị trí các điểm sau bình sai

đo bằng phương pháp đo tĩnh

Sai số trung STT Tên điểm Tọa độ X Tọa độ Y phƣơng vị trí điểm

TN01 2323467.204 580054.189 0.021 m 1

TN02 2323406.387 580002.576 0.018 m 2

TN03 2323372.611 580514.368 0.009 m 3

TN04 2322860.244 579665.969 0.012 m 4

TN05 2322900.323 580373.691 0.013 m 5

TN06 2323164.406 579995.422 0.010 m 6

TN07 2323301.917 579549.562 0.012 m 7

Tọa độ các điểm trạm Base và trạm Rover trong quá trình đo thử nghiệm được

thể hiện trong bảng sau:

Bảng 3.4. Bảng tọa độ các điểm trạm Base và trạm Rover

STT Tên điểm X Y h

116437 2321949.130 579987.381 6.624 1

104556 2324417.532 580550.240 6.244 2

TN01 2323467.204 580054.189 7.107 3

TN02 2323406.387 580002.576 7.040 4

TN03 2323372.611 580514.368 6.759 5

TN04 2322860.244 579665.969 6.831 6

TN05 2322900.323 580373.691 4.713 7

TN06 2323164.406 579995.422 4.619 8

TN07 2323301.917 579549.562 5.157 9

Trình tự đo thử nghiệm như sau:

1. Cài đặt thông số đo trên thiết bị điều khiển (Sổ điện tử - Survey Controler)

Để tiến hành đo theo phương pháp PPK cần thiết phải cài các thông số kỹ thuật

phù hợp với yêu cầu của phương pháp đo. Trên thiết bị trạm Base và trạm Rover, cần

cài đặt chế độ thu tín hiệu vệ tinh bao gồm:

- Tần suất thu tín hiệu vệ tinh (Epoch): đặt là 36 epoch tương đương là 3 phút;

- Cài đặt địa chỉ ghi file đo: đặt là thu và lưu tín hiệu vào máy thu (bộ nhớ

trong);

- Cài đặt góc ngưỡng thu tín hiệu vệ tinh (Elevation Mask): đặt là 150;

- Đối với trạm Rover, cài đặt chế độ đo điểm (số lượng trị đo và tự động ghi

số liệu).

Một điều lưu ý rằng, trong quá trình cài đặt các thông số đo đã đặt tần suất

ghi tín hiệu ở máy Base và máy Rover một cách đồng bộ để đảm bảo tốt cho việc

xử lý cạnh.

2. Khởi động trạm Base

- Đặt anten, định tâm trên điểm đặt trạm Base, đo độ cao anten;

- Kết nối anten với bộ điều khiển;

- Khởi động chế độ đo PPK;

- Ghi tên điểm và độ cao anten vào bộ điều khiển;

- Khởi động trạm Base (Start Base).

Sau khi khởi động trạm Base, máy thu đặt ở trạm Base sẽ thu tín hiệu vệ tinh

theo chế độ đã cài đặt. Chỉ sau thời điểm này trở đi thì các máy Rover mới khởi động

và thực hiện chế độ đo điểm.

3. Khởi động trạm Rover

Khác với phương pháp đo GPS tĩnh, đo PPK cần phải có thủ tục khởi đo để đảm bảo đo tọa độ điểm đạt chính xác cỡ cm. Việc khởi đo chính là việc đo GPS 1 cạnh đáy đã biết (Know Point) hoặc chưa biết (New Point) từ trạm Base tới trạm Rover với thời gian đủ lớn để xác định được số nguyên chu kỳ N. Thời gian khởi đo phụ thuộc vào phương pháp khởi đo, số lượng vệ tinh thu được tại thời điểm khởi đo. Trong thử nghiệm này, tác giả thực hiện chế độ khởi đo chưa biết (New Point) với thời

gian khởi đo là 15 phút khi thu được từ 6 vệ tinh trở lên và 18 phút khi máy thu thu

được từ 4 đến 5 vệ tinh.

Sau công việc khởi đo là bắt đầu chế độ đo điểm, và công việc với máy Rover

gồm:

- Dựng cố định anten máy Rover;

- Kết nối bộ điều khiển với anten máy Rover;

- Khởi động chế độ đo PPK;

- Truy nhập chế độ khởi động máy Rover (Start Rover);

- Ghi tên điểm và nhập chiều cao anten vào bộ điều khiển;

- Chọn chế độ khởi động New Point;

- Khởi động Rover.

Khi đã khởi động chế độ New Point, căn cứ vào việc máy thu thu được số

lượng vệ tinh là bao nhiêu thì bộ điều khiển sẽ báo chế độ Fixed (thời gian đủ để giải

được cạnh và xác định được số nguyên chu kỳ N). Và từ lúc này trở đi thì việc đo điểm

bắt đầu được tiến hành. Trong quá trình đo điểm, luôn đảm bảo máy thu phải thu được

ít nhất là 4 vệ tinh, nếu nhỏ hơn 4 vệ tinh thì xảy ra trượt chu kỳ và bộ điều khiển báo

chế độ Float. Lúc này cần phải thực hiện thủ tục khởi đo lại để việc đo được tiến hành

tiếp theo. Tuy nhiên, lúc này có thể khởi đo theo chế độ Know Point với thời gian khởi

đo chỉ mất vài chục giây.

4. Thực hiện quá trình đo điểm

Thực hiện đo tất cả các điểm theo lộ trình đã lên để việc đo PPK đạt được hiệu

quả tốt nhất đề ra cả về thời gian và chất lượng của kết quả đo. Với phần thử nghiệm

đo lưới khống chế đo vẽ tác giả đo mỗi điểm khống chế là 36 epoch tương đương với

thời gian 3 phút; còn với việc đo chi tiết tác giả thử nghiệm với thời gian lần lượt là 2 epoch, 3 epoch và 5 epoch tương đương với 10 giây, 15 giây và 25 giây.

3.2.2. Kết quả thử nghiệm

Việc đo thử nghiệm thành lập lưới khống chế đo vẽ, tác giả đã thực hiện đo với đồ hình đo là đặt trạm Base ở các điểm TN01, TN06 và TN07 với số lượng trạm Base là 1, 2 và cả 3 trạm Base. Để từ đó dùng máy động (Rover) để đo các điểm 116437,

104556, điểm TN02, TN03, TN04 và TN05. Việc đo điểm được tiến hành trong điều kiện thời tiết tốt và các điểm mốc đo thử nghiệm đều đạt sự ổn định cao.

Trong quá đo ở thực địa, các trạm tĩnh và trạm động đều thu được tín hiệu vệ

tinh tốt và số lượng vệ tinh thu được đều lớn hơn 5, giá trị PDOP luôn nhỏ hơn 3. Máy Rover được đặt trên giá cố định để tránh được sai số trong quá trình người đo

bị rung tay.

Sau khi xử lý nội nghiệp, các Baseline đều cho lời giải cạnh là Fixed với các giá

trị Ratio từ 1,8 đến 30. Kết quả đo được thể hiện trong các bảng ở dưới. Số liệu trong các bảng này sử dụng đơn vị đo là mét và ký hiệu gồm:

- DX, DY, Dh là chênh lệch tọa độ và độ cao với điểm đã biết tọa độ bằng

phương pháp đo tĩnh như đã mô tả ở trên;

- DS là sai số vị trí điểm của từng điểm đo, DS =

- PPK là các kết quả thu được bằng phương đo động;

- STAT là kết quả thu được bằng phương pháp đo tĩnh;

- Kết quả đo động (PPK) và đo tĩnh (STAT) thể hiện trong phần phụ lục.

