Nghiên cứu ảnh hưởng của mô hình geoid tới độ chính xác tăng dày khối tam giác ảnh có toạ độ tâm chụp được xác định gps

trờng đại học mỏ - địa chất Nguyễn hồng nguyên nghiên cứu ảnh hởng mô hình geoid tới độ xác tăng dy khối tam giác ảnh có tọa độ tâm chụp đợc xác định gps luận văn thạc sÜ kü thuËt hμ néi - 2010 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỎ - ĐỊA CHẤT Nguyễn hồng nguyên nghiên cứu ảnh hởng mô hình geoid tới độ xác tăng dy khối tam giác ảnh có tọa độ tâm chụp đợc xác định gps Chuyên ngành: Kỹ thuật Trắc địa Mã số: 60.52.85 LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS.TS Nguyễn Trường Xuân Hà Nội – 2010 Lêi cam đoan Tôi xin cam đoan công trình nghiên cứu riêng Các số liệu, kết nêu luận văn trung thực cha đợc công bố công trình khác Tác giả luận văn LI CM N Lun văn hoàn thành Trường Đại học Mỏ Địa Chất, hướng dẫn PGS.TS Nguyễn Trường Xuân, Phó Hiệu trưởng Trường Đại học Mỏ Địa chất, Hà Nội Tơi xin bày tỏ lịng biết ơn sâu sắc tới thầy hướng dẫn, người hướng dẫn giúp đỡ tơi hồn thành luận văn Trong q trình nghiên cứu viết luận văn, nhận nhiều giúp đỡ thầy Bộ môn Trắc địa ảnh, Xí nghiệp Chụp ảnh Hàng không, Cục Bản đồ Quân đội bạn đồng nghiệp; Sự quan tâm, tạo điều kiện thuận lợi Ban giám hiệu, lãnh đạo khoa Trắc địa Do thời gian hạn chế, kinh nghiệm kiến thức có hạn, nên luận văn khơng tránh khỏi thiếu sót Tơi mong nhận ý kiến đóng góp quý báu kết nghiên cứu luận văn hồn thiện ứng dụng có hiệu MỤC LỤC Trang Lời cam đoan Lời cảm ơn Mục lục Danh mục bảng biểu Danh mục hình vẽ, đồ thị MỞ ĐẦU Chương CÔNG NGHỆ ĐỊNH VỊ VỆ TINH GPS VÀ HỆ THỐNG GPS TRONG TRẮC ĐỊA ẢNH HÀNG KHƠNG 1.1 Cơng nghệ định vị vệ tinh 12 12 1.1.1 Sự đời hệ thống GPS 12 1.1.2 Tổ chức hệ thống GPS 13 1.1.3 Tín hiệu GPS đại lượng đo 17 1.1.4 Độ xác định vị GPS 21 1.1.5 Một sớ phương pháp định vị GPS 25 1.2 Ứng dụng GPS xác định tọa độ tâm ảnh xây dựng lưới tam giác ảnh không gian 29 1.2.1 Dẫn đường bay chụp ảnh với GPS 29 1.2.2 Phương pháp tam giác ảnh GPS 30 Chương MƠ HÌNH GEOID VÀ MỘT SỐ PHƯƠNG PHÁP XÂY DỰNG MÔ HÌNH GEOID 2.1 Lý thuyết đo cao GPS 39 39 2.2 Dị thường độ cao 42 2.2.1 Các nguyên tắc xác định dị thường độ cao 42 2.2.2 Các phương pháp nội suy dị thường độ cao 43 2.2.3 Các thuật toán nội suy dị thường độ cao 44 2.3 Một số phương pháp xây dựng mơ hình Geoid 46 2.3.1 Phương pháp ghép nối dị thường độ cao GPS – thủy chuẩn dị thường độ cao trọng lực 49 2.3.2 Phương pháp nội suy dị thường độ cao GPS – thủy chuẩn thông qua dị