ứng dụng công nghệ gps xây dựng lưới địa chính phục vụ công tác thành lập bản đồ địa chính huyện ea kar tỉnh đắk lắk

Hệ thống định vị toàn cầu GPS đã được công nhận và sử dụng rộng rãinhư một công nghệ tin cậy, hiệu quả trong trắc địa bản đồ bởi các tính ưu việtsau: Có thể xác định tọa độ của các điểm

1 MỞ ĐẦU

1.1 Tính cấp thiết của đề tài

Hệ thống định vị toàn cầu GPS là hệ thống định vị, dẫn đường sử dụngcác vệ tinh nhân tạo được Bộ Quốc phòng Mỹ triển khai từ những năm đầuthập kỷ 70 Ban đầu, hệ thống này được dùng cho mục đích quân sự nhưngsau đó đã được thương mại hóa, được ứng dụng rất rộng rãi trong các hoạtđộng kinh tế, xã hội Ngày nay, trong rất nhiều lĩnh vực của đời sống xã hội

đã và đang áp dụng công nghệ GPS Trong trắc địa cũng vậy, công nghệ GPS

đã mở ra thời kỳ mới, đã thay thế công nghệ truyền thống trong việc thành lập

và xây dựng mạng lưới tọa độ các cấp Với ngành trắc địa bản đồ thì đây làcuộc cách mạng thực sự về cả kỹ thuật, chất lượng cũng như hiệu quả kinh tếtrên phạm vi toàn thế giới nói chung và ở Việt Nam nói riêng

Hệ thống định vị toàn cầu GPS đã được công nhận và sử dụng rộng rãinhư một công nghệ tin cậy, hiệu quả trong trắc địa bản đồ bởi các tính ưu việtsau: Có thể xác định tọa độ của các điểm từ điểm gốc khác mà không cầnthông hướng; độ chính xác đo đạc ít phụ thuộc vào điều kiện thời tiết (có thể

đo trong mọi điều kiện thời tiết); việc đo đạc tọa độ các điểm rất nhanhchóng, tính chính xác cao, ở vị trí bất kỳ trên trái đất; kết quả đo đạc có thểtính trong hệ tọa độ toàn cầu hoặc hệ tọa độ địa phương bất kỳ [1]

Cùng với thời gian, công nghệ GPS ngày càng phát triển hoàn thiệntheo chiều hướng chính xác, hiệu quả, thuận tiện hơn và được sử dụng rộngrãi Người ta đã sử dụng công nghệ GPS để xây dựng lưới tọa độ nhà nướcthay thế cho các phương pháp truyền thống, đạt được độ chính xác cao

Huyện Ea Kar tỉnh Đắk Lắk những năm qua có tốc độ phát triển kinh tếtương đối nhanh kéo theo nhu cầu sử dụng đất ngày càng tăng Chính vì thế

nhu cầu bức thiết trong quản lý đất đai của huyện là phải thành lập được bản

đồ địa chính (BĐĐC) có độ chính xác cao Muốn có được điều đó cần phảixây dựng hệ thống lưới địa chính trên địa bàn huyện

Để mở rộng khả năng sử dụng công nghệ GPS, góp phần đưa côngnghệ mới vào sản xuất, xây dựng hệ thống lưới địa chính huyện Ea Kar tỉnhĐắk Lắk, chúng tôi tiến hành nghiên cứu đề tài:

“Ứng dụng công nghệ GPS xây dựng lưới địa chính phục vụ công tác thành lập bản đồ địa chính huyện Ea Kar tỉnh Đắk Lắk”

1.2 Mục đích của đề tài

Thông qua việc nghiên cứu nhằm tìm hiểu khả năng ứng dụng côngnghệ GPS vào xây dựng lưới địa chính khu vực đồi núi của tỉnh Đắk Lắk

1.3 Yêu cầu của đề tài

Thiết kế, thi công lưới địa chính trên địa bàn huyện Ea Kar tỉnh ĐắkLắk Phân tích, đánh giá độ chính xác và khả năng ứng dụng công nghệ GPStrong xây dựng lưới địa chính ở khu vực miền núi

1.4 Tính khoa học và thực tiễn của đề tài

Dựa trên công nghệ GPS để xây dựng hệ thống lưới địa chính thay thếcho phương pháp xây dựng lưới truyền thống, góp phần đưa công nghệ mớivào sản xuất nhằm nâng cao độ chính xác lưới, mang lại hiệu quả kinh tế - kỹthuật trong thực tế sản xuất

2 TỔNG QUAN CÁC VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU

2.1 Khái quát về hệ thống định vị toàn cầu GPS

2.1.1 Khái niệm về GPS [8]

Tên tiếng Anh đầy đủ của GPS là Navigation Satellite Timing andRanging Global Positioning System Đây là một hệ thống radio hàng hải dựavào các vệ tinh để cung cấp thông tin vị trí 3 chiều và thời gian chính xác Hệthống luôn sẵn sàng trên phạm vi toàn cầu và hoạt động trong mọi điều kiệnthời tiết

Hình 2.1: Mô hình hình ảnh trái đất và vệ tinh GPS

đã có 29 vệ tinh bay xung quanh Trái đất ở quỹ đạo gần tròn, với độ caokhoảng 20.200km, góc nghiêng 550, nằm trên 6 mặt phẳng quỹ đạo.

- Chức năng chính của các vệ tinh là:

+ Nhận và lưu trữ dữ liệu được gửi lên từ các trạm điều khiển

+ Duy trì thời gian chính xác bởi đồng hồ nguyên tử gắn trên vệ tinh.+ Truyền thông tin và dữ liệu cho người sử dụng theo hai tần số là L1 và L2

Hình 2.2: Cấu trúc tín hiệu GPS

Hình 2.3: Các trạm điều khiển GPS

 Mảng người sử dụng

Gồm các máy thu đặt trên mặt đất, bao gồm phần cứng và phần mềm

- Phần cứng là các máy đo có nhiệm vụ thu tín hiệu vệ tinh để rút ra trị

đo khoảng cách từ máy thu đến vệ tinh và tọa độ vệ tinh ở thời điểm đo

- Phần mềm có nhiệm vụ xử lý các thông tin để cung cấp tọa độ máy thu.

Hình 2.4: Các thành phần chính của GPS

2.1.3 Nguyên lý định vị GPS [9]

2.1.3.1 Các đại lượng đo

Việc định vị bằng GPS thực hiện trên cơ sở sử dụng hai dạng đại lượng

đo cơ bản, đó là đo khoảng cách giả theo các code tựa ngẫu nhiên (C/A-code

và P-code) và đo pha của sóng tải (L1, L2)

 Đo khoảng cách giả theo C/A-code và P-code

Code tựa ngẫu nhiên được phát đi từ vệ tinh cùng với sóng tải Máy thuGPS cũng tạo ra code tựa ngẫu nhiên đúng như vậy Bằng cách so sánh codethu từ vệ tinh và code của chính máy thu tạo ra có thể xác định được khoảngthời gian lan truyền của tín hiệu code, từ đó dễ dàng xác định được khoảngcách từ vệ tinh đến máy thu (đến tâm anten của máy thu) Do có sự không

đồng bộ giữa đồng hồ của vệ tinh và máy thu, do có ảnh hưởng của môitrường lan truyền tín hiệu nên khoảng cách tính theo khoảng thời gian đođược không phải là khoảng cách thực giữa vệ tinh và máy thu, đó là khoảngcách giả.

Hình 2.5: Xác định hiệu số giữa các thời điểm

Nếu ký hiệu tọa độ của vệ tinh là x s , y s , z s; tọa độ của điểm xét (máy

thu) là x,y,z; thời gian lan truyền tín hiệu từ vệ tinh đến điểm xét là t, sai số không đồng bộ giữa đồng hồ trên vệ tinh và trong máy thu là t, khoảng cách giả đo được là R, ta có phương trình:

Trong đó, c là tốc độ lan truyền tín hiệu.

