(LUẬN văn THẠC sĩ) nghiên cứu ứng dụng công nghệ mobile GIS và GPS trong thu thập dữ liệu không gian về đất đai

TỔNG QUAN VỀ MOBILE GIS VÀ GPS

Khái quát về công nghệ Mobile GIS

1.1.1 Khái niệm về mobile GIS

Mobile GIS ra đời để đáp ứng nhu cầu thu thập và sử dụng dữ liệu không gian tức thời trong các lĩnh vực như đo đạc bản đồ, môi trường và giao thông Giải pháp này tích hợp GIS, GPS và công nghệ viễn thám, cho phép truy cập dữ liệu không gian qua thiết bị di động Người dùng có thể dễ dàng thu thập dữ liệu vị trí và thuộc tính đối tượng ngay tại thực địa Với công nghệ wireless, GPRS và 3G, dữ liệu có thể được cập nhật theo thời gian thực và trao đổi với máy chủ quản lý dữ liệu bản đồ Hệ thống Mobile GIS cũng tương thích với các thiết bị GPS, phục vụ cho việc đo đạc bản đồ và dẫn đường.

Theo ESRI, Mobile GIS mở rộng công nghệ GIS từ văn phòng ra thực địa, cho phép người dùng thu thập, lưu trữ, cập nhật, phân tích và hiển thị thông tin địa lý ngay tại chỗ Công nghệ này tích hợp GPS, GIS và thiết bị truyền thông cầm tay, giúp giảm thiểu thời gian và sai sót trong việc thu thập dữ liệu Trước đây, dữ liệu thực địa thường được ghi lại trên bản đồ giấy hoặc phiếu điều tra, sau đó phải nhập thủ công vào cơ sở dữ liệu GIS, dẫn đến dữ liệu không chính xác hoặc không được cập nhật Việc phát triển hệ thống Mobile GIS sẽ khắc phục những vấn đề này, nâng cao tính chính xác và tính kịp thời của dữ liệu GIS.

1 GIS đƣợc đƣa đến thực địa nhƣ là bản đồ số trên các thiết bị truyền thông cầm tay di động

2 Truy xuất tại thực địa đến nguồn dữ liệu địa lý của tổ chức và cho phép chỉnh sửa, cập nhật dữ liệu theo thời gian thực đến cơ sở dữ liệu

Mobile GIS sở hữu tiềm năng to lớn và đóng vai trò quan trọng trong các lĩnh vực liên quan đến dữ liệu không gian Hiện nay, số lượng ứng dụng của Mobile GIS đã tăng nhanh chóng nhờ vào sự phát triển của các công ty cá nhân, tổ chức chính phủ và các đơn vị đào tạo, nghiên cứu khoa học.

Hình 1.1 Các thành phần của hệ thống Mobile GIS [28]

1.1.2 Ứng dụng của mobile GIS Đối tượng sử dụng chính của Mobile GIS là những người đi điều tra thực địa trong các dự án sử dụng dữ liệu không gian nhƣ thành lập bản đồ, điều tra đất đai, nghiên cứu môi trường, và tất cả những người cần sử dụng dịch vụ định vị [28] Ví dụ như một nhà khoa học trong vườn quốc gia có thể sử dụng GPS và thiết bị Mobile GIS để hiệu chỉnh, thêm hoặc xóa các vị trí có hệ thực vật đặc biệt, nhạy cảm Một người mua hàng có thể sử dụng điện thoại thông minh để tìm khu vực mua sắm và tìm quãng đường ngắn nhất để đi tới đó Nhân viên cảnh sát có thể sử dụng Pocket

PC cung cấp khả năng báo cáo về các vụ va chạm với vị trí chính xác, và thông tin này được gửi ngay lập tức tới trung tâm xử lý qua mạng không dây Các ứng dụng Mobile GIS sử dụng nhiều công nghệ khác nhau cùng với phần mềm và thiết bị phần cứng đi kèm Có nhiều thuật ngữ khác nhau được sử dụng, như GIS thực địa (field-based GIS) theo Pundt và Brinkkotter - Runde, và dịch vụ định vị vị trí (location based services - LBS), gọi tắt là GIS định vị theo Peng và Tsou.

Bản đồ di động (wireless GIS mapping) và bản đồ từ xa (telecartography) thể hiện sự phát triển trong lĩnh vực GIS, theo nghiên cứu của Xue và Gartner Sự khác biệt giữa các khái niệm này phản ánh tính phức tạp của ứng dụng Mobile GIS và các quy trình kết nối liên quan trong hệ thống thông tin địa lý.

Mobile GIS là sự kết hợp giữa phần cứng và phần mềm, cho phép truy xuất dữ liệu không gian và dịch vụ qua thiết bị di động thông qua mạng không dây Nó bao gồm hai lĩnh vực ứng dụng chính.

1 GIS chuyên ngành: tập trung vào việc thu thập dữ liệu GIS, kiểm tra và cập nhật (dữ liệu không gian và dữ liệu thuộc tính)

2 Các dịch vụ dựa vào vị trí (location-based services - LBS): hướng vào các chức năng quản lý địa điểm như định vị, định hướng đường đi, tìm kiếm một địa điểm xác định hoặc theo dõi phương tiện giao thông

Sự khác biệt chính giữa GIS thực địa và dịch vụ dựa vào vị trí nằm ở khả năng biên tập và chỉnh sửa dữ liệu Các ứng dụng GIS thực địa thường yêu cầu thay đổi cơ sở dữ liệu gốc hoặc dữ liệu thuộc tính của đối tượng, trong khi dịch vụ dựa vào vị trí chủ yếu sử dụng cơ sở dữ liệu GIS như bản đồ nền hoặc tham chiếu cho dẫn đường và tìm kiếm Công nghệ Mobile GIS cho phép thành lập bản đồ thông qua kết nối không dây của các thiết bị di động.

Bảng 1.1 trình bày các thành phần công nghệ chính trong GIS thực địa và GIS định vị, cùng với các ứng dụng của chúng Công nghệ GIS thực địa tập trung vào các chức năng GIS thông minh, yêu cầu thiết bị xử lý dữ liệu mạnh và màn hình lớn, như máy tính bỏ túi và máy tính bảng Hầu hết phần mềm GIS thực địa dựa trên nền tảng phần cứng và độc lập với thiết bị Ngược lại, công nghệ LBS chú trọng vào giá trị thương mại từ thông tin cung cấp dịch vụ vị trí.

Bảng 1.1 Các ứng dụng Mobile GIS và các công nghệ chính [28]

Lĩnh vực Công nghệ Ứng dụng

Phần cứng: Pocket PC (hệ điều hành Window CE, Window Mobile); PDA (Palm OS); Table

PC (Windows XP) Phần mềm: ArcPad, MapXtend, IntelliWhere, Onsite,

Nền tảng ứng dụng: Java, Visual Basic.NET

Kết nối mạng với Wifi, GPRS và 3G là rất quan trọng trong việc sử dụng GPS, đặc biệt khi kết hợp với thiết bị có cáp tín Những công nghệ này đóng vai trò thiết yếu trong việc quản lý môi trường và tài nguyên thiên nhiên, đồng thời hỗ trợ hiệu quả trong việc tìm kiếm dữ liệu địa lý.

Dịch vụ cung cấp (điện, nước, gas, )

Hệ thống thành lập bản đồ và quản lý đất đai

Các dịch vụ khẩn cấp và cảnh báo rủi ro hiệu hoặc qua bluetooth

Phần cứng: Điện thoại thông minh tích hợp 2,5G; 3G hoặc các máy tính trên phương tiện giao thông

Phần mềm: Các dịch vụ trực tuyến (trên nền Web) tương thích với các thiết bị di động

Nền tảng ứng dụng: Java, Visual Basic.NET

Kết nối: GPRS, 3G hoặc kết nối qua vệ tinh

GPS: Gắn kèm thiết bị di động hoặc phương tiện giao thông

Máy chủ Web: Máy chủ quản lý dữ liệu

Trợ giúp trực tiếp (tìm kiếm vị trí)

Dẫn đường cho các phương tiện giao thông (hệ thống xác định vị trí theo thời gian thực và có chức năng dẫn đường)

Dịch vụ giao dịch trong kinh doanh (trợ giúp các giao dịch kinh doanh)

Các dịch vụ khẩn cấp

Quản lý thị trường bất động sản Các dịch vụ xã hội

1.1.3 Kiến trúc của hệ thống Mobile GIS

Mobile GIS là các ứng dụng trên máy chủ cho phép nhận và xử lý số liệu, gửi thông tin tới khách hàng qua các thiết bị như điện thoại, máy tính bảng và máy tính Dịch vụ này tiếp nhận truy vấn từ khách hàng nhằm thu thập và xử lý dữ liệu, bao gồm đo đạc bản đồ, tìm kiếm địa chỉ và tải dữ liệu cho khu vực cụ thể Các lệnh xử lý và phân tích bản đồ có thể được thực hiện trên máy chủ, máy khách hoặc cả hai Kết quả được hiển thị trên máy khách dưới dạng dữ liệu bản đồ, danh sách địa chỉ hoặc file dữ liệu Mobile GIS sở hữu nhiều đặc điểm quan trọng, góp phần nâng cao hiệu quả trong việc quản lý và phân tích thông tin địa lý.

- Luôn có khả năng linh động (bao gồm khả năng bảo mật và kết nối);

- Có thể hỗ trợ các thiết bị nhẹ, nhỏ gọn;

- Có thể hỗ trợ nhiều máy khách trong cùng một thời điểm

Dưới đây là 2 kiến trúc cơ bản của một hệ thống Mobile GIS (Hassin 2003):

1 Ứng dụng độc lập (stand-alone application): tất cả các thành phần của hệ thống Mobile GIS đƣợc thiết lập trên thiết bị di động (là máy tính cầm tay) Dữ liệu sẽ được thu thập và lưu trữ trên máy này, phần mềm GIS được cài đặt sẽ có chức năng hiển thị dữ liệu và thực hiện các thao tác xử lý, phân tích dữ liệu cơ bản Để thực hiện một số chức năng chuyên sâu, người ta có thể cài đặt một số phần mềm ứng dụng chạy trên nền phần mềm Mobile GIS Đây là kiến trúc đơn giản nhất của Mobile GIS nhƣng có khó khăn lớn trong chia sẻ dữ liệu và phối hợp giữa nhiều người sử dụng hoạt động đồng thời trong hệ thống Ngoài ra, dung lượng dữ liệu bị hạn chế bởi bộ nhớ của thiết bị di động

Hình 1.2 Mobile GIS theo kiến trúc độc lập

2 Kiến trúc khách - chủ (client - server): khác với kiến trúc độc lập, trong kiểu kiến trúc này dữ liệu được lưu trữ trên một máy chủ riêng biệt Dó đó, hệ thống sẽ có khả năng phục vụ cho nhiều người sử dụng đồng thời cập nhật, khai thác dữ liệu Ngoài ra, sẽ không có hạn chế về dung lƣợng dữ liệu Tuy nhiên, khi triển khai hệ thống theo kiến trúc này sẽ phải thiết lập hạ tầng mạng để kết nối thiết bị di động với máy chủ

Hình 1.3 Mobile GIS theo kiến trúc khách - chủ

Phần mềm ứng dụng Máy chủ

GPS và các phương pháp đo đạc bằng GPS

1.2.1 Cơ sở lý thuyết về Hệ thống định vị toàn cầu GPS

Phương pháp định vị tuyệt đối và định vị tương đối

Hệ thống định vị toàn cầu GPS bao gồm ba thành phần chính: vệ tinh, hệ thống điều khiển và người sử dụng Mỗi vệ tinh GPS phát ra hai tần số vô tuyến L1 (1575,42MHz) và L2 (1227,6MHz), cùng với các tần số mới L1C, L2C và L5 Tín hiệu từ vệ tinh được điều biến bằng hai mã C/A-code và P-code, kèm theo thông báo định vị Mỗi vệ tinh trang bị đồng hồ nguyên tử chính xác, hoạt động với tần số 10.23MHz để phát tín hiệu Hệ thống điều khiển bao gồm các trạm giám sát và trạm điều khiển trung tâm, có nhiệm vụ theo dõi hoạt động và quỹ đạo của vệ tinh, cũng như truyền thông tin cần thiết Người sử dụng, bao gồm tất cả các cá nhân với máy thu, nhận tín hiệu từ vệ tinh theo mã hoặc pha sóng mang Bằng cách so sánh tín hiệu từ vệ tinh với mã trong máy thu, người dùng có thể xác định khoảng cách đến vệ tinh Khi có tín hiệu từ 4 vệ tinh, máy thu có thể xác định tọa độ không gian của mình thông qua kỹ thuật "giả cự ly".

