Ứng dụng công nghệ GPS xây dựng lưới địa chính phục vụ công tác thành lập bản đồ địa chính huyện phúc thọ thành phố hà nội

BỘ GIÁO DỤC VÀ ðÀO TẠO TRƯỜNG ðẠI HỌC NÔNG NGHIỆP HÀ NỘI  TRẦN ðÌNH NGỮ ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ GPS XÂY DỰNG LƯỚI ðỊA CHÍNH PHỤC VỤ CÔNG TÁC THÀNH LẬP BẢN ðỒ ðỊA CHÍNH HUYỆN PHÚC THỌ THÀNH PHỐ HÀ NỘI LUẬN VĂN THẠC SĨ NÔNG NGHIỆP Chuyên ngành: Quản lý ñất ñai Mã số : 60.62.16 Người hướng dẫn khoa học: TS. Nguyễn Duy Bình HÀ NỘI - 2012 Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp …………………… • i LỜI CAM ðOAN Tôi xin cam ñoan số liệu và kết quả nghiên cứu trong luận văn này là trung thực và chưa ñược sử dụng ñể bảo vệ một học vị nào. Nội dung ñề tài này là những kết quả nghiên cứu, những ý tưởng khoa học ñược tổng hợp từ công trình nghiên cứu, các công tác thực nghiệm, các công trình sản xuất do tôi trực tiếp tham gia thực hiện. Tôi xin cam ñoan, các thông tin trích dẫn trong luận văn ñều ñã ñược chỉ rõ nguồn gốc./. Tác giả luận văn Trần ðình Ngữ Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp …………………… • ii LỜI CẢM ƠN ðể hoàn thành ñược ñề tài, tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành ñến: Ban Giám hiệu trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội, lãnh ñạo Viện ðào tạo Sau ðại học, khoa Tài nguyên và Môi trường, cùng các thầy cô giáo ñã giảng dạy, truyền ñạt kiến thức cho tôi trong suốt thời gian tôi tham gia khóa học của Trường. TS. Nguyễn Duy Bình ñã hết lòng quan tâm, trực tiếp hướng dẫn tôi trong quá trình thực hiện ñề tài. Tôi cũng xin gửi lời cảm ơn chân thành ñến gia ñình, bạn bè ñã giúp ñỡ, ñộng viên và ñóng góp ý kiến cho tôi trong suốt quá trình học tập và hoàn thành ñề tài. Do thời gian thực hiện có hạn, kinh nghiệm thực tiễn của bản thân chưa nhiều, luận văn khó tránh khỏi những thiếu sót, kính mong nhận ñược sự ñóng góp ý kiến của quý thầy cô ñể ñề tài hoàn thiện hơn. Tác giả luận văn Trần ðình Ngữ Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp …………………… • iii MỤC LỤC Lời cam ñoan i Lời cảm ơn ii Mục lục ii Danh mục các từ viết tắt iv Danh mục các bảng vi Danh mục các hình vii 1. MỞ ðẦU 1 1.1 Tính cấp thiết của ñề tài……………………………………………… 1 1.2 Mục ñích của ñề tài……………………………………………………. 2 1.3 Yêu cầu của ñề tài…………………………………………………… 2 1.4 Tính khoa học và thực tiễn của ñề tài………………………………… 2 2. TỔNG QUAN CÁC VẤN ðỀ NGHIÊN CỨU 3 2.1 Khái quát về hệ thống ñịnh vị toàn cầu GPS………………………… 3 2.1.1 Khái niệm về GPS [12] 3 2.1.2 Các thành phần của GPS [5] 3 2.1.3 Nguyên lý ñịnh vị GPS [13] 6 2.1.4 Các nguồn sai số trong ñịnh vị GPS [2] 12 2.1.5 Ưu ñiểm của phương pháp ñịnh vị GPS 15 2.1.6 Tọa ñộ và hệ qui chiếu 16 2.2 Lịch sử phát triển của hệ thống ñịnh vị toàn cầu…………………… 18 2.2.1 Trên thế giới [2] 18 2.2.2 Tại Việt Nam 19 2.3 Xây dựng lưới ñịa chính ở Việt Nam………………………………… 22 2.3.1 Khái