Chúng ta đã biết đo GPS động PPK bản chất là đo GPS tƣơng đối, cho phép xác định đƣợc chính xác cạnh đáy (Baseline) nối từ điểm trạm gốc (Base) đến điểm cần đo tại
48
trạm động (Rover) không gian 3 chiều, tức là xác định đƣợc chính xác gia số DX, DY, phƣơng vị và chênh cao Dh (trong hệ tọa độ gốc của công nghệ GPS đó là hệ tọa độ toàn cầu WGS-84) giữa Base và Rover. Bằng bài toán trắc địa, tọa độ điểm Rover đƣợc tính theo công thức:
X= XB + DX Y= YB+ DY H= HB + Dh
Về nguyên tắc, khi chuyển từ hệ tọa độ quốc tế WGS-84 về hệ tọa độ địa phƣơng, cần có 7 tham số tính chuyển đổi, trong đó có 3 tham số về dịch gốc tọa độ DX, DY, Dh; 3 tham số về góc xoay theo 3 trục tọa độ và 01 tham số về hệ số tỷ lệ. Nếu áp dụng phƣơng pháp đo PPK sử dụng 01 trạm Base trong không gian hẹp thì chỉ cần sử dụng 3 tham số dịch gốc tọa độ DX, DY, Dh mà không áp dụng các tham số về góc xoay giữa các trục của 2 hệ tọa độ. Đồng thời do ảnh hƣởng của các nguồn sai số khác dẫn đến khi đo PPK với các điểm Rover càng xa trạm Base thì sai số phạm phải càng lớn. Điều này đã đƣợc chúng minh ở nhiều tài liệu nghiên cứu cũng nhƣ thực tiễn ở các công trình đo đạc. Để hiểu rõ bản chất vấn đề, thấy rõ sự ảnh hƣởng của khoảng cách đo ở điều kiện thực tế của khu vực thành phố Hải Phòng, tác giả đã triển khai đo thử nghiệm trên các khoảng cách đo sử dụng các điểm Base khác nhau. Mục đích của việc thử nghiệm là:
1. Lựa chọn tham số tối ƣu để kết quả đo đạt đƣợc là tốt nhất.
2. Kiểm định sự ảnh hƣởng thực tế của khoảng cách đo đến độ chính xác điểm đo. 3. Trên cơ sở phân tích kết quả thu đƣợc, đề xuất sử dụng phƣơng pháp đo, trạm gốc sử dụng, khoảng cách đo, tỷ lệ bản đồ áp dụng.
Để thực hiện nội dung này, trên cơ sở điều kiện thực tế của Thành phố Hải Phòng đề tài đã chọn điểm gốc với nguyên tắc sau:
- Điểm gốc có tọa độ chính xác trong hệ tọa độ nhà nƣớc.
- Phân bố hợp lý, có thể đảm bảo áp dụng công nghệ đo PPK ở các khu vực thử nghiệm.
- Thuận lợi tối đa trong khi triển khai thi công.
Với các tiêu chí trên, tác giả đã chọn 2 địa điểm tham gia thử nghiệm (bảng 3.2, hình 3.3 và 3.4):
- Địa điểm 1: Phƣờng Hải Thành, Quận Dƣơng Kinh, Thành phố Hải Phòng. Đây
49
+ Điểm trạm Base: là các điểm tọa độ địa chính cơ sở ở nơi thông thoáng, có tầm quan sát tín hiệu vệ tinh tốt, bao gồm các điểm: 118519, điểm trạm DGPS Đồ Sơn, điểm B1. Các điểm trên có hiện trạng dấu mốc tốt, có đủ tài liệu tọa độ có độ tin cậy cao.
+ Điểm trạm Rover: là các điểm có tọa độ chính xác sử dụng làm điểm đo PPK kiểm tra bao gồm các điểm tọa độ địa chính mới đƣợc xây dựng năm 2011 bằng phƣơng pháp đo GPS tĩnh phục vụ cho việc đo bản đồ địa chính quận Dƣơng Kinh, bao gồm: DK21, DK22, DK24 và 01 điểm địa chính cơ sở 118539.
