Đề mụcDanh mục các ký hiệu viết tắt, ký hiệu tiếng anhDanh mục các bảng biểuDanh mục các hình vẽMỞ ĐẦUCHƯƠNG 1. QUY TRÌNH SỬ LÝ SỐ LIỆU LƯỚI GNSS1.1. Quy trình xử lý số liệu lưới GNSS1.1.1. Sơ đồ quy trình đo đạc thành lập lưới bằng công nghệ GNSS1.1.2. Quy trình sử lý lưới bằng công nghệ GNSS1.1.2.1. Cài đặt phần mềm sử lý số liệu GNSS1.1.2.2. Trút số liệu đo1.1.2.3. Xử lý véc tơ cạnh1.1.2.4. Xử lý số liệu1.1.2.5. Kiểm tra đánh giá chất lượng đo lưới bằng công nghệ GNSS1.1.2.6. Bình sai lưới GPS1.1.2.7. Tính chuyển kết quả đo GPS1.1.2.8. Tính đổi giữa tọa độ trắc địa và tọa độ vuông góc phẳng1.1.2.9. Xác định 7 tham số chuyển đổi tọa độ giữa hai hệ quy chiếu1.2. Phần mềm xử lý số liệu lưới GNSS1.2.1. Giới thiệu tổng quan về phần mềm xử lý Trimble Business Center 2.01.2.2. Cài đặt Trimble Business Center 2.01.2.3. Nhập mô hình Geoid1.2.4. Thiết lập hệ tọa độ địa phương1.2.5. Khai báo hệ tọa độ địa phương1.2.6. Làm việc với Project1.2.7. Nhập dữ liệu cho xử lý sau1.2.8. Xử lý cạnh trong phần mềm Trimble Business Center 2.01.2.9. Bình sai lướiCHƯƠNG2. LỊCH VỆ TINH2.1. Khái quát về lịch vệ tinh2.1.1. Các hệ thời gian2.1.2. Quỹ đạo vệ tinh2.1.2.1. Miêu tả quỹ đạo2.1.2.2. Thông báo quỹ đạo2.1.3. Ảnh hưởng độ chính xác của lịch vệ tinh đến kết quả đo GPS2.1.4. Lịch vệ tinh dự báo2.1.5. Lịch vệ tinh quảng bá2.2. Lịch vệ tinh chính xác2.2.1. Quá trình hình thành và phát triển lịch vệ tinh chính xác2.2.2. Cấu trúc của lịch vệ tinh chính xácCHƯƠNG 3. THỰC NGHIỆM3.1. Lưới thực nghiệm3.1.1. Thi công lưới3.1.2 Đo lưới3.2. Xử lý số liệu3.2.1. Nội dung công việc và các bước thực hiện3.2.2. Quá trình xử lý3.3. Kết quả thực nghiệmKẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊDANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢOPhụ lục 1: Kết quả bình sai lịch vệ tinh quảng báPhụ lục 2: Kết quả bình sai lịch vệ tinh chính xácTrang67891011111213131416182023252931313232333435363839424242464647495053585860636363646565666769707178
TRƯỜNG ĐẠI HỌC TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG HÀ NỘI KHOA TRẮC ĐỊA – BẢN ĐỒ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC ĐỀ TÀI: VAI TRÒ CỦA LỊCH VỆ TINH CHÍNH XÁC TRONG XỬ LÝ SỐ LIỆU GNSS Giảng viên hướng dẫn : ThS. BÙI THỊ HỒNG THẮM TS. VY QUỐC HẢI Sinh viên thực hiện : ĐỖ THÀNH CHUNG Lớp : LĐH2TĐ2 Khoá : 2 (2012-2014) Hệ : Liên thông HÀ NỘI, 2014 TRƯỜNG ĐẠI HỌC TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG HÀ NỘI KHOA TRẮC ĐỊA – BẢN ĐỒ ĐỖ THÀNH CHUNG ĐỀ TÀI: VAI TRÒ CỦA LỊCH VỆ TINH CHÍNH XÁC TRONG XỬ LÝ SỐ LIỆU GNSS Chuyên ngành: Kỹ thuật Trắc địa – Bản đồ Mã ngành : D520503 Giảng viên hướng dẫn: ThS. BÙI THỊ HỒNG THẮM TS. VY QUỐC HẢI HÀ NỘI, 2014 3 MỤC LỤC Đề mục Danh mục các ký hiệu viết tắt, ký hiệu tiếng anh Danh mục các bảng biểu Danh mục các hình vẽ MỞ ĐẦU CHƯƠNG 1. QUY TRÌNH SỬ LÝ SỐ LIỆU LƯỚI GNSS 1.1. Quy trình xử lý số liệu lưới GNSS 1.1.1. Sơ đồ quy trình đo đạc thành lập lưới bằng công nghệ GNSS 1.1.2. Quy trình sử lý lưới bằng công nghệ GNSS 1.1.2.1. Cài đặt phần mềm sử lý số liệu GNSS 1.1.2.2. Trút số liệu đo 1.1.2.3. Xử lý véc tơ cạnh 1.1.2.4. Xử lý số liệu 1.1.2.5. Kiểm tra đánh giá chất lượng đo lưới bằng công nghệ GNSS 1.1.2.6. Bình sai lưới GPS 1.1.2.7. Tính chuyển kết quả đo GPS 1.1.2.8. Tính đổi giữa tọa độ trắc địa và tọa độ vuông góc phẳng 1.1.2.9. Xác định 7 tham số chuyển đổi tọa độ giữa hai hệ quy chiếu 1.2. Phần mềm xử lý số liệu lưới GNSS 1.2.1. Giới thiệu tổng quan về phần mềm xử lý Trimble Business Center 2.0 1.2.2. Cài đặt Trimble Business Center 2.0 1.2.3. Nhập mô hình Geoid 1.2.4. Thiết lập hệ tọa độ địa phương 1.2.5. Khai báo hệ tọa độ địa phương 1.2.6. Làm việc với Project 1.2.7. Nhập dữ liệu cho xử lý sau 1.2.8. Xử lý cạnh trong phần mềm Trimble Business Center 2.0 Trang 6 7 8 9 10 11 11 12 13 13 14 16 18 20 23 25 29 31 31 32 32 33 34 35 36 38 39 4 1.2.9. Bình sai lưới CHƯƠNG2. LỊCH VỆ TINH 2.1. Khái quát về lịch vệ tinh 2.1.1. Các hệ thời gian 2.1.2. Quỹ đạo vệ tinh 2.1.2.1. Miêu tả quỹ đạo 2.1.2.2. Thông báo quỹ đạo 2.1.3. Ảnh hưởng độ chính xác của lịch vệ tinh đến kết quả đo GPS 2.1.4. Lịch vệ tinh dự báo 2.1.5. Lịch vệ tinh quảng bá 2.2. Lịch vệ tinh chính xác 2.2.1. Quá trình hình thành và phát triển lịch vệ tinh chính xác 2.2.2. Cấu trúc của lịch vệ tinh chính xác CHƯƠNG 3. THỰC NGHIỆM 3.1. Lưới thực nghiệm 3.1.1. Thi công lưới 3.1.2 Đo lưới 3.2. Xử lý số liệu 3.2.1. Nội dung công việc và các bước thực hiện 3.2.2. Quá trình xử lý 3.3. Kết quả thực nghiệm KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO Phụ lục 1: Kết quả bình sai lịch vệ tinh quảng bá Phụ lục 2: Kết quả bình sai lịch vệ tinh chính xác 42 42 42 46 46 47 49 50 53 58 58 60 63 63 63 64 65 65 66 67 69 70 71 78 DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VIẾT TẮT, KÝ HIỆU TIẾNG ANH 5 GNSS (Global Navigation Satellite System) Hệ thống vệ tinh dẫn đường GPS (Global Positioning System) Hệ thống định vị của Mỹ GLONASS (Global Navigation Satellite System) Hệ thống định vị của Nga GALILEO Hệ thống định vị của Châu Âu IGS (International GNSS Service) Dịch vụ GNSS quốc tế VN - 2000 Hệ tọa độ quốc gia hiện nay của Việt Nam UTM (Universal Transverse Mercator) Lưới chiếu hình trụ ngang đồng góc ITRF (International Terrestrial Reference Frame) Khung tham chiếu Trái đất Rinex (Receiver Independent Exchange Format) Tệp trao đổi giữa các định dạng Độ cao ăngten (Antenna height) Độ cao tính từ tâm mốc tới tâm pha anten Broadcast Ephemeris hoặc Broadcast Ephemerides Lịch vệ tinh quảng bá Precise Ephemeris hoặc Precise Ephemerides Lịch vệ tinh chính xác Single differential Sai phân đơn Tripel differential Sai phân bội Double differential Sai phân kép Observation session Ca đo DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU 6 Bảng 1.1. Sai số khép tương đối cho lưới hạng II và hạng III Bảng 2.1. Khái quát về lịch vệ tinh Bảng 2.2. Các hệ thời gian Bảng 2.3. Các thời điểm chuẩn Bảng 2.4. Sai số lịch vệ tinh Bảng 2.5. Lịch vệ tinh dự báo Bảng 2.6. Lịch vệ tinh quảng bá Bảng 2.7. Quá trình phát triển lịch vệ tinh chính xác Bảng 2.8. Một phần tệp lịch .sp3 Bảng 2.9. Các mô tả cơ bản về cấu trúc .sp3 Bảng 3.1. Tổng hợp các tệp số liệu đo Bảng 3.2. Đánh giá độ chính xác và các chỉ tiêu Bảng 3.3: Độ lệch tọa độ vuông góc không gian sau bình sai Bảng 3.4: Độ chênh lệch sai số trung phương vị trí giữa các điểm 19 41 42 44 49 50 53 58 60 61 64 66 67 67 DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ 7 Hình 1.1. Sơ đồ quy trình đo đạc ngoài thực địa bằng công nghệ GNSS Hình 1.2. Sơ đồ quy trình sử lý số liệu lưới GNSS Hình 1.3. Kết nối máy thu GPS với máy tính Hình 1.4. Nguyên tắc tính thời gian chung Hình 1.5. Số vệ tinh tham gia tính cạnh Hình 1.6. Quan hệ giữa hai hệ quy chiếu Hình 1.7. Giao diện bắt đầu cài đặt phần mềm Hình 1.8. Nhập mô hình Geoid mới Hình 1.9. Cửa sổ Coordinate System Manger Hình 1.10. Thiết lập các tham số tính chuyển hệ tọa độ Hình 1.11. Đặt tên hệ tọa độ Hình 1.12. Cài đặt các tham số múi chiếu cho hệ tọa độ phẳng Hình 1.13. Tạo mới một Project làm việc Hình 1.14. Nhập dữ liệu Hình 1.15. Hộp thoại Rew Dat Check In Hình 1.16. Màn hình sử lý của phần mềm Trimble Business Center 2.0 Hình 1.17. Dao diện chạy các vectơ cạnh Hình 1.18. Nhập tọa độ điểm gốc vào trong mạng lưới Hình 1.19. Kết quả bình sai dưới dạng file .html Hình 2.1. Mạng lưới trạm thu GNSS của trung tâm dich vụ GNSS quốc tế Hình 3.1. Đồ hình thực nghiệm đo GPS 10 11 12 14 15 28 31 32 32 33 33 34 35 35 36 37 38 39 40 48 65 MỞ ĐẦU 8 Ngày nay xu thế toàn cầu hóa nền kinh tế thế giới, khoa học công nghệ phát triển một cách nhanh chóng, các công nghệ cao như công nghệ thông tin, công nghệ sinh học, công nghệ nano, công nghệ hàng không vũ trụ …đã trở thành mũi nhọn cho sự phát triển mạnh mẽ khoa học công nghệ và sự đột biến của nhiều quốc gia. Công tác trắc địa thực chất là xác định vị trí của tất cả các điểm tức là xác định giá trị (x,y) hoặc (h), việc xác định chính xác các điểm đó đòi hỏi chúng ta phải áp dụng những thành tựu khoa học công nghệ, một trong số đó chính là công nghệ vệ tinh dẫn đường toàn cầu GNSS. Hệ thống vệ tinh dẫn đường toàn cầu GNSS ra đời đã giúp việc xác định vị trí các điểm trên mặt đất một cách dễ dàng, để nâng cao độ chính xác định vị GNSS có rất nhiều phương án chẳng hạn như hạn chế ảnh hưởng của tầng điện ly, tầng khí quyển, xây dựng mô hình trọng trường trái đất với độ chính xác cao trên khu vực xác định, …Việc sử dụng lịch vị tinh chính xác đóng vai trò quan trọng trong công tác xử lý số liệu để đạt được độ chính xác cao trong việc