Ứng dụng phần mềm Trimble Total Control (TTC) xử lý dữ liệu đo GPS trong công tác xây dựng lưới khống chế trắc địa

LỜI MỞ ĐẦU 1. Tính cấp thiết của đề tài Hệ thống định vị toàn cầu GPS ra đời đã làm thay đổi cơ bản công nghệ xây dựng lưới tọa độ. Đây là bước đột phá trong việc giải quyết nhiệm vụ xây dựng mạng lưới tọa độ, các bài toán định vị và đo nối tọa độ quy mô khu vực và toàn cầu. Ngoài ra, với sự ra đời của công nghệ GPS, đã có thể kiểm soát tốt hơn những hoạt động của tự nhiên, những biến đổi của bề mặt Trái Đất cũng như những hoạt động về đời sống xã hội của chính con người. Với sự phát triển không ngừng của công nghệ GPS, các hãng chế tạo máy thu cũng luôn luôn nâng cấp và cải tiến các phần mềm, ứng dụng phục vụ cho công tác xử lý số liệu đo. Trong đó có phần mềm Trimble Total Control (TTC), một phần mềm mới của hãng Trimble Từ những tính năng ưu việt của hệ thống GPS trong công tác trắc địa, cũng như khả năng ứng dụng cao của phần mềm Trimble Total Control trong thực tiễn sản xuất. Đã thúc đẩy em tìm hiểu và thực hiện đề tài: “Ứng dụng phần mềm Trimble Total Control (TTC) xử lý dữ liệu đo GPS trong công tác xây dựng lưới khống chế trắc địa”. 2. Mục tiêu đề tài Tìm hiểu hệ thống định vị toàn cầu GPS. Cấu trúc và nguyên lý hoạt động của hệ thống. Xử lý được số liệu đo GPS bằng phần mềm TTC 3. Nội dung nghiên cứu Khái quát về hệ thống định vị toàn cầu GPS và phần mềm TTC Thành lập lưới khống chế trắc địa bằng công nghệ GPS Tính toán thực nghiệm 4. Phương pháp nghiên cứu Phương pháp thu thập tài liệu: Thu thập tài liệu, nghiên cứu các tài liệu liên quan đến nội dung của đề tài. Phương pháp tin học: Sử dụng phần mềm TTC xử lý số liệu lưới GPS. Phương pháp chuyên gia: Học hỏi kiến thức, kinh nghiệm của các chuyên gia trong lĩnh vực nghiên cứu.. 5. Cấu trúc đồ án Nội dung chính của đồ án gồm 3 chương:  Chương 1: Khái quát về hệ thống định vị toàn cầu GPS và phần mềm TTC  Chương 2: Thành lập lưới khống chế trắc địa bằng công nghệ GPS  Chương 3: Tính toán thực nghiệm

1 MỤC LỤC DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT ST T Chữ viết tắt Nghĩa tiếng Anh TTC Trimble Total Control PDOP Position Dilution of Precision GPS Global Positioning System RMS PPM GLONASS UTM Root Mean Square PartX Per Million Global Navigation Setellite System Universal Trasverse Mercator GNSS IGS 10 SV Global Navigation International GNSS Servicev Satellite Vehicle Nghĩa tiếng Việt Phần mềm xử lý số liệu hãng Trimble Hệ số suy giảm độ xác vị trí Hệ thống định vị toàn cầu Hoa Kỳ Sai số trung phương Phần triệu Hệ thống định vị toàn cầu Liên Bang Nga Phép chiếu đồ UTM Tên dùng chung cho hệ thống định vị toàn cầu sử dụng vệ tinh Dịch vụ quốc tế GNSS Vệ tinh nhân tạo LỜI MỞ ĐẦU Tính cấp thiết đề tài Hệ thống định vị toàn cầu GPS đời làm thay đổi công nghệ xây dựng lưới tọa độ Đây bước đột phá việc giải nhiệm vụ xây dựng mạng lưới tọa độ, toán định vị đo nối tọa độ quy mô khu vực toàn cầu Ngoài ra, với đời công nghệ GPS, kiểm soát tốt 2 hoạt động tự nhiên, biến đổi bề mặt Trái Đất hoạt động đời sống xã hội người Với phát triển không ngừng công nghệ GPS, hãng chế tạo máy thu luôn nâng cấp cải tiến phần mềm, ứng dụng phục vụ cho công tác xử lý số liệu đo Trong có phần mềm Trimble Total Control (TTC), phần mềm hãng Trimble Từ tính ưu việt hệ thống GPS công tác trắc địa, khả ứng dụng cao phần mềm Trimble Total Control thực tiễn sản xuất Đã thúc đẩy em tìm hiểu thực đề tài: “Ứng dụng phần mềm Trimble Total Control (TTC) xử lý liệu đo GPS công tác xây dựng lưới khống chế trắc địa” Mục tiêu đề tài - Tìm hiểu hệ thống định vị toàn cầu GPS Cấu trúc nguyên lý hoạt động hệ thống - Xử lý được số liệu đo GPS bằng phần mềm TTC Nội dung nghiên cứu - Khái quát hệ thống định vị toàn cầu GPS phần mềm TTC - Thành lập lưới khống chế trắc địa bằng công nghệ GPS - Tính toán thực nghiệm Phương pháp nghiên cứu - Phương pháp thu thập tài liệu: Thu thập tài liệu, nghiên cứu tài liệu liên quan đến nội dung đề tài - Phương pháp tin học: Sử dụng phần mềm TTC xử lý số liệu lưới GPS - Phương pháp chuyên gia: Học hỏi kiến thức, kinh nghiệm chuyên gia lĩnh vực nghiên cứu Cấu trúc đồ án Nội dung đồ án gồm chương:  Chương 1: Khái quát hệ thống định vị toàn cầu GPS phần mềm TTC  Chương 2: Thành lập lưới khống chế trắc địa bằng công nghệ GPS  Chương 3: Tính toán thực nghiệm 3 Lời cảm ơn Em xin chân thành cảm ơn thầy cô Khoa Trắc địa - Bản đồ, Trường Đại học Tài nguyên Môi trường Hà Nội tận tình dạy cho em kiến thức quý báu suốt thời gian em học tập Nhà trường Em xin chân thành cảm ơn thầy Nguyễn Xuân Thủy người trực tiếp hướng dẫn, giúp đỡ em trình làm đồ án Mặc dù cố gắng làm việc song thời gian, trình độ có hạn nên đồ án em không tránh khỏi thiếu sót Rất mong thầy cô giáo bạn đồng nghiệp đóng góp ý kiến để em hoàn thiện hình thức nội dung đồ án tốt Em xin chân thành cảm ơn! Hà Nội, ngày tháng năm 2017 Sinh viên thực Lê Thị Hà CHƯƠNG 1: KHÁI QUÁT VỀ HỆ THỐNG ĐỊNH VỊ TOÀN CẦU GPS VÀ PHẦN MỀM TRIMBLE TOTAL CONTROL Khái quát hệ thống định vị toàn cầu GPS Hệ thống Định vị Toàn cầu (tiếng Anh: Global Positioning System - GPS) hệ thống xác định vị trí dựa vị trí vệ tinh nhân tạo, Bộ Quốc phòng Hoa Kỳ thiết kế, xây dựng, vận hành quản lý Trong thời điểm, tọa độ điểm mặt đất được xác định xác định được khoảng cách từ điểm đến bốn vệ tinh Các vệ tinh hệ thống được phóng lên quỹ đạo vào tháng năm 1978 Toàn hệ thống được hoàn chỉnh từ tháng năm 1994 1.1.1 Cấu trúc nguyên lý hoạt động hệ thống định vị toàn cầu GPS 4 Cấu trúc hoạt động hệ thống GPS Hình Cấu trúc hệ thống GPS Hệ thống định vị toàn cầu GPS gồm đoạn hình - Đoạn không gian (space segment) - Đoạn điều khiển (control segment) - Đoạn người sử dụng (user segment) a) Đoạn không gian (space segment) 5 Đoạn không gian GPS bao gồm 24 vệ tinh nhân tạo (được gọi satellite vehicle, tính đến thời điểm 1995) Quỹ đạo chuyển động vệ tinh nhân tạo xung quanh trái đất quỹ đạo tròn, 24 vệ tinh nhân tạo chuyển động mặt phẳng quỹ đạo Mặt phẳng quỹ đạo vệ tinh GPS nghiêng so với mặt phẳng xích đạo góc 55 độ Quỹ đạo vệ tinh gần hình tròn, độ cao 20.200 km, chu kỳ 718 phút, thời hạn sử dụng 7,5 năm Hình minh họa chuyển động vệ tinh xung quanh trái đất Từ phóng vệ tinh GPS được phóng vào năm 1978, đến Hình Chuyển động vệ tinh nhân tạo xung quanh trái đất có bốn hệ vệ tinh khác Thế hệ vệ tinh Block I, hệ thứ hai Block II, hệ thứ ba Block IIA hệ gần Block IIR Thế hệ cuối vệ tinh Block IIR được gọi Block IIR-M Những vệ tinh hệ sau được trang bị thiết bị đại hơn, có độ tin cậy cao hơn, thời gian hoạt động lâu Các vệ tinh được trang bị đồng hồ nguyên tử với độ xác cao Vệ tinh chủ yếu chạy bằng lượng mặt trời, nhiên có pin mặt trời để 6 dự phòng trì hoạt động vùng ánh mặt trời Vệ tinh GPS có trọng lượng khoảng 1600kg khoảng 800kg quỹ đạo Tuổi thọ vệ tinh đời khoảng 10 năm, việc thay phóng lên quỹ đạo được trì b) Đoạn điều khiển (control segment) Hình Vệ tinh hệ Block IIR-M1 (phóng vào tháng 12-2005) Đoạn điều khiển để trì hoạt động toàn hệ thống GPS hiệu chỉnh tín hiệu thông tin vệ tinh hệ thống GPS Đoạn điều khiển có trạm quan sát có nhiệm vụ sau: - Giám sát điều khiển hệ thống vệ tinh liên tục - Quy