ĐẶT VẤN ĐỀ Công nghệ định vị vệ tinh đã được đưa vào ứng dụng trong công tác trắc địa ở nước ta từ những năm 1990, chủ yếu phục vụ xây dựng các mạng lưới quốc gia, các lưới cạnh dài phục vụ đo vẽ bản đồ, hoặc đo vẽ đo nối tọa độ…… trong quá trình khai thác và sử dụng ta thấy nó là một công cụ hết sức tiện lợi trong công tác xây dựng lưới và đo vẽ bản đồ. Công nghệ định vị vệ tinh loại bỏ được hết những nhược điểm mà các công nghệ truyền thống còn tồn tại như: đồ hình, chiều dài cạnh, thông hướng giữa các điểm đo…. Trước tháng 11 năm 2011 các số liệu đo các mạng lưới GPS hầu hết được xử lý, tính toán bình sai bằng GPSurvey 2.35, vì phần mềm này cho phép xử lý các số liệu tương đối đa dạng và có tính ổn định cao. Nhưng từ tháng 11- 2011 đến nay phần mềm nói trên không thể xử lý được các tín hiệu GPS nữa (cụ thể là không thể giải được cạnh), do đó mỗi hãng máy đã lập phần mềm xử lý riêng cho các số liệu của mình. Cụ thể như: Hãng máy Trimble của Mỹ có các phần mềm: Trimble Total Control (TTC), Trimble Business Center (TBC); Hãng máy của Trung Quốc: Compass, Hight Geomatics Office (HGO); hãng máy của Thụy sỹ: Leica Geomatics Office 5 (LGO5); … Các phần mềm trên đều cho phép xử lý được các số liệu thu của nhau, nhưng phần mềm TBC không cho xử lý các số liệu thu bằng máy của Trung Quốc. Nhưng nếu sử dụng số liệu GPS thu bằng máy của Mỹ và bình sai theo các phần mềm khác nhau thì kết quả có sự chênh khác đến cỡ centimet. Để làm rõ vấn đề này, tác giả tiến hành dùng số liệu các mạng lưới đo bằng máy Trimble R3 và máy Trimble 4600LS tiến hành tính bình sai bằng các phần mềm GPSurvey 2.35, TBC, Compass và phần mềm tự lập để so sánh tọa độ, sai số vị trí điểm tính bằng các phần mềm với nhau. Kết quả chênh khác về tọa độ 2D khi xử lý số liệu bằng các phần mềm khác nhau là nhỏ hơn 2 cm. Để khai thác những ưu điểm cũng như muốn hiểu rõ hơn về công nghệ định vị em đã chọn đề tài: “Bình sai từ phần mềm Trimble Business Center” CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU VỀ ĐỊNH VỊ VỆ
Tổng quan về định vị vệ tinh
Hệ thống định vị toàn cầu GPS (NAVSTAR) cung cấp thông tin vị trí, tốc độ và thời gian chính xác cho người dùng trên toàn thế giới, bất kể thời tiết hay điều kiện môi trường.
Hệ thống định vị hiện nay cho phép xác định vị trí với độ chính xác khác nhau, từ vài trăm mét đến vài cm Tuy nhiên, độ chính xác cao đi kèm với thiết bị phức tạp và giá thành đắt đỏ hơn.
Hệ thống định vị toàn cầu GPS do chính phủ Mỹ phát triển, Không lực Mỹ quản lý và được giám sát bởi ủy ban Định vị-Dẫn đường thuộc Bộ Quốc phòng Mỹ.
Cấu trúc hệ thống định vị vệ tinh toàn cầu
Đoạn không gian
Gồm các vệ tinh chuyển động trên 6 mặt phẳng quỹ đạo gần tròn với chu kỳ
Vệ tinh hoạt động ở độ cao 20.200 km, với thời gian bay một vòng quỹ đạo là 718 phút Quỹ đạo gần tròn (tâm sai ~0) và nghiêng 55 độ so với mặt phẳng xích đạo Trái Đất.
Hệ thống gồm 24 vệ tinh, mỗi quỹ đạo 4 vệ tinh, đảm bảo khả năng quan sát tối thiểu 4 vệ tinh từ mọi vị trí trên Trái Đất mọi lúc.
Các quỹ đạo được kí hiệu là A, B, C, D, E, F Vị trí vệ tinh quỹ đạo được kí hiệu A-1, A-2,
Vệ tinh có trọng lượng phóng khoảng 1,6 tấn, giảm còn 800kg khi hoạt động trên quỹ đạo Các thế hệ vệ tinh sau này nặng hơn và có tuổi thọ cao hơn.
Năng lượng cung cấp cho các hoạt động của các thiết bị trên vệ tinh là năng lượng mặt trời.
