3.3.1. Ảnh hưởng của tham số đo tới kết quả GPS đo động xử lý sau
Khi đo pha GPS, mặc dù máy thu liên tục bắt tín hiệu tới các vệ tinh nhƣng dữ liệu không đƣợc ghi liên tục mà chỉ từng lúc, sau một khoảng thời gian nào đó. Ngƣời ta làm nhƣ vậy để làm giảm kích thƣớc file dữ liệu (bộ nhớ của máy thu sẽ ghi đƣợc nhiều dữ liệu hơn) và giảm bớt khối lƣợng tính toán khi xử lý baseline trong khi vẫn đảm bảo đƣợc độ chính xác và độ tin cậy cần thiết.
Nhƣ vậy, có 2 thông số quan trọng cần phải xác định khi đo động là: - Khoảng thời gian giữa các lần ghi tín hiệu (tiếng Anh là logging interval). - Số lần ghi tín hiệu, hay còn gọi là số epoch.
Thời gian đo tại một điểm (không kể thời gian di chuyển giữa các điểm đo) sẽ bằng tích của 2 thông số trên. Nếu ta đặt logging interval nhỏ thì:
54
- Nếu giữ nguyên số epoch thì thời gian đo sẽ ngắn hơn nhƣng độ chính xác và độ tin cậy của kết quả đo sẽ bị giảm do đồ hình vệ tinh thay đổi rất ít trong quá trình đo một điểm.
- Nếu giữ nguyên tổng thời gian đo tại một điểm (tức là tăng tần suất thu tín hiệu) thì khả năng đạt lời giải fixed và độ chính xác của kết quả đo có thể sẽ tốt hơn nhƣng kích thƣớc của file dữ liệu sẽ tăng lên đáng kể.
Tƣơng tự nhƣ vậy, nếu đặt số lần ghi tín hiệu nhỏ thì:
- Nếu giữ nguyên logging interval thì thời gian đo sẽ ngắn hơn nhƣng độ chính xác và độ tin cậy của kết quả đo sẽ bị giảm.
- Nếu giữ nguyên tổng thời gian đo tại một điểm (tức là tăng tần suất thu tín hiệu) thì độ chính xác của kết quả đo có thể sẽ tốt hơn nhƣng kích thƣớc của file dữ liệu sẽ tăng lên.
Từ những suy luận trên có thể nhận thấy việc lựa chọn logging interval và số epoch cần phải cân bằng giữa 2 mục tiêu trái ngƣợc nhau là độ chính xác phải cao nhƣng thời gian đo phải ngắn và kích thƣớc file dữ liệu phải nhỏ. Vấn đề này sẽ đƣợc nghiên cứu trong phần thử nghiệm.
3.3.2. Thử nghiệm lựa chọn tham số đo tối ưu
Ngoài yêu cầu về độ chính xác cao thì một trong những mục tiêu hƣớng đến trong công nghệ đo GPS PPK là thời gian đo, tốc độ đo và dẫn đến hiệu quả kinh tế. Bản thân phƣơng pháp PPK đã cho phép đo nhanh hơn nhiều phƣơng pháp đo GPS tĩnh nhƣng thực tế vẫn cần tốc độ đo nhanh hơn mà vẫn đảm bảo độ chính xác. Với thử nghiệm này tác giả muốn tìm hiểu một điều rất quan trọng đó là khi đo PPK có cần thiết phải đo nhiều thời gian hơn, nhiều trị đo hơn để đạt độ chính xác cao hơn không và qua đó chỉ ra thời gian đo (số trị đo) tối thiểu cho 1 điểm đo để vẫn đạt độ chính xác cỡ 2 cm.
Để có đƣợc số liệu về vấn đề này, tác giả đã đo với nhiều chế độ đo với số trị đo khác nhau tại cùng một điểm để so sánh về độ chính xác.
- Đo ở chế độ 2 epoch ( 5s x 2 =10 giây). - Đo ở chế độ 3 epoch ( 5s x 3 =15 giây). - Đo ở chế độ 5 epoch ( 5s x 5 =25 giây). - Đo ở chế độ 10 epoch ( 5s x 10 =50 giây).
55
Trong thực nghiệm tác giả đo ở chế độ đo: 3 trị đo, 5 trị đo, 10 trị đo và 30 trị đo, sau đó mô hình hóa các baseline có só trị đo là 2 bằng cách sử dụng chức năng cắt bỏ khoảng thu tín hiệu trong cửa sổ Timeline.
