NGHIÊN cứu TỔNG QUAN XU THẾ CHUYỂN đổi SANG TRẮC địa KHÔNG lưới

BỘ TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯƠNG HÀ NỘI ***************************** BÁO CÁO KẾT QUẢ ĐỀ TÀI: NGHIÊN CỨU KHOA HỌC VÀ PHÁT TRIỂN CÔNG NGHỆ TÊN ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU TỔNG QUAN XU THẾ CHUYỂN ĐỔI SANG TRẮC ĐỊA KHÔNG LƯỚI Hà Nội - 2014 HÀ NỘI 2014 BỘ TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG HÀ NỘI ***************************** Sinh viên thực hiên: - Trần Văn Trình - Nguyễn Thị Minh - Vũ Minh Lý - Hoàng Thị Mơ - Tống Mạnh Cường BÁO CÁO KẾT QUẢ ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU KHOA HỌC VÀ PHÁT TRIỂN CÔNG NGHỆ TÊN ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU TỔNG QUAN XU THẾ CHUYỂN ĐỔI SANG TRẮC ĐỊA KHÔNG LƯỚI CƠ QUAN CHỦ TRÌ CHỦ NHIỆM ĐỀ TÀI (Ký tên đóng dấu) T.S Vy Quốc Hải NĂM 2014 2 TS Phạm Thị Hoa MỤC LỤC 3 C/A: Coarse/Acquisite-code CORS: Continuously Operating Reference Station DGPS: Differential Global Positioning System DGNSS: Differential Global Navigation Satellite System EU: European Union FKP: Flächen Korrektur Parameter GDGPS: Global Differential GPS GPS: Global Positioning System GLONASS :Global Orbiting Navigation Satellite System GNSS: Global Navigation Satellite System IAG: International Association of Geodesy IERS: International Earth Rotation Service IGS: International GNSS Service IRNSS: Indian Regional Navigational Satellite System ITRF: International Terrestrial Reference Frame JPL: Jet Propulsion Laboratory LADGPS: Local Area Differential Global Positioning System LODG: Locally Optimized Differential MAC: Master Auxiliary Concept MCS: Master Control Station MSK DGPS: Minimum Shifi Keying Differential Global Positioning System MSAS: MTSAT Satellite – based Augmentation System MTSAT: Multi - function Transport Satellite NASA: National Aeronautics and Space Administration NAVSTAR GPS: Navigation Signal Timing and Ranging Global Positioning System NRTK CORS: Network Real Time Kinematic Core PDOP: Position Dilution of Precision PPP: Precise Point Positioning 4 RINEX: Receiver Independent Exchange RF: Radio Friquency RTK: Real Time Kinematic SBAS : Sattelite Based Augmentation System SPS : Synchronized Pseudolites SINEX: Solution Independent Exchange Format USD: United States Dollar VRS: Virtual Reference Station WAAS: Wide Area Augmentation DGPS System WADGPS: Wide Area Differential Global Positioning System WGS-84: World Geodetic System 1984 5 DANH MỤC HÌNH ẢNH 6 Lời nói đầu Ngày nay, với phát triển mạnh mẽ khoa hoc kỹ thuật người cho đời nhiều hệ thống định vị toàn cầu như: Hệ thống định vị toàn cầu Global Positioning System(GPS) Mỹ, hệ thống định vị toàn cầu GLONASS Liên Bang Nga, hệ thống định vị toàn cầu GALILEO Liên Minh Châu Âu EU, hệ thống định vị toàn cầu COMPASS Trung Quốc gọi chung hệ thống định vị toàn cầu (Global Navigation Satellite System – GNSS) GNSS ứng dụng rộng rãi lĩnh vực như: thành lập lưới khống chế, thành lập đồ, quan trắc địa động, quân sự, trắc địa công trình…Trong đặc biệt đời hệ thống định vị toàn cầu Global Positioning System có tên viêt tắt GPS mang lại diện mạo cho công nghệ khoa học kỹ thuật đại Tại Việt Nam, công nghệ GPS ứng dung vào công tác trắc địa từ năm 1990 – 1991 Sau thời gian ngắn thử nghiệm, làm chủ công nghệ GPS để hoàn thiện mạng lưới thiên văn – trắc địa quốc gia, góp phần xây dựng hệ quy chiếu VN – 2000 mở rộng ứng dụng công nghệ GPS vào nhiệm vụ khác trắc địa đồ Việt Nam Tính đến việc ứng dụng công nghệ GNSS có bước phát triển lớn, đặc biệt ứng dụng GNSS nghành Trắc Địa – Bản Đồ Cục đo đạc đồ Nhà Nước đưa vào sản xuất nhằm đáp ứng yêu cầu xây dựng mạng lưới tọa độ nhà nước khu vực