NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG MÁY ĐỊNH VỊ GPS Leica SR20 TRONG ĐO ĐẠC XÂY DỰNG LƯỚI ĐỊA CHÍNH KHU ĐO XÃ THÀNH LỢI HUYỆN BÌNH TÂN, TỈNH VĨNH LONG

Với mục đích dẫn đường trên biển phục vụ cho mục đích quân sự, vào khoảng những năm 60 các nhà khoa học Mĩ và Liên Xô đã chạy đua nghiên cứu về vệ tinh nhân tạo và đã đạt được những thàn

KHOA QUẢN LÝ ĐẤT ĐAI & BẤT ĐỘNG SẢN

BÁO CÁO TỐT NGHIỆP

ĐỀ TÀI:

NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG MÁY ĐỊNH VỊ

GPS Leica SR20 TRONG ĐO ĐẠC XÂY DỰNG LƯỚI ĐỊA CHÍNH KHU ĐO XÃ THÀNH LỢI HUYỆN

TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM TP HỒ CHÍ MINH

KHOA QUẢN LÝ ĐẤT ĐAI & BẤT ĐỘNG SẢN

BỘ MÔN CÔNG NGHỆ ĐỊA CHÍNH

PHẠM DUY

NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG MÁY ĐỊNH VỊ

GPS Leica SR20 TRONG ĐO ĐẠC XÂY DỰNG LƯỚI ĐỊA CHÍNH KHU ĐO XÃ THÀNH LỢI, HUYỆN

BÌNH TÂN, TỈNH VĨNH LONG

Giáo viên hướng dẫn: Thầy Đặng Quang Thịnh

(Trường Đại Học Nông Lâm TP Hồ Chí Minh)

Ký tên:…………

- TP Hồ Chí Minh, tháng 7 năm 2009 -

-

Tp Hồ Chí Minh, tháng 07 năm 2009

Sinh viên Phạm Duy

Kế đến tôi cũng gởi lời cảm ơn đến tất cả mọi người trong công

ty Cổ Phần Tư Vấn Và Vật Tư Thiết Bị Đo Đạc Nam Sông Tiền, nơi tôi

đã thực tập, nhất là chú Lê Văn Minh – Tổng giám đốc công ty, chú

luôn quan tâm, chỉ bảo và tạo mọi điều kiện học tập, nghiên cứu để tôi hoàn thành báo cáo tốt nghiệp này Mặc dù thời gian thực tập không nhiều nhưng được sự giúp đỡ tận tình của các anh chị trong công ty mà tôi học hỏi được rất nhiều kinh nghiệm quí báu Vì trình độ còn hạn chế không tránh khỏi những thiếu sót, rất mong sự thông cảm và đóng góp ý kiến của thầy cô, chú và các anh chị Một lần nữa tôi xin chân thành cảm ơn và gởi lời chúc sức khỏe đến toàn thể thầy cô, chú Minh, các anh chị trong công ty và các bạn

Bên cạnh đó, tôi cũng xin gửi lời cảm ơn đến quí Thầy, Cô trong Bộ môn Công nghệ địa chính, thuộc Khoa Quản Lý Đất Đai và Bất Động Sản, trường Đại học Nông Lâm Tp Hồ Chí Minh, đặc biệt là

Thầy Đặng Quang Thịnh, cùng tập thể các bạn trong lớp DH05DC

đã giúp tôi trang bị đầy đủ về kiến thức chuyên ngành trong suốt thời gian theo học tại trường Đây chính là hành trang cho một người kỹ sư tương lai như tôi chuẩn bị bước vào đời

Lời đầu tiên con xin chân thành gửi lời biết ơn đến cha mẹ người đã sinh thành, nuôi nấng, tạo mọi điều kiện về vật chất cũng như tinh thần cho con đến ngày hôm nay

# "

LỜI CẢM ƠN

TÓM TẮT

Sinh viên thực hiện: Phạm Duy, Khoa Quản lý Đất đai & Bất động sản,

Trường Đại Học Nông Lâm TP Hồ Chí Minh

Đề tài: Nghiên cứu ứng dụng máy định vị GPS Leica SR20 trong đo đạc xây dựng lưới địa chính khu đo xã Thành Lợi, huyện Bình Tân, tỉnh Vĩnh Long.

Giáo viên hướng dẫn: Thầy Đặng Quang Thịnh, Trưởng bộ môn công nghệ

địa chính, Khoa Quản lý Đất đai & Bất động sản, Trường Đại Học Nông Lâm TP.Hồ Chí Minh

Các thiết bị máy móc đo đạc, cũng như những thiết bị máy định vị yêu cầu độ chính xác cao Cần phải có những kiến thức và hiểu biết về nguyên lý, kỹ thuật định vị

để nắm được quy trình kiểm nghiệm, hiệu chuẩn máy định vị Vì vậy luận văn của em giải quyết những nội dung chủ yếu sau:

1 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 xây dựng lưới địa chính

2 Nghiên cứu và khảo sát tính năng của máy định vị GPS Leica SR20

3 Tìm hiểu qui trình kiểm định – hiệu chuẩn máy định vị GPS

4 Qui trình thực hiện công tác đo đạc xây dựng lưới địa chính trên cơ sở ứng dụng công nghệ định vị GPS tĩnh:

¾ Khảo sát thực địa, thiết kế lưới, chọn mốc

¾ Định vị các điểm GPS trên thực địa (công tác ngoại nghiệp)

¾ Xử lý số liệu đo bằng chương trình phần mềm GPSurvey (công tác nội nghiệp)

¾ Biên tập thành quả

5 Nghiên cứu ứng dụng Hệ thống định vị toàn cầu GPS trên cơ sở sử dụng máy định vị GPS SR20 trong đo đạc xây dựng lưới địa chính khu vực xã Thành Lợi, huyện Bình Tân, tỉnh Vĩnh Long Nhằm mục đích phục vụ công tác xây dựng lưới cấp thấp

và đo đạc bản đồ địa chính, bản đồ địa hình,

ượcTất cả các nội dung trên đ thực hiện đầy đủ trong phần báo cáo thuyết minh tốt nghiệp

MỤC LỤC

Trang

ĐẶT VẤN ĐỀ 1

Tính cấp thiết của đề tài 1

Mục tiêu và yêu cầu của đề tài nghiên cứu 1

Đối tượng nghiên cứu 2

Phạm vi nghiên cứu 2

Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài nghiên cứu 2

PHẦN I TỔNG QUAN 3

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

I.1.1 Cơ sở khoa học 3

1 Giới thiệu công nghệ GPS 3

2 Hệ qui chiếu 19

3 Lưới khống chế trắc địa 20

I.1.2 Cơ sở pháp lý 21

I.1.3 Cơ sở thực tiễn 21

I.2 Khái quát Trung tâm kiểm định máy thiết bị đo đạc Nam Sông Tiền 21

I.3 Nội dung nghiên cứu, phương pháp và qui trình thực hiện 22

I.3.1 Nội dung nghiên cứu 22

I.3.2 Phương pháp nghiên cứu 22

I.3.3 Phương tiện nghiên cứu 23

I.3.4 Quy trình thực hiện 24

PHẦN II KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU 25

II.1 Đặc tính kỹ thuật máy định vị GPS Leica SR-20 25

II.1.1 Thông số kỹ thuật máy định vị GPS Leica SR-20 25

1 Cách Cài đặt thiết bị 27

2 Cài đặt cấu hình đo 28

II.1.2 Tính năng ứng dụng của máy định vị GPS Leica SR-20 31

1 Đo khảo sát 31

2 Bố trí điểm 34

3 Một số ứng dụng khác 34

II.2 Qui trình hiệu chuẩn, kiểm định máy định vị toàn cầu GPS 41

II.2.1 Một khái niệm 41

II.2.2 Qui trình kiểm định hiệu chuẩn máy định vị GPS 42

II.2.3 Đo đạc khảo sát máy trực tiếp trên bãi kiểm nghiệm 44

II.3 Ứng dụng máy định vị toàn cầu GPS một tần số thiết kế xây dựng lưới địa chính bằng phương pháp đo tĩnh 48

II.3.1 Giới thiệu khu đo 48

II.3.3 Các bước của quá trình thi công 51

II.3.4 Kết quả thi công 66

II.3.5 Đánh giá độ chính xác lưới địa chính 68

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 69

Tài liệu tham khảo Phụ lục DANH SÁCH TỪ VIẾT TẮT GPS : Hệ thống định vị toàn cầu Glonass : Global Navigation Satellite System NAVSTAR : Navigation Satellite Providing Timing and Ranging GPS RTK : GPS động thời gian thực PPK : GPS động xử lý sau DOP : Hệ số phân tán độ chính xác (Delution of Precision) PDOP : Chỉ số phân tán độ chính xác về vị trí (Positional DOP) TDOP : Chỉ số phân tán độ chính xác về thời gian (Teme DOP) HDOP : Chỉ số phân tán độ chính xác về mặt phẳng (Horizontal DOP) VDOP : Chỉ số phân tán độ chính xác về độ cao (Vertical DOP) GDOP : Chỉ số phân tán độ chính xác về hình học (Geometric DOP) Mã C/A : Coarse/Acquisite-code Mã P : Precise – code Mã PRN : Mã nhiễu tựa ngẫu MCS : Trạm điều khiển trung tâm (Marter Control Station) IGS : Dịch vụ địa động học GPS Quốc tế (The International GPS Servece for Geodynamicr) DANH SÁCH CÁC SƠ ĐỒ Trang Sơ đồ 1: Quy trình thực hiện đề tài 24

Sơ đồ 2: Quy trình kiệm máy định vị GPS 42

Sơ đồ 3: Quy trình các bước lập lịch đo GPS 55

Sơ đồ 4: Quy trình xử lý số liệu đo GPS bằng phần mềm GPSurvey 2.35 60

DANH SÁCH CÁC BẢNG Trang Bảng I.1: So sánh một số thông số kỹ thuật của 3 hệ thống vệ tinh 06

Bảng I.2: Thành phần tín hiệu GPS 09

Bảng I.3: Thống kê lỗi đo GPS và cách khắc phục 19

Bảng II.1: Thông số kỹ thuật của Leica SR20 25

Bảng tọa độ và độ cao điểm địa chính cơ sở khởi tính 50

Bảng II.2: Bảng chỉ tiêu đo cạnh 51

Bảng II.3: Bảng kết quả tính cạnh 51

Bảng II.4: tham số đánh giá độ tin cậy 63

Bảng

Bảng II.5:

Bảng II.6: Bảng đánh giá độ chính xác sau bình sai 68

Bảng đánh giá độ chính xác đo cạnh 68

Bảng II.7: DANH SÁCH CÁC HÌNH Trang Hình I.1: Sơ đồ hoạt động của hệ thống định vị toàn cầu GPS 5

Hình I.2: Hệ thống quỹ đạo vệ tinh 5

Hình I.3: Vệ tinh Galileo 6

Hình I.4: Vệ tinh Glonass 6

Hình I.5: Các trạm điều khiển 7

Hình I.6: Cấu trúc tín hiệu GPS 8

Hình I.7: Trị đo giả khoảng cách 9

Hình I.8: Trị đo pha sóng tải 11

Hình I.9: Sai phân bậc 1(single differences) 12

Hình I.10: Sai phân bậc 2(doube differences) 13

Hình I.11: Sai phân bậc 3(Triple-differences) 13

Hình I.12: Sai số quỹ đạo vệ tinh 16

Hình I.13: Sai số do ảnh hưởng môi trường 16

Hình I.14: Sai số đa đường dẫn 17

Hình I.15: Sai số đồ hình vệ tinh 18

Hình I.16: Trung tâm kiểm định máy thiết bị đo đạc 22

Hình II.1: Máy định vị GPS Leica SR20 25

Hình II.2: Cài đặt đo tĩnh 27

Hình II.3: Cài đặt đo động 27

Hình II.4: Cài đặt khảo sát 27

Hình II.5: Đồ hình vệ tinh 44

Hình II.6: Biểu đồ PDOP 45

Hình II.7: Sơ đồ bãi kiểm nghiệm máy 45

Hình II.8: Sơ đồ lưới các điểm đo 48

Hình II.9: Lập lịch ca đo 55

Hình II.10: Đồ hình vệ tinh và biểu đồ PDOP 56

Hình II.11: Tìm cổng truyền dữ liệu 58

Hình II.12: Thiết lập cổng truyền dữ liệu 58

Hình II.13: Chuyển dữ liệu sang dạng RINEX 60

Hình II.14: Tạo Project cho khu đo 61

Hình II.15: Xử lý cạnh 62

Hình II.16: Sơ đồ lưới sau khi xử lý cạnh 63

Hình II.17: Khai báo mô hình Geoid 64

Hình II.18: Định nghĩa lưới chiếu và hệ tọa độ 65

Hình II.19: Thiết lập trọng số 65

ĐẶT VẤN ĐỀ

∗ Tính cấp thiết của đề tài

Trong xu thế hiện nay, đất nước đang đẩy mạnh phát triển kinh tế, xã hội, văn hóa và hội nhập quốc tế, cùng với sự phát triển đó khoa học công nghệ cũng có sự tiến

bộ nhanh chóng Sự xâm nhập sâu rộng của khoa học trong lĩnh vực sản xuất, kinh tế, đời sống xã hội; khoa học đang góp phần tác động to lớn vào quá trình phát triển của nền kinh tế đấtnước Hiện nay việc áp dụng khoa học công nghệ vào quá trình đo đạc thành lập bản đồ là cơ sở cho việc quản lý đất đai hiệu quả và thiết thực Công nghệ đo đạc và bản đồ đã có những thay đổi mang tính chất bước ngoặt: công nghệ truyền thống dựa trên các phương pháp đo góc, đo cạnh, xử lý ảnh chụp mặt đất bằng mô hình quang học đã được thay thế bằng công nghệ số dựa trên nền tảng của công nghệ

vệ tinh và công nghệ thông tin Công nghệ đo đạc và bản đồ hiện đại trước hết tạo được những công cụ mới với tầm hoạt động rộng hơn, đầy đủ hơn, chi tiết hơn, chính xác hơn, kịp thời hơn Sau đó, công nghệ mới đã tạo được khả năng giảm giá thành sản phẩm, giảm đáng kểthời gian thi công, không phụ thuộc yếu tố ngoại cảnh, cũng như

ít phụ thuộc vào chủ quan của con người Thực tế là sự ra đời của những công nghệ mới như các loại máy toàn đạc điên tử, máy định vị toàn cầu GPS và các phần mềm chuyên dụng sẽ giúp cho quá trình thu thập, xử lý, tính toán một cách nhanh chóng, đầy đủ, chính xác, kịp thời, lưu trữ và xuất nhập dữ liệu một cách an toàn, khoa học và hiệu quả

Tuy nhiên công tác đo đạc thành lập bản đồ còn nhiều khó khăn, tốn kém thời gian, kinh phí và trở nên là vấn đề cấp bách của ngành Tài nguyên Môi trường, để thực hiện tốt trong công tác quản lý Nhà nước về đất đai Trong đo đạc thu thập số liệu thành lập bản đồ, các thiết bị đo đạc luôn có vị trí quan trọng, bởi những tính năng và khả năng sử dụng các trang thiết bị ấy có ảnh hưởng rất lớn đến thời gian, kinh phí và

độ chính xác bản đồ Trước đây, việc xây dựng lưới toạ độ địa chính chủ yếu sử dụng máy quang cơ với độ chính xác không cao, hiệu quả kinh tế thấp Ngày nay, công nghệ định vị vệ tinh toàn cầu GPS đã nhanh chóng thay thế các thiết bị đo đạc lưới toạ độ,

mở rộng tầm hoạt động tới vài nghìn km và tạo thêm khả năng định vị cả những đối tượng động với ưu thế nhanh, chính xác, hiệu quả kinh tế Từ những vấn đề mà thực tế

đặt ra tôi quyết định thực hiện đề tài: “Nghiên cứu ứng dụng máy định vị GPS Leica

SR20 trong đo đạc xây dựng địa chính khu đo xã Thành Lợi, huyện Bình Tân, tỉnh Vĩnh Long ”

∗ Mục tiêu và yêu cầu của đề tài nghiên cứu

¾ Mục tiêu nghiên cứu

- Nghiên cứu nguyên lý hoạt động của hệ thống định vị toàn cầu GPS

- Tìm hiểu tính năng và cấu tạo của máy định vị toàn cầu GPS SR20 để khai thác khả năng ứng dụng của máy trong đo đạc xây dựng lưới địa chính

- Tìm hiểu qui trình kiểm nghiệm máy định vị toàn cầu GPS

- Tìm hiểu qui trình xây dựng lưới địa chính phục vụ công tác đo đạc thành lập bản đồ địa chính, bản đồ địa hình,…

- Ứng dụng máy định vị toàn cầu GPS Leica SR20 trong đo đạc thực địa để đánh giá độ chính xác của máy trong việc xây dựng lưới địa chính

¾ Yêu cầu của đề tài nghiên cứu

+ Nắm được nguyên lý, kỹ thuật định vị GPS, hiểu rõ tính năng và sử dụng thành

thạo máy định vị GPS Leica SR20

+ Kiểm nghiệm và hiệu chuẩn máy định vị theo qui trình và qui định

+ Xây dựng lưới địa chính tuân thủ quy trình, qui định của Bộ Tài Nguyên và Mơi

Trường

+ Lưới địa chính đảm bảo các yêu cầu cho việc phát triển lưới cấp thấp và đo đạc

thành lập bản đồ địa chính, bản đồ địa hình

+ Khai thác và sử dụng trang thiết bị, phần mềm mang lại hiệu quả kinh tế cao

∗ Đối tượng nghiên cứu

- Phạm vi không gian:

+ Đo GPS kiểm nghiệm máy định vị GPS Leica SR20 ngồi bãi chuẩn

sân vận động Quân Khu 7

ường

+ Đo đạc xây dựng lưới đ chuyền địa chính tại xã Thành Lợi, huyện Bình Tân, tỉnh Vĩnh Long

- Thời gian thực hiện đề tài: 3 tháng (từ tháng 03 đến tháng 05 năm 2009)

∗ Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài nghiên cứu

- Ý nghĩa khoa học: Gĩp phần khẳng định vai trị đo định vị GPS trong cơng tác

trắc địa chính xác, cụ thể là xây dựng lưới địa chính

- Ý nghĩa thực tiễn: Đề tài giúp cho những người làm cơng tác đo đạc hiểu rõ hơn

về hệ thống định vị GPS, nắm rõ qui trình kiểm nghiệm, hiệu chuẩn máy định vị, qui

trình thành lập lưới địa chính và sử dụng thành thạo máy định vị GPS

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 công nghệ GPS:

a Lịch sử ra đời của hệ thống GPS:

Tháng 10 năm 1957, Liên Xô phóng thành công vệ tinh nhân tạo đầu tiên - Vệ

tinh Sputnhic-1, lên quỹ đạo quanh trái đất đã đánh dấu thời kỳ phát triển của nền khoa

học vũ trụ thời kỳ sử dụng vệ tinh thay thế các vì sao

Với mục đích dẫn đường trên biển phục vụ cho mục đích quân sự, vào khoảng

những năm 60 các nhà khoa học Mĩ và Liên Xô đã chạy đua nghiên cứu về vệ tinh

nhân tạo và đã đạt được những thành tựu to lớn trong việc sử dụng vệ tinh của mình để

xác định vị trí điểm trên bề mặt trái đất và trên đại dương phục vụ cho việc dẫn đường

cho tàu, thuyền và nhiều lĩnh vực khác

Trong những năm đó, các nhà khoa học của Liên Xô đã phóng thành công hệ

thống định vị toàn cầu mang tên Glonass (Global - Navigation - Satellite - System)

Cùng với thời gian này, bộ quốc phòng Mỹ cũng đã xây dựng được một hệ thống đạo

hàng vô tuyến vệ tinh mang tên: NAVSTAR GPS (Navigation Satellite Providing

Timing and Ranging Global Positioning System) trên cơ sở các kết quả của chương

trình TRANSIT và đề án Timation, chương trình mang mã số 621B Hệ thống này

gồm 6 vệ tinh, sử dụng trong thương mại năm 1967 Tiếp sau thành công của hệ thống