Đoạn điều khiển
Đoạn điều khiển, một hệ thống điều khiển hoạt động (OSC) với trạm điều khiển trung tâm (MSC), đảm bảo hoạt động liên tục của toàn bộ hệ thống định vị.
Trạm điều khiển trung tâm MSC đóng vai trò chủ chốt trong việc điều khiển vệ tinh, tiếp nhận toàn bộ dữ liệu giám sát từ các trạm theo dõi mặt đất.
Trung tâm sử dụng thuật toán lọc Kalman để tính toán quỹ đạo và tham số đồng hồ vệ tinh Kết quả được truyền tới các trạm điều khiển mặt đất (GSC) để cập nhật lên vệ tinh.
Mạng lưới trạm theo dõi MS toàn cầu, trang bị đồng hồ nguyên tử và máy thu GPS, liên tục đo khoảng cách đến vệ tinh và truyền dữ liệu về trung tâm điều khiển MCS.
Hình 1.2: Các trạm điều khiển GPS trên thế giới
Trạm điều khiển mặt đất GSC sử dụng ăng-ten mặt đất để liên lạc với vệ tinh, chuyển lịch và thông tin đồng hồ vệ tinh (đã xử lý tại trung tâm) lên vệ tinh, phục vụ truyền dẫn đến các máy thu của người dùng.
Đoạn điều khiển đóng vai trò quan trọng trong việc theo dõi, quan sát vệ tinh và cập nhật chính xác thông tin định vị, đảm bảo độ chính xác của lịch quảng bá Công việc quan sát và xử lý dữ liệu tại đoạn điều khiển thực hiện "bài toán thuận" để xác định vị trí vệ tinh trên quỹ đạo, từ đó cung cấp lịch vệ tinh cho đoạn sử dụng.
Đoạn sử dụng
Máy thu GPS là thiết bị phần cứng thu tín hiệu vệ tinh, ứng dụng rộng rãi trong dẫn đường hàng hải, hàng không và trên bộ, cũng như đo đạc toàn cầu Công nghệ điện tử, viễn thông và xử lý tín hiệu số tiên tiến đã góp phần không ngừng cải tiến hiệu năng máy thu GPS.
Ngành chế tạo máy thu GPS là ngành kỹ thuật cao.
Hình 1.3 Thiết bị thu tín hiệu vệ tinh
Các trị đo
Trị đo code
Máy thu định vị vệ tinh nhận mã tín hiệu, so sánh với mã tự tạo để tính thời gian truyền tín hiệu Khoảng cách từ máy thu đến vệ tinh được xác định dựa trên thời gian này và công thức tính toán.
Công thức tính khoảng cách D là D = c.t + cδt + δ, với c là vận tốc ánh sáng (299792458 m/s), t là thời gian truyền tín hiệu, δt là hiệu chỉnh do độ lệch đồng hồ, và δ là hiệu chỉnh môi trường.
Công nghệ đo mã hiện đạt độ chính xác vị trí đến 30m, phù hợp cho định vị địa hình hang động và các ứng dụng đo đạc yêu cầu độ chính xác thấp.
Trị đo pha sóng tải
Chiều dài bước sóng (λ) của sóng tải từ vệ tinh là không đổi Khoảng cách giữa vệ tinh và máy thu ảnh hưởng đến chất lượng thu sóng.
N là số nguyên lần bước δ λ là bước lẻ lần bước sóng.
Trị đo pha xác định phần lẻ bước sóng bằng cách đo độ lệch pha giữa sóng thu được và sóng tham chiếu do máy thu tạo ra, đạt độ chính xác khoảng 1% vòng pha (tương đương vài mm).
Biểu thức xác định độ dị pha λ ϕ =R+c( δ t −δ T )− λ N + σ atm +σ (1.3) trong đó:
R: là khoảng cách từ vệ tinh tới máy thu.
Xs, Ys, Zs: là tọa độ không gian 3 chiều của vệ tinh
Xt, Yt, Zt: là tọa độ không gian 3 chiều của vị trí angten máy thu
C là tốc độ truyền sóng ánh sang. δ t : Là sai số đồng hồ máy thu δ T : Sai số đồng hồ vệ tinh λ: Là bước sóng của sóng tải.
N: Là số nguyên lần bước sóng từ vệ tinh tới angten máy thu. σ atm : Là sai số do khí quyển. σ: Là tổng hợp các sai số khác Định vị với trị đo pha sóng tải có độ chính xác cao hơn so với đo mã Vấn đề chính trong trường hợp này là xác định số nguyên lần bước sóng (số nguyên đa trị N) giữa angten và máy thu vệ tinh.
Trị đo Doppler
Hiệu ứng Doppler đối với sóng điện từ thể hiện sự thay đổi tần số tín hiệu thu được so với tần số gốc do sự thay đổi vị trí tương đối giữa nguồn phát và nguồn thu.