khó khăn nhất, mà công nghệ truyền thống khả thực phải trả chi phí lớn tốn nhiều thời gian Trong năm 1991 đến 1994, Cục Đo đạc đồ Nhà Nước xây dựng thành công mạng lưới tọa độ nhà nước hạng II Tây Nguyên, đồng thời xây dựng thành công mạng lưới trắc địa biển nối đảo với mạng lưới tọa độ đất liền Sử dụng GNSS trắc địa có ưu điểm hẳn với công nghệ đo đạc truyền thống: • Khả đo nhanh, độ xác cao 7 • Ít chịu ảnh hưởng điều kiện thời tiết • Có thể đo nơi đâu không bị phụ thuộc vào địa hình Đó điều mà công tác truyền thống làm Trong thời gian qua, Việt Nam, việc ứng dụng GNSS việc thành lập lưới trắc địa khắc phục nhược điểm phương pháp truyền thống, nhiên nhu cầu người dùng vẫn mong muốn có độ chính xác định vị và suất đo đạc ngày càng được cải thiện Do đó, xu thế chuyển đổi sang Trắc địa không lưới đã và được nghiên cứu ở cả và ngoài nước Để rõ bức tranh về hiện trạng này, chúng em thực nghiên cứu đề tài khoa học với chủ đề: "Nghiên cứu xu chuyển đổi sang trắc địa không lưới" 8 Chương 1: Tổng quan nội dung nghiên cứu đề tài 1.1 Đặt vấn đề Trong thời gian qua, Việt Nam, việc ứng dụng GNSS việc thành lập lưới trắc địa khắc phục nhược điểm phương pháp truyền thống, nhiên nhu cầu người dùng vẫn mong muốn có độ chính xác định vị và suất đo đạc ngày càng được cải thiện Do đó, xu thế chuyển đổi sang Trắc địa không lưới đã và được nghiên cứu ở cả và ngoài nước 1.2 Mục tiêu đề tài - Mục tiêu chung: Nghiên cứu xu chuyển đổi sang trắc địa không lưới - Mục tiêu cụ thể: Chỉ rõ các công nghệ hiện tại để chuyển sang xu thế Trắc địa không lưới 1.3 Cách tiếp cận - Phương pháp luận (Cách tiếp cận): Đề tài tiếp cận từ tổng quát đến chi tiết và theo tiến trình lịch sử của vấn đề - Các phương pháp nghiên cứu • Phương pháp chuyên gia: Làm việc với hướng dẫn giảng viên hướng dẫn, tham khảo ý kiến hướng dẫn nhà khoa học • Phương pháp thu thập tài liệu số liệu: Thu thập tài liệu số liệu liên quan đến đề tài internet, giáo trình, đề tài nghiên cứu • Phương pháp phân tích: Từ tài liệu thu thập ưu nhược điểm phương pháp • Phương pháp tổng hợp: Tổng hợp tài liệu, ý kiến chuyên gia Chương 2: Phạm vi, đối tượng, nội dung phương pháp nghiên cứu 2.1 Phạm vi, đối tượng nghiên cứu: - Đối tượng nghiên cứu: Các công nghệ hiện tại để chuyển sang Trắc địa không lưới - Địa điểm nghiên cứu : Trên thế giới và ở Việt Nam - Thời gian nghiên cứu : tháng 2.2 Nội dung Nghiên cứu - Tổng quan hệ thống định vị dẫn đường vệ tinh (Global Navigation Satellite Systems, viết tắt GNSS ) - Lưới khống chế trắc địa - Xu trắc địa không lưới - Kết luận kiến nghị 10 10 Ngoài hệ thống sử dụng vệ tinh tăng cường, chúng bố trí nơi mà khả quan sát vệ tinh bị hạn chế, giúp cải thiện yếu tố đồ hình vệ tinh, liên quan đến suy giảm độ xác đinh vị (PDOP), nhằm nâng cao độ xác định vị GNSS Giả vệ tinh sử dụng khai thác mỏ lộ thiên Các máy thu GPS làm việc khai trường bị hạn chế khả thu nhận tín hiệu vệ tinh GPS (VTGPS) bờ mỏ che chắn, nên người ta sử dụng số giả vệ tinh (PS) để tăng cường cho công tác định vị Hình 3-12: giả vệ tinh cho khai thác mỏ lộ thiên Trong số trường hợp khác giả vệ tinh sử dụng gương điện tử (Elictronic Mirror) để phản xạ tín hiệu từ vệ tinh điểm biết vị trí (tọa độ) mặt đất đến máy thu người sử dụng lúc giả vệ tinh gọi giả vệ tinh đồng - SPS (Synchronized Pseudolites) Trong trường hợp này, cần vệ tinh GPS tiến hành định vị giả vệ tinh đồng SPS điểm biết tọa độ 39 39 Hình 3-13: Một phương án định vị sử dụng giả vệ tinh đồng Giải pháp có số ưu điểm so với hệ thống dựa vào vệ tinh túy: • Có thể triển khai mà không cần thay hay đổi phần cứng máy thu GNSS mà cần thay đổi nhỏ phần mềm nhúng (Firmware) gọi phần sụn máy • Số lượng vị trí giả vệ tinh điều chỉnh cho