TRANSIT là sự ra đời của “Hệ thống định vị toàn cầu – NAVSTAR GPS” ( Navigation Satellite Timing and Ranging Global Positioning System) phục vụ song

song hai mục đích dân sự và quân sự

Giai đoạn thử nghiệm vận hành hệ thống GPS bắt đầu với việc phóng vệ tinh

GPS mẫu “Block I” Từ năm 1978 đến 1985 có 11 vệ tinh Block I đã được phóng lên

quỹ đạo Hiện nay hầu hết số vệ tinh Block I đã hết thời hạn sử dụng Việc phóng vệ

tinh thế hệ thứ II (Block II) bắt đầu năm 1989 Loại vệ tinh bổ sung thế hệ III (Block

III) được thiết kế thay thế những vệ tinh Block II bắt đầu phóng vào năm 1995 Hiện

nay có 31 vệ tinh triển khai quỹ đạo trái đất với chu kỳ 12h ở độ cao xấp xỉ 20.200 km

Những năm tiếp theo, còn có sự xuất hiện của hệ thống Galileo của Châu Âu hay

Compass của Trung Quốc Mỗi hệ thống lại có những đặc điểm những quyền năng

riêng Các máy thu trong tương lai sẽ có khả năng khai thác và sử dụng tín hiệu từ tất

cả những vệ tinh này, có nghĩa rằng chúng ta sẽ có được tín hiệu tốt hơn rất nhiều, số

vệ tinh thu được tại mọi thời điểm trong ngày có tới hàng chục, tốc độ tốt hơn, độ ổn

định và tính tin cậy cũng tăng theo vượt xa rất nhiều với từng hệ thống đơn lẻ

Từ đó chúng ta có thể thấy sự hiện diện của GPS trong hầu hết các lĩnh vực của

đời sống hàng ngày từ đo đạc bản đồ, dẫn đường, tìm kiếm cứu nạn, điều khiển giao

thông, hỗ trợ hàng không và thực tế GPS đã trở thành một phần trong cơ sở hạ tầng

của thế giới hiên đại

Cho tới năm 1988, các máy thu GPS do các hãng trên thế giới sản xuất đã đạt

được trình độ cạnh tranh trên thị trường Vì lý do trên, giá máy đã giảm xuống tới mức

hợp lý mang tính phổ cập Các hãng trên thế giới sản xuất máy thu GPS bao gồm các

hãng chính như: TRIMBLE NAVIGATION (Mỹ), ASHTECH (Mỹ), LEICA (Thuỵ sĩ), WILD (Thụy sĩ), SEGSEL (Pháp), MINI MAX (Tây Đức), SOKIA (Nhật)

Ở nước ta, công nghệ GPS đã được đưa vào từ những năm 1990, sau một thời gian ngắn, chúng ta đã sử dụng GPS để hoàn chỉnh mạng lưới thiên văn trắc địa quốc gia Xây dựng lưới trắc địa biển cạnh dài, liên kết đất liền với các hòn đảo, góp phần xây dựng cơ sở dữ liệu để hình thành hệ quy chiếu VN-2000

- Vòng đo đồng bộ (Simultaneous observation loop) - Vòng khép của các véc tơ do 3

máy đo cùng ca trở lên hợp thành

- Vòng khép độc lập: (Independent observation loop) - Vòng khép của các vectơ cạnh

độc lập hợp thành

- Độ cao ăngten: ( Antenna hetght) - Độ cao tính từ tâm trung bình của pha ăng ten thu

đến tâm mốc

- Lịch vệ tinh: (Ephemeris) - Giá trị tọa độ trên quỹ đạo của vệ tinh ở các thời điểm khác

nhau Lịch vệ tinh được phát dưới hai loại: lịch vệ tinh quảng bá và lịch vệ tinh chính xác

- Lịch vệ tinh quảng bá: (Broadeast Ephemeris) - Tín hiệu vô tuyến do vệ tinh phát ra

chứa thông tin dự báo tham số quỹ đạo của vệ tinh ở thời gian nào đó

- Lịch vệ tinh chính xác: (Precise Ephemeris) - Tham số quỹ đạo vệ tinh do một vài

trạm theo dõi xác định qua xử lý tổng hợp dùng vào định vị vệ tinh chính xác

- Véc tơ cạnh đơn: (Single baseline)-Véc tơ cạnh tính từ một cặp ăng ten thu ở 2 điểm

bất kỳ cùng ca đo

- Tổ hợp véc tơ cạnh độc lập: (Multiple baseline) - m-1 véc tơ cạnh độc lập được giải từ

m-1 phương trình trị đo bất kỳ khi đo đồng bộ với m máy thu

- Hiệu pha bậc một (sai phân bậc 1): (Single differential) - Hiệu trị đo pha đến cùng một

vệ tinh của 2 trạm đo GPS cùng ca đo

- Hiệu pha bậc hai (sai phân bậc 2): (Double differential) - Hiệu của 2 pha bậc một của

hai vệ tinh đo được từ 2 trạm đo GPS cùng ca đo

- Hiệu pha bậc 3 (sai phân bậc 3): ((Tripel differential) - Hiệu của hai hiệu pha bậc hai

của hai trạm đo đến một cặp vệ tinh ở hai thời điểm khác nhau

- Tỷ lệ loại bỏ số liệu: (Percentage of data rejection) - Tỷ lệ giữa số lượng trị đo loại bỏ

và số lượng trị đo cần có

c Cấu trúc hệ thống và cấu trúc tín hiệu GPS

∗ Cấu trúc hệ thống GPS

Theo sự phân bố không gian người ta chia hệ thống GPS thành 3 phần gọi là đoạn (Seg ment):

Hình I.1 Sơ đồ hoạt động của hệ thống định vị toàn cầu GPS

- Đoạn không gian (Space Segment): gồm 31 vệ tinh bay trên quỹ đạo có độ cao

đồng nhất 20 200 km, chu kỳ 12 giờ, phân phối đều trên 6 mặt phẳng quỹ đạo nghiêng với xích đạo một góc 55o Việc bố trí này nhằm mục đích để tại mỗi thời điểm và mỗi

vị trí trên trái đất đều có thể quan sát được 4 vệ tinh Mỗi vệ tinh cần 11h 58 phút để bay hết 1 vòng quanh trái đất Nhờ vậy mỗi ngày (trừ đi 4 phút) vệ tinh lại xuất hiện đúng vị trí địa lý trên trái đất

Hình I.2 Hệ thống quỹ đạo vệ tinh

Mỗi vệ tinh phát 2 tần số sóng mang với tần số cao L1=1575,42 MHz và L2=1227,60 MHz Loại sóng này phát trên cơ sở dãy số tựa ngẫu nhiên bao gồm các

số 0 và 1 Mã này được gọi tên là mã P (Precise) Bên cạnh mã P sóng còn mang đi mã C/A (Clear/Acquisition) trong sóng L1 Ngoài 2 mã trên vệ tinh còn phát mã phụ có tần số 50 Hz chứa các thông tin về lịch vệ tinh Các vệ tinh đều được trang bị đồng hồ nguyên tử với độ chính xác cao

Các vệ tinh NAVSTAR có 2 trạng thái: "hoạt động khỏe" ( Healthy) và "hoạt động không khoẻ ( Unhealthy) Hai trạng thái của vệ tinh này được quyết định do 4 trạm điều khiển mặt đất Chúng ta có thể sử dụng tín hiệu của các vệ tinh ở cả hai trạng thái "hoạt động khỏe" và "hoạt động không khỏe"

Hình I.3 Vệ tinh Galileo Hình I.4 Vệ tinh Glonass

Bảng I.1: So sánh một số thông số kỹ thuật của 3 hệ thống vệ tinh

- Đoạn điều khiển (Control Seg ment): gồm 5 trạm mặt đất phân bố đều quanh trái đất chúng được thiết lập để duy trì hoạt động của toàn bộ hệ thống Trạm điều khiển trung tâm (Marter Control Station - viết tắt là MCS) được đặt tại Colorado Springs, bang colorado USA Trạm điều khiển trung tâm có nhiệm vụ chủ yếu trong

đoạn điều khiển cập nhật thông tin đạo hàm truyền đi từ vệ tinh Cùng phối hợp hoạt động với trạm điều khiển trung tâm là hệ thống hoạt động kiểm tra (Operational Control System - Viết tắt là OCS) bao gồm các trạm theo dõi (Monitoring Stations) được đặt tại Hawaii, Assension, Diego Garcia, Kwajalein

Hinh I.5 Các trạm điều khiển

Các trạm này theo dõi liên tục tất cả các vệ tinh có thể quan sát được Các dữ liệu quan sát được ở các trạm này được chuyển về trạm điều khiển trung tâm MCS, tại đây việc tính toán số liệu chung được thực hiện và cuối cùng các thông tin đạo hàng (Ephemeris) của người sử dụng cập nhật chuyển lên các vệ tinh, để sau đó từ vệ tinh đến các máy thu

- Đoạn người sử dụng (Ures Segmat) : bao gồm các máy thu tín hiệu vệ tinh và phần mềm xử lý tính toán số liệu, máy tính thu tín hiệu GPS, có thể đặt cố định trên mặt đất hay gắn trên các phương tiện chuyển động như ô tô, máy bay, tàu biển, tên lửa

vệ tinh nhân tạo tuỳ theo mục đích của các ứng dụng mà các máy thu GPS có thiết

kế cấu tạo khác nhau cùng với phần mềm xử lý và quy trình thao tác thu thập số liệu ở thực địa

∗ Cấu trúc tín hiệu GPS

Một thành phần quan trọng của hệ thống GPS là tín hiệu phát từ vệ tinh đến các máy thu Việc phát và thu tín hiệu là cơ sở cho việc đo đạc với hệ thống GPS Tín hiệu

vệ tinh là sóng điện từ, trắc địa vệ tinh thực hiện dựa trên cơ sở số liệu được lan truyền

từ vệ tinh có các thông số cơ bản đó là: tần số, bước sóng, pha, chu kỳ, tốc độ ánh sáng

và các mã đều điều biến trên sóng tải

Mỗi vệ tinh truyền về trái đất tín hiệu trên hai tần số sóng tải L1 và L2 dùng cho công việc định vị là tần số 1575,42 MHz và tần số 1227,60 NHz

