(Luận văn thạc sĩ) ứng dụng công nghệ gps trong kiểm tra, đánh giá lưới địa chính và đề xuất giải pháp kỹ thuật xây dựng hệ thống lưới đo vẽ phục vụ thành lập bản đồ địa chính tại tỉnh vĩnh phúc

ðẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƯỜNG ðẠI HỌC NÔNG LÂM THÁI NGUYÊN PHAN XUÂN KHUNG ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ GPS TRONG KIỂM TRA, ðÁNH GIÁ LƯỚI ðỊA CHÍNH VÀ ðỀ XUẤT GIẢI PHÁP KỸ THUẬT XÂY DỰNG HỆ THỐNG LƯỚI ðO VẼ PHỤC VỤ THÀNH LẬP BẢN ðỒ ðỊA CHÍNH TẠI TỈNH VĨNH PHÚC LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC NÔNG NGHIỆP Thái Nguyên - Năm 2011 n ðẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƯỜNG ðẠI HỌC NÔNG LÂM THÁI NGUYÊN PHAN XUÂN KHUNG ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ GPS TRONG KIỂM TRA, ðÁNH GIÁ LƯỚI ðỊA CHÍNH VÀ ðỀ XUẤT GIẢI PHÁP KỸ THUẬT XÂY DỰNG HỆ THỐNG LƯỚI ðO VẼ PHỤC VỤ THÀNH LẬP BẢN ðỒ ðỊA CHÍNH TẠI TỈNH VĨNH PHÚC Chuyên ngành: Quản lý ñất ñai Mã số: 60 62 16 LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC NÔNG NGHIỆP NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC TS TRỊNH HỮU LIÊN Thái Nguyên - Năm 2011 n - i - LỜI CAM ðOAN Tơi xin cam đoan nội dung đề tài nghiên cứu, ý tưởng khoa học tổng hợp từ cơng trình nghiên cứu, thực nghiệm cơng trình sản xuất mà tơi trực tiếp tham gia thực Các số liệu kết luận văn trung thực chưa cơng bố cơng trình khác Thái Ngun, ngày 10 tháng năm 2011 Tác giả luận văn Phan Xuân Khung n - ii - MỤC LỤC Lời cam ñoan i Mục lục ii MỞ ðẦU 1 ðặt vấn ñề Mục tiêu nghiên cứu Ý nghĩa khoa học thực tiễn Chương TỔNG QUAN TÀI LIỆU VÀ CƠ SỞ KHOA HỌC 1.1 TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG GPS 1.1.1 Khái quát chung 1.1.2 Cấu trúc hệ thống GPS 1.1.3 Tín hiệu GPS 1.1.4 Các trị đo GPS 1.1.5 Nguyên lý ñịnh vị GPS 1.1.6 Các nguồn sai số 11 1.1.7 Những kỹ thuật ño GPS 14 1.1.8 Toạ ñộ hệ quy chiếu 16 1.2 TỔNG QUAN VỀ LƯỚI KHỐNG CHẾ Ở VIỆT NAM 18 1.2.1 Lưới toạ ñộ nhà nước 18 1.2.2 Lưới toạ ñộ ñịa 19 1.2.3 Các dạng lưới toạ ñộ ñịa 27 Chương 2: NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 31 2.1 NỘI DUNG NGHIÊN CỨU 31 2.1.1 Khái qt hệ thống lưới địa tỉnh Vĩnh Phúc 31 2.1.2 Kiểm tra, ñánh giá ổn ñịnh lưới ñịa 31 2.1.3 Kiểm tra ñộ xác lưới ño vẽ, so sánh hai phương pháp lập 31 lưới ño vẽ n - iii - 2.2 PHẠM VI NGHIÊN CỨU 32 2.3 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 32 Chương 3: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU 34 3.1 KHÁI QUÁT CÁC ðIỀU KIỆN TỰ NHIÊN, KINH TẾ - Xà HỘI 34 3.1.1 ðiều kiện tự nhiên, tài nguyên, cảnh quan môi trường 34 3.1.2 Dân số - Dân tộc trình độ học vấn 36 3.1.3 Thực trạng phát triển kinh tế xã hội 37 3.1.4 Nhận xét chung 40 3.2 KIỂM TRA, ðÁNH GIÁ SỰ ỔN ðỊNH LƯỚI ðỊA CHÍNH 42 3.2.1 Kiểm tra, đánh giá ổn ñịnh lưới ñịa thành lập phương 42 pháp ñường chuyền khu vực thành phố Vĩnh Yên, tỉnh Vĩnh Phúc 3.2.2 Kiểm tra, ñánh