Bảng 3.5. Bảng tổng hợp kết quả đo PPK khi sử dụng 1, 2, 3 trạm Base đặt tại TN01, TN06, TN07

Đo PPK sử dụng một trạm

Đo PPK sử dụng ba trạm

Đo PPK sử dụng một trạm

Đo PPK sử dụng hai trạm

Base tại TN01

Base đặt tại TN01, TN06,

Base đặt tại TN06

Base đặt tại TN 07

Base đặt tại TN01, TN06

Base đặt tại TN01, TN07

Base đặt tại TN06, TN07

TN07

Tên điểm

DX DY Dh

DS

DX DY Dh

DS DX DY Dh

DS

0.029 0.049 0.038

0.051 0.012

0.013 0.045 0.016

0.011 0.063 0.012

0.005 0.053 0.010

TN02 0.009 0.010 0.058 0.013 0.005 0.013 0.054 0.014

0.024

0.010

0.007

0.010

0.005

0.009

0.035

0.047

0.030

0.034

0.014

0.021

0.057 0.016

0.027 0.052 0.029

0.011 0.043 0.040

0.007

0.014

TN03

0.031

0.052

0.015

0.058

0.015

0.053

0.005

0.015

0.011

0.038

0.012

0.050

0.053 0.042 0.054 0.009 0.053 0.062 0.054

0.021 0.063 0.024 0.004 0.016 0.066 0.016

0.040 0.060 0.048 0.004 0.002 0.053 0.004

TN04 0.026 0.024 0.057 0.035

0.011

0.012

0.027

0.051 0.039

0.062 0.034

0.025 0.051 0.051

0.030 0.065 0.034

0.023 0.064 0.036 0.013 0.017 0.053 0.021 0.019 0.020 0.058 0.028

TN05

0.011

0.037

0.016

0.030

0.045

0.017

0.028

0.073 0.051 0.008

0.044 0.056

0.056 0.038 0.011

0.041 0.013 0.029 0.008 0.065 0.030 0.028 0.003 0.072 0.028 0.011

0.067 0.015

116437

0.008

0.050

0.055

0.022

0.031

0.006

0.010

0.031 0.025

0.043

0.029

0.057 0.003 0.026

0.026

0.016

0.013

104556 0.009

0.030

0.055

0.035

0.079

0.022

0.019

0.077

0.049

0.030

0.083

0.063

0.012

0.011

0.082

0.006

0.011

0.066

Dưới đây là bảng thể hiện kết quả sai số trung bình của tọa độ phẳng và độ cao của

các điểm TN02, TN03, TN04, TN05, 116437, 104556 trong các trường hợp đặt 1, 2 và 3 trạm Base ở các điểm TN01, TN06, TN07.

Bảng 3.6. Bảng sai số tọa độ phẳng trung bình đo PPK sử dụng số lượng trạm Base khác

nhau

Số lƣợng TN02 TN03 TN04 TN05 116437 104556 trạm Base

01 trạm 0.022 0.034 0.048 0.041 0.048 0.034

02 trạm 0.013 0.028 0.029 0.030 0.024 0.033

03 trạm 0.010 0.014 0.004 0.028 0.015 0.013

Hình 3.4. Đồ thị sai số vị trí điểm theo số lượng trạm Base

Bảng 3.7. Bảng sai số độ cao trung bình đo PPK sử dụng số lượng trạm Base khác nhau

Số lƣợng TN02 TN03 TN04 TN05 116437 104556 trạm Base

01 trạm 0.054 0.054 0.054 0.055 0.058 0.070

02 trạm 0.053 0.051 0.063 0.061 0.059 0.076

03 trạm 0.053 0.050 0.053 0.058 0.067 0.066

Hình 3.5. Đồ thị sai số độ cao theo số lượng trạm Base

Dựa vào bảng kết quả và đồ thị của lưới khống chế đo vẽ, tác giả có thể rút ra một

số nhận xét sau:

- Sai số vị trí điểm đều nằm trong hạn sai cho phép khi ta thành lập bản đồ ở tỷ lệ

1:500 hoặc nhỏ hơn: nhỏ nhất là 0.004m và lớn nhất là 0.048m;

- Nếu ta bố trí các trạm Base đối xứng khu đo thì kết quả thu được sẽ tốt hơn như việc bố trí trạm TN01 và trạm TN06 thì cho kết quả về sai số vị trí điểm của hai điểm TN02 và TN03 sẽ tốt hơn việc bố trí trạm TN01 và trạm TN07; trạm TN06 và trạm TN07;

- Việc bố trí số lượng trạm Base cũng ảnh hưởng đến kết quả đo PPK. Đó là sai số

vị trí điểm của các điểm giảm dần nếu ta tăng số lượng trạm Base lên và tốt nhất là khi ta

sử dụng cả 3 trạm Base đồng thời là TN01, TN06 và TN07 sao cho chúng tạo thành lưới tam giác cân hoặc đều. Cụ thể đó là dựa vào bảng kết quả và đồ thị ở trên. Với việc sử

dụng 3 trạm Base, có thể đạt độ chính xác theo yêu cầu đối với lưới khống chế đo vẽ cho

bản đồ địa chính tỷ lệ 1:200. Tuy nhiên, cũng cần lưu ý là trong thử nghiệm này, độ chính

xác đo động bằng máy thu 1 tần số sử dụng 3 trạm Base đã tiến rất gần độ chính xác đo tĩnh. Vì vậy, việc sử dụng kết quả đo tĩnh để làm chuẩn so sánh không hoàn toàn thích

hợp để đánh giá độ chính xác đo động sử dụng 3 trạm Base.

- Sai số về độ cao nhỏ nhất là 0,050m và lớn nhất là 0.070m. Về độ cao của các điểm đo bằng công nghệ GPS nói chung và PPK nói riêng thì vẫn chưa đạt hiệu quả tốt,

các sai số về độ cao của các điểm không giảm thiểu được nhiều và còn khá lớn và đây là

một hạn chế của phương pháp đo GPS. Nguyên nhân là do vẫn chưa có được một mô hình

Geoid có chất lượng tốt và kết quả đo tĩnh cũng không đảm bảo độ chính xác cần thiết để

làm cơ sở so sánh. Do trong đo đạc địa chính việc xác định độ cao chỉ mang tính chất thứ

yếu so với việc xác định tọa độ phẳng nên các thử nghiệm có tính chất chuyên sâu về đo

cao bằng GPS sẽ không được để cập đến trong nghiên cứu này.

3.3. Thử nghiệm đo vẽ chi tiết bằng phƣơng pháp đo GPS động xử lý sau với nhiều

trạm cố định

3.3.1. Điều kiện thử nghiệm

Với ưu thế là không cần thông hướng giữa các trạm đo, không cần thiết là phải

lập mạng lưới khống chế đo vẽ dày đặc, không cần các thiết bị đắt tiền và chỉ cần một

thao tác viên trong quá trình đo đạc, GPS đo động xử lý sau với nhiều trạm Base là phương pháp nên được áp dụng để đo chi tiết nội dung bản đồ trong những điều kiện địa hình cho phép.

Ở đề tài này, tác giả đã chọn được khu vực đo vẽ đáp ứng được yêu cầu của việc đo chi tiết nội dung bản đồ. Việc thử nghiệm được thực hiện dưới thời tiết đẹp, gió nhẹ và đồ hình đo được bố trí trong khu vực đo hợp lý. Trước khi đo, tác giả đã sử dụng phần

mềm Trimble Planning để lập lịch đo để có thời gian đo tốt hơn và kết quả là trong quá trình đo, số lượng vệ tinh máy thu được luôn lớn hơn 5 vệ tinh. Một điều lưu ý nữa là khi cài đặt thông số ở máy đo động Rover phải đồng bộ với máy Base.