Trong quá trình đo thực địa, các trạm đo tĩnh, đo động đều đảm bảo thu tín hiệu trong điều kiện tốt nhất, số lƣợng vệ tinh luôn lớn hơn 5, giá trị PDOP luôn nhỏ hơn 3. Máy Rover đƣợc đặt trên giá cố định để loại bỏ sai số khi dùng sào đo do ngƣời đo rung tay trong quá trình đo điểm.
Sau khi xử lý baseline trong phòng, đa số các cạnh đều đạt đƣợc lời giải Fixed với các giá tri Ratio đạt từ 1,5 đến 30. Kết quả đo thể hiện trong các bảng 3.5 và 3.6. Các bảng kết quả sử dụng đơn vị đo là mét và các ký hiệu sau:
- DX, DY, DH: chênh lệch tọa độ so với điểm đã biết (điểm gốc - ĐB) hoặc tọa độ trung bình (TB).
- KC B1, KC B2: Khoảng cách (chiều dài cạnh đáy) tới trạm Base 1 (B1) hay trạm Base 2 (B2, nếu sử dụng 2 trạm Base).
Bảng 3.5. Kết quả thử nghiệm tại khu đo phường Hải Thành
ĐIỂM KN
Số trị
đo Tên điểm Toạ độ X Toạ độ Y độ cao DX (TB) DY (TB) DH (TB) DX (ĐB) DY (ĐB) DH (ĐB) DS (ĐB) KC B1 3 200 2299478.718 601876.351 3.857 -0.007 -0.005 0.005 -0.032 -0.026 -0.056 0.041 3201 118539 5 201 2299478.723 601876.357 3.854 -0.002 0.001 0.002 -0.027 -0.020 -0.059 0.034 10 202 2299478.728 601876.357 3.848 0.003 0.001 -0.005 -0.022 -0.020 -0.065 0.030 30 203 2299478.731 601876.359 3.851 0.006 0.003 -0.002 -0.019 -0.018 -0.062 0.026 T. BÌNH 2299478.725 601876.356 3.853 -0.025 -0.021 -0.060 0.033 ĐÃ BIẾT 2299478.750 601876.377 3.913 DK22 3 204 2299808.309 601783.154 1.030 -0.001 -0.005 0.004 -0.015 -0.024 0.060 0.028 2920 5 205 2299808.305 601783.160 1.030 -0.005 0.001 0.004 -0.019 -0.018 0.060 0.026 10 206 2299808.310 601783.157 1.030 0.000 -0.002 0.004 -0.014 -0.021 0.060 0.025 30 207 2299808.315 601783.166 1.014 0.005 0.007 -0.012 -0.009 -0.012 0.044 0.015 T. BÌNH 2299808.310 601783.159 1.026 -0.014 -0.019 0.056 0.024 ĐÃ BIẾT 2299808.324 601783.178 0.970 DK21 3 209 2300327.788 601478.318 1.458 0.001 0.000 0.001 0.009 -0.023 0.036 0.025 2374 5 210 2300327.787 601478.318 1.456 0.000 0.000 -0.001 0.008 -0.023 0.034 0.024 10 211 2300327.783 601478.319 1.459 -0.004 0.001 0.002 0.004 -0.022 0.037 0.022 30 212 2300327.790 601478.317 1.457 0.003 -0.001 0.000 0.011 -0.024 0.035 0.026 T. BÌNH 2300327.787 601478.318 1.458 0.008 -0.023 0.036 0.024 ĐÃ BIẾT 2300327.779 601478.341 1.422 DK24 3 213 2298136.818 602770.163 1.814 0.002 0.005 -0.005 0.035 -0.016 0.019 0.038 4775 5 214 2298136.818 602770.155 1.816 0.002 -0.003 -0.003 0.035 -0.024 0.021 0.042 10 215 2298136.818 602770.155 1.815 0.002 -0.003 -0.004 0.035 -0.024 0.020 0.042 30 216 2298136.812 602770.160 1.832 -0.004 0.002 0.013 0.029 -0.019 0.037 0.035 T. BÌNH 2298136.817 602770.158 1.819 0.034 -0.021 0.024 0.040 ĐÃ BIẾT 2298136.783 602770.179 1.795 *
56
Bảng 3.6. Kết quả thử nghiệm tại khu đo xã Hoàng Châu
ĐIỂM KN
Số trị