9 Các loại mã sóng tải:

- Mã nhiễu tựa ngẫu (PRN) thứ nhất được biết dưới cái tên là mã C/A (Coarse/Acquisite-code) Là mã thông dụng gồm dãy 1023 kí tự 0 và 1, được phát đi ở tần số fo/10= 1,023 MHz Chuỗi này được lặp lại sau mỗi phần triệu giây, chiều dài bước sóng 300m Mã C/A chỉ được truyền trên sóng tải L1

- Mã nhiễu tựa ngẫu (PRN) thứ hai, được biết dưới cái tên là mã P (Precise - code) Là mã chính xác gồm chuỗi kí tự 0 và 1, được phát đi ở tần số fo = 10,23 MHz, được lặp lại sau 38 tuần lễ, chiều dài bước sóng là 29.30m Nó được truyền trên cả hai loại sóng tải

- Mã Y (Y-code) là mã do Cơ quan quản lý GPS là Bộ Quốc phòng Hoa Kỳ sử dụng mã W để che phủ lên P tạo ra

Hình I.6 Cấu trúc tín hiệu GPS

- Thông tin đạo hàng (Navigation Message) về thực chất chứa các thông tin chung về đồng hồ vệ tinh, quỹ đạo vệ tinh, tình trạng sức khoẻ của vệ tinh và số liệu hiệu chỉnh khác nhau Được bổ sung trên hai sóng tải L1 và L2 và điều biến lưỡng pha với tốc độ chậm 50bit/giây và lập lại sau 30 giây

Cấu trúc của thông tin đạo hàng chia thành 5 đoạn (Subframe):

+ Đoạn đầu tiên chứa số liệu tuần lẻ PGS, dự báo độ chính xác khoảng cách sử dụng URA (User Range Accuracy) chỉ số về tình trạng sức khoẻ vệ tinh và tuổi của số hiệu ước lượng về độ phân nhóm tín hiệu và 3 tham số của đa thức bậc hai dùng để hiệu chỉnh đồng hồ vệ tinh

+ Đoạn thứ hai và đoạn thứ ba được sử dụng để truyền lịch quảng báo của vệ tinh

+Đoạn thứ tư phục vụ cho mục đích quân sự

+ Đoạn thứ năm là các thông tin về tầng ion, về giờ UTC, các ký hiệu khác và

số hiệu almanac của tất cả các vệ tinh có thể sử dụng, các trang của đoạn này chứa các đặc điểm chính của số liệu almanac và tình trạng sức khoẻ của 24 vệ tinh đầu tiên trên quỹ đạo

Thông tin đạo hàng f0/204600 = 50.10-6

d Trị đo GPS và các tổ hợp tuyến tính của trị đo GPS:

∗ Trị đo GPS:

¾ Trị đo giả khoảng cách:

Giả thiết rằng đồng hồ vệ tinh và đồng hồ máy thu đều tuyệt đối chính xác và đồng bộ hoàn hảo với nhau Ta biết rằng mã tín hiệu PRN được truyền từ vệ tinh, máy thu nhận được và tạo nên bản sao của nó trong máy thu Như vậy, khi mã PRN được phát ra tới khi có được bản sao trong máy thu cần một khoảng thời gian, được gọi là thời gian lan truyền tín hiệu trong không gian Bằng cách so sánh mã truyền tới và bản sao của nó, máy thu sẽ xác định được thời gian lan truyền này Ta đã biết tốc độ lan truyền bằng tốc độ ánh sáng, như vậy để tính khoảng cách ta chỉ cần nhân vận tốc ánh sáng với thời gian lan truyền

Hình I.7 Trị đo giả khoảng cách

Tuy nhiên, đồng hồ vệ tinh và đồng hồ máy thu chưa thật sự chính xác nên sự đồng bộ giữa chúng chưa hoàn hảo, nên trị đo khoảng cách này chứa các sai số và độ lệch nói trên Vì vậy, ta gọi là giả khoảng cách

Khoảng cách giả theo mã tại thời điểm t được mô hình hoá như sau:

Rj i (t) = ρj

i (t) + c. Δδ j

i (t) (1) Trong đó: Rj i (t) : khoảng cách giả đo được từ máy thu i tới vệ tinh j

Ta ký hiệu tạo độ của vệ tinh j và của máy thu i tại thời điểm t tương ứng là ( X j (t) ,

Y j (t) , Z j (t) ) và ( X i (t) , Y i (t) , Z i (t) ), có thể biểu diễn khoảng cách hình học vệ tinh, máy thu như sau :

Về sai số vệ tinh j: δ j ta nhận được các trị hiệu chỉnh đồng hồ theo thời gian t

trong thông điệp đạo hàng quảng bá dưới dạng các tham số a0 a1 a2 của đa thức bậc hai sau ứng với thời gian quy chiếu t0 :

Hệ thống GPS đã được thiết kế sao cho khoảng cách xác định bằng mã thông dụng C/A code dành cho dân sự đạt độ chính xác vừa phải (khoảng 300m), nghĩa là chỉ bằng 1/10 mã chính xác P-code Tuy nhiên, do những tiến bộ trong kỹ thuật chế tạo máy thu

mà ngày nay độ chính xác định vị của mã thông dụng cũng đạt được tương tự như mã chính xác

¾ Trị đo pha sóng tải:

Trị đo pha là hiệu số giữa pha sóng tải nhận từ vệ tinh qua ăng ten máy thu và pha sóng tạo ra trong máy thu nhờ bộ tạo dao động

Có thể đo được khoảng cách từ vệ tinh tới máy thu bằng pha sóng tải Khoảng cách này sẽ bằng tích của hai thừa số, một là độ dài bước sóng tải và thừa số thứ hai là pha (gồm số bước sóng (chu kỳ đầy đủ) dao động sóng tải cộng với phần lẻ chu kỳ đo được giữa máy thu và vệ tinh) Độ chính xác đo khoảng cách này cao hơn nhiều so với

đo theo code, bởi vì độ dài bước sóng tải (cũng có thể hiểu là độ phân giải) chỉ có 19

cm trong L1 nhỏ hơn nhiều so với độ dài code

Hình I.8 Trị đo pha sóng tải

Để xác định được số nguyên lần bước sóng là vấn đề trở ngại lớn nhất vì sóng tải có đồ thị dao động hình sin và đều giống nhau, nên máy thu không thể phân biệt được bước sóng này với bước sóng khác Nói cách khác, máy thu không đếm được tổng số bước sóng dao động giữa vệ tinh và máy thu, số lượng này được coi là ẩn số hay còn gọi là số nguyên đa trị Máy thu có khả năng đo được phần lẻ của bước sóng một cách chính xác (dưới 2mm), và máy thu cho phép duy trì quan trắc liên tục sự thay đổi của pha, nên số lượng bước sóng dao động sẽ tồn tại không đổi, cho đến khi máy thu không nhận được tín hiệu từ vệ tinh Đây là một cơ sở quan trọng để tìm lời giải cho số nguyên đa trị

Trị đo giả khoảng cách theo pha được biểu diễn bằng mô hình toán sau:

vệ tinh

∗ Các tổ hợp tuyến tính của trị đo GPS:

Các trị đo GPS chứa hàng loạt sai số mà việc mô hình hoá chúng để giảm thiểu hay loại bỏ trong quá trình xử lý, dù rất cố gắng, vẫn mới chỉ đạt ở mức độ xấp xỉ gần đúng Các sai số không được đưa vào mô hình cũng như các độ lệch do mô hình hoá chưa hoàn thiện đối với định vị bằng một máy thu Nhưng khi ta đo đồng thời từ hai hay nhiều máy thu đặt không xa nhau, do những máy thu này cùng chia sẽ những sai

số tương tự nhau về chủng loại cũng như độ lệch, nên một phần lớn sai số này sẽ bị loại khi ta tạo ra các tổ hợp tuyến tính của các trị đo GPS

Các sai số và độ lệch GPS được chia làm ba nhóm: nhóm sai số liên quan đến

vệ tinh, nhóm sai số liên quan đến máy thu và nhóm sai số liên quan đến khí quyển Các trị đo của hai máy thu GPS quan trắc đồng thời một vệ tinh sẽ chứa những sai số liên quan tới vệ tinh và các sai số liên quan đến khí quyển tương tự nhau Khi khoảng cách giữa hai máy thu càng nhỏ thì sự tương đồng càng lớn Do đó, khi ta tính hiệu (sai phân) các trị đo tại hai máy thu đồng thời thì nhóm sai số liên quan vệ tinh và nhóm sai số liên quan khí quyển trong các sai phân này sẽ được giảm nhỏ Sai phân này được gọi là sai phân bậc 1 máy thu (hay trạm đo) Sai số đồng hồ vệ tinh được loại

bỏ một cách hiệu quả trong sai phân này

Hình I.9 Sai phân bậc 1(single differences)

Tương tự như trên, do hai trị đo nhận tại một máy thu đồng thời từ hai vệ tinh

sẽ cùng chứa sai số đồng hồ máy thu giống nhau, nên khi ta lấy hiệu giữa hai trị đo này thì sai phân nhận được đã được loại bỏ một cách hiệu quả sai số đồng hồ máy thu Sai phân này được gọi là sai phân bậc 1 vệ tinh

Khi hai máy thu đồng thời quan trắc hai vệ tinh, ta sẽ tính được hai sai phân bậc

1 máy thu Trừ đi cho nhau hai sai phân này, ta sẽ nhận được cái gọi là sai phân bậc 2 loại bỏ sai số đồng hồ cả máy thu lẫn vệ tinh và giảm thiểu đáng kể các loại sai số khác

Hình I.10 Sai phân bậc 2(doube differences)

Bởi vì việc quan trắc được thực hiện trong một khoảng thời gian dài nhất định, bao gồm các thời khắc đo khác nhau, nên ta sẽ tạo đươc sai phân bậc 3 từ hai sai phân bậc 2, trong đó ẩn số nguyên đa trị sẽ được loại bỏ, tạo điều kiện tìm được lời giải định

vị nhanh tuy có kém chính xác Nó cũng là công cụ hữu hiệu để phát hiện đoạn trị đo chứa trượt chu kỳ để ta tìm cách khắc phục

Hình I.11 Sai phân bậc 3(Triple-differences)