Khi quan sát vệ tinh chuyển động trên quỹ đạo, khoảng cách từ vệ tinh đến trạm quan sát liên tục thay đổi.
Khoảng cách thay đổi dẫn đến sự thay đổi tần số tín hiệu nhận được từ vệ tinh, tuân theo công thức: ∆f/f = dr/r.
∆ f :là giá trị trôi tần Doppler ( Doppler Shift).
Phương pháp quan sát vệ tinh bằng hiệu ứng Doppler đã được sử dụng khá rộng rãi do thiết bị quan sát khá đơn giản.
Các nguyên lý định vị vệ tinh
Định vị tuyệt đối (định vị điểm đơn)
Định vị tuyệt đối xác định vị trí điểm quan sát trên hệ tọa độ Trái đất, sử dụng tối thiểu một máy thu Bài toán định vị tuyệt đối dựa trên khoảng cách giả.
Khi thu tín hiệu vệ tinh, máy thu đã đo được các khoảng cách giả Ri từ các vệ tinh đến máy thu được biểu diễn theo công thức:
Cần phải xác định tọa độ của điểm đặt máy (chính xác là tâm angten)
Gọi: Xp,Yp,Zp là tọa độ điểm P cần xác định
Xi,Yi,Zi là tọa độ của vệ tinh thứ I, nhận được từ lịch vệ tinh
Ta có khoảng cách hình học từ vệ tinh tới máy thu bằng công thức: ρi =√ ( Xi−Yi )+(Yi−Yp )+( Zi−Zp ) (1.7) thay vào (1.6) ta được
Định vị tương đối
Định vị xác định hiệu tọa độ (vị trí tương đối) của các cặp điểm quan sát trên hệ tọa độ Trái đất, sử dụng ít nhất hai máy thu để thu tín hiệu vệ tinh và tính toán hiệu tọa độ (ΔX, ΔY, ΔZ hoặc ΔB, ΔL, ΔH).
Định vị tương đối dựa trên đo pha sóng tải, kết hợp với khoảng cách giả hoặc đo Doppler để giải quyết hiện tượng đa trị và tăng tốc độ tính toán.
Kỹ thuật đo pha hiện đại đạt độ chính xác 1% λ trở lên, cho phép định vị tương đối cực kỳ chính xác, ứng dụng rộng rãi trong trắc địa, đặc biệt các công trình đòi hỏi độ chính xác cao như xây dựng mạng lưới quốc gia và chuyên dụng.
Định vị vi phân cải thiện độ chính xác của định vị tuyệt đối trong hệ thống định vị vệ tinh.
Định vị vi phân
Phương pháp này hiệu chỉnh kết quả định vị GPS bằng các số cải chính từ một hoặc nhiều trạm tham chiếu (trạm cơ sở) đã biết tọa độ Các trạm này giám sát sai số hệ thống, tính toán và truyền số cải chính đến máy thu qua đường truyền vô tuyến.
Các nguồn sai số
Sai số liên quan tới vệ tinh
a Sai số đồng hồ vệ tinh Đây là tác nhân trực tiếp gây ra sai số trong việc xác định thời gian.
Sai số trong hệ thống giờ GPS dù đã sử dụng đồng hồ nguyên tử chính xác trên vệ tinh, vẫn xuất hiện do sự không ổn định của bộ tạo dao động nguyên tử.
Trong định vị tuyệt đối khoảng cách giả, sai số này được hiệu chỉnh vào các khoảng cách giả trước khi sử dụng để giải bào toán định vị
Trong định vị tương đối, phương trình sai phân bậc nhất từ dữ liệu pha của hai trạm quan sát đến cùng một vệ tinh loại bỏ ảnh hưởng sai số đồng hồ vệ tinh Sai số quỹ đạo vệ tinh cũng cần được xem xét.
Sai số quỹ đạo vệ tinh ảnh hưởng gần như trọn vẹn đến kết quả định vị tuyệt đối
- Nguyên nhân: do chuyển động quay quanh trục của trái đất.
Sử dụng lịch vệ tinh chính xác khi đo đạc rất quan trọng Tuy có thể yêu cầu từ NASA hoặc IGS, nhưng phương pháp này tốn nhiều thời gian.
Hệ thống quan trắc vệ tinh hoạt động liên tục 24/7, cho phép hiệu chỉnh lịch vệ tinh với độ chính xác 1m thông qua phần mềm xử lý tiên tiến Độ chính xác này đã được kiểm chứng tại Việt Nam bằng cách so sánh với tọa độ từ các baseline gốc và lưới IGS quốc tế.