Khác với thử nghiệm thành lập lưới khống chế đo vẽ là máy thu được gắn với sào

đo có gá hỗ trợ vững chắc thì trong đo chi tiết thì máy thu gắn với sào đo được giữ cố

định bằng tay trong quá trình di chuyển giữa các điểm đo. Mục đích của cách làm này là ngoài độ chính xác của yêu cầu thành lập lưới và đo chi tiết là khác nhau, tác giả muốn

thử nghiệm để có thể đánh giá kết quả thu được từ thời gian đo mỗi điểm chi tiết từ 10

giây đến 25 giây xem có đạt được yêu cầu về tỷ lệ thành lập bản đồ hay không? Nếu đạt

yêu cầu thì sẽ giảm được thời gian tiến hành đo đạc và cho năng suất lao động cao.

Tuy nhiên, việc giữ sào đo bằng tay để tiến hành đo chi tiết các điểm sẽ không

tránh khỏi sai số do người đo rung tay, vì vậy trong quá trình thực hiện nên chọn thời

điểm thích hợp và người đo phải cẩn thận trong thao tác.

Để bắt đầu đo chi tiết thì công việc đầu tiên cũng là việc khởi đo, thời gian khởi đo

cũng được tiến hành tùy thuộc vào số lượng vệ tinh thu được. Trong bộ điều khiển, tác giả

đã cài đặt thông số về thời gian khởi đo là 15 phút nếu máy thu bắt được 6 vệ tinh trở lên

và 18 phút nếu máy thu bắt được từ 5 đến 6 vệ tinh trong điều kiện chỉ số PDOP nhỏ hơn

4, tốt nhất là khoảng 2 đến 3 PDOP. Thời gian đo một điểm chi tiết tác giả thử nghiệm lần

lượt là 2 epoch, 3 epoch và 5 epoch tương đương với 10 giây, 15 giây và 25 giây để đánh

giá kết quả thu được và chọn thời gian tối ưu để tiến hành thực hiện.

Đối với các điểm chi tiết đo được bằng GPS, một vấn đề cần xem xét là độ chính

xác có thể đáp ứng yêu cầu của các tỷ lệ bản đồ nào. Theo mục 2.17 và 2.20 của Quy

phạm đo vẽ bản đồ địa chính năm 2008, sai số trung bình vị trí các điểm trên ranh giới

thửa đất biểu thị trên bản đồ địa chính số so với vị trí của điểm khống chế đo vẽ gần nhất

ở khu vực đô thị không vượt quá:

5 cm đối với bản đồ địa chính tỷ lệ 1:200;

7 cm đối với bản đồ địa chính tỷ lệ 1:500;

15 cm đối với bản đồ địa chính tỷ lệ 1:1000;

30 cm đối với bản đồ địa chính tỷ lệ 1:2000;

150 cm đối với bản đồ địa chính tỷ lệ 1:5000.

Trong trường hợp đo vẽ đất khu dân cư nông thôn tỷ lệ 1:500, 1:1000, 1:2000 các

sai số nêu trên được phép tăng tới 1,5 lần; trường hợp đo vẽ đất nông nghiệp ở tỷ lệ 1:1000 và 1:2000 thì các sai số nêu trên được phép tăng tới 2 lần.

Sai số trung bình về độ cao của đường bình độ, độ cao của điểm đặc trưng địa

hình, độ cao của điểm ghi chú độ cao biểu thị trên bản đồ địa chính (nếu có yêu cầu biểu

thị) so với độ cao của điểm khống chế độ cao ngoại nghiệp gần nhất không quá 1/3 khoảng cao đều đường bình độ cơ bản ở vùng đồng bằng và không quá 1/2 khoảng cao

đều đường bình độ cơ bản đối với vùng đồi núi, núi cao và vùng ẩn khuất.

Để đánh giá độ chính xác của các điểm đo chi tiết bằng PPK khi sử dụng nhiều

trạm Base khác nhau với các đồ hình khác nhau, tác giả đã so sánh tọa độ các điểm đó với tọa độ đo được bằng phương pháp đo tĩnh.

Hình 3.6. Sơ đồ phân bố các điểm đo trên khu đo

3.3.2. Kết quả thử nghiệm

Trong quá trình đo thử nghiệm các điểm chi tiết dùng máy Rover, tác giả đã sử dụng số lượng các trạm Base thay đổi từ 1, 2 đến 3 trạm Base để từ đó rút ra được cách đánh giá theo số lượng Base.

Ở đề tài này đã sử dụng hai đồ hình để đo điểm chi tiết đó là:

- Các máy Base đặt tại trạm TN02, TN04 và TN05 lần lượt hoán đổi là 1 trạm, 2

trạm và đồng thời cả 3 trạm. Máy động Rover tiến hành đo các điểm là TN01, TN03,

TN06, TN07;

- Các máy Base đặt tại các trạm TN03, TN04, TN07 và cũng theo nguyên tắc hoán

đổi là 1 trạm, 2 trạm và đồng thời cả 3 trạm. Máy động Rover tiến hành đo các điểm chi

tiết là TN01, TN02, TN05, TN06.

Bảng 3.8. Bảng tổng hợp kết quả đo PPK sử dụng số lượng trạm Base TN02, TN04, TN05 với thời gian khác nhau

Tên

Đo PPK sử dụng một trạm Base tại TN02

Đo PPK sử dụng ba trạm Base đặt tại TN02, TN04,

Số

Đo PPK sử dụng một trạm Base đặt tại TN04

Đo PPK sử dụng một trạm Base đặt tại TN 05

Đo PPK sử dụng hai trạm Base đặt tại TN02, TN04

Đo PPK sử dụng hai trạm Base đặt tại TN02, TN05

Đo PPK sử dụng hai trạm Base đặt tại TN04, TN05

TN05

epoch

điểm

DX DY Dh

DS

DX DY Dh

DS DX DY Dh

DS

2 0.083 0.077 0.169 0.113 0.089 0.074 0.156 0.116 0.088 0.071 0.179 0.113 0.078 0.067 0.162 0.103 0.089 0.061 0.181 0.108 0.076 0.073 0.167 0.105 0.047 0.042 0.165 0.063

TN01

3 0.025 0.047 0.113 0.053 0.028 0.047 0.114 0.055 0.037 0.041 0.129 0.055 0.041 0.042 0.139 0.059 0.032 0.043 0.125 0.054 0.042 0.035 0.114 0.055 0.036 0.037 0.126 0.052

5 0.023 0.049 0.108 0.054 0.026 0.050 0.111 0.056 0.039 0.044 0.127 0.059 0.036 0.044 0.135 0.057 0.037 0.042 0.128 0.056 0.044 0.037 0.110 0.057 0.034 0.039 0.115 0.052

2 0.041 0.044 0.145 0.060 0.045 0.037 0.158 0.058 0.047 0.043 0.147 0.064 0.059 0.048 0.166 0.076 0.049 0.035 0.153 0.060 0.051 0.022 0.154 0.056 0.046 0.038 0.158 0.060

TN03

3 0.033 0.043 0.124 0.054 0.039 0.041 0.127 0.057 0.042 0.031 0.123 0.052 0.036 0.044 0.123 0.057 0.037 0.027 0.108 0.046 0.039 0.038 0.119 0.054 0.023 0.035 0.119 0.042

5 0.037 0.041 0.129 0.055 0.038 0.037 0.126 0.053 0.032 0.038 0.128 0.050 0.039 0.042 0.121 0.057 0.033 0.031 0.109 0.045 0.036 0.046 0.127 0.058 0.026 0.031 0.121 0.040

2 0.077 0.064 0.157 0.100 0.085 0.093 0.173 0.126 0.092 0.061 0.185 0.110 0.031 0.049 0.152 0.058 0.032 0.052 0.168 0.061 0.047 0.055 0.158 0.072 0.039 0.047 0.157 0.061

TN06

3 0.037 0.036 0.127 0.052 0.042 0.029 0.125 0.051 0.039 0.043 0.118 0.058 0.033 0.026 0.107 0.042 0.037 0.020 0.127 0.042 0.031 0.036 0.107 0.048 0.032 0.029 0.114 0.043