Tất cả ba loại sai phân này đều có thể tạo ra đối với trị đo pha hay trị đo giả khoảng cách bằng máy thu một tần hay máy thu hai tần Ngoài ra, từ số liệu đo của máy hai tần, ta có thể tạo ra các tổ hợp tuyến tính khác, trong đó tổ hợp tuyến tính L3 được tạo ra từ trị đo trên L1 và trị đo tương ứng trên L2 loại bỏ đáng kể ảnh hưởng của

độ trễ ion nên thường được gọi là tổ hợp tuyến tính phi ion (ionosphere-free linear combination); các trị đo trên sóng tải L1 và L2 còn cho phép tạo ra trị đo cổng rộng (Wide-land) với bước sóng dài 86 cm và trị đo cổng hẹp (Narow-lane) có chiều dài bước sóng 11 cm, rất có ích cho việc tìm số nguyên đa trị

∗ Môi trường chuyền tín hiệu vệ tinh

- Tầng ion: là lớp chứa các hạt tích điện trong bầu khí quyển ở độ cao từ 1000km, tầng ion có tính chất tán sắc đối với sóng điện từ, chiết suất của tầng ion tỷ lệ

50-với tần số sóng điện từ truyền qua nó Do vậy trị đo của máy thu 2 tần số cho phép giảm ảnh hưởng tầng ion

Hiệu chỉnh tầng ion đối với trị đo của máy thu 1 tần số phải dựa vào các tham

số mô hình phát đi trong thông báo vệ tinh, tuy nhiên chỉ giảm được khoảng 50% ảnh hưởng tầng ion

- Tầng đối lưu: có độ cao đến 8km so với mặt đất và ảnh hưởng khúc xạ của tầng đối lưu không bị tán sắc đối với tín hiệu GPS Do vậy số cải chính mô hình khí quyển phải được áp dụng đối với trị đo của máy 1 tần số và cả máy 2 tần số Chiết suất của tầng đối lưu sinh ra chậm pha tín hiệu

e Nguyên lý và kỹ thuật định vị vệ tinh

∗ Nguyên lý định vị vệ tinh

Có 2 cách định vị bằng GPS, đó là định vị tuyệt đối và định vị tương đối:

¾ Định vị tuyệt đối: Là kỹ thuật xác định toạ độ của điểm đặt máy thu tín

hiệu vệ tinh trong hệ toạ độ toàn cầu WGS-84 Kỹ thuật định vị này là việc tính toạ độ của điểm đo nhờ việc giải bài toán giao hội nghịch không gian dựa trên cơ sở khoảng cách đo được từ các vệ tinh tại thời điểm đo Do nhiều nguồn sai số nên độ chính xác

vị trí điểm thấp, không dùng được cho việc đo đạc chính xác, dùng chủ yếu cho việc dẫn đường, và các mục đích đo đạc có yêu cầu độ chính xác không cao Đối với phương pháp này chỉ sử dụng 1 máy thu tín hiệu vệ tinh

¾ Định vị tương đối: Thực chất của phương pháp đo là xác định hiệu toạ

độ không gian của 2 điểm đo đồng thời đặt trên 2 đầu của khoảng cách cần đo (Baseline) Độ chính xác của phương pháp rất cao do loại trừ được nhiều nguồn sai số nên được sử dụng trong đo đạc xây dựng lưới khống chế trắc địa và các công tác đo đạc bản đồ các tỷ lệ Do bản chất của phương pháp nên cần tối thiểu 2 máy thu vệ tinh trong một thời điểm đo

∗ Các kỹ thuật định vị vệ tinh

¾ Đo GPS tĩnh (static): Đây là phương pháp chính xác nhất vì nó sử dụng

cả hai trị đo code và phase sóng tải Hai hoặc nhiều máy thu đặt cố định thu tín hiệu GPS tại các điểm cần đo tọa độ trong khoảng thời gian thông thường từ một giờ trở lên

Thời gian đo kéo dài để đạt được sự thay đổi đồ hình vệ tinh, cung cấp trị đo dư và giảm được nhiều sai số khác nhằm mục đích đạt độ chính xác cao nhất Đo GPS tĩnh tương đối đạt độ chính xác cỡ 1cm dùng cho các ứng dụng có độ chính xác cao, như thành lập lưới khống chế trắc địa

¾ Đo GPS tĩnh nhanh (Fast Static): Phương pháp này về bản chất giống

như đo GPS tĩnh nhưng thời gian đo ngắn hơn Gọi là đo nhanh - tăng tốc độ đo là do giải nhanh được số đa trị nguyên Phương pháp đòi hỏi dữ liệu trị đo pha sóng tải và trị

đo code Phương pháp đo tĩnh nhanh với máy thu GPS 2 tần số chỉ có hiệu quả trên cạnh ngắn Thời gian đo tĩnh nhanh thay đổi từ 8' đến 30' phụ thuộc vào số vệ tinh và

đồ hình vệ tinh Số vệ tinh nhiều hơn bảo đảm trị đo dư với đồ hình vệ tinh phân bố đều sẽ hỗ trợ việc tìm nhanh số đa trị nguyên và giảm thời gian định vị

¾ Đo GPS động (Kinematic): Phương pháp được tiến hành với 1 máy đặt

tại trạm cố định (base station) và một hoặc nhiều các máy khác (rover stations) di động đến các điểm cần đo tạo độ thu tín hiệu vệ tinh đồng thời Đo GPS động là giải pháp

nhằm giảm tối thiểu thời gian đo so với phương pháp GPS tĩnh những vẫn đạt độ chính xác đo toạ độ cỡ cm

Tuỳ thuộc vào thời điểm xử lý số liệu đo - xử lý ngay tại thực địa hay trong phòng sau khi đo, người ta chia thành 2 dạng:

9 Đo GPS động thời gian thực (GPS RTK - Real Time Kinematic GPS)

Cách đo này ngoài các máy thu vệ tinh còn cần thêm hệ thống Radio Link truyền số liệu liên tục từ trạm cố định đến trạm di động và thiết bị xử lý số liệu gọn nhẹ Số nguyên đa trị (số nguyên lần bước sóng từ vệ tinh đến máy thu) được xác định nhanh nhờ giải pháp khởi đo (Initialization) và được duy trì bằng cách thu tín hiệu liên tục từ tối thiểu với 4 vệ tinh trong khi di chuyển máy thu đến điểm đo tiếp theo và thời gian đo tại các điểm này rất ít chỉ cần 1 trị đo (1 epoch tương đương với 1" tuỳ thuộc theo chế độ lựa chọn) Nếu việc theo dõi vệ tinh bị gián đoạn, ví dụ như đi qua dưới vật cản - số nguyên đa trị sẽ bị mất, phải xác định lại Do phải dùng đến Radio Link truyền số liệu nên tầm hoạt động đo của máy di động bị hạn chế (khoảng 5km) Ngoài việc đo toạ độ điểm, khống chế, chi tiết thực địa phương pháp này còn có tính năng cắm điểm có toạ độ thiết kế trước ra thực địa và dẫn đường có độ chính xác cao

9 Đo GPS động xử lý sau (PPK - Post Processing Kinematic GPS)

Đây là phương pháp đo sử dụng máy đo giống như phương pháp GPS RTK để

đo một loạt điểm định vị so với trạm tĩnh bằng cách di chuyển máy thu đến các điểm cần xác định toạ độ Toạ độ của các điểm đo có được sau khi xử lý số liệu trong phòng

do vậy không sử dụng thiết bị truyền số liệu Radio Link Để có thể đo theo phương pháp này cần phải tiến hành việc khởi đo xác định số nguyên đa trị bằng cách đo tĩnh trên 1 đoạn thẳng sau đó mới đến đo tại các điểm cần xác định toạ độ với thời gian ngắn - tối thiểu đo 2 trị đo (2 epoch) Trong quá trình di chuyển đến điểm cần đo máy

đo di động cần phải thu tín hiệu liên tục đến tối thiểu 4 vệ tinh

Nếu trong quá trình di chuyển đến điểm cần đo tín hiệu của một trong 4 vệ tinh bị mất

có nghĩa là số nguyên đa trị giải được qua phép khởi đo bị mất Do đó phải khởi đo lại bằng cách mới Tầm hoạt động của máy di động có thể đạt đến 50 km

Với kỹ thuật này máy thu di động có năng suất lao động cao hơn nhiều rất phù hợp cho việc phát triển lưới khống chế cấp đường chuyền, các điểm khống chế ảnh, đo chi tiết bản đồ địa hình

f Các nguồn sai số trong đo GPS

Cũng như bất kỳ phương pháp đo đạc khác, việc định vị vị trí điểm bằng hệ thống PGS cũng chịu ảnh hưởng của nhiều sai số khác nhau, trong đó phải kể đến là:

1) Sai số quỹ đạo vệ tinh

Tọa độ điểm đo GPS được tính dựa vào vị trí đã biết của vệ tinh Người sử dụng phải dựa vào lịch thông báo toạ độ vệ tinh, mà theo lịch này có thể bị sai số vài chục mét Do vậy nếu sử dụng quỹ đạo vệ tinh chính xác có thể đạt kết quả định vị tốt hơn Có hai phương pháp nhằm hoàn thiện thông tin quỹ đạo vệ tinh

+ Sử dụng những trạm mặt đất có vị trí chính xác làm những điểm chuẩn để tích chỉnh quỹ đạo vệ tinh dành cho công tác đo đạc đặc biệt

+ Thu nhận lịch vệ tinh chính xác (Psecise eptemeris) từ dịch vụ địa động học GPS Quốc tế (The International GPS Servece for Geodynamicr - IGS)

Cơ quan IGS sử dụng một mạng lưới gồm 70 trạm theo dõi tính chỉnh quỹ đạo vệ tinh

Hệ thống này cho thông tin quỹ đạo ưu việt hơn so với lịch vệ tinh thông báo (broadcast ephemaris) của hệ thống GPS chỉ có 5 trạm theo dõi vệ tinh

Hình I.12 Sai số quỹ đạo vệ tinh

2) Ảnh hưởng của tầng Ion

Do tín hiệu vệ tinh trước khi đến máy thu phải xuyên qua môi trường không gian gồm các tầng khác nhau Tầng Ion là lớp chứa các hạt tích điện trong bầu khí quyển ở độ cao từ 50-1000Km, tầng Ion có tính chất khúc xạ đối với sóng điện từ, chiết suất của tầng Ion tỷ lệ với tần số sóng điện từ truyền qua nó Do vậy trị đo của máy thu 2 tần số cho phép giảm ảnh hưởng tán sắc của tầng Ion