thường độ cao trọng lực 50 Chương TĂNG DÀY KHỚI TAM GIÁC ẢNH CĨ TỌA ĐỘ TÂM CHỤP ĐƯỢC XÁC ĐỊNH GPS 3.1 Sơ lược về phát triển phương pháp tăng dày khống chế ảnh 57 57 3.2 Các phương pháp tăng dày khống chế ảnh 59 3.3 Các nguồn sai số tăng dày phương pháp loại trừ 62 3.3.1 Các nguồn sai số lưới tam giác ảnh không gian 63 3.3.2 Quy luật ảnh hưởng sai số lưới tam giác ảnh không gian 66 3.3.3 Các biện pháp xử lý ảnh hưởng loại sai số lưới tam giác ảnh không gian 3.4 Độ xác lưới tam giác ảnh khơng gian 67 68 3.4.1 Độ xác điểm khống chế ngoại nghiệp 68 3.4.2 Độ xác lưới tam giác ảnh khơng gian giải tích 73 3.4.3 Độ xác lưới tam giác ảnh khơng gian khới 75 3.4.4 Độ xác thực tế lưới tam giác ảnh không gian giải tích 79 3.5 Tăng dày khối tam giác ảnh có tọa độ tâm chụp xác định GPS 3.5.1 Đặc điểm số liệu tọa độ tâm chụp GPS bay chụp ảnh 80 3.5.2 Yêu cầu về độ xác tọa độ tâm chụp xác định GPS 84 3.5.3 Sử dụng tọa độ tâm chụp GPS toán bình sai lưới tam giác ảnh không gian 86 3.6 Sử dụng mơ hình Geoid để nâng cao độ xác tăng dày khối tam giác ảnh có tọa độ tâm chụp xác định GPS phần mềm PATB, MATCH-AT 88 Chương THỰC NGHIỆM 93 4.1 Qui trình tính tốn, xử lý số liệu 93 4.2 Giới thiệu khu vực thực nghiệm 94 80 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 108 TÀI LIỆU THAM KHẢO 110 PHỤ LỤC 112 DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU Bảng 1.1 Các đặc tính kỹ thuật chủ yếu GPS IMU 36 Bảng 3.1 Bảng sai số trung bình cho phép toạ độ độ cao điểm 68 khống chế ảnh Bảng 3.2 Kích thước dấu mốc cho loại đồ lớn 71 Bảng 3.3 Độ xác thực tế lưới tăng dày thực nghiệm 79 Bảng 3.4 Yêu cầu độ xác xác định toạ độ tâm chụp GPS 84 Bảng 3.5 Độ xác toạ độ tâm chụp xác định GPS 85 Bảng 4.1 Khối :Trường hợp tăng dầy không sử dụng mô hình Geoid 97 Bảng 4.2 Khối 1: Trường hợp tăng dầy dùng mô hình Geoid EGM96 97 Bảng 4.3 Khối : Trường hợp tăng dầy dùng mô hình Geoid 98 EGM2008 Bảng 4.4 Khối : Trường hợp tăng dầy dùng mơ hình cục 98 Bảng 4.5 Khối :Trường hợp tăng dầy không sử dụng mô hình Geoid 99 Bảng 4.6 Khối 2: Trường hợp tăng dầy dùng mô hình Geoid EGM96 100 Bảng 4.7 Khối : Trường hợp tăng dầy dùng mô hình Geoid 102 EGM2008 Bảng 4.8 Khối : Trường hợp tăng dầy dùng mơ hình cục 104 Bảng 4.9 Khối :Trường hợp tăng dầy không sử dụng mô hình Geoid 106 DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ Hình 1.1 Cấu trúc hệ thống GPS 12 Hình 1.2 Quỹ đạo vệ tinh hệ 13 Hình 1.3 Hình dáng vệ tinh 13 Hình 1.4 Sơ đồ vị trí trạm điều khiển mặt đất 14 Hình 