5 0.036 0.039 0.125 0.053 0.041 0.037 0.123 0.055 0.041 0.036 0.113 0.055 0.038 0.022 0.109 0.044 0.032 0.030 0.121 0.044 0.033 0.032 0.105 0.046 0.031 0.028 0.127 0.042

2 0.069 0.089 0.171 0.113 0.062 0.083 0.179 0.104 0.066 0.086 0.142 0.108 0.042 0.037 0.141 0.056 0.041 0.039 0.151 0.057 0.061 0.019 0.157 0.064 0.039 0.041 0.146 0.057

TN07

3 0.025 0.048 0.116 0.054 0.032 0.047 0.107 0.057 0.036 0.040 0.121 0.054 0.031 0.036 0.106 0.048 0.045 0.040 0.124 0.060 0.039 0.046 0.122 0.060 0.036 0.030 0.120 0.047

5 0.039 0.042 0.117 0.057 0.038 0.046 0.109 0.060 0.034 0.038 0.125 0.051 0.029 0.028 0.112 0.040 0.041 0.042 0.123 0.059 0.038 0.044 0.126 0.058 0.032 0.032 0.125 0.045

Dưới đây là bảng thể hiện kết quả sai số trung bình của tọa độ phẳng và độ cao

của các điểm TN01, TN03, TN06, TN07 trong trường hợp đặt 1, 2, 3 trạm Base tại TN02, TN04, TN05 cùng với thời gian đo khác nhau.

Bảng 3.9. Bảng sai số tọa độ phẳng trung bình đo PPK sử dụng số lượng trạm Base

khác nhau với thời gian đo 2 epoch

Số lƣợng trạm Base TN01 TN03 TN06 TN07

01 trạm 0.114 0.060 0.112 0.108

02 trạm 0.105 0.064 0.063 0.059

03 trạm 0.063 0.060 0.061 0.057

Hình 3.7. Đồ thị sai số vị trí điểm theo số lượng trạm Base với thời gian đo 2 epoch

Bảng 3.10. Bảng sai số tọa độ phẳng trung bình đo PPK sử dụng số lượng trạm Base

khác nhau với thời gian đo 3 epoch

Số lƣợng trạm Base TN01 TN03 TN06 TN07

01 trạm 0.054 0.054 0.054 0.055

02 trạm 0.056 0.052 0.044 0.056

03 trạm 0.052 0.042 0.043 0.047

Hình 3.8. Đồ thị sai số vị trí điểm theo số lượng trạm Base với thời gian đo 3 epoch

Bảng 3.11. Bảng sai số tọa độ phẳng trung bình đo PPK sử dụng số lượng trạm Base

khác nhau với thời gian đo 5 epoch

Số lƣợng trạm Base TN01 TN03 TN06 TN07

01 trạm 0.056 0.053 0.054 0.056

02 trạm 0.057 0.053 0.045 0.052

03 trạm 0.052 0.040 0.042 0.045

Hình 3.9. Đồ thị sai số vị trí điểm theo số lượng trạm Base với thời gian đo 5 epoch

Bảng 3.12. Bảng sai số độ cao trung bình đo PPK sử dụng số lượng trạm Base khác

nhau với thời gian đo 2 epoch

Số lƣợng trạm Base TN01 TN03 TN06 TN07

01 trạm 0.168 0.150 0.172 0.164

02 trạm 0.170 0.158 0.159 0.150

03 trạm 0.165 0.158 0.157 0.146

Hình 3.10. Đồ thị sai số độ cao theo số lượng trạm Base với thời gian đo 2 epoch

Bảng 3.13. Bảng sai số độ cao trung bình đo PPK sử dụng số lượng trạm Base khác

nhau với thời gian đo 3 epoch

Số lƣợng trạm Base TN01 TN03 TN06 TN07

01 trạm 0.119 0.125 0.123 0.115

02 trạm 0.126 0.117 0.114 0.117

03 trạm 0.126 0.119 0.114 0.120

Hình 3.11. Đồ thị sai số độ cao theo số lượng trạm Base với thời gian đo 3 epoch

Bảng 3.14. Bảng sai số độ cao trung bình đo PPK sử dụng số lượng trạm Base khác

nhau với thời gian đo 5 epoch

Số lƣợng trạm Base TN01 TN03 TN06 TN07

01 trạm 0.115 0.128 0.120 0.115

02 trạm 0.124 0.119 0.112 0.120

03 trạm 0.115 0.121 0.127 0.125

Hình 3.12. Đồ thị sai số độ cao theo số lượng trạm Base với thời gian đo 5 epoch

Dựa vào bảng tổng hợp kết quả đo chi tiết của các điểm TN01, TN03, TN06,

TN07 khi sử dụng số lượng các trạm Base khác nhau và thời gian đo thử nghiệm tại

mỗi điểm chi tiết lần lượt là 2 epoch, 3 epoch và 5 epoch tác giả rút ra những nhận

xét sau:

Việc thử nghiệm đo chi tiết với thời gian 2 epoch (10 giây), số lượng kết quả sai

số vị trí điểm thu được để thành lập bản đồ địa chính với tỷ lệ 1:500 là 46,43%, còn lại

đều vượt lên đến đề-xi-mét với tỷ lệ là 53,57% chỉ phù hợp với việc thành lập bản đồ

tỷ lệ nhỏ hơn như tỷ lệ 1:1000. Cụ thể như sau:

- Nếu sử dụng 1 trạm Base thì kết quả thu được thỏa mãn yêu cầu là 25%;

- Nếu sử dụng 2 trạm Base kết quả này là khoảng 51%;

- Nếu sử dụng 3 trạm Base kết quả này là 73%.

Việc thử nghiệm đo chi tiết với 3 epoch (15 giây) và 5 epoch (25 giây) các kết quả thu được có sự cải thiện đáng kể, sai số vị trí điểm lớn nhất chỉ là 0.060m, còn nhỏ nhất là 0.040m. Các kết quả thu được khi sử dụng thời gian đo là 3 epoch và 5 epoch chỉ lệch nhau hàng mi-li-mét.

Như vậy với việc thử nghiệm các thời gian đo khác nhau có thể thấy:

- Việc sử dụng thời gian đo là 2 epoch (10 giây) để đo chi tiết là không an toàn vì kết quả thu được không đảm bảo yêu cầu đặt ra và nhiều khi không tìm được vị trí

của các điểm. Do đó, trong thực tế làm không nên đo ở thời gian này.

- Việc sử dụng thời gian đo là 3 epoch và 5 epoch, các kết quả thu được không

lệch nhau nhiều, vì thế nên ưu tiên đo ở thời gian 3 epoch để rút ngắn được thời gian đo, chi phí nhân công và hiệu quả sản xuất.

Với thử nghiệm các đồ hình bố trí các trạm Base khác nhau, tác giả cũng rút ra

một số nhận xét sau:

- Nếu như sử dụng lần lượt số lượng là 1 trạm Base sai số vị trí điểm dao động

từ 0.051m đến 0.060m.

- Bố trí số lượng từ 2 trạm Base trở lên thì sai số vị trí điểm có sự biến đổi theo

sự phân bố của các trạm Base, cụ thể:

+ Sử dụng 2 trạm là TN02 và TN04 thì sai số vị trí điểm của TN07 là 0.048m ;

0.060m với 2 trạm TN02 và TN05 và 0.060m với 2 trạm TN04 và TN05. Với các điểm

khác cũng tương tự có quy luật như vậy, ngoại trừ điểm TN01 là không tuân theo quy

luật khi ta thay đổi số lượng cũng như đồ hình phân bố trạm Base. Bởi điểm này nằm

cạnh góc tường và bị che chắn 1 phía do bóng cây nên trong quá trình thu tín hiệu

không được tốt. Sai số vị trí điểm của TN01 dao động từ 0.051m đến 0.059m.

- Bố trí số lượng với 3 trạm Base TN02, TN04, TN05 thì sai số vị trí của điểm

TN07 là 0.045m và của TN01 là 0.053m.

