ỨNG DỤNG HỆ THỐNG ĐỊNH VỊ TOÀN CẦU THÀNH LẬP LƯỚI KHỐNG CHẾ ĐỊA CHÍNH KHU ĐO HUYỆN BÙ ĐỐP, TỈNH BÌNH PHƯỚC

Hệ thống định vị toàn cầu GPS Global Positioning System là một hệ thống dẫn đường và định vị chính xác dựa trên các vệ tinh NAVSTAR Navigation Satellite Tining And ranging, được bộ quốc

KHOA QUẢN LÝ ĐẤT ĐAI & BẤT ĐỘNG SẢN



BÁO CÁO TỐT NGHIỆP

ĐỀ TÀI:

ỨNG DỤNG HỆ THỐNG ĐỊNH VỊ TOÀN CẦU THÀNH LẬP LƯỚI KHỐNG CHẾ ĐỊA CHÍNH KHU ĐO HUYỆN BÙ ĐỐP, TỈNH BÌNH PHƯỚC

BỘ MÔN CÔNG NGHỆ ĐỊA CHÍNH

PHẠM ĐÌNH PHƯỚC

ỨNG DỤNG HỆ THỐNG ĐỊNH VỊ TOÀN CẦU THÀNH LẬP LƯỚI KHỐNG CHẾ ĐỊA CHÍNH KHU ĐO HUYỆN BÙ ĐỐP, TỈNH BÌNH PHƯỚC

Giáo viên hướng dẫn: Ks Đặng Quang Thịnh

( Trường đại học Nông Lâm TP.Hồ Chí Minh )

Ký tên

TP Hồ Chí Minh, Tháng 07 năm 2009

LỜI CẢM ƠN

Là một con người, lời đầu tiên con xin ghi nhớ công ơn cha mẹ

đã sinh thành, nuôi dưỡng con đến ngày hôm nay Con cảm ơn những người thân trong gia đình đã động viên giúp đỡ con trong suốt quá trình học tập

Và khi là một sinh viên, em xin kính gởi lòng biết ơn đến:

Em xin chân thành cảm ơn quý thầy cô trường Đại học Nông Lâm TP Hồ Chí Minh, khoa Quản lý Đất đai & Bất động sản đã truyền đạt cho em nhiều kiến thức và kinh nghiệm quý báu làm hành trang để em bước vào đời

Đặc biệt em xin chân thành cảm ơn thầy ĐẶNG QUANG

THỊNH đã tận tình hướng dẫn em trong suốt quá trình em thực hiện

đề tài

Chân thành cảm ơn:

Sự giúp đỡ nhiệt tình của các cô chú, anh chị hiện đang công tác tại Xí nghiệp trắc địa bản đồ 305 – Công ty đo đạc Địa chính và Công trình đã nhiệt tình giúp đỡ, đã tạo điều kiện thuận lợi cho em trong suốt thời gian thực tập tại cơ quan và thực hiện đề tài này

Vì điều kiện thời gian thực hiện luận văn ngắn, điều kiện khó khăn khách quan và chủ quan cũng như trình độ của em có hạn chế nhất định nên không tránh khỏi những thiếu sót Rất mong được sự đóng góp của quý Thầy – Cô, các anh chị, bạn bè để luận văn của em đạt được kết quả tốt hơn

Sự giúp đỡ của bạn bè trong suốt thời gian học tập cũng như thực hiện làm đề tài

TP HCM, tháng 07 năm 2009

Phạm Đình Phước

Sinh viên thực hiên: Phạm Đình Phước, Khoa Quản lý Đất đai & Bất động sản, Trường

Đại học Nông Lâm TP Hồ Chí Minh

Đề tài: Ứng dụng hệ thống định vị toàn cầu thành lập lưới khống chế Địa chính khu

đo huyện Bù Đốp, tỉnh Bình Phước

Giáo viên hướng dẫn: Thầy Đặng Quang Thịnh, Bộ môn Công nghệ Địa chính, Khoa

Quản lý Đất đai & Bất động sản, Trường Đại học Nông Lâm TP Hồ Chí Minh

Hệ thống GPS hiện nay được ứng dụng rộng rãi, đặc biệt phổ biến trong việc đo mạng lưới khống chế địa chính Đề tài hiện nay nhằm thực hiện để giải quyết các vấn đề nội dung sau:

1 Nghiên cứu ứng dụng Hệ thống định vị toàn cầu GPS thành lập lưới khống chế tọa độ,

độ cao, nhà nước huyện Bù Đốp, tỉnh Bình Phước phục vụ cho việc phát triển lưới đường chuyền cấp thấp hơn để xây dựng bản đồ địa chính của huyện

2 Nghiên cứu các nguyên lý và kỹ thuật định vị của Hệ thống định vị toàn cầu GPS Đặc biệt là áp dụng phương pháp đo tĩnh và nguyên lý định vị tương đối trong công tác thành lập lưới khống chế tọa độ, độ cao

3 Nội dung thực hiện được tiến hành theo các bước sau:

 Định vị các điểm GPS trên thực địa

- Lập lịch đo GPS, khảo sát thiết kế đồ hình, chọn điểm, chôn mốc

- Thu tín hiệu tại điểm đo

- Nhiệt độ, áp suất, chiều cao ăng ten được xác định hai lần

- Quy định đánh số hiệu điểm, trạm đo, ca đo trong ngày

 Xử lý số liệu đo bằng phần Trimble Geomatics Office Bình sai tính toán và đánh giá độ chính xác tọa độ, độ cao của lưới khống chế

- Tính toán cạnh

- Bình sai lưới GPS về Hệ quy chiếu tọa độ và cao độ VN-2000 bằng phần mểm Trimble Geomatics Office

4 Kiểm tra, nghiệm thu và đánh giá chất lượng công trình

Kết quả các nội dung trên được thể hiện đầy đủ trong phần báo cáo thuyết trình tốt nghiệp

Trang

ĐẶT VẤN ĐỀ 1

* Tính cấp thiết của đề tài 1

* Mục tiêu nghiên cứu 1

* Yêu cầu nghiên cứu 1

* Đối tượng 2

* Phạm vi nghiên cứu 2

* Ý nghĩa khoa học và thực tiễn 2

PHẦN I: TỔNG QUAN 3

I.1.Cơ sở lý luạn của vấn đề nghiên cứu 3

I.1.1 Cơ sở khoa học 3

1 Giới thiệu về hệ thống định vị toàn cầu 3

2 Hệ quy chiếu 16

3 Các phương pháp thành lập lưới khống chế mặt bằng 17

I.1.2 Cơ sở pháp lý .18

I.1.3 Cơ sở thực tiễn 19

I.2 Khái quát khu đo 20

I.2.1 Điều kiện tự nhiên 20

I.2.2 Điều kiện kinh tế - xã hội 21

I.3 Tình hình nguồn tư liệu nghiên cứu đề tài 22

I.3.1 Tư liệu trắc địa: 22

I.3.2 Tư liệu bản đồ 23

I.4 Nội dung nghiên cứu, phương pháp nghiên cứu và quy trình thực hiện 23

I.4.1 Nội dung nghiên cứu 23

I.4.2 Phương pháp nghiên cứu 23

I.4.3 Phương tiện nghiên cứu 24

I.4.4 Quy trình thực hiện 26

PHẦN II: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU II.1 Khảo sát và tìm hiểu địa bàn nghiên cứu, thiết kế sơ bộ lưới địa chính trên Bản đồ địa hình 27

II.1.1.Khảo sát và tìm hiểu địa bàn nghiên cứu 27

II.1.2 Thiết kế sơ bộ lưới địa chính trên BĐĐH 27

1 Thị trấn Thanh Bình: 27

2 Xã Hưng Phước: 27

3 Xã Phước Thiện: 28

4 Xã Thiện Hưng: 28

5 Xã Thanh Hòa: 28

II.2 Chọn điểm đo GPS ngoài thực địa, đúc mốc, chôn mốc 29

II.2.1 Chọn điểm đo GPS ngoài thực địa 29

II.2.2 Đúc mốc 29

II.2.3.Chôn mốc 30

II.3 Lập lịch đo, thiết kế đồ hình lưới và bố trí ca đo, chuẩn bị trước khi đo 30

II.3.1 Lập lịch đo 30

II.3.2 Thiết kế đồ hình lưới và bố trí ca đo 31

II.3.3 Công tác chuẩn bị trước khi đo 32

II.4 Đo đạc ngoài thực địa 32

II.4.1 Lắp đặt máy GPS tại một điểm 32

II.4.2 Lắp đặt ăng ten và máy thu 33

II.5 Trút số liệu từ máy thu sang máy tính, xử lý và bình sai số liệu đo GPS bằng phần mềm TGO 1.6 35

II.5.1 Trút số liệu từ máy thu sang máy tính 35

1 Chuẩn bị 35

2 Nối ráp phần cứng 35

3 Sử dụng phần mềm Trimble Geomatics Office 35

II.5.2 Xử lý và bình sai số liệu đo GPS bằng phần mềm TGO 1.6 37

1 Tạo hệ toạ độ thống nhất cho khu đo 38

2 Tạo Project cho khu đo: 41

3 Đưa dữ liệu thô vào máy tính 43

4 Xử lý số liệu GPS 44

II.6 Thành quả tọa độ các điểm của lưới địa chính 53

II.7 Các tiêu chuẩn kỹ thuật dùng để so sánh 57

II.8 Kiểm tra nghiệm thu, đóng gói giao nộp sản phẩm 59

II.8.1 Kiểm tra nghiệm thu 59

II.8.2 Thành quả giao nộp 59

II.8.3 Đóng gói giao nộp sản phẩm 59

II.9 Đánh giá quy trình công nghệ đo GPS hệ thống lưới khống chế địa chính khu đo 59

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 1 Kết luận 63

2 Kiến nghị 63

ĐẶT VẤN ĐỀ

* Tính cấp thiết của đề tài

Hệ thống định vị toàn cầu GPS (Global Positioning System) là một hệ thống dẫn đường và định vị chính xác dựa trên các vệ tinh NAVSTAR (Navigation Satellite Tining And ranging), được bộ quốc phòng Mỹ thiết kế, triển khai từ năm 1973 và hiện đang được sử dụng rộng rãi trên thế giới

Năm 1990 công nghệ GPS được đưa vào sử dụng ở Việt Nam Từ đó những người làm công tác Trắc địa có được một phương tiện đo đạc hiện đại chứa đựng nhiều tính năng ưu việt so với các phương tiện truyền thống Hệ thống này cho phép đạt độ chính xác cao về vị trí tương đối giữa các điểm đo, hầu hết ít phụ thuộc vào khoảng cách giữa chúng, bên cạnh đó hệ thống không đòi hỏi thông hướng giữa các điểm đo, hầu như không đòi hỏi về điều kiện thời tiết và thời điểm đo, quy trình đo đạc đơn giản, thời gian đo ngắn Có thể nói công nghệ GPS đã tạo ra một cuộc cách mạng thực sự trong lĩnh vực Trắc địa Những tính năng ưu việt của công nghệ này được thể hiện rõ nhất qua việc thành lập lưới khống chế các cấp phục vụ cho các mục đích khác nhau như: Quan trắc biến dạng của các công trình, thành lập Bản đồ Địa hình, Bản đồ Địa chính

Trắc địa là một ngành khoa học phát triển từ rất lâu Trong quá trình phát triển, con người đã không ngừng ứng dụng những thành tựu khoa học kỹ thụât để hoàn thiện các thiết bị đo đạc nhằm giảm bớt những khó khăn của công tác đo đạc và nâng cao độ chính xác của phép đo Trong giai đoạn chuyển dần các thiết bị quang cơ sang thiết bị

đo đạc điện tử, con người đã ứng dụng thành công khoa học vũ trụ vào lĩnh vực trắc địa

Được sự cho phép của Khoa Quản lý Đất đai & Bất động sản, sự chấp thuận của xí nghiệp trắc địa bản đồ 305, dưới sự hướng dẫn của thầy Đặng Quang Thịnh, em xin

thực hiện đề tài: Ứng dụng hệ thống định vị toàn cầu thành lập lưới khống chế địa

chính khu đo huyện Bù Đốp, tỉnh Bình Phước

* Mục tiêu nghiên cứu

- Nghiên cứu, ứng dụng và khai thác hiệu quả công nghệ GPS để thành lập lưới khống chế mặt bằng trong Trắc địa, Địa chính