OMNISTAR cung cấp hệ thống DPGS toàn cầu sử dụng công nghệ RTCM, đạt độ chính xác đến 1m tại Việt Nam như dự báo, dựa trên số hiệu chỉnh tọa độ từ các trạm cố định toàn cầu Tuy nhiên, cần lưu ý đến sai số do các tác động cố ý.
- Nguyên nhân: Vì lý do an ninh, người ta chủ động làm nhiễu tín hiệu để hạ thấp độ chính xác định vị tuyệt đối
Trước đây Mỹ cố ý gây nhiễu với hệ thống định vị toàn cầu NAVARSA GPS nhưng hiện nay dã gỡ bỏ. d Sai số so đồ hình vệ tinh
Định vị vệ tinh giải quyết bài toán giao hội nghịch dựa trên vị trí vệ tinh và khoảng cách đến máy thu Độ chính xác định vị tối ưu khi vệ tinh phân bố cân đối Chỉ số DOP (Dilution of Precision) phản ánh độ chính xác này, là nghịch đảo thể tích khối tứ diện tạo bởi vệ tinh và máy thu Công thức tính sai số: δ=DOP×δ0 Chỉ số DOP được phân loại dựa trên giá trị.
VDOP: là độ suy giảm độ chính xác trong cao độ.
HDOP: là độ suy giảm độ chính xác trong mặt phẳng 2D.
PDOP: là độ suy giảm độ chính xác vị trí không gian 3D.
TDOP: là độ suy giảm chính xác trong thời gian.
GDOP: là độ suy giảm độ chính xác không gian 3D và thời gian.
Sai số phụ thuộc vào môi trường lan truyền tín hiệu
Tín hiệu vệ tinh truyền đến máy thu mặt đất bị ảnh hưởng bởi tầng khí quyển, đặc biệt là tầng điện ly và đối lưu, gây ra hiệu ứng khí quyển Hiện tượng đa đường dẫn do phản xạ cũng làm suy giảm chất lượng tín hiệu Ảnh hưởng của tầng điện ly là một yếu tố quan trọng trong hiện tượng này.
Tầng điện ly, nằm ở độ cao 50-100m trong khí quyển, chứa các điện tử tự do gây chậm trễ tín hiệu code, khiến tín hiệu đến máy thu muộn hơn dự kiến.
Dữ liệu GPS đo ban đêm giảm thiểu ảnh hưởng của tầng điện ly, nhưng không phải giải pháp tối ưu.
Sử dụng tần số thứ hai để chỉnh vào trị đo trên khoảng cách dài b Ảnh hưởng của tầng đối lưu
Hơi nước và bụi khí quyển trong tầng đối lưu gây chậm trễ tín hiệu, dẫn đến sai số đo đạc đáng kể ở khoảng cách ngắn, nhưng ảnh hưởng không đáng kể đến các phép đo ở khoảng cách xa.
Sai số đo đạc do khí quyển gây ra được giảm thiểu bằng mô hình khí quyển và hiệu chỉnh trị đo Ảnh hưởng của đa đường dẫn cũng được hạn chế bằng cách loại bỏ tín hiệu vệ tinh có góc cao dưới 15 độ.
Tín hiệu vệ tinh đến máy thu có thể đi qua nhiều đường do phản xạ, gây nhiễu đa đường Nếu tín hiệu phản xạ đủ mạnh, máy thu nhận cả tín hiệu truyền thẳng và phản xạ, dẫn đến sai lệch kết quả quan trắc do chênh lệch thời gian đến máy thu.
Giảm nhiễu đa đường dẫn hiệu quả bằng cách sử dụng anten thu đặc biệt như anten vòng xoáy tròn hoặc áp dụng bộ lọc phần mềm Việc bố trí trạm đo tránh vật phản xạ (kim loại, bê tông,…) và chỉ quan sát vệ tinh trên 15 độ so với chân trời cũng góp phần hạn chế hiện tượng này.
Sai số liên quan tới máy thu
a Sai số đồng hồ máy thu
Sai số đồng hồ máy thu sẽ dẫn tới sai số trong trị đo GPS.
Độ ổn định của đồng hồ máy thu thấp hơn đồng hồ vệ tinh do sử dụng tinh thể thạch anh trong chế tạo.
Phương pháp định vị tuyệt đối bằng khoảng cách coi sai số đồng hồ máy thu là ẩn số thứ tư, trong khi phương pháp định vị tương đối theo pha sóng tải dùng phương trình sai phân bậc hai để loại bỏ sai số này Sai số lệch tâm pha anten cũng là một yếu tố cần xem xét.
Trong những trường hợp đo đạc mà cần độ chính xác cao, người đo hết sức quan tâm tới sai số này.
- Nguyên nhân: do khi chế tạo máy thu người ta chế tạo tâm điện tử của angten chưa thật trùng khớp với tâm hình học của nó.