phù hợp với hoàn cảnh để nâng cao độ xác mặ độ cao • Hệ thống làm việc không gian gần mặt đất, không chịu ảnh hưởng tầng điện ly Tuy nhiên, giải pháp có nhược điểm : “ Vấn đề GẦN-XA (Near-Far problem)” Nguyên nhân thay đổi cảu công suất tín hiệu thu từ giả vệ tinh khoảng cách giưa máy thu trạm hay đổi • Tín hiệu từ giả vệ tinh lân cận máy thu gây nhiễu cho máy thu • Nếu giả vệ tinh nằm xa tín hiệu không đến máy thu yếu để máy thu phát Việc phát tín hiệu dạng xung ngắn với chu trình hoạt động thấp biện pháp để giảm đến mức tối thiểu vấn đề GẦN-XA 40 40 a  Hệ thống tăng cường sở vệ tinh Định vị GPS vi phân diện rộng Được viết tắt WADGPS Một hệ thống WADGPS bao gồm trạm tham chiếu hệ thống phát tín hiệu cải diện rộng thông qua vệ tinh viễn thông địa tĩnh Mạng tham chiếu sử dụng để xác định số hiệu chỉnh kiểu véctơ cho vệ tinh Mỗi véctơ chứa số hiệu chỉnh đồng hộ vệ tinh, lịch vệ tinh mô hình sai số tầng điện ly, tầng đối lưu Số hiệu chỉnh véctơ cho hiệu cao phạm vi rộng so với số hiệu chỉnh vi phân diện hẹp LADGPS Hiện nay, phương pháp triển khai trở thành dịch vụ GPS tuyệt đối xác tức thời PPP toàn cầu Hệ thống GDGPS cho phép định vị tức thời độ xác cỡ 10cm mặt 20cm độ cao, đồng thời cung cấp thời gian với sai số na-nô giây (ns) vị trí ( ngày sử dụng thiết bị công nghệ NAVCOM Start Fire, C-NAV, Oministar-HP )  Hệ thống WAAS Mỹ Theo nguyên tắc định vị vi phân diện rộng WADGPS, năm 1995 Mỹ bắt đầu xây dựng hệ thống định vị GPS vi phân diện rộng WAAS Tháng 7, năm 2003, hệ thống thức vào hoạt động hệ thống gồm 38 trạm tham chiếu kết nối mạng với trạm chủ, trạm truyền số cải thông qua vệ tinh viễn thông địa tĩnh Một số hình ảnh cấu trúc WAAS 41 41 Hình 3-14: Mô hình làm việc WASS Khả truyền tin tức thời vệ tinh địa tĩnh mạnh nên diện phủ sóng cực lớn Hệ thống bao trùm toàn nước Mỹ kể phần Alaska Phương thức hoạt động: • Đem tín hiệu cải sai phân khu vực rộng trạm chủ tính từ 38 trạm mặt đất chuyển lên vệ tinh viễn thông địa tĩnh • Vệ tinh dung tần số L1 (của GPS) phát tín hiệu cải sai phân nói cho trạm sử dụng Hệ thống WAAS cung cấp số cải thông qua tần số giống tần số vệ tinh GPS nên máy thu GPS người sử dụng thu trực tiếp tín hiệu cải vi phân WAAS từ vệ tinh địa tĩnh mà không qua thiết bị thu nhận khác Độ xác trạm sử dụng nâng cao vệ tinh địa tĩnh WAAS phát tín hiệu cải mà phát lịch vệ tinh địa tĩnh C/A-code Lúc vệ tinh địa tĩnh tựa vệ tinh GPS cung cấp thêm nguồn đo khoảng cách giả từ máy thu đến vệ tinh Người sử dụng định vị tức thời với độ xác mặt nhỏ 2m độ cao không 3m 42 42  Dịch vụ EGNOS châu Âu Hệ thống tương tự WAAS Mỹ Hoạt động từ cuối năm 2002 điều hành quan dân sự, hệ thống vào sử dụng với vệ tinh địa tĩnh riêng Thông qua vệ tinh địa tĩnh, EGNOS phát thông tin tình trạng hệ thống GPS Mỹ GLONASS Nga, đồng thời tính hiệu chỉnh ảnh hưởng khí tượng cung cấp số hiệu chỉnh sai phân Tất nước EU sử dụng dịch vụ EGNOS, bảo đảm độ xác định vị tuyệt đối tức thời khoảng ±3m  Hệ thống MSAS Nhật Bản Hệ thống sử dụng vệ tinh chuyển tải đa chức MTSAT làm phương tiện chuyển tải thông tin tăng cường đến người sử dụng Hệ thống có trạm tham chiếu với hai trạm chủ (MCS) đặt Kobe Hitachi-Ota Hệ thống MSAS truyền số cải DGPS thông qua hai vệ tinh viễn thông địa tĩnh, có vai trò kết nối thông tin tương tự hệ thống tăng cường WAAS EGNOS Năm 2005, vệ tinh MTSAT-1R (140°E) phóng lên quỹ đạo Năm 2006, vệ tinh MTSAT-2(145°E) phóng lên quỹ đạo Vùng hoạt động MSAS Đông Châu Á Tây Thái Bình Dương Độ xác tương tự hệ thống WAAS EGNOS 3.3.2.3 Hệ thống trạm tham chiếu làm việc liên tục Từ năm 1995, với phát triển hệ thống tham chiếu quan trắc thường xuyên (Permanently Observing Reference Stations) hệ thống lưới IGS toàn cầu, nhiều quốc gia