- Ứng dụng phần mềm TGO trong xử lý tính toán số liệu đo GPS

- Đánh giá tính khả thi của quy trình công nghệ, khả năng của trang thiết bị và phần mềm chuyên dùng

- Cung cấp thông tin chính xác về hệ thống lưới khống chế địa chính phục vụ cho các vấn đề trong quản lý đất đai

* Yêu cầu nghiên cứu

- Đáp ứng nhu cầu cho việc thành lập bản đồ địa chính tỷ lệ 1:500, 1:1000, 1:2000, 1:5000 trong hệ quy chiếu và hệ tọa độ hiện hành

- Tuân thủ quy trình, quy phạm của Bộ Tài Nguyên và Môi Trường

- Tạo điều kiện thuận lợi cho việc phát triển hệ thống lưới khống chế cấp thấp phục vụ cho việc lập bản đồ ở các tỉ lệ

- Khai thác và sử dụng trang thiết bị, phần mềm mang lại hiệu quả cao, tiết kiệm thời gian và tài chính

- Sử dụng máy GPS 2 tần số thu tín hiệu vệ tinh TRIMBLE 4000SSI, 4000SSE,

4800, 5700, và phần mềm TGO để đo đạc và xử lý số liệu đo GPS tại huyện Bù Đốp, tỉnh Bình Phước

- Nội dung đo đạc mạng lưới khống chế địa chính

- Thời gian thực hiện đề tài 4 tháng ( từ tháng 3 đến tháng 7 năm 2009 )

* Ý nghĩa khoa học và thực tiễn

- Ý nghĩa khoa học

Sử dụng công nghệ GPS và phần mềm TGO để đo và xử lý số liệu đo GPS đạt độ chính xác cao, đáp ứng được nhu cầu đo đạc Bản đồ Địa chính của huyện Bù Đốp

- Ý nghĩa thực tiễn

Sử dụng công nghệ GPS để thành lập lưới khống chế địa chính đem lại hiệu quả kinh

tế cao, ít tốn thời gian, công nghệ sử dụng đơn giản

PHẦN I: TỔNG QUAN

I.1.Cơ sở lý luận của vấn đề nghiên cứu

I.1.1 Cơ sở khoa học

1 Giới thiệu về hệ thống định vị toàn cầu

Từ những năm 60 của thế kỷ 20, Cơ quan Hàng Không và Vũ Trụ (NASA) cùng với Quân đội Hoa Kỳ đã tiến hành chương trình nghiên cứu, phát triển hệ thống dẫn đường và định vị chính xác bằng vệ tinh nhân tạo Hệ thống định vị dẫn đường bằng vệ tinh thế hệ đầu tiên là hệ thống TRANSIT có 6 vệ tinh, hoạt động theo nguyên

lý Doppler, được sử dụng trong thương mại vào năm 1967

Sau hệ thốngTRANSIT, hệ thống định vị vệ tinh thế hệ thứ hai ra đời có tên là NAVSTAR-GPS (Navigtion Satellite Timing And Ranging - Global Positioning System) gọi tắt là GPS Hệ thống này ban đầu bao gồm 24 vệ tinh triển khai trên 6 quĩ đạo nghiêng 550 so với mặt phẳng xích đạo trái đất với chu kỳ gần 12 giờ ở độ cao xấp

xỉ 12.600 dặm (20.200 km) So với hệ thống TRANSIT, độ chính xác định vị bằng hệ thống này được nâng cao, thời gian quan trắc vệ tinh được rút ngắn

Hệ thống định vị toàn cầu GPS có tên đầy đủ là Navigation Satellite Timing And Ranging Global Positioning System (Navstar GPS) được bắt đầu triển khai từ những năm 1970 do quân đội Mỹ chủ trì Nhiệm vụ chủ yếu của hệ thống là xác định tọa độ không gian và tốc độ chuyển động của điểm xét trên tàu vũ trụ, máy bay, tàu thủy và trên đất liền, phục vụ cho bộ quốc phòng Mỹ và các cơ quan dân sự

Năm 1973 hệ thống GPS được thiết kế, ngày 22 tháng 02 năm 1978 vệ tinh đầu tiên của hệ thống định vị toàn cầu GPS đã được đưa lên quỹ đạo Từ ngày 08 tháng 12 năm 1993, trên 6 quỹ đạo của hệ thống GPS đã đủ 24 vệ tinh trong đó có 21 vệ tinh luôn luôn hoạt động và 3 vệ tinh dự trữ Các vệ tinh được quay trên 6 quỹ đạo tròn, ở

độ cao khoảng 20.200 km, với chu kỳ xấp xỉ 12 giờ Với cách bố trí này thì trong suốt

24 giờ tại bất kỳ điểm nào trên mặt đất cũng sẽ quan sát được ít nhất là 4 vệ tinh

Ở Việt Nam, phương pháp định vị vệ tinh đã được ứng dụng từ những năm đầu thập kỷ 90 Với 5 máy thu vệ tinh loại Trimble ban đầu, sau một thời gian ngắn đã lập xong lưới khống chế ở những vùng đặc biệt khó khăn mà từ trước đến nay chưa có lưới khống chế Những năm sau đó công nghệ GPS đã đóng vai trò quyết định trong việc đo lưới cấp "0" lập hệ quy chiếu Quốc gia mới cũng như việc lập lưới địa chính

cơ sở hạng III phủ trùm lãnh thổ và nhiều lưới khống chế cho các công trình dân dụng

khác

Hình: I.1.Các quỹ đạo vệ tinh GPS

Hình I.2 Sơ đồ hoạt động của hệ thống GPS

b Cấu trúc hệ thống GPS và cấu trúc tín hiệu GPS

 Cấu trúc hệ thống GPS

* Mô tả hệ thống GPS

Hệ thống GPS gồm 3 thành phần chính cấu thành, được gọi là ba đoạn: đoạn không gian, đoạn điều khiển và đoạn sử dụng

Hình: I.3 Các đoạn trong hệ thống GPS

* Đoạn không gian (Space Segment)

Đoạn này gồm 24 vệ tinh, trong đó có 3 vệ tinh dự trữ quay trên 6 mặt phẳng

quỹ đạo cách đều nhau và có góc nghiêng 55o so với mặt phẳng xích đạo của trái đất Quỹ đạo của vệ tinh hầu như là tròn, và ở độ cao khoảng 20.200 km Chu kỳ quay của

vệ tinh là 718 phút, như vậy vệ tinh sẽ bay qua đúng điểm cho trước trên mặt đất một

ngày một lần

Hình: I.4 Hệ thống định vị GPS

Mỗi vệ tinh được trang bị máy phát tần số chuẩn nguyên tử chính xác cao cỡ

10-12 Máy phát này tạo ra các tín hiệu tần số cơ sở 10,23 MHZ, và từ đây tạo ra các sóng tải tần số L1 = 1575,42 MHZ và L2 = 1227,60 MHZ Người ta sử dụng tần số tải

để làm giảm ảnh hưởng của tầng điện ly

Hình: I.5 Vệ tinh GPS

Các sóng tải được điều biến bởi 2 loại code khác nhau là: C/A - code và P - code C/A - code là code thô/thâu tóm (Coarse/Acquisition) Nó được sử dụng cho mục đích dân sự và chỉ điều biến sóng tải L1.Code này được tạo bởi một chuỗi các chữ

số 0 và 1 được sắp xếp theo quy luật tựa ngẫu nhiên với tần số 1,023 MHZ tức là bằng 1/10 tần số cơ sở và được lặp lại sau mỗi một miligiây Mỗi vệ tinh được gán cho một C/A - code riêng biệt

P - code là code chính xác (precice) Nó được sử dụng cho các mục đích quân sự, đáp ứng yêu cầu chính xác cao và điều biến cả 2 sóng tải L1 và L2 Code này được tạo bởi nhiều chuỗi các chữ số 0 và 1 được sắp xếp theo quy luật tựa ngẫu nhiên với tần số 10,23 MHZ; độ dài toàn phần của code là 267 ngày, nghĩa là chỉ sau 267 ngày P- code mới lặp lại Tuy vậy, người ta chia code này thành các đoạn có độ dài 7 ngày và gán cho mỗi vệ tinh một trong các đoạn code như thế, cứ sau một tuần lại thay đổi Bằng cách này P - code rất khó bị giải mã để sử dụng nếu không được phép

Cả hai sóng tải L1 và L2 còn được điều biến bởi các thông tin đạo hàng bao gồm: tọa độ theo thời gian của vệ tinh (ephermeris), thời gian của hệ thống, số hiệu chỉnh cho đồng hồ của vệ tinh, quang cảnh phân bố vệ tinh trên bầu trời và tình trạng của hệ thống

* Đoạn điều khiển (Control Segment)

Đoạn này gồm các trạm quan sát trên mặt đất trong đó có một trạm điều khiển trung tâm đặt tại Colorado Springs (Căn cứ không quân Mỹ); 4 trạm theo dõi đặt tại Hawaii (Thái Bình Dương), Ascension Island (Đại Tây Dương), Diego Garcia (Ấn Độ Dương) và Kwajalein (Tây Thái Bình Dương) Các trạm này tạo thành một vành đai bao quanh trái đất

Hình : I.6 Các trạm điều khiển của hệ thống GPS

Nhiệm vụ của đoạn điều khiển là điều khiển toàn bộ hoạt động và chức năng của các vệ tinh trên cơ sở theo dõi chuyển động quỹ đạo của vệ tinh cũng như hoạt động của đồng hồ trên đó Tất cả các trạm đều có máy thu GPS và chúng tiến hành đo khoảng cách và sự thay đổi khoảng cách tới tất cả các vệ tinh có thể quan sát được, đồng thời

đo các số liệu khí tượng Tất cả các số liệu đo ở mỗi trạm đều được truyền về trạm trung tâm Trạm trung tâm xử lý các số liệu được truyền từ các trạm theo dõi về cùng với các

số liệu đo của chính nó Kết quả xử lý cho ra các ephemeris chính xác hóa của vệ tinh và

số hiệu chỉnh cho các đồng hồ trên vệ tinh Từ trạm trung tâm các số liệu này được truyền trở lại cho các trạm theo dõi để từ đó truyền tiếp lên cho các vệ tinh cùng các lệnh điều khiển khác Như vậy các thông tin đạo hàng và các thông tin thời gian trên vệ tinh được thường xuyên chính xác hoá và chúng sẽ được cung cấp cho người sử dụng thông qua các sóng tải L1 và L2 Việc chính xác hoá thông tin như thế được tiến hành ba lần trong một ngày Các thông tin cung cấp đại trà cho khách hàng chỉ đảm bảo độ chính xác định vị cỡ 10 m, chưa kể chúng còn bị cố ý làm nhiễu đi để đảm bảo về quân sự bởi chế độ SA (Selective Availability) để hạn chế độ chính xác này ở mức 100 m Chỉ khi thỏa thuận với phía Mỹ, người sử dụng mới có được các số liệu đảm bảo độ chính xác cao tới 1 m

cả một hệ thống dịch vụ đạo hàng GPS đa năng trên phạm vi toàn cầu hoặc ở từng khu vực đang được thiết lập ở một số nước phát triển

 Cấu trúc tín hiệu GPS

Năng lượng cung cấp cho hoạt động của các thiết bị trên vệ tinh là pin mặt trời Mỗi vệ tinh đều có đồng hồ nguyên tử với độ ổn định tần số 10-12, tạo ra tín hiệu với tần số cơ sở f0 = 10,23 MHz và từ đó tạo ra hai tần số tải:

L1 = 154 f0 = 1575,42 MHz (có bước sóng ( 19 cm))

L2 = 120 f0 = 1227,60 MHz (có bước sóng ( 24 cm))

Các sóng tải được điều biến bởi hai loại code khác nhau:

+ C/A – code (Coarse/Acquition code), được dùng cho mục đích dân sự với độ chính xác không cao và chỉ điều biến sóng tải L1 Chu kỳ lặp lại của C/A – code là 1 miligiây và mỗi vệ tinh được gán một C/A- code riêng biệt

