Khảo sát độ chính xác kỹ thuật định vị dgps và ứng dụng trong việc thành lập bản đồ tỷ lệ lớn

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HỒ CHÍ MINH TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA -o0o - TRƯƠNG THANH HẢI KHẢO SÁT ĐỘ CHÍNH XÁC KỸ THUẬT ĐỊNH VỊ DGPS VÀ ỨNG DỤNG TRONG VIỆC THÀNH LẬP BẢN ĐỒ TỶ LỆ LỚN CHUYÊN NGÀNH : KỸ THUẬT TRẮC ĐỊA MÃ SỐ NGÀNH 60.52.85 : LUẬN VĂN THẠC SĨ Tháng 12/2008 CƠNG TRÌNH ĐƯỢC HỒN THÀNH TẠI TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HỒ CHÍ MINH Cán hướng dẫn khoa học: Tiến sĩ LÊ TRUNG CHƠN Cán chấm nhận xét 1: Cán chấm nhận xét 2: Luận văn thạc sĩ bảo vệ HỘI ĐỒNG CHẤM BẢO VỆ LUẬN VĂN THẠC SĨ TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA , Ngày tháng năm 2008 TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA PHÒNG ĐÀO TẠO SAU ĐẠI HỌC CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM ĐỘC LẬP - TỰ DO - HẠNH PHÚC - NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ Họ tên học viên: Phái : Nam TRƯƠNG THANH HẢI Ngày, tháng, năm sinh: 04/07/1980 Nơi sinh: Tp.HCM Chuyên ngành: Kỹ thuật trắc địa MSHV: 02205526 I - TÊN ĐỀ TÀI: KHẢO SÁT ĐỘ CHÍNH XÁC KỸ THUẬT ĐỊNH VỊ DGPS VÀ ỨNG DỤNG TRONG VIỆC THÀNH LẬP BẢN ĐỒ TỶ LỆ LỚN II - NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG: - Tìm hiểu kỹ thuật định vị DGPS với số cải hệ thống OmniSTAR trạm phát Vũng Tàu - Khảo sát so sánh độ xác kỹ thuật định vị DGPS với số cải hai hệ thống nhiều khu vực khác nhiều phương pháp đo khác - Nghiên cứu ứng dụng đề xuất sử dụng trang thiết bị dịch vụ cung cấp số cải cơng tác thành lập đồ địa hình đáy sơng biển, đo đạc thành lập đồ địa hình, đồ địa ứng dụng khác III - NGÀY GIAO NHIỆM VỤ: IV - NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ: V - CÁN BỘ HƯỚNG DẪN: CÁN BỘ HƯỚNG DẪN CN BỘ MÔN QL CHUYÊN NGÀNH TS LÊ TRUNG CHƠN TS NGUYỄN NGỌC LÂU Nội dung đề cương luận văn thạc sĩ hội đồng chun nghành thơng qua Ngày TRƯỞNG PHỊNG ĐT-SĐH tháng năm 2008 TRƯỞNG KHOA QL NGÀNH KHẢO SÁT ĐỘ CHÍNH XÁC KỸ THUẬT ĐỊNH VỊ DGPS VÀ ỨNG DỤNG TRONG VIỆC THÀNH LẬP BẢN ĐỒ TỶ LỆ LỚN LỜI CẢM ƠN Trước hết xin chân thành