...Nguyễn Việt Dũng.pdf

TRƯỜNG ĐẠI HỌ HỌC TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG NG H HÀ NỘI KHOA TRẮC TR ĐỊA - BẢN ĐỒ SINH VIÊN: VIÊN NGUYỄN VIỆT DŨNG ỨNG DỤNG NG CÔNG NGHỆ NGH ĐỊNH VỊ VỆ TINH ĐO ĐỘNG NG TH THỜI GIAN THỰC GPS – RTK TRONG ĐO ĐẠC THÀNH LẬP ẬP BẢ BẢN ĐỒ HIỆN TRẠNG NG THÀNH TH PHỐ BÌNH DƯƠNG TỶ LỆ Ệ 1:2000 HÀ NỘI - 2015 TRƯỜNG ĐẠI HỌC HỌ TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG NG H HÀ NỘI KHOA TR TRẮC ĐỊA - BẢN ĐỒ SINH VIÊN: VIÊN NGUYỄN VIỆT DŨNG ỨNG DỤNG NG CÔNG NGHỆ NGH ĐỊNH VỊ VỆ TINH ĐO ĐỘNG NG TH THỜI GIAN THỰC GPS – RTK TRONG ĐO ĐẠC THÀNH LẬP ẬP BẢ BẢN ĐỒ HIỆN TRẠNG NG THÀNH TH PHỐ BÌNH DƯƠNG TỶ LỆ Ệ 1:2000 Chuyên ngành: Tr Trắc Địa - Bản Đồ Mã ngành: D520503 NGƯỜI ỜI HƯỚNG H DẪN :ThS Hoàng Mạnh Hùng ùng HÀ NỘI - 2015 LỜI CẢM ƠN Trong trình thực đồ án, em nhận hướng dẫn bảo nhiệt tình Thầy giáo Th.s Hồng Mạnh Hùng thầy, cô giáo khoa Trắc địa – Bản đồ Trường đại học Tài nguyên Môi trường Hà Nội đến đồ án tốt nghiệp em hồn thành Em xin nói lời cảm ơn chân thành tới Thầy giáo Thạc sỹ: Hoàng Mạnh Hùng giúp đỡ tận tình trực tiếp hướng dẫn em suốt trình thời gian em thực đồ án Em xin chân thành cảm ơn dạy dỗ, bảo ân cần Thầy, Cô giáo khoa Trắc địa – Bản đồ Trường đại học Tài nguyên Môi trường Hà Nội suốt thời gian học tập Do trình độ kinh nghiệm sản xuất thực tế chưa có, nên q trình làm đồ án tốt nghiệp cịn nhiều hạn chế sai sót Em mong nhận giúp đỡ đóng góp ý kiến thầy, để đồ án em hồn thiện Một lần em xin chân thành cảm ơn!! Hà Nội,ngày tháng năm 2015 Sinh viên thực Nguyễn Việt Dũng MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN MỤC LỤC DANH MỤC CÁC KÝ KIỆU VIẾT TẮT, KÝ HIỆU TIẾNG ANH DANH MỤC BẢNG BIỂU DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ MỞ ĐẦU CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG ĐỊNH VỊ TOÀN CẦU GPS 1.1 Cấu trúc hệ thống định vị toàn cầu GPS 1.1.1 Đoạn không gian 1.1.2 Đoạn điều khiển 1.1.3 Đoạn sử dụng 1.2 Nguyên lý định vị GPS 1.2.1 Định vị tuyệt đối 1.2.2 Định vị tương đối 12 1.3 Các nguồn sai số 22 1.3.1 Sai số liên quan đến vệ tinh 23 1.3.2 Sai số phụ thuộc vào môi trường lan truyền tín hiệu 25 1.3.3 Ảnh hưởng liên quan đến máy thu 28 CHƯƠNG 2: PHƯƠNG PHÁP ĐO ĐỘNG THỜI GIAN THỰC GPS-RTK 31 2.1 Nguyên lý đo GPS động 31 2.1.1 Giải pháp kỹ thuật đo GPS động 32 2.2 Phương pháp đo GPS động 34 2.2.1 Giới thiệu thiết bị đo GPS động 34 2.2.2 Các thao tác đo GPS động 35 2.3 Độ xác đạt 39 2.3.1 Đo kiểm định thiết bị điều kiện chuẩn 40 