Sai số lệch tâm pha anten ảnh hưởng đến kết quả đo GPS có thể được giảm thiểu bằng cách kiểm tra trước khi đo (phương pháp "đường đáy 0" hoặc xoay anten), luôn hướng máy thu về hướng Bắc (sai số ±5°), và lựa chọn máy thu có độ lệch tâm pha anten thấp nhất Nhiễu tín hiệu cũng là một nguồn sai số cần được xem xét.
Máy thu GPS, là thiết bị điện tử phức tạp gồm phần cứng và phần mềm, có thể gặp sự cố do nhiễu sóng điện từ từ các nguồn như trạm phát sóng (truyền hình, viễn thông, radar) hay sấm chớp, gây ảnh hưởng đến hoạt động ổn định.
Khả năng lọc nhiễu của máy thu định vị phụ thuộc vào độ tinh xảo của thiết bị, quyết định độ chính xác của kết quả Để giảm sai số, người dùng cần theo dõi số liệu hoạt động của máy thu và tránh xa các nguồn nhiễu.
Ứng dụng định vị vệ tinh trong trắc địa
Các ứng dụng trong giao thông và thông tin trên mặt đất
GPS định vị hàng hải đã phổ biến rộng rãi trong giao thông dân dụng, dần thay thế phương pháp truyền thống Màn hình hiển thị vị trí phương tiện (qua GPS) trên bản đồ điện tử sẽ thay thế việc so sánh thủ công với bản đồ giấy, đặc biệt hữu ích cho lực lượng thực thi pháp luật, tìm kiếm cứu hộ.
Theo dõi vị trí và chuyển động phương tiện đạt được nhờ máy phát chuyển tiếp GPS tự động, truyền dữ liệu vị trí đến trung tâm hiển thị trên màn hình.
Các ứng dụng trong trắc địa và bản đồ biển
Hệ GPS, với độ chính xác cao và thời gian định vị ngắn, rất phù hợp cho công tác trắc địa biển, đáp ứng yêu cầu độ chính xác từ vài dm đến vài chục m bằng các kỹ thuật đo giả cự ly hoặc đo phase sóng mang Ứng dụng bao gồm đo vẽ bản đồ, chướng ngại vật hàng hải (bãi cạn, phao), tàu và cảng, cũng như thám hiểm địa chất đáy biển và định vị hố khoan.
Trong trắc địa biển (địa hình đáy biển, trường trọng lực trái đất…) đều có thể dùng GPS làm công cụ định vị.
Các ứng dụng trong giao thông và hải dương học trên biển
Hệ thống định vị GPS là công cụ dẫn đường hàng hải lý tưởng, đáp ứng độ chính xác từ vài mét (ven bờ, sông) đến vài trăm mét (ngoài khơi) Sử dụng phép đo giả ngẫu nhiên và phase sóng mang, GPS cho phép dẫn đường chính xác trên sông, ven biển, loại bỏ phao nổi và nâng cao hiệu quả tìm kiếm cứu hộ.
Hệ GPS đáp ứng nhu cầu định vị trong khảo sát địa vật lý đại dương, cung cấp dữ liệu tốc độ tàu chính xác từ phép đo phase sóng mang, hỗ trợ nghiên cứu dòng chảy đại dương.
Các ứng dụng trong trắc địa bản đồ hàng không
Trong ứng dụng đo đạc và đo vẽ bản đồ từ máy bay, hệ định vị GPS cung cấp kỹ thuật dẫn đường bay, xác định tâm chính ảnh.
GPS hỗ trợ đo vẽ ảnh hàng không đạt độ chính xác dẫn đường bay trong vài chục mét, thay thế hiệu quả kỹ thuật tam giác ảnh không gian Độ chính xác định vị GPS, từ 0.5-26m tùy loại bản đồ, hoàn hảo cho vai trò điểm khống chế mặt đất.
1.7.Các cấp lưới đo vẽ bản đồ địa chính a Lưới khống chế đo vẽ
Lưới khống chế đo vẽ được thiết lập để tăng mật độ điểm tọa độ phục vụ lập bản đồ địa chính, áp dụng cho đo vẽ trực tiếp hoặc bổ sung ảnh hàng không Bản đồ tỷ lệ 1:200 dùng lưới cấp 1 hoặc GNSS tĩnh; 1:500 dùng lưới 2 cấp (cấp 1 và 2) hoặc GNSS tĩnh Trường hợp đặc biệt, lưới cấp 1 hoặc cấp 2 treo tối đa 4 điểm, đo đi đo về Bản đồ tỷ lệ 1:1000, 1:2000, 1:5000, 1:10000 cần thêm điểm trạm từ lưới khống chế, đảm bảo sai số trung phương vị trí điểm ≤ 0.1mm theo tỷ lệ bản đồ.