Từ việc bố trí số lượng các trạm Base và đồ hình phân bố các Base có thể thấy

rằng, nếu ta tăng số lượng trạm Base thì sai số của các kết quả đo được giảm dần. Với

đồ hình là TN02 đối xứng với TN04 qua khu đo có điểm TN07 thì sai số vị trí của

điểm TN07 là 0.048m, còn với các Base TN04 và TN05 hay TN02 và TN05 không đối

xứng với nhau sai số vị trí của điểm TN07 vẫn lớn. Do vậy trong thực tế sản xuất nên

bố trí các trạm Base đối xứng nhau qua khu đo và nếu nhiều hơn 2 trạm Base thì bố trí

các trạm Base sao cho chúng khép với nhau một cách tương đối tạo thành tam giác cân

hoặc tam giác đều thì kết quả thu được sẽ tốt hơn.

Ngoài ra, ta có thể thấy việc thu tín hiệu vệ tinh có tốt hay không tức là chỉ số PDOP nhỏ hay lớn là phụ thuộc vào số lượng vệ tinh ở máy Base và Rover cùng thu đồng thời một thời điểm. Dựa vào bảng kết quả và đồ thị ở trên ta thấy điểm TN01

luôn có sai số vị trí điểm lớn dù ta có tăng số lượng trạm Base cũng như việc bố trí đồ hình lưới thuận lợi. Điều này được giải thích rằng, ở khu đo, điểm TN01và TN02 ngay sát bờ tường và bị che chắn bởi tán cây nên hầu như số lượng vệ tinh thu được từ 4 đến

5 vệ tinh nên chỉ số PDOP luôn dao động từ 5.2 đến 6.8. Vì vậy mà sai số vị trí của điểm này luôn nằm trong khoảng từ 0.052m đến 0.059m. Do vậy, điều kiện tốt nhất là

nên chọn chỉ số PDOP nhỏ hơn 4 là tốt nhất.

So sánh hai kết quả đo của thử nghiệm thành lập lưới khống chế đo vẽ và đo chi

tiết ta thấy sai số vị trí điểm của các điểm trong đo lưới có độ chính xác cao hơn trong đo chi tiết.

- Sai số vị trí điểm nhỏ nhất trong đo lưới là 0.004m và lớn nhất là 0.048m;

- Sai số vị trí điểm nhỏ nhất trong đo chi tiết là 0.042m và lớn nhất là 0.060m.

Điều này được giải thích là trong đo lưới thời gian đo mỗi điểm khống chế của lưới lâu hơn (36 epoch), sào đo được đặt cố định và kết quả đo được sử dụng để phát triển thêm lưới cấp thấp trong khu đo và làm cơ sở cho đo các điểm chi tiết; trong đo chi tiết ngoài yêu cầu về độ chính xác không cao bằng đo lưới thì thời gian đo ít hơn (3

epoch) và cách tiến hành cũng ảnh hưởng đến kết quả đo. Nhưng dù trong điều kiện

như vậy vẫn thu được kết quả theo yêu cầu của đề tài.

Một kết quả nữa là sai số về độ cao trong quá trình thử nghiệm đo chi tiết, tác

giả có nhận xét sau:

- Khi thử nghiệm với thời gian là 2 epoch thì thì sai số độ cao của các điểm nằm

trong khoảng từ 0.146m đến 0.172m;

- Khi thử nghiệm với thời gian là 3 epoch thì sai số độ cao của các điểm nằm

trong khoảng từ 0.114m đến 0.126m; với thời gian là 5 epoch thì kết quả này là

0.115m đến 0.127m.

Như vậy, có thể thấy khi đo PPK sử dụng thời gian 2 epoch ngoài việc sai số vị

trí điểm lớn ra thì sai số về độ cao của các điểm cũng tương đối lớn. Khi ta tăng thời

gian lên thì sai số này cũng không giảm thiểu đáng kể mặc dù trong quá trình thử

nghiệm cũng tăng số lượng và bố trí các Base theo những đồ hình khác nhau.

Với sai số vị trí điểm thu được đều nằm trong khoảng từ 4cm đến 6cm, do đó có

thể áp dụng phương pháp đo PPK với nhiều trạm cố định để thành lập bản đồ địa chính

tỷ lệ 1:200, 1:500 cho những khu vực thông thoáng.

Với kết quả thử nghiệm đo chi tiết khi sử dụng số lượng các trạm Base khác nhau là TN03, TN04 và TN07 với các thời gian đo là 2 epoch, 3 epoch và 5 epoch

cũng tương tự như với kết quả thu được khi sử dụng các Base là TN02, TN04 và TN05. Các kết quả này được trình bày trong phần phụ lục.

3.4. Đề xuất một số giải pháp để nâng cao hiệu quả của phƣơng pháp đo GPS

động xử lý sau với nhiều trạm cố định trong đo đạc địa chính

Qua việc đo thử nghiệm thành lập lưới khống chế đo vẽ và đo chi tiết bằng

phương pháp PPK với nhiều trạm cố định với thời gian đo hợp lý, các kết quả đều

cho độ chính xác cao. Từ các bảng số liệu và căn cứ theo đồ hình bố trí các trạm

Base, tác giả thấy độ chính xác tăng dần khi ta bố trí số lượng trạm Base tăng lên. Việc bố trí các trạm Base mà đối xứng với nhau qua khu đo vẽ hoặc các trạm Base mà hợp với nhau thành những tam giác tương đối cân thì kết quả thu được đạt độ chính xác cao nhất.

Cùng với số lượng và bố trí đồ hình các trạm Base là thời gian đo cũng cần

được quan tâm. Nếu thời gian mà ngắn khi sử dụng máy thu một tần số với 1 trạm

Base thì tỷ lệ kết quả thu được để thỏa mãn yêu cầu thành lập bản đồ địa chính 1:500

hoặc nhỏ hơn rất thấp. Để khắc phục nhược điểm này, ở đề tài này tác giả thử nghiệm

sử dụng với nhiều trạm Base và kết quả cho cũng rất khả quan. Do đó, việc ứng dụng

đo PPK bằng máy thu một tần số với nhiều trạm cố định nên được ứng dụng trong sản

xuất, vấn đề là cách thức tiến hành sẽ như thế nào để đem lại hiệu quả cao nhất. Do

vậy tác giả xin đề xuất một số giải pháp sau:

+ Trước khi tiến hành đo đạc bằng phương pháp đo GPS động xử lý sau với

nhiều trạm cố định cần phân tích các tham số đầu vào và lựa chọn tham số tối ưu để

thu được kết quả đo tốt nhất. Qua quá trình thử nghiệm, nếu đo để thành lập lưới

khống chế đo vẽ, thì thời gian đo tối thiểu phải là 36 epoch (3 phút) và đo chi tiết nên

chọn là 3-5 epoch (15-25 giây), vì vừa đảm bảo độ chính xác, vừa nhanh và cho hiệu

quả cao. Việc đo động xử lý sau chỉ nên thực hiện với chỉ số PDOP dưới 4.

+ Áp dụng GPS động xử lý sau với nhiều trạm cố định để thành lập lưới khống

chế đo vẽ cho bản đồ địa chính cho tỷ lệ 1:500 và nhỏ hơn. Khi thiết kế lưới khống chế đo vẽ, cần bố trí số lượng trạm Base từ 2 trạm trở lên, trong quá trình bố trí trạm Base, nên đặt các trạm Base đối xứng nhau qua khu đo hoặc nếu nhiều hơn 2 trạm Base thì bố trí các trạm Base sao cho hợp với nhau một cách tương đối để thành tam giác đều và cân. Việc bố trí như vậy sẽ cho kết quả có độ chính xác cao nhất.