Trong trường hợp sử dụng C/A-code, theo dự tính của các nhà thiết kế

hệ thống GPS, kỹ thuật đo khoảng thời gian lan truyền tín hiệu chỉ có thể đảmbảo độ chính xác đo khoảng cách tương ứng khoảng 30m Nếu tính đến ảnhhưởng của điều kiện lan truyền tín hiệu, sai số đo khoảng cách theo C/A code

t c z

z y

y x

x t

t c

Code chuyền từ vệ tinh

Code thu được

sẽ ở mức 100m là mức có thể chấp nhận được để cho khách hàng dân sự đượckhai thác Song kỹ thuật xử lý tín hiệu code này đã được phát triển đến mức

có thể đảm bảo độ chính xác đo khoảng cách khoảng 3m, tức là hầu nhưkhông thua kém so với trường hợp sử dụng P-code vốn không dành cho kháchhàng đại trà Chính vì lý do này mà trước đây Chính phủ Mỹ đã đưa ra giảipháp SA để hạn chế khả năng thực tế của C/A code Nhưng ngày nay do kỹthuật đo GPS có thể khắc phục được nhiễu SA, Chính phủ Mỹ đã tuyên bố bỏnhiễu SA trong trị đo GPS từ tháng 5 năm 2000

 Đo pha sóng tải

Các sóng tải L1, L2 được sử dụng cho việc định vị với độ chính xáccao Với mục đích này người ta tiến hành đo hiệu số giữa pha của sóng tải domáy thu nhận được từ vệ tinh và pha của tín hiệu do chính máy thu tạo ra.Hiệu số pha do máy thu đo được ta ký hiệu là  (0<<2)

Khi đó ta có thể viết:

Trong đó: R là khoảng cách giữa vệ tinh và máy thu;

 là bước sóng của sóng tải;

N là số nguyên lần bước sóng  chứa trong R;

t là sai số đồng bộ giữa đồng hồ của vệ tinh và máy thu;

N còn được gọi là số nguyên đa trị, thường không biết trước mà cần

phải xác định trong thời gian đo

Trong trường hợp đo pha theo sóng tải L1 có thể xác định khoảng cách

)(

2

t c N

giữa vệ tinh và máy thu với độ chính xác cỡ cm, thậm chí nhỏ hơn Sóng tảiL2 cho độ chính xác thấp hơn nhiều, nhưng tác dụng của nó là cùng với L1tạo ra khả năng làm giảm đáng kể tầng điện ly và việc xác định số nguyên đatrị được đơn giản hơn.

Hình 2.6: Kỹ thuật giải đa trị tại các máy thu

2.1.3.2 Định vị tuyệt đối (point positioning)

Đây là trường hợp sử dụng máy thu GPS để xác định ngay tọa độ củađiểm quan sát trong hệ tọa độ WGS-84 Đó có thể là các thành phần tọa độvuông góc không gian (X,Y,Z) hoặc các thành phần tọa độ mặt cầu (B,L,H)

Hệ thống tọa độ WGS-84 là hệ thống tọa độ cơ sở của GPS, tọa độ của vệ tinh

và điểm quan sát đều lấy theo hệ thống tọa độ này

Việc đo GPS tuyệt đối được thực hiện trên cơ sở sử dụng đại lượng đo

là khoảng cách giả từ vệ tinh đến máy thu theo nguyên tắc giao hội cạnhkhông gian từ các điểm đã biết tọa độ là các vệ tinh

Nếu biết chính xác khoảng thời gian lan truyền tín hiệu code tựa ngẫu

nhiên từ vệ tinh đến máy thu, ta sẽ tính được khoảng cách chính xác giữa vệtinh và máy thu Khi đó 3 khoảng cách được xác định đồng thời từ 3 vệ tinhđến máy thu sẽ cho ta vị trí không gian đơn trị của máy thu Song trên thực tế

cả đồng hồ trên vệ tinh và đồng hồ trong máy thu đều có sai số, nên khoảngcách đo được không phải là khoảng cách chính xác Kết quả là chúng khôngthể cắt nhau tại một điểm, nghĩa là không thể xác định được vị trí của máythu Để khắc phục tình trạng này cần sử dụng thêm một đại lượng đo nữa, đó

là khoảng cách từ vệ tinh thứ 4, ta có hệ phương trình:

(xs1- x)2 +(ys1- y)2 +(zs1- z)2 = (R1-ct)2

(xs2- x)2 +(ys2- y)2 +(zs2- z)2 = (R2-ct)2

(xs3- x)2 +(ys3- y)2 +(zs3- z)2 = (R3-ct)2

(xs4- x)2 +(ys4- y)2 +(zs4- z)2 = (R4-ct)2

Với 4 phương trình 4 ẩn số (x, y, z, t) ta sẽ tìm được nghiệm là tọa độ

tuyệt đối của máy thu, ngoài ra còn xác định thêm được số hiệu chỉnh củađồng hồ (thạch anh) của máy thu

Trên thực tế với hệ thống vệ tinh hoạt động đầy đủ như hiện nay, sốlượng vệ tinh mà các máy thu quan sát được thường từ 6-8 vệ tinh, khi đónghiệm của phương trình sẽ tìm theo nguyên lý số bình phương nhỏ nhất

(1.3)

Hình 2.7: Kỹ thuật định vị tuyệt đối

2.1.3.3 Định vị tương đối (Relative Positioning)

Đo GPS tương đối là trường hợp sử dụng hai máy thu GPS đặt ở haiđiểm quan sát khác nhau để xác định ra hiệu tọa độ vuông góc không gian(X, Y, Z) hay hiệu tọa độ mặt cầu (B, L, H) giữa chúng trong hệ tọa

độ WGS-84

Nguyên tắc đo GPS tương đối được thực hiện trên cơ sở sử dụng đạilượng đo là pha của sóng tải Để đạt được độ chính xác cao và rất cao cho kếtquả xác định hiệu tọa độ giữa hai điểm xét, người ta đã tạo ra và sử dụng cácsai phân khác nhau cho pha sóng tải nhằm làm giảm ảnh hưởng đến cácnguồn sai số khác nhau như: Sai số của đồng hồ vệ tinh cũng như của máythu, sai số tọa độ vệ tinh, sai số số nguyên đa trị,

Ta ký hiệu (ti) là hiệu pha của sóng tải từ vệ tinh j đo được tại trạm r vào thời điểm ti, khi đó nếu hai trạm đo 1 và 2 ta quan sát đồng thời vệ tinh j

vào thời điểm ti, ta sẽ có sai phân bậc một được biểu diễn như sau:

1j(ti)= 2j(ti)- 1j(ti) (1.4)

Trong sai phân này hầu như không còn ảnh hưởng của sai số đồng hồ vệ tinh

Nếu hai trạm cùng tiến hành quan sát đồng thời hai vệ tinh j và k vào thời điểm ti, ta có phân sai bậc hai:

2j,k(ti)= 1k(ti)- 1j(ti) (1.5)

Qua công thức này ta thấy không còn ảnh hưởng của sai số đồng hộ vệtinh và máy thu

Nếu xét hai trạm cùng tiến hành quan sát đồng thời hai vệ tinh j và k vào thời điểm ti và t i+1, ta sẽ có phân sai bậc ba:

3j,k(ti)= 2j,k(ti+1)- 2j,k(ti) (1.6)

Sai phân này cho phép loại trừ sai số số nguyên đa trị

Hiện nay hệ thống GPS có khoảng 27-28 vệ tinh hoạt động Do vậy, tạimỗi thời điểm ta có thể quan sát được số vệ tinh nhiều hơn 4 Bằng cách tổnghợp theo từng cặp vệ tinh sẽ có rất nhiều trị đo, mặt khác thời gian thu tínhiệu trong đo tương đối thường khá dài vì vậy số lượng trị đo để xác định rahiệu tọa độ giữa hai điểm là rất lớn, khi đó bài toán sẽ giải theo phương pháp

số bình phương nhỏ nhất

Hình 2.8: Kỹ thuật định vị tương đối

2.1.4 Các nguồn sai số trong định vị GPS [2]

2.1.4.1 Sai số do độ sai lệch đồng hồ

Sai số do sự không đồng bộ giữa đồng hồ vệ tinh và máy thu gây ra sai

số rất lớn trong kết quả đo GPS, đặc biệt là trong định vị tuyệt đối

Các vệ tinh được trang bị đồng hồ nguyên tử có độ chính xác cao, tínhđồng bộ về thời gian giữa các đồng hồ vệ tinh được giữ trong khoảng 20 nanogiây Còn các máy thu GPS được trang bị đồng hồ thạch anh chất lượng cao(1 phần 104) đặt bên trong

Chúng ta biết rằng vận tốc truyền tín hiệu khoảng 3.108m/s, nếu sai sốđồng hồ thạch anh là 10-4s thì sai số khoảng cách tương ứng là 30km, nếuđồng hồ nguyên tử sai 10-7s thì khoảng cách sai 30m

Với ảnh hưởng như trên, người ta đã sử dụng nguyên tắc định vị tươngđối để loại trừ ảnh hưởng của sai số đồng hồ