Thiết kế lưới khống chế đo vẽ bằng phương pháp đường chuyền phụ thuộc mật độ điểm khởi tính, tỷ lệ bản đồ, và điều kiện địa hình, có thể là đường chuyền đơn hoặc mạng lưới đa điểm nút.
Thiết kế lưới khống chế đo vẽ cần xác định các chỉ tiêu kỹ thuật: chiều dài tối đa đường chuyền, khoảng cách điểm gốc-điểm nút, giữa các điểm nút; chiều dài cạnh lớn nhất/nhỏ nhất; số lần đo góc/cạnh; sai số khép góc, sai số trung phương đo góc và sai số khép tương đối giới hạn.
Điểm khống chế đo vẽ có thể là mốc tạm thời hoặc cố định, lâu dài tùy yêu cầu Mốc cố định, lâu dài thực hiện theo Phụ lục 06 và được quy định trong thiết kế kỹ thuật - dự toán Mốc tạm thời phải tồn tại đến khi kết thúc công trình và nghiệm thu bản đồ địa chính.
Sai số trung phương đo dài cạnh lưới khống chế không vượt quá 20 mm + D mm (D tính bằng km), đo bằng máy đo dài Sai số trung phương đo góc ngoặt đường chuyền không quá 10 giây, đo bằng máy đo góc.
Chỉ tiêu kỹ thuật cơ bản chung của lưới khống chế đo vẽ quy định như sau: Bảng1.1: Chỉ tiêu chất lượng lưới khống chế đo vẽ
Tiêu chí đánh giá chất lượng lưới khống chế đo vẽ
Lưới KC đo vẽ cấp 1
Lưới KC đo vẽ cấp 2
Sai số trung phương vị trí điểm sau bình sai so với điểm gốc
Sai số trung phương tương đối cạnh sau bình sai
Sai số khép tương đối giới hạn
Lập lưới khống chế đo vẽ GPS cần thời gian đo ngắm tối thiểu 15 phút với 4 vệ tinh trở lên Thiết kế kỹ thuật phải quy định các tiêu chí chất lượng lưới: số vệ tinh khỏe, PDOP tối đa, góc mở trời, và các chỉ tiêu tính toán khái lược, tùy thuộc tỷ lệ bản đồ địa chính.
Lưới khống chế đo vẽ cho phép sai số gần đúng Kết quả tính toán cuối cùng: góc lấy đến chẵn giây, cạnh và tọa độ lấy đến cm (0,01m).
dụng phần mềm
2.1 Sử dụng phần mềm TTC để xử lý số liệu GNSS
Trimble Total Control, phần mềm xử lý dữ liệu GPS của Trimble ra đời từ năm 2001-2002, hỗ trợ các chức năng bình sai độ cao (1D), mặt bằng (2D) và không gian (3D).
2.1.1 Giới thiệu về phần mềm
Sơ đồ dưới đây thể hiện quy trình xử dữ liệu GPS bằng TTC3.5
Hình 2.1 Quy trình xử lý số liệu GPS bằng phần mềm TTC 3.5
(Nguồn: Bài giảng công nghệ GPS) 2.1.2 Thao tác sử dụng phần mềm TTC 3.5 a Thiết lập hệ tọa độ
Trước khi bắt đầu xử lý số liệu một mạng lưới mới ta phải thiết lập hệ tọa độ Cách làm như sau:
- Khởi động coordinate system, menu chính của chương trình sẽ hiện ra như
Hình 2.2 Thiết lập hệ tọa độ
Vào coordinate system manager-chọn datum-phải chuột chọn add xuất hiện như
To convert coordinates from Vn2000 to WGS84, input the seven datum parameters as shown in the image within the "datum parameters" field Then, select the "seven parameter" tab and configure the transformation parameters.
Hình 2.4 Khai báo tham số
Sau đó nhấn ok ta được
Hình 2.5 Kết quả khai báo tham số
Khai báo hệ tọa độ địa phương Vn2000
Ta chọn dòng coordinate systems-phải chuột chọn add- Ta nhập Vietnam sau đó nhấn ok- Thiết Lập Kinh Tuyến Trục.
Hình 2.5 Khai báo hệ tọa độ địa phương Vn2000
Hình 2.6 Hệ tọa độ địa phương Vn2000
Sau đó nhấp phải chuột chọn add để khai báo ở dòng zone ta chọn như hình- sau đó nhấn ok
Hình 2.7 Khai báo ở dòng zone
Tiếp dòng Projection ta nhập như hình 2.8, ở dòng geoid model ta chọn geoid grid model chọn egm96 - sau đó nhấn ok
Hình 2.8 Nhập Projection b Xử lí lưới
Mở phần mềm- Thay đổi cấu hình project vua thiết lập mở project setting trên thanh công cụ
Hình 2.9 khởi động phần mềm ở dòng coordinate system ta bấm change chọn Vietnam sau đó nhấn finish sau đó nhấn ok
Hình 2.10 thiết lập hệ tọa độ Vn2000
Nhập dữ liệu vào ô IMPORT FILE trong tab IMPORT, chọn thư mục lưu file xuất, rồi nhấn IMPORT Sau khi chọn file dữ liệu và nhấn OK, kết quả sẽ được hiển thị.