xây dựng hệ thống trạm tham chiếu làm việc liên tục phục vụ cho nhiều mục đích khác nhau: - Cung cấp dịch vụ định vị xác định điểm với độ xác cỡ cm đo - vài độ xác cỡ dm đo vài phút Định vị đông xử lý tức thời với độ xác cỡ dm cho máy bay, tàu thuyền phương tiện đất liền 43 43 - Các dạng đo dạc công tác trắc địa đồ xác định tọa độ điểm khống chế, đo vẽ chi tiết thành lập đồ địa hình, đồ địa - Nghiên cứu khí tượng, khí tầng điện ly… Khái quát về hệ thống tăng cường CORS ( Hệ thống trạm tham chiếu hoạt động liên tục)  Khái quát về CORS CORS tên viết tắt cụm từ “Continuously Operating Reference Station” Công nghệ CORS đời từ giao thoa công nghệ định vị vệ tinh, công nghệ tin học, công nghệ mạng Hệ thống thiết bị ứng dụng công nghệ CORS (gọi tắt hệ thống CORS) tự động cung cấp thông tin trị đo, loại số hiệu chỉnh, thông tin thời thông tin liên quan khác kết thu tín hiệu vệ tinh thời điểm trước cho nhiều đối tượng sử dụng khác nhau, với nhu cầu khác mức độ khác Hệ thống bao gồm: nhiều trạm thu tín hiệu vệ tinh đặt cố định liên tục thu tín hiệu (24h/24h), trung tâm xử lý liệuvà máy thu GPS di động (máy dùng theo nhu cầu người sử dụng, máy thực thu tín hiệu vệ tinh, kết hợp kết thu với liệu hiệu chỉnh hệ thống để tính tọa độ xác) Như thấy, để hệ thống vận hành được, phận hệ thống phải có kết nối, vấn đề quan tâm việc phát triển, cải tiến chất lượng hệ thống CORS Tính đến thời điểm nay, việc kết nối thực theo giải pháp công nghệ như: mạng LAN, mạng Internet 44 44 Hình 3-15 Trạm Cors Trạm Cors cần được bố trí nơi thông thoáng, có góc ngưỡng khoảng 10o có nguồn điện để đảm bảo máy thu tín hiệu liên tục Số liệu đo đạc của mạng lưới trạm Cors hệ thống được xử lý hàng ngày tại trạm trung tâm Điều này giúp hệ thống cung cấp số liệu kịp thời cho các hoạt động nghiên cứu khoa học và thực tiễn Giữa người sử dụng với trạm chủ có hai giải pháp kết nối bản: - Giải pháp 1: Sử dụng trạm tham chiếu ảo (VRS) Trạm sử dụng gửi toạ độ gần đúng đến trung tâm xử lý, trung tâm xử lý tạo trạm tham chiếu ảo (gần khu vực đo) với toạ độ tương ứng Trạm sử dụng tính toán vị trí tương đối giữa tạm sử dụng và trạm tham chiếu, sở đó sẽ xác định được toạ độ chính xác cho điểm đặt máy Ưu điểm của giải pháp này là cho độ chính xác cao giải pháp Nhược điểm của giải pháp này là số người dùng bị hạn chế - Giải pháp 2: Tại trạm xử lý trung tâm, mô hình cải chính được tính toán từ các số liệu quan trắc của cả hệ thống trạm Cors và được phát rộng rãi thông qua hệ thống truyền phát tin Máy thu của người sử dụng sẽ nhận được thông tin cải chính từ mô hình này, tiến hành hiệu chỉnh số cải chính vào kết quả định vị tuyệt đối Theo giải pháp này, trạm Cors đóng vai trò trạm DGPS Ưu điểm của phương pháp này là không hạn chế về số lượng người sử dụng cho độ chính xác thấp giải pháp VRS 45 45  Khái quát tình hình xây dựng hệ thống trạm Cors thế giới và ở Việt Nam Hệ thống định vị toàn cầu GPS sinh từ Mỹ, với công nghệ CORS, lần Mỹ lại khẳng định vị trí siêu cường lĩnh vực công nghệ định vị vệ tinh, công nghệ tin học công nghệ mạng Thật vậy, lý thuyết công nghệ CORS nhà khoa học Mỹ đưa Mỹ nước tiên phong xây dựng hệ thống trạm CORS lãnh thổ Cho đến nay, quốc gia có mạng lưới hệ thống trạm CORS mạnh số lượng chất lượng Tại thời điểm năm 2008, trạm thu tín hiệu vệ tinh cố định hệ thống CORS thuộc tầm kiểm soát quốc gia Mỹ vào khoảng 1350 trạm Từ đến nay, số lượng trạm không ngừng tăng lên với tốc độ khoảng 15 trạm/tháng Chính thế, Mỹ khai thác nhiều tính ưu việt hệ thống để ứng dụng vào công tác nghiên cứu khoa học hoạt động thực tiễn, mang lại lợi ích khổng lồ mặt kinh tế Hình 3-16: Một số hình ảnh trạm CORS Bên cạnh siêu cường Mỹ, nước khác Canada, Đức, Nhật, Thụy