2. Tổng quan về vấn đề nghiên cứu
2.3.4.Hệ thống định vị toàn cầu (GPS)
Từ những năm 1960, cơ quan Hàng không và Vũ trụ (NASA) cùng với quân đội Hoa Kỳ đã tiến hành ch−ơng trình nghiên cứu, phát triển hệ thống dẫn đ−ờng và định vị chính xác bằng vệ tinh nhân tạo. Hệ thống định vị dẫn đ−ờng bằng vệ tinh thế hệ đầu tiên là hệ thống TRANSIT. Hệ thống này có 6 vệ tinh, bay cao 1075 km trên các quỹ đạo hầu nh− tròn, cách đều nhau và có góc nghiêng so với mặt phẳng xích đạo trái đất xấp xỉ 900. TRANSIT đ−ợc sử dụng trong th−ơng mại vào năm 1967, một thời gian sau đó nó bắt đầu đ−ợc
sử dụng trong trắc địa. Việc thiết lập mạng l−ới điểm định vị khống chế toàn cầu là những ứng dụng sớm nhất và có ý nghĩa nhất của hệ TRANSIT.
Định vị toàn cầu bằng hệ TRANSIT cần thời gian quan trắc rất lâu, độ chính xác định vị với một lần vệ tinh bay qua cỡ 20-30 m. Đây chính là nh−ợc điểm lớn nhất của TRANSIT trong việc đáp ứng nhu cầu định vị nhanh với độ chính xác cao.
Tiếp sau thành công của TRANSIT, năm 1994, hệ thống định vị vệ tinh thế hệ thứ hai đ−ợc đ−a vào hoạt động có tên là “Hệ thống định vị toàn cầu: NAVSTAR - GPS” gọi tắt là GPS. Hệ thống GPS thiết lập một mạng l−ới 24 vệ tinh bay quanh 6 quỹ đạo tròn trong không gian bao quanh trái đất với chu kỳ 12 giờ, độ cao 20.200 km. Với cách bố trí này, trong suốt 24 giờ tại bất kỳ một điểm nào trên trái đất cũng sẽ quan sát đ−ợc ít nhất 4 vệ tinh. Độ chính xác định vị bằng GPS đ−ợc nâng cao, và khắc phục đ−ợc nh−ợc điểm về thời gian quan trắc so với hệ TRANSIT. Mặc dù thiết kế ban đầu của GPS nhằm phục vụ cho mục đích quân sự, nh−ng ngày nay đã đ−ợc ứng dụng rộng rãi trong các hoạt động kinh tế, xã hội và trắc địa, bản đồ. Đo đạc bằng GPS có thể đạt đ−ợc độ chính xác 10m - 15m (nếu đo GPS cầm tay), 1dm - 10 dm với DGPS (đo GPS phân sai) và vài cm nếu đo GPS RTK (đo GPS động thời gian thực). Sự phát triển của hệ thống GPS và công nghệ thông tin đã đổi mới công nghệ cho nhiều lĩnh vực, đặc biệt trong đo đạc, bản đồ cũng nh− quản lý tài nguyên chuyển sang một giai đoạn mới hiện đại hơn, chính xác hơn và có quy mô rộng hơn.
Hệ thống định vị toàn cầu mới ra đời nh−ng đã nhanh chóng trở thành một công cụ quan trọng trong các lĩnh vực nghiên cứu của các quốc gia và trong mọi quy mô nhờ tính −u việt của nó. Tr−ớc hết, nhìn một cách tổng quan, trong điều kiện hiện nay mọi quốc gia và tổ chức nghiên cứu khoa học đã có thể trang bị cho mình loại kỹ thuật này, cả phần cứng và phần mềm. Thứ hai là việc sử dụng máy GPS rất đơn giản và tiện lợi, không đòi hỏi một quá
trình đào tạo đáng kể nào khiến cho nó dễ dàng phổ biến và phát triển. Thứ ba là GPS đo đ−ợc cả ngày lẫn đêm, trong mọi điều kiện thời tiết. Một −u điểm nổi bật của GPS nữa là không cần tầm nhìn thông của các điểm đo, do đó không mất thời gian và công sức để phát cây, thông h−ớng, giảm nhân công, tránh chặt phá rừng, bảo vệ tài nguyên và môi tr−ờng.
ở n−ớc ta, trong những năm đầu của thập kỷ 90 của thế kỷ tr−ớc ngành đo đạc và bản đồ đã nghiên cứu và ứng dụng thành công hệ thống định vị toàn cầu. Ngày nay, thiết bị thu tín hiệu GPS đ−ợc phát triển ngày càng hoàn thiện cả về phần cứng và phần mềm, cùng với sự phát triển kỹ thuật xử lý tín hiệu GPS đã đem lại kết quả định vị chính xác với độ tin cậy cao, phạm vi ứng dụng ngày càng mở rộng. [5]