Hiệu chỉnh ảnh hưởng của tầng Ion đối với trị đo của máy thu tần số L1 phải dựa vào các tham số mô hình phát đi trong thông báo vệ tinh, tuy nhiên chỉ giảm được khoảng 50% ảnh hưởng đầy Ion

Hình I.13 Sai số do ảnh hưởng môi trường

3) Ảnh hưởng của tầng đối lưu

Tầng đối lưu có độ cao đến 8Km so với mặt đất là tầng làm khúc xạ đối với tín hiệu GPS do chiết suất biến đổi Do vậy số cải chính mô hình khí quyển phải được áp dụng đối với trị đo của máy một tần số và cả máy hai tần số Chiết suất của tầng đối lưu sinh ra sự chậm phát tín hiệu, được chia làm hai loại ướt và khô Ảnh hưởng chiết suất khô được tạo mô hình và loại trừ, nhưng ảnh hưởng của chiết suất ước là nguồn

sai số khó lập mô hình và loại bỏ trong trị đo GPS Mô hình Hopfield là mô hình tầng đối lưu của khí quyển được áp dụng phổ biến nhất khi xử lý trọng đo GPS

4) Tầm nhìn vệ tinh và sự trượt chu kỳ (Cyde slips)

Điểm quan trọng nhất khi đo GPS là phải thu được tín hiệu ít nhất 4 vệ tinh tức

là phải có tầm nhìn thông đối với các vệ tinh đó

Tín hiệu GPS là sóng cực ngắn trong phổ điện từ, nó có thể xuyên qua mây mù, song không thể truyền qua được tán cây hoặc các vật che chắn Do vậy tầm nhìn vệ tinh thông thoáng có tầm quan trọng đặc biệt đối với công tác đo GPS

Khi sử dụng trị đo pha cần phải bảo đảm thu tín hiệu vệ tinh trực tiếp liên tục nhằm xác định số nguyên lần bước sóng khởi đầu Tuy nhiên có trường hợp ngay cả khi vệ tinh vẫn nhìn thấy nhưng máy thu vẫn bị gián đoạn thu tín hiệu, trường hợp đó

có một số chu kỳ không xác định đã trôi qua mà máy thu không đếm được khiến cho

số nguyên lần bước sóng thay đổi và làm sai kết quả định vị Do đó cần phải phát hiện

và xác định sự trượt chu kỳ trong tín hiệu GPS Một số máy thu có thể nhận biết sự trượt chu kỳ và thêm vào số hiệu chỉnh tương ứng khi xử lý số liệu Mặt khác khi tính toán xử lý số liệu GPS có thể dùng sai phân ba để nhận biết và xử lý trượt chu kỳ

5) Hiện tượng đa đường (Multipath)

Đó là những tín hiệu từ vệ tinh không đến thẳng anten máy thu mà đập vào bề mặt phản xạ nào đó xung quanh rồi mới đến máy thu Như vậy kết quả đo không đúng

Để trách hiện tượng này anten phải có tầm nhìn vệ tinh thông thoáng với ngưỡng góc cao trên 150 Việc chọn ngưỡng góc cao 150 này nhằm giảm ánh hưỡng bất lợi của chiết quang khí quyển và hiệu tượng đa tuyến Khi bố trí điểm đo cần cách xa các địa vật có khả năng phản xạ gây hiện tượng đa tuyến như hồ nước, nhà cao tầng, xe cộ, đường đường điện, mái nhà kim loại…Hầu hết Anten GPS gắn bản (mãm anten) dạng phẳng, tròn che chắn tín hiệu phản xạ từ mặt đất lên

Hình I.14 Sai số đa đường dẫn

6) Sự suy giảm độ chính xác (DOPS) do đồ hình các vệ tinh

Việc định vị GPS là việc giải bài toán giao hội nghịch không gian dựa vào điểm gốc là vệ tinh và các khoảng cách tương ứng đến máy thu GPS Trường hợp tối ưu khi thu tín hiệu vệ tinh GPS là vệ tinh cần phải có sự phân bố hình học cân đối trên bầu trời xung quanh điểm đo Chỉ số mô tả đồ hình vệ tinh gọi là hệ số phân tán độ chính xác - hệ số DOP (Delution of Precision) Chỉ số DOP là số nghịch đảo thể tích của

khối tỷ diện tạo thành giữa các vệ tinh và máy thu Chỉ số này chia ra thành các loại sau:

+ PDOP chỉ số phân tán độ chính xác về vị trí (Positional DOP)

+ TDOP là chỉ số phân tán độ chính xác về thời gian (Teme DOP)

+ HDOP là chỉ số phân tán độ chính xác về mặt phẳng (Horizontal DOP)

+ VDOP là chỉ số phân tán độ chính xác về độ cao (Vertical DOP)

+ GDOP là chỉ số phân tán độ chính xác về hình học (Geometric DOP)

Đồ hình phân bố vệ tinh được thiết kế sao cho chỉ số P DOP đạt xấp xỉ

Với xác xuất 90% thời gian Đồ hình vệ tinh đạt yêu cầu với chỉ số P DOP < 4

Hình I.15 Sai số đồ hình vệ tinh

7) Các sai số do người đo

Khi đo GPS, tâm hình học của anten máy thu cần đặt chính xác trên tâm mốc điểm đo theo đường dây dọi Anten phải đặt cân bằng, chiều cao từ tâm mốc đến tâm hình học của anten cần đo và ghi lại chính xác Đo chiều cao, anten không đúng thường là lỗi hay mắc phải của người đo GPS Ngay cả khi xác định toạ độ phẳng đo chiều cao quan trọng vì GPS là hệ thống định vị 3 chiều, sai số chiều cao sẽ lan truyền sang vị trí mặt phẳng và ngược lại

Một loại sai số đo khác nữa là chiều trong trị đo GPS Nguyên nhân là do phần mạch điệu tử và sự suy giảm độ chính xác của máy thu Các thiết bị mới hiện đại hơn

sẽ cung cấp dữ liệu sạch hơn

8) Tâm pha của anten

Tâm pha là một điểm nằm bên trong anten, là nơi tín hiệu GPS biến đổi thành tín hiệu trong mạch điện Các trị đo khoảng cách được tính vào điểm này Điều này có

ý nghĩa quan trọng đối với công tác trắc địa Ở nhà máy chế tạo, anten đã được kiểm định cho tâm pha trùng với tâm hình học của nó Tuy nhiên tâm pha thay đổi vị trí phụ thuộc vào đồ hình vệ tinh Ảnh hưởng này có thể kiểm định trước khi đo hoặc sử dụng

mô hình tâm pha ở giai đoạn tính xử lý Quy định cần phải tuân theo là khi đặt anten cần đóng theo cùng một hướng (thường là hướng Bắc) và tốt nhất sử dụng cùng một loại anten cho cùng một ca đo Các nguồn lối và biện pháp khắc phục được tổng hợp trong bảng I.3

Bảng I.3 Thống kê lỗi đo GPS và cách khắc phục

1 Phụ thuộc vệ tinh

- Ephemeris Ephemeris chính xác

- Đồng hồ vệ tinh Sai phân bậc một

2 Phụ thuộc đường tín hiệu chọn thời gian đo có PDOP < 5

3 Phụ thuộc máy thu

- Chiều cao anten Đo 2 lần khi đo độ cao anten

- Cấu hình máy thu Chú ý khi lắp đặt

- Tâm pha anten Anten chuẩn, đặt quay về một hướng

- Nhiễu điện tử Tránh bức xạ điện từ (sóng cao tần)

- Toạ độ quy chiếu Khống chế chính xác, tin cậy

- Hệ quy chiếu toạ độ trắc địa WGS-84 là mặt Elipsoid kích thước được cơ quan Bản đồ Bộ quốc phòng Mỹ DMA (Defense Mapping Agency) công bố năm 1984 với: Bán trục lớn a = 6 378 135 m

Kế sau quyết định này, vào ngày 20 tháng 6 năm 2001, Tổng cục Địa chính đã có thông tư số 973/2001/TT-TCĐC nhằm hướng dẫn áp dụng hệ quy chiếu và hệ tọa độ quốc gia VN-2000

Gần đây nhất, vào ngày 27 tháng 02 năm 2007, Bộ Tài nguyên Môi trường đã ký quyết định 05/2007/QĐ-BTNMT về sử dụng các tham số tính chuyển giữa hệ tọa độ quốc tế WGS-84 và hệ tọa độ quốc gia VN-2000 Trong quyết định này Bộ Tài nguyên

Môi trường đã công bố 3 tham số dịch chuyển gốc tọa độ, 3 tham số góc xoay trục tọa

độ và hệ số tỉ lệ chiều dài nhằm phục vụ cho công tác tính chuyển tọa độ và chuyển đổi tọa độ bản đồ qua lại giữa hai hệ nêu trên

Hệ quy chiếu độ cao là một mặt QuasiGeoid đi qua một điểm được định nghĩa là gốc có cao độ 0.000 mét tại Hòn Dấu, Hải Phòng Sau đó dùng phương pháp thuỷ chuẩn truyền tới những nơi cần xác định khác, xa hơn

Hệ quy chiếu và Hệ tọa độ quốc gia VN 2000 có các tham số chính như sau:

a) Êlípxôít quy chiếu: Hệ quy chiếu quốc tế WGS-84 toàn cầu có kích thước như sau:

3 Lưới khống chế trắc địa

Lưới khống chế trắc địa là một hệ thống liên kết các điểm mốc cơ bản được chọn trên mặt đất (gọi là điểm khống chế) Phân bố rộng khắp, rải đều, bao trùm toàn bộ lãnh thổ của quốc gia (hoặc một nhóm quốc gia) Vị trí các điểm khống chế trong lưới được xác định trên cơ sở một điểm chuẩn hoặc một mặt chuẩn nào đó gọi là gốc toạ độ quốc gia và gốc độ cao quốc gia

Lưới khống chế trắc địa được phân loại như sau:

∗ Lưới khống chế toạ độ (khống chế mặt bằng):