2.1.4.2 Sai số quỹ đạo vệ tinh

Chúng ta đã biết vệ tinh chuyển động trên quỹ đạo xung quanh trái đấtchịu nhiều sự tác động như ảnh hưởng của sự thay đổi trọng trường trái đất,ảnh hưởng của sức hút mặt Trăng, mặt Trời, Các ảnh hưởng trên sẽ tác độngtới quỹ đạo của vệ tinh, khi đó vệ tinh sẽ không chuyển động hoàn toàn tuântheo đúng 3 định luật Kepler Sai số quỹ đạo vệ tinh ảnh hưởng gần như trọnvẹn đến kết quả định vị tuyệt đối, song được khắc phục về cơ bản trong định

vị tương đối hoặc vi phân

Để biết được vị trí của vệ tinh trên quỹ đạo thì người sử dụng có thểcăn cứ vào lịch vệ tinh Tùy thuộc vào mức độ chính xác của thông tin, lịch

vệ tinh được chia làm 3 loại là:

- Lịch vệ tinh dự báo (Almanac): Phục vụ cho lập lịch và xác định

quang cảnh nhìn thấy của vệ tinh tại thời điểm quan sát, lịch vệ tinh này có sai

số khoảng vài km

- Lịch vệ tinh quảng bá (Broadcast ephemeris): Được tạo lập dựa trên

5 trạm quan sát thuộc đoạn điều khiển của hệ thống GPS, hiện nay khi chế độnhiễu SA đã được bỏ thì lịch vệ tinh quảng bá có sai số khoảng từ 2-5 m

- Lịch vệ tinh chính xác: Được lập dựa trên cơ sở các số liệu quan trắctrong mạng lưới giám sát và được tính toán nhờ một số tổ chức khoa học, loạilịch này cho sai số nhỏ hơn 0.5m

2.1.4.3 Ảnh hưởng điều kiện khí tượng

Tín hiệu vệ tinh đến máy thu đi qua một quãng đường lớn hơn20.000km, trong đó có tầng điện ly từ độ cao 50km tới độ cao 500km và tầngđối lưu từ độ cao 50km đến mặt đất Khi tín hiệu đi qua các tầng này có thể bịthay đổi (tán xạ) phụ thuộc vào mật độ điện tử tự do trong tầng điện ly và tìnhtrạng hơi nước, nhiệt độ và các bụi khí quyển trong tầng đối lưu

Người ta ước tính rằng, do ảnh hưởng của tầng điện ly, khi định vịtuyệt đối có thể bị sai số khoảng 12m, còn ảnh hưởng của tầng đối lưu có thểgây sai số khoảng 3m

Các vệ tinh GPS phát tín hiệu ở tần số cao (sóng cực ngắn) do đó ảnhhưởng của tầng điện ly đã được giảm nhiều, tuy vậy cần lưu ý tới đặc tính củasóng cực ngắn là truyền thẳng và dễ bị che chắn

Ảnh hưởng của tầng điện ly tỷ lệ với bình phương tần số, vì thế khi sửdụng máy thu 2 tần sẽ khắc phục được ảnh hưởng này

Tuy vậy, ở khoảng cách ngắn (<10km) tín hiệu tới 2 máy coi như đitrong cùng môi trường, sai số sẽ được loại trừ trong các công thức tính hiệutọa độ, do vậy ta nên sử dụng máy một tần, trong khi đó nếu sử dụng máy hai

tần có thể bị nhiễu, làm kết quả kém chính xác.

Để khắc phục ảnh hưởng của tầng đối lưu, người ta quy định chỉ sửdụng tín hiệu vệ tinh có góc cao trên 15o (hoặc trên 10o)

Hiện nay người ta đang sử dụng một số mô hình khí quyển, trong đó có

mô hình của Hopfield được dùng rộng rãi

2.1.4.4 Sai số do nhiễu tín hiệu

Tín hiệu vệ tinh tới máy thu có thể bị nhiễu do một số nguyên nhân sau:

- Tín hiệu bị phản xạ từ các vật (kim loại, bê tông) gần máy thu

- Tín hiệu bị nhiễu do ảnh hưởng của các tín hiệu sóng điện từ khác

- Máy thu GPS đặt gần các đường dây tải điện cao áp

- Tín hiệu bị gián đoạn do các vật che chắn tín hiệu

Để khắc phục sai số nhiễu tín hiệu, khi thiết kế điểm đo cần bố trí xacác trạm phát sóng, các đường dây cao thế, Không bố trí máy thu dưới cácrặng cây

2.1.4.5 Sai số do người đo

Người đo có thể phạm các sai lầm như: trong đo chiều cao anten, dọiđiểm định tâm không tốt, đôi khi ghi nhầm chế độ đo cao anten Để tránh cácsai số này thì người đo GPS cần thận trọng trong định tâm và đo chiều caoanten

Cần chú ý là sai số do đo chiều cao anten không những ảnh hưởng tới

độ cao của điểm đo mà còn ảnh hưởng tới vị trí mặt bằng

Trong khi thu tín hiệu không nên đứng vây quanh máy thu, không che ôcho máy

2.1.5 Ưu điểm của phương pháp định vị GPS

- Các vệ tinh có thể được quan trắc trên cùng một vùng lãnh thổ rộnglớn như quốc gia hay châu lục, trong khi phương pháp định vị truyền thốngchỉ khống chế ở một khu vực nhỏ hẹp

- Không đòi hỏi thông hướng ở các trạm đo

- Có thể định vị ở thời gian thực và ở thời điểm bất kỳ: trên mặt đất,trên biển và trong không gian cho đối tượng đứng yên hay di động

- Có thể đo 24h/ngày trong mọi điều kiện thời tiết

- Độ chính xác ngày càng cao và càng được cải thiện

- Người sử dụng không cần quan tâm đến việc vận hành hệ thống

2.1.6 Tọa độ và hệ qui chiếu

Hình dạng trái đất theo quan niệm của thuyết đẳng tĩnh thì trái đất làmột khối vật chất lỏng, do vậy dạng tự nhiên của trái đất quay sẽ có dạngEllipsoid và thế trọng trường trên mặt Ellipsoid trái đất sẽ bằng nhau Điềunày thể hiện sự cân bằng giữa lực trọng trường của khối vật chất lỏng của tráiđất và lực ly tâm do chuyển động quay của nó

Một Ellipsoid có hình dạng phù hợp với Geoid trái đất phải là Ellipsoidphù hợp theo nghĩa trên phạm vi toàn cầu Ellipsoid được chọn làm hệ tọa độđịnh vị toàn cầu là GRS-80 (Geodetic Reference System 1980), mặt quy chiếunày được hệ định vị GPS sử dụng gọi là Hệ trắc địa thế giới 1984 (WGS-84)

Hệ tọa độ này dùng Ellipsoid địa tâm xác định bởi bán trục lớna=6378137.0m và nghịch đảo độ dẹt 1/f =298.257223563

Ellipsoid trái đất biểu thị một mô hình toán học mô tả bề mặt tự nhiêncủa trái đất nhưng không chỉ rõ cách nhận biết một vị trí cụ thể trên trái đất.Mỗi hệ tọa độ địa phương đều chỉ rõ mặt quy chiếu và phép chiếu bản đồ, tức

là xác định một phương thức biểu thị một điểm trên mặt đất tự nhiên so vớimặt quy chiếu đó.

Hệ định vị GPS cho tọa độ vuông góc không gian 3 chiều X, Y, Z hoặccác thành phần tọa độ mặt cầu B, L, H hoặc các gia số tọa độ trên trong hệ tọa

độ toàn cầu WGS-84 Do đó cần phải áp dụng phép tính chuyển tọa độ đểchuyển tọa độ từ hệ tọa độ GPS (WGS-84) về hệ tọa độ qui chiếu địa phương

Tọa độ không gian địa phương (3 chiều) còn ở dạng được gọi là hệthống "2+1" Nghĩa là tọa độ trắc địa B và L xác định độc lập với độ cao h

Do đó bài toán tính chuyển tọa độ GPS B, L, H về hệ tọa độ địa phương yêucầu một dạng tính chuyển tọa độ, trong khi đó độ cao lại đòi hỏi dạng tínhchuyển hoàn toàn khác

Việc biến đổi tọa độ WGS-84 về tọa độ địa phương thực hiện qua 3 giaiđoạn:

1.Tọa độ vuông góc không gian X, Y, Z hoặc (∆X, ∆Y, ∆Z) thuộc hệWGS-84 đổi thành tọa độ B, L, H hoặc (∆B, ∆L, ∆H) thuộc hệ WGS-84, sau