Trong bài viết này, tọa độ vệ tinh được biểu thị bằng s=[xs ys zs], trong khi tọa độ điểm mặt đất cần xác định là p=[xp yp zp] Tốc độ truyền sóng được ký hiệu là c, và thời gian truyền sóng từ vệ tinh tới máy thu được ký hiệu là t.

t - số hiệu chỉnh thời gian

Công thức trên có thể được viết dưới dạng:

P - trị đo giả cự ly;

∆t, ∆T - sai số đồng hồ máy thu GPS và sai số đồng hồ của vệ tinh;

∆atm - sai số do ảnh hưởng của khí quyển;

∆ - tập hợp các sai số khác;

Kết hợp các phương trình đo dạng (1.1) hoặc (1.2), chúng ta xây dựng hệ thống phương trình sai số với 4 ẩn số: t, x_p, y_p, z_p Trong đó, x_s, y_s, z_s là tọa độ vệ tinh được cung cấp trong thông báo định vị, t được xác định theo đồng hồ vệ tinh và máy thu dựa trên mã C/A, và c là hằng số tốc độ truyền sóng điện từ Kỹ thuật này cho phép xác định tọa độ với độ chính xác cao.

)( x s  x p  y s  y p  z s  z p chính xác khoảng 5-15m Tọa độ tuyệt đối với độ chính xác 10m của hệ thống GPS chỉ dùng để đáp ứng 2 mục đích:

- Dẫn đường (định vị cho các đối tượng chuyển động như tàu biển, máy bay );

- Cung cấp tọa độ gần đúng cho phương pháp đo tọa độ tương đối GPS

Khác với định vị tuyệt đối sử dụng mã C/A, phương pháp định vị tương đối bằng kỹ thuật đo pha GPS mang lại độ chính xác cao hơn Nguyên lý của đo pha là xác định pha của sóng mang L1 (đối với máy thu một tần số) hoặc L1 và L2 (đối với máy thu hai tần số).

Chúng ta có công thức:

Trong đó:  - bước sóng L1 hoặc L2 ( = c/f, với f là tần số sóng);

N: số nguyên lần bước sóng;

S: khoảng cách vệ tinh - máy thu

Từ công thức (1.3) chúng ta có:

Công thức (1.4) có thể viết nhƣ sau:

 s (t s ) - pha của sóng tại thời điểm từ khi vệ tinh bắt đầu phát tín hiệu;

 p (t) - pha của sóng tại thời điểm từ khi máy thu nhận đƣợc tín hiệu;

N s p - số nguyên lần bước sóng

Từ công thức trên ta suy ra:

(t) =  s (t) – (f/c)S s p –  p (t) + N s p (1.6) Kết hợp các thành phần của vế phải công thức (1.6) có thể biểu diễn dưới dạng:

 p (t) - thành phần sai số do máy thu gây ra (chủ yếu là số hiệu chỉnh đồng hồ máy thu)

 s (t) - thành phần sai số do vệ tinh gây ra (chủ yếu là số hiệu chỉnh đồng hồ vệ tinh)

 s p (t) - thành phần sai số do cả vệ tinh và máy thu gây ra không phụ thuộc thời gian (chủ yếu là  s (t 0 ) -  p (t 0 ) + N s p , trong đó t 0 là thời điểm bắt đầu đo)

Công thức (1.7) là nền tảng chính để xây dựng phương trình đo trong kỹ thuật đo pha GPS Việc tổ hợp các trị đo một cách chính xác là rất quan trọng nhằm loại bỏ các thành phần hệ thống p(t), s(t) và p.

1.2.2 Phương pháp GPS phân sai (Differential GPS - DGPS)

Để xác định tọa độ với độ chính xác cao trong quá trình chuyển động, phương pháp định vị phân sai (differential) tương đối là một lựa chọn hiệu quả Phương pháp này sử dụng một máy thu đặt tại điểm có tọa độ đã biết làm điểm tham chiếu (máy base), từ đó số liệu đo của máy này được dùng để tính toán sai số và chuyển đến máy động (máy rover) nhằm hiệu chỉnh kết quả đo Nhờ vào quy trình này, sai số đo lường có thể giảm đáng kể Các thử nghiệm DGPS tại thành phố Hồ Chí Minh cho thấy sai số dao động từ 1,2m đến 2,3m.

1.2.2.1 Các nguồn sai số ảnh hưởng đến độ chính xác DGPS

Trong đo GPS, các nguồn sai số chính bao gồm:

- Sai số do chế độ SA (Selective Availability):

Sai số nhân tạo (SA) là một yếu tố do Bộ Quốc phòng Mỹ cố ý đưa vào tín hiệu vệ tinh GPS nhằm mục đích bảo mật quân sự Ảnh hưởng của sai số này đến kết quả định vị có thể thay đổi tùy thuộc vào ý định của người thiết lập SA, với giá trị trung bình khoảng 30 mét.

Từ năm 2000, sai số SA đã không còn có trong tín hiệu GPS nữa

- Sự trễ tín hiệu do ảnh hưởng của tầng điện ly (ionosphere) trong khí quyển (Ionospheric delays)

Tầng điện ly trong khí quyển nằm ở độ cao trên 50km, nơi sóng điện từ bị tán xạ, dẫn đến hiện tượng trễ tín hiệu Sự trễ tín hiệu này thường dao động từ 20 đến 30m vào ban ngày và từ 3 đến 6m vào ban đêm.

Sự trễ tín hiệu từ vệ tinh GPS đến hai máy thu GPS gần nhau (dưới 40km) tương đối giống nhau do môi trường điện ly giống nhau Khi khoảng cách giữa các máy thu xa hơn, sai số do trễ tín hiệu tăng lên Để giảm thiểu sai số này, vệ tinh GPS phát các hệ số mô hình hóa tầng điện ly, nhưng các mô hình khí quyển chỉ mang tính chất gần đúng, dẫn đến việc vẫn tồn tại trễ tín hiệu Một đặc điểm quan trọng là ảnh hưởng của tầng điện ly tỷ lệ nghịch với bình phương tần số sóng điện từ, do đó, việc sử dụng máy thu GPS hai tần số giúp tính toán chính xác hơn ảnh hưởng của tầng điện ly.

- Sự trễ tín hiệu do ảnh hưởng chiết quang của tầng đối lưu (tropospheric delays):

Tầng đối lưu là lớp khí quyển nằm dưới tầng điện ly, ảnh hưởng đến tín hiệu GPS do sự khúc xạ của sóng điện từ trong môi trường khí quyển không đồng nhất Hệ số chiết quang trung bình của tầng đối lưu là 1.0030, nhưng thay đổi theo nhiệt độ, độ ẩm và áp suất, gây ra sự không đồng nhất trong truyền sóng Sai số do trễ tín hiệu GPS từ tầng đối lưu phụ thuộc vào độ cao của vệ tinh, với sai số có thể lên tới 30m cho vệ tinh dưới 30 độ Khi độ cao của vệ tinh tăng, sai số này giảm dần Sự khác biệt về hệ số chiết quang giữa các vùng có thể tạo ra độ trễ tín hiệu khác nhau giữa hai máy thu GPS, lên tới 1 - 3m.

Sai số do ảnh hưởng của tầng đối lưu có thể được giảm thiểu bằng cách thiết lập góc ngưỡng cao khi thu tín hiệu GPS và áp dụng các mô hình khí quyển phù hợp.

- Sai số quỹ đạo vệ tinh (Ephemeris error):

Mỗi vệ tinh GPS di chuyển theo một quỹ đạo nhất định, tuy nhiên, do các yếu tố kỹ thuật, chúng không thể hoàn toàn tuân thủ quỹ đạo thiết kế Điều này dẫn đến việc quỹ đạo vệ tinh (lịch vệ tinh) được thông báo trong tín hiệu không hoàn toàn trùng khớp với quỹ đạo thực tế Sai số quỹ đạo vệ tinh là sự chênh lệch giữa tọa độ thực tế và tọa độ dự đoán theo lịch vệ tinh Để đảm bảo độ chính xác, lịch vệ tinh hàng ngày được hiệu chỉnh ít nhất một lần.

Sai số do quỹ đạo vệ tinh nói chung khá nhỏ, dưới 3m

- Sai số đồng hồ vệ tinh:

Độ lệch giờ của đồng hồ vệ tinh so với giờ thông báo trong tín hiệu vệ tinh ảnh hưởng trực tiếp đến quá trình định vị của máy GPS Để xác định vị trí chính xác, các máy định vị GPS cần dựa vào giờ vệ tinh và giờ của đồng hồ máy thu GPS Sai số ở đồng hồ vệ tinh sẽ dẫn đến sai số trong việc tính toán giả cự ly, từ đó gây ra sai số trong định vị Để đảm bảo độ chính xác, đồng hồ vệ tinh được hiệu chỉnh thường xuyên thông qua tín hiệu từ trạm điều khiển.

- Sai số đồng hồ máy thu GPS:

Sai số của máy thu GPS tương tự như sai số của đồng hồ vệ tinh, gây ra sai số trong việc tính toán khoảng cách và định vị của các thiết bị GPS.

- Sai số do ảnh hưởng của hiện tượng đa tuyến (Multipath):

Hiện tượng đa tuyến xảy ra khi tín hiệu GPS phản xạ từ mặt đất đến ăng-ten máy thu GPS, đặc biệt khi góc ngưỡng cao của vệ tinh nhỏ hơn 10° - 15° Để giảm thiểu hiện tượng này, người dùng có thể loại bỏ các vệ tinh có góc ngưỡng cao nhỏ và sử dụng ăng-ten có đĩa che tia phản xạ, như ăng-ten chokering.

Mối quan hệ giữa Mobile GIS và GPS

Để nâng cao độ chính xác trong định vị, có thể sử dụng thiết bị Trimble GeoExplorer GeoXT với tính năng DGPS kết hợp phần mềm ArcPad Phần mềm này hỗ trợ Mobile GIS, cung cấp bản đồ, GIS và tích hợp GPS hoặc DGPS cho người dùng qua thiết bị di động Ngoài ra, việc áp dụng phần mềm như MMGPS giúp loại bỏ các điểm GPS có sai số lớn và nội suy từ các điểm trước đó, nâng cao độ chính xác trong quá trình xử lý dữ liệu GPS.

With integrated GPS, ArcPad displays the current location on a real-time map The GPS receiver supports four signal transmission protocols: NMEA 0183, TSIP, DeLorme Earth binary protocol, and Rockwell PLGR GPS binary protocol The software automatically saves GPS coordinates in shapefile format as points, lines, or polygons, which can be directly opened in other GIS software All GPS data is recorded as a "track log," and users can also collect attribute data associated with GPS coordinates and store it in a similar shapefile format.