niệm, nguyên tắc thiết kế lưới 22 2.3.2 Cơ sở toán học của lưới ñịa chính 23 2.3.3 Mật ñộ ñiểm khống chế 27 Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp …………………… • iv 3. ðỐI TƯỢNG, PHẠM VI, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 29 3.1 ðối tượng nghiên cứu…………………………………………………29 3.2 Phạm vi nghiên cứu………………………………………………… 29 3.3 Nội dung nghiên cứu………………………………………………… 29 3.4 Phương pháp nghiên cứu…………………………………………… 29 3.5 Quy trình xây dựng lưới ñịa chính…………………………………. 31 4. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN 32 4.1. Khái quát về ñiều kiện tự nhiên, kinh tế xã hội của huyện Phúc Thọ 32 4.1.1. ðiều kiện tự nhiên 32 4.1.2. Thực trạng phát triển kinh tế…………………………………… 35 4.2 Tình hình quản lý ñất ñai và tư liệu trắc ñịa bản ñồ ………………. 38 4.2.1 Tình hình Quản lý ñất ñai trong huyện ………… 38 4.2.2 Tư liệu trắc ñịa bản ñồ …………. 40 4.3 Ứng dụng công nghệ GPS ñể thành lập lưới ðịa chính………………. 42 4.3.1 Các văn bản 42 4.3.2 Thiết kế lưới 43 4.3.3 Chuyển ñiểm ra thực ñịa 45 4.3.4 ðo ñạc bằng công nghệ GPS tương ñối tĩnh 48 4.3.5 Xử lý tính toán bình sai 54 4.3.6 Kết quả, ñánh giá kết quả 69 4.4 ðo kiểm tra…………………………………………………………… 73 4.4.1 So sánh kết quả ño kiểm tra với kết quả ñã thực hiện 73 4.4.2 So sánh kết quả ño kiểm tra vị trí ñiểm 74 5. KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 75 5.1 Kết luận……………………………………………………………… 75 5.2 Kiến nghị……………………………………………………………… 76 TÀI LIỆU THAM KHẢO 77 Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp …………………… • v DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT BððC : Bản ñồ ñịa chính DOP : Dilution of Precision ðộ mất chính xác GPS : Global Positioning System Hệ thống ñịnh vị toàn cầu HDOP : Horizon Dilution of Precision ðộ mất chính xác theo phương ngang PDOP : Position Dilution of Precision ðộ mất chính xác vị trí vệ tinh theo 3D Ratio : Tỉ số phương sai Reference Variance : ðộ chênh lệch tham khảo Rms : Sai số chiều dài cạnh VDOP : Vertiacal Dilution of Precision ðộ mất chính xác theo phương dọc X, Y, h : Tọa ñộ X, Y, ðộ cao thủy chuẩn tạm thời Mx, My, Mh : Sai số theo phương x, y, h Mp : Sai số vị trí ñiểm Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp …………………… • vi DANH MỤC CÁC BẢNG STT Tên bảng Trang 4.1 Số ñiểm thiết kế ño trên ñịa bàn huyện 45 4.2 Các chỉ tiêu kỹ thuật trong xây dựng lưới GPS 64 4.3 Số lượng ñiểm GPS ño ñược 70 4.4 So sánh số liệu ñạt ñược với quy phạm ban hành 72 4.5 So sánh kết quả xử lý ñược với kết quả ño kiểm tra 73 Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp …………………… • vii DANH MỤC CÁC HÌNH STT Tên hình Trang Hình 2.1: Mô hình hình ảnh trái ñất và vệ tinh GPS 3 Hình 2.2: Cấu trúc tín hiệu GPS (Nguồn: merl.com) 4 Hình 2.3: Các trạm ñiều khiển GPS (Nguồn: atheenah.com) 5 Hình 2.4: Các thành phần chính của GPS (Nguồn: atheenah.com) 6 Hình 2.5: Xác ñịnh hiệu số