Nghiên cứu ứng dụng công nghệ mobile GIS và GPS trong thu thập dữ liệu không gian về đất đai : Luận văn ThS. Địa chính: 60 44 80

ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN KHOA ĐỊA LÝ -*** - TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SỸ Chun ngành Địa NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG CƠNG NGHỆ MOBILE GIS VÀ GPS TRONG THU THẬP DỮ LIỆU KHÔNG GIAN VỀ ĐẤT ĐAI Học viên cao học: Nguyễn Tiến Trƣờng Khoá: 2008 – 2010 Ngƣời hƣớng dẫn: PGS.TS Trần Quốc Bình Hà Nội - 2012 MỤC LỤC MỞ ĐẦU Tính cấp thiết đề tài Mục tiêu nghiên cứu Nội dung nghiên cứu Phƣơng pháp nghiên cứu Kết đạt đƣợc Ý nghĩa khoa học thực tiễn Bố cục luận văn Chƣơng 1: TỔNG QUAN VỀ MOBILE GIS VÀ GPS 1.1 Khái quát công nghệ Mobile GIS 1.1.1 Khái niệm Mobile GIS 1.1.2 Ứng dụng Mobile GIS 1.1.3 Kiến trúc hệ thống Mobile GIS 1.2 GPS phƣơng pháp đo đạc GPS 1.2.1 Cơ sở lý thuyết Hệ thống định vị toàn cầu GPS 1.2.2 Phƣơng pháp GPS phân sai 12 1.3 Mối quan hệ Mobile GIS GPS 18 1.4 Tình hình ứng dụng cơng nghệ Mobile GIS kết hợp GPS đo vẽ thành lập đồ 19 1.4.1 Ứng dụng giới 19 1.4.2 Ứng dụng Việt Nam 25 Chƣơng MỘT SỐ HỆ THỐNG THU THẬP DỮ LIỆU KHÔNG GIAN BẰNG MOBILE GIS - GPS 27 2.1 Hệ thống Mobile GIS sử dụng GPS định vị độc lập 27 2.2 Hệ thống Mobile GIS sử dụng kỹ thuật đo GPS động thời gian thực 28 2.3 Hệ thống Mobile GIS sử dụng công nghệ LODG 29 2.3.1 Khái quát công nghệ LODG 29 2.3.2 Quy trình đo đạc địa MGIS-LODG 31 Chƣơng THỬ NGHIỆM ỨNG DỤNG MOBILE GIS - GPS TRONG THU THẬP DỮ LIỆU KHÔNG GIAN VỀ ĐẤT ĐAI 36 3.1 Đo vẽ thành lập đồ địa đất nơng nghiệp tỷ lệ 1:2000 xã Diễn Trƣờng, huyện Diễn Châu, tỉnh Nghệ An hệ thống MGIS-LODG 37 3.1.1 Khái quát khu đo 37 3.1.2 Các kết thử nghiệm 38 3.2 Đo vẽ thành lập đồ địa đất lâm nghiệp tỷ lệ 1:10.000 huyện Hƣớng Hóa, tỉnh Quảng Trị hệ thống MGIS-AP 48 3.2.1 Khái quát khu đo 48 3.2.2 Các kết thử nghiệm 48 3.3 Chỉnh lý biến động phục vụ dự án GIS Huế hệ thống MGIS-AP 55 3.3.1 Khái quát khu đo 55 3.3.2 Các kết thử nghiệm 56 3.4 Thành lập sở liệu địa lý tỷ lệ 1:10.000 huyện Quế Võ, tỉnh Bắc Ninh hệ thống MGIS-AP 59 3.4.1 Khái quát khu đo 59 3.4.2 Các kết thử nghiệm 60 3.5 Thu thập liệu địa hình khu vực ven sơng Hồng phƣờng Phú Thƣợng, quận Tây Hồ, thành phố Hà Nội hệ thống MGIS-RTK 61 3.5.1 Khái quát khu đo 61 3.5.2 Các kết thử nghiệm 61 3.5.3 Nhận xét, đánh giá 68 3.6 Đo vẽ đồ địa tỷ lệ 1:1000 xã An Tƣờng, thị xã Tuyên Quang, tỉnh Tuyên Quang 70 3.6.1 Khái quát khu đo 70 3.6.2 Các kết đạt đƣợc 70 3.6.3 Nhận xét, đánh giá 72 3.7 Nhận xét khả ứng dụng GPS Mobile GIS 73 KẾT LUẬN - KIẾN NGHỊ 75 TÀI LIỆU THAM KHẢO 76 DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT Tên viết tắt Tiếng Anh Tiếng Việt 3G Third-generation technology Công nghệ truyền thông hệ thứ CORS Continusly Operating Reference Station Trạm quy chiếu hoạt động liên tục CDMA Code Division Multiple Access Đa trup cập phân chia theo mã số DGPS Differential GPS GPS phân sai GPRS Gerenal Packet Radio Service Dịch vụ liệu di động dạng gói GPS Global Positioning System Hệ thống định vị toàn cầu GSM The Global System for Mobile Communications Mạng kết nối di động toàn cầu LBS Location-based Services dịch vụ dựa vị trí LODG Locally optimized diferential GPS GPS phân sai cải theo khu vực MSK Minimum Shift Keying Khóa thay đổi tối thiểu PDA Personal Digital Assistants Thiết bị số trợ giúp cá nhân PDOP Position Dilution of Precision Độ xác vị trí RTK Real-Time Kinematic Đo GPS