Hệ thống định vị toàn cầu (GPS) đóng vai trò quan trọng trong hai ứng dụng chính của Mobile GIS Ứng dụng đầu tiên sử dụng GPS để cung cấp thông tin địa lý qua thiết bị di động, bao gồm cả dữ liệu hình học và thuộc tính Ứng dụng thứ hai liên quan đến khảo sát thực địa, trong đó GPS được sử dụng như một công cụ để thu thập dữ liệu không gian và thuộc tính của các đối tượng địa lý, đặc biệt trong việc đo đạc và thành lập bản đồ.

Hình 1.5 GPS trong hệ thống Mobile GIS [28].

Tình hình ứng dụng công nghệ Mobile GIS kết hợp GPS trong đo vẽ thành lập bản đồ

1.4.1 Ứng dụng trên thế giới

Google Maps, dịch vụ bản đồ trực tuyến của Google ra mắt vào năm 2005, đã tổng hợp hình ảnh từ nhiều nguồn cung cấp vệ tinh để tạo ra bản đồ chi tiết về các tuyến đường giao thông trên toàn cầu Ngoài việc cung cấp chức năng tìm đường, Google Maps cho phép người dùng thêm và chỉnh sửa thông tin, đính kèm ảnh mô tả, qua đó trở thành những người cung cấp thông tin chính xác, được Google kiểm tra và xác minh Sự đóng góp này giúp Google Maps ngày càng hoàn thiện và phát triển.

Vào năm 2006, Google đã ra mắt Google Maps for Mobile, ứng dụng được phát triển trên nền tảng Java Ứng dụng này cho phép người dùng xác định vị trí của mình trên bản đồ khi sử dụng thiết bị hỗ trợ GPS, đồng thời cung cấp hầu hết các tính năng tương tự như trên phiên bản Web, bao gồm việc chuyển đổi giữa bản đồ và hình ảnh vệ tinh, tìm đường, và tìm kiếm địa điểm.

Hình 1.6 Kết quả tìm đường trên Google Maps for Mobile

Năm 2007, Google đã giới thiệu tính năng My Location™ trong Google Maps for Mobile, cho phép xác định vị trí người dùng mà không cần GPS Tính năng này sử dụng cơ sở dữ liệu từ các trạm thu phát và cường độ tín hiệu nhận được để suy ra khoảng cách và xác định vị trí chính xác của người dùng.

Hình 1.7 MyLocation có thể định vị người dùng chính xác tới một mức nhất định

Vào năm 2008, Google đã khởi động việc phát triển các phiên bản Google Maps cho nhiều hệ điều hành di động khác nhau nhằm nâng cao tốc độ so với phiên bản Java Hiện nay, ngoài phiên bản Java, Google Maps còn hỗ trợ các hệ điều hành như Android, iPhone, Windows Mobile, Symbian/UIQ và BlackBerry.

Google không chỉ cung cấp ứng dụng cho di động mà còn hỗ trợ phát triển ứng dụng trên GIS và LBS, cho phép người dùng mở rộng chức năng Người dùng có thể tận dụng các yếu tố trong cơ sở dữ liệu của Google như hình ảnh, bản đồ, dữ liệu đường phố và tọa độ vị trí Thông qua Google Maps API, nhiều ứng dụng đã được phát triển, bao gồm việc chỉnh sửa dữ liệu và so sánh với các nguồn khác, cũng như các ứng dụng mở rộng như Wikimapia, cho phép người dùng đánh dấu địa danh xung quanh.

Google Maps là ứng dụng địa lý lớn nhất hiện nay, nhưng vẫn tồn tại một số hạn chế Dữ liệu đường phố chỉ có ở một số quốc gia, khiến cho chức năng tìm đường và các tính năng liên quan chỉ hoạt động hiệu quả tại những khu vực này Tại Việt Nam, Google Maps hiện chỉ cung cấp tên đường mà chưa có thông tin chi tiết về chất liệu trải mặt hay độ rộng, dẫn đến việc tìm đường gặp khó khăn Mặc dù vậy, một số khu vực đô thị ở Việt Nam có ảnh vệ tinh rõ nét, có thể hỗ trợ cho các ứng dụng khảo sát thực địa Trong dự án “Xây dựng quy trình vận hành liên hồ chứa trên sông Ba”, Google Maps đã chứng tỏ sự hữu ích trong việc xác định các mặt cắt ngang đo sâu và tìm đường xuống bờ sông.

Hình 1.8 Google Latitude trên iPhone

Gần đây, Google đã giới thiệu Google Latitude, một dịch vụ cho phép người dùng chia sẻ và theo dõi vị trí của bạn bè mọi lúc, mọi nơi Google Latitude sử dụng tài khoản Google để xác định người dùng, cho phép định vị không chỉ qua thiết bị di động như Google Maps mà còn qua PC thông qua GeoIP, tức là vị trí địa lý dựa trên địa chỉ Internet.

Người dùng có thể chọn thiết bị để theo dõi vị trí của mình liên tục với server của Google Để bảo vệ quyền riêng tư, Google cho phép người dùng kiểm soát ai có thể biết vị trí của họ và thời điểm cụ thể.

Các dịch vụ vị trí dựa trên dịch vụ (LBS) như FindMe, Sniff, The GRID và MaxMind ngày càng thu hút nhiều người dùng trên thiết bị di động Những dịch vụ này cho phép người dùng kết nối với bạn bè qua mạng xã hội như Facebook và Twitter, hỗ trợ họ trong việc mua sắm, giải trí, chia sẻ thông tin và tìm kiếm bạn bè.

1.4.1.1 Ứng dụng Mobile GIS để quản lý đất giáo dục ở Đài Loan

Phần mềm SuperPad đã được cơ quan giáo dục Đài Loan lựa chọn để thu thập và đo đạc đất đai cho ngành giáo dục, với sự quản lý của công nghệ GIS Bộ Giáo dục Đài Loan hiện sở hữu 5643 bất động sản, bao gồm các tòa nhà và kho lưu trữ, với tổng giá trị ước tính lên đến 60 tỷ USD Trước đây, những thửa đất này chưa được quản lý hiệu quả, do đó, kế hoạch áp dụng công nghệ Mobile GIS đã được đề ra nhằm đảm bảo độ chính xác của dữ liệu địa chính và quản lý cơ sở dữ liệu Công nghệ này không chỉ giúp thu thập và quản lý dữ liệu thửa đất tốt hơn mà còn tăng doanh thu cho ngành Nhờ vào Mobile GIS, người khảo sát có thể dễ dàng truy cập cơ sở dữ liệu địa chính thông qua các thiết bị cầm tay, và việc tích hợp GIS với công nghệ GPS cho phép người dùng tạo mới, biên tập và truy vấn cơ sở dữ liệu trong quá trình khảo sát, đồng thời tải kết quả đo đạc lên cơ sở dữ liệu qua quá trình đồng bộ hóa.

Hệ thống Mobile GIS tại Đài Loan quản lý 887.535 m² đất cho ngành giáo dục, đảm bảo hiệu quả và độ chính xác của cơ sở dữ liệu địa chính Hệ thống này không chỉ nâng cao khả năng sử dụng đất mà còn hỗ trợ sự phát triển bền vững của ngành giáo dục.

1.4.1.2 Ứng dụng Mobile GIS trong thu thập dữ liệu địa chính ở Ghana Ở Ghana, đo đạc địa chính đƣợc thực hiện bởi cơ quan khảo sát của Chính phủ, tổ chức bản đồ quốc gia, trong khi thông tin thuộc tính của các thửa đất trên bản đồ đƣợc thu thập bởi văn phòng đăng ký đất đai, nơi cấp giấy chứng nhận quyền sở hữu thửa đất Hai khối dữ liệu này được gộp vào cơ sở dữ liệu trung ương và lưu trữ [19] Cùng với sự phát triển của WebGIS, sự xuất hiện của Mobile GIS mang lại khả năng thu thập dữ liệu và lưu giữ dữ liệu thuộc tính Một khía cạnh của hệ thông tin địa lý là những lợi ích từ việc cung cấp thông tin địa chính, đặc biệt ở những khu vực mới xuất hiện, có giá trị Dự án đã thiết kế hệ thống Mobile GIS phù hợp với việc xây dựng và cập nhật cơ sở dữ liệu địa chính với các bước như sau [19]:

Phân tích khả năng biên tập, cập nhật và trao đổi dữ liệu địa chính trực tuyến trên nền tảng Mobile GIS là rất quan trọng Việc lựa chọn giải pháp phù hợp cho từng nhiệm vụ giúp tối ưu hóa hiệu quả công việc Các công cụ Mobile GIS cần đáp ứng yêu cầu về tính linh hoạt, khả năng truy cập và bảo mật dữ liệu Điều này không chỉ nâng cao khả năng quản lý thông tin địa chính mà còn hỗ trợ người dùng trong việc ra quyết định nhanh chóng và chính xác.

- Phát triển các công nghệ hiện đại cho việc biên tập, cập nhật, trao đổi dữ liệu thông qua Mobile GIS

Dự án tập trung vào việc thiết kế và cung cấp các giao thức dựa trên ý tưởng mới, thử nghiệm hiệu quả và khả năng của chúng Mục tiêu là xây dựng một website cho phép người dùng tải về phần mềm khách hàng để thử nghiệm các dịch vụ công Để nâng cao tính hữu ích, hệ thống sẽ phát triển mã nguồn mở cho cả máy chủ và máy khách, tuân thủ tiêu chuẩn OGC (Open Geospatial Consortium) Hiện tại, các lớp cơ sở dữ liệu sử dụng phần mềm mã nguồn mở PostGIS, trong khi dữ liệu trên máy chủ vẫn chạy trên các phần mềm của Microsoft và ESRI (ArcPad, IIS và ASP) Trong tương lai, hệ thống sẽ được phát triển bằng JavaScript, giúp dễ dàng triển khai trên nhiều nền tảng khác nhau.

1.4.1.3 Hệ thống Mobile GIS trong y học tại Foothills Hospital, Calgary, Canada

Hệ thống giám sát y tế và cấp cứu sử dụng công nghệ RFID và Wifi là một dự án nghiên cứu của phòng thí nghiệm SPARCS tại Đại học Calgary, Canada Dự án này nhằm mục tiêu hỗ trợ việc theo dõi cả nhân viên máy tính và nhân viên y tế, nâng cao hiệu quả trong quản lý và cung cấp dịch vụ y tế.

MỘT SỐ HỆ THỐNG THU THẬP DỮ LIỆU KHÔNG GIAN BẰNG MOBILE GIS - GPS

Hệ thống Mobile GIS sử dụng GPS định vị độc lập

Tỷ lệ sai số cho các khu vực khác nhau được quy định như sau: 30cm cho tỷ lệ 1:1000, 150cm cho tỷ lệ 1:2000, 300cm cho tỷ lệ 1:5000 và 300cm cho tỷ lệ 1:10000 Đối với khu vực đất ở nông thôn, sai số cho phép có thể tăng thêm 1.5 lần, trong khi đó, khu vực đất nông nghiệp cho phép tăng đến 2 lần.

Hiện nay, thiết bị GPS định vị độc lập có độ chính xác từ 3-15m, cho phép sử dụng phương pháp định vị độc lập hoặc Mobile GIS trong đo đạc địa chính với tỷ lệ 1:10.000, và trong một số trường hợp là 1:5000 Tuy nhiên, các tỷ lệ đo vẽ yêu cầu độ chính xác cao hơn cần sử dụng thiết bị thu và công nghệ GPS chính xác hơn.

