Nghiên cứu sử dụng hạ tầng mạng viễn thông di động trong đo đạc địa chính bằng phương pháp đo GPS động thời gian thực

Nghiên cứu sử dụng hạ tầng mạng viễn thông di động trong đo đạc địa chính bằng phương pháp đo GPS động thời gian thực Nghiên cứu sử dụng hạ tầng mạng viễn thông di động trong đo đạc địa chính bằng phương pháp đo GPS động thời gian thực luận văn tốt nghiệp thạc sĩ

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN PHẠM THÀNH VIỆT NGHIÊN CỨU SỬ DỤNG HẠ TẦNG MẠNG VIỄN THÔNG DI ĐỘNG TRONG ĐO ĐẠC ĐỊA CHÍNH BẰNG PHƢƠNG PHÁP ĐO GPS ĐỘNG THỜI GIAN THỰC LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC HÀ NỘI - 2015 ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN PHẠM THÀNH VIỆT NGHIÊN CỨU SỬ DỤNG HẠ TẦNG MẠNG VIỄN THÔNG DI ĐỘNG TRONG ĐO ĐẠC ĐỊA CHÍNH BẰNG PHƢƠNG PHÁP ĐO GPS ĐỘNG THỜI GIAN THỰC Ngành: Quản lý đất đai Mã số: 60850103 LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC NGƢỜI HƢỚNG DẪN KHOA HỌC PGS.TS TRẦN QUỐC BÌNH HÀ NỘI - 2015 LỜI CẢM ƠN Tôi xin chân thành gửi lời cảm ơn sâu sắc đến PGS.TS Trần Quốc Bình ngƣời bảo hƣớng dẫn tơi tận tình suốt q trình nghiên cứu đề tài hồn thành luận văn Trong suốt trình học tập, nghiên cứu hồn thành luận văn, tơi nhận đƣợc tạo điều kiện, giúp đỡ nhiệt tình thầy giáo Khoa Địa lý, Trƣờng Đại học Khoa học Tự nhiên, Đại học Quốc gia Hà Nội Trong thời gian thực nghiệm, nhận đƣợc giúp đỡ, tạo điều kiện anh Trƣơng An Phong cán Viện Khoa học Đo đạc Bản đồ giúp đỡ tơi q trình thực luận văn Ngồi tri ân đây, tơi xin cam đoan nội dung đƣợc trình bày luận văn cơng trình nghiên cứu riêng Tôi biết ơn mong nhận đƣợc ý kiến đóng góp phản hồi nội dung nghiên cứu cơng trình Ngày 15 tháng 12 năm 2015 PHẠM THÀNH VIỆT MỤC LỤC MỞ ĐẦU .1 CHƢƠNG TỔNG QUAN VỀ ỨNG DỤNG GPS TRONG ĐO ĐẠC ĐỊA CHÍNH 1.1 Vai trò, nội dung u cầu cơng tác đo đạc địa hệ thống quản lý đất đai 1.1.1 Vai trị đo đạc địa 1.1.2 Nội dung cơng tác đo đạc địa 1.1.3 Yêu cầu kỹ thuật cơng tác đo đạc địa 1.2 Các phƣơng pháp đo đạc địa 10 1.2.1 Đo đạc phƣơng pháp toàn đạc điện tử 10 1.2.2 Đo đạc công nghệ ảnh số 11 1.2.3 Đo đạc công nghệ GPS .12 1.2.4 Khái quát hệ thống GPS 13 1.3 Tình hình ứng dụng GPS đo đạc địa .17 1.4 Tình hình nghiên cứu ngồi nƣớc sử dụng mạng viến thông đo đạc GPS 18 CHƢƠNG THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐO ĐẠC ĐỊA CHÍNH BẰNG PHƢƠNG PHÁP ĐO GPS ĐỘNG THỜI GIAN THỰC SỬ DỤNG HẠ TẦNG MẠNG VIỄN THÔNG DI ĐỘNG 21 2.1 Cơ sở khoa học phƣơng pháp đo GPS động thời gian thực 21 2.1.1 Phƣơng pháp đo tĩnh (static) 22 2.1.2 Phƣơng pháp đo tĩnh nhanh (fast static) 22 2.1.3 Phƣơng pháp đo động (Kinematic) 23 