định thời gian hệ thống GPS - Dự đoán liệu lịch thiên văn hoạt động đồng hồ vệ tinh - Cập nhật định kỳ thông tin dẫn đường cho vệ tinh cụ thể Tất trạm giám sát, theo dõi vệ tinh truyền liệu đến trạm điều khiển (đặt Colorado Springs bang Colorado Mỹ, bốn trạm giám sát lại được đặt Diego Garcia, Ascension, Kwajalein Hawaii) Tại đó, liệu được xử lý nhằm tính tọa độ số hiệu chỉnh đồng hồ vệ tinh Ngoài trạm có trạm anten mặt đất (đặt Assension Island, Diego Garcia Kwajalein) dùng để cấp liệu (bao gồm lịch thông tin số hiệu chỉnh đồng hồ tinh thông báo hàng hải) tới trạm 7 anten mặt đất từ gửi tiếp tới vệ tinh Kết vòng vệ tinh có số liệu được hiệu chỉnh để phát cho máy thu Hình Vị trí trạm điều khiển giám sát hệ thống GPS Hiện phần điều khiển phát triển thêm số điểm đặt nước Achentina, Australia, New Zenland, Baranh, Anh, Cộng hòa Nam Phi, Trung Quốc vv… c) Đoạn người sử dụng (user segment) Đoạn người sử dụng bao gồm máy thu tín hiệu từ vệ tinh để khai thác ứng dụng hệ thống GPS Phần sử dụng GPS gồm phận chính: • Phần cứng: Phần cứng bao gồm máy thu mạch điện tử, dao động tần số vô tuyến RF (Radio Friquecncy), anten thiết bị ngoại vi cần thiết để máy thu hoạt động (ví dụ nguồn điện…) • Phần mềm: Phần mềm bao gồm chương trình xử lý liệu thu được từ vệ tinh Ví dụ chuyển đổi tín hiệu thu được thành thông tin định vị dẫn đường… Những chương trình cho phép người sử dụng tác động cần để lợi dụng được ưu điểm hệ thống định vị GPS Những chương trình sử dụng điều kiện ngoại nghiệp được thiết kế cho cung cấp thông báo hữu ích trạng thái tiến hệ thống tới người điều hành Ngoài phần mềm bao gồm chương trình 8 phát triển độc lập máy thu GPS, đánh giá được nhân tố tính sẵn sàng vệ tinh mức độ tin cậy độ xác • Phần triển khai công nghệ: Phần triển khai công nghệ hướng tới lĩnh vực liên quan đến GPS cải tiến thiết kế máy thu, phân tích mô hình hóa hiệu ứng anten khác nhau, hiệu ứng truyền sóng phối hợp chúng phầm mềm xử lý số liệu, phát triển hệ thống liên kết truyền thống tin cậy cho hoạt động định vị GPS cự ly dài ngắn khác theo dõi xu phát triển lĩnh vực giá hiệu suất thiết bị 9 Nguyên lý hoạt động hệ thống định vị toàn cầu GPS Hệ thống định vị toàn cầu GPS thực chất mạng lưới bao gồm 27 vệ tinh quay xung quanh trái đất Trong số 27 vệ tinh này, 24 vệ tinh hoạt động, vệ tinh lại đóng vai trò dự phòng trường hợp số 24 vệ tinh bị hư hỏng Dựa vào cách đặt vệ tinh này, đứng mặt đất, nhìn được vệ tinh bầu trời thời điểm Phối hợp hoạt động với vệ tinh quay xung quanh trái đất trạm theo dõi đặt mặt đất: trạm chủ được đặt Colorado (Mỹ) trạm khác (không có người điều khiển) được đặt vị trí xa lạ Các trạm theo dõi thu thập liệu từ vệ tinh truyền liệu trạm chủ Trạm chủ sau xử lí liệu đưa thay đổi cần thiết để chuyển liệu chuẩn vệ tinh GPS Các vệ tinh GPS bay vòng quanh Trái Đất hai lần ngày theo quỹ đạo xác phát tín hiệu có thông tin xuống Trái Đất Hình Máy thu GPS Các máy thu GPS nhận thông tin bằng phép tính lượng giác tính được xác vị trí máy Về chất máy thu GPS so sánh thời gian tín hiệu được phát từ vệ tinh với thời gian nhận được chúng Sai lệch thời gian cho biết máy thu GPS cách vệ tinh bao xa Rồi với nhiều quãng cách đo được tới nhiều vệ tinh máy thu tính được vị trí đặt máy 1.1.2 Trị đo, nguyên lý phương pháp định vị hệ thống GPS Trị đo hệ thống GPS Trị đo GPS số liệu máy thu GPS nhận được từ tín hiệu vệ tinh truyền tới, vệ tinh GPS phát thông số dùng cho việc đo đạc chia thành nhóm bao gồm: 10 10 - Nhóm trị đo Code: + C/A Code; + P Code - Nhóm trị đo pha: + L1 – Carrie; + L2 Carrie; + Tổ hợp L1/L2 Các trị đo