Khi đo vẽ bản đồ địa chính đất lâm nghiệp tỷ lệ 1:10.000, người ta có thể sử dụng máy GPS cầm tay với các chức năng GIS đơn giản để khảo sát các khu vực mới mà không thể giải đoán qua ảnh vệ tinh Trước khi thực địa, cần sử dụng phần mềm như Trimble Planning để xác định thời điểm có nhiều vệ tinh và căn cứ vào bản đồ ảnh để lên kế hoạch đo vẽ Dữ liệu đo đạc sẽ được chuyển vào máy tính và đưa lên bản đồ số trên phần mềm Microstation hoặc AutoCAD Nếu có dữ liệu bản đồ nền (basemap), việc xác định vị trí cần đo vẽ sẽ chính xác hơn Quy trình thực hiện bao gồm các bước cụ thể.

Bước đầu tiên trong công tác chuẩn bị là xem lịch vệ tinh để sắp xếp thời gian đo đạc và xác định khu vực cần đo vẽ trên bản đồ ảnh hàng không Đồng thời, cần cài đặt bản đồ nền (nếu có) vào máy GPS để hỗ trợ quá trình đo đạc hiệu quả hơn.

Bước 2: Đo đạc các đỉnh thửa đất và ghi chú các điểm quan trọng để có thể chuyển vẽ sơ đồ lên bản đồ ảnh Cung cấp đầy đủ thông tin về thửa đất cũng như thông tin của chủ sử dụng để đảm bảo tính chính xác và minh bạch trong quá trình quản lý đất đai.

Bước 3: Trút số liệu, chuyển lên bản đồ số và tiến hành nối điểm

Bước 4: Kiểm tra diện tích và các thông tin thuộc tính

Việc sử dụng thiết bị di động tích hợp GPS, GPRS, 3G và phần mềm Mobile GIS ArcPad sẽ giúp các công việc diễn ra thuận lợi hơn Hệ thống này có nhiều ưu điểm so với GPS cầm tay đơn giản, cho phép người đo nối điểm và chỉnh sửa bản đồ trực tiếp tại hiện trường Điều này giúp phát hiện, chỉnh sửa và bổ sung thông tin ngay tại chỗ, đồng thời gán thông tin thuộc tính trực tiếp cho đối tượng bằng các mẫu định sẵn, không cần ghi chép trên giấy.

Việc thành lập bản đồ địa chính đất lâm nghiệp gặp nhiều khó khăn do địa hình núi cao và thiếu sóng di động, dẫn đến hạn chế trong kết nối Do đó, phần mềm ArcPad được sử dụng để đo vẽ trực tiếp trên PDA Tập tin *.apm được tạo trên ArcMap chứa các Feature Dataset với các thuộc tính cần thiết cho việc quy chủ thửa đất, bao gồm số hiệu thửa, họ tên, số CMND, tên vợ (chồng), địa chỉ thửa đất (xứ đồng, xóm, thôn ), ngày đo vẽ và ảnh thửa đất.

Hệ thống Mobile GIS sử dụng kỹ thuật đo GPS động thời gian thực

Tại tỷ lệ bản đồ địa chính 1:5000 và 1:2000, sai số cho phép của vị trí đỉnh thửa lần lượt không quá 1,5m và 0,3m, do đó kỹ thuật định vị độc lập không đáp ứng được yêu cầu về độ chính xác Kỹ thuật đo RTK được áp dụng để nâng cao độ chính xác và đảm bảo quá trình đo nhanh chóng, mặc dù chi phí thiết bị RTK thường cao và yêu cầu phức tạp hơn so với máy toàn đạc điện tử Tuy nhiên, do đặc thù của GPS, không phải lúc nào và ở đâu cũng có thể thu tín hiệu vệ tinh, đặc biệt trong khu vực đô thị với nhiều vị trí không thể đo bằng RTK Thông thường, khu vực đất nông nghiệp là nơi thích hợp cho việc đo đạc bằng RTK.

Phương pháp đo động thời gian thực đạt độ chính xác khoảng vài cm, tùy thuộc vào thiết bị đo Máy động rover nhận tín hiệu cải chính từ máy base để xử lý sai số do khí quyển, đồng hồ vệ tinh và hiện tượng đa tuyến, nhằm giảm thiểu sai số Máy rover thường đi kèm với bộ điều khiển là máy tính cầm tay (PDA) sử dụng hệ điều hành Windows Mobile, cho phép sử dụng phần mềm Mobile GIS như ArcPad để thực hiện việc đo vẽ trực tiếp.

Bước đầu tiên trong công tác chuẩn bị là kiểm tra lịch vệ tinh và sạc đầy pin cho máy base, rover, sổ tay, và ắc quy Tiếp theo, cần cài đặt chương trình ArcPad trên sổ tay và sao chép file *.apm từ ArcMap, chứa bản đồ nền khu vực cần đo vẽ.

Để thiết lập trạm base, đặt ở điểm có tọa độ đã biết, thường là trên điểm GPS hạng III hoặc điểm lưới đo vẽ địa chính, chuyển máy về chế độ RTK và kết nối với bộ phát tín hiệu radio Sau đó, kết nối bộ điều khiển và cài đặt các thông số như project, kinh vĩ độ, múi chiếu, tọa độ trạm base và kênh radio Tiếp theo, kết nối bộ điều khiển với máy rover; nếu tín hiệu sóng radio ổn định và hiển thị kênh, có thể bắt đầu đo Sử dụng phần mềm đi kèm với máy RTK để kiểm tra, nếu máy rover fix được tọa độ, chuyển sang ArcPad để bắt đầu đo vẽ Cuối cùng, thiết lập các thông số trong ArcPad như cổng kết nối COM và tốc độ truyền dữ liệu với máy rover, đồng thời có thể kiểm tra kết quả đo bằng cách xem trên bản đồ nền hoặc kết hợp với máy định vị độc lập.

Bước 5: Sau khi đo xuất file vào ArcMap, biên tập bản đồ, hồ sơ địa chính, đơn đăng ký, như phương pháp đo đạc truyền thống

Khi lắp đặt ăngten radio cho máy RTK, cần xem xét địa hình khu vực đo Máy RTK của hãng Trimble có hai loại ăngten: loại phủ trùm thích hợp cho vị trí cao như đỉnh đồi, và loại phát sóng ngang cho đồng bằng Các bộ radio cũ có khả năng đo trong phạm vi 2 km đến 3 km, trong khi một số thiết bị mới có thể phát sóng xa tới 10 km Hiện nay, nhiều máy RTK được trang bị thẻ SIM điện thoại để truyền nhận tín hiệu qua kết nối GPRS, cho phép đo vẽ trên diện rộng và vượt qua các chướng ngại vật như cây cối, nhà cửa và đồi núi.

Hệ thống Mobile GIS sử dụng công nghệ LODG

2.3.1 Khái quát về công nghệ LODG

LODG (Locally Optimized Differential GPS) là công nghệ GPS định vị chính xác (Precise Point Positioning - PPP) tiên tiến tại Mỹ, được phát triển và ứng dụng toàn cầu Công nghệ này kết hợp hệ thống vệ tinh và các trạm tham chiếu địa phương (CORS) để đo tọa độ với độ chính xác cao trong thời gian thực Khác với các công nghệ trước đây yêu cầu xử lý dữ liệu tại văn phòng và sử dụng thiết bị cồng kềnh, LODG cho phép xử lý dữ liệu ngay tại hiện trường bằng thiết bị nhẹ, dễ mang theo Việc ứng dụng LODG giúp tiết kiệm thời gian và chi phí xây dựng lưới khống chế trắc địa, nâng cao hiệu quả công tác đo vẽ ngoại nghiệp mà vẫn đảm bảo chất lượng.

Từ năm 2009, Công ty Đo đạc địa chính Tiên Phong ALSE và Công ty Đo đạc Ảnh địa hình đã triển khai ứng dụng giải pháp LODG tại Việt Nam Để chuyển đổi về hệ tọa độ địa phương VN2000, các tham số chuyển đổi tọa độ được tính toán dựa trên việc đo trùng tại các điểm địa chính cơ sở trong khu vực đo Hệ thống này đảm bảo độ chính xác tọa độ đạt 3cm với thời gian đo khoảng 30 - 40 giây tại bất kỳ vị trí nào trong vùng phủ của mạng lưới CORS tối ưu hóa (CON), với điều kiện quan trắc vệ tinh cho phép (PDOP, GDOP < 5).

Tháng 9 năm 2009, Cục Đo đạc và Bản đồ Việt nam đã tổ chức đo kiểm tra thẩm định độ chính xác công nghệ LODG và có báo cáo công nhận khả năng ứng dụng công nghệ LODG, trên cơ sở đó Bộ Tài nguyên và Môi trường đã ra công văn số 4659/BTNMT-ĐĐBĐVN cho phép triển khai áp dụng LODG trong công tác đo vẽ bản đồ địa chính, bản đồ địa hình tại các khu vực thích hợp [8] So với các phương pháp đo đạc hiện đại, LODG có các tính năng ƣu viê ̣t nhƣ:

- Không cần phát triển mạng lưới địa chính, lưới kinh vĩ, lưới trạm đo

- Độ chính xác cao (3cm) theo thờ i gian thƣ̣c

- Thống nhất độ chính xác trên toàn lưới CORS

- Không lệ thuô ̣c vào khoảng cách giƣ̃a các tra ̣m

- Do sƣ̉ du ̣ng GPRS nên không nảy sinh vấn đề sóng rad io bi ̣ ha ̣n chế bởi khoảng cách, chướng nga ̣i vâ ̣t, và nhiễu sóng

- Băng thông truyền dƣ̃ liê ̣u nhỏ nên không bi ̣ nghẽn ma ̣ch khi nhiều máy đo hoạt đô ̣ng cùng lúc

- Hệ thống lưới CORS tự vâ ̣n hành, không cần người kiểm soát

Khả năng kiểm soát khu vực đo và tất cả các máy đo LODG hoạt động trong mạng lưới LODG rất quan trọng để xác định thời gian sử dụng, đánh giá dịch vụ và định biên khu vực cần đo.

2.3.2 Quy trình đo đạc địa chính bằng MGIS-LODG

Quy trình công nghệ đo đạc địa chính bằng MGIS-LODG đƣợc trình bày trên hình 2.2 a Xây dựng các trạm CORS

LODG sử dụng các trạm tham chiếu GPS cố định (CORS) với tọa độ đã biết để xác định các tham số ảnh hưởng đến kết quả đo GPS, bao gồm đồng hồ vệ tinh, quỹ đạo vệ tinh, tầng điện ly và tầng đối lưu của khí quyển Việc cải thiện các tham số mô hình khí quyển giúp xử lý nhiễu và cung cấp tín hiệu chính xác cho các máy đo di động trong mạng lưới CORS Kết quả là các máy đo (2 tần số) có khả năng thu nhận tọa độ không gian ba chiều trong thời gian thực Vị trí và khoảng cách giữa các trạm CORS xác định chu vi của mạng CORS Optimized Network (CON) Độ chính xác định vị từ máy động phụ thuộc vào kích thước khu vực của CON và mật độ trạm CORS Để đạt độ chính xác cm, cần nhiều trạm CORS hơn so với yêu cầu độ chính xác dm Tọa độ được đo trong 30 giây và lưu trữ trong thiết bị cầm tay, tự động chuyển đổi sang hệ tọa độ VN 2000 và hiển thị kết quả Khu vực CON được xác định bởi phần mềm Fencing của ALSE nhằm cung cấp quyền sử dụng hợp pháp và xác định khu vực hoạt động của máy đo.