CHƯƠNG 3: THỰC NGHIỆM 45 3.1 Các quy định kỹ thuật đồ trạng tỷ lệ 1/2000 45 3.1.1 Độ xác đồ 45 3.1.2 Cơ sở toán học 46 3.1.3 Quy định biên khu đo 47 3.1.4 Sản phẩm đồ trạng tỷ lệ 1/2.000 47 3.2 Khái quát khu vực thực nghiệm 47 3.2.1 Đặc điểm điều kiện tự nhiên 47 3.2.2 Đặc điểm kinh tế - xã hội 49 3.3 Quy trình thành lập đồ 51 3.3.1 Xây dựng lưới khống chế mặt phẳng độ cao 51 3.3.2 Quy định đo nối độ cao cho trạm BASE 54 3.4 Quy định kỹ thuật đo vẽ chi tiết đối tượng địa lý (địa vật, địa hình) phục vụ thành lập đồ trạng tỷ lệ 1/2.000 54 3.4.1 Giải pháp đo vẽ chi tiết đồ trạng công nghệ RTK 54 3.4.2 Xác định ranh giới, mốc giới 55 3.4.3 Đo đạc thực địa công nghệ RTK 55 3.4.4 Biên tập đồ 58 3.5 Kết thực nghiệm 64 3.5.1 Sản phẩm đo nối tọa độ cho trạm BASE 64 3.5.2 Sản phẩm đo nối độ cao cho lưới trạm BASE 70 3.5.3 Sản phẩm tính tốn độ cao điểm chi tiết sử dụng mơ hình Geoid địa phương 72 3.5.4 Trút số liệu đo xử lý số liệu 76 3.5.5 Phun điểm, số hóa đồ 77 3.5.6 Bản đồ trạng 81 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 82 TÀI LIỆU THAM KHẢO 83 DANH MỤC CÁC KÝ KIỆU VIẾT TẮT, KÝ HIỆU TIẾNG ANH Viết tắt tiếng Anh Tên tiếng Việt Base Trạm cố định CSDL Cơ sở liệu DGPS Hệ thống Định vị tồn cầu có cải DEM(Digital Elevation Model) Mơ hình số độ cao GPS (Global Positioning System) Hệ thống định vị toàn cầu GCS Một số trạm điều khiển mặt đất GBAS Hệ thống tăng cường dựa sở mặt đất GLONASS Hệ thống vệ tinh định vị toàn cầu Nga GALILEO Hệ thống vệ tinh định vị toàn cầu Liên minh Châu Âu GDOP Độ suy giảm độ xác hình học HDOP Độ suy giảm độ xác vị trí mặt IGS Tên Tổ chức quốc tế cung cấp dịch vụ hệ thống GNSS MCS Trạm điều khiển trung tâm MS Trạm theo dõi RTK (Real Time Kinematic) Một phương pháp đo đạc đại có độ xác cao nhanh chóng WADGPS Định vị vi phân diện rộng OCS Đoạn điều khiển SBAS Hệ thống tăng cường sở không gian WGS-84 (Word GeodeticSystem) Hệ quy chiếu trắc địa toàn cầu VN-2000 Hệ quy chiếu hệ tọa độ quốc gia PDOP TDOP VDOP Độ suy giảm độ xác vị trí điểm Độ suy giảm độ xác thời gian Độ suy giảm độ xác độ cao SNR Mức độ nhiễu tín hiệu Rover Trạm động TSC1 (Survey Controller TSC1) Thiết bị điều khiển GDP (Gross Domestic Product) Giá trị thị trường tất hàng hóa dịch vụ DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 1.1: Các nguồn sai số định vị vệ tinh 22 Bảng 1.2: Ảnh hưởng tầng điện ly đến khoảng cách giả 25 Bảng 1.3: Ảnh hưởng tầng đối lưu tới khoảng cách 26 Bảng 1.4: Mức độ ảnh hưởng nhiễu máy thu đến tín hiệu GPS 30 