động thời gian thực TDMA Time Division Multiple Access Đa chia cập phân chia theo thời gian Wifi Wireless Fidelity Networks Mạng kết nối không dây WADGPS Wide Area Differenfial GPS DGPS diện rộng Quy phạm 2008 Quy phạm thành lập đồ địa năm 2008 DANH MỤC BẢNG Bảng 1.1 Các ứng dụng Mobile GIS công nghệ Bảng 3.1 Tổng hợp kết đo kiểm tra điểm toạ độ gốc Nhà nƣớc 41 Bảng 3.2 Số liệu đo LODG máy số 03 ngày 09/05/2010 42 Bảng 3.3 Đối chiếu tọa độ đo LODG máy toàn đạc điện tử 45 Bảng 3.4 So sánh độ xác kết đo GPS cầm tay máy toàn đạc điện tử 51 Bảng 3.5 Kết số điểm đo RTK 60 DANH MỤC HÌNH Hình 1.1 Các thành phần hệ thống Mobile GIS Hình 1.2 Mobile GIS theo kiến trúc độc lập Hình 1.3 Mobile GIS theo kiến trúc khách - chủ Hình 1.4 Sơ đồ hoạt động DGPS thời gian thực .15 Hình 1.5 GPS hệ thống Mobile GIS .19 Hình 1.6 Kết tìm đƣờng Google Maps for Mobile 20 Hình 1.7 MyLocation định vị ngƣời dùng xác tới mức định .20 Hình 1.8 Google Latitude iPhone 21 Hình 1.9 Các thành phần dự án Mobile GIS phục vụ quản lý mơi trƣờng .24 Hình 1.10 Mơ hình hoạt động hệ thống quản lý xe buýt GPS GIS TP Hồ Chí Minh .26 Hình 2.1 Sơ đồ cơng nghệ giải pháp LODG .30 Hình 2.2 Quy trình cơng nghệ đo đạc địa MGIS - LODG 32 Hình 2.3 Bộ thiết bị máy động 35 Hình 3.1 Sơ đồ phân mảnh xã Diễn Trƣờng 37 Hình 3.2 Chạy chƣơng trình ALSE_GPS kết nối với máy chủ 39 Hình 3.3 Bắt đầu trình đo đặt tên file lƣu kết 39 Hình 3.4 Lƣu kết đo đặt ghi điểm đo 40 Hình 3.5 Sơ đồ vị trí xã Hƣớng Lộc 48 Hình 3.6 Điểm đo GPS cầm tay đồ địa tỷ lệ 1:2000 đo phƣơng pháp toàn đạc .51 Hình 3.7 Sơ đồ vị trí thành phố Huế 55 Hình 3.8 Thử nghiệm đo đƣờng giao thông ArcPad 57 Hình 3.9 Thử nghiệm đo khu di tích lịch sử ArcPad 58 Hình 3.10 Sơ đồ vị trí huyện Quế Võ, tỉnh Bắc Ninh 59 Hình 3.11 Kết đo GPS cầm tay phục vụ điều tra ngoại nghiệp thuộc dự án xây dựng CSDL địa lý tỷ lệ 1:10.000 khu đo huyện Quế Võ, tỉnh Bắc Ninh 60 Hình 3.12 Sơ đồ vị trí khu đo phƣờng Phú Thƣợng, quận Tây Hồ .61 Hình 3.13 Kết nối Bluetooth 62 Hình 3.14 Tạo job làm việc 63 Hình 3.15 Thiết lập kết nối tín hiệu GPS qua cổng COM .63 Hình 3.16 Đặt chế độ đo RTK trạm base .64 Hình 3.17 Nhập tọa độ điểm khống chế cho trạm base 65 Hình 3.18 Trạng thái Fix đủ điều kiện đo 65 Hình 3.19 Đƣờng Âu Cơ đoạn qua phƣờng Phú Thƣợng đo vẽ RTK 67 Hình 3.20 Thử nghiệm đo RTK GPRS với Server thành phố Hà Nội thành phố Hồ Chí Minh 69 Hình 3.21 Sơ đồ vị trí xã An Tƣờng, thị xã Tuyên Quang 71 Hình 3.22 Điểm đo toàn đạc điện tử vẽ sơ đồ PDA 71 Hình 3.23 Các điểm đo PDA ảnh chụp điểm đo 72 Hình 3.24 Lập sơ đồ đo vẽ ArcPad 73 MỞ ĐẦU Tính cấp thiết đề tài Hiện nay, việc thành lập đồ địa chính, đồ trạng đồ quy hoạch sử dụng đất, điều tra ngoại nghiệp dùng cho thành lập sở liệu gặp nhiều khó khăn, chủ yếu địa hình phức tạp, dân cƣ phân bố rải rác, địa vật xuất cần bổ sung nhiều Với dự án thành lập đồ địa tỷ lệ lớn gặp trở ngại đối tƣợng dày đặc, việc lập sơ đồ nối điểm địi hỏi độ xác cao, có sơ suất phải đo lại Mặt khác, đồ địa tỷ lệ nhỏ khu vực vùng ven thành phố thị trấn có nhiều đất nông nghiệp nằm tách rời khu dân cƣ, để đo vẽ đòi hỏi phải lập nhiều điểm phụ thời gian không đảm bảo độ xác Từ thực tế địi hỏi phải có cơng nghệ khắc phục yếu điểm phƣơng pháp đo đạc truyền thống, nhanh chóng hơn, tiết kiệm chi phí, đồng thời đảm bảo độ xác, cơng nghệ Mobile GIS Cùng với phát triển khoa học cơng nghệ, dịch vụ dựa vị trí (LBS Location-Based Services) GIS cho thực địa ngày phát triển mạnh LBS kết