+ Áp dụng GPS động xử lý sau với nhiều trạm cố định để đo vẽ chi tiết nội dung bản đồ địa chính tỷ lệ 1:500 hoặc nhỏ hơn ở những khu vực thông thoáng, các địa vật che chắn không cao quá 2-3m như đất trồng cây hàng năm, đất bãi ven sông

hoặc đất nuôi trồng thủy sản, đất làm muối, đất trống. Nếu những khu vực mà độ thông thoáng thấp hơn nên áp dụng xen kẽ với phương pháp toàn đạc điện tử để sao

cho công việc được tiến hành thuận lợi, cho kết quả đo có độ chính xác cao và năng

suất lao động cao.

+ Trong quá trình đo đạc thành lập bản đồ địa chính mà áp dụng phương pháp

đo PPK với nhiều trạm cố định, nên sử dụng các điểm Địa chính cơ sở (nếu đảm bảo

được mức độ thông thoáng, không bị che chắn) gần khu vực đo làm các trạm Base để

phát triển lưới khống chế đo vẽ và dùng nó làm cơ sở cho việc đo chi tiết nội dung bản đồ, vì điểm Địa chính cơ sở có độ chính xác cao về tọa độ.

+ Để nâng cao được hiệu quả tối đa của việc đo GPS nói chung và đo GPS động xử lý sau với máy thu một tần số sử dụng nhiều trạm cố định thì việc xây dựng

mô hình Geoid phù hợp với lãnh thổ để có chất lượng tốt trong việc khắc phục được

sai số về độ cao các điểm đo. Từ đó không chỉ việc đo đạc địa chính được áp dụng mà

các lĩnh vực đo đạc khác cũng áp dụng được phương pháp đo này.

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ

Với tính năng ưu việt của phương pháp, với xu thế giá thành thiết bị công nghệ

đo GPS ngày càng giảm thì việc phổ biến công nghệ GPS động, trong đó có đo động

xử lý sau, cho các đơn vị sản xuất trắc địa, bản đồ là việc cần làm ngay khi mà các đơn

vị sản xuất cũng cần phải tăng cường năng lực sản xuất trong nước cũng như tiếp cận các công trình đo đạc có tính chất cạnh tranh quốc tế.

Đề tài đã nghiên cứu cơ sở khoa học của phương pháp đo GPS động xử lý sau, từ đó tiến hành thử nghiệm đo đạc lưới khống chế đo vẽ và đo chi tiết bằng phương

pháp đo động xử lý sau với nhiều trạm cố định sử dụng máy thu một tần số 4600LS tại

khu vực đo thử nghiệm ở quận Nam Từ Liêm, thành phố Hà Nội. Phân tích kết quả thử

nghiệm cho thấy:

- Trong phương pháp đo động xử lý sau, số lượng trạm cố định được sử dụng

có ảnh hưởng lớn đến độ chính xác của kết quả đo đạc. Việc sử dụng 2 hoặc 3 trạm

cố định có thể làm giảm đáng kể sai số đo đạc, tiệm cận sai số đo đạc bằng phương

pháp đo tĩnh trong trường hợp thành lập lưới khống chế đo vẽ và đạt yêu cầu về độ

chính xác của bản đồ địa chính tỷ lệ 1:500 trong trường hợp đo vẽ chi tiết ở khu vực

thông thoáng.

- Khi sử dụng nhiều trạm cố định phương án tốt nhất là bố trí các trạm này đối

xứng (khi sử dụng 2 trạm cố định) hoặc thành tam giác đều (khi sử dụng 3 trạm cố

định) xung quanh khu đo.

- Mặc dù việc sử dụng nhiều trạm cố định làm tăng độ chính xác của kết quả đo

nhưng không giúp giải quyết được về vấn đề tính thông thoáng của khu đo, vì vậy ở

những khu vực thông thoáng , việc kết hợp sử dụng phương pháp GPS đo động với

phương pháp toàn đạc điện tử là cần thiết.

Trong quá trình thực hiện luận văn, tác giả xin có một số kiến nghị sau đây:

- Các đơn vị đo đạc nên chú trọng hơn nữa trong việc áp dụng phương pháp đo GPS động xử lý sau với nhiều trạm cố định bằng máy thu một tần số trong đo đạc địa

chính, đặc biệt là trong khâu thành lập lưới khống chế đo vẽ.

- Để khắc phục được nhược điểm của phương pháp đo PPK khi sử dụng máy một tần số là đo đạc được trong khoảng cách dưới 5km, để hiệu quả kinh tế và thời

gian đo đạc cũng như thời gian khởi đo nhanh hơn, các đơn vị sản xuất nên lựa chọn máy thu GPS hai tần số.

- Phương pháp đo GPS động xử lý sau đã có từ nhiều năm nay nhưng trên thực

tế chưa có quy phạm dành riêng cho nó; các văn bản quy định về đo GPS còn chung chung, chưa mang tính đặc thù. Vậy trong thời gian tới, tác giả hy vọng rằng các cơ

quan quản lý nhà nước có những điều chỉnh để việc áp dụng phương pháp này sớm

được triển khai đồng bộ và rộng rãi hơn.

- Với việc thành phố Hà Nội mở rộng địa giới hành chính, trong thời gian tới đây, thành phố cần quan tâm xây dựng các trạm DGPS ở các huyện ngoại thành để có thể sử dụng vào việc đo GPS động một cách tốt hơn và phục vụ công tác quản lý đất đai trên địa bàn thành phố.

TÀI LIỆU THAM KHẢO

Tài liệu bằng tiếng Việt

1. Trần Quốc Bình. Bài giảng Trắc địa vệ tinh. Trường Đại học Khoa học Tự

nhiên, Đại học Quốc gia Hà Nội, năm 2007.

2. Bộ Tài nguyên và Môi trường. Quy phạm thành lập bản đồ địa chính tỷ lệ

1:200, 1:500, 1:1000, 1:5000, 1:10000, ban hành theo Quyết định số 08/2008/QĐ- BTNMT, Hà Nội, 2008.

3. Bộ Tài nguyên và Môi trường. Thông tư số 21/2011/TT-BTNMT về việc sửa đổi, bổ sung một số nội dung của Quy phạm thành lập bản đồ địa chính tỷ lệ 1:200,

1:500, 1:1000, 1:5000, 1:10000. Hà Nội, 2011.

4. Đỗ Ngọc Đường, Đặng Nam Chinh. Bài giảng Công nghệ GPS. Trường Đại

học Mỏ - Địa chất, 2003.

5. Lê Văn Huấn. Nghiên cứu đánh giá ảnh hưởng của tần suất và khoảng thời

gian thu tín hiệu tới độ chính xác đo GPS động xử lý sau bằng máy thu một tần số.

Luận văn Thạc sỹ Khoa học. Trường Đại học Khoa học Tự nhiên, Đại học Quốc gia

Hà Nội, 2008.

6. Phạm Hoàng Lân. Bài giảng Công nghệ GPS (dùng cho học viên cao học

ngành trắc địa). Trường Đại học Mỏ - Địa chất, Hà Nội, 1997.

7. Nguyễn Văn Muôn. Nghiên cứu giải pháp nâng cao hiệu quả ứng dụng kỹ

thuật đo động xử lý sau trong đo đạc địa chính (thử nghiệm trên địa bàn thành phố

Hải Phòng). Luận văn Thạc sỹ Khoa học. Trường Đại học Khoa học Tự nhiên, Đại

học Quốc gia Hà Nội, 2012.

8. Phòng Tài nguyên và Môi trường huyện Từ Liêm (2013), Báo cáo kết quả

công tác quản lý Nhà nước về đất đai, tài nguyên, môi trường năm 2013 và triển khai

phương hướng nhiệm vụ 2014, Từ Liêm.

9. Vũ Tiến Quang. Công nghệ GPS và khả năng ứng dụng trong công tác đo vẽ bản đồ tỷ lệ lớn tại Việt Nam . Luận văn Thạc sỹ Khoa học. Trường Đại học Mỏ - Địa

chất, Hà Nội, 2002.