sĩ, Hàn Quốc, Trung quốc xây dựng hệ thống CORS lãnh thổ Ví dụ Trung Quốc, theo số liệu khảo sát năm 2006, có mười bảy tỉnh thành xây dựng đưa vào vận hành hệ thống trạm CORS 46 46 Ở Việt Nam, Các trạm CORS xây dựng dạng nhỏ lẻ, manh mún công ty, tổ chức tự đầu tư, xây dựng nhằm phục vụ cho lợi ích nội Hiện nay, Cục Đo đạc Bản đồ Việt Nam triển khai dự án Quy hoạch mạng lưới trạm định vị toàn cầu (GPS) lãnh thổ Việt Nam Theo quy hoạch mạng lưới này, các trạm Cors xây dựng với mật độ trạm từ 50 đến 100km Dự án chia thành giai đoạn: - Giai đoạn 1: Hình thành sở hạ tầng định vị xương sống gồm: Trạm xử lý trung tâm Hà Nội, khoảng 12 trạm đo mạng lưới trắc địa GEODETIC CORS với độ xác cao (làm điểm sở cho hệ tọa độ quốc gia, phục vụ công tác xây dựng hệ quy chiếu động; thu thập lưu trữ liệu phục vụ cho việc hậu xử lý ngành đo đạc, khảo sát, hỗ trợ thường xuyên xác định mật độ điện tử tự tầng điện ly tổng lượng nước tầng đối lưu phục vụ công tác dự báo thời tiết an ninh quốc phòng ); xây dựng bổ sung số trạm định vị vệ tinh cố định (DGPS) phủ trùm toàn lãnh hải Việt Nam, khoảng 30 trạm NRTK CORS hai khu vực kinh tế trọng điểm phía Bắc phía Nam (phục vụ cho hoạt động đo đạc thành lập đồ địa chính, đồ địa hình tỷ lệ, hoạt động khảo sát, thi công công trình xây dựng, giao thông; phục vụ cho công tác giám sát, điều khiển, dẫn đường phương tiện hàng không, đường sắt, đường bộ, hàng hải yêu cầu độ xác cao…) - Giai đoạn 2: Hoàn chỉnh hệ thống DGPS CORS NRTK CORS nước, nâng cấp trạm MSK DGPS trước kết nối với trạm xử lý trung tâm, kết nối số trạm GEODETIC CORS tham gia vào mạng IGS quốc tế, xây dựng thêm số trạm NRTK CORS khu vực miền Trung - Giai đoạn 3, xây dựng bổ sung trạm NRTK CORS khu vực lại, xây dựng khung pháp lý làm sở cho việc khai thác sử dụng hiệu hạ tầng sở mạng lưới định vị dẫn đường 47 47 Với hệ thống trạm CORS xây dựng vận hành theo đúng kế hoạch của Dự án tạo nên phương tiện vô hữu hiệu mặt kỹ thuật kinh tế việc giải vấn đề khoa học thực tiễn Điển hình nhý vấn ðề thuộc lĩnh vực trắc ðịa, ðịa chính, giao thông, xây dựng, an ninh, quốc phòng, cứu hộ, cứu nạn, giám sát môi trýờng, quan trắc chuyển dịch vỏ trái ðất, quan trắc chuyển dịch biến dạng công trình, dự báo động đất, sóng thần, dự báo thời tiết 3.3.2.4 Một số công nghệ định vị điểm sở sử dụng hệ thống GNSS và hệ thống tăng cường Hệ thống tăng cường cùng thiết bị, phần mềm đã tạo nên các phương pháp đo mới Bên cạnh các phương pháp đo như: đo tĩnh, đo tĩnh nhanh, đo động xử lý sau (hay còn gọi là đo động xử lý hậu kỳ), các phương pháp đo động thời gian thực được chú trọng phát triển Trong thời gian gần đây, mạng lưới đo động thời gian thực đã được thiết lập và ứng dụng ở nhiều quốc gia thế giới Điều khác biệt bản các phương pháp đo động mới này so với phương pháp đo động truyền thống là việc đo động dựa lưới các điểm thường trực hoặc các điểm tham chiếu liên tục Phương pháp RTK truyền thống sử dụng một trạm tham chiếu nhất, để giảm thiểu các sai số phụ thuộc vào khoảng cách sai số của tầng điện ly, tầng đối lưu và sai số quỹ đạo đến kết quả định vị, máy di động hoạt động với cạnh ngắn từ trạm tham chiếu Phạm vi hoạt động của định vị thời gian thực phụ thuộc vào các điều kiện khí quyển và thường giới hạn phạm vi khoảng cách đến 10 20 km Ngoài ra, các yếu tố dự phòng của các trạm tham chiếu là không thường xuyên sẵn có trường hợp trạm tham chiếu này gặp phải bất kỳ trục trặc nào Sự hạn chế về khoảng cách từ trạm tham chiếu đến trạm di động định vị động thời gian thực có thể được khắc phục bằng việc sử dụng phương pháp được gọi là mạng lưới định vị động thời gian thực (NRTK), theo đó một mạng lưới các trạm tham chiếu với phạm vi hoạt động lên đến 100 km