sử dụng riêng biệt kết hợp để xác định khoảng cách đến vệ tinh Mô hình toán học tín hiệu GPS: Trên tần số L1= 1575.42 MHz: s(t)= Trên tần số L2= 1227.60 MHz: s(t)= Trong đó: d(t): liệu tần số 50bps; c(t): mã C/A tần số 1.023MHz; p(t): mã P tần số 10.23 MHz; ω: tần số sóng mang Mô tả truyền tín hiệu miền thời gian: 51 51 Hình 24 Nhập kinh tuyến trục múi chiếu - Dòng Centranllatitude đánh - Dòng Central longtitude đánh kinh tuyến trục vào - Dòng False easting đánh 500000 - Dòng Scale factor đánh múi - Sau nhập xong bấm vào Next  Finish xong - Chọn File  Save Bình sai Phần mềm TTC cung cấp phương pháp để thực việc bình sai mạng lưới Phương pháp chuẩn bình sai mạng lưới hệ tọa độ WGS 84 * Bình sai tự 52 52 - Bình sai tự mạng lưới tức bình sai chúng hệ tọa độ quốc tế WGS 84 nhằm mục đích kiểm tra xem mức độ ăn khớp cạnh đo toàn mạng lưới Quá trình không sử dụng điểm không chế tọa độ hay độ cao mô hình toán học kết sau bình sai xác định sai số nội mạng lưới - Thao tác: Menu\Adjust chọn 3D Adjustment Nhấn Adjust Sau kết thúc trình bình sai, hình xuất ellip sai số tương ứng với điểm toàn mạng lưới Một vòng tròn biểu thị sai số lớn độ cao Sau bình sai thấy cạnh không đạt xem lại cạnh Để cập nhật liệu Project sau bình sai ta chuyển qua bước bình sai chặt chẽ (Based Adjustment) *Bình sai chặt chẽ (Based Adjustment) Khi kết bình sai tự thỏa mãn yêu cầu đặt ra, ta chuyển qua bình sai chặt chẽ hệ WGS 84 Khi bình sai chặt chẽ cần nhập tất điểm khống chế bao gồm tọa độ độ cao hệ WGS 84 Sau kiểm tra thấy kết thỏa mãn ta chấp nhận bằng cách nhấn nút Assign Cơ sở liệu Project được cập nhật kết *Bình sai hệ tọa độ địa phương Ta bình sai chặt chẽ mạng lưới hệ tọa độ địa phương, kết ta nhận được tọa độ điểm hệ Để thực việc bình sai hệ tọa độ địa phương ta cần chọn hệ tọa độ trước bình sai, đồng thời nhập điểm khống chế lưới hệ *Báo cáo kết bình sai Ngay sau bình sai, sở liệu Project có báo cáo kết bình sai, người sử dụng cần gọi bằng thao tác sau: vào menu, chọn 3D Adjustment xuất hộp 3D Adjustment chọn Report 53 53 Hình 25 Bình sai lưới *Xuất kết 3D Network Adjustment www.trimble.com Copyright (C) 2001 - 2002 by Trimble Navigation Limited TTC User Name BVMT Date & Time 18:10:39 15/04/2017 Coordinate System VN-2000 Zone VN-2000-105 Project Datum VN-2000 Geoid Model EGM96 (Global) Coordinate Units Meter Distance Units Meter Height Units Meter Angle Units Degrees 54 54 Adjustment in the National System Number of GPS Baselines 12 Number of Total Station Measurements Number of Control Points in National System Number of Adjusted Points Confidence level 1σ Significance Level for Tau Test 1.00 % Standard Error of Unit Weight 0.684 Number of Iterations Refraction Coefficient 0.140 Fixed Transformation Parameters WGS84>National: Parameter Value σ 0.999999747 0.000000000 Rotation X 0.0093'' 0.0000'' Rotation Y -0.0198'' 0.0000'' Rotation Z 0.0043'' 0.0000'' Scale Translation X 191.9041m Translation Y 39.3032m Translation Z 111.4503m Baselines Input in WGS84 (Components and Std.Dev.) Observation ΔXm σmm ΔYm σmm ΔZm σmm Solution 229410-GPS-2 -8089.2974 19.9 350.7246 33.6 -6821.9298 21.3 Double Diff / Fixed / L1 229410-GPS-3 -3813.7701 14.8 734.4428 25.9 -4857.9409 15.2 Double Diff / Fixed / L1 229410-GPS-4 -942.6760 10.1 -99.4743 14.0 -487.2823 9.2 Double Diff / Fixed / L1 55 55 GPS-1-229405 7998.4735 13.4 2271.2224 22.4 -464.9786 21.3 Double Diff / Fixed / L1 GPS-2-229405 7557.1892 13.4 2180.9003 23.3 -498.3600 21.9 Double Diff / Fixed / L1 GPS-2-GPS-1 -441.2810 9.8 -90.3218 13.7 -33.3813 12.5 Double Diff / Fixed / L1 