cảm ơn thầy cô Bộ môn Địa Tin Học giảng dạy hướng dẫn tơi suốt q trình học làm luận văn Tôi xin chân thành cảm ơn thầy Lê Trung Chơn tận tình giúp đỡ hướng dẫn tơi hồn thành luận văn trọng tâm dẫn tận tình để giải vấn đề cần thiết Xin chân thành cảm ơn gia đình, người thân, bạn bè giúp đỡ nguồn động viên to lớn giúp tơi hồn thành luận văn Ngày tháng 12 năm 2008 Trương Thanh Hải KHẢO SÁT ĐỘ CHÍNH XÁC KỸ THUẬT ĐỊNH VỊ DGPS VÀ ỨNG DỤNG TRONG VIỆC THÀNH LẬP BẢN ĐỒ TỶ LỆ LỚN TĨM TẮT Luận văn nghiên cứu độ xác phương pháp định vị DGPS với số cải hệ thống OmniSTAR trạm phát Vũng Tàu Qua đem lại nhìn tổng quan kỹ thuật định vị DGPS Việt Nam, độ xác đạt được, ưu điểm hạn chế hệ thống Đề tài đưa số máy thu để tiến hành thử nghiệm từ giúp cho người sử dụng lựa chọn trang thiết bị phù hợp với u cầu cơng việc Trên sở đề tài đề xuất ứng dụng kỹ thuật định vị DGPS vào công tác đo đạc thành lập đồ đáy sông biển, công tác thành lập đồ địa chính, địa hình Khuyến cáo sử dụng máy thu nhà cung cấp số cải để đáp ứng yêu cầu độ xác mang lại hiệu kinh tế KHẢO SÁT ĐỘ CHÍNH XÁC KỸ THUẬT ĐỊNH VỊ DGPS VÀ ỨNG DỤNG TRONG VIỆC THÀNH LẬP BẢN ĐỒ TỶ LỆ LỚN MỤC LỤC trang PHẦN I MỞ ĐẦU ĐẶT VẤN ĐỀ MỤC TIÊU CỦA ĐỀ TÀI PHƯƠNG PHÁP THỰC HIỆN PHẦN II NỘI DUNG CHƯƠNG CÔNG NGHỆ GPS 1.1 HỆ TOẠ ĐỘ VÀ CAO ĐỘ GPS 1.1.1 Hệ toạ độ địa tâm Descartes 1.1.2 Hệ toạ độ trắc địa WGS-84 1.1.3 Hệ độ cao GPS 1.2 HỆ THỐNG ĐỊNH VỊ TOÀN CẦU GPS 1.2.1 Bộ phận không gian 1.2.2 Bộ phận điều khiển 10 1.2.3 1.2.4 Bộ phận sử dụng Sơ lược tín hiệu phát vệ tinh hệ thống định vị toàn cầu 10 11 1.2.5 Các loại sai số định vị GPS 12 1.2.5.1 Sai số hệ thống 12 1.2.5.2 Sai số ngẩu nhiên 16 1.2.6 CHƯƠNG Các phương pháp định vị GPS 16 1.2.6.1 Định vị tuyệt đối 16 1.2.6.2 Định vị tương đối 18 1.2.6.3 Phương pháp định vị RTK 19 1.2.6.4 Phương pháp định vị DGPS 19 PHƯƠNG PHÁP ĐỊNH VỊ DGPS 2.1 CƠ SỞ LÝ THUYẾT 21 2.2 NHỮNG KIỂU ĐỊNH VỊ DGPS 2.3 MỘT SỐ NGUỒN PHÁT VÀ CÁC THIẾT BỊ HIỆN NAY ĐANG SỬ DỤNG TẠI VIỆT NAM PHỤC VỤ CHO CÔNG TÁC ĐO ĐẠC 2.3.1 Nguồn phát thiết bị thu DGPS sử dụng dải tần số cao UHF VN 2.3.2 Nguồn tín hiệu thiết bị thu DGPS