1.5 Sơ đồ khối máy thu GPS 16 Hình 1.6 Đo cạnh theo mã 18 Hình 1.7 Quy chuẩn hệ GPS 18 Hình 1.8 Đo cạnh sóng radio 19 Hình 1.9 Trị đo pha sóng tải máy thu GPS 20 Hình 1.10 Sơ đồ lấy hiệu pha 26 Hình 1.11 Tổ hợp cách hiệu trị đo 27 Hình 1.12 Thời điểm mở cửa chớp máy ảnh ta, đóng cửa chớp tb 30 Hình 1.13 Đánh dấu thời điểm lộ quang vào thang thời gian GPS 31 Hình 1.13 Độ lệch tâm an- ten máy thu GPS 32 Hình 2.1 Các khái niệm độ cao 39 Hình 2.2 Dạng đồ thị hàm hiệp phương sai thực nghiệm 51 Hình 2.2 Dạng đồ thị hàm Markov bậc 52 Hình 3.1 Sơ đồ nguyên lý xây dựng lưới tam giác ảnh khơng gian 59 Hình 3.2 Các phương án bố trí điểm khống chế ngoại nghiệp 69 Hình 3.3 Các dạng dấu mốc việc đánh dấu 71 Hình 3.4 Phương pháp chuẩn bố trí điểm khống chế ảnh ngoại nghiệp 73 Hình 3.5 Đồ thị biểu diễn phụ thuộc sai số toạ độ điểm tăng 74 dày với độ lớn lưới TGAKG Hình 3.6 Các phương án bố trí điểm KCNN lưới TGAKG 75 Hình 3.7 Sơ đồ bố trí điểm KCNN lưới TGAKG khối 78 Hình 3.8 Tuyến bay tuyến chặn 81 Hình 3.9 Thay hai tuyến chặn hai dãy điểm độ cao 81 Hình 3.10 Quan hệ véc tơ 84 Hình 4.1 S¬ đồ quy trình tính toán, xử lý số liệu 93 Phụ lục1 Đồ thị biến thiên trọng lực tuyến tính khối 111 Phụ lục Đồ thị biến thiên trọng lực tuyến tính khối 114 Phụ lục Bản đồ tâm ảnh khối khối 124 113 Phụ lục : Đồ thị biến thiên trọng lực tuyến tính khối 114 115 116 Phụ lục : Đồ thị biến thiên trọng lực tuyến tính khối Đồ thị biến thiên trọng lực tuyến 15 Độ cao geoid 1.000 0.500 0.000 -0.500 -1.000 -1.500 -2.000 -2.500 -3.000 -3.500 1295000 1300000 1305000 1310000 1315000 1320000 1325000 1330000 res_daknong egm2008 egm96 117 Đồ thị biến thiên trọng lực tuyến 16 Độ cao geoid 1.000 0.500 0.000 -0.500 -1.000 -1.500 -2.000 -2.500 -3.000 -3.500 1295000 1300000 1305000 1310000 1315000 1320000 1325000 1330000 res_daknong egm2008 egm96 Đồ thị biến thiên trọng lực tuyến 17 Độ cao geoid 1.000 0.500 0.000 -0.500 -1.000 -1.500 -2.000 -2.500 -3.000 1295000 1300000 1305000 1310000 1315000 1320000 1325000 1330000 res_daknong egm2008 egm96 Đồ thị biến thiên trọng lực tuyến 18 Độ cao geoid 1.500 1.000 0.500 0.000 -0.500 -1.000 -1.500 -2.000 -2.500 -3.000 -3.500 1290000 1300000 1310000 1320000 1330000 1340000 1350000 1360000 res_daknong egm2008 egm96 118 Đồ thị biến thiên trọng lực tuyến 19 Độ cao geoid 1.500 1.000 0.500 0.000 -0.500 -1.000 -1.500 -2.000 -2.500 -3.000 1290000 1300000 1310000 1320000 1330000 1340000 1350000 1360000 res_daknong egm2008 egm96 Đồ thị biến thiên trọng lực