SỬ DỤNG MÁY GPS TOPCON VÀ MÁY TOÀN ĐẠC ĐIỆN TỬ XÂY DỰNG BẢN ĐỒ TỶ LỆ 1:1000 KHU KHOA SƯ PHẠM ĐẠI HỌC CẦN THƠ

SỬ DỤNG MÁY GPS TOPCON XÂY DỰNG MỐC TỌA ĐỘ ĐỊA CHÍNH PHỤC VỤ CÔNG TÁC XÂY DỰNG BẢN ĐỒ TỶ LỆ 1 500 TẠI KHOA SƯ PHẠM ĐẠI HỌC CẦN THƠ SỬ DỤNG MÁY GPS TOPCON VÀ MÁY TOÀN ĐẠC ĐIỆN TỬ XÂY DỰNG BẢN ĐỒ TỶ LỆ 1 1000 KHU KHOA SƯ PHẠM ĐẠI HỌC CẦN THƠ 1 Mở đầu Trong thời đại công nghiệp hoá – hiện đại hoá đất nước, đi cùng với sự phát triển của các ngành khoa học khác như ngành công nghệ thông tin thì các thiết bị máy vi tính ngày càng có những tính năng cao hơn, trong nông nghiệp thì cơ giới hoá nhiều hơn.

SỬ DỤNG MÁY GPS TOPCON VÀ MÁY TOÀN ĐẠC ĐIỆN TỬ XÂY DỰNG BẢN ĐỒ TỶ LỆ 1:1000 - KHU KHOA SƯ PHẠM - ĐẠI HỌC CẦN THƠ Mở đầu Trong thời đại cơng nghiệp hố – đại hoá đất nước, với phát triển ngành khoa học khác ngành công nghệ thông tin thiết bị máy vi tính ngày có tính cao hơn, nơng nghiệp giới hố nhiều ngành trắc địa có phát triển đáng kể Trước đây, cơng tác quản lý cịn gặp nhiều khó khăn trình đo vẽ dùng thước dây máy đo thơ sơ có độ xác thấp Nhưng đến ngày khoa học tiến lên tầm cao việc quản lý đất đai có nhiều thuận lợi máy toàn đạc điện tử thiết bị định vị toàn cầu GPS (Global Positioning System) đời Ban đầu hệ thống định vị toàn cầu GPS dùng cho mục đích qn sau ứng dụng rộng rãi lĩnh vực khác ngành trắc địa đồ bước tiến kỹ thuật, chất lượng hiệu Cùng với thời gian, công nghệ GPS ngày phát triển hồn thiện theo chiều hướng xác, hiệu thuận tiện Với tính cao chiếm vị trí quan trọng cơng tác lập lưới khống chế trắc địa Bên cạnh đó, máy tồn đạc phát triển tính ưu việt với khả đo đọc số liệu xác nhớ máy lưu trữ số liệu tốt giúp cho việc đo vẽ thành lập đồ đạt độ xác cao với sai số khả cho phép Những năm gần đây, tiến nhanh kỹ thuật xử lý số liệu, công nghệ chế tạo thiết bị ngày hoàn thiện nên kỹ thuật đo GPS toàn đạc điện tử ứng dụng rộng rãi toàn giới Để tìm hiểu rõ cách thức hoạt động, cách đo vẽ thành lập đồ độ xác máy toàn đạc điện tử máy GPS, nhóm nghiên cứu thực chuyên đề: Sử dụng máy GPS Topcon máy toàn đạc điện tử xây dựng đồ tỷ lệ 1:1000 - Khu Khoa Sư phạm, Đại học Cần Thơ Tổng quan tài liệu nghiên cứu 2.1 Khái niệm GPS Theo Nguyễn Đức Hùng (2006), hệ thống định vị toàn cầu GPS hệ thống xác định vị trí dựa vị trí vệ tinh nhân tạo Trong thời điểm, vị trí mặt đất xác định khoảng cách đến ba vệ tinh (tối thiểu) tính tọa độ vị trí GPS thiết kế quản lý Bộ Quốc phịng Hoa Kỳ phủ Hoa Kỳ cho phép người sử dụng miễn phí từ năm 1980 