+ P – code (Precise code), được dùng cho mục đích quân sự (Mỹ) với độ chính xác cao, điều biến cả sóng tải L1, L2 Mỗi vệ tinh chỉ được gán một đoạn code loại này, do đó P – code rất khó bị giải mã để sử dụng nếu không được phép

Ngoài ra, cả hai sóng tải L1 và L2 còn được điều biến bởi các thông tin đạo hàng: Ephemerit vệ tinh, thời gian của hệ thống, số hiệu chỉnh đồng hồ vệ tinh, quang cảnh phân bố vệ tinh trên bầu trời và tình trạng của hệ thống

+ Y – code được phủ lên P – code nhằm chống bắt chước, gọi là kỹ thuật AS (Anti – Spoofing) Trong 3 nhóm vệ tinh (I, II, II-A) đã được đưa lên quỹ đạo thì chỉ

có vệ tinh thuộc nhóm II (sau năm 1989) mới có khả năng này

Hình : I.8.Sơ đồ về câu trúc tín hiệu GPS

Ngoài các tần số trên, các vệ tinh GPS còn có thể trao đổi với các trạm điều khiển mặt đất thông qua các tần số 1783,74 MHz và 2227,5 MHz để truyền các thông tin đạo hàng và các lệnh điều khiển tới vệ tinh

Tất cả các code được khởi tạo lại sau mỗi tuần lễ GPS vào đúng nửa đêm thứ bảy, sáng chủ nhật

Trên cơ sở C/A – code, mỗi vệ tinh còn phát đi một “Code tựa ngẫu nhiên” riêng của vệ tinh đó gọi là PRN – code (Pseudo Random Noise code), code này dài 37 tuần lễ Code tựa ngẫu nhiên là cơ sở để định vị tuyệt đối khoảng cách giả và dựa vào

đó để nhận biết được số liệu của vệ tinh

Nếu không có một can thiệp chủ động nào khác vào các tín hiệu của vệ tinh, người ta đã ước tính được độ chính xác định vị tuyệt đối xác định đạt cỡ 1% bước sóng của tín hiệu, tức cỡ 1-3m Chính vì vậy mà trước đây Bộ Quốc phòng Mỹ đã đưa vào

dữ liệu thời gian của vệ tinh GPS một loại nhiễu SA (Selecve Availability) để giảm độ chính xác định vị tuyệt đối xuống cỡ 50-100m Nhưng ngày 2/5/2000, Chính phủ Mỹ

đã tuyên bố bỏ SA Điều đó có nghĩa là độ chính xác định vị tuyệt đối thời gian thực sau khi bỏ SA đã được cải thiện

c Các trị đo GPS và nguyên lý định vị

 Nguyên lý định vị GPS

Nguyên lý định vị GPS là sử dụng các vệ tinh GPS như các điểm chuẩn di động

có toạ độ đã biết để xác định vị trí của các điểm trên mặt đất, mặt biển hoặc trên không trung bằng phương pháp giao hội cạnh không gian

Giả sử đo được chính xác khoảng cách từ điểm đặt máy thu đến vệ tinh thì vị trí của điểm cần xác định (điểm đặt máy thu) là một trong 2 giao điểm của mặt cầu có bán kính là khoảng cách từ máy thu đến vệ tinh thứ 3 và vòng tròn giao tuyến của hai mặt cầu có bán kính là khoảng cách từ máy thu đến vệ tinh thứ nhất và thứ hai Thông thường, một trong hai giao điểm đó sẽ cho một đáp số vô lý (hoặc quá xa hoặc phải dịch chuyển với một tốc độ không tưởng) và bị loại bỏ

Trong công nghệ GPS đã đặt ra yêu cầu phải thu tín hiệu từ 4 vệ tinh, điều này liên quan đến việc tính số hiệu chỉnh đồng hồ

Để xác định chính xác khoảng cách từ máy thu GPS đến vệ tinh đòi hỏi phải xác định chính xác thời gian truyền sóng và phải biết được vị trí chính xác của vệ tinh Hai vấn đề cơ bản này của định vị GPS được giải quyết bởi “đoạn điều khiển”, cấu tạo của máy thu và cấu trúc tín hiệu của vệ tinh GPS

Các trị đo này có thể sử dụng riêng biệt hoặc kết hợp để xác định khoảng cách

từ vệ tinh đến máy thu

- Đo khoảng cách giả theo C/A - code và P- code – Nguyên lý định vị tuyệt đối bằng khoảng cách giả

 Đo khoảng cách giả theo C/A - code và P- code

Hình : I.9 Nguyên lý đo khoảng cách giả

Code tựa ngẫu nhiên được phát đi từ vệ tinh cùng với sóng tải, máy thu GPS cũng tạo ra code tựa ngẫu nhiên đúng như vậy Bằng cách so sánh code thu được từ

vệ tinh và code của chính máy thu có thể xác định được khoảng thời gian lan truyền của tín hiệu code và từ đây dễ dàng tính được khoảng cách từ vệ tinh đến máy thu Do có sự không đồng bộ giữa đồng hồ của vệ tinh và của máy thu, cũng như ảnh hưởng của môi trường lan truyền tín hiệu nên khoảng cách tính theo khoảng thời gian đo được không phải là khoảng cách thực giữa vệ tinh và máy thu

Ký hiệu tọa độ của vệ tinh là XS ,YS , ZS ; tọa độ của điểm xét (máy thu) là X, Y, Z; thời gian lan truyền tín hiệu từ vệ tinh đến điểm xét là t; sai số giữa đồng hồ trong máy thu và đồng hồ trên vệ tinh là (t; khoảng cách đo được là R Khi đó ta có thể viết:

)(

)()(XsX  YsY  ZsZ + c.t (1.4) trong đó: c - tốc độ lan truyền tín hiệu

Trong trường hợp sử dụng C/A - code, theo dự tính của các nhà thiết kế hệ thống GPS, kỹ thuật đo khoảng thời gian lan truyền sóng tín hiệu chỉ có thể đảm bảo độ chính xác đo khoảng cách tương ứng cỡ 30 m Nếu tính đến ảnh hưởng của điều kiện môi trường lan truyền tín hiệu, sai số đo khoảng cách theo C/A - code sẽ ở mức 100

m là mức có thể chấp nhận để cho khách hàng dân sự khai thác Song kỹ thuật xử lý tín hiệu code này đã được phát triển đến mức có thể đảm bảo độ chính xác đo

khoảng cách tới cỡ 3 m tức là hầu như không thua kém so với trường hợp sử dụng P

- code chỉ để dùng với mục đích quân sự Chính vì lí do này Mỹ đã phải đưa ra giải pháp SA để hạn chế khả năng thực tế của C/A - code Đây là hệ thống làm nhiễu (Selective Availability) dựa trên cơ sở tạo ra nhiều biến thiên trong tần số cơ sở của đồng hồ vệ tinh Khi bị làm nhiễu bởi SA, toạ độ vệ tinh có độ chính xác cỡ từ 2 - 50

m, tọa độ mặt bằng đạt cỡ 100 m ( với mức SA cỡ 95% )

 Nguyên lý định vị tuyệt đối bằng khoảng cách giả

Hình :I.10 Nguyên lý định vị tuyệt đối bằng khoảng cách giả

Đo GPS tuyệt đối là trường hợp sử dụng máy thu GPS để xác định tọa độ của điểm quan sát trong hệ thống tọa độ WGS - 84 Đó có thể là các thành phần tọa độ vuông góc không gian (X, Y, Z) hoặc các thành phần tọa độ mặt cầu (B, L, H) Hệ thống tọa độ WGS - 84 là hệ thống tọa độ cơ sở của hệ thống GPS, tọa độ của vệ tinh cũng như của điểm quan sát đều được lấy theo hệ thống tọa độ này WGS - 84 được thiết lập gắn với Ellipxoid có kích thước như sau:

Bán trục lớn: a = 6378137 m

Độ dẹt :  =1/298,2572

Việc đo GPS tuyệt đối được thực hiện trên cơ sở sử dụng đại lượng đo là khoảng cách giả từ vệ tinh đến máy thu theo nguyên tắc giao hội không gian từ các điểm có tọa độ đã biết là các vệ tinh

Nếu biết chính xác khoảng thời gian lan truyền tín hiệu, code tựa ngẫu nhiên từ

vệ tinh đến máy thu, ta sẽ tính được khoảng cách chính xác giữa vệ tinh và máy thu Khi đó 3 khoảng cách được xác định đồng thời từ 3 vệ tinh đến máy thu sẽ cho ta vị trí không gian đơn trị của máy thu Song trong thực tế cả đồng hồ trên vệ tinh và đồng hồ trong máy thu đều có sai số nên khoảng cách đo được không phải là khoảng cách chính xác Kết quả là chúng không thể cắt nhau tại một điểm, nghĩa là không thể xác định được vị trí của máy thu Để khắc phục tình trạng này, cần sử dụng thêm một đại lượng đo nữa là khoảng cách từ một vệ tinh thứ tư Để thấy rõ điều này ta thiết lập một

hệ thống gồm 4 phương trình cho 4 vệ tinh như sau:

để xác định tọa độ không gian tuyệt đối của điểm quan sát Tuy nhiên nếu máy thu được trang bị đồng hồ chính xác cao thì khi đó ta chỉ còn phải xác định 3 ẩn số là 3

thành phần tọa độ của điểm quan sát Để xác định chúng ta chỉ cần quan sát đồng thời

3 vệ tinh là đủ

Nếu ta lại biết thêm độ cao của điểm quan sát so với bề mặt ellipxoid của hệ tọa

độ WGS - 84, chẳng hạn như trong trường hợp ở trên mặt biển Khi đó chỉ còn 2 ẩn số

là 2 thành phần tọa độ mặt bằng của điểm quan sát Trong trường hợp này ta chỉ cần quan sát đồng thời 2 vệ tinh là đủ

Trên thực tế, với hệ thống vệ tinh hoạt động đầy đủ như hiện nay, số lượng vệ tinh có thể quan sát đồng thời là 6, 8 vệ tinh hoặc là nhiều hơn Khi đó các ẩn số được xác định bằng phương pháp số bình phương nhỏ nhất Độ chính xác của phương pháp định vị tuyệt đối là 5-10 m, nếu dùng Ephemeris do chính phủ Mỹ cung cấp thì độ chính xác lên đến 1 m Trên thực tế độ chính xác của phương pháp này chỉ đến 100 m

do chính phủ Mỹ dùng hệ thống làm nhiễu SA để tránh các khách hàng sử dụng đại trà Để khắc phục nhược điểm này các nhà chế tạo và các nhà nghiên cứu đã đưa ra phương pháp định vị vi phân và định vị tương đối để nâng cao độ chính xác

- Đo khoảng cách giả theo pha sóng tải - Nguyên lý định vị tương đối bằng khoảng cách giả

 Đo khoảng cách giả theo pha sóng tải

Các sóng tải L1 và L2 được sử dụng cho việc định vị với độ chính xác cao Với mục đích này người ta tiến hành đo hiệu số giữa pha của sóng tải do máy thu nhận được từ

vệ tinh và pha của tín hiệu đồng hồ chính máy thu tạo ra Ký hiệu hiệu số pha do máy thu đo được là φ (0 < φ < 2Π )

Khi đó có thể viết: φ =



2

(R - N + c.Δt)

Trong đó:

R - khoảng cách giữa vệ tinh và máy thu

λ- bước sóng của sóng tải

N - số nguyên lần bước sóng

Δt - sai số không đồng bộ giữa đồng hồ của vệ tinh và của máy thu

N được gọi là số nguyên đa trị

Trong trường hợp đo pha theo sóng tải L1 có thể xác định khoảng cách giữa vệ tinh và máy thu với độ chính xác tới cỡ minimet Sóng tải L2 cho độ chính xác thấp hơn sóng tải L1, nhưng tác dụng chủ yếu của nó là cùng với sóng tải L1 tạo ra khả năng làm giảm ảnh hưởng của tầng điện ly và làm cho việc xác định số nguyên đa trị (N) được đơn giản hơn