hợp thiết bị di động cầm tay tích hợp GPS kết nối khơng dây (GPRS, 3G) phần mềm GIS Sự hội tụ mở khả ứng dụng công nghệ Mobile GIS thu thập liệu không gian Mobile GIS giải đƣợc nhiều khó khăn gặp phải đo vẽ đồ lĩnh vực khác nhƣ phục vụ ứng dụng di động, dẫn đƣờng, cứu hỏa, cảnh báo bão, nghiên cứu môi trƣờng, quy hoạch đô thị nông thôn Ƣu điểm công nghệ đo vẽ thành lập đồ khả quan sát đối chiếu thực địa trình đo vẽ, tăng độ xác, đƣợc cập nhật theo thời gian thực, khắc phục đƣợc nhiều vấn đề đo vẽ xử lý nội nghiệp nhƣ bình sai, nối điểm, đồng thời tiết kiệm đƣợc kinh phí Để nâng cao độ xác Mobile GIS nhằm đáp ứng yêu cầu đo đạc đồ phải kết hợp Mobile GIS với công nghệ GPS Do độ xác tỷ lệ đồ có yêu cầu khác dẫn đến phải sử dụng nhiều phƣơng pháp đo GPS nhƣ phƣơng pháp định vị độc lập, phƣơng pháp RTK Mobile GIS kết hợp GPS bƣớc tiến mới, giải pháp hiệu cách thức thu thập liệu không gian đất đai Mục tiêu nghiên cứu Đánh giá khả ứng dụng công nghệ Mobile GIS GPS thu thập liệu không gian đất đai tỷ lệ khác sở phân tích kết thử nghiệm thực tế Nội dung nghiên cứu - Nghiên cứu tổng quan công nghệ Mobile GIS GPS; - Nghiên cứu tìm hiểu số phƣơng pháp thu thập liệu không gian đất đai Mobile GIS GPS; - Thử nghiệm ứng dụng Mobile GIS GPS thành lập đồ địa chính, đồ địa hình đồ trạng sử dụng đất số khu vực thuộc thành phố Hà Nội tỉnh Quảng Trị; Nghệ An; Bắc Ninh; Tuyên Quang Từ đƣa nhận xét đánh giá khả ứng dụng Mobile GIS GPS thu thập liệu không gian đất đai Phương pháp nghiên cứu Phƣơng pháp phân tích tổng hợp tài liệu: để tìm hiểu sở khoa học công nghệ GPS, Mobile GIS ứng dụng chúng thu thập liệu không gian Phƣơng pháp so sánh: từ số liệu đo đạc Mobile GIS GPS đƣợc tiến hành so sánh với số liệu đo đạc toàn đạc số liệu tọa độ điểm gốc nhằm đánh giá độ xác kết đo đạc thử nghiệm Phƣơng pháp trắc địa vệ tinh: cung cấp liệu tọa độ, vị trí đối tƣợng cho hệ thống Mobile GIS Phƣơng pháp quản lý liệu GIS: phục vụ cho việc nhập, lƣu trữ truy vấn liệu không gian thuộc tính Kết đạt - Báo cáo tổng quan tình hình ứng dụng cơng nghệ Mobile GIS GPS thu thập liệu không gian - Đánh giá tính khả thi cơng nghệ Mobile GIS GPS thu thập liệu không gian đất đai từ kết thử nghiệm số dự án sản xuất địa bàn khác Ý nghĩa khoa học thực tiễn Nghiên cứu cách tiếp cận thu thập liệu đất đai tỷ lệ khác phƣơng pháp sử dụng Mobile GIS GPS nhằm bƣớc áp dụng rộng rãi công nghệ vào lĩnh vực đo đạc đồ số lĩnh vực có liên quan nhƣ quản lý môi trƣờng, giao thông, dịch vụ xã hội, 2 Thông qua thử nghiệm đánh giá đƣợc ƣu nhƣợc điểm phƣơng pháp sử dụng Mobile GIS GPS so với phƣơng pháp đo đạc truyền thống, từ ứng dụng linh hoạt điều kiện cụ thể Bố cục luận văn Luận văn gồm 71 trang, gồm chƣơng không kể phần mở đầu, kết luận phụ lục: Chƣơng Tổng quan Mobile GIS GPS Chƣơng Một số hệ thống thu thập liệu không gian Mobile GIS GPS Chƣơng Thử nghiệm ứng dụng Mobile GIS - GPS thu thập liệu khơng gian đất đai Hình 3.16 Đặt chế độ đo RTK trạm base Nhập tọa độ điểm khống chế cho trạm base 64 Hình 3.17 Nhập tọa độ điểm khống chế cho trạm base Bước 3: Thiết lập trạm rover Đối với trạm rover trình cài đặt tƣơng tự, khác đặt RTK mode chuyển thành rover, ta đặt kênh radio rover trùng với radio link Khi Status báo Fixed bắt đầu đo Hình 3.18 Trạng thái Fix đủ điều kiện đo Bảng 3.5 Kết số điểm đo RTK Số hiệu điểm PT1 Tọa độ L Tọa độ B Ghi Độ cao 105.484419 21.052416 13.53 65 vh Chiều cao máy 1.8 Ngày đo 8/28/10 4:56 PM PT2 105.484418 21.052413 