Tài liệu bằng tiếng nƣớc ngoài

10. Leick A. GPS Satellite Surveying. John Wiley, 1995.

11. Trimble Ltd. Mapping System General Reference. 1994.

12. Trimble Ltd. Trimble Survey Controller. 1999.

13. Trimble Ltd. Trimble Geomatics Office: Wave Baseline Processing. User

Guide. Sunnyvale, CA, 2001.

14. Trimble Ltd. Trimble Geomatics Office: Network Adjustment. User Guide.

Sunnyvale, CA, 2001.

15. Jan Van Sickle. GPS for Lan Surveyor. Ann Arbor Press Inc, 2001, 284pp.

16. Đặng Hùng Võ. Application of GPS Technology in Vietnam and Stratergic Development for the Future. DSMM/UN/USA Workshop on the Use of Global Navigation Satellite System, Malaysia August, 2001.

PHỤ LỤC

Bảng 1. Kết quả đo PPK sử dụng một trạm Base tại TN01

Tên điểm

Tọa độ X

Tọa độ Y

DX

DY

Dh

DS

Độ cao

2323406.378

580002.586

7.098

PPK

TN02

-0.009

0.010

0.058

0.013

STAT

2323406.387

580002.576

7.040

PPK

2323372.580

580514.403

6.707

-0.031

0.035

-0.052

0.047

TN03

STAT 2323372.611

580514.368

6.759

PPK

2322860.270

579665.993

6.888

0.026

0.024

0.057

0.035

TN04

STAT 2322860.244

579665.969

6.831

PPK

2322900.312

580373.654

4.764

-0.011

-0.037

0.051

0.039

TN05

STAT 2322900.323

580373.691

4.713

PPK

2321949.122

579987.331

6.697

-0.008

-0.050

0.073

0.051

116437

STAT 2321949.130

579987.381

6.624

PPK

2324417.541

580550.210

6.189

0.009

-0.030

-0.055

0.031

104556

STAT 2324417.532

580550.240

6.244

Bảng 2. Kết quả đo PPK sử dụng một trạm Base đặt tại TN06

Tên điểm

Tọa độ X

Tọa độ Y

DX

DY

Dh

DS

Độ cao

2323406.392

580002.589

7.094

PPK

TN02

0.005

0.013

0.054

0.014

STAT 2323406.387

580002.576

7.040

PPK

2323372.596

580514.398

6.701

-0.015

0.030

-0.058

0.034

TN03

STAT 2323372.611

580514.368

6.759

PPK

2322860.233

579666.022

6.873

-0.011

0.053

0.042

0.054

TN04

STAT 2322860.244

579665.969

6.831

PPK

2322900.307

580373.661

4.775

-0.016

-0.030

0.062

0.034

TN05

STAT 2322900.323

580373.691

4.713

PPK

2321949.138

579987.326

6.668

0.008

-0.055

0.044

0.056

116437

STAT 2321949.130

579987.381

6.624

PPK

2324417.557

580550.205

6.165

0.025

-0.035

-0.079

0.043

104556

STAT 2324417.532

580550.240

6.244

Bảng 3. Kết quả đo PPK sử dụng một trạm Base đặt tại TN 07

Tên điểm

Tọa độ X

Tọa độ Y

DX

DY

Dh

DS

Độ cao

2323406.363

580002.605

7.089

PPK

TN02

-0.024

0.029

0.049

0.038

STAT 2323406.387

580002.576

7.040

PPK

2323372.596

580514.382

6.706

-0.015

0.014

-0.053

0.021

TN03

STAT 2323372.611

580514.368

6.759

PPK

2322860.253

579666.022

6.893

0.009

0.053

0.062

0.054

TN04

STAT 2322860.244

579665.969

6.831

PPK

2322900.278

580373.716

4.764

-0.045

0.025

0.051

TN05

STAT 2322900.323

580373.691

4.713

PPK

2321949.108

579987.35

6.680

-0.022

-0.031

0.056

0.038

116437

STAT 2321949.130

579987.381

6.624

PPK

2324417.510

580550.221

6.167

-0.022

-0.019

-0.077

0.029

104556

STAT 2324417.532

580550.240

6.244

Bảng 4. Kết quả đo PPK sử dụng hai trạm Base đặt tại TN01, TN06

Tên điểm

Tọa độ X

Tọa độ Y

DX

DY

Dh

DS

Độ cao

2323406.377

580002.569

7.091

PPK

TN02

-0.010

-0.007

0.051

0.012

STAT 2323406.387

580002.576

7.040

PPK

2323372.606

580514.353

6.816

TN03

-0.005

-0.015

0.057

0.016

STAT 2323372.611

580514.368

6.759

PPK

2322860.232

579665.990

6.894

TN04

-0.012

0.021

0.063

0.024

STAT 2322860.244

579665.969

6.831

PPK

2322900.306

580373.721

4.778

TN05

-0.017

0.030

0.065

0.034

STAT 2322900.323

580373.691

4.713

PPK

2321949.141

579987.375

6.665

116437

0.011

-0.006

0.041

0.013

STAT 2321949.130

579987.381

6.624

PPK

2324417.483

580550.21

6.161

104556

-0.049

-0.030

-0.083

0.057

STAT 2324417.532

580550.240

6.244

Bảng 5. Kết quả đo PPK sử dụng hai trạm Base đặt tại TN01, TN07

Tên điểm

Tọa độ X

Tọa độ Y

DX

DY

Dh

DS

Độ cao

2323406.377

580002.589

7.085

PPK

TN02

-0.010

0.013

0.045

0.016

STAT 2323406.387

580002.576

7.040

PPK

2323372.600

580514.395

6.811

TN03

-0.011

0.027

0.052

0.029

STAT 2323372.611

580514.368

6.759

PPK

2322860.248

579665.985

6.897

TN04

0.004

0.016

0.066

0.016

STAT 2322860.244

579665.969

6.831

PPK

2322900.295

580373.714

4.787

TN05

-0.028

0.023

0.064

0.036

STAT 2322900.323

580373.691

4.713

PPK

2321949.159

579987.389

6.689

116437

0.029

0.008

0.065

0.030

STAT 2321949.130

579987.381

6.624

PPK

2324417.535

580550.266

6.181

104556

0.003

0.026

-0.063

0.026

STAT 2324417.532

580550.240

6.244

Bảng 6. Kết quả đo PPK sử dụng hai trạm Base đặt tại TN06, TN07

Tên điểm

Tọa độ X

Tọa độ Y

DX

DY

Dh

DS

Độ cao

2323406.382

580002.587

7.103

PPK

TN02

-0.005

0.011

0.063

0.012

STAT 2323406.387

580002.576

7.040

PPK

2323372.573

580514.379

6.802

TN03

-0.038

0.011

0.043

0.040

STAT 2323372.611

580514.368

6.759

PPK

2322860.217

579666.009

6.891

TN04

-0.027

0.040

0.060

0.048

STAT 2322860.244

579665.969

6.831

PPK

2322900.336

580373.708

4.766

TN05

0.013

0.017

0.053

0.021

STAT 2322900.323

580373.691

4.713

PPK

2321949.158

579987.384

6.696

116437

0.028

0.003

0.072

0.028

STAT 2321949.130

579987.381

6.624

PPK

2324417.52

580550.229

6.162

104556

-0.012

-0.011

-0.082

0.016

STAT 2324417.532

580550.240

6.244

Bảng 7. Kết quả đo PPK sử dụng ba trạm Base đặt tại TN01, TN06, TN07

Tên điểm

Tọa độ X

Tọa độ Y

DX

DY

Dh

DS

Độ cao

2323406.378

580002.581

7.093

PPK

TN02

-0.009

0.005

0.053

0.010

STAT 2323406.387

580002.576

7.040

PPK

2323372.599

580514.375

6.709

-0.012

0.007

-0.050

0.014

TN03

STAT 2323372.611

580514.368

6.759

PPK

2322860.248

579665.971

6.884

0.004

0.002

0.053

0.004

TN04

STAT 2322860.244

579665.969

6.831

PPK

2322900.342

580373.711

4.771

0.019

0.020

0.058

0.028

TN05

STAT 2322900.323

580373.691

4.713

PPK

2321949.141

579987.371

6.691

0.011

-0.010

0.067

0.015

116437

STAT 2321949.130

579987.381

6.624

PPK

2324417.526

580550.229

6.178

-0.006

-0.011

-0.066

0.013

104556

STAT 2324417.532

580550.240

6.244

Bảng 8. Bảng tổng hợp kết quả đo PPK sử dụng số lượng trạm Base TN03, TN04, TN07 và trị đo khác nhau