giữa các thời ñiểm……………………………….7 Hình 2.6: Kỹ thuật giải ña trị tại các máy thu (Nguồn: atheenah.com) 9 Hình 2.7: Kỹ thuật ñịnh vị tuyệt ñối ( Nguồn: vgl.com.vn) 10 Hình 2.8: Kỹ thuật ñịnh vị tương ñối 12 Hình 4.1: Trình bày mặt mốc 46 Hình 4.2: Cửa sổ Select Date 49 Hình 4.3: Cửa sổ Add New Point 49 Hình 4.4: Cửa sổ Auto View Time Selection 50 Hình 4.5: Cửa sổ ListTimes 50 Hình 4.6: Máy ño GPS Trimble R3 52 Hình 4.7: Cửa sổ Create a New Project 56 Hình 4.8: Cửa sổ GPSurvey Project: PHUC THO 56 Hình 4.9: Cửa sổ Load from DAT file: Interactive 57 Hình 4.10: Cửa sổ Receiver Detected 57 Hình 4.11: Cửa sổ Verify Station for Static Occupation 1 58 Hình 4.12: Cửa sổ Load 59 Hình 4.13: Cửa sổ Static Processing 60 Hình 4.14: Sơ ñồ lưới Phúc Thọ 61 Hình 4.15: Cửa sổ Closure 3 Baselines 62 Hình 4.16: Cửa sổ TRIMNET Plus Network Adjustment 65 Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp …………………… • 1 1. MỞ ðẦU 1.1 Tính cấp thiết của ñề tài Hệ thống ñịnh vị toàn cầu GPS là hệ thống ñịnh vị, dẫn ñường sử dụng các vệ tinh nhân tạo ñược Bộ Quốc phòng Mỹ triển khai từ những năm ñầu thập kỷ 70. Ban ñầu, hệ thống này ñược dùng cho mục ñích quân sự nhưng sau ñó ñã ñược thương mại hóa, ñược ứng dụng rất rộng rãi trong các hoạt ñộng kinh tế, xã hội. Ngày nay, trong rất nhiều lĩnh vực của ñời sống xã hội ñã và ñang áp dụng công nghệ GPS. Trong trắc ñịa cũng vậy, công nghệ GPS ñã mở ra thời kỳ mới, ñã thay thế công nghệ truyền thống trong việc thành lập và xây dựng mạng lưới tọa ñộ các cấp. Với ngành trắc ñịa bản ñồ thì ñây là cuộc cách mạng thực sự về cả kỹ thuật, chất lượng cũng như hiệu quả kinh tế trên phạm vi toàn thế giới nói chung và ở Việt Nam nói riêng. Hệ thống ñịnh vị toàn cầu GPS ñã ñược công nhận và sử dụng rộng rãi như một công nghệ tin cậy, hiệu quả trong trắc ñịa bản ñồ bởi các tính ưu việt sau: Có thể xác ñịnh tọa ñộ của các ñiểm từ ñiểm gốc khác mà không cần thông hướng; ñộ chính xác ño ñạc ít phụ thuộc vào ñiều kiện thời tiết (có thể ño trong mọi ñiều kiện thời tiết); việc ño ñạc tọa ñộ các ñiểm rất nhanh chóng, tính chính xác cao, ở vị trí bất kỳ trên trái ñất; kết quả ño ñạc có thể tính trong hệ tọa ñộ toàn cầu hoặc hệ tọa ñộ ñịa phương bất kỳ.[4] Cùng với thời gian, công nghệ GPS ngày càng phát triển hoàn thiện theo chiều hướng chính xác, hiệu quả, thuận tiện hơn và ñược sử dụng rộng rãi. Người ta ñã sử dụng công nghệ GPS ñể xây dựng lưới tọa ñộ nhà nước thay thế cho các phương pháp truyền thống, ñạt ñược ñộ chính xác cao. Huyện Phúc Thọ thành phố Hà Nội những năm qua có tốc ñộ phát triển kinh tế tương ñối nhanh kéo theo nhu cầu sử dụng ñất ngày càng tăng. Chính vì thế nhu cầu bức thiết trong quản lý ñất ñai của huyện là phải thành lập Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp …………………… • 2 ñược bản ñồ ñịa chính (BððC) có ñộ chính xác cao. Muốn có ñược ñiều ñó cần phải xây