- Địa điểm 2: xã Hoàng Châu, huyện Cát Hải, thành phố Hải Phòng. Đây là khu
vực có địa hình bằng phẳng, gồm khu dân cƣ nông thôn và khu nuôi trồng thủy sản. + Điểm trạm Base: là các điểm địa chính cơ sở số 118511, 118528, nằm ở nơi thông thoáng, có tầm quan sát tín hiệu vệ tinh tốt. Các điểm trên có hiện trạng dấu mốc tốt, có đủ tài liệu tọa độ có độ tin cậy cao.
+ Điểm trạm Rover: là các điểm có tọa độ chính xác sử dụng làm điểm đo PPK kiểm tra bao gồm các điểm tọa độ địa chính mới đƣợc xây dựng năm 2011 bằng phƣơng pháp đo GPS tĩnh phục vụ cho việc đo bản đồ địa chính huyện Cát Hải, bao gồm: CH15, CH16, CH17, CH18, CH21, KV1-01, KV1-04, KV1-05, KV1-16.
Bảng 3.2. Khái quát về các khu đo thử nghiệm
Khu đo Đặc điểm địa hình Các điểm gốc ở bãi chuẩn 1 Các điểm gốc ở bãi chuẩn 2 Hình ảnh Phƣờng Hải Thành, quận Dƣơng Kinh, thành phố Hải Phòng Khu vực đô thị, có nhiều nhà cao tầng, cây cối. Các điểm: DK21, DK22, DK24 2 điểm khống chế tọa độ Nhà nƣớc: 118519 và 118539 Hình 3.3 Xã Hoàng Châu, huyện Cát Hải, thành phố Hải Phòng Địa hình bằng phẳng, có khu dân cƣ nông thôn và khu nuôi trồng thủy sản. Các điểm: CH15, CH16, CH17, CH18, CH21, KV1- 01, KV1-04, KV1- 05, KV1-16 2 điểm khống chế tọa độ Nhà nƣớc: 118511, 118528 Hình 3.4
50
Hình 3.3. Khu đo thực nghiệm tại phường Hải Thành, quận Dương Kinh, Hải Phòng (ảnh từ Google Earth)
Hình 3.4. Khu đo thực nghiệm tại xã Hoàng Châu, huyện Cát Hải, Hải Phòng (ảnh từ Google Earth)
51
Tọa độ của các điểm khống chế sử dụng làm trạm Base và trạm Rover (kiểm tra) đƣợc thể hiện trong các bảng 3.2 và 3.3.
Bảng 3.3. Bảng tọa độ các điểm trạm Base
STT Tên điểm X Y h 1 118519 2301578.275 599460.433 3.567 2 III - 118511 2301779.419 614292.677 2.091 3 118528 2300998.527 617766.663 2.374 4 BASE B1 2307819.196 597187.284 13.237 5 BASE Đồ Sơn 2289478.635 608651.607 56.773
Bảng 3.4. Bảng tọa độ các điểm trạm Rover
STT Tên điểm X Y h 1 DK22 2299808.324 601783.178 0.970 2 DK21 2300327.779 601478.341 1.422 3 DK24 2298136.783 602770.179 1.795 4 III - 118539 2299478.750 601876.377 3.913 5 CH15 2301163.407 614649.393 3.668 6 CH16 2301093.265 615446.812 1.407 7 CH17 2300428.377 615100.045 1.348 8 CH18 2300605.112 616772.812 3.518 9 CH21 2300684.568 617164.978 4.154 10 KV1-01 2301134.389 615027.959 1.714 11 KV1-04 2300550.622 615482.379 1.603 12 KV1-05 2300325.042 615717.913 2.497 13 KV1-16 2300953.425 616933.854 2.963
Trình tự tiến hành đo thực nghiệm nhƣ sau:
1. Cài đặt thông số đo trên thiết bị điều khiển (sổ điện tử - Survey Controler):
Để tiến hành đo theo chế độ PPK cần thiết phải cài đặt các thông số kỹ thuật phù hợp với yêu cầu của phƣơng pháp.Trên thiết bị điều khiển trạm Base và trạm Rover, cần cài đặt chế độ thu tín hiệu vệ tinh bao gồm:
52
- Tần suất thu tín hiệu (Epoch): đặt chế độ thu 1 giây, 5 giây hoặc 15 giây thu 1 trị đo. Để từ số liệu đo tác giả nghiên cứu ảnh hƣởng của tần suất và khoảng thời gian thu tín hiệu tới kết quả đo GPS động xử lý sau.