Sau đây là bảng so sánh việc sử dụng sóng tải và các mã (C/A, P) để xác định khoảng cách:

Hình: I.11 Trị đo pha sóng tải

 Nguyên lý định vị tương đối bằng khoảng cách giả

Đo GPS tương đối là trường hợp sử dụng hai máy thu GPS đặt ở hai điểm quan sát khác nhau để xác định ra hiệu tọa độ vuông góc không gian (X, Y, Z) hay hiệu tọa

độ mặt cầu (B, L, H) giữa chúng trong hệ tọa độ WGS - 84

Nguyên tắc đo GPS tương đối được sử dụng trên cơ sở sử dụng đại lượng đo là pha của sóng tải Để đạt được độ chính xác cao cho kết quả xác định hiệu tọa độ (hay

vị trí tương hỗ) giữa hai điểm xét người ta đã tạo ra và sử dụng các sai phân khác nhau cho pha sóng tải làm giảm ảnh hưởng của các nguồn sai số khác nhau như: sai số của đồng hồ trên vệ tinh và trong máy thu, sai số của tọa độ vệ tinh, số nguyên đa trị

Ký hiệu pha (đúng hơn là hiệu pha) của sóng tải từ vệ tinh j được đo tại trạm quan sát r vào thời điểm quan sát ti là r j(ti) Khi đó nếu xét hai trạm 1 và 2 tiến hành quan sát đồng thời vệ tinh j vào thời điểm ti, ta sẽ có sai phân bậc một được lập như sau:

j(ti) = 2j(ti) - 1j(ti) (1.7) Trong sai phân này đã khử được sai số đồng hồ trên vệ tinh

Nếu xét hai trạm tiến hành quan sát đồng thời hai vệ tinh j, k vào cùng một thời điểm ti, ta sẽ có sai phân bậc hai:

2j, k(ti) = k(ti) - j(ti) (1.8) Trong sai phân này hầu như không còn ảnh hưởng của sai số đồng hồ trên vệ tinh cũng như sai số của đồng hồ trong máy thu

Nếu xét hai trạm tiến hành quan sát đồng thời hai vệ tinh j, k vào các thời điểm ti

và ti+1, ta sẽ có sai phân bậc ba:

3j, k(ti) =2j, k(ti+1) - 2j, k(ti) (1.9) Sai phân này cho phép loại trừ các số nguyên đa trị Như đã nói ở trên, số vệ tinh GPS xuất hiện trên bầu trời thường nhiều hơn 4, có khi lên đến trên 10 vệ tinh Bằng cách tổ hợp theo từng cặp vệ tinh ta sẽ có nhiều trị đo Không những thế trong khi đo GPS tương đối được quan sát trong một thời gian khá dài, thường từ nửa giờ đến vài

ba giờ Do đó trên thực tế số lượng trị đo để xác định ra hiệu tọa độ giữa hai điểm quan sát sẽ rất lớn và khi đó số liệu đo sẽ được xử lý theo nguyên tắc bình phương nhỏ nhất

Hình : I.12 Nguyên lý định vị tương đối

d Những kỹ thuật định vị

 Phương pháp đo tĩnh (Static)

Phương pháp đo tĩnh được sử dụng để xác định vị trí tương hỗ (hiệu tọa độ) giữa hai điểm xét với độ chính xác cao, thường là nhằm đáp ứng các yêu cầu của công tác trắc địa - địa hình Trong trường hợp này cần có hai máy thu Một máy đặt ở điểm đã biết tọa độ còn máy kia đặt ở điểm cần xác định tọa độ Cả hai máy phải đồng thời thu tín hiệu từ một số vệ tinh chung liên tục trong một khoảng thời gian nhất định, thường

là từ một tiếng đến hai ba tiếng đồng hồ Số vệ tinh chung tối thiểu cho cả hai máy là 3 nhưng thường lấy là 4 để đề phòng trường hợp thu tín hiệu vệ tinh bị gián đoạn Khoảng thời gian quan sát phải kéo dài là để đủ cho đồ hình phân bố vệ tinh thay đổi

mà từ đó ta có thể xác định được số nguyên đa trị của sóng tải và đồng thời là để có nhiều trị đo nhằm đạt được độ chính xác cao và ổn định cho kết quả quan sát

Đây là phương pháp cho phép đạt được độ chính xác cao nhất trong việc định vị tương đối bằng GPS, có thể cỡ milimét ở khoảng cách giữa hai điểm xét tới hàng chục, hàng trăm kilômét Nhược điểm chủ yếu của phương pháp này là thời gian đo kéo dài nên năng suất đo không cao

Hình: I.13 Đo GPS tĩnh

 Phương pháp đo động (Kinematic)

Phương pháp đo động cho phép xác định vị trí tương đối của hàng loạt điểm so với điểm đã biết trong đó tại mỗi điểm đo chỉ cần thu tín hiệu trong vòng một phút Trong phương pháp này cần có ít nhất hai máy thu Để xác định số nguyên đa trị của tín hiệu

vệ tinh, cần phải có một cạnh đáy đã biết được gối lên điểm đã có tọa độ Sau khi đã

xác định, số nguyên đa trị được giữ nguyên để tính khoảng cách từ vệ tinh đến máy thu cho các điểm đo tiếp sau trong suốt cả chu kỳ đo Nhờ vậy, thời gian thu tín hiệu tại điểm đo không còn là một tiếng như trong đo tĩnh mà đã giảm xuống còn một phút trong phương pháp này Với cạnh đáy đã biết, ta đặt một máy thu cố định ở điểm đầu cạnh đáy và cho tiến hành thu liên tục tín hiệu vệ tinh trong suốt chu kỳ đo Máy này còn gọi là máy cố định Ở điểm cuối cạnh đáy ta đặt máy thu thứ hai, cho tiến hành thu tín hiệu vệ tinh đồng thời với máy cố định trong một phút Việc làm này gọi là khởi đo (Initialization), máy thứ hai này được gọi là máy di động Tiếp đó cho máy di động lần lượt chuyển đến các điểm đo cần xác định, tại mỗi điểm dừng lại để thu tín hiệu trong một phút và cuối cùng quay về điểm xuất phát là điểm cuối cạnh đáy để khép tuyến đo bằng lần thu tín hiệu thứ hai cũng kéo dài trong một phút tại điểm này Yêu cầu tối thiểu của phương pháp đo động là cả máy cố định và máy di động phải đồng thời thu tín hiệu từ ít nhất là 4 vệ tinh chung trong suốt chu kỳ đo Vì vậy tuyến đo phải bố trí ở khu vực thoáng đãng để không xảy ra tình trạng tín hiệu đo bị gián đoạn (cycle slip) Nếu xảy ra trường hợp này thì phải tiến hành đo lại tại điểm khởi đo của cạnh đáy xuất phát hoặc sử dụng một cạnh đáy khác được thiết lập dự phòng trên tuyến đo Cạnh đáy

có thể dài từ 2 m đến 5 km và độ chính xác cỡ centimét là đủ

Phương pháp đo động cho phép đạt độ chính xác định vị tương đối không thua kém so với phương pháp đo tĩnh Song nó đòi hỏi khá ngặt nghèo về thiết bị và tổ chức

đo để đảm bảo yêu cầu về đồ hình phân bố cũng như tín hiệu vệ tinh

Hình: I.14 Khởi đo bằng hoán đổi vị trí

Hình: I.15 Đo GPS động Dừng và đi (Stop and Go)

Hình: I.16 Đo GPS động theo thời gian thực (RTK)

 Phương pháp đo giả động (Pseu - Kinematic)

Phương pháp đo giả động cũng cho phép xác định vị trí tương đối của hàng loạt điểm so với điểm đã biết trong khoảng thời gian đo khá nhanh nhưng độ chính xác định vị không cao bằng phương pháp đo động Trong phương pháp này không cần làm thủ tục khởi đo tức là không cần sử dụng cạnh đáy đã biết Máy cố định cũng phải tiến hành thu tín hiệu vệ tinh liên tục trong suốt chu kỳ đo, tại mỗi điểm thu tín hiệu trong

10 phút

Sau khi đo hết lượt máy di động quay trở về điểm xuất phát (điểm đo đầu tiên) và

đo lặp lại tất cả các điểm theo đúng trình tự trước đó, nhưng phải đảm bảo sao cho khoảng thời gian dãn cách giữa hai lần đo tại mỗi điểm là từ một giờ đồng hồ trở lên Chính trong khoảng thời gian này đồ hình phân bố vệ tinh thay đổi đủ để xác định được số nguyên đa trị Còn hai lần đo, mỗi lần kéo dài 10 phút và dãn cách nhau một tiếng đồng hồ có tác dụng tương đương như phép đo tĩnh kéo dài trong một tiếng Yêu cầu cần thiết của phương pháp này là phải có được ít nhất là 3 vệ tinh chung cho cả hai lần đo tại mỗi điểm quan sát

Điều đáng chú ý là máy di động không nhất thiết phải thu tín hiệu từ vệ tinh liên tục trong suốt chu kỳ đo mà chỉ cần thu trong vòng 510 phút tại mỗi điểm đo, nghĩa là có thể tắt máy trong lúc vận chuyển từ điểm nọ sang điểm kia Điều này cho phép áp dụng phương pháp cả ở khu vực có nhiều vật che khuất Về mặt thiết kế, tổ chức đo thì chỉ nên thiết kế và bố trí khu vực đo tương đối nhỏ với số lượng điểm vừa phải để có thể kịp đo lặp tại mỗi điểm sau một tiếng đồng hồ và đảm bảo số lượng vệ tinh chung cho cả hai lần đo như đã nêu trên

di động thu nhận mà điều chỉnh cho kết quả xác định tọa độ của mình

Tron g đ o GP S tươn g đối, n hờ sử dụn g các sai phân bậc1,2,3 đ ã kh ử được hầu nh ư hết sa i số đồn g h ồ trên vệ tinh cũn g n hư tr on g máy t hu

 Sai số của quỹ đạo vệ tinh

Như đã biết, chuyển động của vệ tinh quanh trái đất không tuân thủ nghiêm ngặt theo định luật Keppler do có nhiều tác động nhiễu như: tính không đồng nhất của trọng trường trái đất, ảnh hưởng của sức hút mặt trăng, mặt trời và các thiên thể khác, sức cản của khí quyển, áp lực của bức xạ mặt trời Như vậy, chúng ta cần xác định và sử dụng vị trí tức thời của vệ tinh được xác định ra trên cơ sở sử dụng đoạn không gian và đương nhiên tọa độ của vệ tinh có chứa sai số Bảng tọa độ vệ tinh ứng với từng thời điểm cụ thể gọi là Ephemeris (lịch vệ tinh), có hai loại Ephemeris là Ephemeris chính xác và Ephemeris đại trà

Ephemeris chính xác chỉ được cung cấp khi chính phủ Mỹ cho phép và đảm bảo định vị tuyệt đối tốt nhất là 1m

Ephemeris đại trà được cung cấp cho khách hàng qua tín hiệu vệ tinh phát đi Ephemeris loại này cho phép định vị tuyệt đối cỡ 30m, nhưng nó còn bị nhiễu cố ý cho nên độ chính xác định vị tuyệt đối thực tế cỡ 100m Sai số vị trí của vệ tinh ảnh hưởng hầu như trọn vẹn đến sai số xác định tọa độ của điểm quan sát đơn riêng biệt Nhưng

nó được loại trừ đáng kể trong kết quả định vị tương đối giữa hai điểm

 Sai số do khúc xạ tầng điện ly

Tầng điện ly phân bố trong phạm vi cách mặt đất từ 50 đến 1000km Ảnh hưởng này tỷ lệ thuận với mật độ điện tử trong tầng điện ly và tỷ lệ nghịch với bình phương tần số sóng tải Với vị trí các điểm máy thu không cách xa nhau thì ảnh hưởng này có thể coi là bằng nhau

Hình: I.18 Các tầng của khí quyển Trái đất

 Sai số do khúc xạ tầng đối lưu

Tầng đối lưu phân bố trong phạm vi từ mặt đất tới độ cao gần 50 km Khi qua tầng đối lưu tốc độ truyền sóng biến động phức tạp hơn, tuỳ thuộc vào tình hình mặt đất (như sông hồ, sa mạc, ) và thời tiết Trong phạm vi hẹp (nhỏ hơn 30km) thì có thể coi nguồn ảnh hưởng này là bằng nhau với các điểm trạm đo