Hình 2.11 nhập dữ liệu c.Xử lý số liệu cạnh
Trên thanh công cụ chọn tab survey chọn process base lne sau đó nhấn save
Hình 2.12 xử lí số hiệu cạnh
To add coordinates in the Tab Project Explorer, select the point, choose HTH-343, click "Add Coordinate," and input your origin coordinates (e.g., SBD27) in the newly opened "Add Coordinate" tab.
Hình 2.13 nhập tọa độ gốc theo sbd
Sau đó nhấn ok ta dc hình như sao Tiếp theo trên thanh công cụ chọn tab survey chọn adjust network
Xuất hiện bảng, ta tích vào ô vuông rồi bấm adjust ta được
Tab project explorer chọn point – chọn hth-357 – fai chuột chọn add coordinate - xuất hiện bảng - rồi ta nhập tọa độ HTN-357 vào rồi bấm ok ta được
Hình 2.16 nhập tọa độ HTN-357
Trên thanh công cụ chọn tab survey chọn adjust network- tích vào ô vuông như hình rồi ta bấm adjust
Hình 2.17 adjust 357 ở dòng Weighting kích vào dấu* sau đó nhấn Adjust ta được
Sau đó ta xuất file ra- trên thanh công cụ chọn reports chọn baseline processing report
Trên thanh công cụ chọn reports chọn network adjustmen report
KẾT QUẢ BÌNH SAI MẶT BẰNG GPS
Bảng 1 BẢNG TRỊ ĐO GIA SỐ TỌA ĐỘ VÀ CÁC CHỈ TIÊU SAI SỐ
HỆ TỌA ĐỘ VUÔNG GÓC KHÔNG GIAN ELLIPSOID QUI CHIẾU:
STT Điểm đầu Điểm cuối DX(m) DY(m) DZ(m) DH(m) RMS( m) PDOP
- RMS lớn nhất: RMS = 0.004 (HTN343_H4)
- RMS nhỏ nhất: RMS = 0.003 (HTN343_H1)
- PDOP lớn nhất: PDOP = 2.268 (HTN343_H4)
- PDOP nhỏ nhất: PDOP = 2.125 (HTN343_H3)
Bảng 2 BẢNG SAI SỐ KHÉP HÌNH
HỆ TỌA ĐỘ VUÔNG GÓC KHÔNG GIAN ELLIPSOID QUI CHIẾU:
STT Số hiệu khép hình dX(m
STT Số hiệu khép hình dX(m
- Sai số khép tương đối tam giác lớn nhất: 1/616400
- Sai số khép tương đối tam giác nhỏ nhất: 1/1172420
- Sai số khép chênh cao tam giác lớn nhất: -0.004 m
- Sai số khép chênh cao tam giác nhỏ nhất: 0.002 m
Bảng 3-1 BẢNG TRỊ ĐO, SỐ HIỆU CHỈNH VÀ TRỊ BÌNH SAI GÓC PHƯƠNG VỊ
HỆ TỌA ĐỘ TRẮC ĐỊA ELLIPSOID: WGS-84
Số Kí hiệu góc Trị đo Sai số đo Số hiệu chỉnh Trị bình sai
TT Điểm đầu Điểm cuối ( o ' ") (") (") ( o ' ")
Số Kí hiệu góc Trị đo Sai số đo Số hiệu chỉnh Trị bình sai
TT Điểm đầu Điểm cuối ( o ' ") (") (") ( o ' ")
- Sai số đo phương vị lớn nhất: mamax = 0.70" (HTN343_H4)
- Sai số đo phương vị nhỏ nhất: mamin = 0.16" (HTN343_HTN357)
- Số hiệu chỉnh phương vị lớn nhất: damax = 0.42" (HTN343_H3)
- Số hiệu chỉnh phương vị nhỏ nhất: damin = -0.01" (HTN343_HTN357)
Bảng 3-2 BẢNG TRỊ ĐO, SỐ HIỆU CHỈNH VÀ TRỊ BÌNH SAI CẠNH
HỆ TỌA ĐỘ TRẮC ĐỊA ELLIPSOID: WGS-84
Số Kí hiệu cạnh Trị đo Sai số đo Số hiệu chỉnh Trị bình sai
TT Điểm đầu Điểm cuối (m) (m) (m) (m)
- Sai số đo cạnh lớn nhất: msmax = 0.002m (HTN343_H1)