Chuẩn bị, khảo sát, lập thiết kế kỹ thuật - dự toán

Xây dựng hệ thống trạm CORS Đo nối các trạm CORS với các điểm tọa độ nhà nước, xác định tham số chuyển đổi từ ITRF2005 về VN-2000

Thu thập các hồ sơ giấy tờ liên quan, xác định ranh giới thửa đất

Lập mô tả ranh giới, mốc giới thửa đất Đo vẽ chi tiết thửa đất bằng LODG, đo toàn đạc, thước thép ở khu vực ẩn khuất

Thu thập thông tin sử dụng đất

Thành lập bản đồ gốc số trên máy tính

Biên tập bản đồ địa chính theo đơn vị hành chính cấp xã

Kê khai lập hồ sơ đăng ký cấp mới, cấp đổi giấy

CNQSDĐ, lập hồ sơ địa chính

Hình 2.2 Quy trình công nghệ đo đạc địa chính bằng MGIS - LODG

Trong các khu vực có tín hiệu GPS kém, giá trị GDOP/PDOP cao sẽ dẫn đến độ chính xác giảm Để duy trì độ chính xác cao, cần thiết lập các điểm offset gần nhất với GDOP/PDOP phù hợp Sau đó, sử dụng các phương pháp đo đạc truyền thống để chuyển tọa độ từ các điểm offset sang các điểm cần đo.

Một tra ̣m CORS bao gồm các phần:

Ăng-ten GNSS là thế hệ ăng-ten mới nhất, có khả năng thu nhận tín hiệu từ nhiều hệ vệ tinh khác nhau như GPS, GPS+, GLONASS, GALILEO và COMPASS.

GNSS DF Receiver là thiết bị thu tín hiệu đa tần, có khả năng tiếp nhận tín hiệu từ các hệ vệ tinh như GPS và GPS+ của Mỹ cũng như GLONASS của Nga.

Các điểm gốc tọa độ cấp cao được sử dụng để bố trí các trạm CORS, giúp giảm chi phí đáng kể cho hạng mục này trong hệ thống LODG, vì không cần xây dựng lưới khống chế tọa độ cấp thấp.

Trạm xử lý trung tâm GPC cùng bộ phần mềm GNSS-LODG chuyên dụng cung cấp dữ liệu điều chỉnh, cho phép đạt độ chính xác ở mức centimet Giải pháp này đáp ứng yêu cầu đo đạc địa chính trong thời gian thực, mang lại hiệu quả cao cho các ứng dụng liên quan.

Trong một thử nghiệm của Bộ Tài nguyên và Môi trường, đã thiết kế và xây dựng 5 trạm tham chiếu CORS tại tỉnh Thanh Hóa và Nghệ An, tạo thành lưới CON với tầm hoạt động khoảng 55×85 km Các trạm này hỗ trợ đo đạc ứng dụng LODG tại các huyện Tĩnh Gia, Quỳnh Lưu và Diễn Châu LODG hoạt động dựa trên số liệu cải chính thời gian thực từ các thiết bị đo, với việc truyền dữ liệu qua mạng điện thoại di động Dữ liệu liên tục được gửi về trung tâm xử lý GPS của ALSE tại Thành phố Hồ Chí Minh, nơi sử dụng phần mềm chuyên dụng để tối ưu hóa dữ liệu và truyền số liệu hiệu chỉnh cho các máy đo đã đăng ký Phần mềm Fencing xác định ID của từng máy đo, quyền vận hành hợp pháp và thời hạn hoạt động Dữ liệu thu được sẽ được nhập vào hệ thống LODG để kiểm soát hoạt động trong các dự án theo người sử dụng, với số cải chính là kết quả từ 5 trạm CORS.

Máy thu GPS đa tần của hãng NovAtel nhận tín hiệu GPS và kết nối với trung tâm xử lý GPC qua mạng GPRS, đảm bảo thông tin liên lạc liên tục cho người dùng Tín hiệu GPRS yêu cầu băng thông rất nhỏ, giúp máy hoạt động hiệu quả Khi khởi động, máy cần thời gian để kích hoạt, nhưng sau đó có thể lấy tọa độ chỉ trong dưới một phút Việc định vị diễn ra tức thời, không cần xử lý dữ liệu sau tại văn phòng Pin và cáp được thiết kế gọn nhẹ, dễ dàng mang theo Kèm theo máy thu là một trụ đo nhỏ, có thể kéo dài đến 2m để cải thiện tầm nhìn GPS Máy cũng có chân đôi để giữ cố định khi chỉ số GDOP/PDOP cao, và đi kèm với một thước đo thăng bằng để duy trì trụ trong vị trí thẳng đứng trong quá trình lấy tọa độ.

Một bộ máy đo công nghệ LODG gồm các thiết bị sau đây (hình 2.3):

- Túi thiết bị gồm 2 ngăn: ngăn 1 chứa máy đo và thiết bị phụ trợ, ngăn 2 chứa bình ắc quy

- Chân máy có gắn bọt thủy

- Gương đơn toàn đạc gắn sẵn trên chân máy

- Máy tính cầm tay PDA và đế sạc/đồng bộ dữ liệu

- Thiết bị phụ trợ: 1 bộ sạc ắc quy

Công nghệ LODG cho phép đo đạc đồng nhất chính xác trên toàn khu vực CON mà không phụ thuộc vào bất kỳ trạm CORS riêng biệt nào Nhờ vậy, chất lượng đo không bị ảnh hưởng bởi khoảng cách giữa máy đo và trạm CORS, điều này khác biệt với hầu hết các giải pháp mạng RTK Bên cạnh đó, công nghệ này cũng hỗ trợ đo nối các trạm CORS và xác định tham số chuyển đổi từ hệ tọa độ ITRF-2005 sang VN-2000.

Sau khi CORS kết nối với trung tâm xử lý GPC tại Thành phố Hồ Chí Minh, việc thiết lập tọa độ cho các trạm CORS mới cần ít nhất 15 ngày Các tọa độ này được tính toán bằng phần mềm JPL của GIPSY và được xử lý với các mô hình chính xác, năng động và quỹ đạo vệ tinh Dưới điều kiện bình thường, tọa độ trạm CORS đạt độ chính xác rất cao, tốt hơn 1cm theo cả ba trục X, Y, Z, nhờ vào cơ chế giám sát và hiệu chỉnh tọa độ theo thời gian để khắc phục sự dịch chuyển của trạm do chuyển động của vỏ Trái đất.

Hình 2.3 Bộ thiết bị của máy động (rover)

Sau khi xác định tọa độ các trạm CORS, cần thiết lập một lưới quy chuẩn tầm ngắn bằng cách chọn 4 điểm cách nhau 10-15m để đo quy chuẩn và đường đáy Tiếp theo, thực hiện thử nghiệm tương tự với các điểm xa hơn, gần mép khu vực CON, đảm bảo kết quả đạt độ chính xác đã quy định Để tính toán tham số chuyển đổi từ hệ quy chiếu ITRF-2005 về hệ tọa độ địa phương VN-2000, cần sử dụng ít nhất 20 điểm đã có tọa độ trong hệ VN-2000, phân bố đều trên khu vực CON Các điểm này được chia thành hai nhóm: nhóm 1 gồm các điểm có độ chính xác cao nhất, và nhóm 2 là các điểm còn lại Nhóm 1 sẽ được sử dụng để tính tham số chuyển đổi bằng cách đo tọa độ ITRF-2005 bằng máy đo LODG, trong khi nhóm 2 sẽ được sử dụng độc lập để xác minh tính hợp lệ của hoạt động LODG và sự tính toán chuyển đổi.

Gương toàn đạc (hằng số = - 38mm)

Bọt thủy c Thao tác đo

Các thiết bị đo tại trạm rover bao gồm:

- Anten thu tín hiệu vệ tinh 2 tần số;

- Thiết bị điều khiển tích hợp các phần mềm xử lý chuyên dụng;

THỬ NGHIỆM ỨNG DỤNG MOBILE GIS - GPS TRONG THU THẬP DỮ LIỆU KHÔNG GIAN VỀ ĐẤT ĐAI

Đo vẽ thành lập bản đồ địa chính đất nông nghiệp tỷ lệ 1:2000 tại xã Diễn Trường, huyện Diễn Châu, tỉnh Nghệ An bằng hệ thống MGIS-LODG

3.1.1 Khái quát về khu đo

Xã Diễn Trường nằm ở vị trí địa lý với vĩ độ từ 19°05' đến 19°07' Bắc và kinh độ từ 105°35' đến 105°37' Đông Khu vực này giáp với xã Quỳnh Diện và Quỳnh Giang ở phía bắc, xã Diễn Yên ở phía nam, xã Diễn Hoàng ở phía đông, và xã Diễn Đoài ở phía tây.

Hình 3.1 Sơ đồ phân mảnh xã Diễn Trường

Xã Diễn Trường có khí hậu nhiệt đới gió mùa, nằm ở vùng trung du miền núi Bắc Trung Bộ Khu vực này chịu ảnh hưởng của gió tây nam, mang đến nắng nóng từ tháng 6 đến tháng 8, trong khi mùa mưa bão diễn ra từ tháng 9 đến tháng 10 Thời tiết đặc trưng với mưa dầm và gió mùa đông bắc từ tháng 11 đến tháng 3 năm sau Nhiệt độ cao nhất trong năm dao động từ 37°C đến 39°C, trong khi nhiệt độ thấp nhất ghi nhận từ 8°C đến 15°C.

Xã Diễn Trường có điều kiện thuận lợi cho công tác đo đạc và bản đồ nhờ vào địa hình bằng phẳng, ranh giới thửa đất rõ ràng và hệ thống giao thông phát triển Đặc biệt, Quốc lộ 1 chạy dọc theo xã với chiều dài 3km, tạo điều kiện dễ dàng cho việc di chuyển.

Xã Diễn Trường chủ yếu dựa vào sản xuất nông nghiệp, với tỷ lệ chiếm trên 95% Đời sống và thu nhập của người dân chủ yếu phụ thuộc vào hoạt động nông nghiệp và chăn nuôi nhỏ lẻ.

Hiện nay, xã Diễn Trường đã thiết lập hệ thống hồ sơ địa chính, tuy nhiên chất lượng của hệ thống này chưa đáp ứng được yêu cầu Nguyên nhân dẫn đến tình trạng này cần được xem xét kỹ lưỡng để cải thiện quản lý đất đai.

- Không đồng bộ, số liệu trên hồ sơ không đúng với thực tế sử dụng đất của các chủ hộ gia đình, cá nhân

Chất lượng bản đồ giải thửa và bản đồ địa chính hiện nay không đáp ứng yêu cầu, do thực tế có nhiều biến động nhưng không được cập nhật và chỉnh lý thường xuyên.

Biểu mẫu và tiêu chí loại đất trong tài liệu cũ không còn phù hợp với quy định hiện hành Sau khi chuyển đổi ruộng đất ngoài thực địa, thông tin về số hiệu thửa, vị trí và diện tích các thửa đất của hộ gia đình và cá nhân đã bị sai lệch so với giấy chứng nhận quyền sử dụng đất và các hồ sơ đã lập trước đó.

Giấy chứng nhận quyền sử dụng đất thiếu sơ đồ thửa đất và thông tin về vị trí tiếp giáp, dẫn đến việc không thể xác định và đưa vào bản đồ địa chính.