xác định vị trí điểm. Vì vậy em xin phép chọn đề tài với tên gọi “Vai trò của lịch vệ tinh chính xác trong xử lý số liệu GNSS” đề tài này sẽ cho thấy ảnh hưởng của lịch vệ tinh chính xác đến việc xử lý số liệu GNSS. Nội dung của đồ án cơ bản được trình bày trong ba chương: Chương 1. Quy trình sử lý số liệu lưới GNSS. Chương 2. Lịch vệ tinh. Chương 3. Thực nghiệm. Để hoàn thiện đồ án bản thân em không ngừng học tập, tìm hiểu qua sách báo và internet. Trong quá trình thực hiện, em đã nhận được sự giúp đỡ của các thầy cô giáo, đặc biệt là cô giáo ThS. Bùi Thị Hồng Thắm và thầy giáo TS. Vy Quốc Hải – người đã hướng dẫn, chỉ bảo tận tình em trong suốt thời gian qua. Mặc dù đã rất cố gắng xong do thời gian và kiến thức còn hạn chế nên trong nội dung đồ án chắc chắn không tránh khỏi những thiếu sót, em rất mong được sự chỉ bảo của các thầy cô giáo để bài đồ án của em được hoàn thiện hơn. 9 Em xin chân thành cảm ơn! Hà Nội, ngày tháng 6 năm 2014 Sinh viên thực hiện Đỗ Thành Chung Chương 1 QUY TRÌNH XỬ LÝ SỐ LIỆU LƯỚI GNSS Thiết kế lưới, chọn điểm, chôn mốc Lập lịch đo Thiết kế ca đo Đo đạc ngoài thực địa Định tâm cân bằng máy Bật máy thu Đo cao ăngten Ghi sổ đo Đợi máy thu tín hiệu trong khoảng thời gian đã xác định Chuyển ca đo Di chuyển máy thu Cố định một vài máy tại trạm gốc Ngày đo Người đo Số máy Tên điểm Cao máy Thời gian bật máy Thời gian tắt máy Hình 1.1. Sơ đồ quy trình đo đạc ngoài thực địa bằng công nghệ GNSS 10 1.1. Quy trình xử lý số liệu lưới GNSS 1.1.1. Sơ đồ quy trình đo đạc thành lập lưới bằng công nghệ GNSS [...]... thời điểm máy thu tắt của hai máy trong cùng ca đo Như vậy trong khi thu tín hiệu nên đồng thời bật máy và đồng thời tắt máy trong ca đo đó Khi tính cạnh, chỉ có những vệ tinh có số liệu ghi trong hai tệp của hai máy cùng ca đo mới có giá trị tham gia tính cạnh Số vệ tinh chung được mô tả trên hình 1.5 Trong trường hợp này, tại máy thu 1 nhận được tín hiệu của 8 vệ tinh (1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8), còn... của 7 vệ tinh (3, 4, 5, 6, 7, 8, 9) Số lượng vệ tinh chung tham gia tính cạnh sẽ là 6 gồm các vệ tinh sau 3, 4, 5, 6, 7, 8 Như vậy, cần phải bảo đảm sao cho các máy thu trong một ca đo, có số vệ tinh được quan sát đồng thời càng nhiều càng tốt Để bảo đảm điều kiện trên cần lưu ý tới tình trạng che chắn tín hiệu tại các trạm máy Khi chiều dài cạnh càng lớn (cỡ hàng trăm, hàng ngàn km) thì số vệ tinh chung... thì số vệ tinh chung càng ít 17 Vệ tinh được quan trắc tại máy 1 Vệ tinh được quan trắc tại máy 2 3 9 4 5 8 6 7 2 Hình 1.5 Số vệ tinh tham gia tính cạnh 1.1.2.4 Xử lý số liệu Trong mọi trường hợp đo lưới việc xử lý số liệu đo và kiểm tra chất lượng đo phải thực hiện thường xuyên, ít nhất là 1 lần trong ngày Không nên để dồn số liệu của nhiều ngày đo rồi mới xử lý Trong đo GPS thường xảy ra hiện tượng... 