GPS hoạt động điều kiện thời tiết, nơi trái đất, 24 ngày, không phí thuê bao tiền trả cho việc thiết lập sử dụng GPS GPS hệ dẫn đường dựa mạng lưới 24 vệ tinh đặt quỹ đạo không gian, hoạt động dựa trạm phát tín hiệu vơ tuyến điện Được biết nhiều hệ thống có tên gọi LORAN - hoạt động giải tần 90 – 100 kHz chủ yếu dùng cho hàng hải hay TACAN, dùng cho quân đội Mỹ biến thể với độ xác thấp VOR/DME – VHF, dùng cho hàng không dân dụng 2.2 Hệ thống vệ tinh GPS 24 vệ tinh làm nên vùng không gian GPS quỹ đạo 12 nghìn dặm cách mặt đất Chúng chuyển động ổn định, hai vòng quỹ đạo khoảng thời gian gần 24 Các vệ tinh chuyển động với vận tốc nghìn dặm Các vệ tinh ni lượng mặt trời Chúng có nguồn pin dự phịng để trì hoạt động chạy khuất vào vùng khơng có ánh sáng mặt trời Các tên lửa nhỏ gắn vệ tinh giữ chúng bay quỹ đạo định Hình 1: Sơ đồ quỹ đạo vệ tinh hệ thống GPS 2.3 Các thành phần GPS Theo Nguyễn Đức Hùng (2006), hệ thống định vị toàn cầu cấu tạo thành ba phần: không gian, điều khiển người sử dụng - Phần không gian: bao gồm vệ tinh, chúng truyền tín hiệu cần thiết cho hệ thống hoạt động - Phần điều khiển: Các tiện ích mặt đất thực nhiệm vụ theo dõi vệ tinh, tính tốn quỹ đạo cần thiết cho quản lý mảng không gian - Phần người sử dụng: Toàn thể thiết bị thu kỹ thuật tính tốn để cung cấp cho người sử dụng thơng tin vị trí Hình 2: Sơ đồ liên quan ba phần hệ thống định vị toàn cầu 2.4 Hệ tọa độ WGS84 (World Geodetic Systems 1984) Hệ tọa độ WGS84 hệ quy chiếu giới công bố quan đồ Bộ quốc phòng Mỹ vào năm 1984 Nó hệ quy chiếu sử dụng Mỹ số nước khác, hệ WGS84 hệ quy chiếu sử dụng cho tồn giới Nó hệ tham chiếu tồn cầu có gốc lệch gốc tọa độ với địa tâm trái đất vào khoảng 1m Hệ tọa độ thành lập sau: - Trục Z trùng với trục cực trái đất hay trục quay trái đất - Trục X trục nằm mặt phẳng xích đạo, giao tuyến mặt phẳng kinh tuyến gốc mặt phẳng xích đạo - Trục Y trục hợp với trục X, Z thành hệ thống tam diện trái Các số liệu đo đạc tính tốn thực GPS: Hệ WGS84 định nghĩa bao gồm hệ cao độ hệ tọa độ Hệ cao độ mặt nước biển trung bình định nghĩa gốc cao độ 0.00m Hệ quy chiếu tọa độ trắc địa WGS84 mặt Ellipsoid, có tham số sau: - Bán trục lớn: a = 6378137.0 m - Độ lệch tâm thứ nhất: e = 0.00669437999013 - Vận tốc trái đất ω = 7292115.10-11 rad/s - Hằng số trọng trường (GM): Gm = 3986005.10-8 m3/s2 Tọa độ vệ tinh tính tốn từ lịch phát tín nằm hệ 2.5 Hệ tọa độ Quốc gia Việt Nam VN-2000 Theo Chính phủ (2000), Hệ tọa độ VN-2000 hệ tọa độ Trắc địa - Bản