GPS-2-GPS-3 4275.5245 22.2 383.7161 21.7 1963.9656 23.2 Double Diff / Fixed / L1 GPS-2-GPS-4 7146.6161 17.8 -450.1973 29.0 6334.6471 18.9 Double Diff / Fixed / L1 GPS-3-229405 3281.6519 11.0 1797.1924 15.8 -2462.3677 15.8 Double Diff / Fixed / L1 GPS-3-GPS-1 -4716.8081 10.5 -474.0216 16.9 -1997.3929 14.8 Double Diff / Fixed / L1 GPS-3-GPS-2 -4275.5029 11.6 -383.7064 18.7 -1964.0052 15.8 Double Diff / Fixed / L1 GPS-4-GPS-3 -2871.0899 13.6 833.9138 21.7 -4370.6571 14.1 Double Diff / Fixed / L1 - Standard deviations of the static baselines have been multiplied with the factor 10.00 National Control Points Input (Plane Coord and Std.Dev.) Point 229410 Northing σ Easting σ Elevation Σ 2137304.9090m 0.0mm 454584.0770m 0.0mm 136.4310m 0.0mm Adjusted Baselines in WGS84 (Components and Std.Dev.) Observation ΔX σ ΔY σ ΔZ Σ 229410-GPS-2 -8089.2901m 7.0mm 350.7321m 11.1mm -6821.9369m 7.4mm 229410-GPS-3 -3813.7713m 6.5mm 734.4365m 10.6mm -4857.9366m 6.7mm 229410-GPS-4 -942.6773m 5.8mm -99.4736m 8.5mm -487.2827m 5.5mm GPS-1-229405 7998.4675m 5.8mm 2271.2198m 9.2mm -464.9792m 8.7mm GPS-2-229405 7557.1808m 5.7mm 2180.8993m 8.8mm -498.3656m 8.3mm GPS-2-GPS-1 -441.2867m 5.0mm -90.3205m 7.3mm -33.3864m 6.6mm GPS-2-GPS-3 4275.5188m 4.6mm 383.7044m 6.4mm 1964.0003m 5.5mm GPS-2-GPS-4 7146.6128m 6.8mm -450.2057m 10.6mm 6334.6542m 7.2mm 56 56 GPS-3-229405 3281.6620m 5.4mm 1797.1948m 8.3mm -2462.3659m 7.9mm GPS-3-GPS-1 -4716.8055m 5.1mm -474.0249m 7.6mm -1997.3867m 6.8mm GPS-3-GPS-2 -4275.5188m 4.6mm -383.7044m 6.4mm -1964.0003m 5.5mm GPS-4-GPS-3 -2871.0940m 6.3mm 833.9102m 10.0mm -4370.6539m 6.5mm Baseline Residuals (Residuals and Standardized Res.) Observation Northing Res Stand Res Easting Res Stand Res Height Res Stand Res Red.No 229410-GPS-2 -8.5mm -0.679 -8.9mm -0.823 2.8mm 0.134 2.24 229410-GPS-3 5.9mm 0.721 2.7mm 0.380 -4.1mm -0.286 1.80 229410-GPS-4 -0.7mm -0.231 1.1mm 0.345 0.8mm 0.175 0.74 GPS-1-229405 -0.2mm -0.026 6.4mm 1.017 -1.2mm -0.079 1.77 GPS-2-229405 -5.6mm -0.655 8.4mm 1.205 -0.9mm -0.054 1.91 GPS-2-GPS-1 -5.7mm -1.388 5.2mm 1.256 0.9mm 0.125 1.26 GPS-2-GPS-3 36.1mm 2.757 8.4mm 0.653 2.1mm 0.125 2.53 GPS-2-GPS-4 9.2mm 0.851 5.3mm 0.565 -4.6mm -0.268 2.09 GPS-3-229405 1.8mm 0.302 -10.4mm -2.019 0.4mm 0.053 1.42 GPS-3-GPS-1 7.1mm 1.363 -1.6mm -0.332 -1.5mm -0.148 1.57 GPS-3-GPS-2 2.7mm 0.429 14.9mm 2.224 7.1mm 0.558 2.04 GPS-4-GPS-3 3.8mm 0.530 4.8mm 0.754 -1.4mm -0.121 1.64 Adjusted Points in WGS84 (Cart Coordinates and Std.Dev.) Point X σ Y σ Z Σ 229405 -1489757.7845m 8.1mm 5836636.1461m 13.0mm 2089773.5369m 10.0mm 229410 -1489225.6751m 0.0mm 5834104.5147m 0.0mm 2097093.8394m 0.0mm GPS-1 -1497756.2520m 7.8mm 5834364.9263m 12.4mm 2090238.5160m 8.9mm GPS-2 -1497314.9652m 7.0mm 5834455.2468m 11.1mm 2090271.9024m 7.4mm GPS-3 -1493039.4464m 6.5mm 5834838.9512m 10.6mm 2092235.9027m 6.7mm 57 GPS-4 57 -1490168.3525m 5.8mm 5834005.0411m 8.5mm 2096606.5567m 5.5mm Adjusted Points in WGS84 (Geogr Coordinates and Std.Dev.) Point Latitude Σ Longitude σ Height Elevation Σ 229405 N 19° 15' 08.10798'' 8.5mm E 104° 19' 06.95529'' 7.6mm 129.6147m 157.9821m 14.3mm 229410 N 19° 19' 20.57351'' 0.0mm E 104° 19' 10.74157'' 0.0mm 108.0284m 136.4310m 0.0mm GPS-1 N 19° 15' 24.70887'' 7.9mm E 104° 23' 51.57380'' 7.2mm 78.2746m 106.5708m 13.4mm GPS-2 N 19° 15' 25.97227'' 7.1mm E 104° 23' 36.16827'' 6.4mm 68.3038m 96.6042m 11.6mm GPS-3 N 19° 16' 33.66755'' 6.7mm E 104° 21' 11.07343'' 6.0mm 65.3299m 93.6775m 10.9mm GPS-4 N 19° 19' 04.14662'' 5.6mm E 104° 19' 42.87322'' 5.3mm 75.9504m 104.3431m 8.8mm Adjusted Points in