Việc đo vẽ và lập bản đồ địa chính, cùng với hồ sơ địa chính để cấp giấy chứng nhận quyền sử dụng đất cho xã Diễn Trường là rất quan trọng Điều này không chỉ đáp ứng yêu cầu quản lý đất đai hiện tại mà còn tạo nền tảng cho việc ứng dụng công nghệ mới và hiện đại trong công tác quản lý đất đai.

3.1.2 Các kết quả thử nghiệm

Khu đo xã Diễn Trường đã được thực hiện bằng phương pháp MGIS-LODG, sử dụng 3 máy rover từ ngày 08/05/2010 đến 28/05/2010 Dữ liệu sau khi xử lý sẽ được dùng để xây dựng bản đồ địa chính cho xã Diễn Trường.

- Bật công tắc nguồn túi thiết bị, bật bộ điều khiển (PDA)

Để xác định xem tại vị trí đo có sóng điện thoại và sóng GPRS của Viettel hay không, hãy kiểm tra biểu tượng cột sóng và chữ E trên màn hình PDA.

Khởi động chương trình ALSE_GPS V2 và bắt đầu ca đo bằng cách nhấn vào Process/Connect để kết nối với server, đồng thời duy trì trạng thái kết nối này trong suốt quá trình đo.

Hình 3.2 Chạy chương trình ALSE_GPS và kết nối với máy chủ (server)

- Sau khi kết nối tới server thành công (không có báo lỗi nào), đặt chân máy vào vị trí cần đo rồi nhấn Process/Start

Khi khởi động lần đầu tiên, chương trình sẽ yêu cầu bạn đặt tên cho file lưu kết quả đo, với tên file mặc định là ngày hiện tại theo định dạng YYYYMMDD.txt.

OK để chấp nhận tên file mặc định hoặc đặt tên file theo ý muốn

Hình 3.3 Bắt đầu quá trình đo và đặt tên file lưu kết quả

Sau khi đạt được độ chính xác mong muốn, chương trình sẽ tự động dừng lại và yêu cầu bạn lưu điểm Hãy chọn "Yes" để lưu kết quả đo, sau đó đặt tên hoặc mô tả cho điểm vừa đo và nhấn "Save".

Hình 3.4 Lưu kết quả đo và đặt ghi chú điểm đo

- Di chuyển đến điểm kế tiếp và tiếp tục thực hiện thao tác Process/Start cho các điểm tiếp theo đến khi kết thúc ca đo

- Kết thúc ca đo, chọn File/Exit để thoát chương trình

Kết quả từ chiều ngày 08/05/2010 đến ngày 28/05/2010 (trong đó có khoảng 4 ngày nghỉ do trời mƣa, mất điện và ngày lễ) đo đƣợc 13720 điểm Trung bình đƣợc

Trong một ngày, tổng số điểm đo đạt được là 857, tương đương với 286 điểm trên mỗi máy Dựa vào số liệu này, đã hoàn thành việc lập bản đồ địa chính gốc cho xã Diễn Trường (xem phần phụ lục).

3.1.2.2 Đánh giá độ chính xác của kết quả đo

Chỉnh lý biến động phục vụ dự án GIS Huế bằng hệ thống MGIS-AP

3.3.1 Khái quát về khu đo

Thành phố Huế, thuộc tỉnh Thừa Thiên - Huế, tọa lạc tại vị trí từ 16°24'06” đến 16°30'33” vĩ độ Bắc và từ 107°31'22” đến 107°37'42” kinh độ Đông Thành phố này giáp huyện Hương Trà ở phía Bắc và Tây, huyện Hương Thủy ở phía Nam, cũng như huyện Hương Thủy và huyện Phú Vang ở phía Đông.

Thành phố Huế nổi bật với nhiều di tích lịch sử và danh lam thắng cảnh, trong đó cố đô Huế được công nhận là di sản văn hóa thế giới với kinh thành và các lăng tẩm, đình chùa độc đáo Huế có cơ sở hạ tầng phát triển, với hệ thống giao thông bao gồm Quốc lộ 1A, đường sắt Bắc Nam và các tuyến đường liên tỉnh, liên huyện, cùng với hệ thống đường thủy, góp phần thúc đẩy sự phát triển kinh tế Thành phố được chia thành 27 phường, xã với mật độ dân cư cao và đa dạng về kinh tế - xã hội, tạo ra một môi trường phức tạp và luôn biến động, điều này yêu cầu một hệ thống quản lý chặt chẽ, chính xác và thường xuyên được cập nhật.

Hình 3.7 Sơ đồ vị trí thành phố Huế

Tỉnh Thừa Thiên Huế đã triển khai dự án GIS thành phố Huế nhằm đáp ứng yêu cầu phát triển kinh tế và quy hoạch cho các sở ban ngành, sử dụng cơ sở dữ liệu tỷ lệ 1:2000 Đồng thời, dự án cũng bao gồm việc lập bản đồ địa chính cho 27 phường xã của thành phố Huế với tỷ lệ 1:500 và 1:1000.

3.3.2 Các kết quả thử nghiệm

Trong dự án GIS Huế, nhóm nghiên cứu đã thực hiện việc chỉnh lý biến động và chuẩn hóa đối tượng đường giao thông, đồng thời thu thập thông tin về các đối tượng kinh tế - xã hội thông qua hệ thống MGIS-AP sử dụng phần mềm ArcPAD của ESRI trên máy tính cầm tay (PDA) tích hợp GPS Tọa độ GPS được xác định bằng phương pháp định vị độc lập; tuy nhiên, khác với thử nghiệm ở Hướng Hóa, Quảng Trị, GPS trong máy tính cầm tay không phải là loại chuyên dụng, dẫn đến độ chính xác thấp hơn.

Trong công tác chỉnh lý biến động, dữ liệu từ bản đồ địa chính được chuyển đổi sang định dạng *.mdb, bao gồm đầy đủ các trường thông tin thuộc tính Sau đó, kết hợp với phần mềm ArcPAD trên PDA để cập nhật thông tin về loại đất và chủ sử dụng Kết quả thử nghiệm cho thấy độ lệch tại các điểm kiểm tra khoảng 15m, do ảnh hưởng từ mật độ đối tượng như nhà cao tầng và cây cối che khuất, dẫn đến việc không đáp ứng yêu cầu chỉnh lý biến động do có khả năng lệch sang thửa khác.

Thử nghiệm chuẩn hóa đối tượng tim đường nhằm xây dựng Cơ sở dữ liệu Giao thông đã được thực hiện, trong đó các tuyến đường được đánh tên, mã hóa và ghi nhận nhiều thuộc tính như chiều dài, độ rộng, chất liệu trải mặt, năm xây dựng và nâng cấp Do bản đồ địa chính chưa thể hiện chi tiết các thuộc tính này, việc điều tra thực địa là cần thiết để khớp dữ liệu với bảng số liệu của Sở Giao thông Vận tải, bao gồm cả các kiệt và ngõ Sử dụng phần mềm ArcPAD, các tuyến đường được đưa vào làm bản đồ nền, trong đó các đường màu đỏ được vẽ theo GPS và các đường màu xanh là từ bản đồ địa chính Các đường đỏ đã được hiệu chỉnh, với sai số thô 203m, minh chứng cho sự cần thiết của việc đo đạc chính xác.

Sai số thô xảy ra do sự không khớp giữa hệ tọa độ của lớp tim đường trên bản đồ nền và hệ tọa độ GPS, dẫn đến sai lệch khi chồng các đối tượng Để khắc phục vấn đề này, cần thực hiện chuyển đổi tọa độ theo công thức: x c = x – 195 và y c = y + 105.

Tọa độ sau khi chuyển đổi được ký hiệu là (x c, y c), trong khi tọa độ trước khi chuyển là (x, y) GPS trong các thiết bị di động sử dụng AGPS và đã được hiệu chỉnh, nhưng chưa phù hợp với hệ tọa độ VN2000 Do đó, cần áp dụng công thức (3.1) để thực hiện chuyển đổi Nếu không sử dụng công thức này, việc chuyển đổi tọa độ từ hệ WGS84 sang VN2000 có thể thực hiện bằng phần mềm Trand5.

Hình 3.8 Thử nghiệm đo đường giao thông bằng ArcPad (các đường đo màu đỏ)

Kết quả sau hiệu chỉnh cho thấy độ lệch lớn nhất khoảng 11m, do lớp tim đường được tạo chính xác từ bản đồ địa chính Điều này dẫn đến việc các tuyến đường có mật độ dày không thể xác định vị trí không gian Tuy nhiên, ArcPad có thể thu thập thông tin thuộc tính như tên tuyến, độ rộng, chất liệu trải mặt, hướng, điểm đầu, điểm cuối và lý trình, những thông tin này rất quan trọng cho quản lý giao thông Thực tế cho thấy việc xác định tim đường từ bản đồ địa chính nhanh hơn so với chuẩn hóa thuộc tính cho các đối tượng.

Sự hỗ trợ từ MGIS-AP sẽ đóng vai trò quan trọng trong việc điều tra ngoại nghiệp, đồng thời đảm bảo tính đầy đủ và chính xác của dữ liệu thuộc tính.

Để điều tra các đối tượng kinh tế xã hội, việc xây dựng cơ sở dữ liệu không yêu cầu độ chính xác cao, chỉ cần thống kê trong phạm vi địa giới hành chính Công cụ ArcPad có thể được sử dụng để khoanh vùng các khu vực như di tích lịch sử, trường học, nhà máy, trạm bơm, và bãi đỗ xe, kèm theo thông tin về tên, mã đối tượng và ảnh mô tả Thử nghiệm với gói di tích lịch sử cho thấy phần mềm ArcPad trên điện thoại di động có GPS cho phép xác định vị trí các danh lam thắng cảnh như chùa Thiên Mụ, kinh thành Huế và các lăng tẩm như lăng Tự Đức, lăng Khải Định, đồng thời thêm các thuộc tính như tên khu di tích, ảnh chụp và ranh giới khu vực bảo tồn Bản đồ nền được xác định từ bản đồ địa chính thành phố.

Khi sử dụng ArcPad tại Huế, độ lệch lớn khiến ranh giới và đồ hình đối tượng không được thể hiện chính xác Do đó, ArcPad chỉ nên được sử dụng để bổ sung thông tin thuộc tính.

Hình 3.9 Thử nghiệm đo các khu di tích lịch sử bằng ArcPad

Kết quả cho thấy, đối với cơ sở dữ liệu địa chính và các gói dữ liệu chuyên ngành như giao thông, văn hóa - xã hội, tín hiệu GPS từ máy tính cầm tay phổ thông không đáp ứng được yêu cầu về độ chính xác cao Trong quá trình lập bản đồ địa chính, cần thực hiện điều tra hình học và thuộc tính, nhưng thực tế tại thành phố Huế và tỉnh Thừa Thiên Huế chỉ tập trung vào thửa đất mà chưa chú ý đến các yếu tố giao thông như cầu, đường, và các điểm ngập lụt Việc điều tra bổ sung các đối tượng kinh tế xã hội như khu di tích lịch sử và khu công nghiệp sẽ tốn nhiều thời gian và chi phí Một giải pháp khả thi là tách cơ sở dữ liệu thành các gói nhỏ và sử dụng phần mềm ArcPad với tín hiệu GPS có độ chính xác cao, có thể áp dụng DGPS Tuy nhiên, thử nghiệm tại Hà Nội cho thấy tín hiệu DGPS không ổn định và chi phí thuê bao cao Một lựa chọn khác là sử dụng RTK với trạm base đặt trên cao, mặc dù khoảng cách hoạt động thực tế chỉ đạt từ 5 km đến 10 km Thử nghiệm cho thấy tín hiệu của máy rover ổn định và chính xác, hỗ trợ hiệu quả cho việc điều tra bổ sung trên nền bản đồ địa chính.