đồ quốc gia Việt Nam có hiệu lực từ ngày 12/8/2000 Hệ tọa độ có đặc điểm: - Sử dụng Elipsoid WGS84 làm Elip thực dụng, Elip có bán trục lớn a = 6378137, độ dẹt α = 1: 298,2 - Sử dụng phép chiếu hệ tọa độ vng góc phẳng UTM - Gốc tọa độ khuôn viên Viện Công nghệ Địa Mơ tả tình khu đo – Khu Khoa Sư phạm Trên sở có mốc lưới khống chế ta tiến hành đo đạc lưới khống chế cho khu đo: - Sử dụng máy GPS tiến hành đo dẫn tọa độ từ mốc tọa độ nhà nước hạng II CTII_648 CTII_649 Khoa Sư phạm hình thành mốc tọa độ GPS KV1 KV2 - Trên điểm cứng (KV1 KV2), ta dùng máy toàn điện tử để tiến hành đo chi tiết Khu Khoa Sư phạm gồm Khoa Sư phạm (cả nhà xe), Trung tâm Ứng dụng khoa học – công nghệ, Trung tâm… Trạm xá Thú y Phương tiện phương pháp thực 4.1 Phương tiện - Cơng cụ: Máy GPS độ xác cao (Topcon Hiper), máy tồn đạc điện tử, máy tính xách tay - Viết, thước dây, tập để ghi chép - Phần mềm sử dụng: Notepad, BLTRANS, TRANS, Topcon Tools v.7.2, Topcon Link v.7.2.3 PCCDU, Microstation - Địa điểm đo: Khoa Sư phạm, Trung tâm Ứng dụng Khoa học – Công nghệ, Trung tâm…, Bệnh xá Thú ý 4.2 Phương pháp 4.2.1 Bố trí điểm khảo sát - Chọn điểm chia thành cặp điểm, cặp điểm trạm điểm đánh dấu đinh thép nằm vị trí đặc trưng khu đo góc đường, mép đường - Điểm chọn điểm vị trí có thơng thống khơng bị che khuất tầm nhìn vệ tinh, tín hiệu thu sóng vệ tinh điểm đầy đủ 4.2.2 Các bước thực đo GPS a) Cân máy kiểm tra máy trước đo: - Đặt chân máy cho vị trí cho dây dọi trùng với tâm điểm cần đặt máy khóa chân để lại với độ cao vừa tầm ngắm người đo - Đặt máy lên chân điều chỉnh để tâm máy trùng với tâm điểm đặt máy cách nhín vào ống kính dọi tâm quang học để định vị, sau nhẹ nhàng vặn chặt ốc hãm máy - Xoay ốc cân A B để dịch chuyển bọt khí ống thủy trịn Bọt khí đường vng góc với đường thẳng chạy qua tâm hai ốc cân điều chỉnh - Xoay ốc cân C để đưa bọt khí vào tâm bọt ống thủy tròn Tiếp theo ta kiểm tra lại tâm máy xem có cịn tâm điểm khơng? Nếu khơng chỉnh lại tâm máy cho vào vị trí b) Kiểm tra máy khởi động máy: - Kiểm tra mức pin máy đèn Batt: đèn nháy màu vàng máy pin, đèn nháy màu đỏ báo hiệu pin yếu (cần phải xạc pin trước đo) - Nếu máy đủ pin, khởi động máy cách nhấn vào phím bên phải nút STAT giữ vài giây đèn STAT nháy màu xanh máy nhận đầy đủ tín hiệu vệ tinh, bắt đầu đo c) Tiến hành đo: Sau khởi động máy hoạt động bình thường bắt tín hiệu vệ tinh bấm vào nút FN để máy thu tín hiệu khoảng sau, bấm nút FN để save tín hiệu vệ tinh Dựa vào điều kiện thực tế khu