giá ổn ñịnh lưới ñịa thành lập phương 47 pháp GPS khu vực huyện Vĩnh Tường, tỉnh Vĩnh Phúc 3.3 KIỂM TRA ðỘ CHÍNH XÁC LƯỚI ðO VẼ, SO SÁNH GIỮA HAI 54 PHƯƠNG PHÁP LẬP LƯỚI ðO VẼ 3.3.1 Kiểm tra lưới khống chế ño vẽ 54 3.3.2 So sánh lập lưới ño vẽ phương pháp ñường chuyền 65 công nghệ GPS 3.4 NHỮNG KẾT QUẢ ðẠT ðƯỢC 69 3.4.1 ðánh giá ổn định lưới địa 69 3.4.1.1 Những kết ñạt ñược 69 3.4.1.2 Những khó khăn, tồn 69 3.4.1.3 ðề xuất quy trình giải pháp thực 69 3.4.2 So sánh ñộ xác, hiệu kinh tế việc thành lập lưới khống 72 chế ño vẽ phương pháp GPS ñường chuyền toàn ñạc KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 73 TÀI LIỆU THAM KHẢO 75 n - iv - PHỤ LỤC 75 Phụ lục 1: Sơ đồ lưới địa thành phố Vĩnh Yên 76 Phụ lục 2: Sơ ñồ lưới địa huyện Vĩnh Tường 77 Phụ lục 3: Sơ ñồ lưới khống chế ño vẽ phương pháp ñường chuyền 78 xã Nghĩa Hưng Phụ lục 4: Sơ ñồ lưới khống chế ño vẽ công nghệ GPS xã Nghĩa 79 Hưng DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT GPS Global Positoning System NAVSTAR Navigtion Satellite Timing And Ranging GRS – 80 Geodetic Reference System 1980 WGS - 84 Hệ trắc ñịa Thế giới 1984 TGO Trimble Geomatic Office DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU Bảng 1.1.6 Bảng thống kê nguồn lỗi ño GPS biện 14 pháp khắc phục Bảng 1.2.2.a Chỉ tiêu kỹ thuật thành lập lưới địa 21 Bảng 1.2.2.b Chỉ tiêu kỹ thuật xây dựng lưới ñường 24 chuyền Bảng 3.1.2 Diện tích, dân số mật độ dân số 36 Bảng 3.2.1.a Tính bình sai lưới sử dụng 44 ñiểm gốc trình bình bình sai lưới TP Vĩnh Yên Bảng 3.2.1.b Tính bình sai lưới sử dụng tăng dần ñiểm n 45 - v - gốc trình bình bình sai lưới TP Vĩnh Yên Bảng 3.2.2.a Tính bình sai lưới sử dụng 50 điểm gốc q trình bình bình sai lưới huyện Vĩnh Tường Bảng 3.2.2.b Tính bình sai lưới sử dụng tăng dần ñiểm 51 gốc trình bình bình sai lưới huyện Vĩnh Tường Bảng 3.3.2.1.a ðơn giá thành lập lưới khống chế ño vẽ 66 phương pháp ñường chuyền 10 Bảng 3.3.2.1.b ðơn giá thành lập lưới khống chế ño vẽ 66 công nghệ GPS 11 Bảng 3.3.2.2.a So sánh hạng mục cơng việc lập lưới 67 đo vẽ phương pháp 12 Bảng 3.3.2.2.a So sánh số lượng điểm thời gian thi cơng 68 lập lưới ño vẽ phương pháp 13 Bảng 3.3.2.2.c So sánh chi phí lập lưới đo vẽ 69 phương pháp DANH MỤC CÁC HÌNH Hình 1.1.2.1 Sơ ñồ quỹ ñạo vệ tinh hệ thống GPS Hình 1.1.2.2.a Sơ đồ đoạn điều khiển hệ thống GPS Hình 1.1.2.2.b Sơ đồ truyền tín hiệu ðoạn điều khiển Hình 1.1.4 Sơ đồ chế xác định thời gian truyền tín hiệu GPS Hình 1.1.5 Sơ đồ ngun lý ñịnh vị ñiểm ñơn n - - MỞ ðẦU ðặt vấn ñề Với chuyển hướng sang kinh tế thị trường có quản lý Nhà nước, ñặc biệt với ñời trình bước hồn thiện Luật đất đai 1993 ñến Luật ñất ñai 2003 ñã dẫn ñến việc xây dựng hệ thống quản lý nguồn tư liệu quý giá này, để làm điều địi hỏi xây dựng hệ thống đồ địa phủ trùm Bản ñồ ñịa phục vụ trước hết cho nhu cầu quản lý nhà nước ñất ñai như: phục vụ kê khai ñăng