+ Lưới khống chế toạ độ nhà nước hạng 0, I, II, III, IV

+ Lưới khống chế tăng dày (lưới địa chính cơ sở, lưới địa chính cấp 1, 2 (hiện nay là lưới địa chính))

+ Lưới khống chế đo vẽ

∗ Lưới khống chế cao độ:

+ Lưới khống chế độ cao nhà nước hạng I, II, III, IV

+ Lưới khống chế độ cao khu vực: lưới thuỷ chuẩn kỹ thuật, lưới độ cao đo vẽ

I.1.2 Cơ sở pháp lý

- Quyết định 05/2007/QĐ – BTNMT về sử dụng hệ thống tham số tính chuyển giữa

Hệ toạ độ quốc tế WGS84 và Hệ toạ độ quốc gia VN200

- Quyết định 08/2008/QĐ-BTNMT ban hành “Quy phạm thành lập bản đồ địa

chính tỷ lệ 1:200, 1:500, 1:1000, 1:2000, 1:5000 và 1:10000”

- Thông tư 02/2007/TT-BTNMT của Bộ Tài nguyên và Môi trường ban hành ngày 12/02/2007 về việc “hướng dẫn kiểm tra, thẩm định và nghiệm thu công trình, sản phẩm đo đạc và bản đồ”

- Thông tư số 973/2001/TT-TCĐC ngày 20 tháng 7 năm 2001 của Tổng Cục địa chính (nay là Bộ Tài nguyên và Môi trường) về việc “hướng dẫn áp dụng hệ quy chiếu

và hệ tọa độ Quốc gia Việt Nam”

- Quyết định số 16/ QĐ-CNCL ngày 12 tháng 01 năm 2009 về việc công nhận phòng thí nghiệm: Trung tâm kiểm định máy thiết bị đo đạc

- Căn cứ Luật Tiêu Chuẩn và Qui Chuẩn Kỹ Thuật ngày 30 tháng 06 năm 2006

- Nghi định số 127/2007/NĐ-CP ngày 01 tháng 08 năm 2007 của Chính Phủ về việc qui định chỉ tiết thi hành một số điều của Luật tiêu chuẩn và Qui chuẩn kỹ thuật

I.1.3 Cơ sở thực tiễn

- Hệ thống định vị toàn cầu GPS hiện nay được xem là hệ thống định vị chính xác

và có nhiều khả năng ứng dụng trong các lĩnh vực khác nhau như: xây dựng lưới khống chế, thành lập bản đồ (mặt đất, trên biển, ), ứng dụng trong quân đội, giao thông (hàng không, hàng hải, ),

- Cơ sở thực tiễn của đề tài: Trước đây việc thành lập lưới khống chế và đo đạc chi tiết thu thấp số liệu thành lập bản đồ chủ yếu dựa vào máy quang cơ, máy toàn đạc điện tử Ngày nay, với sự phát triển của khoa học công nghệ việc sử dụng máy định vị toàn cầu là một yêu cầu khách quan, nhằm tăng độ chính xác, giảm chi phí và thời gian Nhưng việc sử dụng máy định vị toàn cầu thành thạo không phải là vấn đề đơn giản, bên cạnh đó vì là công nghệ mới nên tài liệu hướng dẫn cũng hạn chế Hiện nay nhiều công ty đo đạc và địa phương đã và đang trang bị máy GPS để phục vụ công tác

đo đạc

I.2 Khái quát Trung tâm kiểm định máy thiết bị đo đạc Nam Sông Tiền

- Đề tài được thực hiện trong quá trình thực tập tại “ Trung tâm kiểm định máy thiết bị đo đạc” thuộc Công ty Tư Vấn – Vật Tư – Thiết Bị Đo Đạc Nam Sông Tiền

- Sơ lược về Trung tâm kiểm định máy thiết bị đo đạc:

Trung tâm kiểm định máy thiết bị đo đạc thuộc Công ty Tư Vấn – Vật Tư – Thiết

Bị Đo Đạc Nam Sông Tiền được thành lập trên “Quyết định số 16/QĐ-CNCL ngày 12

tháng 01 năm 2009 về việc công nhận phòng thí nghiệm” phù hợp theo ISO/IEC

Địa chỉ: 180 Nguyễn Văn Trỗi, Quận Phú Nhuận, TP Hồ Chí Minh

- Trong quá trình thực hiện đề tài việc thu thập số liệu thực địa được thực hiện tại bãi thực nghiệm Quân khu 7 của Cơng ty Tư Vấn – Vật Tư – Thiết Bị Đo Đạc Nam Sơng Tiền và đo đạc thực tế tại xã Thành Lợi, huyện Bình Tân, tỉnh Vĩnh Long

Hình I.16 Trung tâm kiểm định máy thiết bị đo đạc

I.3 Nội dung nghiên cứu, phương pháp và qui trình thực hiện

I.3.1 Nội dung nghiên cứu:

ứu nguyên lý hoạt động của hệ thống định vị tồn cầu GPS

I.3.2 Phương pháp nghiên cứu

- Phương pháp nghiên cứu thực địa: là phương pháp dùng máy để nghiên cứu, khảo sát trực tiếp ngồi thực địa

- Phương pháp chuyên gia: Tiếp cận trao đổi, thu thập ý kiến của các chuyên gia trong lĩnh vực cĩ liên quan

- Phương pháp thu thập tài liệu: tham khảo các công trình nghiên cứu khác, các sách báo tài liệu để trích lọc các lý thuyết có liên quan đến nội dung nghiên cứu

- Phương pháp bản đồ: là phương pháp sử dụng các loại bản đồ cĩ trong khu đo (bản đồ địa chính 1:500, bản đồ địa hình 1:10.000, bản đồ địa hình 1:25.000) để bố trí chọn điểm, thiết kế sơ bộ lưới đo và lập lịch vệ tinh Làm cơ sở cho việc khảo sát thực địa và tiến hành chơn mốc tọa độ về sau

- Phương pháp đo GPS tĩnh: là kỹ thuật định vị tương đối cơ bản sử dụng đo

pha sóng tải Nó sử dụng đồng thời hai hoặc nhiều máy thu đặt cố định trên các điểm

đo và đồng thời thu tín hiệu từ vệ tinh trong một khoảng thời gian dài

- Phương pháp xử lý số liệu đo thực tế: là phương pháp ứng dụng các phần

mềm chuyên dụng phục vụ quá trình tính toán bình sai (GPSurvey 2.35, Leica Geo

Office Combine) Việc tính toán bình sai lưới địa chính được thực hiện trên phần mềm

GPSurvey 2.35 gồm có 2 bước cụ thể:

+ Quá trình tính toán giải cạnh: là phương pháp xác định vector (baseline) giữa

hai điểm đã biết tọa độ trong mạng lưới Phương pháp này thường được áp dụng cho

định vị tương đối tĩnh bằng hệ thống định vị toàn cầu GPS Quá trình giải cạch này

được thực hiện bằng chương trình WAVE

+ Quá trình bình sai: phần mềm Trimnet Plus là phần mềm dùng trong quá trình

bình sai lưới, đầu tiên ta tiến hành bình sai trong hệ tọa độ WGS84 sau đó tiếp tục

bình sai đ a tọa độ các điểm về hệ tọa độ VN2000 ư

I.3.3 Phương tiện nghiên cứu

- Phần mềm GPSurvey 2.35 là phần mềm xử lý số liệu đo GPS được sử dụng rộng

rãi ở nước ta GPSurvey 2.35 hoạt động trong môi trường Windows, gồm một số mô

đun như GPLoad để trút số liệu từ máy thu sang máy tính, Plan để lập kế hoạch đo và

quan trọng hơn cả là WAVE xử lý ca đo và mô đun TRIMNET bình sai lưới theo số

liệu chu kỳ đo

+ WAVE cho phép tính gia số tọa độ và chiều dài nghiêng giữa hai điểm đo

đồng thời trong cùng một ca Nó vừa cho phép người xử lý chỉnh sửa những sai lầm đã

phạm phải trong quá trình đo như: tên điểm, chiều cao anwten, cách đo,… vừa đưa ra

nhiều sự lựa chọn, tạo điều kiện cho người xử lý tìm được lời giải tốt cho độ dài cạnh

đáy

+ TRIMNET có chức năng xử lý hỗn hợp tất cả các ca đo của lưới, bình sai

lưới, cho phép tính chuyển tọa độ sang các hệ tọa độ khác khi đã có bổ sung các thông

tin hỗ trợ cần thiết

- Chương trình Microsoft Word

- Phần mềm Leica Geo Office Combined là phần mềm chuyên dụng kèm theo máy

định vị Leica SR20, do đó có đầy đủ các chức năng xử lý tính toán cho các dữ liệu thu

thập từ loại máy này và cũng có khả năng chuyển định dạng dữ liệu sang dạng file

RINEX để xử lý bằng các phần mềm khác, phần mềm này có bản quyền do đó đỏi hỏi

mỗi khi sử dụng phải có khóa cứng “dongle” (usb) Đây là đặc điểm khiến cho Leica

Geo Office Combined không được sử dụng rộng rãi

I.3.4 Quy trình thực hiện:

Sơ đồ 1: Quy trình thực hiện đề tài

- Thiết kế lưới GPS trên bản đồ

- Xác định lịch vệ tinh xuất hiện cho từng điểm đo

- Lập trình tự đo cho các trạm đo

- Vận động đến điểm đo và tiến hành công tác đo đạc trên điểm

đo

Khảo sát tính năng máy

Nghiên cứu qui trình hiệu

Đo đạc xây dựng lưới địa chính

Công tác xử lý

nội nghiệp

Tính năng của máy

Công tác đo đạc ngoại nghiệp

- Trút số liệu đo từ máy thu sang máy tính

- Xử lý số liệu đo trên máy tính

PHẦN II KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU

II.1 Đặc tính kỹ thuật của máy định vị GPS Leica SR-20

II.1.1 Thông số kỹ thuật của máy định vị GPS Leica SR-20

Máy định vị LEICA SR20 là loại máy thu tín hiệu GPS một tần số, có thể thu được tín hiệu từ 12 vệ tinh khác nhau, thu tín hiệu trị đo mã và trị đo pha trên sóng mang L1 SR20 có thể được cài đặt cho việc định vị tĩnh (đo đạc lập lưới không chế),