sử dụng công nghệ Beacon System 2.3.3 Nguồn thu tín hiệu thiết bị thu DGPS OMNISTAR 21 23 23 2.4 GIỚI THIỆU TRẠM PHÁT GPS QUỐC GIA VŨNG TÀU 24 2.5 GIỚI THIỆU HỆ THỐNG ĐỊNH VỊ OMNISTAR 24 2.5.1 Hệ thống OmniSTAR 23 23 25 KHẢO SÁT ĐỘ CHÍNH XÁC KỸ THUẬT ĐỊNH VỊ DGPS VÀ ỨNG DỤNG TRONG VIỆC THÀNH LẬP BẢN ĐỒ TỶ LỆ LỚN 2.5.2 Các dịch vụ hệ thống 2.6 CÁC THÔNG ĐIỆP CHUẨN NMEA-0183 2.7 CÁC THÔNG ĐIỆP RTCM-104 Input/Output CHƯƠNG CÔNG TÁC THU THẬP SỐ LIỆU VÀ ĐÁNH GIÁ ĐỘ CHÍNH XÁC 3.1 TRANG THIẾT BỊ DÙNG TRONG KHẢO SÁT 29 32 34 3.1.1 MÁY THU DGPS 34 3.1.2 PHẦN MỀM TÍCH HỢP DỮ LIỆU 38 3.1.3 KẾT NỐI THIẾT BỊ TRONG KHẢO SÁT 41 3.2 PHƯƠNG PHÁP KHẢO SÁT VÀ ĐÁNH GIÁ ĐỘ CHÍNH XÁC CHƯƠNG 28 3.2.1 QUI TRÌNH THU THẬP SỐ LIỆU ĐO DGPS 3.2.2 PHƯƠNG PHÁP ĐÁNH GIÁ ĐỘ CHÍNH XÁC KHẢO SÁT ĐỘ CHÍNH XÁC KỸ THUẬT ĐỊNH VỊ DGPS VỚI SỐ CẢI CHÍNH CỦA HỆ THỐNG OMNISTAR VÀ TRẠM PHÁT VŨNG TÀU 4.1 KHẢO SÁT TẠI VŨNG TÀU 42 43 44 46 4.1.1 ĐO TĨNH KHÔNG MỐC 46 4.1.2 ĐO ĐỘNG TRÊN TUYẾN THẲNG 51 4.2 KHẢO SÁT TẠI ĐỒNG NAI 53 4.3 KHẢO SÁT TẠI TP HỒ CHÍ MINH 56 4.3.1 4.3.2 4.3.3 ĐO TĨNH TRÊN MỐC 56 4.3.1.1 Mốc GPS 56 4.3.1.2 Mốc DG 59 ĐO ĐỘNG TRÊN TUYẾN THẲNG ĐO ĐỘNG MẠNG LƯỚI GIAO THƠNG KHU DÂN CƯ BÌNH HƯNG 62 65 4.4 KHẢO SÁT TẠI CẦN THƠ 4.4.1 4.4.2 ĐO TĨNH MỐC GA ĐO ĐỘNG MẠNG LƯỚI GIAO THÔNG NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN Ô MÔN 4.5 KHẢO SÁT TẠI CHÂU PHÚ - AN GIANG 67 67 70 72 4.5.1 ĐO TĨNH KHÔNG MỐC 72 4.5.2 ĐO ĐỘNG TRÊN TUYẾN THẲNG 76 4.6 KẾT LUẬN 4.6.1 PHƯƠNG PHÁP ĐO TĨNH 79 79 4.6.2 PHƯƠNG PHÁP ĐO ĐỘNG 81 ỨNG DỤNG CỦA CÔNG NGHỆ ĐỊNH VỊ DGPS TRONG ĐO ĐẠC THÀNH LẬP BẢN ĐỒ TỶ LỆ LỚN 5.1 ỨNG DỤNG VÀO CÔNG TÁC TRẮC ĐỊA CĨ ĐỘ CHÍNH XÁC 84 THẤP CHƯƠNG 5.2 ĐO ĐẠC THÀNH LẬP BẢN ĐỒ ĐỊA HÌNH ĐÁY 84 KHẢO SÁT ĐỘ CHÍNH XÁC KỸ THUẬT ĐỊNH VỊ DGPS VÀ ỨNG DỤNG TRONG VIỆC THÀNH LẬP BẢN ĐỒ TỶ LỆ LỚN 5.3 ĐO ĐẠC THÀNH LẬP BẢN ĐỒ GIAO THÔNG (TỶ LỆ 1:5000 & 1:10000) 5.3.1 ĐO ĐẠC THÀNH LẬP BẢN ĐỒ GIAO THÔNG KHU VỰC NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN Ô MÔN 5.3.2 ĐO ĐẠC THÀNH LẬP BẢN ĐỒ GIAO THƠNG KHU DÂN CƯ BÌNH HƯNG 87 5.4 ĐO ĐẠC THÀNH LẬP BẢN ĐỒ ĐỊA CHÍNH 91 5.5 ĐO ĐẠC THÀNH LẬP BẢN