được sử dụng Mạng lưới các trạm liên tục tập hợp các giá trị quan sát từ vệ 48 48 tinh và gửi chúng đến trung tâm xử lý, tại các trị đo được xử lý quá trình bình sai tổng thể mạng lưới và các sai số quá trình đo đạc và số hiệu chỉnh của chúng được tính toán Các số hiệu chỉnh đã thu được từ mạng lưới được gửi đến người sử dụng hoạt động vùng phủ sóng của mạng lưới, để giảm thiểu các sai số quá trình đo đạc Với phương pháp đo động này, bài toán định vị đã đạt được các thành quả khác biệt so với các phương pháp đo động truyền thống Độ chính xác xác định vị điểm cỡ cm khoảng cách từ 20 đến 100 km Một số phương pháp đo ứng dụng hệ thống tăng cường liệt kê - LODG (Locally Optimized Differential) giải pháp công nghệ GNSS định vị điểm xác (Precise Point Positioning - PPP) Mỹ, phát triển sử dụng giới Với lưới trạm CORS đan dày khoảng cách tử 30 đến 50 km thành phố và từ 50 đến 70 km vùng nông thôn, và sử dụng GPRS hoặc VINASAT, thì chỉ vòng 10 đến 20 giây, máy đo (rover) thu được vị trí với độ chính xác từ đến cm mà không bị lệ thuộc vào tầm nhìn và khoảng cách của sóng radio Như vậy, công nghệ LODG là một những giải pháp để phát triển lưới từ các điểm trạm CORS phục vụ cho các công tác đo đạc bản đồ - Công nghệ VRS (Virtual Reference Station- Công nghệ trạm tham chiếu ảo): công nghệ mang tính đột phá, với nguyên lý tích hợp công nghệ cao GNSS, công nghệ truyền thông thông tin Máy tính từ trung tâm điều khiển liên tục tập hợp các thông tin từ tất cả các máy thu tạo một sở dữ liệu hiện thời của các nguồn sai số khu vực Chúng được sử dụng để tạo nên một trạm tham chiếu ảo, ở vị trí chỉ vài trăm mét từ vị trí của bất kỳ một máy thu di động nào Máy thu di động nhận và sử dụng dữ liệu từ các trạm tham chiếu ảo Kết quả là nâng cao hiệu quả làm việc của mạng lưới đo động thời gian thực một cách rất ấn tượng - Công nghệ MAC (Master Auxiliary Concept Chính – Phụ): được thiết kế để truyền tất cả dữ liệu các nguồn sai số có liên quan từ mạng lưới trạm 49 49 GNSS liên tục để hiệu chỉnh cho máy thu di động Với cùng khoảng cách các trạm tham chiếu và khoảng cách giữa trạm di chuyển đến trạm cố định, độ chính xác về mặt bằng của MAC có thể nói là tương đương với độ chính xác của VRS - Công nghệ hiệu chỉnh các tham số khu vực FKP (tiếng Đức là Flächen Korrektur Parameter, tiếng Anh là Area Correction Parameters): là một những phương pháp đầu tiên phát triển cho việc thực mạng định vị GNSS RTK Các tham số tuyến tính mô tả các sai số ảnh hưởng của quỹ đạo và của tầng khí quyển truyền đến người sử dụng để nội suy sai số của mạng lưới ở vị trí thực tế của điểm đặt máy Công nghệ FKP đã được áp dụng ở mạng lưới đo động thời gian thực độ chính xác cao ở nhiều nơi thế giới, hiệu quả của nó đã được chứng minh và khẳng định Ưu nhược điểm sở sử dụng hệ thống GNSS và hệ thống tăng 3.3.2.5 - cường Ưu điểm của việc định vị điểm rên sở sử dụng hệ thống GNSS và hệ thống • tăng cường: Giảm giá thành và nhân lực so với đo động truyền thống, không cần lắp đặt • • • • trạm sở cho mỗi máy Hệ thống tăng cường có thể hỗ trợ cho người với nhiều mục đích khác Giúp nâng cao suất đo Nhược điểm của RTK: Cần thiết phải có hệ thống kết nối giữa máy thu và máy chủ Phải đầu tư sở hạ tầng hoặc trả phí để khai thác sở hạ tầng đã có 50 50 3.4 3.4.2 Kết luận kiến nghị Kết luận Xu thế sử dụng một máy thu để xác định toạ độ điểm chính xác ( trắc địa không lưới) đã và được ứng dụng rộng rãi cả thế giới và ở Việt Nam Có rất nhiều giải pháp, công nghệ khác xu thế trắc địa không lưới Mỗi giải pháp, công nghệ có những ưu nhược điểm riêng Tuy nhiên, tựu chung lại, chúng cùng có ưu điểm nổi bật là tiết kiệm kinh phí, nguồn lực, nâng cao suất đo đạc So với mặt bằng chung của thế