4.2.4.1. Lập lịch đo
Trong công tác đo lưới GPS, việc lập lịch đo là rất quan trọng, giúp xác định được thời gian đo tốt nhất, đem lại hiệu quả cao nhất khi đo.
Đối với máy GPS một tần, việc lập lịch đo tuân thủ theo quy định tại tiết c, mục 18.2, khoản 18, điều 9 Thông tư số 25/2014/TT-BTNMT ngày 19 tháng 5 năm 2014 của Bộ Tài nguyên và Môi trường; cụ thể như sau:
-Thời gian đo ngắm đồng thời tối thiểu của ca đo: 60 phút; -Số vệ tinh tối thiểu cần quan sát: 4 vệ tinh;
- PDOP lớn nhất cho phép quan sát: 4,0; - Ngưỡng góc cao vệ tinh lớn hơn: 150;
Việc lập lịch đo lưới GPS trên địa bàn 04 xã: Quảng Hải, Quảng Lưu, Quảng Lộc và Quảng Thái được thực hiện thông qua module Planing của phần mềm Trimble Business Center (TBC 2.0); cụ thể như sau :
Bước 1 : Khởi động chường trình lập lịch:
Chọn khu vực thi công (File Station), gồm:
- Vị trí địa lý khu đo: chọn trên bản đồ hoặc nhập kinh độ và vĩ độ; - Nhập đo cao khu đo: ở đây là 6 m;
- Nhập góc ngưỡng của khu đo (elevation cutoff): phụ thuộc vào chướng ngại vật có ở khu vực lập lưới GPS, ở đây nhập 150;
- Chọn ngày đo: ngày 14/8/2015; - Chọn thời gian bắt đầu đo: 7h sáng;
- Chọn biểu thời gian 12 hoặc 24 giờ ngày: chọn 24/ngày; - Chọn thời gian đo 1 ca: 60 phút;
- Chọn múi giờ (Time zone): Việt nam ở múi UTC +7.
Bước 2: Xuất biểu thời gian tương ứng với các sai số tương ứng (Lists - DOP values):
Hình 4.5. Biểu thời gian và sai số tương ứng
- Các chỉ tiêu kỹ thuật tổ chức đo GPS được quy định tại Thông tư số 25/2014/TT-BTNMT ngày 19 tháng 5 năm 2014 của Bộ Tài nguyên và Môi trường.
- Căn cứ vào thời gian đo hợp lý của công tác lập lịch đo, hệ thống giao thông, thủy lợi của khu đo và dựa vào số lượng máy đo. Chúng tôi tiến hành thiết kế các ca đo.
4.2.4.2. Thiết kế ca đo
Thiết kế ca đo theo phạm vi từng xã, mỗi xã đều có liên kết cạnh với xã bên tạo thành mạng lưới khép kín, thống nhất phương thức liên kết cạnh. Số lượng máy sử dụng để lập lưới là 06 máy. Các ca đo được bố trí hợp lý, thuận lợi cho công tác di chuyển máy giữa các ca đo.
Áp dụng công thức tính số lượng ca đo: n = m*s/r; Trong đó:
- s là tổng số điểm trong lưới; - r là số máy thu sử dụng để đo;
- m là số lần đặt máy lặp trung bình tại điểm (m không nhỏ hơn 2).
Theo bảng số liệu trên, căn cứ tình hình thi công thực tế, để xây dựng được lưới địa chính cho cụm 04 xã: Quảng Hải, Quảng Lưu, Quảng Lộc và Quảng Thái, tôi đã thiết kế 12 ca đo cho 21 điểm GPS mới và 03 điểm gốc ĐCCS; trong đó:
- Gọi A, B, C, D, E, F là các máy thu (06 máy); - m là số lần đặt máy (m =3).
Như vậy, các ca đo (Session) thể hiện ở bảng 4.3 như sau :
Bảng 4.3. Thiết kế ca đo
Session Máy thu
A B C D E F 1 208426 2 4 9 5 6 2 208426 3 5 8 7 6 3 220426 6 8 12 11 10 4 10 11 12 13 15 14 5 18 11 17 19 21 20 6 220402 19 17 16 18 20 7 18 19 15 12 8 7 8 2 5 9 13 15 17 9 13 9 4 3 7 10 10 208426 220426 1 2 4 3 11 14 16 20 220402 21 1 12 220426 1 14 16 21 220402
4.2.5. Đo đạc thực địa
4.2.5.1. Máy móc và các thiết bị
Trong quá trình thi công, chúng tôi sử dụng 06 máy định vị GPS 1 tần Trimble 4600LS (số hiệu 8787, 3643, 8608, 8603, 0293, 4615), máy có một số chức năng sau:
-Đo đạc thành lập lưới khống chế tọa độ từ hạng II trở xuống.