Thành lập cơ sở dữ liệu nền địa lý tỷ lệ 1:10.000 tại huyện Quế Võ, tỉnh Bắc

3.4.1 Khái quát về khu đo

Huyện Quế Võ, thuộc tỉnh Bắc Ninh, tọa lạc tại vị trí từ 21°05'20" đến 21°13'38" vĩ độ Bắc và 106°04'33" đến 106°18'03" kinh độ Đông Huyện này giáp ranh với huyện Yên Dũng và huyện Việt Yên tỉnh Bắc Giang ở phía Bắc, thành phố Bắc Ninh và huyện Tiên Du ở phía Tây, huyện Thuận Thành và Gia Bình ở phía Nam, cùng huyện Chí Linh tỉnh Hải Dương ở phía Đông.

Huyện Quế Võ, tỉnh Bắc Ninh có địa hình tương đối phẳng, với độ dốc chủ yếu từ Bắc xuống Nam và từ Tây sang Đông, dẫn đến sự hình thành các dòng chảy bề mặt đổ về sông Đuống và sông Thái Bình Khu vực này có địa vật phong phú, tập trung tại các nút giao thông thủy bộ, khu công nghiệp, khu dân cư và các cơ quan hành chính Trong bối cảnh công nghiệp hóa, hiện đại hóa, các yếu tố kinh tế - xã hội biến động theo thời gian, làm cho nội dung bản đồ địa hình cần được cập nhật thường xuyên để phản ánh thực tế.

3.4.2 Các kết quả thử nghiệm

Đề tài nghiên cứu tập trung vào việc đo bổ sung địa vật cho các mảnh bản đồ địa hình FA69Cb1,2,3,4 tại huyện Quế Võ, tỉnh Bắc Ninh Những thử nghiệm này nhằm cải thiện độ chính xác và độ tin cậy của bản đồ địa hình trong khu vực.

Các đối tượng đo GPS cầm tay chủ yếu bao gồm các tuyến đường giao thông và các cơ quan, tổ chức kinh tế xã hội mới xuất hiện, chưa được thể hiện trên bản đồ và ảnh hàng không Những khu vực này thường có địa hình tương đối thông thoáng, với ranh giới rõ ràng, thuận tiện cho việc đo đạc và vẽ bản đồ.

Hình 3.11 hiển thị kết quả đo GPS cầm tay, với các điểm được đánh dấu bằng số hiệu màu đỏ, phục vụ cho công tác điều tra ngoại nghiệp trong dự án xây dựng cơ sở dữ liệu nền địa lý tỷ lệ 1:10.000 tại khu vực huyện.

Quế Võ, tỉnh Bắc Ninh

Các đối tượng địa lý như đường, công trình kiến trúc, công trình thủy lợi và đường dây điện cao thế cần được bổ sung trên bản đồ sau khi chụp ảnh Sự thay đổi địa hình do khai thác mỏ và xây dựng yêu cầu phải đo bù để cập nhật chính xác Đối với khu vực lớn hơn 1 km², việc sử dụng lưới GPS và máy toàn đạc là cần thiết Sử dụng GPS cầm tay trong quá trình điều tra và bổ sung địa vật cho cơ sở dữ liệu địa hình tỷ lệ 1:10000 mang lại hiệu quả cao về thời gian và nhân lực Nhờ những lợi ích này, GPS cầm tay tiếp tục được áp dụng cho nhiều khu đo khác như Sơn La - Điện Biên và Tây Nguyên.

Thu thập dữ liệu địa hình khu vực ven sông Hồng phường Phú Thượng, quận Tây Hồ, thành phố Hà Nội bằng hệ thống MGIS-RTK

3.5.1 Khái quát về khu đo

Phường Phú Thượng có toạ độ địa lý từ 21 o 04‟52” đến 21 o 06‟27” vĩ độ Bắc,

Khu vực nằm giữa 105°47'32" đến 105°49'35" kinh độ Đông, phía Bắc giáp sông Hồng, phía Nam tiếp giáp phường Xuân La quận Tây Hồ và xã Xuân Đỉnh huyện Từ Liêm, phía Tây giáp xã Đông Ngạc huyện Từ Liêm, và phía Đông giáp phường Nhật Tân.

Hình 3.12 Sơ đồ vị trí khu đo phường Phú Thượng, quận Tây Hồ

Khu vực thử nghiệm nằm trên đê sông Hồng, được chia thành 4 bậc: khu dân cư trong đê, đường đê, khu ngoài đê và sông Hồng Phía ngoài đê có địa vật thoáng đãng, ít cây cối, trong khi phía trong đê lại có mật độ dân cư dày đặc với nhiều nhà cao tầng và các con đường nhỏ hẹp.

3.5.2 Các kết quả thử nghiệm

Tại khu đo Hà Nội, nghiên cứu đã tiến hành thử nghiệm đo vẽ địa hình bằng phương pháp GPS RTK, áp dụng hai phương án truyền số liệu từ trạm base tới trạm rover: sử dụng sóng radio và GPRS.

3.5.2.1 Đo RTK sử dụng sóng radio Bước 1: Công tác chuẩn bị

Hệ thống GPS sử dụng RTK thường bao gồm 2 đến 3 máy, trong đó có 1 máy base và 1 hoặc 2 máy rover Các thiết bị đi kèm bao gồm bộ phát tín hiệu radio (ắc quy, ăngten, radio link), sổ tay điện tử PDA và phần mềm tương ứng Trong thử nghiệm với máy S82 của hãng SOUTH, việc kết nối giữa các thiết bị cùng hãng diễn ra dễ dàng Trước khi thử nghiệm tại Bãi Tre, phường Phú Thượng, quận Tây Hồ, Hà Nội, tất cả thiết bị đã được kiểm tra và cài đặt theo hướng dẫn Trạm base được thiết lập bằng cách theo dõi đèn tín hiệu, với đèn BT (đỏ) và PWR (xanh) sáng cùng lúc để xác nhận cài đặt đúng Trạm rover được xác nhận đúng khi đèn STA (đỏ) và DL (xanh) cùng sáng khi nhấn nút F.

Bước 2: Thiết lập trạm base

- Cân bằng trạm máy tại điểm đã biết tọa độ

Kết nối bộ phận phát tín hiệu radio trước, sau đó bật radio link Khi đèn TX trên radio link nháy đều 1 lần/1 giây, hãy sử dụng sổ đo điện tử để kết nối với máy GPS base.

- Kết nối qua Bluetooth như hình dưới

Các thao tác tạo New job và đặt các thông số Ellipsoid, Project như hình dưới, không cần đặt các thông số chuyển đổi

Hình 3.14 Tạo job làm việc

Hình 3.15 Thiết lập kết nối tín hiệu GPS qua cổng COM

Sau khi kết nối với GPS ta thiết lập thông số cho trạm base, số lƣợng vệ tinh phải lớn hơn 6 và PDOP phải nhỏ hơn 3

Hình 3.16 Đặt chế độ đo RTK trên trạm base

Nhập tọa độ điểm khống chế cho trạm base

Hình 3.17 Nhập tọa độ điểm khống chế cho trạm base

Bước 3: Thiết lập trạm rover Quá trình cài đặt trạm rover tương tự như trạm gốc, nhưng cần chuyển sang chế độ RTK rover Đảm bảo kênh radio trên rover trùng với liên kết radio Khi trạng thái hiển thị là Fixed, bạn có thể bắt đầu tiến hành đo đạc.

Hình 3.18 Trạng thái Fix đủ điều kiện đo

Bảng 3.5 Kết quả một số điểm đo RTK

Tọa độ L Tọa độ B Độ cao Ghi chú

Chiều cao máy Ngày giờ đo

Hình 3.19 Đường Âu Cơ đoạn qua phường Phú Thượng đo vẽ bằng RTK

Trên hình 3.19, các khu vực rover báo Float hoặc Single do tín hiệu radio yếu hoặc bị cản trở bởi cây xanh và vật chắn như tường, nhà Điều này khiến trạm rover không thể Fixed những điểm ranh thửa khuất, mặc dù gần trạm radio Đặc biệt, trong khu vực đô thị với mật độ nhà cao tầng, tín hiệu GPS yếu, chỉ thu được 4-5 vệ tinh, dẫn đến rover ở trạng thái single Do đó, việc đo địa chính bằng RTK sử dụng radio trong khu vực đô thị là không khả thi Tuy nhiên, việc đo tại các khu vực đường giao thông hoặc đất nông nghiệp vẫn có thể thực hiện được Tín hiệu radio trong thử nghiệm có tầm hoạt động khoảng 3km; khi vượt qua khoảng cách này, trạng thái rover thay đổi giữa float và fix Để nâng cao độ chính xác, thời gian đo nên khoảng 20 giây cho mỗi điểm, với giá trị tọa độ được tính bằng trung bình cộng của nhiều lần đo.

Các bước thực hiện đo RTK bằng GPRS như sau:

Để thiết lập trạm base, hãy đảm bảo đèn BT (màu đỏ) và SAT (màu xanh) đều sáng khi nhấn phím F kiểm tra Tương tự, tại trạm rover, đèn STA (màu đỏ) và đèn SAT (màu xanh) cũng cần cùng sáng khi thực hiện kiểm tra bằng phím F.

Để kiểm tra địa chỉ IP thật của đường truyền Internet, bạn nên sử dụng các trang web như www.whatismyip.com Đặc biệt, việc sử dụng tín hiệu cáp quang sẽ giúp đảm bảo tốc độ đường truyền ổn định và nhanh chóng hơn.

Cài đặt chương trình NRS-EagleServer trên một máy chủ hoặc máy tính có nguồn ổn định và kết nối trực tiếp với mạng cáp quang là cần thiết để kiểm tra và truyền tín hiệu hiệu quả.

- Đăng ký GPRS cho 2 sim điện thoại của cùng một mạng viễn thông

Bước 2: dùng sổ tay điện tử kết nối với GPS base, sử dụng chương trình

VRSTEST được sử dụng để kiểm tra tín hiệu và module GPRS của GPS Nếu không phát hiện lỗi trong quá trình kiểm tra, chuyển sang chương trình VRSSet để cài đặt các thông số như IP, user, password và tên máy, trong đó tên máy nên được đặt theo số serial Đối với base, cần xác nhận vào mục base, trong khi rover không cần xác nhận Sau khi hoàn tất cài đặt, kiểm tra tín hiệu trên NRS-EagleServer; nếu hiển thị hai dòng tín hiệu của base và rover, quá trình cài đặt được coi là thành công.

Bước 3: Đưa máy đến khu vực thử nghiệm Nếu máy rover không được khắc phục, kiểm tra tín hiệu trên máy Server để xác định tính ổn định Nếu tín hiệu không ổn định và rover liên tục báo Float, cần thay sim của mạng viễn thông khác hoặc đổi địa chỉ IP của đường truyền cáp quang.

Thử nghiệm trên sông Hồng cho thấy cột sóng GPRS hoạt động ổn định với số lượng vệ tinh lớn hơn 6 Tuy nhiên, tín hiệu truyền từ trạm base đến máy chủ không ổn định, nguyên nhân chủ yếu là do mất kết nối hoặc kết nối Internet chậm.

Trên hình 3.20, có hai đường nối điểm màu xanh và màu đen Các điểm đo trên đường màu xanh ổn định, rover luôn ở trạng thái Fix và kết nối truyền tín hiệu qua Server tại thành phố Hồ Chí Minh với tín hiệu truyền số cải chính liên tục qua phần mềm NRS-EagleServer Tuy nhiên, khi chuyển kết nối sang Server tại thành phố Hà Nội, nhiều điểm rời rạc xuất hiện trên đường màu đen do rover không ở trạng thái Fix, và phần mềm NRS-EagleServer cho thấy tín hiệu truyền số cải chính bị đứt quãng.