ĐỒ ĐỊA HÌNH 92 PHẦN III KẾT LUẬN 87 88 94 ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ KHẢO SÁT ĐÁNH GIÁ KHẢ NĂNG ƯNG DỤNG TRONG VIỆC THÀNH LẬP BẢN ĐỒ TỶ LỆ LỚN 94 97 ĐÁNH GIÁ ƯU VÀ KHUYẾT ĐIỂM 98 HƯỚNG PHÁT TRIỂN 98 TÀI LIỆU THAM KHẢO 99 LÝ LỊCH TRÍCH NGANG 101 PHỤ LỤC 102 PHỤ LỤC 2.1 2.2 2.3 2.4 2.5 2.6 2.7 2.8 PHỤ LỤC 3.1 BẢNG TỪ VIẾT TĂT Biểu đồ thể độ lệch giá trị vĩ độ (B), kinh độ (L) theo giá trị trung bình đo điểm VT1 Biểu đồ thể độ lệch giá trị vĩ độ (B), kinh độ (L) theo giá trị trung bình đo điểm VT2 Biểu đồ thể độ lệch giá trị vĩ độ (B), kinh độ (L) theo giá trị trung bình đo mốc M Biểu đồ thể độ lệch giá trị vĩ độ (B), kinh độ (L) theo giá trị trung bình đo mốc GPS8 Biểu đồ thể độ lệch giá trị vĩ độ (B), kinh độ (L) theo giá trị trung bình đo mốc DG7 Biểu đồ thể độ lệch giá trị vĩ độ (B), kinh độ (L) theo giá trị trung bình đo mốc GA Biểu đồ thể độ lệch giá trị vĩ độ (B), kinh độ (L) theo giá trị trung bình đo điểm CP1 Biểu đồ thể độ lệch giá trị vĩ độ (B), kinh độ (L) theo giá trị trung bình đo điểm CP2 BẢN VẼ THỂ HIỆN ĐỘ LỆCH KHI ĐO TRÊN TUYẾN THẲNG TẠI VŨNG TÀU ( Máy thu SeaSTAR 3100 LRS, R110, DGPS MAX, DGPS 220) 103 103-104 105-106 107 108-109 110-111 112-113 114-115 116-117 118 119-122 3.2 BẢN VẼ THỂ HIỆN ĐỘ LỆCH KHI ĐO TRÊN TUYẾN THẲNG TẠI CẦU THỦ THIÊM (Máy thu HP-8200, SeaSTAR 3100 LRS, R110, DGPS 220) 123-126 3.3 BẢN VẼ MẶT BẰNG GIAO THÔNG KHU DÂN CƯ BÌNH HƯNG (Máy thu HP-8200, SEASTAR 3100 LRS, R110, DGPS MAX) 127-130 3.4 BẢN VẼ MẶT BẰNG GIAO THÔNG NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN Ô 131-134 KHẢO SÁT ĐỘ CHÍNH XÁC KỸ THUẬT ĐỊNH VỊ DGPS VÀ ỨNG DỤNG TRONG VIỆC THÀNH LẬP BẢN ĐỒ TỶ LỆ LỚN MÔN (Máy thu HP-8200, SEASTAR 3100 LRS, R110, DGPS MAX) 3.5 BẢN VẼ THỂ HIỆN ĐỘ LỆCH KHI ĐO TRÊN TUYẾN THẲNG TẠI CHÂU PHÚ – AN GIANG (Máy thu HP-8200, SeaSTAR 3100 LRS, R110, DGPS MAX, DGPS 220) 135-139 KHẢO SÁT ĐỘ CHÍNH XÁC KỸ THUẬT ĐỊNH VỊ DGPS VÀ ỨNG DỤNG TRONG VIỆC THÀNH LẬP BẢN ĐỒ TỶ LỆ LỚN DANH MỤC HÌNH VÀ BẢNG BỂU Hình 1.1 Hình 1.2 Hình 1.3 Hình 1.4 Hình 1.5 Hình 1.6 Hình 1.7 Hình 1.8 Hình 1.9 Hình 1.10 Hình 1.11 Hình 2.1 