đó áp dụng 7 tham số tính chuyển về tọa độ không gian địa phương

2.Tọa độ không gian địa phương tính đổi thành tọa độ trắc địa

3.Tọa độ trắc địa sau đó tính chuyển đổi thành tọa độ phẳng qua phépchiếu bản đồ

Phép tính chuyển độ cao có sự khác biệt do độ cao xác định trênEllipsoid WGS-84 là bề mặt có phương trình toán học, còn độ cao sử dụngthực tế lại là độ cao thủy chuẩn so với bề mặt Geoid - bề kéo dài từ mặt nướcbiển trung bình - một bề mặt không mô tả được bằng phương trình toán học

Đẳng thức sau là biểu thức biến đổi đơn giản độ cao Ellipsoid WGS-84

về độ cao địa phương bằng cộng thêm độ chênh Geoid-Ellipsoid tại điểm đó:

H = h +N

Trong công thức trên, H là độ cao tính đến mặt Ellipsoid - là độ cao có thể đo được chính xác bằng công nghệ GPS; h là độ cao thủy chuẩn, được sử dụng thực tế; N là độ chênh lệch 2 bề mặt Geoid và Ellipsoid tại điểm đó Dựa

vào số liệu đo trọng lực toàn thế giới người ta đã lập ra mô hình Geoid toàncầu dùng cho việc nội suy giá trị chênh Geoid-Ellipsoid phục vụ cho việc tính

độ cao bằng công nghệ GPS Song do bề mặt Geoid biến đổi phức tạp, số liệu

đo trọng lực thưa nên thực tế phương pháp xác định độ cao trong đo GPS cònđang được hoàn thiện thêm để kết quả đạt yêu cầu sử dụng

Nếu có các điểm có độ cao thủy chuẩn bao quanh khu đo, có thể ápdụng phép nội suy độ chênh Geoid-Ellipsoid Để thực hiện điều này tại cácđiểm mốc độ cao cũng tiến hành thu dữ liệu GPS, độ chênh giữa trị số độ caothủy chuẩn và độ cao Ellipsoid WGS-84 cho quy luật về độ chênh Geoid-Ellipsoid khu đo và được dùng để thay thế hoặc kết hợp với mô hình Geoidchung để nội suy, tính độ cao thủy chuẩn từ số liệu GPS

2.2 Vài nét về lịch sử phát triển

2.2.1 Trên thế giới [3]

Từ những năm 60 của thế kỷ 20, Cơ quan Hàng không và Vũ trụ(NASA) cùng với Quân đội Hoa Kỳ đã tiến hành chương trình nghiên cứu,phát triển hệ thống dẫn đường và định vị chính xác bằng vệ tinh nhân tạo Hệthống 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 TRANSITđược sử dụng trong thương mại vào năm 1967 Một thời gian ngắn sau đóTRANSIT bắt đầu ứng dụng trong trắc địa Việc thiết lập mạng lưới điểmđịnh vị khống chế toàn cầu là những ứng dụng sớm nhất và giá trị nhất của hệTRANSIT

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

xác chỉ đạt khoảng 1m Do vậy trong trắc địa hệ TRANSIT chỉ phù hợp vớicông tác xây dựng các mạng lưới khống chế cạnh dài Hệ này không thoả mãnđược các ứng dụng đo đạc thông dụng như đo đạc bản đồ, các công trình dândụng.

Tiếp sau thành công của hệ TRANSIT Hệ thống định vị vệ tinh thế hệthứ hai ra đời có tên là NAVSTAR-GPS (Navigtion Satellite Timing AndRanging - Global Positioning System), được gọi tắt là GPS Hệ thống này baogồm 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 hệTRANSIT Nhược điểm về thời gian quan trắc đã được khắc phục Một nămsau 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 vệtinh GPS mẫu "Block I" Từ năm 1978 đến năm 1985 có 11 vệ tinh Block I đãđược phóng lên quỹ đạo Hiện nay hầu hết số vệ tinh thuộc Block I đã hết thờihạn sử dụng Vệ tinh thế hệ thứ II (Block II) bắt đầu được phóng vào năm

1989 Sau giai đoạn này 24 vệ tinh này đã triển khai trên 6 quỹ đạo nghiêng

550 so với mặt phẳng xích đạo trái đất với chu kỳ gần 12 giờ ở độ cao xấp xỉ12.600 dặm (20.200km) Loại vệ tinh bổ sung thế hệ III được thiết kế thay thếnhững vệ tinh Block II được phóng lần đầu vào năm 1995 Cho đến nay đã có

27 vệ tinh của hệ thống GPS đang hoạt động trên quỹ đạo

Cùng có tính năng tương tự với hệ thống GPS đang hoạt động còn có

hệ thống GLONASS của Nga (nhưng không thương mại hóa rộng rãi) và một

hệ thống tương lai sẽ cạnh tranh thị trường với hệ thống GPS là hệ thốngGALILEO của Cộng đồng Châu Âu

2.2.2 Tại Việt Nam

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

năm đầu thập kỷ 90 Với 5 máy thu vệ tinh loại 4000ST, 4000SST ban đầu,sau một thời gian ngắn lưới khống chế đã được lập xong ở những vùng đặcbiệt khó khăn mà từ trước đến nay chưa có lưới khống chế như Tây Nguyên,Thượng Nguồn Sông Bé, Cà Mau Những năm sau đó công nghệ GPS đóngvai trò quyết định trong việc đo lưới cấp "0" lập hệ quy chiếu Quốc gia mớicũng như việc lập lưới khống chế hạng III phủ trùm lãnh thổ và nhiều lướikhống chế cho các công trình dân dụng khác.

Những ứng dụng sớm nhất của GPS trong trắc địa bản đồ là trong côngtác đo lưới khống chế Hiện nay hệ thống GPS vẫn đang phát triển ngày cànghoàn thiện về phần cứng (thiết bị đo) và phần mềm (chương trình xử lý sốliệu), được ứng dụng rộng rãi vào mọi dạng công tác trắc địa bản đồ, trắc địacông trình dân dụng và các công tác định vị khác theo chiều hướng ngày càngđơn giản, hiệu quả [5]

 Hiện trạng lưới tọa độ Nhà nước [11]

Lưới tọa độ Nhà nước được xây dựng theo tuần tự 4 hạng I, II, III, IV.Mật độ điểm hạng IV yêu cầu 15km2 có một điểm Đến nay, lưới tọa độ hạng

I, II Nhà nước đã phủ trùm toàn bộ lãnh thổ Việc xây dựng lưới hạng I, IIđược thực hiện qua nhiều giai đoạn, sử dụng nhiều phương pháp đo đạc khácnhau Lưới hạng III, IV Nhà nước cũng đã được phủ trùm ở một số vùng lãnhthổ nhất định

Từ Vĩ tuyến 17 ở phía Bắc đã được xây dựng lưới tam giác đo góc hạng

I, dưới dạng lưới dày đặc, sau đó chêm dày điểm hạng II Tổng số điểm hạng

I là 307 điểm, số điểm hạng II là 540 điểm, cạnh tam giác hạng I trung bình là25km

Khu vực ven biển miền Trung từ Vĩnh Linh đến thành phố Hồ ChíMinh đã xây dựng lưới tam giác đo góc hạng II với độ chính xác cũng rất cao

Các khu vực đo gặp khó khăn như: Tây Nguyên, Đồng Nai, BìnhPhước đã được phủ kín nhờ mạng lưới các điểm 1992 Sai số trung phươngtương đối cạnh đạt 1/400000.

