Ứng dụng công nghệ GPS xây dựng lưới địa chính huyện quang bình tỉnh hà giang

Ứng dụng công nghệ GPS xây dựng lưới địa chính huyện quang bình tỉnh hà giang

BỘ GIÁO DỤC VÀ ðÀO TẠO TRƯỜNG ðẠI HỌC NÔNG NGHIỆP HÀ NỘI ==========o0o========== CAO HỒNG KỲ ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ GPS XÂY DỰNG LƯỚI ðỊA CHÍNH HUYỆN QUANG BÌNH – TỈNH HÀ GIANG LUẬN VĂN THẠC SĨ NÔNG NGHIỆP Chuyên ngành: QUẢN LÝ ðẤT ðAI Mã ngành: 60.62.16 Người hướng dẫn khoa học: TS. ðàm Xuân Hoàn HÀ NỘI – 2011 Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội - Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp ………………………. i LỜI CAM ðOAN Tôi xin cam đoan rằng những số liệu đo đạc, tính toán, kết quả bình sai lưới địa chính huyện Quang Bình, tỉnh Hà Giang trong luận văn này là hoàn toàn trung thực, khách quan và chưa từng được sử dụng, công bố trong bất kỳ một công trình nghiên cứu của học vị khoa học nào khác. Tôi xin cam đoan rằng mọi sự giúp đỡ cho việc thực hiện luận văn này đã được cảm ơn và các thông tin trích dẫn trong luận văn này đều đã được chỉ rõ nguồn gốc. Hà Nội, ngày 20 tháng 10 năm 2011 Tác giả luận văn Cao Hồng Kỳ Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội - Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp ………………………. ii LỜI CẢM ƠN Trong quá trình thực hiện đề tài, tôi đã nhận được sự giúp đỡ nhiệt tình và sự đóng góp ý kiến quý báu của một số cơ quan, đơn vị và cá nhân đã tạo điều kiện cho tôi hoàn thành bản luận văn này. Trước hết, tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới TS. Đàm Xuân Hoàn, Thầy giáo đã trực tiếp tận tình hướng dẫn và giúp đỡ tôi trong quá trình nghiên cứu thực hiện đề tài và hoàn thành luận văn này. Tôi xin chân thành cảm ơn các thầy, cô giáo trong Khoa Tài nguyên và Môi trường; các thầy, cô trong Viện Đào tạo Sau đại học - Trường Đại học Nông nghiệp Hà Nội đã giúp tôi hoàn thành quá trình học tập và thực hiện luận văn này. Tôi xin trân trọng cảm ơn sự hợp tác, giúp đỡ của các anh, chị, em cán bộ kỹ thuật thuộc Trung tâm ứng dụng công nghệ Tài nguyên và Môi trường (Tổng Công ty Tài nguyên và Môi trường Việt Nam), Trung tâm kỹ thuật và dịch vụ Tài nguyên và Môi trường Hà Tuyên, Sở Tài nguyên và Môi trường tỉnh Hà Giang và Trung tâm Khí tượng thủy văn tỉnh Hà Giang đã giúp đỡ và tạo điều kiện thuận lợi cho tôi thực hiện thành công đề tài “Ứng dụng công nghệ GPS xây dựng lưới địa chính huyện Quang Bình, tỉnh Hà Giang”. Cuối cùng Tôi xin cảm ơn gia đình cùng toàn thể bạn bè và đồng nghiệp đã giúp đỡ, động viên tôi trong quá trình học tập, nghiên cứu và thực hiện hoàn thành luận văn này. Tôi xin trân thành cảm ơn! Hà Nội, ngày 20 tháng 10 năm 2011 Tác giả luận văn Cao Hồng Kỳ Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội - Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp ………………………. iii MỤC LỤC LỜI CAM ðOAN i LỜI CẢM ƠN .ii MỤC LỤC iii DANH MỤC CÁC BẢNG vii DANH MỤC CÁC HÌNH ẢNH viii 1. MỞ ðẦU . 1 1.1. Tính cấp thiết của đề tài .1 1.2. Mục đích nghiên cứu .2 1.3. Yêu cầu của đề tài 2 1.4. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài .3 2. TỔNG QUAN CÁC VẤN ðỀ NGHIÊN CỨU 4 2.1. Khái quát chung về lưới khống chế trắc địa .4 2.1.1. Khái niệm về lưới khống chế trắc địa 4 2.1.2. Vai trò của lưới trắc địa mặt bằng Nhà nước .4 2.1.3. Các phương pháp xây dựng lưới trắc địa mặt bằng .4 2.1.3.1. Lưới tam giác ño góc 4 2.1.3.2. Lưới tam giác ño cạnh . 