Tên

Đo PPK sử dụng ba trạm Base đặt tại TN03, TN04,

Số

Đo PPK sử dụng một trạm Base tại TN03

Đo PPK sử dụng một trạm Base đặt tại TN04

Đo PPK sử dụng một trạm Base đặt tại TN 07

Đo PPK sử dụng hai trạm Base đặt tại TN03, TN04

Đo PPK sử dụng hai trạm Base đặt tại TN03, TN07

Đo PPK sử dụng hai trạm Base đặt tại TN04, TN07

TN07

epoch

điểm

DX DY Dh

DS

DX DY Dh

DS DX DY Dh

DS

2 0.083 0.068 0.174 0.107 0.081 0.062 0.172 0.102 0.078 0.066 0.178 0.102 0.077 0.068 0.174 0.103 0.085 0.071 0.171 0.111 0.087 0.065 0.179 0.109 0.080 0.069 0.161 0.106

TN01

3 0.039 0.042 0.111 0.057 0.036 0.039 0.107 0.055 0.032 0.041 0.114 0.052 0.039 0.043 0.118 0.058 0.048 0.033 0.127 0.058 0.044 0.037 0.116 0.057 0.022 0.035 0.126 0.041

5 0.033 0.047 0.113 0.057 0.035 0.042 0.118 0.055 0.031 0.040 0.129 0.051 0.036 0.041 0.114 0.055 0.044 0.039 0.119 0.059 0.048 0.035 0.112 0.059 0.025 0.038 0.107 0.045

2 0.088 0.069 0.161 0.112 0.085 0.079 0.154 0.116 0.077 0.086 0.173 0.115 0.075 0.085 0.161 0.113 0.079 0.077 0.169 0.110 0.071 0.082 0.174 0.108 0.070 0.059 0.149 0.092

TN02

3 0.042 0.033 0.133 0.053 0.039 0.035 0.119 0.052 0.047 0.032 0.121 0.057 0.045 0.031 0.107 0.055 0.049 0.035 0.131 0.060 0.035 0.041 0.102 0.054 0.034 0.024 0.121 0.042

5 0.046 0.031 0.126 0.055 0.043 0.032 0.131 0.054 0.049 0.029 0.108 0.057 0.041 0.043 0.121 0.059 0.042 0.037 0.134 0.056 0.037 0.039 0.123 0.054 0.039 0.029 0.116 0.049

2 0.062 0.081 0.159 0.100 0.073 0.079 0.168 0.108 0.079 0.075 0.163 0.109 0.045 0.041 0.157 0.061 0.040 0.045 0.151 0.060 0.035 0.047 0.162 0.059 0.051 0.028 0.153 0.058

TN05

3 0.041 0.038 0.124 0.056 0.047 0.036 0.131 0.059 0.039 0.038 0.137 0.054 0.034 0.023 0.126 0.041 0.045 0.037 0.122 0.058 0.045 0.032 0.128 0.055 0.033 0.021 0.119 0.039

5 0.041 0.039 0.121 0.057 0.046 0.037 0.124 0.059 0.037 0.035 0.137 0.051 0.029 0.026 0.122 0.039 0.047 0.028 0.129 0.055 0.042 0.031 0.116 0.052 0.031 0.018 0.125 0.036

2 0.046 0.031 0.165 0.055 0.055 0.025 0.163 0.060 0.041 0.042 0.157 0.059 0.044 0.032 0.146 0.054 0.044 0.042 0.152 0.061 0.047 0.037 0.167 0.060 0.047 0.032 0.155 0.057

TN06

3 0.037 0.042 0.123 0.056 0.037 0.038 0.101 0.053 0.035 0.034 0.101 0.049 0.032 0.025 0.113 0.041 0.037 0.022 0.119 0.043 0.031 0.026 0.137 0.040 0.024 0.030 0.124 0.038

5 0.039 0.038 0.119 0.054 0.012 0.043 0.104 0.045 0.036 0.038 0.105 0.052 0.028 0.029 0.102 0.040 0.033 0.025 0.136 0.041 0.036 0.020 0.133 0.041 0.021 0.028 0.137 0.035

Bảng 9. Bảng sai số tọa độ phẳng trung bình đo PPK sử dụng số lượng trạm Base khác

nhau với thời gian đo 2 epoch

Số lƣợng trạm Base TN01 TN02 TN05 TN06

01 trạm 0.104 0.114 0.106 0.058

02 trạm 0.108 0.110 0.060 0.058

03 trạm 0.106 0.092 0.058 0.057

Hình 1. Đồ thị sai số vị trí điểm theo số lượng trạm Base với thời gian đo 2 epoch

Bảng 10. Bảng sai số tọa độ phẳng trung bình đo PPK sử dụng số lượng trạm Base khác

nhau với thời gian đo 3 epoch

Số lƣợng trạm Base TN01 TN02 TN05 TN06

01 trạm 0.055 0.057 0.053 0.054

02 trạm 0.058 0.051 0.041 0.056

03 trạm 0.041 0.039 0.038 0.042

Hình 2. Đồ thị sai số vị trí điểm theo số lượng trạm Base với thời gian đo 3 epoch

Bảng 11. Bảng sai số tọa độ phẳng trung bình đo PPK sử dụng số lượng trạm Base khác

nhau với thời gian đo 5 epoch

Số lƣợng trạm Base TN01 TN02 TN05 TN06

01 trạm 0.054 0.055 0.056 0.050

02 trạm 0.058 0.056 0.049 0.041

03 trạm 0.045 0.049 0.036 0.035

Hình 3. Đồ thị sai số vị trí điểm theo số lượng trạm Base với thời gian đo 5 epoch

Bảng 12. Bảng sai số độ cao trung bình đo PPK sử dụng số lượng trạm Base khác nhau

với thời gian đo 2 epoch

Số lƣợng trạm Base TN01 TN02 TN05 TN06

01 trạm 0.175 0.163 0.163 0.162

02 trạm 0.175 0.168 0.160 0.155

03 trạm 0.161 0.149 0.153 0.155

Hình 4. Đồ thị sai số độ cao theo số lượng trạm Base với thời gian đo 2 epoch

Bảng 13. Bảng sai số độ cao trung bình đo PPK sử dụng số lượng trạm Base khác nhau

với thời gian đo 3 epoch

Số lƣợng trạm Base TN01 TN02 TN05 TN06

01 trạm 0.120 0.113 0.125 0.123

02 trạm 0.110 0.124 0.131 0.108

03 trạm 0.126 0.121 0.119 0.124

Hình 5. Đồ thị sai số độ cao theo số lượng trạm Base với thời gian đo 3 epoch

Bảng 14. Bảng sai số độ cao trung bình đo PPK sử dụng số lượng trạm Base khác nhau

với thời gian đo 5 epoch

Số lƣợng trạm Base TN01 TN02 TN05 TN06

01 trạm 0.120 0.122 0.134 0.109

02 trạm 0.115 0.126 0.122 0.124

03 trạm 0.107 0.116 0.125 0.137

Hình 6. Đồ thị sai số độ cao theo số lượng trạm Base với thời gian đo 5 epoch