Đến năm 1992 mạng lưới tọa độ Nhà nước hạng I và II đã phủ trùmtoàn quốc gần 600 điểm hạng I, 1.200 điểm hạng II và 70 điểm đo thiên văn.Ngoài việc đo lưới thiên văn trắc địa người ta còn tiến hành đo các điểm trọnglực ở hầu hết các vùng lãnh thổ và lãnh hải

Mạng lưới tọa độ Nhà nước đã được tính toán, xử lý bình sai vào thờigian từ 1994, chúng ta đã có được mạng lưới tọa độ hoàn chỉnh phủ trùmtoàn quốc

Ngoài mạng lưới tọa độ Nhà nước thì trong thời gian qua người ta đã sửdụng công nghệ Doppler vệ tinh và công nghệ GPS để xây dựng lưới cạnh dàiphủ trùm trên toàn quốc và nối ra các hải đảo

Lưới tọa độ Nhà nước được xử lý trên bề mặt toán học Ellipsoid thựcdụng Kraxovski được định vị phù hợp với lãnh thổ và lãnh hải nước ta

Tọa độ vuông góc phẳng được tính trên múi chiếu 60 Gauss-Kruger.Muốn thống nhất lưới tọa độ địa chính với hệ thống tọa độ Nhà nước thì taphải chọn hệ quy chiếu cho lưới địa chính

Qua kết quả xây dựng và tính toán lưới hạng I, II trên toàn quốc đã cótương đối đầy đủ, các điểm cách nhau khoảng 15km, sai số tương hỗ vị tríđiểm kề nhau khoảng 6-7cm Sai số trung phương tương đối cạnh yếu đạt1/200000

Ở một số vùng đã hoàn thiện xây dựng và tính toán lưới hạng III, IVđạt sai số 1/100000 Theo nhiều tài liệu đánh giá với sai số tương đối cạnhyếu là 1/70000 thì lưới tọa độ Nhà nước ở các vùng này đáp ứng yêu cầu đo

vẽ bản đồ địa chính tỷ lệ 1/1000 thậm chí 1/500 Tuy nhiên, trong mạng lưới

có các điểm bị mất mát, hư hỏng, do đó mật độ điểm khống chế không đủ Vìvậy, khi đo vẽ bản đồ tỷ lệ lớn, người ta phải xây dựng lưới tọa độ có mật độdày và có độ chính xác cao hơn lưới hiện thời Việc đo vẽ bản đồ địa chính tỷ

lệ lớn hơn 1/500, 1/200 ở các đô thị rất phổ biến Loại bản đồ này được đo vẽtrong phạm vi diện tích rộng lớn hơn nhiều hơn so với loại bản đồ địa hìnhcùng tỷ lệ Mặt khác, bản đồ địa chính lại có những yêu cầu riêng về độ chínhxác vị trí, kích thước, nên nhìn chung lưới tọa độ Nhà nước hạng III, IVkhông đáp ứng được yêu cầu về mật độ và độ chính xác làm cơ sở cho đo vẽbản đồ địa chính tỷ lệ 1/500 và 1/200 [6]

 Quá trình phát triển lưới tọa độ địa chính

Mặt bằng và độ cao Nhà nước của Việt Nam được xây dựng qua nhiềugiai đoạn, sử dụng nhiều phương pháp đo khác nhau

Giai đoạn đo đạc lưới tam giác hạng I, hạng II ở miền Bắc được tiếnhành từ năm 1956 đến năm 1963, tính toán bình sai xong năm 1966 Lướitam giác đo góc hạng I được xây dựng dưới dạng tam giác dày đặc, lưới tamgiác hạng II được xây dựng chủ yếu bằng phương pháp chêm điểm vào lướitam giác hạng I

Giai đoạn đo đạc lưới tam giác đo góc hạng I, khu vực Bình-Trị-Thiên(nay là khu vực tỉnh Quảng Bình, Quảng Trị và Thừa Thiên Huế) được tiếnhành từ năm 1977 đến năm 1983

Giai đoạn đo đạc lưới tam giác đo góc hạng II miền Trung, phương ánxây dựng là lưới tam giác hạng II dày đặc thay thế cho việc xây dựng lưới tamgiác hạng I và chêm lưới hạng II Được xây dựng từ năm 1983 đến năm 1992gồm 8 khu đo

Giai đoạn đo đạc lưới đường chuyền hạng II khu vực Nam bộ được đođạc từ năm 1988 đến năm 1990

Giai đoạn đo lưới GPS cạnh ngắn khu vực Minh Hải, Sông Bé, TâyNguyên được đo từ năm 1991 đế năm 1993 Đây là khu vực đo có nhiềukhó khăn.

Lưới mặt bằng Nhà nước hạng I, hạng II đã phủ trùm cả nước Một sốnơi đã xây dựng được lưới mặt bằng hạng III, hạng IV Nhưng cho đến nay sốđiểm lưới mặt bằng hạng III, hạng IV đã bị hư hỏng khá nhiều

Từ năm 1992 đến 1995, chúng ta đã đo lưới GPS cạnh dài phủ trùmtoàn quốc nối đất liền với hải đảo, đo lưới GPS cấp “0” để kiểm định các lướihạng I, hạng II mặt bằng đã xây dựng trước đây, đồng thời là phương tiện đonối tọa độ của Việt Nam với các lưới tọa độ trong khu vực và quốc tế [7]

2.3 Lưới GPS

2.3.1 Khái niệm, nguyên tắc thiết kế lưới

2.3.1.1 Khái niệm về lưới GPS

Lưới GPS gồm các điểm được chôn trên mặt đất nơi ổn định hoặc bố trítrên đỉnh các công trình vững chắc, kiên cố Các điểm được liên kết với nhaubởi các cạnh đo, nhờ các cạnh đo chúng ta sẽ tính toán xác định tọa độ, độ caocủa các điểm trong một hệ thống tọa độ thống nhất

2.3.1.2 Nguyên tắc thiết kế [4]

Công tác thiết kế lưới phải tuân thủ theo các nguyên tắc sau:

- Lưới thiết kế phải đi từ tổng quát đến chi tiết, từ độ chính xác caođến độ chính xác thấp

- Hệ thống lưới tọa độ cơ sở phải được xây dựng trên cơ sở các điểmtọa độ Nhà nước cấp cao hơn

- Lưới tọa độ cơ sở phải được nối vào ít nhất hai điểm cấp cao hơn và

gần khu đo nhất.

- Sai số số liệu gốc của lưới cấp trên ảnh hưởng đến cấp dưới kế cậnkhông được vượt quá 12%

- Lưới thiết kế phải đảm bảo đủ mật độ điểm, phủ trùm khu đo, phục

vụ cho công tác đo vẽ bản đồ địa chính theo từng giai đoạn

- Thường xuyên cập nhật, tiến hành nâng cao độ chính xác bằng cộngnghệ và kỹ thuật đo tiến tiến

- Trong quá trình thiết kế cố gắng chọn phương án tối ưu, giá thành rẻ,

dễ thi công, đồng thời đảm bảo độ chính xác trong công tác đo vẽ theo từngcấp hạng

2.3.2 Cơ sở toán học của lưới địa chính

-Vì thế có nhiều ý tưởng chọn mặt đại dương là mặt cơ sở để so sánh,

vì bề mặt đại dương trơn láng, chiếm đại đa số diện tích Trái đất Tuy nhiênmặt nước biển không ổn định mà có biến động rất nhiều Nhằm khắc phụctính không ổn định của mực nước biển người ta xây dựng các trạm nghiệmtriều để đo mực nước biển, rồi lấy giá trị trung bình từng ngày so sánh người

ta thấy giá trị sai lệch cao, sau đó lấy giá trị trung bình theo tháng nhưng vẫnchưa đạt yêu cầu, người ta tiếp tục so sánh giá trị trung bình theo từng năm.Người ta nhận thấy nếu lấy theo chu kì 17,67 năm thì chỉ số sai lệch chỉ từ vài

mm đến vài cm, thoả mãn được yêu cầu đặt ra

Khác mặt Geoid, một bề mặt khác đơn giản thể hiện được dưới dạngphương trình toán học để thể hiện một cách gần đúng bề mặt trái đất dùng làm

2 2

Y a X

-Ellipsoid toàn cầu là một Ellipsoid toán học tròn xoay xấp xỉ tốt nhấtđối với phạm vi toàn thế giới Ellipsoid toàn cầu có trục quay trùng với trụcquay Trái đất, trọng tâm trùng với trọng tâm trái đất

-Tuy nhiên đưa trọng tâm Ellipsoid trùng với trọng tâm của trái đất làkhông thể vì vậy đưa vào hai bề mặt xấp xỉ càng tốt

-Ellipsoid toàn cầu chỉ tốt trên phạm vi toàn cầu, vì vậy mỗi quốc giađều tìm một mặt Ellipsoid phù hợp với quốc gia đó gọi là Ellipsoid cục bộ.Kích thước Ellipsoid có nhiều giá trị khác nhau

-Có hai phương án để chọn Ellipsoid cục bộ:

+ Xây dựng Ellipsoid mới phù hợp với lãnh thổ của mỗi quốc gia => độphù hợp cao nhưng chi phí quá cao

+ Sử dụng Ellipsoid có sẵn và định vị lại cho phù hợp với lãnh thổ củaquốc gia mình => độ phù hợp tương đối, chi phí thấp

-Để khai triển chính xác mặt Ellipsoid lên mặt phẳng thì cần một mặttrung gian để biểu diễn thành mặt phẳng Yêu cầu về mặt trung gian này càng

gần với mặt Ellipsoid càng tốt để giảm sai số biến dạng và mặt cong này đượcgọi là mặt chiếu Có 3 mặt chiếu (hình trụ, hình phẳng, hình nón) và mỗi mặtchiếu sử dụng 3 phép chiếu (đứng, ngang, nghiêng) Không có phép chiếu nàotốt nhất, phép chiếu chỉ tốt với một khu vực cụ thể

Hệ VN-2000 có các tham số chính sau đây:

Ellipsoid quy chiếu quốc gia là Ellipsoid WGS-84 toàn cầu với kíchthước:

Điểm gốc tọa độ Quốc gia: điểm N00 đặt tại Viện nghiên cứu Địachính, đường Hoàng Quốc Việt, Hà Nội

Hệ thống tọa độ phẳng: hệ tọa độ phẳng UTM Quốc tế, được thiết lậptrên cơ sở lưới chiếu hình trụ ngang đồng góc.