National System (Plane Coord and Residuals) Point Northing Easting Elevation Northing Res Easting Res Height Res 229405 2129542.8180m 454454.2559m 157.9821m N/A N/A N/A 229410 2137304.9090m 454584.0770m 136.4310m 0.0mm -0.0mm 0.0mm GPS-1 2130034.4849m 462766.4129m 106.5708m N/A N/A N/A GPS-2 2130074.2475m 462316.6507m 96.6042m N/A N/A N/A GPS-3 2132164.7999m 458084.6386m 93.6775m N/A N/A N/A GPS-4 2136797.5365m 455520.7246m 104.3431m N/A N/A N/A Adjusted Points in National System (Plane Coord and Std.Dev.) Point Northing σ Easting σ Height Elevation Σ 229405 2129542.8180m 8.5mm 454454.2559m 7.6mm 155.9003m 157.9821m 14.3mm 229410 2137304.9090m 0.0mm 454584.0770m 0.0mm 134.4432m 136.4310m 0.0mm 58 58 GPS-1 2130034.4849m 7.9mm 462766.4129m 7.2mm 104.3141m 106.5708m 13.4mm GPS-2 2130074.2475m 7.1mm 462316.6507m 6.4mm 94.3577m 96.6042m 11.6mm GPS-3 2132164.7999m 6.7mm 458084.6386m 6.0mm 91.5493m 93.6775m 10.9mm GPS-4 2136797.5365m 5.6mm 455520.7246m 5.3mm 102.3278m 104.3431m 8.8mm 10 Adjusted Points Error Ellipses Point Semimajor Axis Semiminor Axis Angle 95% confidence radius 229405 8.6mm 7.5mm 13.5° 19.8mm 229410 0.0mm 0.0mm 90.0° 0.0mm GPS-1 8.0mm 7.0mm 23.1° 18.5mm GPS-2 7.4mm 6.1mm 31.1° 16.6mm GPS-3 7.0mm 5.7mm 30.8° 15.6mm GPS-4 5.7mm 5.2mm 26.9° 13.3mm Xuất kết báo cáo Sau bình sai xong ta tiến hành biên tập thành bảng bằng phần mềm DPSurvey2.8 Khi khởi động phần mềm có giao diện sau: 59 59 Hình 26 Giao diện phần mềm DPSurvey Trên giao diện phần mềm vào “Xử lý lưới/Biên tập kết bình sai GPS”, xuất hộp thoại “Biên tập kết bình sai GPS” Chọn đường dẫn đến “Tệp kết giải cạnh” “Tệp kết bình sai GPS” Hình 27 Hộp thoại đường dẫn biên tập kết bình sai GPS Khi tìm file chứa tệp giải cạnh, chọn “Biên tập TTC” để phần mềm tính toán biên tập yêu cầu Kết luận thực nghiệm 60 60 Với số liệu thực nghiệm từ kết đo GPS khu vực Xã Tân Hòa, Huyện Quốc Oai, TP Hà Nội Sau tính toán bình sai, kết đạt so với yêu cầu (xem phần Kết bình sai lưới GPS) KẾT QUẢ BÌNH SAI LƯỚI GPS Tên công trình : BẢNG 1: BẢNG TRỊ ĐO GIA SỐ TỌA ĐỘ VÀ CÁC CHỈ TIÊU SAI SỐ HỆ TỌA ĐỘ VUÔNG GÓC KHÔNG GIAN Số TT 10 11 12 Tên đỉnh cạnh Điểm đầu Điểm cuối 229410 GPS-2 229410 GPS-3 229410 GPS-4 GPS-1 229405 GPS-2 229405 GPS-2 GPS-1 GPS-2 GPS-3 GPS-2 GPS-4 GPS-3 229405 GPS-3 GPS-1 GPS-3 GPS-2 GPS-4 GPS-3 ELLIPSOID QUI CHIẾU: WGS-84 DX (m) -8089.297 -3813.770 -942.676 7998.474 7557.189 -441.281 4275.525 7146.616 3281.652 -4716.808 -4275.503 -2871.090 DY (m) 350.725 734.443 -99.474 2271.222 2180.900 -90.322 383.716 -450.197 1797.192 -474.022 -383.706 833.914 DZ (m) -6821.930 -4857.941 -487.282 -464.979 -498.360 -33.381 1963.966 6334.647 -2462.368 -1997.393 -1964.005 -4370.657 RMS (m) 0.021 0.015 0.009 0.015 0.016 0.006 0.009 0.018 0.010 0.010 0.008 0.012 RATIO 2.500 3.800 9.600 2.400 4.100 6.800 2.600 2.600 2.600 2.500 2.600 9.600 - RMS lớn nhất: (229410 GPS-2) = 0.021 - RMS nhỏ nhất: (GPS-4 GPS-3) = 0.012 - RATIO lớn nhất: (229410 GPS-4) = 9.600 - RATIO nhỏ nhất: (GPS-1 229405) = 2.400 BẢNG 2: BẢNG SAI SỐ KHÉP HÌNH HỆ TỌA ĐỘ VUÔNG GÓC KHÔNG GIAN Số TT Tên đỉnh tam giác Đỉnh Đỉnh Đỉnh 229410 GPS-2 GPS-3 229410 GPS-2 GPS-4 229410 GPS-3 GPS-4 dX (m) -0.003 -0.005 -0.004 ELLIPSOID QUI CHIẾU: WGS-84 dY (m) -0.002 0.002 0.003 dZ (m) -0.023 0.000 -0.001 fS (m) 0.024 0.006 0.006 [S] fS/[S] (m) 21527.9 1/913695 21214.1 1/3821886 12580.9 1/2267648 61 61 GPS-1 GPS-1 GPS-2 GPS-2 GPS-2 229405 229405 229405 GPS-1 GPS-3 GPS-2 GPS-3 GPS-3 GPS-3 GPS-4 0.003 0.014 0.013 0.003 -0.002 0.000 0.008 -0.008 -0.016 0.000 0.000 -0.004 0.042 0.046 -0.024 0.003 0.016 0.045 