2.1.4 Phƣơng pháp đo giả động 25 2.1.5 Nguyên lý phƣơng pháp đo GPS động thời gian thực 27 2.1.6 Những vấn đề cần khắc phục đo đạc địa phƣơng pháp đo GPS động thời gian thực 31 2.1.7 Tiềm sử dụng mạng viễn thông di động đo GPS động thời gian thực 32 2.2 Thiết kế hệ thống đo GPS động thời gian thực sử dụng hạ tầng mạng viễn thông di động .34 2.2.1 Các thiết bị phần cứng sơ đồ kết nối .35 2.2.2 Phần mềm chƣơng trình điều khiển 36 2.3 Quy trình đo đạc 37 CHƢƠNG THỬ NGHIỆM ĐO ĐẠC ĐỊA CHÍNH BẰNG PHƢƠNG PHÁP ĐO GPS ĐỘNG THỜI GIAN THỰC TẠI HUYỆN LƢƠNG TÀI, TỈNH BẮC NINH 42 3.1 Khái quát khu vực thử nghiệm 42 3.1.1 Vị trí địa lý 42 3.1.2 Đặc điểm địa hình, địa vật 42 3.1.3 Đặc điểm kinh tế, xã hội 43 3.2 Điều kiện phƣơng pháp thử nghiệm 44 3.3 Phƣơng pháp thử nghiệm 46 3.4 Trình tự bƣớc tiến hành đo đạc thử nghiệm 50 3.4.1 Quá trình đo tĩnh để xác định tọa độ điểm khống chế đo vẽ 50 3.4.2 Quá trình đo động thời gian thực sử dụng sóng radio 50 3.4.3 Q trình đo động thời gian thực sử dụng hạ tầng mạng viễn thông di động 51 3.5 Kết thử nghiệm 52 3.5.1 Thử nghiệm so sánh phƣơng pháp đo động thời gian thực công nghệ sử dụng hạ tầng mạng viễn thông di động sử dụng sóng radio 52 3.5.2 Thử nghiệm sử dụng phƣơng pháp đo động thời gian thực sử dụng hạ tầng mạng viễn thông di động với vị trí đặt Base khơng đƣợc thuận tiện .55 3.5.3 Thử nghiệm đánh giá ảnh hƣởng chất lƣợng đƣờng truyền mạng đo động thời gian thực sử dụng hạ tầng mạng viễn thông di động 56 3.5.4 Thử nghiệm đánh giá ảnh hƣởng khoảng cách từ trạm Base đến Rover phƣơng pháp đo động thời gian thực sử dụng hạ tầng mạng viễn thông di động 57 3.5.5 Thử nghiệm sử dụng phƣơng pháp đo động thời gian thực sử dụng hạ tầng mạng viễn thông di động để đo đạc điểm chi tiết 61 3.6 Đề xuất số giải pháp nâng cao hiệu sử dụng mạng viễn thơng di động đo đạc địa phƣơng pháp đo GPS động thời gian thực 63 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 65 TÀI LIỆU THAM KHẢO 67 PHỤ LỤC 69 Phụ lục 1: Kết đo điểm chi tiết phƣơng pháp toàn đạc .69 Phụ lục 2: Kết so sánh điểm chi tiết với kết đo máy toàn đạc 71 Phụ lục 3: Các kết so sánh thời gian khởi đo suy giảm độ xác điểm khống chế 73 Phụ lục : Ví dụ số liệu đầu thiết bị 77 DANH MỤC HÌNH Hình 1.1: Cấu trúc hệ thống GPS 14 Hình 1.2: Chuyển động vệ tinh Quỹ đạo .15 Hình 1.3: Mạng lƣới trạm điều khiển hệ thống GPS từ sau năm 2005 16 Hình 2.1: Sơ đồ kỹ thuật đo tĩnh 22 Hình 2.2: Sơ đồ kỹ thuật đo GPS động (Kinematic GPS) 24 Hình 2.3: Sơ đồ kết nối hệ thống đo GPS động thời gian thực .36 Sử dụng hạ tầng mạng viễn thông di động 36 Hình 2.4: Giao diện phần mềm cài đặt kết nối Server 