13.56 vh 1.8 PT3 105.484415 21.052396 13.34 md 1.8 PT4 105.484413 21.052385 15.46 ca 1.8 PT6 105.484412 21.052375 15.05 vh 1.8 PT7 105.484408 21.052350 14.91 pk 1.8 PT8 105.484407 21.052348 14.91 pk 1.8 PT9 105.484401 21.052323 15.05 vh 1.8 PT12 105.484309 21.052339 15.14 vh 1.8 PT13 105.484318 21.052326 12.10 mdt 1.8 PT14 105.484317 21.052309 12.11 mdt 1.8 PT15 105.484302 21.052312 11.97 mdt 1.8 PT16 105.484302 21.052305 11.54 cngo 1.8 PT17 105.484314 21.052303 11.33 cngo 1.8 PT18 105.484309 21.052279 9.70 dgngo 1.8 PT20 105.484293 21.052252 10.77 dgngo 1.8 PT22 105.484273 21.052336 11.25 mdtro 1.8 PT23 105.484270 21.052320 12.14 mdt 1.8 PT28 105.484087 21.052359 12.13 bchpclb 1.8 PT29 105.484084 21.052351 11.85 mdngo 1.8 PT30 105.484060 21.052360 12.02 mdngo107 1.8 66 8/28/10 4:57 PM 8/28/10 4:57 PM 8/28/10 4:58 PM 8/28/10 4:59 PM 8/28/10 4:59 PM 8/28/10 5:00 PM 8/28/10 5:00 PM 8/28/10 5:01 PM 8/28/10 5:02 PM 8/28/10 5:02 PM 8/28/10 5:02 PM 8/28/10 5:03 PM 8/28/10 5:03 PM 8/28/10 5:04 PM 8/28/10 5:04 PM 8/28/10 5:06 PM 8/28/10 5:06 PM 8/28/10 5:08 PM 8/28/10 5:08 PM 8/28/10 5:09 PM Hình 3.19 Đường Âu Cơ đoạn qua phường Phú Thượng đo vẽ RTK Trên hình 3.19 có khu vực rover báo Float Single Do đặc điểm tín hiệu radio bị yếu cản trở gặp xanh vật chắn nhƣ tƣờng, nhà nên trạm rover không Fixed đƣợc điểm ranh nằm khuất, cách không xa trạm radio, đặc điểm nhà cửa mật độ dầy nhiều nhà cao tầng nên tín hiệu GPS yếu, ngõ thu đƣợc 4-5 vệ tính, rover trạng thái single Nhƣ khơng thể đo địa khu vực đô thị RTK sử dụng radio Tuy nhiên đối tƣợng đƣờng giao thông khu vực đất nơng nghiệp, đo RTK sử dụng radio Tín hiệu radio thử nghiệm có tầm hoạt động khoảng 3km, vƣợt qua 3km trạng thái rover thay đổi float fix Để nâng cao độ xác đặt thời gian đo khoảng 20 giây/1 điểm Khi giá trị tọa độ đƣợc tính trung bình cộng nhiều lần đo 3.5.2.2 Đo RTK GPRS Các bƣớc thực đo RTK GPRS nhƣ sau: Bước 1: thiết lập trạm base với đèn BT (màu đỏ) SAT (màu xanh) sáng bấm phím F kiểm tra, trạm rover đèn STA (màu đỏ) đèn SAT (màu xanh) sáng bấm phím F kiểm tra - Dùng trang web kiểm tra địa IP thật (www.whatismyip.com) đƣờng truyền Internet (nên dùng tín hiệu cáp quang để đảm bảo tốc độ đƣờng truyền) 67 - Cài chƣơng trình NRS-EagleServer máy Server (hoặc máy tính có nguồn ổn định, kết nối trực tiếp với mạng cáp quang) để kiểm tra truyền tín hiệu - Đăng ký GPRS cho sim điện thoại mạng viễn thông Bước 2: dùng sổ tay điện tử kết nối với GPS base, sử dụng chƣơng trình VRSTEST để kiểm tra tín hiệu, kiểm tra module GPRS GPS Nếu kết kiểm tra khơng có lỗi chuyển sang chƣơng trình VRSSet để cài đặt thơng số IP, user, password, tên máy Đối với tên máy đặt theo serial máy Đối với base ta xác nhận vào mục base, cịn rover khơng xác nhận Sau cài đặt ta kiểm tra xem tín hiệu NRS-EagleServer, thấy dịng tín hiệu base rover thành công Bước 3: Đƣa máy đến khu vực thử nghiệm máy rover khơng Fixed đƣợc kiểm tra máy Server xem tín hiệu có ổn định không, trƣờng hợp không ổn định, rover liên tục báo Float phải thay sim mạng viễn thơng khác, đổi địa ip đƣờng truyền cáp quang khác Thử nghiệm sơng Hồng cho thấy cột sóng GPRS hoạt động ổn định, số lƣợng vệ tinh lớn 6, nhiên tín hiệu truyền từ trạm base qua máy chủ không ổn định Nguyên nhân đƣờng truyền tín hiệu Internet bị kết nối kết nối chậm Trên hình 3.20 có đƣờng nối điểm màu xanh màu đen Các điểm đo nằm đƣờng màu xanh tƣơng đối ổn định, rover trạng thái Fix, lúc thực kết nối