 Lưới chiếu bản đồ

- Sử dụng lưới chiếu hình nón đồng góc với 2 vĩ tuyến chuẩn 110 và

210 để thể hiện các bản đồ địa hình cơ bản, bản đồ nền, bản đồ hành chínhquốc gia ở tỷ lệ 1:1.000.000 và nhỏ hơn cho toàn lãnh thổ Việt Nam

- Sử dụng lưới chiếu hình trụ ngang đồng góc với múi chiếu 60 có hệ

số điều chỉnh tỷ lệ biến dạng chiều dài k0 = 0,9996 để thể hiện các bản đồ địahình cơ bản, bản đồ nền, bản đồ hành chính quốc gia tỷ lệ từ 1:500.000 đến1:25.000

- Sử dụng lưới chiếu hình trụ ngang đồng góc với múi chiếu 30 có hệ

số điều chỉnh tỷ lệ biến dạng chiều dài k0 = 0,9999 để thể hiện các bản đồ địahình cơ bản, bản đồ nền, bản đồ hành chính tỷ lệ từ 1:10.000 đến 1:2.000

- Sử dụng lưới chiếu hình trụ ngang đồng góc với múi chiếu phù hợp

có hệ số điều chỉnh tỷ lệ biến dạng chiều dài k0 = 0,9999 để thể hiện hệ thốngbản đồ địa chính cơ sở và bản đồ địa chính các loại tỷ lệ; kinh tuyến trục đượcquy định cho từng tỉnh

2.3.3 Mật độ điểm khống chế

 Mật độ các điểm tọa độ các hạng I, II, III (gọi chung là điểm tọa độNhà nước) phục vụ cho xây dựng lưới địa chính, lưới khống chế đo vẽ, lướikhống chế ảnh khi đo vẽ bản đồ địa chính được xác định dựa trên yêu cầu vềquản lý đất đai, mức độ phức tạp, khó khăn trong đo vẽ bản đồ, phụ thuộc vào

tỷ lệ bản đồ và công nghệ thành lập bản đồ địa chính

- Để đo vẽ bản đồ tỷ lệ 1:5.000 - 1:10.000 trên diện tích từ 20 - 30km2

có tối thiểu một điểm tọa độ Nhà nước

- Để đo vẽ bản đồ tỷ lệ 1:200 - 1:2.000 trên diện tích từ 10 - 15km2 cótối thiểu một điểm tọa độ Nhà nước.

- Riêng ở khu vực đô thị, khu công nghiệp, khu có cấu trúc xây dựngdạng đô thị, khu đất có giá trị kinh tế cao, trên diện tích trung bình 5 - 10km2

có tối thiểu một điểm tọa độ Nhà nước

- Để đo vẽ bản đồ địa chính bằng phương pháp sử dụng ảnh hàngkhông kết hợp với đo vẽ ở thực địa trên diện tích 20 đến 30km2 có một điểmtọa độ Nhà nước (không phụ thuộc vào tỷ lệ bản đồ)

- Lưới tọa độ Nhà nước hiện nay đã phủ trùm toàn quốc với mật độđiểm trung bình từ 10 - 20km2 có một điểm Mật độ này đảm bảo để phục vụcông tác đo đạc địa chính

 Mật độ các điểm tọa độ Nhà nước, điểm địa chính phục vụ cho đo vẽbản đồ địa chính được quy định như sau:

- Để đo vẽ bản đồ tỷ lệ 1:5.000 - 1:10.000, trên diện tích khoảng 5km2

có một điểm từ địa chính trở lên

- Để đo vẽ bản đồ tỷ lệ 1:500 - 1: 2.000, trên diện tích từ 1 đến 1,5km2

có một điểm từ địa chính trở lên

- Để đo vẽ bản đồ địa chính tỷ lệ 1:200, bản đồ địa chính ở khu côngnghiệp, khu có cấu trúc xây dựng dạng đô thị, khu đất có giá trị kinh tế cao,khu đất ở đô thị có diện tích các thửa nhỏ, đan xen nhau, trên diện tích trungbình 0,3km2 (30 ha) có một điểm từ địa chính trở lên

 Đối với khu vực huyện Ea Kar, để đo vẽ tỉ lệ 1:1.000 và 1:2.000 thìtrên diện tích 10 – 15km2 cần có tối thiểu một điểm tọa độ Nhà nước, và trêndiện tích từ 1 đến 1,5km2 cần có một điểm từ địa chính trở lên

2.4 Tổng quan về huyện Ea Kar, tỉnh Đắk Lắk

2.4.1 Đắk Lắk

Đắk Lắk là một tỉnh thuộc vùng núi Tây Nguyên, nơi đây có địa hìnhđồi núi hiểm trở Việc lập lưới địa chính bằng phương pháp đường chuyềngặp nhiều khó khăn Cũng như các địa phương khác, Đắk Lắk đã có được hệthống mốc tọa độ Nhà nước, hiện tại có 409 mốc Tọa độ Nhà nước, trong đó

1 điểm hạng I, 9 điểm hạng II và 399 điểm hạng III Các mốc này được đođạc bằng công nghệ GPS, có độ chính xác cao Mật độ trung bình3.200ha/mốc

Do địa hình hiểm trở, từ các điểm mốc tọa độ Nhà nước khi phát triểnthành lưới địa chính cơ sở gặp khá nhiều khó khăn và tốn kém về tiền của,công sức nếu sử dụng phương pháp đường chuyền Chính vì thế cần phải ápdụng một công nghệ mới để xây dựng lưới địa chính cơ sở phục vụ đo vẽthành lập bản đồ

Với việc áp dụng công nghệ mới, công nghệ GPS trong việc xây dựnglưới địa chính cơ sở đã hạn chế được rất nhiều trở ngại, giảm giá thành vànâng cao độ chính xác

Tính ưu việt của GPS lại được khẳng định một cách rõ ràng ngay saukhi áp dụng, đã trở thành giải pháp tối ưu và duy nhất để thành lập lưới địachính trong đo vẽ bản đồ địa chính tỉnh Đắk Lắk

Việc xây dựng lưới địa chính đảm bảo tuân thủ theo đúng quy định củaNhà nước đã đặt ra và đang tiến hành xây dựng trên phạm vi toàn tỉnh

2.4.2 Huyện Ea Kar

2.4.2.1 Phạm vi khu vực nghiên cứu

Huyện Ea Kar nằm ở phía Đông Nam của tỉnh Đắk Lắk, trung tâm

huyện cách Thành phố Buôn Ma Thuột khoảng 53km về hướng Đông Bắc.

- Vĩ độ: 120 34’  130 02’

- Kinh độ: 1080 22’ 1080 43’

Địa giới hành chính của huyện được xác định như sau:

- Phía Bắc giáp tỉnh Phú Yên;

- Phía Nam giáp huyện Krông Bông;

- Phía Đông giáp huyện M’Đrăk;

- Phía Tây giáp huyện Krông Păk, Krông Năng

Tổng diện tích tự nhiên của huyện là 103.747 ha, chiếm 7,9% tổng diệntích tự nhiên của Tỉnh, xếp hàng thứ 7 về diện tích so với 15 huyện trongTỉnh Tổng dân số là 136.614 người (năm 2009), chiếm 7,9% dân số toàntỉnh, mật độ dân số bình quân khoảng 131 người/km2

Toàn Huyện có 2 thị trấn là Thị trấn Ea Kar, Thị trấn Ea Knốp và 14 xãgồm: Ea Sô, Xuân Phú, Cư Huê, Ea Tyh, Ea Đar, Ea Kmut, Cư Ni, Ea Pal, Ea

Ô, Cư Bông, Cư Jiang, Cư Ea Lang, Cư Prông và Ea Sa

So với các huyện khác trong Tỉnh, huyện Ea Kar có những lợi thế về vịtrí địa lý sau đây:

- Huyện là cửa ngõ phía Đông nối tỉnh Đắk Lắk với các tỉnh MiềnTrung, đặc biệt là cảng Phú Yên và thành phố du lịch Nha Trang, thuận lợi đểthu hút vốn đầu tư hình thành khu công nghiệp tập trung

- Hệ thống giao thông đường bộ của Huyện khá phát triển, thuận lợi đểgiao lưu phát triển kinh tế – xã hội với thành phố Buôn Ma Thuột và cáchuyện lân cận

- Huyện có rất nhiều nông – lâm trường được hình thành từ ngay sau

ngày giải phóng nên cơ sở hạ tầng đã được đầu tư khá lớn, đội ngũ cán bộ kỹthuật và quản lý có kinh nghiệm, lực lượng lao động đa dạng… sẽ là nhữngtiền đề cơ bản và quan trọng để chuyển dịch cơ cấu kinh tế, góp phần nângcao hiệu quả sử dụng đất.