Bảng 2.1: Kết đo GPS RTK bãi chuẩn Xuân Đỉnh sử dụng máy 4600LS (9/1999) 41 Bảng 2.2: Kết đo GPS-RTK bãi chuẩn Xuân Đỉnh sử dụng máy 4800 (16/5/2000) 41 Bảng 2.3: Sai số điểm quy chuẩn 42 Bảng 2.4: Tọa độ sai số điểm kiểm tra 43 Bảng 3.1: Các tiêu kỹ thuật 53 Bảng 3.2: Bảng trị đo gia số tọa độ tiêu sai số 64 Bảng 3.3: Bảng sai số khép hình 65 Bảng 3.4: Bảng trị đo, số hiệu chỉnh trị bình sai góc phương vị 65 Bảng 3.5: Bảng trị đo, số hiệu chỉnh trị bình sai cạnh 66 Bảng 3.6: Bảng trị đo, số hiệu chỉnh trị bình sai chênh cao 67 Bảng 3.7: Bảng tọa độ vng góc khơng gian sau bình sai 68 Bảng 3.8: Bảng tọa độ trắc địa sau bình sai 69 Bảng 3.9: Bảng thành tọa độ phẳng độ cao bình sai 69 Bảng 3.10: Bảng chiều dài cạnh, phương vị sai số tương hỗ 69 Bảng 3.11: Bảng số liệu khởi tính 71 Bảng 3.12: Bảng thành độ cao bình sai 71 Bảng 3.13: Trị đo đại lượng bình sai 72 DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ Hình 1.1: Hệ thống định vị tồn cầu GPS Hình 1.2: Vị trí trạm đoạn điều khiển hệ thống GPS Hình 1.3: Dẫn đường xe ô tô GPS Hình 1.4: Nguyên lý định vị tuyệt đối Hình 1.5: Định vị tuyệt đối đo khoảng cách giả Hình 1.6: Nguyên lý định vị tương đối 13 Hình 1.7: Định vị tương đối 14 Hình 1.8: Đo bán động 16 Hình 1.9: Sai phân bậc 18 Hình 1.10: Sai phân bậc hai 20 Hình 1.11: Sai phân bậc ba 21 Hình 1.12: Anten Choke-ring 28 Hình 2.1: Sơ đồ đo động 32 Hình 2.2: Khởi động trạm Base 36 Hình 2.3: Trạm Rover kỹ thuật đo GPS – RTK 38 Hình 2.4: Thực đo động 38 Hình 3.1: Quy trình thành lập đồ 51 Hình 3.2: Số liệu thực nghiệm 76 Hình 3.3: Số liệu chưa xử lý dạng excel 77 Hình 3.4: Số liệu xử lý dạng txt 77 Hình 3.5: Cách phun điểm 78 Hình 3.6: Chọn đường dẫn 78 Hình 3.7: Tạo mơ tả trị đo 79 Hình 3.8: Số liệu điểm phun Microstation 79 Hình 3.9: Cơng tác nối điểm 80 Hình 3.10: Bản đồ trạng 81 MỞ ĐẦU Hệ thống định vị GPS hệ thống định vị toàn cầu dựa sở đo khoảng cách đo thời gian, viết tắt NAVSTAR (Navigation Satelite Timing and Ranging Global Postioning System) thường gọi GPS Từ năm 1967 – 1969, lực lượng không quân Mỹ bắt đầu nghiên cứu Đề án 621B Trong đề án người ta dự định đưa lên quỹ đạo 20 vệ tinh hoạt động độ vĩ 60 độ vĩ bắc đến 60 độ vĩ nam Các vệ tinh theo dõi hệ thống trạm giám sát mặt đất Nhờ vệ tinh này, điểm Trái Đất vào thời gian quan sát vệ tinh Việc đo khoảng cách đồng thời tới bốn vệ tinh loại bỏ ảnh hưởng không đồng thời gian đồng hồ vệ tinh đồng hồ máy thu Cũng thời gian lực lượng hải quân Mỹ đưa đề án xây dựng hệ thống