tuyến 20 Độ cao geoid 1.500 1.000 0.500 0.000 -0.500 -1.000 -1.500 -2.000 -2.500 -3.000 1290000 1300000 1310000 1320000 1330000 1340000 1350000 1360000 res_daknong egm2008 egm96 Đồ thị biến thiên trọng lực tuyến 21 Độ cao geoid 1.500 1.000 0.500 0.000 -0.500 -1.000 -1.500 -2.000 -2.500 -3.000 1290000 1300000 1310000 1320000 1330000 1340000 1350000 1360000 res_daknong egm2008 egm96 119 Đồ thị biến thiên trọng lực tuyến 22 Độ cao geoid 1.500 1.000 0.500 0.000 -0.500 -1.000 -1.500 -2.000 -2.500 -3.000 1290000 1300000 1310000 1320000 1330000 1340000 1350000 1360000 res_daknong egm2008 egm96 Đồ thị biến thiên trọng lực tuyến 23 Độ cao geoid 1.500 1.000 0.500 0.000 -0.500 -1.000 -1.500 -2.000 -2.500 -3.000 1290000 1300000 1310000 1320000 1330000 1340000 1350000 1360000 res_daknong egm2008 egm96 Đồ thị biến thiên trọng lực tuyến 24 Độ cao geoid 1.500 1.000 0.500 0.000 -0.500 -1.000 -1.500 -2.000 -2.500 -3.000 1290000 1300000 1310000 1320000 1330000 1340000 1350000 1360000 res_daknong egm2008 egm96 120 Đồ thị biến thiên trọng lực tuyến 25 Độ cao geoid 1.500 1.000 0.500 0.000 -0.500 -1.000 -1.500 -2.000 -2.500 129000 130000 131000 132000 133000 134000 135000 136000 137000 0 0 0 0 res_daknong egm2008 egm96 Đồ thị biến thiên trọng lực tuyến 26 Độ cao geoid 1.500 1.000 0.500 0.000 -0.500 -1.000 -1.500 -2.000 -2.500 -3.000 1E+06 1E+06 1E+06 1E+06 1E+06 1E+06 1E+06 1E+06 1E+06 1E+06 res_daknong egm2008 egm96 Đồ thị biến thiên trọng lực tuyến 27 Độ cao geoid 1.500 1.000 0.500 0.000 -0.500 -1.000 -1.500 -2.000 -2.500 -3.000 130000 131000 132000 133000 134000 135000 136000 137000 138000 0 0 0 0 res_daknong egm2008 egm96 121 Đồ thị biến thiên trọng lực tuyến 28 Độ cao geoid 1.500 1.000 0.500 0.000 -0.500 -1.000 -1.500 -2.000 -2.500 -3.000 130000 131000 132000 133000 134000 135000 136000 137000 138000 0 0 0 0 res_daknong egm2008 egm96 Đồ thị biến thiên trọng lực tuyến 29 Độ cao geoid 1.500 1.000 0.500 0.000 -0.500 -1.000 -1.500 -2.000 -2.500 130000 131000 132000 133000 134000 135000 136000 137000 138000 0 0 0 0 res_daknong egm2008 egm96 Đồ thị biến thiên trọng lực tuyến 30 Độ cao geoid 2.000 1.000 0.000 -1.000 -2.000 -3.000 130000 131000 132000 133000 134000 135000 136000 137000 138000 0 0 0 0 res_daknong egm2008 egm96 122 Đồ thị biến thiên trọng lực tuyến 31 Độ cao geoid 1.500 1.000 0.500 0.000 -0.500 -1.000 -1.500 -2.000 -2.500 130000 131000 132000 133000 134000 135000 136000 137000 138000 0 0 0 0 res_daknong egm2008 egm96 Đồ thị biến thiên trọng