Để giảm ảnh hưởng của tầng điện ly cũng như tầng đối lưu, người ta quy định chỉ quan sát vệ tinh ở độ cao từ 150 trở lên so với mặt phẳng chân trời

 Sai số do nhiễu của tín hiệu vệ tinh

Hiện tượng sóng tải không truyền thẳng vào tâm ăngten máy thu mà trước đó đã bị phản xạ từ những vật thể khác, lúc này đường truyền sóng là một đường gấp khúc gây

ra sai số đo cạnh Tín hiệu phản xạ này sẽ giao thoa với tín hiệu trực tiếp từ vệ tinh tới máy thu và làm nhiễu tín hiệu thu được Sai số này phụ thuộc vào môi trường địa hình,

địa vật xung quanh điểm trạm đo và tính năng của ăngten máy thu

Trường hợp các nguồn sai số trên ảnh hưởng đến việc xác định khoảng cách từ vệ tinh đến máy thu chứ chưa phải là sai số của bản thân vị trí điểm quan sát Do vị trí điểm quan sát được xác định bởi phép giao hội khoảng cách từ vệ tinh, nên độ chính xác của nó phụ thuộc vào đồ hình phân bố vệ tinh so với điểm quan sát Dễ hiểu là sai

số vị trí giao hội sẽ lớn hơn sai số của khoảng cách giao hội Để có được sai số vị trí điểm quan sát, ta phải đem khoảng cách giao hội nhân với một hệ số lớn hơn 1, hệ số này đặc trưng cho đồ hình giao hội, tức là đồ hình phân bố vệ tinh so với điểm quan sát và được gọi là hệ số phân tản độ chính xác (Dilution of Precision - DOP) Rõ ràng DOP càng nhỏ thì vị trí điểm quan sát được xác định càng chính xác

Hệ số DOP tổng hợp nhất là hệ số phân tản độ chính xác hình học GDOP (Geometric Dilution of Precision) vì nó đặc trưng cho cả 3 thành phần tọa độ không gian X,Y,Z và yếu tố thời gian t Hệ số GDOP từ 2 đến 4 được coi là tốt

Ngoài ra sử dụng PDOP ( Position Dilution of Precision) hệ số phân tản độ chính xác vị trí điểm, nó bao gồm (X,Y,Z hoặc B,L,H) Dùng cho vị trí mặt phẳng HDOP (Horizontal Dilution of Precision), dùng cho độ cao VDOP (vertical Dilution of Precision) và cho thời gian TDOP (Time Dilution of Precision) Trị DOP sẽ được máy

đo tính cụ thể và công bố cho từng điểm đo Để chọn được trị DOP tối ưu, khi lập kế hoạch định vị, có thể dựa vào lịch vệ tinh để chọn vệ tinh cho từng điểm máy

 Sai số do người đo

Các sai số do người đo có thể phạm phải trong quá trình đo GPS như việc dọi điểm, định tâm chưa tốt, sự nhầm lẫn khi đo chiều cao ăngten của máy thu vv…

Cần lưu ý rằng, trong phương pháp đo tương đối, độ cao ăngten của máy thu cũng là một đại lượng tham gia vào các thành phần của vector cạnh (Baseline) Do đó cần hết sức thận trọng khi đọc trên thước đo cao ăngten Có thể đọc cả thang chia đơn vị “mét” và đơn

vị “inch” Trong khi máy đang thu tín hiệu, không nên đứng vây xung quanh máy hoặc che

ô cho may

2 Hệ quy chiếu

a Hệ quy chiếu tọa độ và cao độ quốc gia VN – 2000

Hệ quy chiếu trắc địa và hệ toạ độ quốc gia mới có tên gọi là VN – 2000 với các thông số như sau:

1 Ellipsoid WGS – 84 với kích thước:

3 Điểm gốc: Điểm Noo đặt trong khuôn viên của Viện Nghiên cứu Địa chính, thuộc Tổng Cục Địa Chính, đường Hoàng Quốc Việt – Hà Nội

4 Hệ toạ độ: Được thiết lập trên cơ sở bình sai tổng thể lưới toạ độ quốc gia cấp “0”,

và lưới toạ độ hạng I, II toàn quốc trên mặt quy chiếu VN – 2000 và UTM

5 Lưới chiếu bản đồ: Sử dụng lưới chiếu UTM

6 Hệ thống phân mảnh và danh pháp bản đồ: Phân mảnh theo hệ thống UTM khu vực Châu Á Danh pháp bản đồ đặt theo hệ thống hiện đang sử dụng Đối với bản đồ tỷ lệ 1/50.000 và các tỷ lệ nhỏ hơn, danh pháp bản đồ đặt theo hệ thống hiện đang sử dụng kèm theo danh pháp theo hệ thống UTM

b Hệ quy chiếu tọa độ và cao độ HN – 72

1 Ellipsoid Krasowski với kích thước:

a = 6378245,0m ( Bán trục lớn )

b = 6356863,0188m (Bán trục nhỏ )

1/f = 298,3 ( Độ dẹt )

2 Định vị Ellipsoid: Không định vị trên lãnh thổ Việt Nam

3 Điểm gốc: Không xác định điểm gốc trên lãnh thổ Việt Nam, điểm Đài Khí tượng Láng – Hà nội (10405) chỉ là điểm hình thức

4 Hệ toạ độ: Hệ toạ độ phẳng thiết lập theo phép chiếu hình Gauss trên cơ sở lưới Thiên văn – Trắc địa Miền bắc Việt Nam và chuyền từ Trung Quốc sang

5 Lưới chiếu bản đồ: Sử dụng lưới chiếu Gauss – Kruger

6 Hệ thống phân mảnh và danh pháp bản đồ: Theo hệ thống của các nước XHCN cũ (gọi tắt là hệ thống Gauss)

7 Một số điểm cần chú ý: Toạ độ trong hệ Hà Nội 1972 ở Miền Bắc được tính toán trên cơ sở bình sai lưới tam giác hạng I, II theo 3 khu: Khu Đông, Tây I, Tây II Toạ

độ khu vực Miền Trung từ Đà Nẵng đến Bình Thuận được tính chuyền từ lưới tam giác Miền Bắc theo lưới tam giác hạng II khoảng 5m Toạ độ của khu vực Đông Nam

Bộ được tính toán trên cơ sở bình sai lưới đường chuyền Đông Nam Bộ với gốc toạ độ tính chuyển giữa hệ UTM và hệ Hà Nội 1972 có độ lệch khoảng 10 –15m

3 Các phương pháp thành lập lưới khống chế mặt bằng

a Phương pháp tam giác đo góc

Trên mặt đất người ta chọn và chôn các mốc trắc địa tại các vị trí thích hợp, chúng tạo thành các đỉnh của tam giác và liên kết với nhau thành lưới tam giác Đặt máy ở các đỉnh của tam giác và đo tất cả các góc trong lưới Độ chính xác chiều dài và phư-ơng vị của ít nhất một cạnh ta sẽ tính được chiều dài và phương vị của các cạnh còn lại

Phương pháp này có ưu điểm là dễ đo ngắm, dễ tính toán, có nhiều trị đo thừa nên kết quả đạt độ chính xác cao Song chúng cũng có nhược điểm là việc bố trí các đỉnh của tam giác phải làm sao cho tam giác là tương đối đều Mặt khác từ một đỉnh của

tam giác phải đảm bảo thông hướng với nhiều đỉnh khác nên khó bố trí điểm

b Phương pháp đa giác

Ở ngoài thực địa người ta bố trí các điểm nối với nhau tạo thành một hay nhiều ường gãy khúc Nếu biết tọa độ của điểm đầu, điểm cuối đường chuyền thì khi đo các góc ngoặt và các cạnh của đường chuyền ta sẽ tính được tọa độ của các điểm còn lại

đ-Tuỳ theo tình hình cụ thể của khu đo mà người ta xây dựng lưới đường chuyền theo tuyến đơn hay lưới có nhiều điểm nút, nhiều vòng khép kín hoặc lưới hỗn hợp có cả nút

và vòng khép kín

Tuy nhiên nhược điểm của phương pháp này là khối lượng đo cạnh nhiều, khi cần

đo với độ chính xác cao thì rất tốn kém và công phu

Ngày nay với sự phát triển của kỹ thuật đo dài, có các thiết bị tự ghi và xử lý các thông số do điều kiện thời tiết, do chênh cao địa hình nên phương pháp này có khả năng ứng dụng rộng rãi để thay cho phương pháp tam giác

c Phương pháp tam giác đo cạnh độ chính xác cao

Phương pháp này mới được sử dụng ở một số nước do tiến bộ của kỹ thuật máy đo dài quang học và vô tuyến Một lưới tam giác được đo tất cả các cạnh thay cho đo góc gọi là lưới tam giác đo cạnh Phương pháp này có ít trị đo thừa hơn lưới tam giác đo góc nên độ chính xác đạt được cũng kém hơn

Thông thường, lưới tam giác nhỏ đo cạnh độ chính xác cao được thành lập với hình dạng đều: tam giác đều, hình vuông (hoặc hình chữ nhật), đa giác đều

d Phương pháp tam giác đo góc - cạnh

Sự ra đời của phương pháp này là kết quả tất yếu của sự phát triển máy đo góc chính xác và máy đo dài chính xác

So với phương pháp đo góc hoặc đo cạnh thì phương pháp đo góc cạnh có độ chính xác cao hơn Đồ hình của lưới đo góc - cạnh kết hợp có thể được thiết kế linh hoạt hơn, không tuân theo những quy định thông thường của lưới đo góc hoặc đo cạnh, nhưng vẫn đảm bảo

độ chính xác theo yêu cầu

e Phương pháp GPS

Phương pháp GPS là phép định vị không gian sử dụng vệ tinh NAVSTAR của hệ thống định vị toàn cầu Độ chính xác của các trị số đo pha sóng mang cùng với kĩ thuật bình sai thỏa đáng, thích hợp cho nhiều mục đích khác nhau của công tác trắc địa - bản

đồ Phương pháp ứng dụng GPS để thành lập lưới khống chế trắc địa chủ yếu dùng phương pháp định vị tương đối Số lượng máy thu tối thiểu của phương pháp này là 2 chiếc Khi sử dụng 2 máy thu để xây dựng lưới, công việc tổ chức đo đạc khá dễ dàng, song tiến độ thi công lại chậm chạp và ảnh hưởng của sai số định tâm đến độ chính xác của lưới do ta phải định tâm nhiều lần trên một điểm Số lượng của máy thu được khuyến cáo nên dùng là 3 - 6 chiếc Lúc đó công việc tổ chức thi công cũng không phức tạp, tăng được tiến độ thi công và độ chính xác so với việc sử dụng số lượng máy thu tối thiểu

- Thông tư số: 02/2007/TT-BTNMT do Bộ Tài nguyên & Môi trường ban hành ngày 12/2/2007 về việc Hướng dẫn kiểm tra, thẩm định và nghiệm thu công trình, sản phẩm đo đạc và bản đồ

- Quy phạm thành lập bản đồ địa chính tỷ lệ 1:200, 1:500, 1:1000 ( tạm thời ) của tổng cục Địa chính ban hành năm 1996

- Quyết định số 658 QĐ/DDC ngày 04/11/1997 của Tổng cục địa chính(Nay là Bộ Tài nguyên và Môi trường) về việc ban hành hướng dẫn kiểm tra kỹ thuật, nghiệm thu công trình - sản phẩm – đo đạc - bản đồ ( áp dụng phần qui định mức độ kiểm tra của Đơn vị thi công và chủ đầu tư khi thành lập bản đồ địa chính, mục 8 và mục 14 – phụ lục 1 của hướng dẫn ) đo đạc bản đồ

- Thông tư số: 973/2001/TT-TCĐC do tổng cục Địa chính (nay là Bộ Tài nguyên

& Môi trường) ban hành ngày 20/6/2001 về việc hướng dẫn áp dụng Hệ quy chiếu và

Hệ toạ độ quốc gia VN-2000

- Dự án Tổng Thể xây dựng hệ thống hồ sơ địa chính tỉnh Bình Phước

I.1.3 Cơ sở thực tiễn

- Hệ thống định vị toàn cầu GPS hiện nay được xem là một hệ thống định vị chính xác nhất trên thế giới Hệ thống này đã được ứng dụng vào nhiều lĩnh vực như: giao thông (hàng không, hàng hải ), thành lập bản đồ (mặt đất trên biển, ) ứng dụng trong quân đội, thám hiểm không gian

- Cơ sở thực tiễn của đề tài: Đề tài đã áp dụng được nhu cầu của địa phương, các ngành nói chung và khu vực huyện Bù Đốp, tỉnh Bình Phước nói riêng trong việc thành lập bản đồ địa chính

I.2 Khái quát khu đo.