định vị vệ tinh mang tên TIMATION gồm ba giai đoạn (TIMATION I, II, III), thực chất ý tưởng hệ thống định vị toàn cầu gồm khoảng 21 đến 27 vệ tinh Dưới chủ trì Bộ quốc phòng Mỹ, đề án 621B TIMATION phối hợp lại hình thành nên hệ thống định vị toàn cầu NAVSTAR GPS Quỹ đạo vệ tinh hệ thống GPS Ngày 22 tháng năm 1978 vệ tinh hệ thống định vị toàn cầu GPS đưa lên quỹ đạo Với hệ thống GPS, vấn đề thời gian, vị trí, tốc độ đối tượng cần định vị giải nhanh chóng, xác phạm vi toàn cầu thời điểm Trước năm 1980, hệ thống GPS dùng cho mục đích quân sự, Bộ quốc phòng Mỹ quản lý, từ năm 1980 Chính phủ Mỹ cho phép sử dụng dân Các ứng dụng GPS vào nhiều lĩnh vực khác nghiên cứu vào phát triển rộng rãi hầu Tại Việt Nam hệ thống ứng dụng rộng rãi hoạt động kinh tế - xã hội, thực cách mạng thực công nghệ, kỹ thuật chất lượng hiệu kinh tế phạm vi nước Ngày nay, hệ thống GPS sử dụng rộng rãi nhiều lĩnh vực khác có trắc địa Các ứng dụng GPS trắc địa tỏ có ưu điểm vượt trội so với công nghệ đo đạc truyền thống trước Với ưu điểm trội, cơng nghệ GPS góp cơng lớn cơng tác đo đạc thành lập đồ Đo GPS động bước phát triển công nghệ GPS cho phép đo đạc chi tiết bỏ qua công đoạn lập lưới khống chế sở, có độ xác đạt u cầu kỹ thuật đo vẽ, có tính ưu việt so với phương pháp đo vẽ đồ truyền thống, đáp ứng u cầu cơng tác tự động hóa đo vẽ đồ, phù hợp với việc tổ chức, quản lý số liệu hệ thống quản trị liệu máy tính, đạt hiệu kinh tế cao kết hợp với phương pháp đo vẽ truyền thống Để thấy hiệu việc ứng dụng cơng nghệ GPS trắc địa em thực đề tài “Ứng dụng công nghệ định vị vệ tinh đo động thời gian thực GPS - RTK đo đạc thành lập đồ trạng thành phố Bình Dương tỷ lệ 1:2000” Nội dung đồ án thể qua chương sau: CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG ĐỊNH VỊ TOÀN CẦU GPS CHƯƠNG 2: PHƯƠNG PHÁP ĐO ĐỘNG THỜI GIAN THỰC GPS - RTK CHƯƠNG : THỰC NGHIỆM ... ĐẠI HỌC HỌ TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG NG H HÀ NỘI KHOA TR TRẮC ĐỊA - BẢN ĐỒ SINH VIÊN: VIÊN NGUYỄN VIỆT DŨNG ỨNG DỤNG NG CÔNG NGHỆ NGH ĐỊNH VỊ VỆ TINH ĐO ĐỘNG NG TH THỜI GIAN THỰC GPS – RTK TRONG... hoàn thiện Một lần em xin chân thành cảm ơn!! Hà Nội,ngày tháng năm 2015 Sinh viên thực Nguyễn Việt Dũng MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN MỤC LỤC DANH MỤC CÁC KÝ KIỆU VIẾT TẮT, KÝ... KHẢO 83 DANH MỤC CÁC KÝ KIỆU VIẾT TẮT, KÝ HIỆU TIẾNG ANH Viết tắt tiếng Anh Tên tiếng Việt Base Trạm cố định CSDL Cơ sở liệu DGPS Hệ thống Định vị tồn cầu có cải DEM(Digital Elevation