truyền tín hiệu qua Server thành phố Hồ Chí Minh, tín hiệu truyền số cải phần mềm NRS-EagleServer liên tục Khi chuyển kết nối qua Server thành phố Hà Nội có nhiều điểm rời rạc, đứt quãng (nằm đƣờng màu đen) rover không trạng thái Fix Kiểm tra phần mềm NRSEagleServer Server cho thấy tín hiệu truyền số cải bị đứt quãng 3.5.3 Nhận xét, đánh giá Nhƣ phƣơng pháp RTK phụ thuộc vào đặc điểm địa hình, địa vật khu vực đo vẽ Bởi phƣơng pháp phụ thuộc vào số lƣợng vệ tinh trạm rover (thƣờng trạm base bố trí cố định khu vực thống) khả truyền tín hiệu cải từ base đến rover (sóng radio GPRS) Thử nghiệm cho thấy RTK sử dụng sóng radio ổn định dễ sử dụng RTK dùng GPRS Tuy nhiên tín hiệu radio truyền theo đƣờng thẳng, dễ bị địa vật che khuất (qua thử nghiệm cho thấy dù khoảng cách gần nhƣng vƣớng nhà tƣờng bị tín hiệu) Cho nên phƣơng pháp không áp dụng đƣợc với khu vực mật độ dân cƣ dầy, nhiều nhà cao tầng, ngõ ngách nhỏ hẹp Trong RTK sử dụng sóng GPRS đo nơi 68 có địa vật che khuất thơng hƣớng base rover, miễn thu đƣợc đủ số lƣợng vệ tinh (thông thƣờng >6 vệ tinh rover trạng thái Fix) Kết hợp phƣơng pháp truyền sóng radio GPRS ta sử dụng đƣợc RTK đo địa tỷ lệ 1:1000 1:2000 khu vực đất nông nghiệp, đất thổ cƣ có mật độ dân cƣ thấp Vùng trung du miền núi đất nông nghiệp nằm rải rác gặp khó khăn phải đặt nhiều điểm trạm máy việc di chuyển tốn nhiều thời gian Việc lựa chọn nhà cung cấp thiết bị quan trọng, ảnh hƣởng tới độ ổn định độ xác GPS Hệ thống S82 hãng SOUTH (sản phẩm Trung Quốc có giá thành 20.000 USD) độ ổn định phạm vi phủ sóng từ km đến km Hệ thống RTK hãng Trimble (có giá thành khoảng 32.000 USD) cho độ ổn định cao, dễ dàng kết nối phạm vi hoạt động đến 10 km Hình 3.20 Thử nghiệm đo RTK GPRS với Server thành phố Hà Nội thành phố Hồ Chí Minh 69 3.6 ĐO VẼ BẢN ĐỒ ĐỊA CHÍNH TỶ LỆ 1:1000 TẠI XÃ AN TƢỜNG, THỊ XÃ TUYÊN QUANG, TỈNH TUYÊN QUANG (LẬP SƠ ĐỒ ĐO VẼ BẰNG ARCPAD) Hiện nay, việc thành lập đồ địa máy tồn đạc điện tử phải có tổ sản xuất gồm ngƣời đứng máy, ngƣời sơ đồ, ngƣời cầm gƣơng, ngƣời gƣơng thành thạo kiêm nhiệm vụ sơ đồ, nhiên làm chậm trình đo Hơn cuối ngày phải thực công đoạn nối điểm nhiều điểm đo phải dựa vào trí nhớ ngƣời sơ đồ Một giải pháp đƣa bố trí ngƣời gƣơng có thiết bị Mobile GIS gắn vào sào gƣơng để vẽ chụp ảnh điểm đo ghi sơ đồ đo nối Khi máy toàn đạc đo xong điểm, GPS gƣơng có khoảng thời gian để thu tín hiệu vệ tinh nên ngƣời gƣơng lƣu kết điểm GPS khoảng thời gian ngắn để nhập ghi điểm chụp ảnh điểm quan trọng Nhờ giảm bớt phần khâu xử lý số liệu sau đo hàng ngày, đồng thời tăng độ xác điểm đo nối 3.6.1 Khái quát khu đo Xã An Tƣờng có tọa độ địa lý từ 21o45‟00” đến 21o48‟15” độ vĩ Bắc, 105o11‟20” đến 105o13‟53” độ kinh Đơng Phía Bắc giáp phƣờng Hƣng Thành, phƣờng Nơng Tiến; phía Đơng giáp xã An Khang, xã Lƣỡng Vƣợng; phía Nam phía Tây giáp huyện Yên Sơn An Tƣờng có nhiều đồi núi thấp nằm xen kẽ với khu vực tƣơng đối phẳng Phía Bắc xã có Sơng Lơ chảy qua, ngồi nhiều suối nhỏ, ao hồ nằm rải rác So với xã khác khu vực An Tƣờng có mật độ dân số cao hơn, dân số tập trung ven trục đƣờng lớn, đặc biệt ven Quốc lộ 3.6.2 Các kết đạt Mục tiêu thử nghiệm xem xét khả vẽ sơ đồ sơ họa GPS PDA đánh giá sai số với cách đo đạc truyền thống Thử nghiệm sử dụng ArcPad 8.0 chạy hệ điều hành Window Mobile 6.1 điện thoại HTC Touch Diamond Chƣơng trình hỗ trợ QuickGPS - ứng dụng Window Mobile để giúp xác định tọa độ nhanh Quá trình thử nghiệm kết hợp với máy toàn đạc điện tử