lực tuyến 32 Độ cao geoid 1.500 1.000 0.500 0.000 -0.500 -1.000 -1.500 -2.000 -2.500 130000 131000 132000 133000 134000 135000 136000 137000 138000 0 0 0 0 res_daknong egm2008 egm96 Đồ thị biến thiên trọng lực tuyến 33 Độ cao geoid 1.500 1.000 0.500 0.000 -0.500 -1.000 -1.500 -2.000 -2.500 130000 131000 132000 133000 134000 135000 136000 137000 138000 0 0 0 0 res_daknong egm2008 egm96 123 Đồ thị biến thiên trọng lực tuyến 34 Độ cao geoid 1.500 1.000 0.500 0.000 -0.500 -1.000 -1.500 -2.000 130000 131000 132000 133000 134000 135000 136000 137000 138000 0 0 0 0 res_daknong egm2008 egm96 Đồ thị biến thiên trọng lực tuyến 35 Độ cao geoid 1.500 1.000 0.500 res_daknong 0.000 egm2008 -0.500 egm96 -1.000 -1.500 1310000 1315000 1320000 1325000 1330000 1335000 1340000 1345000 Đồ thị biến thiên trọng lực tuyến 36 Độ cao geoid 1.500 1.000 0.500 res_daknong 0.000 egm2008 -0.500 -1.000 1310000 egm96 1315000 1320000 1325000 1330000 1335000 1340000 124 Đồ thị biến thiên trọng lực tuyến 37 Độ cao geoid 1.000 0.500 0.000 -0.500 -1.000 -1.500 -2.000 -2.500 -3.000 -3.500 1297000 res_daknong egm2008 egm96 1298000 1299000 1300000 1301000 1302000 1303000 Đồ thị biến thiên trọng lực tuyến 38 Độ cao geoid 1.500 1.000 0.500 0.000 -0.500 -1.000 -1.500 -2.000 -2.500 1295000 res_daknong egm2008 egm96 1300000 1305000 1310000 1315000 1320000 Đồ thị biến thiên trọng lực tuyến 39 Độ cao geoid 2.000 1.000 0.000 -1.000 res_daknong -2.000 egm2008 egm96 -3.000 -4.000 750000 760000 770000 780000 790000 800000 810000 125 Đồ thị biến thiên trọng lực tuyến 40 Độ cao geoid 2.000 1.000 0.000 res_daknong -1.000 egm2008 -2.000 egm96 -3.000 775000 780000 785000 790000 795000 800000 Đồ thị biến thiên trọng lực tuyến 44 Độ cao geoid 2.000 1.000 0.000 -1.000 res_daknong -2.000 egm2008 egm96 -3.000 -4.000 760000 770000 780000 790000 800000 810000 820000 830000 126 Phụ lục : Bản đồ tâm ảnh khối khối 127 ... giác ảnh có tọa độ tâm chụp xác định GPS 3.5.1 Đặc điểm số liệu tọa độ tâm chụp GPS bay chụp ảnh 80 3.5.2 Yêu cầu về độ xác tọa độ tâm chụp xác định GPS 84 3.5.3 Sử dụng tọa độ tâm chụp GPS. .. ảnh lập thể Vì vậy, nghiên cứu ảnh hưởng mặt Geoid tới độ xác tăng dày khối ảnh có sử dụng tâm chụp xác định GPS cần thiết Mục đích luận văn Mục đích luận văn nghiên cứu ảnh hưởng mặt Geoid tới. .. cầu độ xác xác định toạ độ tâm chụp GPS 84 Bảng 3.5 Độ xác toạ độ tâm chụp xác định GPS 85 Bảng 4.1 Khối :Trường hợp tăng dầy không sử dụng mô hình Geoid 97 Bảng 4.2 Khối 1: Trường hợp tăng