- Tài nguyên thiên nhiên của Huyện khá phong phú, đặc biệt là tàinguyên đất và rừng (khu bảo tồn thiên nhiên Ea Sô), thuận lợi để hình thànhcác vùng chuyên canh cây con tập trung phục vụ công nghiệp chế biến

2.4.2.2 Đặc điểm địa hình địa vật

Địa hình của huyện Ea Kar nhìn chung mang đặc trưng của địa hìnhvùng cao nguyên, bao gồm chủ yếu là các dãy đồi có đỉnh bằng, sườn thoảilượn sóng, mức độ chia cắt nhỏ, hướng dốc chính từ phía Bắc và phía Nam vềquốc lộ 26 Căn cứ vào cao độ phổ biến có thể chia địa hình thành 3 khu vựcnhư sau:

- Khu vực địa hình có cao độ phổ biến 700  800m, diện tích khoảng15.000ha (chiếm 15% diện tích tự nhiên), phần nhiều tập trung ở xã Ea Sô

- Khu vực địa hình có độ cao phổ biến từ 600  700m, diện tíchkhoảng 12.000ha (chiếm gần 12% diện tích tự nhiên), phân bố tập trung ởphía đông nam (xã Cư Jang, Cư Bông, Ea Pal và Ea Ô)

- Khu vực địa hình có cao độ phổ biến từ 400  500m, diện tíchkhoảng 74.000ha (chiếm gần 73% diện tích tự nhiên), phân bố hai bên Quốc

lộ 26 Khu vực này chủ yếu trồng cây công nghiệp cà phê, tiêu, chè,…

Khí hậu huyện Ea Kar vừa mang tính chất khí hậu cao nguyên mát dịu,vừa mang tính chất khí hậu nhiệt đới gió mùa Nắng nhiều (trung bình 2.000 -2.200 giờ/năm) Nhiệt độ cao đều quanh năm (trung bình cả năm 230C 

270C), biên độ nhiệt ngày đêm chênh lệch lớn (vào mùa mưa khí hậu chênh

lệch ngày đêm trên 100C) Hằng năm khí hậu chia làm hai mùa rõ rệt: Mùamưa từ tháng 5 đến tháng 11, mùa khô từ tháng 12 đến tháng 4 năm sau

Thời gian thực hiện đề tài vào đầu mùa mưa nên gặp nhiều khó khăntrong công tác ngoại nghiệp

2.4.2.3 Tình hình xây dựng lưới

Tổng số điểm trong toàn Huyện đã có là 23 điểm địa chính cơ sở hạngIII, được Công ty Đo đạc Địa chính và Công trình thi công năm 1999 là cácđiểm mang số hiệu: 910424, 910427, 910428, 910415, 910420, 910426,

910423, 922402, 922403, 910429, 910407, 910403, 922401, 922406, 909466,

909438, 909443, 909447, 909455, 909459, 910401, 910405, 910416

Các điểm này được đo đạc có độ chính xác cao, mật độ trung bình4.500 ha/điểm, phân bố tương đối đều ở các xã, thị trấn trong huyện

2.5 Cơ sở tài liệu của luận văn

2.5.1 Luật và các văn bản dưới luật

- Luật Đất đai được Quốc hội nước Cộng hòa Xã hội Chủ nghĩa ViệtNam thông qua ngày 26 ngày 11 tháng 2003 và có hiệu lực thi hành từ ngày

- Thông tư 973/2001/TT-TCĐC ngày 20 tháng 06 năm 2001 của Tổngcục Địa chính (nay là Bộ Tài nguyên và Môi trường) về việc hướng dẫn ápdụng hệ quy chiếu và hệ tọa độ Quốc gia VN-2000

- Thông tư số 01/2005/TT-BTNMT, ngày 13 tháng 4 năm 2005 của BộTài nguyên và Môi trường, hướng dẫn thực hiện một số điều của Nghị định181/2004/NĐ-CP ngày 29/10/2004 của Chính phủ về thi hành Luật Đất đai.

2.5.2 Các văn bản kỹ thuật

- Quy phạm thành lập bản đồ địa chính tỷ lệ 1/200; 1/500; 1/1000;1/2000; 1/5000 và 1/10000 ban hành theo Quyết định số 08/2008/QĐ-BTNMT ngày 10 tháng 11 năm 2008 của Bộ Tài nguyên và Môi trường

- Thông tư số 973/2001/TT-TCĐC về việc “Hướng dẫn áp dụng hệquy chiếu và hệ tọa độ Quốc gia VN-2000” ngày 20 tháng 6 năm 2001 củaTổng cục Địa chính (nay là Bộ Tài nguyên và Môi trường)

- Thông tư số 05/2009/TT-BTNMT ngày 01 tháng 06 năm 2009 của

Bộ Tài nguyên và Môi trường về việc “Hướng dẫn kiểm tra, thẩm định vànghiệm thu công trình, sản phẩm đo đạc và bản đồ”

- Quyết định của Bộ Tài nguyên và Môi trường số BTNMT ngày 27 tháng 02 năm 2007 “về sử dụng hệ thống tham số tínhchuyển giữa Hệ tọa độ quốc tế WGS-84 và hệ tọa độ quốc gia VN-2000”

05/2007/QĐ-Ngoài ra, luận văn còn được xây dựng trên cơ sở tài liệu thu thập được

từ các bài báo chuyên ngành, dự án, phương án kỹ thuật, các báo cáo khoahọc về công nghệ GPS; các kết quả nghiên cứu, kiểm tra, thẩm định các côngtrình về GPS

3 ĐỐI TƯỢNG, PHẠM VI, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP

NGHIÊN CỨU3.1 Đối tượng nghiên cứu

Nghiên cứu việc sử dụng công nghệ GPS vào việc xây dựng lưới địachính khu vực đồi núi huyện Ea Kar, tỉnh Đắk Lắk

3.2 Phạm vi nghiên cứu

Thiết kế, đo đạc, xử lý kết quả đo, đánh giá độ chính xác lưới địa chínhhuyện Ea Kar, tỉnh Đắk Lắk

3.3 Nội dung nghiên cứu

Để đạt được các mục tiêu đề ra, luận văn cần tập trung vào các nhiệm vụchính sau:

- Ứng dụng công nghệ GPS để xây dựng lưới địa chính phục vụ việc đo

vẽ bản đồ địa chính tỷ lệ lớn của huyện Ea Kar thuộc tỉnh Đắk Lắk (sơ đồthiết kế, thiết bị đo, phương pháp đo, xử lý số liệu đo, mật độ điểm,…)

- Đánh giá khả năng ứng dụng công nghệ GPS trong việc xây dựng lướitrắc địa khu vực ở khu vực miền núi của tỉnh Đắk Lắk

3.4 Phương pháp nghiên cứu

Trong quá trình nghiên cứu, chúng tôi đã xử dụng các phương phápnghiên cứu sau :

- Phương pháp điều tra, thu thập các số liệu phục vụ việc thiết kế, thicông lưới địa chính;

- Phương pháp thiết kế lưới địa chính theo quy phạm hiện hành;

- Sử dụng thiết bị GPS đo đạc, xử lý kết quả đo bằng các phần mềm

chuyên dụng, tính toán ra tọa độ các điểm của lưới địa chính;

- Phương pháp phân tích, so sánh, đánh giá độ chính xác kết quả đotheo tiêu chuẩn quy phạm thành lập bản đồ địa chính của Bộ Tài nguyên -Môi trường (năm 2008)