19 Trong bước này, sẽ sử dụng toàn bộ trị đo trong thời gian quan trắc ca đo, sử dụng tất cả các số liệu của các vệ tinh quan sát để giải cạnh, thông thường qua bước xử lý này đa số các cạnh đã cho kết quả tốt, trừ những trường hợp tại những trạm đo có vấn đề như bị che chắn, có các tác động nhiễu, đa đường dẫn, … Bước 2: Đối với những cạnh không đạt trong bước 1, cần xử lý lại ở chế độ can thiệp Trong. .. sai số khép lưới nằm trong hạn sai cho phép, có thể tiến hành bình sai lưới GPS Tất cả các mạng lưới GPS có trị đo thừa đều phải được bình sai trong hệ tọa độ 3D Về bản chất, lưới GPS là lưới không gian 3D cho nên lưới GPS cần được bình sai trong hệ toạ độ 3D Trong hệ tọa độ này, mỗi điểm mới lập cần phải xác định ba ẩn số là tọa độ không gian của điểm đó Có thể bình sai lưới GPS trong hệ tọa độ vuông... tuy nhiên chúng đều thực hiện những công đoạn chung như sau: Bình sai lưới trong hệ tọa độ WGS-84 Kết quả của bước bình sai này được tọa độ vuông góc không gian (X,Y,Z) hoặc tọa độ trắc địa (B,L,H) trong hệ WGS84 Bình sai trong hệ tọa độ địa phương, kết quả của bước này là tọa độ (x,y,z) trong hệ tọa độ địa phương mà ta lựa chọn Trong bước này phải chọn Elipxoid và khai báo phép chiếu tương ứng với hệ... phương trọng số được tính theo công thức sau: 32 µ=± [VV ] 3n − 7 (1.33) Dựa vào ma trận nghịch đảo của ma trận hệ số phương trình chuẩn, để đánh giá độ chính xác 7 tham số 1.2 Phần mềm xử lý số liệu lưới GNSS 1.2.1 Giới thiệu tổng quan về phần mềm xử lý Trimble Business Center 2.0 Trimble Business Center 2.0 (TBC) là phần mềm xử lý số liệu đo đạc mạnh nhất của hãng Trimble Phần mềm này có những... ngày được quy vào trong 1 thư mục ở ổ đĩa cứng còn phần mềm xử lý lại để trong thư mục khác và có đường dẫn để trương trình nhận và xử lý Có 2 dạng phần mềm sử lý đó là: 1- từng vectơ, 2- các lời giải cho từng điểm Phần mềm xử lý từng vectơ cạnh trước đây được sử dụng rộng rãi xong hiện nay người ta thường xử dụng phần mềm xử lý nhiều điểm có một số trường hợp một trong các điểm trong ca đo khi quan... sang các dạng định dạng khác Hình 1.2 Sơ đồ quy trình sử lý số liệu lưới GNSS 13 1.1.2.1 Cài đặt phần mềm sử lý số liệu GNSS Tùy theo nhu cầu của từng người sử lý số liệu mà ta lựa chọn phần mềm xử lý cho phù hợp với mục đích sản phẩm đáp ứng nhu cầu công việc Hiện nay trên 14 thị trường có rất nhiều phần mềm sử lý số liệu đo GNSS trong đó phải kể đến các phần mềm khá thông dụng của hãng Trimble (Mỹ)... elipxoid thực dụng – bán trục lớn a và độ dẹt α Nếu cho tọa độ trắc địa ( B1 , L1 , H1 ) của 1 điểm trong hệ 1, cần phải tính chuyển sang tọa độ ( B2 , L 2 , H 2 ) trong hệ 2, thực hiện các bước như sau: 1 Tính chuyển từ tọa độ trắc địa ( B1 , L1 , H1 ) trong hệ 1 thành tọa độ vuông góc không gian địa tâm trong hệ 1 là (X1 , Y1 , Z1 ) 2 Sử dụng 7 tham số đã biết để chuyển toạ độ vuông góc không gian