đo điểm khống chế cấp cao, nhóm tiến hành ca đo - Ca 1: Sử lại đặt KV1 - Ca 2: Sử lại đặt KV1 - Ca 3: Sử lại đặt KV2 - Ca 2: Sử lại đặt KV2 dụng máy GPS đặt mốc tọa độ gốc CT_648, máy dụng máy GPS đặt mốc tọa độ gốc CT_649, máy dụng máy GPS đặt mốc tọa độ gốc CT_649, máy dụng máy GPS đặt mốc tọa độ gốc CT_648, máy d) Xử lý liệu: - Dữ liệu sau thu tín hiệu từ vệ tinh lưu vào máy BASE máy ROVER Sau đó, ta trút liệu từ hai máy vào máy vi tính để xử lý phần mềm Topcon tool PCCDU, liệu sau xử lý có dạng độ, phút, giây Vì vậy, liệu cần chuyển sang mét để tính giá trị trung bình, sai số trung bình sai số trung phương - Tiếp theo xử lý kết đo theo ca đo phần mềm Topcon Tool: + Khởi động phần mềm, tạo job làm việc mới, chọn nút Edit configuration  chọn cài đặt thông số hệ tọa độ, hệ quy chiếu thông số cần thiết khác Sau cài đặt xong thông số, từ giao diện phần mềm Topcon Tool, chọn menu Job  Import số liệu theo ca đo để xử lý tính tốn bình sai Hình Giao diện phần mềm Topcon Tool xử lý số liệu 4.2.3 Các bước thực đo máy toàn đạc Kết đo GPS xử lý liệu GPS 5.1 Thiết lập trạm đo tĩnh Với yêu cầu xây dựng trạm đo thiết lập từ hai mốc địa cấp II CTII-648 CTII-649 (trạm Base) từ hai mốc dẫn điểm KV1 KV2 (trạm Rover) * Điểm KV1 - Trạm thu CTII-648 KV1 bắt đầu đo vào ngày 25 tháng năm 2013 - Trạm thu CTII-649 KV1 bắt đầu đo vào ngày 25 tháng năm 2013 Số liệu sau đo chuyển vào phần mềm Topcon Tool bình sai tọa độ Bảng …: Số liệu trạm đo tĩnh CTII-648 CTII-649 (trạm Base) điểm KV1 (trạm Rover) Trạm Tọa độ trước bình sai x y Base_648_KV1 1109028.976 583979.48 584131.48 Base_649_KV1 1109281.374 Rover_KV1 1108861.354 583975.93 Rover_KV1 1108861.92 583974.65 7 Tọa độ sau bình sai x y 1109032.134 583980.88 1109285.310 584131.76 1108864.795 583975.78 1108864.795 583975.78 Trước bình sai Sau bình sai Hình : Trạm đo tĩnh CTII-648 CTII-649 (trạm Base) điểm KV1 (trạm Rover) Sai số sau bình sai điểm mốc từ CTII_648-KV1, CTII_649-KV1 nằm sai số cho phép Bảng …: Sai số vị trí mốc đo Sai số vị trí(m) x y Trạm Base_648_KV1 0.002 0.00 Base_649_KV1 0.003 0.00 Kết bình sai cho thấy sai số sau bình sai điểm mốc từ CTII_648KV1, CTII_649-KV1 nằm sai số cho phép.