đo động (dùng cho đo đạc chi tiết) hoặc dùng để khảo sát như máy định vị cầm tay, SR20 thu thập xử lý số liệu tương thích với nhiều định dạng phần mềm như DXF, GIS, KML… Thêm vào đó có thể nâng cấp việc kết nối với các thiết bị khác thông qua cổng Bluetooth hoặc theo phương thức truyền thống (sử dụng cáp kết nối RS232) rất nhanh chóng và hiệu quả

SR20 hỗ trợ khá đầy đủ các kỹ thuật đo GPS như: định vị tương đối tĩnh, định vị tuyệt đối tĩnh, đo động (kinematic)…

Hình II.1 Máy định vị GPS Leica SR20

Bảng II.1 Thông số kỹ thuật của Leica SR20

Kích thước 21.5 cm L x 9 cm W x 5 cm D: 8.46" x 3.54" x 1.97"

Trọng lượng

(Bao gồm Pin) 0.652 kg or 1lb 7oz

Điện áp 2.1 Watt (typical) at 20° C, 7.2 V internal, 12 V external

Bộ thu nhận Thu được 12 vệ tinh độc lập L1 Code / Phase

Antenna Bên trong: Leica AT575 microstrip, built-in groundplane

Bên ngoài: Leica AT501 microstrip, built-in groundplane

Vỏ bọc

Được phủ kín bằng polycarbonite, chống gió, nước và bụi Pin và Thẻ nhớ được bao kín ở một ngăn riêng Chuẩn kín nước IP54

Bộ vi xử lý 240 MHz RISC floating point processor SR20 Package

Màn hình 240 x 240 pixel graphical LCD, 16 grayscale with backlight

Radio bên trong Bluetooth®

Bàn phím

Front: Metal dome with high tactile feedback, protected on/off

Side: Duplicate up, down and enter keys

Bộ nhớ ATA compact flash: Standard 32 MB; Max 2 GB

Truyền dữ liệu RS232 Lemo, ATA compact flash

Cổng bên trong RS232 Serial: 7 pin Lemo; Antenna Coaxial Lemo

Baseline rms

(DGPS/RTCM)* L1 Code only: Typically 40 cm (rms)

Thời gian đo và khả

năng lưu trữ dữ liệu Thu tín hiệu liên tục 16

f Dây cáp nối anten

Hình II.2: Cài đặt đo tĩnh

b) Cài đặt đo động trên sào (Kinematic setup on a pole):

Cài đặt đo động trên sào yêu cầu những

Hình II.4: Cài đặt khảo sát

2 Cài đặt cấu hình đo

GPS SR20 cung cấp một vài cấu hình mặc định và cho phép tạo cấu hình mới

để tạo điều kiện thuận lợi cho việc thu tín hiệu vệ tinh Tuỳ thuộc vào những ứng dụng khác nhau mà ta chọn cấu hình cho phù hợp

Những cấu hình mặc định thường dùng do SR20 cung cấp:

∗ Static: là cấu hình của phương pháp đo tĩnh Cấu hình này dùng để thu tín

hiệu cho những đối tượng đòi hỏi độ chính xác cao

∗ Kinematic: là cấu hình của phương pháp đo động

∗ SBAS: hệ thống mở rộng vệ tinh cơ sở

a) Tạo và chỉnh sửa cấu hình:

Từ màn hình Menu chính chọn 5 Setup → 1

Config Set, nhấn nút Menu và chọn 1 New sau

đó đặt tên để tạo một cấu hình mới

Để chỉnh sửa cấu hình nhấn Enter sẽ thấy

xuất hiện màn hình chỉnh sửa

- Mask Angle: góc ngưỡng vệ tinh

- DOP Filter: khai báo giới hạn đồ hình vệ

tinh cho phép

∗ Minimum Satellites: số lượng vệ tinh tối thiểu (4 vệ tinh)

∗ Antenna: các loại vệ tinh (bao gồm: AT501 Pole, AX1201 Pole, AT501

Tripod, AX 1201 Tripod)

∗ Logging: chọn chế độ đo (đo động hay đo tĩnh)

- Nếu chọn chế độ đo tĩnh thì đánh dấu chọn

vào ô Log Static Observations

- Nếu chọn chế độ đo động thì đánh dấu vào

cả 2 ô Log Static Observations và Log Moving

Observations

Trong hộp thoại Observable Logging Rate

(tốc độ thu tín hiệu) nên chọn 1 đối với đo động và

4) Units and Formats:

∗ Units of Measure: khai báo đơn vị đo chiều dài, góc, diện tích,

∗ Fomats: thiết lập đinh dạng thời gian, định dạng ngày tháng năm, hệ toạ độ

II.1.2 Tính năng ứng dụng của máy định vị GPS LeicaSR-20

Máy định vị GPS LeicaSR-20 có cấu hình đa dạng (đo tĩnh, đo động, đo khảo sát

như máy cầm tay) phù hợp với nhiều công việc như đo tĩnh để thành lập lưới khống chế, đo động để đo chi tiết, bố trí điểm ra thực địa, khảo sát như máy định vị cầm tay

1 Đo khảo sát

Ứng dụng đo khảo sát cung cấp đầy đủ các tính năng như: đo tĩnh xác định điểm,

đo động, khảo sát như máy định vị cầm tay

a) Giới thiệu Main Menu

Các biểu tượng hiển thị trên màng hình giúp cho người sử dụng nắm được các thông tin GPS và phần cứng hiện thời

∗ Accuracy indicator (chỉ báo sự chính xác):

Cái chỉ báo sự chính xác trình bày thông số ước tính Hình cầu chỉ báo một vị trí đã được xác định Đồng thời, nó còn cung cấp thông tin về đồ hình vệ tinh trong từng thời điểm (PDOP)

∗ Stop and Go indicators (biểu tượng chỉ sự thay đổi giữa chế độ đo động và đo

tĩnh):

Khi thu tín hiệu của một điểm (trên một đường thẳng hay vùng) nếu sử dụng phương pháp đo động thì sẽ xuất hiện biểu tượng cây sào, nếu sử dụng phương pháp

đo tĩnh thi xuất hiện biểu tượng chân ba

∗ Satellite indicator (Các chỉ báo vệ tinh) :

Cung cấp thông tin bao gồm góc theo dõi vệ tinh, số lượng vệ tinh rõ ràng (theo lịch vệ tinh) và số lượng vệ tinh hiện thời theo dõi (Những vệ tinh được theo dõi/ những vệ tinh rõ ràng)

∗ Differential corrections (chỉ sự kết nối giữa máy chủ và máy con trong đo động)

Trong đo động khi sự sửa chữa vi phân nhận được và phiên dịch tại máy trạm, sau

đó chuyền đến máy con thì biểu tượng vi phân sẽ xuất hiện

∗ Memory card status (tình trạng bộ nhớ):

Biểu tượng tình trạng bộ nhớ cung cấp những thông tin về tình hình bộ nhớ của máy

∗ Battery and time indicators (nguồn pin và chỉ báo thời gian):

Nguồn pin và cái chỉ báo thời gian cung cấp thông tin về tình trạng hiện thời của nguồn pin và thời gian hiện thời thu vệ tinh

b) Đo khảo sát

Để thu tín hiệu vệ tinh cho một điểm bất kỳ ta tiến

hành cài đặt theo các bước sau:

Chọn 1 Survey từ Menu chính

Sau khi chọn Survey từ Main menu sẽ nhận được giao diện Quick Start Màn hình

này giúp cài đặt nhanh các tham số cho công tác đo đạc

+ Config Set: Cài đặt cấu hình đo (STATIC

cho đo tĩnh)

+ Antenna Type: loại anten (AT501 cho

máy SR20)

+ Job: tên công việc thực hiện

+ Coord System: hệ thống tọa độ (mặc định

là WGS84 cho đo STATIC)

c) Cách tạo Job

Để việc lưu trữ dữ liệu được rõ ràng, tránh việc nhầm lẫn giữa số liệu của các khu

đo khác nhau thì nên tạo Job để lưu tất cả các dữ liệu đo trên cùng một khu đo lại

Để tạo một công việc mới nhấn nút Menu → 4 Job → 1 New sẽ xuất hiện màn

hình

+ Job name: khai báo tên công việc

+ Creator: khai báo tên người thực hiện

+ coord System: khai báo hệ toạ độ

Khi đã khai báo song các thông số nhấn

Esc và lưu công việc vừa tạo

d) Thu tín hiệu vệ tinh

9 Thu tín hiệu điểm (Point Collection):

- Chấp nhận tên điểm mặc định hoặc

đặt tên điểm bằng cách nhấn Enter vào Point Name để đặt

- Nhập chiều cao Angten

9 Thu tín hiệu đường hoặc vùng:

a Máy GPS SR20 cũng cho phép thu tín hiệu đường và vùng

b Để lựa chọn kiểu đối tượng muốn

thu nhấn phím Enter và chọn 2Code Type

c Chọn đường hoặc vùng

Nếu Code type bạn chọn là line hoặc area thì trên màn hình giao diện sẽ có sự

thay đổi, đó là có thêm 2 nút chức năng:

+ Nút bên trái nút Occupy giúp cho người sử

dụng có thể thu được dữ liệu dạng vùng và dạng

đường sử dụng cả Point mode hoặc là Stream Mode

Point mode là thu tín hiệu của từng điểm một

(để sử dụng chức năng này ta chọn Menu → 2

Point)

Stream mode là thu tín hiệu của điểm trên

đường đáy của đoạn thẳng hoặc đặt giờ một cách tự

động (để chọn chức năng này ta chọn Menu → 3

Stream)

+ Nút bên phải Occupy là nút End Khi chọn

Occupy để thu tín hiệu thì nút Stop và nút End được

kích hoạt Nút Stop chỉ đơn thuần dùng để dừng thu

dữ liệu, trong trường hợp đối tượng nào đó bị ẩn nó

cho phép bạn lấy lại dữ liệu nếu bạn đã thu thập dữ

liệu của điểm đó Trong trường hợp thu dữ liệu của

một vùng, nút End sẽ đóng vùng đó lại

Trong quá trình thu dữ liệu có thể theo dõi vệ tinh GPS ta dùng phím Page để

đổi trang