Hình 2.2 Hình 2.3 Hình 2.4 Hình 2.5 Hình 2.6 Hình 3.1 Hình 3.2 Hình 3.3 Hình 3.4 Hình 3.5 Hình 3.6 Hình 3.7 Hình 3.8 Hệ toạ độ địa tâm Hệ độ cao GPS Các vệ tinh GPS quỹ đạo Mạng lưới trạm điều khiển GPS Tín hiệu GPS Cấu trúc tín hiệu GPS Quỹ đạo vệ tinh ảnh hưởng đến kết đo Ảnh hưởng tầng điện ly đến kết đo Ảnh hưởng tầng đối lưu Hiện tượng đa đường chuyền Định vị điểm tuyệt đối Phương pháp đo DGPS Nguyên lý hoạt động hệ thống OmniSTAR Mạng lưới trạm tĩnh giới (OmniSTAR) Các trạm tĩnh phạm vi phủ sóng vệ tinh (OmniSTAR) Các khu vực hệ thống (OmniSTAR) Các trạm cung cấp số cải cho dịch vụ HP Máy thu HP-8200 Máy thu SeaSTAR 3100 LRS Máy thu Hemisphere R110 Máy thu DGPS MAX Máy thu DGPS 220 Giao diện chương trình DGPS acuracy Sơ đồ kết nối máy thu với máy tính Trang 10 11 12 13 14 15 15 18 21 25 25 26 27 29 35 35 36 37 37 38 39 39 Hình 3.9 Giao diện chương trình DGPS acuracy cài đặt tham số giao tiếp với máy thu Chương trình DGPS acuracy hoạt động Hình 3.10 Lắp đặt antenna định tâm mốc 41 Hình 3.11 Hình 4.1 Kết nối thiết bị khảo sát DGPS động Biểu đồ thể độ lệch giá trị vĩ độ (B), kinh độ (L) theo giá trị trung bình máy thu mốc VT1 Biểu đồ thể độ lệch giá trị vĩ độ (B), kinh độ (L) theo giá trị trung bình máy thu mốc VT2 Biểu đồ thể độ lệch giá trị vĩ độ (B), kinh độ (L) theo giá trị trung bình máy thu mốc M Mốc GPS8 41 50 Hình 4.2 Hình 4.3 Hình 4.4 40 50 55 56 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 ... thành lập đồ địa hình tỷ lệ 1:500, 1:1000, 1:2000, 1:5000 - Ứng dụng vào công tác đo đạc thành lập đồ giao thơng KHẢO SÁT ĐỘ CHÍNH XÁC KỸ THUẬT ĐỊNH VỊ DGPS VÀ ỨNG DỤNG TRONG VIỆC THÀNH LẬP BẢN... KHẢO SÁT ĐỘ CHÍNH XÁC KỸ THUẬT ĐỊNH VỊ DGPS VÀ ỨNG DỤNG TRONG VIỆC THÀNH LẬP BẢN ĐỒ TỶ LỆ LỚN Hình 2.5: Các Khu Vực Trong Hệ Thống Trong khu vực Đơng Nam Á có trạm sau: 27 KHẢO SÁT ĐỘ CHÍNH XÁC... $GPGGA,040143.00,1047.27675384,N,10643.02853815,E,4,12,0.8,4.098,M,2.551,M,14.0,1000*40 40 KHẢO SÁT ĐỘ CHÍNH XÁC KỸ THUẬT ĐỊNH VỊ DGPS VÀ ỨNG DỤNG TRONG VIỆC THÀNH LẬP BẢN ĐỒ TỶ LỆ LỚN 3.1.3 KẾT NỐI THIẾT BỊ TRONG KHẢO SÁT - Trong khảo sát sử dụng lúc máy thu trên,