- Sai số đo cạnh nhỏ nhất: msmin = 0.001m (HTN357_H1)
- Số hiệu chỉnh cạnh lớn nhất: dsmax = 0.002m (HTN357_H1)
- Số hiệu chỉnh cạnh nhỏ nhất: dsmin = 0.000m (HTN343_H3)
Bảng 3-3 BẢNG TRỊ ĐO, SỐ HIỆU CHỈNH VÀ TRỊ BÌNH SAI CHÊNH CAO
HỆ TỌA ĐỘ TRẮC ĐỊA ELLIPSOID: WGS-84
Số Kí hiệu cạnh Trị đo Sai số đo Số hiệu chỉnh Trị bình sai
TT Điểm đầu Điểm cuối (m) (m) (m) (m)
- Sai số đo chênh cao lớn nhất: mdhmax = 0.005m (HTN357_H1)
- Sai số đo chênh cao nhỏ nhất: mdhmin = 0.002m (HTN343_HTN357)
- Số hiệu chỉnh chênh cao lớn nhất: ddhmax = -0.002m (HTN357_H3)
- Số hiệu chỉnh chênh cao nhỏ nhất: ddhmin = 0.000m (HTN343_HTN357)
Bảng 4 BẢNG TỌA ĐỘ VUÔNG GÓC KHÔNG GIAN SAU BÌNH SAI
HỆ TỌA ĐỘ VUÔNG GÓC KHÔNG GIAN: VN-2000 ELLIPSOID QUI
Bảng 5 BẢNG TỌA ĐỘ TRẮC ĐỊA SAU BÌNH SAI
HỆ TỌA ĐỘ TRẮC ĐỊA: VN-2000 ELLIPSOID QUI CHIẾU:
Bảng 6 BẢNG THÀNH QUẢ TỌA ĐỘ PHẲNG VÀ ĐỘ CAO BÌNH SAI
HỆ TỌA ĐỘ PHẲNG: VN-2000 KINH TUYẾN TRỤC: 108° 30' MÚI: 3°
Số Tên Tọa độ Độ cao Sai số vị trí điểm
TT điểm X (m) Y (m) h (m) mx (m) my (m) mh (m) mp (m)
Bảng 7 BẢNG CHIỀU DÀI CẠNH, PHƯƠNG VỊ VÀ SAI SỐ TƯƠNG HỖ
HỆ TỌA ĐỘ PHẲNG VN-2000 ELLIPSOID: WGS-84 Điểm đầu Điểm cuối Chiều dài ms ms/s Phương vị ma dh mdh
KẾT QUẢ ĐÁNH GIÁ ĐỘ CHÍNH XÁC
1 Sai số trung phương trọng số đơn vị: M0 = 1.000
2 Sai số vị trí điểm:
3 Sai số tương đối cạnh:
- Nhỏ nhất: ms/smin = 1/1241109 (Cạnh: HTN357_H1, S = 2050.0m)
- Lớn nhất: ms/smax = 1/263894 (Cạnh: HTN343_H4, S = 480.5m)
- Nhỏ nhất: mdhmin - Lớn nhất: mdhmax 6 Chiều dài cạnh:
- Trung bình: Stb = 1108.757m Đánh giá:
- Sai số trung phương vị trí điểm yếu nhất không vượt quá: ±0,02m: Đạt
- Sai số trung phương độ cao điểm yếu nhất không vượt quá: ±0,03m; Đạt
- Sai số trung phương tương đối cạnh yếu nhất không vượt quá: 1:20.000:
- Sai số phương vị không vượt quá: ±10”: Không đạt
Thông qua quá trình tính toán thực nghiệm trên nhiều lưới, chúng tôi rút ra một số kết luận sau:
Xử lý số liệu GNSS đo lưới khống chế cần kiểm tra khép hình đa giác, số cạnh từ 3 đến 6 tùy thuộc hình dạng lưới.
Thuật toán loại bỏ cạnh ưu tiên các cạnh xuất hiện nhiều lần trước, sau đó tính toán kết quả dựa trên các cạnh còn lại.
Để đảm bảo độ chính xác của dự báo, cần tăng tần suất cạnh trung bình tham gia tính toán lên trên 5, nghĩa là tăng số cạnh khép hình khi cần thiết.
Nếu tất cả các cạnh dự báo sai xuất hiện với tần suất bằng nhau, việc quyết định cần dựa trên hình dạng của các đa giác sai lệch.
Phần mềm TBC phiên bản 3.5 sở hữu các tham số báo cáo cạnh phù hợp nhất với chuẩn của Bộ Tài nguyên và Môi trường, khác biệt so với các phiên bản trước.