dựng hệ thống lưới ñịa chính trên ñịa bàn huyện. ðể mở rộng khả năng sử dụng công nghệ GPS, góp phần ñưa công nghệ mới vào sản xuất, xây dựng hệ thống lưới ñịa chính huyện Phúc Thọ thành phố Hà Nội, chúng tôi tiến hành nghiên cứu ñề tài: “Ứng dụng công nghệ GPS xây dựng lưới ñịa chính phục vụ công tác thành lập bản ñồ ñịa chính huyện Phúc Thọ, thành phố Hà Nội” 1.2 Mục ñích của ñề tài Thông qua việc nghiên cứu nhằm tìm hiểu khả năng ứng dụng công nghệ GPS vào xây dựng lưới ñịa chính khu vực ñồng bằng của Hà Nội. 1.3 Yêu cầu của ñề tài Thiết kế, thi công lưới ñịa chính trên ñịa bàn huyện Phúc Thọ. Phân tích, ñánh giá ñộ chính xác và khả năng ứng dụng công nghệ GPS trong xây dựng lưới ñịa chính ở khu vực ñồng bằng. 1.4 Tính khoa học và thực tiễn của ñề tài Dựa trên công nghệ GPS ñể xây dựng hệ thống lưới ñịa chính thay thế cho phương pháp xây dựng lưới truyền thống, góp phần ñưa công nghệ mới vào sản xuất nhằm nâng cao ñộ chính xác lưới, mang lại hiệu quả kinh tế - kỹ thuật trong thực tế sản xuất. [...]... và duy nh t ñ thành l p lư i ñ a chính trong ño v b n ñ ñ a chính thành ph Hà N i Vi c xây d ng lư i ñ a chính ñ m b o tuân th theo ñúng quy ñ nh c a Nhà nư c ñã ñ t ra và ñang ti n hành xây d ng trên ph m vi toàn Thành ph 2.2.2.3 Tình hình ng d ng công ngh GPS huy n Phúc Th Trên ñ a bàn huy n có t ng s 14 ñi m ñ a chính cơ s h ng III, ñư c Công ty ðo ñ c ð a chính và Công trình thi công năm 1999... hoàn thành vào năm 2004 B Tài nguyên và Môi trư ng ñã k t thúc công tác xây d ng m ng lư i ñ a chính cơ s và chính th c công b hoàn thành (g m 13.836 ñi m) Toàn b lư i to ñ này ñư c ño ñ c b ng công ngh GPS Hi n nay C c ðo ñ c và B n ñ Vi t Nam ñã ñươc ñ u tư xây d ng 6 tr m GPS c ñ nh: ð Sơn, Vũng Tàu, Lai Châu, Hà Giang, Cao B ng, Qu ng Nam cung c p s li u c i chính phân sai cho ño to ñ b ng công. .. v k thu t và kinh t Các ch tiêu thành l p lư i ñ a chính b ng công ngh GPS ñã ñư c quy ñ nh t i Quy t ñ nh 08/2008/Qð-BTNMT ngày 10 tháng 11 năm 2008 c a B Tài ngyên và Môi trư ng 2.2.2.2 Tình hình ng d ng công ngh GPS Thành ph Hà N i Hà N i là thành ph thu c Trung ương n m trong vùng ñ ng b ng sông H ng, nơi ñây có ñ a hình tương ñ i b ng ph ng Vi c l p lư i ñ a chính b ng phương pháp ñư ng chuy... c b n ñ ñ a chính thì b t bu c ph i ño GPS ñ ghép biên các d án v i nhau tránh tình tr ng các d án tr ng l n lên nhau, thu n ti n cho vi c qu n lý V i vi c áp d ng công ngh m i, công ngh GPS trong vi c xây d ng lư i ñ a chính cơ s ñã h n ch ñư c r t nhi u tr ng i, gi m giá thành và nâng cao ñ chính xác Tính ưu vi t c a GPS l i ñư c kh ng ñ nh m t cách rõ ràng ngay sau khi áp d ng, ñã tr thành gi i pháp... nư c ñã quy t ñ nh ng d ng công ngh GPS ñ ñ i m i công ngh xây d ng lư i to ñ Sau khi th nghi m thành công, công ngh GPS ñư c áp d ng ngay vào s n xu t ñ thi công lư i to ñ c nh ng n Minh H i, Sông