đo Tên điểm Toạ độ X Toạ độ Y độ cao DX (TB) DY (TB) DH (TB) DX (ĐB) DY (ĐB) DH (ĐB) DS (ĐB) KC B1 CH15 3 108 2301163.381 614649.398 3.533 0.000 -0.003 -0.008 -0.006 0.008 -0.087 0.010 712 5 109 2301163.381 614649.398 3.551 0.000 -0.003 0.010 -0.006 0.008 -0.069 0.010 10 110 2301163.377 614649.403 3.548 -0.004 0.002 0.007 -0.010 0.013 -0.072 0.016 30 111 2301163.385 614649.404 3.532 0.004 0.003 -0.009 -0.002 0.014 -0.088 0.014 T. BÌNH 2301163.381 614649.401 3.541 -0.006 0.011 -0.079 0.013 ĐÃ BIẾT 2301163.387 614649.390 3.620 3 101 2301093.244 615446.831 1.237 -0.003 0.003 -0.017 -0.007 0.007 -0.109 0.010 1343 CH16 5 101 2301093.244 615446.831 1.237 -0.003 0.003 -0.017 -0.007 0.007 -0.109 0.010 10 102 2301093.250 615446.827 1.259 0.003 -0.001 0.005 -0.001 0.003 -0.087 0.003 30 103 2301093.251 615446.822 1.282 0.004 -0.006 0.028 0.000 -0.002 -0.064 0.002 T. BÌNH 2301093.247 615446.828 1.254 -0.004 0.004 -0.092 0.006 ĐÃ BIẾT 2301093.251 615446.824 1.346 CH17 3 212 2300428.349 615100.068 1.210 0.000 -0.005 0.011 -0.013 -0.003 -0.082 0.013 1574 5 213 2300428.345 615100.071 1.206 -0.004 -0.002 0.006 -0.017 0.000 -0.086 0.017 10 214 2300428.351 615100.074 1.195 0.002 0.001 -0.004 -0.011 0.003 -0.097 0.011 30 215 2300428.352 615100.078 1.187 0.003 0.005 -0.013 -0.010 0.007 -0.105 0.012 T. BÌNH 2300428.349 615100.073 1.200 -0.013 0.002 -0.093 0.013 ĐÃ BIẾT 2300428.362 615100.071 1.292 CH18 3 200 2300605.093 616772.835 3.345 0.001 0.005 -0.013 -0.016 0.018 -0.123 0.024 2744 5 201 2300605.093 616772.834 3.344 0.001 0.005 -0.014 -0.016 0.017 -0.124 0.023 10 202 2300605.091 616772.824 3.368 -0.001 -0.005 0.010 -0.018 0.007 -0.100 0.019 30 203 2300605.093 616772.825 3.375 0.001 -0.005 0.017 -0.016 0.008 -0.093 0.018 T. BÌNH 2300605.093 616772.830 3.358 -0.017 0.012 -0.110 0.021 ĐÃ BIẾT 2300605.109 616772.817 3.468 3 204 2300684.550 617165.007 3.988 0.002 -0.010 0.027 -0.017 0.017 -0.094 0.024 3074 CH21 5 205 2300684.549 617165.017 3.966 0.001 0.000 0.005 -0.018 0.027 -0.116 0.032 10 206 2300684.544 617165.020 3.947 -0.004 0.003 -0.015 -0.023 0.030 -0.135 0.038 30 207 2300684.548 617165.025 3.945 0.000 0.008 -0.017 -0.019 0.035 -0.137 0.040 T. BÌNH 2300684.548 617165.017 3.962 -0.019 0.027 -0.121 0.034 ĐÃ BIẾT 2300684.567 617164.990 4.082 KV1- 01 3 104 2301134.360 615027.992 1.586 -0.001 0.002 0.002 -0.005 0.006 0.000 0.008 978 5 105 2301134.357 615027.991 1.574 -0.004 0.001 -0.010 -0.008 0.005 -0.012 0.009 10 106 2301134.362 615027.987 1.584 0.001 -0.003 0.000 -0.003 0.001 -0.002 0.003 30 107 2301134.364 615027.992 1.592 0.003 0.002 0.008 -0.001 0.006 0.006 0.006 T. BÌNH 2301134.361 615027.991 1.584 -0.004 0.004 -0.002 0.007 ĐÃ BIẾT 2301134.365 615027.986 1.670 KV1- 04 3 216 2300550.590 615482.377 1.431 -0.001 -0.002 0.008 -0.014 0.004 -0.089 0.015 1710 5 217 2300550.588 615482.379 1.425 -0.003 0.000 0.002 -0.016 0.006 -0.095 0.017 10 218 2300550.593 615482.381 1.415 0.002 0.002 -0.008 -0.011 0.008 -0.105 0.014 30 219 2300550.594 615482.379 1.420 0.003 0.000 -0.003 -0.010 0.006 -0.100 0.012 T. BÌNH 2300550.591 615482.379 1.423 -0.013 0.006 -0.097 0.014 ĐÃ BIẾT 2300550.604 615482.373 1.520 KV1- 05 3 208 2300324.997 615717.922 2.318 -0.002 0.002 -0.003 -0.013 0.011 -0.094 0.017 2036