5 2.1.3.3. Lưới ñường chuyền 5 2.1.3.4. Lưới trắc ñịa vệ tinh . 5 2.1.4. Đặc điểm lưới trắc địa cơ sở của Việt Nam .6 2.1.4.1. Lưới tam giác ño góc hạng I, II miền Bắc . 6 2.1.4.2. Xây dựng lưới toạ ñộ ở miền Trung và miền Nam . 7 2.1.4.3. Lưới Doppler vệ tinh 8 2.1.4.4. Hoàn thiện lưới tọa ñộ nhà nước cấp “0” hạng I, II, III và xây dựng hệ tọa ñộ VN-2000 9 2.2. Các hệ thống định vị toàn cầu và sự ra đời của hệ thống GPS ở một số nước trên thế giới .10 2.2.1. Hệ thống định vị toàn cầu của Mỹ .11 2.2.1.1. Hệ thống TRANSIT . 11 2.2.1.2. Hệ thống ñịnh vị toàn cầu GPS 12 2.2.2. Hệ thống định vị toàn cầu GLONASS của Nga .13 2.2.3. Hệ thống định vị toàn cầu của EU .14 2.2.4. Hệ thống định vị toàn cầu “Bắc Đẩu” của Trung Quốc .15 2.3. Cấu trúc và nguyên lý hoạt động của hệ thống GPS .16 Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội - Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp ………………………. iv 2.3.1. Đoạn không gian (Space Segment) .17 2.3.2. Đoạn điều khiển (Control Segment) 18 2.3.3. Đoạn sử dụng (User Segment) 20 2.3.4. Nguyên tắc hoạt động của hệ thống GPS 20 2.3.5. Tín hiệu vệ tinh của hệ thống GPS 21 2.4. Đo đạc lưới khống chế bằng công nghệ GPS .21 2.4.1. Các đại lượng đo .21 2.4.1.1. ðo khoảng cách giả theo C/A-code và P-code . 21 2.4.1.2. ðo pha của sóng tải 23 2.4.2. Nguyên lý định vị GPS .23 2.4.2.1. ðịnh vị tuyệt ñối (Point Positioning) 24 2.4.2.2. ðịnh vị GPS tương ñối (Relative Positioning) . 28 2.4.3. Các loại sai số chủ yếu trong kết quả đo GPS .33 2.4.3.1. Sai số của ñồng hồ . 33 2.4.3.2. Sai số của quỹ ñạo vệ tinh 34 2.4.3.3. Sai số do tầng ñiện ly và tầng ñối lưu . 35 2.4.3.4. Sai số do nhiễu xạ của tín hiệu vệ tinh 35 2.4.3.5. Sai số do ảnh hưởng của sự phân bố vệ tinh trên bầu trời 36 2.4.3.6. Sai số do người ño 36 2.4.4. Nguyên lý cơ bản xử lý số liệu đo GPS .37 2.4.4.1. Nguyên lý cơ bản xử lý số liệu . 37 2.4.4.2. Quy trình xử lý số liệu 37 2.4.5. Lý thuyết phương pháp bình sai gián tiếp mạng lưới GPS 40 2.5. Tổng quan những phát triển về các loại thiết bị thu GPS .41 3. ðỐI TƯỢNG, PHẠM VI, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 44 3.1. Đối tượng nghiên cứu 44 3.2. Phạm vi nghiên cứu .44 3.3. Nội dung nghiên cứu .44 3.4. Phương pháp nghiên cứu .44 4. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU .46 4.1. Đặc điểm điều kiện tự nhiên khu vực đo vẽ .46 4.1.1. Vị trí địa lý .46 4.1.2. Điều kiện khí hậu 47 4.1.3. Đặc điểm địa hình .48 4.1.4. Điều kiện thủy văn 48 4.1.5. Thực phủ .49 Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội - Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp ………………………. v 4.2. Đánh giá hiện trạng hệ thống lưới trắc địa và tư liệu địa chính hiện có tại khu vực nghiên cứu .49 4.2.1. Hệ thống các điểm tọa độ cấp cao Nhà nước .49 4.2.2. Điểm tọa độ địa chính .49 4.2.3. Các tư liệu bản đồ hiện có .50 4.3. Ứng dụng công nghệ đo GPS tương đối trạng thái tĩnh xây dựng lưới địa chính huyện Quang Bình, tỉnh Hà Giang 50 4.3.1. Yêu cầu về thiết kế, chọn điểm, chôn mốc lưới GPS .50 4.3.2. Thiết kế lưới GPS .52 4.3.2.1. Nguyên tắc thiết kế . 52 4.3.2.2. Giải pháp thiết kế cho lưới ñịa chính huyện Quang Bình . 53 4.3.2.3. Thiết kế lưới ñịa chính khu ño huyện Quang Bình . 53 4.3.3. Lập lịch đo 55 4.3.4. Tổ chức đo 58 4.3.5. Xử lý số liệu .62 4.3.5.1. Trút số liệu và nhập số liệu vào Project của khu ño 62 4.3.5.2. Nhập dữ liệu từ South sang GPSurvey ñể tính toán bình sai . 