Gƣơng đo máy GPS đo chung điểm, thời gian khoảng 10‟ Trong 10‟ ngƣời gƣơng hoàn thành điểm đồng thời máy thu GPS xác định đƣợc tọa độ điểm đo chụp ảnh điểm đo 70 Hình 3.21 Sơ đồ vị trí xã An Tường, thị xã Tun Quang Hình 3.22 Điểm đo tồn đạc điện tử vẽ sơ đồ PDA 71 Khu vực đo vẽ ven đƣờng quốc lộ thôn Sông Lô 4, khoảng cách nhà tƣơng đối thoáng, số lƣợng vệ tinh thu đƣợc lớn Kết thử nghiệm đo điểm GPS (của lƣới GPS địa chính), 51 điểm đo chi tiết lập sơ đồ đo vẽ Trên hình 3.24 đƣờng màu đỏ đƣờng nối điểm đo chi tiết theo phƣơng pháp vẽ sơ đồ giấy, đƣờng màu xanh thể sơ đồ đo vẽ ArcPad Nhìn chung dáng đƣờng giao thơng đỉnh tƣơng đối rõ ràng, khơng có sai lệch nhiều phƣơng pháp Giữa điểm đo địa đo ArcPad độ lệch lớn 11.81m, điểm nằm khuất, có nhiều cối, nhà cửa Những điểm thống (ví dụ điểm lƣới GPS địa chính) cho độ xác cao (dƣới 3.32m) Mặc dù điểm đo có độ lệch khơng theo phía mà bị văng theo hƣớng ta dựa vào ghi điểm ảnh chụp để nối tƣơng đối xác khoảng 70% khu vực đo vẽ Hình 3.23 Các điểm đo PDA ảnh chụp điểm đo 3.6.3 Nhận xét, đánh giá Nhƣ ArcPad lập sơ đồ đo vẽ hỗ trợ cho việc thành lập đồ địa tỷ lệ 1:1000, 1:2000 khu dân cƣ nơng thơn Với 10 giây ngƣời gƣơng dựng gƣơng thao tác ArcPad Cuối ngày, trút số liệu tham chiếu file sơ đồ ArcPad ngƣời đo nối nhanh đối tƣợng đƣờng, cầu cống, nhà cửa Trong thử nghiệm việc đo nối đạt đƣợc 70%, kết hợp với tƣ liệu đồ địa hình 72 tỷ lệ 1:2000 (nếu có) cách đo địa (đo thêm điểm thừa để dễ vẽ ranh thửa, đo điểm song song để nhận biết đƣờng giao thơng) đạt đƣợc kết cao Khi ta cần vẽ sơ đồ giấy khu vực có địa vật phức tạp, bị che khuất Việc lập sơ đồ sơ họa ArcPad tăng thêm ngƣời gƣơng mà không thêm nhiều thời gian điểm đo, việc nối điểm nhanh thuận lợi Tuy nhiên phần mềm ArcPad chạy liên tục làm PDA nhanh hết pin khiến ca đo đƣợc khoảng 2,5h (phải sử dụng pin dự phòng để thay thế), ngồi cịn u cầu PDA có hình lớn (hơn 3.5 inch) tốc độ xử lý nhanh (trên 500 MHz) Hình 3.24 Lập sơ đồ đo vẽ ArcPad (đường màu đỏ sơ đồ giấy, đường màu xanh sơ đồ vẽ ArcPad, đường màu hồng độ lệch hai sơ đồ) 3.7 NHẬN XÉT VỀ KHẢ NĂNG ỨNG DỤNG GPS VÀ MOBILE GIS Thông qua thử nghiệm cho thấy tiềm ứng dụng Mobile GIS GPS cho thu thập liệu không gian đất đai lớn Công nghệ Mobile GIS GPS cầm tay (sử dụng phƣơng pháp định vị độc lập) đƣợc sử dụng thành lập đồ địa đất lâm nghiệp, thành lập sở liệu địa hình, thành lập 73 đồ trạng, đồ quy hoạch sử dụng đất tỷ lệ 1:10.000 nhỏ Cùng với đó, Mobile GIS kết hợp GPS đƣợc ứng dụng để lập sơ đồ đo vẽ đo đạc đồ địa khu vực nơng thôn (ở tỷ lệ 1:1000-1:5000) Ƣu điểm phƣơng pháp thiết bị có giá thành rẻ, gọn nhẹ, dễ sử dụng Tuy nhiên số hạn chế nhƣ độ xác chƣa cao, ví dụ nhƣ đo thử nghiệm huyện Hƣớng Hóa, tỉnh Quảng Trị có độ lệch tọa độ đo GPS cầm tay đo toàn đạc điện tử gần 5m, thử nghiệm Tuyên Quang độ lệch GPS PDA toàn đạc điện tử gần 12m Do sai số lớn không theo hƣớng nên công nghệ Mobile GIS sử dụng phƣơng pháp định vị độc lập không sử dụng đƣợc việc thu thập liệu đất đai tỷ lệ lớn (qua thử nghiệm gói giao thơng gói di tích lịch sử thành phố Huế đồ địa 1:500 1:1000) Hạn chế thứ hai đặc điểm công nghệ Mobile GIS GPS phụ thuộc vào kết nối di động sai số GPS phụ thuộc vào thơng thống khu đo, Để khắc phục nhƣợc điểm này, triển khai phƣơng pháp đo GPS phân sai (DGPS) Công nghệ GPS với ứng dụng đo LODG, đo RTK ứng dụng để đo lƣới khống chế, đo đồ địa tỷ lệ lớn, từ 1:500 đến 1:2000, điều đồng nghĩa với việc công nghệ GPS độ xác cao (LODG cho độ xác tới 3cm) sử dụng cho ứng dụng khác tỷ lệ lớn hơn, ví dụ nhƣ dẫn đƣờng, đo đạc xây dựng tuyến đƣờng, khu công nghiệp, khu đô thị Tuy nhiên công nghệ đo LODG RTK hạn chế chi phí ban đầu lớn, thiết bị nhiều, phụ thuộc vào kết nối di động nhƣ GPRS sóng radio, khơng phù hợp với dự án nhỏ phải thƣờng xuyên di chuyển Trong tƣơng lai thiết bị thu đƣợc tích hợp thêm với phần mềm GIS máy chủ trở thành Mobile GIS có độ xác cao Ví dụ trạm đo LODG đƣợc bố trí thành phố đảm nhận việc dẫn đƣờng xác dựa sở liệu đồ địa 74 KẾT LUẬN - KIẾN NGHỊ Các kết nghiên cứu luận văn cho thấy khả ứng dụng Mobile GIS GPS lớn thu thập liệu không gian đất đai Mobile GIS GPS định vị độc lập sử dụng thành lập đồ tỷ lệ nhỏ (1:10.000 nhỏ hơn) nhƣ đồ địa đất lâm nghiệp, đồ quy hoạch sử dụng đất, thành lập sở liệu địa hình Ngồi ra, hệ thống loại đƣợc sử dụng để lập sơ đồ sơ họa đo vẽ đồ địa tỷ lệ lớn (1:2000 lớn hơn) Đối với công tác thu thập liệu đất đai tỷ lệ lớn, giải pháp thích hợp sử dụng Mobile GIS kết hợp GPS phân sai (DGPS) với phƣơng pháp đo có nhiều tiềm LODG RTK Tuy nhiên, phƣơng pháp LODG RTK phụ thuộc vào tín hiệu vệ tinh nên khu vực bị che khuất nhà cao tầng, tán cây,… không áp dụng đƣợc mà phải kết hợp với đo đạc máy toàn đạc điện tử Phƣơng pháp RTK sử dụng cách truyền sóng qua radio với khu vực thơng hƣớng, địa vật nhƣ khu đất nơng nghiệp, GPRS khu vực có mật độ dân cƣ cao Hiện Tổng công ty Tài nguyên Môi trƣờng Việt Nam áp dụng thành công GPS định vị độc lập vào dự án quy hoạch sử dụng đất, thành lập đồ đất lâm nghiệp, lập sở liệu địa hình, dự án tỷ lệ nhỏ 1:10000 Tuy nhiên dự án tỷ lệ lớn đa phần thực phƣơng pháp thủ công lập lƣới khống chế đo vẽ máy thu GPS đo tĩnh, sau đo tồn đạc điện tử Vì cần đẩy mạnh ứng dụng đo LODG, RTK khu vực có điều kiện thích hợp cho phƣơng pháp đo đạc Bên cạnh đó, cần tăng cƣờng ứng dụng Mobile GIS, chi phí ban đầu thấp, thiết bị gọn nhẹ, Mobile GIS đƣợc sử dụng vào lập sơ đồ đo vẽ đồ địa chính, khâu khảo sát, thiết kế dự án đƣờng, dự án thành lập đồ tỷ lệ nhỏ, dự án đánh giá tác động mơi trƣờng Ngồi cịn ứng dụng Mobile GIS thiết bị cầm tay nhƣ PDA, điện thoại tích hợp GPS hoạt động du lịch, thƣơng mại 75 TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng Việt Trần Quốc Bình (2006), Bài giảng ArcGIS 9.2, Đại học Khoa học Tự nhiên, Đại học Quốc gia Hà Nội Trần Quốc Bình (2007), Bài giảng Trắc địa vệ tinh (Hệ thống định vị toàn cầu GPS), Đại học Khoa học Tự nhiên, Đại học Quốc gia Hà Nội Lƣơng Bảo Bình (2006), Khảo sát độ xác kỹ thuật đo DGPS thành phố Hồ Chí Minh Vũng Tàu, Khoa Kỹ thuật Xây dựng, trƣờng Đại học Bách khoa thành phố Hồ Chí Minh Bộ Tài nguyên Môi trƣờng (2008), Quy phạm thành lập đồ địa tỷ lệ 1:500, 1:1000, 1:2000, 1:5000 1:10.000, Hà Nội Trung tâm kiểm định chất lƣợng sản phẩm đo đạc đồ - Cục Đo đạc Bản đồ Việt Nam (2010), Báo cáo kỹ thuật việc kiểm tra, đánh giá độ xác cơng nghệ Locally optimized differential GPS (LODG) ứng dụng vào điều kiện thực tiễn Tĩnh Gia, Quỳnh Lưu, Hà Nội Trần Trọng Đức, Võ Minh Hải (2008), Phát triển ứng dụng GIS PDA, trƣờng Đại học Bách khoa, Đại học Quốc gia thành phố Hồ Chí Minh Trần Trọng Đức, Nguyễn Ngọc Lâu (2004), Nghiên cứu ứng dụng hệ định vị toàn cầu (GPS) công nghệ thông tin, thành phố Hồ Chí Minh Nguyễn Đại Đồng (2010), Thiết kế kỹ thuật - dự toán đo đạc lập đồ địa theo cơng nghệ LODG xã Diễn Trường, huyện Diễn Châu, tỉnh Nghệ An, Phòng Quan hệ Hợp tác Quốc tế, Tổng công ty Tài nguyên - Môi trƣờng Việt Nam, Hà Nội TS Trần Bạch Giang (2007), Ứng dụng cơng nghệ định vị tồn cầu (GPS) đo đạc - đồ, Cục Đo đạc Bản đồ, Bộ Tài nguyên Môi trƣờng, Hà Nội 10 Võ Quang Minh, Nguyễn Hồng Điệp, Trần Ngọc Trinh, Trần Văn Hùng (2005), Hệ thống thông tin địa lý, trƣờng Đại học Cần Thơ 11 Công ty TNHH trắc địa đồ Nam Phƣơng (2010), hướng dẫn sử dụng máy GPS S82, Hà Nội 12 Nguyễn Võ Thanh Phú, Lâm Thị Ngọc Nhàn (2009), Tìm hiểu Location Services cho di động xây dựng ứng dụng minh họa, Bộ môn Công nghệ phần mềm, Khoa Công nghệ Thông tin, Trƣờng Đại học Khoa học Tự nhiên thành phố Hồ Chí Minh 76 13 Sở Khoa học Công nghệ Thừa Thiên Huế (2009), Dự án GIS Huế, thành phố Huế 14 Lê Văn Trung, Đinh Viết Chủng (2005), mơ hình ứng dụng GPS GIS phục vụ công tác quản lý xe buýt địa bàn thành phố Hồ Chí Minh, Khoa Kỹ thuật Xây dựng, Đại học Bách khoa thành phố Hồ Chí Minh 15 Tổng cơng ty Tài nguyên Môi trƣờng Việt Nam (2009), Phương án thiết kế kỹ thuật thành lập sở liệu địa hình tỷ lệ 1:10.000 khu đo Quảng Trị, Nghệ An, Bắc Giang, Tuyên Quang, Hà Nội Tiếng Anh 16 Buttenfield, B., 1996 Scientific visualisation for environment modeling Interactive and proactive graphics, University of Colorado 17 David Maguire (2001), Mobile Geographic Services, Director of Products, ESRI Inc, USA, Madhapur, Hyderabad 18 El-Rabbani (2002), A Introduction to GPS: the Global Positioning System Artech House Inc, London 19 Eric Mensah - Okantey, Barend Kobben (2008), Mobile GIS for Cadastral Data Collection in Ghana, Geospatial Crossroads, Heidelberg 20 ESRI (2004), Mobile GIS, http://www.esri.com/mobilegis 21 ESRI (2005), Maps and Inventories Water/Wastewater Infrastructure with GIS and GPS, Edgecombe County, North Carolina 22 FreeWiMaxInfo, http://www.freewimaxinfo.com/how-2g-works.html 23 FreeWiMaxInfo, http://www.freewimaxinfo.com/gsm-technology.html 24 Gartner, G (2003), Maps and the Internet, In: Peterson, Oxford, U.K: Elsevier Science Ltd 25 Hardy Pundt, Klaus Brinkkotter-Runde (2000), Visualization of spatial data for field based GIS, Institute for Geoinformatics, University of Munster, Munster, Germany 26 Jing Li, George Taylor, Chris Brunsdon, Andrew Olden, Dorte Steup and Marylin Winter (2004), Simulator for GPS and GIS intergrated navigation and positioning research: Bus positioning, using GPS observations, Odometer readings and Map matching, University of Gavle, Sweden 27 Marina L Gavrilova, PhD (2008), Medical Mobile GIS Tracking, SPARCS Laboratory co-head, Dept of Computer Science, University of Calgary, Canada 77 28 Ming-Hsiang Tsou (2004), tích hợp cơng nghệ Mobile GIS, GPS Wireless Internet Map Servers phục vụ việc quản lý giám sát môi trường, Department of Geography, San Diego State University 29 Mobile Phones UK, http://www.mobile-phones-uk.org.uk/gprs.htm 30 OGC, http://www.opengeospatial.org/standards/wmts 31 Supergeo Technologies Inc, Taipei, Taiwan, www.supergeotek.com 32 Wikipedia, http://en.wikipedia.org/wiki/Satellite_geodesy 33 Wikipedia, http://en.wikipedia.org/wiki/High-Speed_Downlink_Packet_Access 34 Wikipedia, http://en.wikipedia.org/wiki/Web_Map_Service 35 Wikipedia, http://en.wikipedia.org/wiki/GSM_frequency_bands 36 Xue Y, Cracknell A P, Gou H D (2002), Telegeoprocessing: The intergration of remote sensing, Geographic Information System (GIS), Global Positioning System (GPS) and telecommunication, International Journal of Remote Sensing, Volume 23, Issue 9, 2002 78