57 5 209 2300325.000 615717.924 2.320 0.001 0.003 -0.001 -0.010 0.013 -0.092 0.016 10 210 2300325.000 615717.923 2.329 0.001 0.002 0.008 -0.010 0.012 -0.083 0.016 30 211 2300325.000 615717.913 2.318 0.001 -0.008 -0.003 -0.010 0.002 -0.094 0.010 T. BÌNH 2300324.999 615717.921 2.321 -0.011 0.010 -0.091 0.015 ĐÃ BIẾT 2300325.010 615717.911 2.412 KV1- 16 3 226 2300953.413 616933.875 2.840 -0.004 0.002 -0.003 -0.012 0.021 -0.123 0.024 2767 5 227 2300953.419 616933.870 2.840 0.002 -0.003 -0.003 -0.006 0.016 -0.123 0.017 10 228 2300953.419 616933.873 2.845 0.002 0.000 0.002 -0.006 0.019 -0.118 0.020 30 229 2300953.418 616933.872 2.848 0.001 -0.001 0.005 -0.007 0.018 -0.115 0.019 T. BÌNH 2300953.417 616933.873 2.843 -0.008 0.018 -0.120 0.020 ĐÃ BIẾT 2300953.425 616933.854 2.963
Hình 3.5. Đồ thị biểu diễn sai số của tọa độ x, y (trái) và h (phải) của trạm Rover đối với thời gian đo
Phân tích các kết quả thu đƣợc, có thể đƣa ra một số nhận xét sau:
1. Chế độ đo 2 trị đo không an toàn vì nhiều trƣờng hợp không giải đƣợc cạnh (Float), không thu đƣợc toạ độ đúng của điểm đo.
2. Các chế độ đo 3 trị đo, 5 trị đo, 10 trị đo và 30 trị đo cho kết quả tọa độ giống nhau, sai khác nhau chỉ ở hàng milimét đối với tọa độ x, y và centimet đối với độ cao H.
3. Khi thời gian đo tăng, sai số về mặt bằng có xu hƣớng giảm, trong khi đó sai số về độ cao xu hƣớng giảm không thể hiện rõ.
4. Chế độ đo với 3 trị đo (15 giây) là hợp lý nhất cho việc đo chi tiết địa hình, góc thửa… vì vừa đảm bảo độ chính xác vừa nhanh, hiệu quả cao.
3.3.3. Đề xuất phương thức lựa chọn tham số đo tối ưu
Từ những kết quả thử nghiệm nêu ở trên, luận văn đề xuất một số kiến nghị về lựa chọn khoảng thời gian giữa các lần thu tín hiệu nhƣ sau:
58
- Nếu thời gian của ca đo tƣơng đối ngắn (dƣới một giờ) và dung lƣợng bộ nhớ của máy thu tƣơng đối lớn, nhất là ở máy cố định, thì có thể lựa chọn khoảng thời gian giữa các lần thu tín hiệu bằng 1-2 giây.
- Trong các trƣờng hợp còn lại nên chọn khoảng thời gian giữa các lần thu tín hiệu bằng 5 giây. Chế độ đo với 3 trị đo (15 giây) là hợp lý nhất cho việc đo chi tiết địa hình, góc thửa,… vì vừa đảm bảo độ chính xác vừa nhanh, hiệu quả cao.
Khi lựa chọn khoảng thời gian giữa các lần thu tín hiệu cần chú ý rằng:
- Nếu khoảng thời gian giữa các lần thu tín hiệu giảm n lần thì kích thƣớc file dữ liệu cũng sẽ tăng lên khoảng n lần. Kích thƣớc file dữ liệu lớn sẽ là một vấn đề đối với dung lƣợng bộ nhớ có hạn của máy thu.