ký cấp giấy chứng nhận quyền sử dụng ñất, thống kê ñất ñai, lập kế hoạch sử dụng ñất, giao ñất giao rừng, giải tranh chấp ñất ñai… nói nhu cầu thành lập đồ địa đặt cấp thiết Trong q trình thành lập đồ ñịa Vĩnh Phúc ñã trải qua nhiều giai ñoạn khác nhau, hệ thống lưới khống chế từ lưới ñịa ñến lưới ño vẽ ñược thành lập với nhiều giải pháp Giai đoạn đầu, lưới địa ñược phân cấp thành lưới ñịa sở lưới địa cấp I cấp II Lưới địa sở địa cấp I thành lập phương pháp định vị GPS, lưới địa cấp II ñược thành lập lưới ñường chuyền Giai ñoạn gần ñây lưới ñịa cấp I cấp II xây dựng đồng thời khơng phân cấp ñối với hệ thống lưới ño vẽ sử dụng phương pháp đường chuyền, gần có số ñơn vị sử dụng phương pháp ñịnh vị GPS Như nhu cầu ñặt ñối với Vĩnh Phúc cần đánh giá cách có hệ thống chất lượng, ổn định hệ thơng lưới địa giải pháp tối ưu cho q trình thành lập lưới ño vẽ phục vụ thành lập đồ địa Với lý qua khố học thạc sỹ, phân cơng khoa sau ñại họctrường ñại học nông lâm Thái Nguyên ñược giúp đỡ TS Trịnh Hữu Liên tơi thực đề tài: “Ứng dụng Cơng nghệ GPS kiểm tra, đánh giá lưới địa đề xuất giải pháp kỹ thuật xây dựng hệ thống lưới ño vẽ phục vụ thành lập đồ địa tỉnh Vĩnh Phúc” Mục tiêu nghiên cứu Nghiên cứu ứng dựng cơng nghệ GPS vào đánh giá độ xác tính ổn định hệ thống lưới địa chính, kiểm tra lưới đo vẽ cơng nghệ GPS, xây n - - dựng hệ thống lưới khống chế ño vẽ công nghệ GPS ñề xuất thay phương pháp ñường chuyền phục vụ ño vẽ ñồ ñịa tỉnh Vĩnh Phúc Ý nghĩa khoa học thực tiễn - Sử dụng cơng nghệ đo bình sai GPS cho thấy hữu hiệu để phát ñiểm gốc chất luợng, ñiểm gốc có độ ổn định kém; đánh giá khẳng định chất lượng lưới địa để phục vụ phát triển lưới đo vẽ - Sử dụng cơng nghệ GPS thành lập lưới khống chế đo vẽ cơng nghệ GPS cho thấy ưu việt vượt trội so với phương pháp đường chuyền tồn đạc phương diện hạng mục cơng việc, giá thành độ xác n - - CHƯƠNG TỔNG QUAN TÀI LIỆU VÀ CƠ SỞ KHOA HỌC 1.1 TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG GPS 1.1.1 Khái quát chung Từ năm 60 kỷ 20, quan hàng không vũ trụ (NASA) với Quân ñội Hoa Kỳ ñã tiến hành chương trình nghiên cứu, phát triển hệ thống dẫn đường định vị xác vệ tinh nhân tạo Hệ thống ñịnh vị dẫn ñường vệ tinh hệ ñầu tiên hệ thống TRANSIT Hệ thống có vệ tinh, hoạt động theo ngun tắc Doppler Hệ TRANSIT ñược sử dụng thương mại vào năm 1967 Một thời gian ngắn sau TRANSIT bắt ñầu ứng dụng trắc ñịa Việc thiết lập mạng lưới điểm định vị khống chế tồn cầu ứng dụng sớm giá trị hệ TRANSIT Tuy nhiên, hệ thống không thoả mãn ñược ứng dụng ño ñạc thông dụng ño đạc đồ, cơng trình dân dụng Tiếp sau thành cơng hệ TRANSIT Hệ thống định vị vệ tinh hệ thứ hai đời có tên NAVSTAR – GPS (Navigtion Satellite Timing And Ranging – Global Positoning System) gọi tắt GPS Hệ thống bao gồm 24 vệ tinh phát tín hiệu, bay quanh trái ñất theo quỹ ñạo xác ñịnh ðộ xác ñịnh vị hệ thống ñược nâng cao chất