37 Hình 2.5: Giao diện phần mềm cài đặt điều khiển đo đạc 37 Hình 2.6: Giao diện phần mềm cấ u hình máy Base 38 Hình 2.7: Giao diện phần mềm cấ u hin ̀ h máy Rover 39 Hình 2.8: Giao diện phần mềm cấ u hình liệu đầu máy Rover 39 Hình 2.9: Quy trình đo đạc địa RTK 41 Hình 3.1: Sơ đồ vị trí huyện Lƣơng Tài ảnh Google Earth 42 Hình 3.2: Sơ đồ phân bố điểm địa sở đặt máy Base 48 Hình 3.3: Sơ đồ phân bố điểm khống chế khu đo thơng thống 49 Hình 3.4: Sơ đồ phân bố điểm khống chế khu đo bị che khuất phần .49 Hình 3.5: Sơ đồ phân bố điểm khống chế khu đo bị che khuất phần nhà cửa 50 Hình 3.6: So sánh độ xác phƣơng pháp đo động thời gian thực sử dụng hạ tầng mạng viễn thông di động sử dụng sóng radio điểm thử nghiệm .54 Hình 3.7: Đồ thị so sánh thời gian khởi đo phƣơng pháp đo động thời gian thực sử dụng hạ tầng mạng viễn thông di động sử dụng só� suy giảm độ xác đo động thời gian thực sử dụng hạ tầng mạng viễn thông di động sử dụng vị trí đặt Base khác Tên điểm BD-A01 BD-A02 BD-A03 BD-A04 BD-A05 BD-A06 BD-A07 BD-A08 BD-A09 BD-A10 BD-A11 Đo RTK sử dụng mạng viễn thơng điều kiện vị trí đặt Base thoáng Dx Dy Dz Dxy -0.004 -0.004 -0.017 0.006 -0.010 0.007 -0.010 0.012 -0.005 0.004 -0.013 0.006 -0.004 0.007 -0.017 0.008 0.002 0.004 0.002 0.004 -0.015 0.019 0.022 0.024 -0.017 0.020 0.021 0.026 0.015 0.012 -0.033 0.019 -0.016 -0.011 -0.018 0.019 0.016 -0.014 0.016 0.021 0.010 -0.018 0.017 0.021 73 Đo RTK sử dụng mạng viễn thông điều kiện vị trí đặt Base khuất Dx Dy Dz Dxy 0.008 -0.001 -0.009 0.008 -0.001 0.013 -0.010 0.013 -0.005 -0.005 -0.013 0.007 -0.007 -0.010 -0.017 0.012 0.004 0.006 0.002 0.007 -0.005 -0.023 0.008 0.024 -0.011 -0.013 -0.018 0.017 -0.007 -0.019 0.014 0.020 0.012 0.002 0.015 0.012 0.014 -0.003 0.019 0.014 0.016 -0.021 -0.012 0.026 Tên điểm BD-A12 BD-A13 BD-A14 BD-A15 Đo RTK sử dụng mạng viễn thông điều kiện vị trí đặt Base thống Dx Dy Dz Dxy 0.020 0.012 0.020 0.023 0.004 0.014 -0.016 0.015 0.014 0.009 -0.029 0.017 -0.011 0.021 0.025 0.024 Đo RTK sử dụng mạng viễn thơng điều kiện vị trí đặt Base khuất Dx Dy Dz Dxy -0.008 -0.015 0.016 0.017 0.010 0.009 0.016 0.013 0.007 -0.019 -0.010 0.020 -0.011 0.027 0.010 0.029 So sánh thời gian khởi đo đo động thời gian thực sử dụng hạ tầng mạng viễn thông di động sử dụng vị trí đặt Base khác Tên điểm BD-A01 BD-A02 BD-A03 BD-A04 BD-A05 BD-A06 BD-A07 BD-A08 BD-A09 BD-A10 BD-A11 BD-A12 BD-A13 BD-A14 BD-A15 Thời gian khởi đo (đơn vị giây) Đo RTK sử dụng mạng viễn Đo RTK sử dụng mạng viễn thông điều kiện vị trí đặt thơng điều kiện vị trí Base thống đặt Base khuất 12 28 24 26 11 28 12 26 18 30 15 30 18 32 17 30 17 29 