Phương pháp RTK phụ thuộc vào địa hình và địa vật khu vực đo vẽ, với số lượng vệ tinh tại trạm rover và khả năng truyền tín hiệu từ trạm base đến rover RTK sử dụng sóng radio cho kết quả ổn định hơn so với GPRS, nhưng sóng radio dễ bị che khuất bởi địa vật Do đó, phương pháp này không hiệu quả ở khu vực đông dân cư hoặc có nhiều nhà cao tầng Ngược lại, RTK sử dụng sóng GPRS có thể hoạt động trong môi trường có vật cản, miễn là có đủ số lượng vệ tinh cần thiết Kết hợp cả hai phương pháp cho phép áp dụng RTK trong đo đạc địa chính tỷ lệ 1:1000 và 1:2000 tại các khu vực nông nghiệp và thổ cư có mật độ dân cư thấp Tuy nhiên, ở vùng trung du và miền núi, việc đặt nhiều trạm máy và di chuyển có thể gặp khó khăn Việc chọn nhà cung cấp thiết bị cũng rất quan trọng, ảnh hưởng đến độ ổn định và chính xác của GPS.

Đo vẽ bản đồ địa chính tỷ lệ 1:1000 tại xã An Tường, thị xã Tuyên Quang, tỉnh Tuyên Quang

Hiện nay, việc thành lập bản đồ địa chính bằng máy toàn đạc điện tử yêu cầu một tổ sản xuất gồm người đứng máy, người đi sơ đồ và người cầm gương Nếu người đi gương thành thạo, họ có thể kiêm nhiệm vụ đi sơ đồ, nhưng điều này có thể làm chậm quá trình đo Do đó, cần thực hiện công đoạn nối điểm ngay trong ngày, vì nhiều điểm đo phụ thuộc vào trí nhớ của người đi sơ đồ Một giải pháp hiệu quả là bố trí hai người đi gương với thiết bị Mobile GIS gắn vào sào gương để vẽ, chụp ảnh và ghi chú sơ đồ đo nối Khi máy toàn đạc hoàn tất việc đo điểm, GPS trên gương có thời gian thu tín hiệu vệ tinh, giúp người đi gương lưu kết quả GPS ngay và chỉ mất ít thời gian để nhập ghi chú hoặc chụp ảnh các điểm quan trọng Nhờ đó, quy trình xử lý số liệu sau đo hàng ngày được giảm bớt, đồng thời tăng độ chính xác của điểm đo nối.

3.6.1 Khái quát về khu đo

Xã An Tường có tọa độ địa lý từ 21 o 45‟00” đến 21 o 48‟15” độ vĩ Bắc,

Khu vực tọa lạc tại tọa độ 105° 11'20" đến 105° 13'53" độ kinh Đông, phía Bắc giáp phường Hưng Thành và phường Nông Tiến, phía Đông giáp xã An Khang và xã Lưỡng Vượng, trong khi phía Nam và phía Tây giáp huyện Yên Sơn.

An Tường là một xã có địa hình đa dạng với nhiều đồi núi thấp xen lẫn khu vực bằng phẳng Sông Lô chảy qua phía Bắc xã, cùng với nhiều suối nhỏ và ao hồ nằm rải rác So với các xã khác trong khu vực, An Tường có mật độ dân số cao hơn, tập trung chủ yếu ven các trục đường lớn, đặc biệt là dọc theo Quốc lộ 2.

3.6.2 Các kết quả đạt được

Mục tiêu của thử nghiệm là đánh giá khả năng vẽ sơ đồ sơ họa bằng GPS trên PDA và so sánh độ chính xác với các phương pháp đo đạc truyền thống.

Thử nghiệm ArcPad 8.0 trên điện thoại HTC Touch Diamond 2 với hệ điều hành Windows Mobile 6.1 cho thấy hiệu quả khi kết hợp với ứng dụng QuickGPS, giúp xác định tọa độ nhanh chóng Quá trình thử nghiệm sử dụng máy toàn đạc điện tử, trong đó gương đo và máy GPS cùng đo tại một điểm trong khoảng thời gian 10 phút Trong thời gian này, gương đo hoàn thành việc đo điểm, trong khi máy GPS cũng xác định tọa độ và chụp ảnh điểm đo.

Hình 3.21 Sơ đồ vị trí xã An Tường, thị xã Tuyên Quang

Hình 3.22 Điểm đo bằng toàn đạc điện tử và vẽ sơ đồ bằng PDA

Khu vực đo vẽ là ven đường quốc lộ 2 và trong thôn Sông Lô 4, khoảng cách các nhà tương đối thoáng, số lượng vệ tinh thu được lớn hơn 5

Kết quả thử nghiệm đo trên 5 điểm GPS trong lưới GPS địa chính, 51 điểm đo chi tiết và lập sơ đồ đo vẽ cho thấy sự tương đồng giữa hai phương pháp Các đường nối giữa các điểm đo chi tiết được thể hiện bằng màu đỏ trong hình 3.24, trong khi các đường màu xanh thể hiện sơ đồ đo vẽ bằng ArcPad Dáng đường giao thông và đỉnh thửa rõ ràng, với độ lệch lớn nhất giữa điểm đo địa chính và đo bằng ArcPad là 11.81m, chủ yếu do vị trí khuất có nhiều cây cối và nhà cửa Các điểm thoáng, như điểm lưới GPS địa chính, cho độ chính xác cao hơn, dưới 3.32m Mặc dù độ lệch không đồng nhất, chúng ta vẫn có thể dựa vào ghi chú và ảnh chụp để nối chính xác khoảng 70% khu vực đo vẽ.

Hình 3.23 Các điểm đo trên PDA và ảnh chụp tại một điểm đo

ArcPad hỗ trợ lập sơ đồ đo vẽ cho việc thành lập bản đồ địa chính tỷ lệ 1:1000 và 1:2000 tại khu dân cư nông thôn Người dùng có thể thao tác trên ArcPad chỉ trong 10 giây, và vào cuối ngày, việc trút số liệu giúp nối nhanh các đối tượng như đường, cầu cống và nhà cửa Trong thử nghiệm, tỷ lệ đo nối đạt 70%, và khi kết hợp với bản đồ địa hình tỷ lệ 1:2000 hoặc các phương pháp đo khác, kết quả có thể cải thiện đáng kể Chỉ cần vẽ sơ đồ trên giấy ở những khu vực phức tạp ArcPad giúp tăng hiệu quả công việc mà không tốn nhiều thời gian, nhưng phần mềm này tiêu tốn pin nhanh, chỉ hoạt động khoảng 2,5 giờ, do đó cần sử dụng pin dự phòng Ngoài ra, thiết bị PDA cần có màn hình lớn hơn 3.5 inch và tốc độ xử lý trên 500 MHz để đảm bảo hiệu suất.

Hình 3.24 minh họa quá trình lập sơ đồ đo vẽ bằng ArcPad, trong đó đường màu đỏ thể hiện sơ đồ trên giấy, đường màu xanh đại diện cho sơ đồ được vẽ bằng ArcPad, và đường màu hồng chỉ ra độ lệch giữa hai sơ đồ.

Nhận xét về khả năng ứng dụng GPS và Mobile GIS

Tiềm năng ứng dụng Mobile GIS và GPS trong thu thập dữ liệu không gian về đất đai rất lớn, với khả năng lập bản đồ địa chính, cơ sở dữ liệu nền địa hình và bản đồ quy hoạch sử dụng đất tỷ lệ 1:10.000 trở xuống Mobile GIS kết hợp GPS có thể được sử dụng trong đo đạc bản đồ địa chính khu vực nông thôn với tỷ lệ 1:1000-1:5000, nhờ vào thiết bị giá rẻ, gọn nhẹ và dễ sử dụng Tuy nhiên, độ chính xác của phương pháp này còn hạn chế, với sai số đo đạc lên tới gần 5m ở Quảng Trị và 12m ở Tuyên Quang Công nghệ Mobile GIS không phù hợp cho thu thập dữ liệu đất đai ở tỷ lệ lớn do sai số lớn và không đồng đều, cũng như phụ thuộc vào kết nối di động và điều kiện địa hình Để khắc phục những nhược điểm này, có thể triển khai phương pháp đo GPS phân sai (DGPS).

Công nghệ GPS với các ứng dụng đo LODG và RTK có khả năng đo lưới khống chế và bản đồ địa chính ở tỷ lệ lớn từ 1:500 đến 1:2000, cho phép đạt độ chính xác cao (LODG lên tới 3cm) Điều này mở ra cơ hội sử dụng công nghệ GPS cho các ứng dụng khác như dẫn đường và đo đạc xây dựng Tuy nhiên, chi phí ban đầu cao và sự phụ thuộc vào kết nối di động như GPRS hoặc sóng radio khiến LODG và RTK không phù hợp cho các dự án nhỏ hoặc di chuyển thường xuyên Trong tương lai, nếu các thiết bị thu được tích hợp với phần mềm GIS và máy chủ, chúng có thể phát triển thành Mobile GIS với độ chính xác cao, ví dụ như các trạm đo LODG được bố trí trên một thành phố có thể hỗ trợ dẫn đường chính xác dựa trên cơ sở dữ liệu bản đồ địa chính.

Nghiên cứu cho thấy Mobile GIS và GPS có tiềm năng lớn trong việc thu thập dữ liệu không gian về đất đai, đặc biệt trong việc tạo bản đồ tỷ lệ nhỏ như bản đồ địa chính và quy hoạch sử dụng đất Các hệ thống này cũng hữu ích trong việc lập sơ đồ cho bản đồ địa chính tỷ lệ lớn Đối với việc thu thập dữ liệu ở tỷ lệ lớn, việc kết hợp Mobile GIS với GPS phân sai (DGPS) cùng hai phương pháp LODG và RTK là giải pháp hiệu quả Tuy nhiên, cả hai phương pháp này phụ thuộc vào tín hiệu vệ tinh, do đó cần kết hợp với đo đạc bằng máy toàn đạc điện tử ở những khu vực bị che khuất Phương pháp RTK có thể sử dụng truyền sóng radio cho các khu vực thông thoáng hoặc GPRS cho khu vực đông dân cư.

Tổng công ty Tài nguyên và Môi trường Việt Nam đã thành công trong việc áp dụng GPS định vị độc lập cho các dự án quy hoạch sử dụng đất và lập bản đồ đất lâm nghiệp với tỷ lệ 1:10000 Tuy nhiên, đối với các dự án lớn, phương pháp thủ công vẫn được sử dụng chủ yếu, bao gồm việc lập lưới khống chế đo vẽ bằng máy thu GPS đo tĩnh và đo bằng toàn đạc điện tử Do đó, cần tăng cường ứng dụng công nghệ đo LODG và RTK tại những khu vực phù hợp để nâng cao hiệu quả đo đạc.

Cần tăng cường ứng dụng Mobile GIS do chi phí ban đầu thấp và thiết bị gọn nhẹ Mobile GIS có thể được sử dụng trong việc lập sơ đồ đo vẽ cho bản đồ địa chính, khảo sát và thiết kế dự án đường, lập bản đồ tỷ lệ nhỏ, cũng như đánh giá tác động môi trường Hơn nữa, Mobile GIS còn có thể ứng dụng trên các thiết bị cầm tay như PDA và điện thoại tích hợp GPS trong các hoạt động du lịch và thương mại.