67 4.3.6. Đánh giá kết quả lưới GPS sau bình sai 89 4.4. Ưu điểm và khả năng ứng dụng của công nghệ GPS trong công tác xây dựng lưới địa chính ở khu vực miền núi phía Bắc của Tổ quốc 89 4.5. Công nghệ GPS những rủi ro và hướng khắc phục 91 5. KẾT LUẬN VÀ ðỀ NGHỊ .93 5.1. Kết luận .93 5.2. Đề nghị 94 TÀI LIỆU THAM KHẢO 96 PHẦN PHỤ LỤC 98 KẾT QUẢ TÍNH TOÁN BÌNH SAI LƯỚI ðỊA CHÍNH HUYỆN QUANG BÌNH, TỈNH HÀ GIANG .101 Bang 1 101 BANG TRI DO GIA SO TOA DO VA CAC CHI TIEU SAI SO 101 Bang 2 103 BANG SAI SO KHEP HINH .103 Bang 3.1 .106 BANG TRI DO, SO HIEU CHINH VA TRI BINH SAI GOC PHUONG VI .106 Bang 3.2 .109 Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội - Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp ………………………. vi BANG TRI DO, SO HIEU CHINH VA TRI BINH SAI CANH 109 Bang 3.3 .112 BANG TRI DO, SO HIEU CHINH VA TRI BINH SAI CHENH CAO .112 Bang 4 115 BANG TOA DO VUONG GOC KHONG GIAN SAU BINH SAI 115 Bang 5 118 BANG TOA DO TRAC DIA SAU BINH SAI 118 Bang 6 121 BANG THANH QUA TOA DO PHANG VA DO CAO BINH SAI 121 Bang 7 125 BANG CHIEU DAI CANH, PHUONG VI VA SAI SO TUONG HO125 KET QUA DANH GIA DO CHINH XAC 127 PHỤ LỤC: TÀI LIỆU KỸ THUẬT CỦA MÁY GPS 9600 (1 TẦN) 128 Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội - Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp ………………………. vii DANH MỤC CÁC BẢNG Số bảng Tên bảng Trang Bảng 2.1. Một số đặc trưng của ba hệ thống định vị toàn cầu .15 Bảng 4.1. Số giờ nắng và số ngày có nắng qua các tháng trong năm 47 Bảng 4.2. Tọa độ, độ cao các điểm khởi tính 54 Bảng 4.3. Thời gian đo .59 Bảng 4.4. Tổ chức các Session trong mạng lưới GPS .60 Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội - Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp ………………………. viii DANH MỤC CÁC HÌNH ẢNH Hình 2.1. Hệ thống định vị toàn cầu NAVSTA của Mỹ 12 Hình 2.2. Hệ thống định vị GLONASS của Nga .13 Hình 2.3. Hệ thống định vị toàn cầu của EU .14 Hình 2.4. Sơ đồ cấu trúc hệ thống định vị toàn cầu GPS .17 Hình 2.5. Các trạm điều khiển của hệ thống GPS .19 Hình 2.6. Mô hình khoảng cách code .22 Hình 2.7. Sơ đồ nguyên lý định vị GPS tuyệt đối .26 Hình 2.8. Sơ đồ định vị GPS vi phân (DGPS) .27 Hình 2.9. Định vị tương đối sai phân bậc một .28 Hình 2.10. Định vị tương đối sai phân bậc hai 29 Hình 2.11. Định vị tương đối sai phân bậc ba .29 Hình 2.12. Sơ đồ đo GPS động .32 Hình 2.13. Sơ đồ sai số quỹ đạo vệ tinh 34 Hình 2.14. Sơ đồ sai số do tầng điện ly, tầng đối lưu và sai số do hiện tượng đa đường dẫn 36 Hình 4.1 Bản đồ vị trí khu vực nghiên cứu .46 Hình 4.2. Ảnh hưởng của tín hiệu đa đường dẫn .51 Hình 4.3. Góc mở lên bầu trời tại điểm đo GPS 51 Hình 4.4. Cửa sổ làm việc của phần mềm GPSurvey 55 Hình 4.5. Chọn thời gian lập lịch đo GPS .55 Hình 4.6. Chọn địa điểm xác định theo tọa độ sơ bộ của khu vực .56 Hình 4.7. Chọn các thông số cho trạm đo GPS .56 Hình 4.8. Chọn múi giờ đo .57 Hình 4.9. Chọn loại lịch sử dụng 57 Hình 4.10. Sơ đồ tín hiệu vệ tinh và giá trị PDOP 58 Hình 4.11. Ví dụ các Session thuộc lưới GPS huyện Quang Bình .60 Hình 4.12. Máy thu GPS 9600 – Trung Quốc .61 . trình xây dựng lưới địa chính bằng công nghệ GPS; ứng dụng công nghệ GPS trong việc thiết kế, đo đạc, tính toán bình sai lưới địa chính huyện Quang Bình, tỉnh. công nghệ GPS đã được ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực, trong đó việc ứng dụng công nghệ GPS cho công tác xây dựng lưới địa chính phục vụ việc thành