0.049 0.024 16660.7 17951.0 17081.1 10316.5 19576.6 1/5025675 1/1098067 1/381612 1/211093 1/800273 Tổng số tam giác: - Sai số khép tương đối tam giác lớn nhất: (GPS-2 GPS-1 GPS-3) = 1/211093 - Sai số khép tương đối tam giác nhỏ nhất: (GPS-1 229405 GPS-2) = 1/5025675 BẢNG 3: BẢNG TRỊ BÌNH SAI, SỐ HIỆU CHỈNH, SAI SỐ ĐO GIA SỐ TỌA ĐỘ HỆ TỌA ĐỘ VUÔNG GÓC KHÔNG GIAN Số TT Tên đỉnh cạnh Điểm Điểm đầu cuối 229410 GPS-2 229410 GPS-3 229410 GPS-4 GPS-1 229405 GPS-2 229405 GPS-2 GPS-1 GPS-2 GPS-3 GPS-2 GPS-4 GPS-3 229405 10 GPS-3 GPS-1 11 GPS-3 GPS-2 12 GPS-4 GPS-3 ELLIPSOID QUI CHIẾU: WGS-84 DX(m) vDX(m) DY(m) vDY(m) DZ(m) vDZ(m) S(m) vS(m) mS(m) mS/S -8089.290 0.007 -3813.771 -0.001 -942.677 -0.001 7998.468 -0.006 7557.181 -0.008 -441.287 -0.006 4275.519 -0.006 7146.613 -0.003 3281.662 0.010 -4716.806 0.003 -4275.519 -0.016 -2871.094 -0.004 350.732 0.007 734.437 -0.006 -99.474 0.001 2271.220 -0.003 2180.899 -0.001 -90.321 0.001 383.704 -0.012 -450.206 -0.008 1797.195 0.002 -474.025 -0.003 -383.704 0.002 833.910 -0.004 -6821.937 -0.007 -4857.937 0.004 -487.283 0.000 -464.979 -0.001 -498.366 -0.006 -33.386 -0.005 1964.000 0.035 6334.654 0.007 -2462.366 0.002 -1997.387 0.006 -1964.000 0.005 -4370.654 0.003 10587.656 0.015 1/702774 0.014 1/440345 0.012 1/91347 0.014 1/597938 0.013 1/589376 0.011 1/40918 0.010 1/491176 0.015 1/659052 0.013 1/353597 0.011 1/451156 0.010 1/491176 0.013 1/392585 - Số hiệu chỉnh cạnh lớn nhất: (GPS-2 GPS-3) = 0.037m - Số hiệu chỉnh cạnh nhỏ nhất: (229410 GPS-4) = 0.002m - SSTP cạnh lớn nhất: (229410 GPS-2) = 0.015m - SSTP cạnh nhỏ nhất: (GPS-2 GPS-3) = 0.010m 6219.630 1065.824 8327.672 7881.350 451.671 4720.655 9560.575 4479.114 5144.172 4720.655 5295.394 62 62 - SSTP tương đối cạnh lớn nhất:(GPS-2 GPS-1) = 1/40918 - SSTP tương đối cạnh nhỏ nhất:(229410 GPS-2) = 1/702774 BẢNG 4: BẢNG TỌA ĐỘ VUÔNG GÓC KHÔNG GIAN SAU BÌNH SAI HỆ TỌA ĐỘ VUÔNG GÓC KHÔNG GIAN WGS84 STT Tên điểm 229405 229410 GPS-1 GPS-2 GPS-3 GPS-4 X(m) -1489757.785 -1489225.675 -1497756.252 -1497314.965 -1493039.446 -1490168.353 ELLIPSOID QUI CHIẾU: WGS-84 Y(m) 5836636.146 5834104.515 5834364.926 5834455.247 5834838.951 5834005.041 Z(m) 2089773.537 2097093.839 2090238.516 2090271.902 2092235.903 2096606.557 BẢNG 5: BẢNG TỌA ĐỘ TRẮC ĐỊA SAU BÌNH SAI HỆ TỌA ĐỘ TRẮC ĐỊA WGS84 STT Tên điểm 229405 229410 GPS-1 GPS-2 GPS-3 GPS-4 ELLIPSOID QUI CHIẾU: WGS-84 B(° ' ") 19° 15' 08.10798'' 19° 19' 20.57351'' 19° 15' 24.70887'' 19° 15' 25.97227'' 19° 16' 33.66755'' 19° 19' 04.14662'' L(° ' ") 104° 19' 06.95529'' 104° 19' 10.74157'' 104° 23' 51.57380'' 104° 23' 36.16827'' 104° 21' 11.07343'' 104° 19' 42.87322'' H(m) 129.615 108.028 78.275 68.304 65.330 75.950 BẢNG 6: BẢNG KẾT QUẢ TỌA ĐỘ PHẲNG VÀ ĐỘ CAO SAU BÌNH SAI HỆ TỌA ĐỘ PHẲNG VN-2000 Số TT Tên điểm 229405 229410 GPS-1 GPS-2 GPS-3 GPS-4 KINH TUYẾN TRỤC : 105° ELLIPSOID : WGS-84 Tọa độ X(m) 2129542.818 2137304.909 2130034.485 2130074.248 2132164.800 2136797.537 Y(m) 454454.256 454584.077 462766.413 462316.651 458084.639 455520.725 Độ cao h(m) 155.900 134.443 104.314 94.358 91.549 102.328 (mx) 0.009 0.008 0.007 0.007 0.006 Sai số vị trí điểm (my) (mh) 0.008 0.014 - 0.007 0.013 0.006 0.012 0.006 0.011 0.005 0.009 (mp) 0.011 0.011 0.010 0.009 0.008 BẢNG 7: BẢNG CHIỀU DÀI CẠNH, PHƯƠNG VỊ VÀ CHÊNH CAO SAU BÌNH SAI HỆ TỌA ĐỘ PHẲNG VN-2000, Cạnh tương hỗ Điểm đầu Điểm cuối Chiều dài (m) ELLIPSOID : WGS-84 mS (m) ms/S Phương vị ° ' " mα " Ch.cao (m) mh (m) 63 63 229410 229410 229410 GPS-1 GPS-2 GPS-2 GPS-2 GPS-2 GPS-3 GPS-3 GPS-3 GPS-4 GPS-2 GPS-3 GPS-4 229405 229405 GPS-1 