so với hệ TRANSIT Nhược ñiểm thời gian quan trắc khắc phục Cùng có tính tương tự với hệ thống GPS hoạt động cịn có hệ thống GLONASS Nga (nhưng khơng thương mại hoá rộng rãi) hệ thống tương lai cạnh thị trường với hệ thống GPS hệ thống GALIEO cộng ñồng Châu Âu Ở Việt Nam, phương pháp ñịnh vị vệ tinh ñã ñược ứng dụng từ năm ñầu thập kỷ 90 Với máy thu vệ tinh loại 4000ST, 4000SST ban ñầu sau thời gian ngắn ñã lập xong lưới khống chế vùng đặc biệt khó khăn mà từ trước đến chưa có lưới khống chế Tây Nguyên, thượng nguồn Sơng Bé, Cà Mau Những năm sau cơng nghệ GPS đóng vai trị định việc đo lưới cấp “0” lập hệ quy chiếu Quốc gia việc lập lưới khống chế hạng III phủ n - 65 - ðơn giá thành lập lưới khống chế ño vẽ phương pháp ñường chuyền Bảng 3.3.2.1.a TỔNG HỢP ðƠN GIÁ Lưới ño vẽ phục vụ thành lập đồ địa (Lương 830) Hạng mục cơng việc Thành lập lưới ño vẽ ðVT (ñiểm) phục vụ đồ địa tỷ lệ 1:1000 Loại khó khăn Chi phí nhân cơng lao động kỹ thuật Chi phí dụng cụ, vật liệu Chi phí khấu hao máy Cộng chi phí trực tiếp ðơn vị tính: đồng Chi phí chung Tổng ñơn giá 40 694 25 510 616 67 820 16 955 84 776 47 744 25 537 886 75 168 18 792 93 959 56 395 25 578 240 84 214 21 053 105 267 80 748 25 619 176 109 543 27 386 136 929 108 945 25 660 278 138 884 34 721 173 605 ðơn giá thành lập lưới khống chế đo vẽ cơng nghệ GPS Bảng 3.3.2.1.b TỔNG HỢP ðƠN GIÁ Lưới ño vẽ phục vụ thành lập đồ địa (Lương 830) Hạng mục cơng việc Thành lập lưới đo vẽ phục vụ đồ địa tỷ lệ 1:1000 ðVT (điểm) ðơn vị tính: đồng Chi phí nhân cơng lao động kỹ thuật Chi phí dụng cụ, vật liệu Chi phí khấu hao máy 40 694 25 510 860 70 065 17 516 87 581 47 744 25 537 515 77 796 19 449 97 245 56 395 25 578 370 87 343 21 836 109 179 80 748 25 619 634 114 001 28 500 142 502 108 945 25 660 10 301 144 907 36 227 181 133 Loại khó khăn n Cộng chi phí trực Chi phí chung Tổng ñơn giá tiếp - 66 - 3.3.2.2 Bài tốn độ xác, hiệu kinh tế việc thành lập lưới khống chế ño vẽ phương pháp Nghĩa Hưng, huyện Vĩnh Tường, tỉnh Vĩnh Phúc a/ Khái quát: Xã Nghĩa Hưng, huyện Vĩnh Tường, tỉnh Vĩnh Phúc với tổng diện tích tự nhiên 455.8 ha, đất nơng nghiệp 317.28 ha, đất phi nơng nghiệp 138.52 ha, chia làm khu hành (Thơn Sen, ðình, Chợ, Vỡ, Cuối, Chùa thơn Nghĩa Lập) có 1580 hộ dân Nghĩa Hưng xã đồng bằng, hệ thống giao thông thuận lợi 100% tuyến đường bê tơng hóa, hệ thống thủy lợi dày ñảm bảo tưới tiêu thuận lợi cho phát triển nơng nghiệp nhiên đời sống nhân dân cịn nghèo sống tập trung thành thơn, xóm, theo hệ thống giao thông lớn b/So sánh phương pháp thành lập lưới khống chế ño vẽ ñồ ñịa tỷ lệ 1/1000 xã Nghĩa Hưng, huyện Vĩnh Tường, tỉnh Vĩnh Phúc: So sánh xây dựng lưới khống chế đo vẽ cơng nghệ GPS với phương pháp đường chuyền khu đo có diện tích 455.8 ha; nhóm người -So sánh phương pháp thành lập lưới khống chế đo vẽ đồ địa tỷ lệ 1/1000 +Sơ ñồ lưới khống chế ño vẽ thành lập phương pháp ñường