- Phương pháp kiểm tra thực địa

3.5 Quy trình xây dựng lưới địa chính

- Trút số liệu đo vào máy tính

- Xử lý Baseline trên modul WAVE

- Xử lí sơ bộ trên modul Trimnet (hệ tọa độ WGS-84)

- Chọn mặt chiếu phù hợp

- Xử lí trên hệ tọa độ VN-2000 (đặt tham số, nhập tọa

độ điểm gốc)

- Sử dụng bản đồ nền, quy phạm thành lập BĐĐC, chọn vị trí đặt mốc

- Chuẩn bị máy móc, nhiệt kế, áp kế

- Chuẩn bị về con người

- Sử dụng chế độ đo Fast Static (tĩnh nhanh)

- Các thông số kĩ thuật khi đặt máy đo theo quy phạm thành lập BĐĐC

- Tạo ra 7 bảng đánh giá kết quả

- So sánh kết quả đạt được với quy phạm

4 KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN

đồ được thành lập năm 2005 và liên tục được cập nhật, chỉnh lý theo tình hình

sử dụng đất thời điểm hiện nay

 Bản đồ địa giới hành chính

- Bản đồ địa giới hành chính huyện Ea Kar được thực hiện lần đầu năm

1993 ở tỷ lệ 1/50.000

- Từ năm 1993 đến nay hệ thống bản đồ này đã được bổ sung do tách các

xã, thành lập thị trấn mới trong huyện

 Bản đồ địa hình

- Bản đồ địa hình tỷ lệ 1/250.000 do Cục đo đạc bản đồ Nhà nước in lạinăm 1982 theo phim gốc do Cục bản đồ Bộ tổng tham mưu Quân đội nhândân Việt Nam cấp

- Bản đồ tỷ lệ 1/250.000 do Tổng cục Địa chính (nay là Bộ Tài nguyên

và Môi trường) xuất bản năm 1996 - 1997

- Bản đồ địa hình tỷ lệ 1/100.000 do Cục bản đồ Bộ tổng tham mưuQuân đội nhân dân Việt Nam (tái bản lần thứ 4 năm 1997) theo bản đồ tin tức

tỷ lệ 1/50.000 của Mỹ in năm 1966, 1967 có chỉnh lý bổ sung theo tài liệumới về địa giới hành chính, giao thông của Cục bản đồ quân sự năm 1991

- Bản đồ địa hình 1/50.000 UTM xuất bản năm 1966, bản đồ địa hình

Gauss tỷ lệ 1/50.000 do Tổng cục Địa chính xuất bản năm 1995.

- Bản đồ địa hình tỷ lệ 1/50.000 hệ tọa độ VN-2000 dạng số, do Bộ tàinguyên và Môi trường thành lập trong các năm từ 2000 đến 2005 Bản đồ nàyphủ kín toàn khu vực

- Bản đồ địa hình tỷ lệ 1/25.000 hệ tọa độ VN-2000 dạng số, do Bộ tàinguyên và môi trường thành lập trong các năm từ 2000 đến 2005 Bản đồ nàychỉ phủ kín phần phía Bắc khu đo

 Bản đồ địa chính

- Bản đồ địa chính cơ sở tỷ lệ 1/10.000 toàn huyện ở hệ tọa độ VN-2000kinh tuyến trung ương 108o30’, bản đồ này được xây dựng theo “Thiết kế kỹthuật - dự toán thành lập bản đồ địa chính cơ sở tỷ lệ 1/10.000 và hoàn chỉnhbản đồ địa hình tỷ lệ 1/10.000 khu vực Tây Nguyên” được Bộ Tài nguyên vàMôi trường phê duyệt theo Quyết định số 1482/QĐ-BTNMT ngày 9 tháng 10năm 2003

- Bản đồ giải thửa đo từ những năm 1994 đến 2003 ở tỷ lệ 1/2.000, được

đo vẽ theo yêu cầu, không trọn mảnh, ở tọa độ giả định, có độ chính xác thấp,không được cập nhật sự biến động về đất đai và đã có hiện tượng nhàu nát,một số tờ không thể sử dụng được, do đó bản đồ này không đáp ứng được nhucầu phục vụ quản lý đất đai trong giai đoạn hiện nay

- Bản đồ địa chính đo năm 2006, 2007 trên hệ tọa độ VN-2000 chínhquy, bản đồ này đạt yêu cầu sử dụng

4.1.1.2 Thiết kế lưới địa chính

 Nguyên tắc

Lưới địa chính đo bằng công nghệ GPS theo đồ hình lưới tam giác dàyđặc, đồ hình chuỗi tam giác, chuỗi tứ giác được đo nối (tiếp điểm) với ít nhất

2 điểm hạng cao; khoảng cách giữa các điểm hạng cao không quá 10 km

Khi xây dựng lưới địa chính bằng công nghệ GPS phải đảm bảo có các

cặp điểm thông hướng Vị trí chọn điểm phải quang đãng, thông thóang, cáchcác trạm phát sóng ít nhất 500m Tầm quan sát vệ tinh thông thóang trongphạm vi góc thiên đỉnh phải lớn hơn hoặc bằng 75o Trong trường hợp đặcbiệt khó khăn cũng không được nhỏ hơn 55o và chỉ được khuất về một phía.Các thông tin trên phải ghi rõ vào ghi chú điểm để lựa chọn khoảng thời gian

đo cho thích hợp

 Thiết kế [4]

Các điểm địa chính cơ sở hiện có trên địa bàn huyện do Công ty Đo đạcĐịa chính và Công trình thi công năm 1999 Được sử dụng làm cơ sở xâydựng lưới địa chính phân bố đều trên địa bàn Huyện

Qua khảo sát tính toán, toàn Huyện có khoảng 70.000ha cần đo đạc(phần còn lại là đất lâm nghiệp, đất đồi núi chưa sử dụng), ứng với quy định

từ 100-50 ha/điểm lưới

Người thực hiện đề tài xác định tổng số điểm lưới cần lập là 559 điểmtương ứng 125 ha/điểm, phân bố đều cho các xã, đủ mật độ để phát triểnmạng lưới khống chế đo vẽ và đảm bảo được các yêu cầu kỹ thuật quy phạmhiện hành Lưới GPS được thiết kế riêng cho từng xã Toàn Huyện chia làm

16 khu đo, tương ứng với 16 xã, thị trấn

Lưới được đo nối tọa độ bằng công nghệ GPS từ các điểm tọa độ địachính cơ sở nêu trên, được tiến hành đo theo đồ hình mạng lưới tam giác, tứ giácdày đặc Đồ hình lưới chặt chẽ đảm bảo đúng yêu cầu quy định, quy phạm vàthiết kế kỹ thuật Máy dùng để đo là các máy thu GPS hiệu Trimble R3

Các điểm địa chính thuộc huyện Ea Kar, tỉnh Đắk Lắk được đánh sốhiệu theo từng cấp hành chính tương đương xã, ba ký tự đầu viết tắt tên xã,hai chữ số Ả Rập là chữ số thứ tự từ 1 cho đến hết số điểm của xã Các điểmđịa chính được xây dựng thành từng cặp điểm thông hướng với nhau, đảmbảo mật độ, phân bố đều trên toàn khu đo

- Cạnh thông hướng dài nhất: 1380,730 m - Cạnh ESO-27÷ESO-28

- Cạnh thông hướng ngắn nhất: 143.522 m - Cạnh EKN-27÷EKN-28

 Cụ thể số điểm cần đo ở các xã như sau:

Bảng 4.1: Số điểm thiết kế đo trên địa bàn huyện

II Khối lượng chi tiết

Sơ đồ thiết kế lưới địa chính: xem Phụ lục 01

 Nguyên tắc đánh số hiệu điểm

Các điểm địa chính được đánh số riêng biệt cho từng xã Số hiệu điểmgồm 2 phần: kí tự viết tắt theo tên huyện (viết chữ in hoa), số thứ tự của điểm(chữ số Ả Rập) Ví dụ, xã Ea Sô (ESO-01 ÷ ESO-54).

- Trình bày mặt mốc như sau:

Trong đó: ESO : Chữ viết tắt của xã Ea Sô thuộc huyện Ea Kar

42: Số thứ tự điểm địa chính

4.1.2 Đúc mốc xây tường vây, lập ghi chú điểm

4.1.2.1 Đúc mốc, chọn điểm, chôn mốc, xây tường vây

Việc đúc mốc đảm bảo Xi măng mác PC300 Việc phối liệu 1m3 bê tôngnhư sau (theo định mức dự toán xây dựng cơ bản do bộ Xây dựng ban hànhnăm 1998 - Quyết định số 1242/1998/QĐ-BXD):

STNMT

+ ESO-42