I.2.1 Điều kiện tự nhiên

1 Vị trí địa lý

- Vị trí khu đo: Khu đo gồm 1 thị trấn và 6 xã thuộc huyện Bù Đốp, tỉnh Bình

Phước Vị trí địa lý và ranh giới hành chính được thể hiện ở bảng sau:

Đông giáp xã Đắk Ơ – huyện Phước Long

Đông giáp xã Đa Kia

Nam giáp thị trấn Thanh Bình,

xã Thanh Hòa

Tây giáp Campuchia

( Nguồn: Phương án kinh tế - kỹ thuật của sở Tài Nguyên Môi Trường tỉnh Bình

Phước)

2 Địa hình địa mạo

Đặc điểm địa hình: Địa hình khu đo tương đối bằng Độ cao trung bình khoảng

125 m, nơi cao nhất là khu vực phía Bắc thuộc xã Hưng Phước có độ cao khoảng 150

m, nơi thấp nhất là khu vực phía nam thuộc thị trấn Thanh Bình có độ cao khoảng 90m Tuy nhiên ở khu vực giáp suối và ngọn khe suối cạn dộ cao thay đổi cục bộ nên rất khó khăn trong thi công

3 Khí hậu

- Đặc điểm giao thông: Trong khu đo ngoài các đường TL 748, TL 742 chạy

ngang qua còn có tuyến đường nhựa của Nông trường Cao Su chạy qua xã Phước Thiện, Thiện Hưng và một số tuyến đường liên ấp quanh chợ Bù Đốp và trung tâm thị

trấn Thanh Bình, còn các khu khác chỉ có đường đất, đường lô, đường sỏi chạy từ trung tâm về các ấp và liên ấp

- Đặc điểm thủy văn: Trong khu đo có sông lớn là Sông Bé nằm phía Đông khu đo,

là ranh giới với huyện Phước Long, còn lại là các con suối nhỏ lượng nước không đáng kể, về mùa khô thường cạn

- Đất đai: Trong khu đo chủ yếu là đất đỏ BaZan lẫn sỏi nền cứng và đất thịt thuận

tiện cho chôn mốc, bảo quản mốc, tuy nhiên mùa mưa đất dẻo dính đi lại gặp nhiều khó khăn

- Thực vật: Khu đo thực phủ tương đối đa dạng, chủ yếu là trồng cao su, còn lại là

tiêu, điều, mì và một ít lúa Trong khu dân cư cây điều, tiêu xen lẫn với vườn tạp, diện tích thực chiếm hơn 80% vì vậy công tác đo đạc thông hướng đo chi tiết gặp nhiều khó khăn, nhất là dọc theo các triền suối, vườn tiêu, điều rất rậm

- Khí hậu: Trong vùng phân chia làm 2 mùa rõ rệt, mùa mưa từ tháng 5 đến tháng

11, mùa khô từ tháng 12 đến tháng 4 năm sau Nhiệt độ trung bình trong mùa mưa khoảng 280 C, mùa khô khoảng 320 C Lượng mưa trung bình hàng năm khoảng 1870

mm Số giờ nắng trong năm đạt trên 2600 giờ

I.2.2 Điều kiện kinh tế - xã hội

1 Đặc điểm kinh tế: Trong những năm gần đây, kinh tế huyện Bù Đốp tương đối

phát triển, tuy nhiên mức sống của người dân vẫn còn ở mức trung bình Trung tâm thị trấn và trung tâm xã Thiện Hưng người dân sống chủ yếu bằng nghề buôn bán, còn lại các khu vực khác người dân sống bằng nghề làm vườn mà chủ yếu là trồng cây công nghiệp lâu năm như cây cao su, cây điều, những hộ nghèo chủ yếu là đồng bào dân tộc

2 Đặc điểm dân cư: Dân cư trong vùng chủ yếu là người Kinh, còn lại là dân tộc

Stiêng, Khơme, Tày, Nùng, Mường, Chăm, Hoa…

- Thị trấn Thanh Bình: Thị trấn có 6 ấp, khu phố( khu phố Thanh Bình, khu phố

Thanh Xuân, ấp Thanh Trung, ấp Thanh Thủy, ấp Thanh Sơn, ấp Thanh Tân) Dân cư

phân bố tập trung ở trung tâm thị trấn, khu vực giao cắt giữa đường TL 478 và đường

TL 742 Thành phần dân tộc chủ yếu là dân tộc Kinh còn lại là dân tộc Khơme, Hoa, Stiêng và một số ít dân tộc thiểu số khác

- Xã Hưng Phước: Trong xã có 6 ấp ( ấp 3, ấp 4, ấp 5, ấp 6, ấp Bù Tam, ấp Phước

Tiến) Dân cư phân bố chủ yếu dọc đường TL 748, ấp 3 và theo một số tuyến đường

trong xã Thành phần dân tộc chủ yếu là dân tộc Kinh và Stiêng và một số ít dân tộc thiểu số khác như Tày, Nùng, Hoa

- Xã Phước Thiện: Trong xã có 6 ấp ( ấp Tân Trạch, ấp Tân Hưng, ấp Tân Phước,

ấp Tân Lập, ấp Điện Ảnh, ấp Mười Mẫu) Dân cư phân bố chủ yếu ở trung tâm xã

thuộc ấp Tân Trạch, ấp Tân Hưng và dọc theo một số tuyến đường trong xã Thành phần dân tộc chủ yếu là người Kinh, Stiêng, Hoa, Khơme và một số ít dân tộc thiểu số khác

- Xã Thiện Hưng: Trong xã có 9 ấp ( ấp Thiện Cư, ấp 1, ấp 2, ấp 3, ấp 4, ấp 5, ấp

6, ấp 7, ấp 10) Dân cư phân bố chủ yếu dọc đường TL 748 và trung tâm xã tại chợ Bù

Đốp và ấp 4, ấp 5 và dọc theo các tuyến đường trong xã Thành phần dân tộc chủ yếu

là dân tộc Kinh, Stiêng, Khơme còn lại là dân tộc Cao Nam, Tầy, Nùng, Thái

3 Hiện trạng ranh giới sử dụng đất: Hiện trạng sử dụng đất trong khu đo có

nhiều biến động do chuyển nhượng đất bất hợp pháp ở khu vực dọc theo đường TL

748, TL 742, khu vực thị trấn, khu trung tâm xã xảy ra thường xuyên Ranh thửa đất trong các vườn cây, khu vực giáp suối xác định trực tiếp gặp rất nhiều khó khăn do bị

thực phủ che khuất và do đồ hình thửa khá phức tạp

- Thị trấn Thanh Bình: Khu vực trung tâm thị trấn và dọc đường TL 748 TL 742

có biến động lớn, tình hình mua bán, sang nhượng bất hợp pháp nhiều nên công tác đăng ký, lập hồ sơ địa chính gặp rất nhiều khó khăn

- Xã Hưng Phước: Dọc theo đường TL 748 và đường vào thôn 5, đất đai có biến động, có một số chủ sử dụng đất mua bán, sang nhượng đất bất hợp pháp Các khu vực khác tình hình sử dụng tương đối ổn định

- Xã Phước Thiện: Do bản đồ đo năm 1997 đã lâu nên việc sử dụng đất có biến động nhiều, tình hình mua bán, sang nhượng đất bất hợp pháp nhiều.Tình hình tranh chấp đất đai ở xã ít

- Xã Thiện Hưng: Đất đai trong xã biến động nhiều, tập trung ở dọc theo TL 748

và trung tâm xã tại ( khu vực chợ Bù Đốp), ấp 5, tình hình mua bán, sang nhượng đất bất hợp pháp nhiều

4 Trật tự trị an, y tế:

- Tình hình trị an tương đối tốt, các đơn vị thi công khi đến địa phương công tác phải có đầy đủ giấy tờ cần thiết và phải liên hệ chặt chẽ với chính quyền địa phương vì đây là khu vực gần Biên giới

- Trong khu đo có trung tâm y tế của huyện và hệ thống trạm xá các xã Trong những năm gần đây không có bệnh dịch nào nguy hiểm trong địa bàn Tuy nhiên trong quá trình thi công phải chú ý việc phòng các bệnh thông thường, phòng rắn cắn ở những khu vực rậm rạp ven suối

I.3 Tình hình nguồn tư liệu nghiên cứu đề tài

I.3.1 Tư liệu trắc địa:

Trong khu vực đo vẽ và vùng phụ cận có 11 điểm tọa độ Nhà nước là các điểm ĐCCS thuộc mạng lưới ĐCCS các tỉnh Bình Phước, Bình Dương, Đồng Nai, Bà Rịa – Vũng Tàu do Tổng cục Địa chính xây dựng năm 1999 Tọa độ các điểm này đã được tính về hệ tọa độ VN – 2000 Vị trí phân bố và số hiệu điểm được thống kê cụ thể như sau:

1 Xã Hưng Phước 03 điểm: 542401, 542402, 542409

2 Xã Phước Thiện 02 điểm: 542405, 542407

3 Xã Thiện Hưng 02 điểm: 542406, 610433

4 Xã Thanh Hòa 01 điểm: 610438

5 Xã Tân Thành 02 điểm: 610484, 610485

6 Xã Tân Tiến 01 điểm: 61025

( Nguồn: Sở Tài Nguyên Môi Trường tỉnh Bình Phước )

I.3.2 Tư liệu bản đồ

Trong khu vực đo vẽ có các loại bản đồ sau:

- Bản đồ địa chính chính quy của xã Thanh Hòa đo năm 2005, xã Tân Thành đo năm 2003, xã Tân Tiến đo năm 2003 hệ tọa độ VN – 2000 Bản đồ này có mức độ tin cậy cao được sử dụng trong quá trình tiếp biên với khu đo thuộc phương án này

- Bản đồ địa chính một phần đất thuộc xã Hưng Phước và Phước Thiện thành lập năm 1997 hệ tọa độ giả định So với hiện nay mức độ biến động giữa thực tế và tài liệu bản đồ quá lớn, mặt khác bản đồ không được cập nhật thường xuyên do đó không đáp ứng được cho công tác quản lý của các cấp Hiện nay File bản đồ đã bị thất lạc

- Bản đồ tỷ lệ 1/10000 đất cao su thuộc Công ty cao su Lộc Ninh, bản đồ này được thành lập trên hệ tọa độ HN – 72, hiện nay đã được chuyển về hệ tọa độ VN –

2000, kinh tuyến trục 106015’, múi chiếu 30 Bản đồ này sử dụng tốt

- Bản đồ địa chính cơ sở tỷ lệ 1/10000 thi công năm 2007, bản đồ này có mức

độ tin cậy cao

- Bản đồ địa chính đất lâm nghiệp tỷ lệ 1:10000 thi công năm 2008, bản đồ này

có mức độ tin cậy cao

- Bản đồ cắm mốc ranh 03 loại rừng tỷ lệ 1:25000 thi công năm 2007

- Bản đồ địa hình tỷ lệ 1:50000, 1:100000 lưới chiếu UTM do cục Bản đồ Bộ Tổng Tham Mưu xuất bản Bản đồ chưa được kiểm tra ở thực địa chỉ để tham khảo

- Ngoài ra còn có bản đồ địa giới hành chính các xã, huyện thành lập theo Chỉ thị 364