giới, sự tiếp cận xu thế này ở Việt Nam còn chậm Nguyên nhân bản chính là khó khăn về nguồn lực để đầu tư sở hạ tầng Tuy nhiên một phần cũng người sử dụng chưa tận dụng triệt để các hệ thống hỗ trợ đã có, đặc biệt là hệ thống IGS 3.4.3 Kiến nghị Để khai thác được tối đa lợi ích của xu thế trắc địa không lưới, chúng kiến nghị một số vấn đề sau cho Việt nam: - Đẩy mạnh công tác tập trung nguồn lực để xây dựng sở hạ tầng của các hệ thống hỗ trợ, đặc biệt là việc xây dựng hệ thống trạm Cors - Cần có nhiều nghiên cứu thử nghiệm về công nghệ định vị độ chính xác cao sở chỉ sử dụng một máy thu GNSS - Bên cạnh đó, cần khai thác, tận dụng triệt để các hệ thống hỗ trợ đã có để giảm thiểu nhân lực và kinh phí công tác định vị điểm độ chính xác cao 3.5 Kết quả, ý nghĩa - Tổng quan hệ thống dẫn đường toàn cầu GNSS - Thông tin chung xu trắc địa không lưới giới Việt - Nam Ý nghĩa khoa học Cung cấp tranh toàn cảnh trắc địa không lưới giới - Việt Nam Chỉ vấn đề cần phải giải để khai thác được tối đa lợi ích 3.5.1 của xu thế trắc địa không lưới 51 51 3.5.2 Ý nghĩa thực tiễn Kết nghiên cứu đề tài xu sử dụng trắc địa không lưới góp nâng cao hiệu kỹ thuật kinh tế công tác định vị điểm 52 52 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] PGS, TS Đặng Nam Chinh – PGS, TS Đỗ Ngọc Đường : Giáo Trình Định Vị Vệ Tinh, nhà xuất khoa học kỹ thuật [2] TS Phạm Thị Hoa : Định Vị Vệ Tinh, Trường Đại Học Tài Nguyên Và Môi Trường Hà Nội [3]BaochengZhang, PeterJ.G.Teunissen, DennisOdijk: ANovelUn- differencedPPP-RTKConcept [4]J.M.Juan,M.Hernández-Pajares,J.Sanz,P.Ramos-Bosch,A.AragónÀngel,R.Orús,W.Ochieng,S.Feng,M.Jofre,P.Coutinho,J.Samson,andM.Tossai: EnhancedPrecisePointPositioningforGNSSUsers [5] Altti Jokinen, Shaojun Feng, Carl Milner, Wolfgang Schuster and Washington Ochieng: Precise Point Positioning and Integrity Monitoring with GPS and GLONASS [6] Katrin Humber, Florian Heuberger, Christoph Abart, Ana Karabatic, Robert Weber and Philipp Berglez: PPP: Precise Point Positioning – Constraints and Opportunities [7] João Paulo Ramalho Marreiros : Kinematic GNSS Precise Point Positioning [8] Ola Oustedal, Narve Schipper Kjorsvik and Jon Glenn Omholt Gjevestad: Surveying using GPS Precise Point Positioning [9] X Meng, J Aponte, J Geng, W Tang, A H Dodson, F N Teferle, T Moore and C Hill: Comparison Study on Network RTK and Precise Point GNSS Positioning [10] http://gnss.curtin.edu.au/research/cors_rtk.cfm [11] http://navipedia.net/index.php/Category:PPP [12]http://nrcan.gc.ca/earth-sciences/geomatics/geodetic-referencesystems/tools-applications/10925 [13] http://.unb.ca/gge/Resources/PPP/Purpose.html [14] http://www.igs.org/overview/viewindex.html 53 53 [...]... đó chuyên ngành trắc địa đóng một vai trò rất quan trọng Công tác trắc địa phải tham gia xây dựng trong suốt quá trình khảo sát, thiết kế thi công và sử dụng công trình Một trong những việc quan trọng và không thể thiếu của công tác trắc địa đó là việc thành lập lưới khống chế trắc địa mặt bằng và độ cao phục vụ đo vẽ khảo sát, thành lập bản đồ Việc thành lập lưới khống chế trắc địa mặt bằng và... biến đổi bề mặt Trái Đất; Phục vụ công tác đạo hàng trên mặt đất, trên biển và trong không gian quanh - Trái đất; Cung cấp tọa độ gốc làm cơ sở đo vẽ bản đồ địa hình,bản đồ địa chính,bản đồ - chuyên đề và góp phần bảo vệ tài nguyên môi trường; Cùng với mạng lưới trọng lực, mạng lưới tọa độ phục vụ cho nghiên cứu 3.2.2 - trường trọng lực của trái đất và sự thay đổi của nó theo thời gian Lưới trắc địa. .. sức quan trọng Lưới khống chế trắc địa dùng cho mục đích đo vẽ bản đồ được phát triển theo nguyên tắc thông thường từ hạng cao đến hạng thấp, từ toàn diện tới cục bộ , từ độ chính xác