- Việc giảm khoảng thời gian giữa các lần thu tín hiệu đi một vài giây sẽ làm giảm thời gian đo tại một điểm nhƣng thời gian đo tổng cộng có thể sẽ không giảm đi nhiều do thời gian di chuyển giữa các điểm đo có thể lớn hơn nhiều so với thời gian đứng đo tại các điểm này.
Dù lựa chọn khoảng thời gian giữa các lần thu tín hiệu và số lần thu tín hiệu nhƣ thế nào đi chăng nữa thì cũng cần tránh đo động trong những khoảng thời gian và ở những khu vực có PDOP lớn hơn 4. Chú ý rằng PDOP đƣợc tính theo số lƣợng vệ tinh đƣợc đồng thời thu bởi máy cố định và máy động chứ không phải chỉ tính theo số vệ tinh thu đƣợc ở máy động. Bởi vậy, nếu máy cố định không thể bố trí đƣợc ở những nơi thông thoáng thì ngƣỡng PDOP có thể đo đƣợc cần chọn nhỏ hơn, khoảng 3.5.
3.4. Thử nghiệm ứng dụng GPS đo động xử lý sau trong thành lập lƣới khống chế đo vẽ đo vẽ
3.4.1. Yêu cầu kỹ thuật của lưới khống chế đo vẽ và khả năng đáp ứng của kỹ thuật GPS đo động xử lý sau
Theo quy định trong các quy phạm trƣớc đây và hiện hành có rất nhiều các yêu cầu kỹ thuật cụ thể về bản đồ tỷ lệ lớn song cơ bản nhất là sai số vị trí điểm khống chế và điểm chi tiết thuộc nội dung bản đồ, trong đó:
- Yêu cầu về độ chính xác mặt bằng: Mọi đối tƣợng đƣợc biểu diễn trên bản đồ theo toạ độ và độ cao của nó. Theo Quy phạm đo vẽ bản đồ địa chính năm 2008 [2], sai số trung bình vị trí mặt phẳng của điểm khống chế đo vẽ sau bình sai so với điểm khống chế toạ độ từ điểm địa chính trở lên gần nhất không quá 0,10 mm tính theo tỷ lệ bản đồ thành lập.
59
Bảng 3.7. Yêu cầu về sai số vị trí điểm khống chế đo vẽ [2]
Tỷ lệ bản đồ Đồng bằng Vùng núi
1:500 0,050 m 0,075 m
1:1000 0,100 m 0,150 m
1:2000 0,200 m 0,300 m
1:5000 0,500 m 0,750 m
Đối với khu vực đất ở đô thị sai số nói trên không vƣợt quá 6 cm cho tỷ lệ 1:500; 1:1000 và 4 cm cho tỷ lệ 1:200.
- Yêu cầu về độ chính xác độ cao: Sai số trung bình về độ cao của điểm khống chế đo vẽ (nếu có yêu cầu thể hiện địa hình) sau bình sai so với điểm độ cao kỹ thuật gần nhất không quá 1/10 khoảng cao đều đƣờng bình độ cơ bản.
Nhƣ vậy, so sánh các yêu cầu về sai số nói trên với độ chính xác của phƣơng pháp GPS đo động xử lý sau có thể thấy phƣơng pháp này tiềm năng áp dụng cho thành lập lƣới khống chế đo vẽ trong những điều kiện thuận lợi. Các thử nghiệm dƣới đây sẽ thử minh chứng cho nhận định này.
3.4.2. Thử nghiệm GPS đo động xử lý sau với 1 trạm Base
Trong phần thử nghiệm này, khoảng cách từ trạm Base đến các điểm đo kỹ thuật rất đa dạng, dao động từ 600m đến 13.000m. Tổng số điểm đo kiểm tra ở 2 khu vực Dƣơng Kinh và Cát Hải gồm 31 điểm với 4 lần đo tại mỗi điểm, tổng số trị đo lên tới 124 điểm. Kết quả đo kiểm tra phƣơng pháp PPK tại các trạm gốc đƣợc thể hiện ở các bảng 3.8-3.12 và hình 3.6-3.10.
60
Bảng 3.8. Kết quả đo PPK khu đo phường Hải Thành sử dụng 1 trạm Base (B1)
ĐIỂM KN
Số trị
đo Tên điểm Toạ độ X Toạ độ Y độ cao DX (TB) DY (TB) DH (TB) DX (ĐB) DY (ĐB) DH (ĐB) DS (ĐB) KC B1 3 200 2299478.939 601876.470 3.939 0.003 0.009 0.013 0.189 0.093 0.026 0.211 9568