I.4 Nội dung nghiên cứu, phương pháp nghiên cứu và quy trình thực hiện

I.4.1 Nội dung nghiên cứu

1 Khảo sát và tìm hiểu địa bàn nghiên cứu, thiết kế sơ bộ lưới khống chế trên Bản đồ địa hình

2 Chọn điểm đo GPS ngoài thực địa, đúc mốc, chôn mốc

3 Lập lịch đo, thiết kế đồ hình lưới và bố trí ca đo, chuẩn bị trước khi đo

4 Đo đạc ngoài thực địa

5.Trút số liệu từ máy thu sang máy tính, xử lý và bình sai số liệu đo GPS bằng phần mềm TGO

6 Thành quả tọa độ các điểm của lưới địa chính

I.4.2 Phương pháp nghiên cứu

1 Phương pháp nghiên cứu tài liệu

Nghiên cứu tài liệu là việc thu thập các tài liệu có liên quan đến địa bàn nghiên cứu để từ đó tìm hiểu các vấn đề có liên quan đến các công việc sắp tới như: tổng diện tích khu đo, số lượng điểm khóng chế các cấp

2 Phương pháp khảo sát thực địa

Khảo sát thực địa là việc trực tiếp đi ra thực địa để xem xét một cách tổng quát khu vực nghiên cứu để từ đó đưa ra những quyết định hợp lý hơn cho các công việc sau này như việc lựa chọn vị trí đặt điểm khống chế, thiết kế ca đo

3 Phương pháp bản đồ

Bản đồ là một phương tiện rất quan trọng, dựa vào nó người ta có thể biết được tình hình phân bố giao thông, thủy hệ, ranh giới hành chính để từ đó đưa ra quyết định lựa chọn vị trí điểm, sơ đồ lưới, thiết kế ca đo sao cho vừa đủ mật độ vừa thuận tiện trong quá trình di chuyển giữa các ca đo

4 Phương pháp đo GPS tĩnh

Đây là một trong những phương pháp đo GPS tương đối, nó là một trong những phương pháp đo GPS có độ chính xác cao nhất Nguyên lý của phương pháp này là: sử dụng từ 2 máy thu GPS trở lên, một máy đặt tại điểm đã biết tọa độ, các máy còn lại đặt tại điểm cần xác định tọa độ và đồng thời thu tín hiệu từ ít nhất 4 vệ tinh trong một khoảng thời gian đủ dài tùy theo chiều dài của cạnh đo (ví dụ: chiều dài cạnh từ 1km đến 5km thì độ dài cac đo từ 30’ đến 60’)

đo về dạng chuẩn Rinex (dạng số liệu đo không phụ thuộc vào máy thu)

I.4.3 Phương tiện nghiên cứu

1 Các thiết bị thu thập số liệu đo

Máy đo GPS thu tín hiệu vệ tinh 2 tần số TRIMBLE NAVIGATION 4000SSI, 4000SSE, 4800, 5700, 5800 được Bộ Tài Nguyên & Môi Trường cho phép sử dụng đo lưới tọa độ, độ cao nhà nước Áp kế, ẩm kế và nhiệt kế

+ CPU: bộ xử lý Intel Pentium, tốc độ 2.8

+ Ram: 512 Mb, dung lượng ổ cứng 160 Gb

* Hệ điều hành Windows XP SP2

* Máy in

* Máy thu Trimble 4000SSI, 4000SSE

Đây là máy thu 2 tần số, được trang bị ăng ten rời hình mâm tròn Khi đo ăng ten được nối với máy thu bằng dây cáp chuyên dùng

* Máy thu Trimble 4800

Đây là máy thu 2 tần số có dạng hình trụ gọn nhẹ Ăng ten được gắn liền với máy thu Máy thu GPS có các chỉ tiêu kỹ thuật sau:

Hình: I.19 Máy thu Trimble 4800

* Máy thu Trimble 5700

Đây là loại máy thu 2 tân số, được trang bị ăng ten rời hình mâm tròn Khi đo ăng ten được nối với máy thu bằng dây cáp chuyên dùng

cả các cạnh tùy theo người xử lý Chọn xong các cạnh chạy Baseline Processing sẽ cho

ta lời giải kết quả tính khái lược các cạnh đã chọn Kết quả các file tính khái lược cạnh

có phần mở rộng SST

Phần mềm Trimble Geomatic Office còn cho phép truy cập các bản vẽ từ các phần mềm đồ họa khác như: AUTOCAD, MICROSTATION,…

I.4.4 Quy trình thực hiện

- Bản đồ địa hình thích hợp nhất

- Chọn đồ hình lưới tối ưu

- Căn cứ vào đặc tính kỹ thuật của máy thu GPS, công nghệ xử lý kết quả đo

- Thông thoáng ít vướt cây cối

- Xác định tọa độ gần đúng của các điểm trong lưới GPS trên bản đồ

- Chạy chương trình Planning, xác định lịch xuất hiện vệ tinh đối với từng điểm trong lưới vào những ngày định trước

- Vận động đến điểm đo

- Cân bằng quy tâm máy, nối cáp điện

- Bật máy thu và chọn chế độ đo

- Tiến hành đo chiều cao máy, kiểm tra máy thu thường xuyên

- Bình sai lưới dựa vào các điểm tọa độ

và độ cao nhà nước

- Đưa kết quả xử lý vào ngân hàng dữ liệu

- Sử dụng phần mềm Trimble Geomatics Office

- Kết quả bình sai ở dạng wed

- Theo “ theo quy chế kiểm tra nghiệm

thu chất lượng sản phẩm đo đạc bản đồ”do Tổng cục địa chính ban hành

- Sơ đồ thiết kế, ghi chú điểm.ZZ - Sơ đồ lưới thiết kế thi công

- …………

Công tác chuẩn bị (số liệu, bản đồ )

Xử lý số liệu đo

Kiểm tra nghiệm thu

Khảo sát và tìm hiểu địa bàn nghiên cứu

Thiết kế, chọn điểm, chôn mốc

Lập lịch đo

Đo đạc GPS ngoài thực địa

Biên tập kêt quả

Giao nộp sản phẩm

Viết thuyết minh báo cáo

PHẦN II: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU

II.1 Khảo sát và tìm hiểu địa bàn nghiên cứu, thiết kế sơ bộ lưới địa chính trên Bản đồ địa hình

II.1.1 Khảo sát và tìm hiểu địa bàn nghiên cứu

Huyện Bù Đốp là huyện mới được thành lập tháng 5 năm 2003 trên cơ sở tách ra một phần từ huyện Lộc Ninh cũ Diện tích tự nhiên của huyện Bù Đốp khoảng 37,343.0 ha Trong các năm trước đây do điều kiện kinh phí khó khăn nên một số xã trong huyện chưa được đầu tư đo vẽ bản đồ địa chính chính quy Công tác cấp giấp Chứng nhận quyền sử dụng đất cho người sử dụng đất đều dựa vào việc trích đo từng

hộ, đo theo CT10 Các tài liệu này đáp ứng được phần nào nhu cầu của người sử dụng đất và góp phần giảm bớt tranh chấp đất đai, tuy nhiên công tác quản lý Nhà nước về đất đai của các cấp gặp nhiều khó khăn do chưa có bản đồ chính quy

Được sự đồng ý của UBND tỉnh và Sở Tài Nguyên và Môi Trường, Xí nghiệp Trắc địa Bản đồ 305 – Công ty Đo đạc Địa chính và Công trình kết hợp với Phòng Đăng ký đất đai thuộc Sở Tài Nguyên và Môi Trường, Phòng Tài Nguyên và Môi Trường huyện Bù Đốp đã tổ chức khảo sát, thu thập tài liệu, lập phương án kinh tế kỹ thuật “ Đo vẽ bản đồ địa chính và lập bộ hồ sơ địa chính khu vực thị trấn Thanh Bình

và 06 xã thuộc huyện Bù Đốp” phần diện tích chưa đo vẽ bản đồ địa chính chính quy theo địa giới hành chính nhưng trừ ra phần đất cao su của Công ty cao su Lộc Ninh, phần đất lâm nghiệp thuộc ban QLRPH Bù Đốp Phần đất đã đo bản đồ địa chính năm

1997 ( tọa độ giả định) của 2 xã Hưng Phước, Phước Thiện do biến động rất lớn nên được đo lại

II.1.2 Thiết kế sơ bộ lưới địa chính trên Bản đồ địa hình

Lưới địa chính trong khu đo được thiết kế thành từng cặp thông hướng với nhau hoặc kết hợp với điểm địa chính cơ sở tạo thành từng cặp thông hướng Tọa độ và độ cao của các điểm địa chính được xác định bằng công nghệ GPS trên cơ sở tọa độ và độ cao của các điểm địa chính cơ sở

Do đặc điểm địa hình tại khu đo là vùng trung du, thực phủ rậm rạp, tầm thông hướng kém, các điểm khởi tính thưa và không thông hướng với nhau nên nếu thiết kế lưới địa chính theo phương pháp đường chuyền sẽ phải phát cây thông hướng, đền bù nhiều, đồng thời nhiều điểm không sử dụng đến gây lãng phí, tốn kém Vì vậy ở đây chọn phương án xây dựng lưới địa chính theo công nghệ GPS

Trên cơ sở khảo sát ở thực địa và căn cứ vào yêu cầu thực tế về mật độ điểm địa chính, đã thiết kế 106 điểm địa chính phân bố rải rác trong khu đo tạo thành các cặp thông hướng Số liệu ở các xã được thiết kế như sau

1 Thị trấn Thanh Bình

Thiết kế 18 điểm tạo thành 09 cặp điểm thông hướng với nhau từng cặp một Các cặp cạnh thông hướng được thiết kế như sau:

THB-01 ÷ THB-02; THB-03 ÷ THB-04; THB-05 ÷ THB-06; THB-07 ÷ THB-08; THB-09 ÷ THB-10; THB-11 ÷ THB-12; THB-13 ÷ THB-14; THB-15 ÷ THB-16; THB-17 ÷ THB-18

2 Xã Hưng Phước

Thiết kế 20 điểm tạo thành 10 cặp điểm thông hướng với nhau từng cặp một Các cặp cạnh thông hướng được thiết kế như sau:

HP-01 ÷ HP-02; HP-03 ÷ HP-04; HP-05 ÷ HP-06; HP-07 ÷ HP-08; HP-09 ÷ HP-10; HP-11 ÷ HP-12; HP-13 ÷ HP-14; HP-15 ÷ HP-16; HP-17 ÷ HP-18; HP-19 ÷ HP-20

3 Xã Phước Thiện

Thiết kế 18 điểm tạo thành 09 cặp điểm thông hướng với nhau từng cặp một Các cặp cạnh thông hướng được thiết kế như sau:

PT-01 ÷ PT-02; PT-03 ÷ PT-04; PT-05 ÷ PT-06; PT-07 ÷ PT-08; PT-09 ÷ PT-10; PT-11 ÷ PT-12; PT-13 ÷ PT-14; PT-15 ÷ PT-16; PT-17 ÷ PT-18

TTI-01 ÷ TTI-02; TTI-03 ÷ TTI-04; TTI-05 ÷ TTI-06; TTI-07 ÷ TTI-08

 Yêu cầu các điểm tọa độ địa chính khi đo bằng công nghệ GPS

- Vị trí chọn mốc ở vị trí tối ưu nhất, giảm thiểu phát cây thông hướng, có vị trí thuận lợi tạo điều kiện tốt để phát triển lưới đo vẽ

- Do yêu cầu độ chính xác cao nên để tránh sai số trong quá trình đo các yêu cầu

kỹ thuật phải được thực hiện:

+ Mổi ca đo ích nhất 4 vệ tinh khỏe

+ Chọn PDOP trong khoảng 2 ÷ 5

+ Góc cao vệ tinh lớn hơn 150

+ Quỹ đạo vệ tinh phân bố đều quanh điểm đo

+ Thời gian đo tại điểm liên tục từ 1h00 ÷ 1h15’

II.2 Chọn điểm đo GPS ngoài thực địa, đúc mốc, chôn mốc

II.2.1 Chọn điểm đo GPS ngoài thực địa

Các điểm địa chính phải được chọn, chôn ở vị trí thỏa mãn các quy định sau:

- Có khả năng thông hướng với xung quanh là tốt nhất, thuận tiện cho việc phát triển lưới khống chế đo vẽ và phục vụ đo vẽ chi tiết sau này

- Vị trí đặt mốc đảm bảo ổn định lâu dài, có nền vững chắc khi chôn mốc không

bị lún hoặc hư hại

- Nếu chôn mốc trên lòng đường, hè phố phải làm hố có nắp ( dạng hố ga) bảo

vệ

- Vị trí đặt mốc phải đảm bảo tầm quan sát vệ tinh thông thoáng trong phạm vi góc thiên đỉnh phải lớn hơn hoặc bằng 750 Trong trường hợp đặc biệt khó khăn cũng không được nhỏ hơn 550 và chỉ được khuất về một phía Khi lập lịch đo phải chọn đủ

số vệ tinh tối thiểu chung cho các trạm đo đồng thời có quỹ đạo không đi qua hướng

đó

- Mốc đặt ngoài phạm vi ảnh hưởng của các đài phát sóng điện ( tốt nhất là cách đài phát sóng điện không dưới 500 m)

Ngoài ra khi chọn điểm, chôn mốc còn phải tuân thủ các quy định sau:

- Điểm địa chính đã được thiết kế tương đối chi tiết trên bản đồ và đã được khảo sát ở thực địa, khi thi công vị trí điểm có thể được xê dịch, nhưng các thông số kỹ thuật phải đảm bảo theo yêu cầu quy phạm quy định

- Các điểm địa chính tạo thành các cặp điểm thông hướng với nhau, chiều dài cạnh thông hướng không ngắn dưới 200 m

II.2.2 Đúc mốc

Mốc địa chính II, cọc dấu được đúc đảm bảo mác bê tông ≥ P200 Việc phối liệu 1m3 bê tông như sau (theo định mức dự toán xây dựng cơ bản do bộ Xây dựng ban hành năm 1998 - Quyết định số 1242/1998/QĐ-BXD) :

Nguyên tắc đánh số hiệu điểm địa chính

Các điểm địa chính được đánh số hiệu điểm gồm 2 phần theo thứ tự sau:

- Ký hiệu viết tắt tên xã ( viết chữ in hoa)

- Số thứ tự của điểm địa chính ( chữ số Ả Rập)

Ví dụ: THB-01 ( là điểm địa chính có số hiệu 01 trong mạng lưới địa chính thuộc thị trấn Thanh Bình, HP-02 ( là điểm địa chính có số hiệu 02 trong mạng lưới địa chính thuộc xã Hưng Phước)

Để tránh số hiệu điểm trùng lập giữa các xã với nhau, quy định cụ thể tên viết tắt các xã trên mặt mốc như sau:

- Thị trấn Thanh Bình :THB

- Xã Phước Thiện : PT

II.2.3 Chôn mốc

Mốc được đúc bằng bê tông, mặt trên 15cm*15cm, mặt đáy 30cm*30cm, chiều cao 40cm Mặt mốc gắn sứ và ghi số hiệu điểm theo đúng quy đinh ( Phía bắc mặt mốc ghi tên tắt địa điểm nơi đặt mốc bằng chữ in hoa, phía Nam mặt mốc ghi cấp hạng và

số hiệu điểm của mốc đó cách nhau bởi dấu gạch ngang

Bưới 1: khởi động chương trình lập lịch

Start Programs Trimble Office Planning

Hình: II.2 Cửa sổ phần mềm Planning

Bưới 2: Mở file Almanac, vào Almanac\ Import \ Trimble

Hình: II.3 Mở file Almanac

Bưới 3: Sau khi khởi động chương trình lập lịch, vào File \ Sation\ tìm đến thư

mục chứa file *.EPH.( Hình II.4 )

Để chọn khu vực cần lập lịch, xuất hiện cửa sổ Sation Editor.( Hình II.5 )

Trong mục Position ta nhập các nội dung sau:

- Nhập tên khu vực cần lập lịch váo hộp Station Name

- Nhập độ vĩ của khu vực cần lập lịch vào hộp Latitude

- Nhập độ kinh của khu vực cần lập lịch vào hộp Longitude

- Nhập góc ngưỡng của vệ tinh vào hộp Elevation Cutoff

Trong mục Time ta nhập các thông số sau:

- Start Date: Ngày đo ( lập lịch cho từng ngày đo )

- Start Time: Thời gian bắt đầu đo

- Duration: Thời gian một ca đo

- Interval: Khoảng thời gian tính các giá trị đưa vào trong báo cáo

Trong mục Time Zon ta chọn múi giờ GMT+7

Bước 4: Vào menu Lists \ DOP Values để tạo file kết quả lập lịch và ta có kết

quả lập lịch như sau.( Hình II.6 )

II.3.2 Thiết kế đồ hình lưới và bố trí ca đo

Đồ hình lưới đo là sơ đồ di chuyển máy giữa các ca đo

Trên cơ sở lưới thiết kế của khu đo, căn cứ vào yêu cầu độ chính xác, địa hình, đường giao thông đi lại trong khu vực và đặc điểm, tình hình, nhân lực nhóm máy cũng như các điều kiện khách quan và chủ quan, khó khăn, thuận lợi trong khu đo để chúng ta lập đồ hình lưới đo Việc lập đồ hình lưới đo phải được nghiên cứu cẩn thận

do người có kinh nghiệm thực hiện Đồ hình lưới đo được bố trí một cách chặt chẽ và đảm bảo số liệu thu được đầy đủ, không bị đo trùng lặp và cũng không bị thiếu, bị bỏ sót cạnh đo Cần thiết kế đồ hình đo sao cho lưới gồm các cạnh đo độc lập, loại bỏ các cạnh phụ thuộc càng nhiều càng tốt Bố trí đồ hình lưới đo tốt, hợp lý sẽ tạo điều kiện thuận lợi cho việc triển khai bố trí các điểm đặt máy, việc di chuyển giữa các trạm máy

ở ngoại nghiệp được nhanh chóng cũng như đảm bảo đủ số liệu cho tính toán nội nghiệp

II.3.3 Công tác chuẩn bị trước khi đo

Trước khi tiến hành đo GPS cần chuẩn bị và kiểm tra kỹ các nội dung sau đây:

- Kiểm tra tình trạng và tính đầy đủ của bộ máy thu GPS ( chân máy, đế máy, thước đo chiều cao Anten )

- Kiểm tra nguần điện (Pin, ác quy )

- Chuẩn bị phương tiện liên lạc (bộ đàm, điện thoại liên lạc )

- Chuẩn bị sổ đo, bút ghi chép, sơ đồ lưới và lịch đo đã lập cho các ca đo

- Chuẩn bị phương án phối hợp nếu không liên lạc được bằng bộ đàm hoặc điện thoại di động ( thường thì thống nhất theo lịch đo đã dự kiến)

Các chuẩn bị khác như: đồng hồ, áo mưa và túi che máy khi trời mưa

II.4 Đo đạc ngoài thực địa

Nhóm đo phải vận chuyển tới điểm đo trước 15 phút so với lịch lập để đo Mỗi thành viên phải nắm rõ vị trí đo, ca đo, khoảng thời gian đo của mình

II.4.1 Lắp đặt máy GPS tại một điểm

Sau khi vận động đến điểm đo, chúng ta tiến hành lắp đặt máy thu GPS lên mốc theo các bước sau:

- Đặt giá ba chân lên vị trí mốc đo sao cho mặt đế của giá gần như nằm ngang và tâm của đế gần như trùng với phương thẳng đứng của tâm mốc Nếu có nhiều vật cản tại khu đo thì cần kéo chân giá càng cao càng tốt

- Cố định ba chân máy

- Đặt đế máy lên ba chân máy Vặn củ máy vào đế máy

- Kết hợp việc điều chỉnh chân máy với ống kính của đế máy để tâm ống ngắm trùng với tâm mốc

- Điều chỉnh ba chân máy để điều chỉnh bọt thủy

- Kiểm tra lại ống ngắm Nếu không trùng thì mở củ máy, xê dịch đế máy đến đúng vị trí của tâm sứ

II.4.2 Lắp đặt ăng ten và máy thu

1 Sau khi định tâm máy xong tiến hành lắp đặt ăng ten vào đế máy và đo

độ cao của ăng ten

+ Hướng mũi tên trên ăng ten chính xác về hưóng bắc bằng la

bàn

+ Kiểm tra lại định tâm điểm trước khi đo độ cao từng ngày

+ Kiểm tra đầu nhọn thước đã xoáy hết

+ Đọc thước ở 3 vị trí vành đĩa cách đều nhau, theo mặt dưới đĩa, phía bên trong lỗ

+ Nếu các số đọc chênh quá 2 mm thì kiểm tra lại, trường hợp quá 5 mm thì phải định tâm lại ăng ten

+ Ghi độ cao, số hiệu lỗ và trị trung bình độ cao vào Nhật ký đo

+ Đo lại và ghi vào nhật ký độ cao ăng ten trước lúc kết thúc ca đo

2 Sau đó lắp đặt máy thu GPS vào

+ Nối máy thu với nguồn điện ác quy bằng cáp chuyên dụng

+ Nối máy thu với ăng ten bằng cáp chuyên dụng

a Bật máy: POWER ( nguồn )

+ Chờ cho máy kết thúc quá trình khởi động

+ Tên điểm đo trong máy (ID) gồm 3 phần: 0000-000-0

 Phần ký hiệu điểm đo gồm 4 ký tự chữ

 Phần ngày GPS (ngày trong năm) gồm 3 ký tự số, Phần cuối là số hiệu ca

đo

+ Thông thường chỉ cần ñưa ký hiệu điểm vào, ví dụ 0001.Giữ nguyên ngày trong năm

+Giữ nguyên số hiệu ca đo (số 0), nếu phải khởi động lại ca đo thì thay đổi số

ca đo là 1, khởi động lại lần hai thì ghi 2

* Kiểm tra: STATUS (Trở về màn hình trạng thái)

+ Ăng ten đã nối chưa?

+ Ghi nguồn điện sử dụng vào sổ đo

PWR1 (2 hoặc 3):

+ Kiểm tra dung lượng bộ nhớ:

APPROX MEMORY LEFT: 60 HOURS (còn đo được thêm gần 60 giờ bộ nhớ )

* Bắt đầu đo: LOG DATA (Vào số liệu)

QUICK START NOW (Bắt đầu đo nhanh)

b Kiểm tra quá trình đo: ( trong khi đo )

STATUS ( Trở về màn hình trạng thái )

LOGGING FOR 01:15 ( đã đo được 1 giờ 15 phút )

c Ghi tên điểm đo ( tệp đo ): ( trong khi đo )

LOG DATA ( Vào số liệu )

CHANGES ( Những thay đổi )

FILE NAME ( Tên tệp đo )

( Cũ ) OLD (Mới) NEW 0001-066-0

ENTER (Nhập vào)

d Ghi chiều cao ăngten: ( trong khi đo )

LOG DATA ( Vào số liệu )

CHANGES ( Những thay đổi )

ANTENNA HEIGHT ( Chiều cao ăngten )

ANT HEIGHT: 01.5120 METERS

(Chiều cao) MEAS TYPE: UNCORRECTED (Kiểu đo) (đo nghiêng) ANT TYPE: COMPACT L1/2 W/GRND P

(Kiểu ăngten) ANT SERIAL: 104874 (Số hiệu ăngten) ENTER (Nhập vào)

STATUS (Trở về màn hình trạng thái)

e Kiểm tra nguồn điện: (trong khi đo)

STATUS (trở về màn hình trạng thái)

PWR1 (2 hoặc 3):

hoặc vào MODIFY (Sửa đổi), chọn POWER ( Nguồn )

f Kiểm tra dung lượng bộ nhớ: ( trong khi đo )

( Vĩ độ ) LAT: 8° 17' 30.0" N

( Kinh độ ) LON: 106° 21’ 23.0" E

(Độ cao) HEIGHT: 21.000 m

h Kết thúc ca đo:

LOG DATA (Vào số liệu)

END SURVEY (Kết thúc đo)

STOP THE CURRENT SURVEY ? YES (Dừng ca đo ?)

i Tắt máy thu GPS:

Ấn nút POWER chờ cho màn hình tắt thì thôi