- Cài đặt địa chỉ ghi file số liệu đo: ghi trong máy thu (bộ nhớ trong) hoặc trong sổ ghi điện tử (bộ nhớ ngoài).
- Cài đặt góc ngƣỡng thu tín hiệu vệ tinh (Elevation Mask): nên đặt bằng 100. - Đối với trạm Rover, cài đặt chế độ đo điểm (số lƣợng trị đo, tự động ghi số liệu). Cần lƣu ý rằng tần suất thu tín hiệu của trạm Base và trạm Rover phải đồng bộ, tốt nhất là bằng nhau, nếu không thì phải là bội số của nhau để đảm bảo có thể xử lý cạnh.
2. Khởi động trạm Base:
- Đặt anten, định tâm trên điểm trạm Base, đo độ cao anten. - Kết nối anten và sổ điện tử.
- Khởi động chế độ đo PPK. - Cài đặt tên điểm, cao anten.
- Khởi động trạm Base (Start Base).
Sau khi nhận lệnh Start Base, máy thu trạm Base thực hiện thu tín hiệu vệ tinh theo chế độ đã cài đặt. Chỉ sau thời điểm này các máy Rover mới có thể bắt đầu khởi động và đo.
3. Khởi động trạm Rover:
Khác với đo GPS tĩnh, đo PPK cần phải có thủ tục khởi đo để đảm bảo việc đo tọa độ đạt độ chính xác cỡ cm với tối thiểu 02 trị đo. Việc khởi đo chính là việc đo GPS 1 cạnh đáy đã biết (Know Point) hoặc chƣa biết (New Point) từ trạm trạm Base tới trạm Rover với thời gian đủ lớn để giải đƣợc số nguyên chu kỳ N. Thời gian khởi đo phụ thuộc vào phƣơng pháp khởi đo, số lƣợng vệ tinh thu đƣợc tín hiệu tại thời điểm khởi đo. Với máy thu 01 tần số thời gian khởi đo tối thiểu 20 phút với phƣơng pháp khởi đo New Point. Phƣơng pháp khởi đo New Point đƣợc sử dụng trong nghiên cứu này do các điểm đo thử nghiệm nằm cách nhau khá xa, tới vài kilomet, nên việc đảm bảo liên tục thu tín hiệu trong quá trình di chuyển giữa các trạm này là rất khó.
Đặt máy Rover ở khu vị trí bất kỳ trong khu đo, đảm bảo thuận tiện cho việc đo đạc đƣợc nhiều nhất.
- Dựng cố định anten máy rover
- Kết nối sổ điện tử với anten máy Rover. - Khởi động chế độ đo PPK.
53
- Truy nhập chế độ khởi động (Start Rover) - Cài đặt tên điểm, cao anten.
- Chọn chế độ khởi động: New Point. - Khởi động Rover.
Khi đã khởi động chế độ New Point, căn cứ số lƣợng vệ tinh thu đƣợc tín hiệu, sổ điện tử sẽ báo thời gian đạt đƣợc chế độ Fixed (thời gian đủ để giải đƣợc cạnh, có đƣợc số nguyên chu kỳ N). Khi đã đủ thời gian đo khởi động, chƣơng trình thông báo máy đã đạt chế độ Fixed, từ lúc này có thể tiến hành đo chi tiết tại các điểm cần đo. Cần lƣu ý rằng để đạt đƣợc độ chính xác cm thì máy Rover luôn phải thu tín hiệu liên tục với ít nhất 05 vệ tinh. Nếu bị mất điều kiện này do cây, nhà hoặc bất kỳ nhân tố nào thì chế độ Fixed bị mất, rơi vào trạng thái (Float – đa trị). Lúc này cần phải thực hiện khởi đo lại. Tuy nhiên lúc này có 2 phƣơng pháp khởi đo:
- Hoặc khởi đo theo chế độ New point nhƣ ban đầu với thời gian tối thiểu 20 phút. - Hoặc khởi đo tại điểm mới đo trƣớc đo theo chế độ Known Point. Theo cách này thời gian khởi đo rất ngắn khoảng vài chục giây.
4. Thực hiện quá trình đo điểm
Thực hiện đo tất cả các điểm cần đo theo lộ trình hợp lý nhất đảm bảo tiến độ cũng nhƣ độ chính xác của phƣơng pháp.