GPS-3 GPS-4 229405 GPS-1 GPS-2 GPS-3 10586.556 6218.895 1065.240 8326.685 7880.334 451.516 4720.205 9559.667 4478.221 5143.661 4720.205 5294.894 0.007 1/1571730 0.006 1/958761 0.005 1/198386 0.010 1/795049 0.010 1/792689 0.010 1/46831 0.009 1/525906 0.009 1/1101350 0.010 1/443900 0.010 1/538676 0.009 1/525906 0.009 1/618035 133 04 43.85 145 44 38.45 118 26 38.24 266 36 53.57 266 07 59.47 95 03 08.18 296 17 19.33 314 41 31.77 234 09 43.00 114 27 59.86 116 17 19.33 151 02 18.12 0.13 0.21 1.07 0.29 0.29 4.85 0.42 0.19 0.48 0.41 0.42 0.32 -40.086 -42.894 -32.115 51.586 61.543 9.956 -2.808 7.970 64.351 12.765 2.808 -10.779 KẾT QUẢ ĐÁNH GIÁ ĐỘ CHÍNH XÁC Sai số trung phương trọng số đơn vị mo = ± 0.684 Sai số vị trí điểm: Lớn : (229405) mp = 0.011(m) Nhỏ : (GPS-4) mp = 0.008(m) Sai số trung phương tương đối chiều dài cạnh : Lớn : (GPS-2 -GPS-1) mS/S = 1/ 46831 Nhỏ : (229410 -GPS-2) mS/S = 1/ 1571730 Sai số trung phương phương vị cạnh : Lớn : (GPS-2 -GPS-1) mα = 4.85" Nhỏ : (229410 -GPS-2) mα = 0.13" Sai số trung phương chênh cao : Lớn : (GPS-1 -229405) mh= 0.020(m) Nhỏ : (229410 -GPS-4) mh= 0.009(m) Chiều dài cạnh : Lớn : (229410 -GPS-2) Smax = 10586.56m Nhỏ : (GPS-2 -GPS-1) Smin = 451.52m Trung bình : Stb = 5703.84m Ngày 15 tháng năm 2017 Người thực đo : Người xử lý số liêu : Kết được biên tập bằng phần mềm DPSurvey ooo0ooo KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Sau tìm hiều hệ thống định vị toàn cầu GPS quy trình xử lý số liệu số liệu GPS bằng phần mềm Trimble Total Control, em có số kết luận kiến nghị sau: 0.012 0.011 0.009 0.020 0.018 0.018 0.016 0.015 0.018 0.017 0.016 0.014 64 64 Kết luận Cùng với phát triển khoa học kĩ thuật, ngày GPS được đánh giá cao công nghệ tiên tiến Việc ứng dụng công nghệ GPS công tác xây dựng lưới khống chế trắc địa đem lại hiệu kinh tế, kĩ thuật cao, đáp ứng đòi hỏi cấp thiết Ứng dụng phần mềm Trimble Total Control xử lý số liệu đo GPS nhận thấy phần mềm có nhiều tính năng, mang lại hiệu độ xác tin cậy Quá trình thực nghiệm ước tính độ xác lưới bằng phần mềm Trimble Total Control cho kết đáp ứng được yêu cầu kĩ thuật quy định đề Số liệu đo đạc kết tính toán xây dựng lưới khống chế đo vẽ đủ điều kiện để thành lập đồ địa hình tỷ lệ theo quy định Bộ Tài nguyên- Môi trường Kiến nghị Để nâng cao độ xác phương pháp thành lập lưới khống chế đo vẽ bằng công nghệ GPS ta phải nâng cao độ xác thiết bị sử dụng Quy trình đo vẽ xử lý tính toán phải thật chặt chẽ đảm bảo yêu cầu kĩ thuật Công nghệ GPS có nhiều ưu điểm vượt trội so với phương pháp trắc địa truyền thống Tuy nhiên nhiều hạn chế dùng cho công trình ngầm nước có độ che phủ, phụ thuộc vào địa hình địa vật điểm đo, công nghệ đắt tiền…Cần nghiên cứu biện pháp khắc phục nhược điểm Phần mềm hiệu dễ sử dụng, phần mềm Trimble Total Control nước nên công tác biên tập kết gặp nhiều khó khăn, chi phí quyền cao… Mong rằng có phần mềm xử lý số liệu đo việt hóa 100% có tính hiệu tương tự, chi phí thấp 65 65 TÀI LIỆU THAM KHẢO Giáo trình Định vị vệ tinh, PGS.TS Đặng Nam Chinh, Trường Đại học Mỏ - Địa chất Hà Nội Bài giảng Xây dựng lưới khống chế trắc địa, TS Đinh Xuân Vinh, Trường Đại học Tài Nguyên-Môi trường Hà Nội Bài giảng Trắc địa cao cấp đại cương, GS.TSKH Phạm Hoàng Lân, Nhà xuất Khoa học Kỹ thuật TS Đinh Xuân Vinh, giáo trình Xây dựng lưới khống chế trắc địa, trường Đại học Tài nguyên Môi trường Hà Nội, Hà Nội 2014 Trang thông tin điện tử xã Tân Hòa,huyện Quốc Oai,TP.Hà Nội Quy chuẩn kỹ thuật Quốc gia xây dựng lưới tọa độ, Bộ Tài Nguyên Môi Trường Tài liệu hướng dẫn sử dụng phần mềm Trimble Total Control 2.73