cao tới độ chính xác thấp 21 21 Hình 3-7: Lưới trắc địa Mạng lưới tọa độ quốc gia được xây dựng nhằm đáp ứng các nhiệm vụ - khoa học và kỹ thuật như: Xác định kích thước và định vị ellipsoid thực dụng; Nghiên cứu dịch chuyển. .. khu vực 3.3 Xu thế trắc địa không lưới Phương pháp thành lập lưới khống chế bằng công nghệ GPS khắc phục được cơ bản của phương pháp truyền thống Tuy nhiên, theo xu thế tiến lên, nhu cầu nâng cao tốc độ đo đạc đòi hỏi công tác tổ chức phải ngày càng tinh gọn Xu ́t phát từ nhu cầu đó, đã hình thành những xu thế mới: Trắc địa không lưới Trắc địa không lưới... Đo đạc lưới GPS cấp “0” Nhằm mục đích kiểm tra chất lượng của các lưới hạng I và hạng II đã xây dựng, kết nối thống nhất và tăng cường độ chính xác cho các lưới này; tạo công cụ nghiên cứu có độ chính xác cao cho các bài toán trắc địa trên lãnh thổ Việt Nam, trong đó có việc xác định hệ quy chiếu quốc gia; tạo phương tiện để đo nối toạ độ với các lưới toạ độ khu vực và thế giới; tạo điều kiện đổi mới,... tự gồm 10 điểm trùng với các điểm của lưới mặt đất Lưới cạnh dài này được coi như giai đoạn thử nghiệm công nghệ để xây dựng lưới GPS cấp “0” sau này Cả lưới GPS cạnh dài trên đất liền và lưới GPS trên biển đã tạo thành một lưới cạnh dài chung phủ trùm cả nước (trên cả đất liền và trên biển) Lưới này có cạnh ngắn nhất là 160 km và dài nhất là 1.200 km Độ chính xác lưới nói chung là cao hơn so với công... trì hoạt động Hệ thống GLONASS bao gồm 30 vệ tinh chuyển động trong ba mặt phẳng quỹ đạo (nghiêng 64.8 độ so với mặt phẳng xích đạo) xung quanh trái đất với bán kính 25.510 km (Yasuda, 2001) Cấu tạo hệ thống GLONASS a Phần không gian của hệ thống GLONASS Đoạn không gian bao gồm các vệ tinh chuyển động trên bề mặt Quả Đất theo 3 mặt quỹ đạo với góc nghiêng 64,8°, và độ cao 19100 km Trên mỗi quỹ đạo... trắc địa truyền thống Quá trình thành lập lưới khống chế trắc địa truyền thống Trên phạm vi miền bắc từ năm 1959 đến năm 1966 Cục Đo đạc và bản đồ nhà nước đã xây dựng mạng lưới thiên văn trắc địa ở dạng mạng lưới tam giác đo góc dày đặc hạng I , hạng II • • Hạng I có 339 điểm, chiều dài cạnh trung bình là 25km Hạng II có 1696 điểm được bố trí chêm điểm vào mạng lưới hạng I,chiều dài • cạnh trung bình... tính bán tự động b Đo lưới cạnh dài GPS trên đất liền và trên biển Năm 1992 lưới trắc địa biển được xây dựng bằng công nghệ GPS với máy thu GPS 2 tần số 4000SST Lưới gồm 36 điểm, trong đó 9 điểm thuộc các lưới tam giác, đường chuyền dọc theo bờ biển, 9 điểm trên các đảo lớn độc lập và 18 điểm trên quần đảo Trường sa Trên đất liền trong giai đoạn 1992 - 1993 cũng đã xây dựng một lưới GPS cạnh dài tương... Hồ Chí Minh, toàn lưới tạo nên một kết cấu vững chắc về đồ hình Các trị đo được quan trắc trong thời gian 7 giờ tại các thời điểm có lợi nhất về độ chính xác Trong thời gian thi công lưới GPS cấp “0” đã đặt vấn đề xác định một điểm gốc trắc địa quốc gia ở vị trí thuận lợi để bảo vệ và sử dụng lâu dài Điểm gốc đã lựa chọn trước đây của hệ Hà nội - 72 là điểm tại đài thiên văn Láng không còn phù hợp ... "Nghiên cứu xu chuyển đổi sang trắc địa không lưới" 8 Chương 1: Tổng quan nội dung nghiên cứu đề tài 1.1 Đặt vấn đề Trong thời gian qua, Việt Nam, việc ứng dụng GNSS việc thành lập lưới trắc địa. .. Mạnh Cường BÁO CÁO KẾT QUẢ ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU KHOA HỌC VÀ PHÁT TRIỂN CÔNG NGHỆ TÊN ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU TỔNG QUAN XU THẾ CHUYỂN ĐỔI SANG TRẮC ĐỊA KHÔNG LƯỚI CƠ QUAN CHỦ TRÌ CHỦ NHIỆM ĐỀ TÀI (Ký tên... đó, xu thế chuyển đổi sang Trắc địa không lưới đã và được nghiên cứu ở cả và ngoài nước 1.2 Mục tiêu đề tài - Mục tiêu chung: Nghiên cứu xu chuyển đổi sang trắc địa không lưới