15 31 18 31 18 31 15 29 15 30 So sánh độ xác đo động thời gian thực sử dụng hạ tầng mạng viễn thông di động với tốc độ đường truyền khác Tên điểm BD-A01 BD-A02 BD-A03 BD-A04 Đo RTK sử dụng mạng viễn thông 3G Dx -0.004 -0.010 -0.005 -0.004 Dy -0.004 0.007 0.004 0.007 Dz -0.017 -0.010 -0.013 -0.017 Dxy 0.006 0.012 0.006 0.008 74 Đo RTK sử dụng mạng viễn thông 2.5G Dx -0.007 -0.012 -0.002 -0.005 Dy -0.007 0.009 0.003 0.006 Dz -0.017 -0.010 -0.012 -0.016 Dxy 0.010 0.015 0.004 0.008 Đo RTK sử dụng mạng viễn thông 3G Tên điểm BD-A05 BD-A06 BD-A07 BD-A08 BD-A09 BD-A10 BD-A11 BD-A12 BD-A13 BD-A14 BD-A15 Dx 0.002 -0.015 -0.017 0.015 -0.016 0.016 0.010 0.020 0.004 0.014 -0.011 Dy 0.004 0.019 0.020 0.012 -0.011 -0.014 -0.018 0.012 0.014 0.009 0.021 Dz 0.002 0.022 0.021 -0.033 -0.018 0.016 0.017 0.020 -0.016 -0.029 0.025 Dxy 0.004 0.024 0.026 0.019 0.019 0.021 0.021 0.023 0.015 0.017 0.024 Đo RTK sử dụng mạng viễn thông 2.5G Dx 0.004 -0.014 -0.018 0.017 -0.013 0.018 0.010 0.022 0.006 0.016 -0.012 Dy 0.007 0.017 0.019 0.011 -0.014 -0.012 -0.017 0.010 0.017 0.011 0.023 Dz 0.004 0.022 0.020 -0.035 -0.017 0.017 0.020 0.023 -0.019 -0.026 0.025 Dxy 0.008 0.022 0.026 0.020 0.019 0.022 0.020 0.024 0.018 0.019 0.026 Bảng thời gian khởi đo đo động thời gian thực sử dụng hạ tầng mạng viễn thông di động sử dụng tốc độ đường truyền khác Tên điểm BD-A01 BD-A02 BD-A03 BD-A04 BD-A05 BD-A06 BD-A07 BD-A08 BD-A09 BD-A10 BD-A11 BD-A12 BD-A13 BD-A14 BD-A15 Thời gian khởi đo (đơn vị giây) Đo RTK sử dụng mạng viễn Đo RTK sử dụng mạng thông 3G viễn thông 2.5G 13 13 12 17 13 14 11 14 14 17 23 15 21 17 22 18 19 16 23 18 19 14 19 16 22 18 22 17 22 75 Thời gian khởi đo tăng dần khoảng cách từ Base đến Rover Thời gian khởi đo (đơn vị giây) Tên điểm BD-A01 BD-A02 BD-A03 BD-A04 BD-A05 BD-A06 BD-A07 BD-A08 BD-A09 BD-A10 BD-A11 BD-A12 BD-A13 BD-A14 BD-A15 khoảng cách km 22 18 24 20 17 15 20 25 25 23 22 21 24 18 22 khoảng cách 16 km 41 35 41 45 35 41 45 37 38 41 38 37 42 36 37 76 khoảng cách 18 km 64 55 61 55 57 64 61 59 65 63 55 62 57 ... sử dụng hạ tầng mạng viễn thông di động sử dụng sóng radio điểm thử nghiệm .54 Hình 3.7: Đồ thị so sánh thời gian khởi đo phƣơng pháp đo động thời gian thực sử dụng hạ tầng mạng viễn thông di động. .. phƣơng pháp đo GPS động thời gian thực 27 2.1.6 Những vấn đề cần khắc phục đo đạc địa phƣơng pháp đo GPS động thời gian thực 31 2.1.7 Tiềm sử dụng mạng viễn thông di động đo GPS động thời. .. KẾ HỆ THỐNG ĐO ĐẠC ĐỊA CHÍNH BẰNG PHƢƠNG PHÁP ĐO GPS ĐỘNG THỜI GIAN THỰC SỬ DỤNG HẠ TẦNG MẠNG VIỄN THÔNG DI ĐỘNG 21 2.1 Cơ sở khoa học phƣơng pháp đo GPS động thời gian thực 21