Bé và Tây Nguyên g m 117 ñi m ðây là nh ng ñ a bàn còn l i chưa có lư i to ñ vì không ñ ñi u ki n ñ thi công theo công ngh ño ñ c truy n th ng Trư ng ð i h c Nông nghi p Hà N i – Lu n văn th • sĩ khoa h c... cung c p s li u c i chính phân sai cho ño to ñ b ng công ngh GPS trong ño v b n ñ , ñi u tra Tài nguyên, phân gi i c m m c và ph c v an ninh qu c phòng Hi n nay công ngh GPS ñã và ñang ñư c ng d ng r ng rãi trong công tác xây d ng lư i ñ a chính và lư i kh ng ch ño v ñ thành l p b n ñ ñ a chính các t l t i m t s ñ a phương Qua th c t th y r ng công ngh này có chi u hư ng phát tri n t t, kh năng ng d ng... ñư c ño GPS là các ñi m thu c các d án khu công nghi p, tr c ñư ng giao thông nh m ph c v m c ñích xây d ng b n ñ ñ a hình, b n ñ ñ a chính, c m m c ph c v công tác thu h i, gi i phóng m t b ng c a khu ño 2.3 Xây d ng lư i ñ a chính Vi t Nam 2.3.1 Khái ni m, nguyên t c thi t k lư i 2.3.1.1 Khái ni m v lư i GPS Lư i GPS g m các ñi m ñư c chôn trên m t ñ t nơi n ñ nh ho c b trí trên ñ nh các công trình... như các ñ a phương khác, Hà N i ñã có ñư c h th ng m c to ñ Nhà nư c, hi n t i có 300 m c to ñ Nhà nư c, trong ñó có 2 ñi m h ng I, 8 ñi m h ng II và 290 ñi m h ng III Các m c này ñư c ño b ng công ngh GPS, có ñ chính xác cao M t ñ Trư ng ð i h c Nông nghi p Hà N i – Lu n văn th • sĩ khoa h c nông nghi p …………………… c 21 trung bình 3.000ha/m c Hi n nay theo quy ñ nh c a Thành ph Hà N i thì t t c các d án... ng Trư ng ð i h c Nông nghi p Hà N i – Lu n văn th • sĩ khoa h c nông nghi p …………………… c 19 Năm 1991, công ngh GPS kho ng cách dài ñư c th nghi m thành công, t năm 1991 – 1992 chúng ta ñã s d ng công ngh GPS ñ xây d ng m t s m ng lư i h ng II nh ng vùng khó khăn (Minh H i, Tây Nguyên…) S d ng GPS ñ xây d ng lư i tr c ñ a bi n g m 36 ñi m ño n i t t c các ñ o, qu n ñ o l n v i ñ t li n trong ñó có 23... b o ñ m t ñ ñi m, ph trùm khu ño, ph c v cho công tác ño v b n ñ ñ a chính theo t ng giai ño n - Thư ng xuyên c p nh t, ti n hành nâng cao ñ chính xác b ng c ng ngh và k thu t ño ti n ti n - Trong quá trình thi t k ch n phương án t i ưu, giá thành r , d thi công, ñ ng th i ñ m b o ñ chính xác trong ño v theo t ng c p h ng 2.3.2 Cơ s toán h c c a lư i ñ a chính 2.3.2.1 L a ch n m t chi u [8] Vi c th . Thọ thành phố Hà Nội, chúng tôi tiến hành nghiên cứu ñề tài: Ứng dụng công nghệ GPS xây dựng lưới ñịa chính phục vụ công tác thành lập bản ñồ ñịa chính huyện Phúc Thọ, thành phố Hà Nội 1.2. ðẠI HỌC NÔNG NGHIỆP HÀ NỘI  TRẦN ðÌNH NGỮ ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ GPS XÂY DỰNG LƯỚI ðỊA CHÍNH PHỤC VỤ CÔNG TÁC THÀNH LẬP BẢN ðỒ ðỊA CHÍNH HUYỆN PHÚC THỌ THÀNH PHỐ HÀ NỘI LUẬN VĂN THẠC. phải xây dựng hệ thống lưới ñịa chính trên ñịa bàn huyện. ðể mở rộng khả năng sử dụng công nghệ GPS, góp phần ñưa công nghệ mới vào sản xuất, xây dựng hệ thống lưới ñịa chính huyện Phúc Thọ thành