(Bộ Xây dựng ,2006) * Điểm KV2 - Trạm thu CTII-648 KV2 đầu đo vào ngày 25 tháng năm 2013 - Trạm thu CTII-649 KV2 bắt đầu đo vào ngày 25 tháng năm 2013 Số liệu đo trạm bình sai phần mềm TopconTool Bảng : Số liệu trạm đo tĩnh từ CTII-648 CTII-649 (trạm Base) điểm KV1 (trạm Rover) Trạm Tọa độ trước bình sai x y 1109029.38 583981.94 Base_649_KV2 1109282.053 584131.99 Base_648_KV2 Tọa độ sau bình sai x y 1109032.134 583980.88 1109285.310 584131.76 Rover_KV2 584057.07 1108828.453 584056.82 1108829.318 Rover_KV2 584057.38 1108826.611 584056.82 1108829.318 Kết bình sai cho thấy sai số sau bình sai điểm mốc từ CTII_648KV2, CTII_649-KV2 nằm sai số cho phép.(Bộ Xây dựng ,2006) Bảng : Sai số trạm đo tĩnh CTII-648 CTII-649 (trạm Base) điểm KV2(trạm Rover) Sai số vị trí(m) Trạm x y Base_648_KV2 0.002 0.00 Base_649_KV2 0.003 0.00 ?Sau xử lý ?Trước xử lý Hình… : Trạm đo tĩnh CTII-648 CTII-649 (trạm Base) điểm KV2 (trạm Rover) Kết đo máy toàn đạc xuất đồ (Phục bổ sung) * So sánh đánh giá khảo sát điểm đo GPS máy tồn đac Ví dụ : KV1 đo GPS DC_648 KV1 máy toàn đạc DC_648 Kết luận (tham khảo), Hồ bổ sung Khi sử dụng máy toàn đạc điện tử hay GPS phải tuân theo quy trình cụ thể từ việc xác định lưới đường chuyền đến đo chi tiết trạng có sở lý thuyết riêng cho việc đo vẽ, bước khảo sát trạng, thu thập tài liệu có liên quan đến khu vực nghiên cứu cần thiết làm tiền đề cho bước Các kết đo xử lý cẩn thận kết hoàn chỉnh việc đo vẽ đồ lưới đường chuyền đồ trạng Khoa Sư Phạm Bản đồ trạng Khoa Sư Phạm tồn phần diện tích Khoa tất chi tiết Khoa xây dựng sở kế thừa từ kết đo lưới đường chuyền Qua kết cho thấy, sử dụng máy toàn đạc điện tử GPS để đo vẽ thành lập đồ cho ta kết có khả chấp nhận cao Nhưng phương pháp có mạnh riêng Đối với máy GPS, sử dụng cho việc thành lập lưới đường chuyền thích hợp kết chuẩn 10 xác Đồng thời, đo vẽ chi tiết thành lập đồ trạng máy tồn đạc điện tử có ưu thuận tiện sử dụng mà kết thu có độ tin cậy cao Do đó, tùy vào mục đích, điều kiện áp dụng mà sử dụng máy toàn đạc điện tử GPS việc đo đạc thuận tiện kết có độ tin cậy cao Tài liệu tham khảo Bộ Xây dựng (2006) Tiêu chuẩn kỹ thuật đo xử lý số liệu GPS Trắc địa cơng trình (TCXDVN 364: 2006) 11 ... CTII_649 Khoa Sư phạm hình thành mốc tọa độ GPS KV1 KV2 - Trên điểm cứng (KV1 KV2), ta dùng máy toàn điện tử để tiến hành đo chi tiết Khu Khoa Sư phạm gồm Khoa Sư phạm (cả nhà xe), Trung tâm Ứng dụng. .. Ca 1: Sử lại đặt KV1 - Ca 2: Sử lại đặt KV1 - Ca 3: Sử lại đặt KV2 - Ca 2: Sử lại đặt KV2 dụng máy GPS đặt mốc tọa độ gốc CT_648, máy dụng máy GPS đặt mốc tọa độ gốc CT_649, máy dụng máy GPS đặt... đo máy toàn đạc xuất đồ (Phục bổ sung) * So sánh đánh giá khảo sát điểm đo GPS máy tồn đac Ví dụ : KV1 đo GPS DC_648 KV1 máy toàn đạc DC_648 Kết luận (tham khảo), Hồ bổ sung Khi sử dụng máy toàn