chuyền xã Nghĩa Hưng (Phụ lục 3): +Sơ ñồ lưới khống chế ño vẽ thành lập công nghệ GPS xã Nghĩa Hưng (Phụ lục 4): -So sánh số lượng ñiểm thời gian thi cơng lưới khống chế đo vẽ đồ ñịa tỷ lệ 1/1000 (Phương pháp ñường chuyền chọn ñược 20 ñiểm/ngày 45 phút/trạm, ngày ño ñược 11 trạm = 11 điểm; cơng nghệ GPS chọn 40 điểm/ngày 85 phút /ca, ca ñiểm, ngày ño ca=12 ñiểm) n - 67 - Bảng 3.3.2.2.a phân tích hạng mục cơng việc Phương pháp đường STT Hạng mục cơng việc Cơng nghệ GPS chuyền Người đo lưới Chun mơn TB Kinh nghiệm đo ngắm Khảo sát thiết kế ðơn giản Phúc tạp Chọn ñiểm Từng cặp thơng Thơng có lơ gíc Số lượng ñiểm gốc nhiều ðo lưới ðơn giản, thời gian Phức tạp, thời gian dài ngắn Hoàn chỉnh số liệu ðơn giản Phức tạp Tính tốn bình sai Nhanh, xác Dễ nhầm lẫn Phân tích yếu tố -ðo ngắm Không Ảnh hưởng bắt mục tiêu -ðọc số Khơng Dễ nhầm lẫn -Ghi chép, tính sổ ðơn giản Phức tạp -Nhập số liệu ðơn giản Phức tạp ðiểm trung gian Khơng Có Thời gian thi công Ngắn dài gây sai số: n - 68 - Bảng 3.3.2.2.b phân tích thời gian, mật độ điểm STT ðơn vị tính Hạng mục cơng việc Cơng Phương pháp nghệ ñường chuyền GPS Số lượng người ño lưới Người 4 Khảo sát thiết kế Người 1 Số lượng ñiểm gốc ðiểm 14 Số lượng ñiểm lập Kinh vĩ ðiểm 83 159 Kinh vĩ ðiểm 95 90 173 Tổng số điểm Chọn điểm, đóng cọc Ngày 2,5 8,5 ðo lưới Ngày 16 Tính tốn sổ đo Ngày Hồn chỉnh số liệu Ngày 0,5 Tính tốn bình sai ngày 0,5 0,5 11,5 25 Tổng số ngày -So sánh chi phí cho thành lập lưới khống chế đo vẽ đồ địa tỷ lệ 1/1000 (Cùng mức độ khó khăn 3) Bảng 3.3.2.2.c chi phí cho thành lập lưới khống chế STT Hạng mục công ðơn vị Công nghệ Phương pháp việc tính GPS đường chuyền Tổng số ñiểm ðiểm 83 159 ðơn giá ðồng 109 179 105 267 Thành tiền ðồng 061 857 16 737 453 n - 69 - 3.4 NHỮNG KẾT QUẢ ðẠT ðƯỢC 3.4.1 ðánh giá ổn ñịnh lưới địa Qua phần trình bày kết mục 3.2 cho thấy kết sử dụng cơng nghệ GPS: Kiểm tra, đánh giá ổn định lưới địa thành lập phương pháp ñường chuyền khu vực thành phố Vĩnh Yên, tỉnh Vĩnh Phúc Kiểm tra, ñánh giá ổn ñịnh lưới ñịa thành lập phương pháp GPS khu vực huyện Vĩnh Tường, tỉnh Vĩnh Phúc 3.4.1.1 Những kết ñạt ñược Khu vực thành phố Vĩnh Yên, tỉnh Vĩnh Phúc Các kết Bảng 3.2.1.a (Tính bình sai lưới sử dụng 01 ñiểm làm ñiểm gốc khởi tính), ta thay điểm: 10421, 92414, 104417, 104420 làm điểm gốc khởi tính q trình bình bình sai; ta nhận thấy sử dụng ñiểm 104420 làm gốc khởi tính, kết cho thấy sai số trung phương vị trí điểm lưới lớn vượt lấy ñiểm 10421, 92414, 104417 làm gốc khởi tính Kết cho thấy điểm 104420 có độ ổn định so với điểm gốc cấp 10421, 92414, 104417 Các kết bảng 3.2.1.b (Tính bình sai lưới sử dụng 02 điểm làm điểm gốc khởi tính) Q tình tính tốn sử dụng hai ñiểm ñiểm 10421, 92414, 104417, 104420 làm gốc; kết cho ta thấy sử dụng 02 ñiểm (10421, 092414) làm gốc, sai số vị trí điểm lớn điểm 104420 sai số 2/5 điểm địa sai >5cm, 3/5 điểm có sai số