-Đo đạc xác định độ cao với độ chính xác tương đương thủy chuẩn kỹ thuật.
-Đo đạc chi tiết thành lập bình đồ, bản đồ địa hình, địa chính. -Đo đạc xác định mặt cắt địa hình, tính toán khối lượng đào đắp,…
Hình 4.6. Máy GPS 1 tần Trimble 4600LS
Bảng 4.4. Chỉ tiêu kỹ thuật của máy đo GPS Tên máy Đo pha sóng tải Độ chính xác định vị Độ chính xác định vị đo
tĩnh, đo tĩnh nhanh Độ chính xác đo động
4600LS L1 – C/A Code - Mặt bằng: ±5 mm + 1 ppm (≤10 km); - Độ cao: ±10 mm + 2 ppm (≤10 km); - Góc phương vị: ± (1" + 5"/chiều dài cạnh đáy tính bằng km); - Đo động xử lý sau (Kinematic Survey - Postprocessed); Các chế độ: Continuous, Stop-&-go. - Độ chính xác: + Mặt bằng: ±1 cm + 1 ppm; + Độ cao: ±2 cm + 1ppm. - Thời gian đo tại 1 điểm: Continuous: 1 lần đo Stop & go: 2 epochs trở lên với 5 hay nhiều hơn vệ tinh.
- Tần số ghi tín hiệu nhanh nhất: 1 Hz.
4.2.5.2. Đo đạc thực địa
a. Công tác chuẩn bị
Trước khi tiến hành đo, công tác kiểm tra, kiểm nghiệm máy, thiết bị đo thực thực hiện theo quy định tại Thông tư số 25/2014/TT-BTNMT ngày 19 tháng 5 năm 2014 của Bộ Tài nguyên và Môi trường; cụ thể như sau:
-Kiểm tra sự hoạt động của các phím chức năng bao gồm cả phím cứng và phím mềm.
-Kiểm tra việc truyền dữ liệu từ máy thu sang máy tính.
-Kiểm tra sự ổn định của quá trình thu tín hiệu thông qua việc đo thử máy (không dưới 60 phút). Vị trí đặt máy để thử phải là nơi quang đãng; khi đo thời tiết tốt, đảm bảo cho việc thu tín hiệu vệ tinh là tốt nhất.
- Sử dụng ăn ten đi kèm theo máy thu.
-Chuẩn bị phương tiện đi lại, để di chuyển máy đúng lịch đo.
-Chuẩn bị nguồn điện, ác quy hoặc pin đủ dùng, có dự trữ, pin có chất lượng tốt.
-Chuẩn bị phương tiện liên lạc (bộ đàm hoặc điện thoại di động… ). -Chuẩn bị sổ đo, bút ghi chép, sơ đồ lưới và lịch đo đã lập cho các ca đo. -Người đo cần có đồng hồ để phối hợp thời gian.
-Chuẩn bị áo mưa cho người, túi che mưa cho máy,…
b. Thao tác thực hiện tại mỗi điểm trạm đo
-Dọi tâm và cân bằng máy chính xác, sai số dọi tâm không quá 2 mm. -Đo chiều cao anten 2 lần vào khoảng trước và sau khi tắt máy với độ chính xác đến 1 mm.
-Nhập tên điểm trạm đo vào máy, đối với máy chưa nhập được trực tiếp thì phải nhập ngay khi trút số liệu sang máy tính.
-Ghi các thông tin về máy đo, điểm đo, chiều cao máy, thời gian bật, thời gian tắt vào trong sổ đo GPS. Đây là cơ sở để người xử lý tính toán bình sai có thể phát hiện ra sai sót trong quá trình nhập tên điểm hay chiều cao máy.
-Không che ô cho máy và đứng gần máy.
-Theo dõi liên tục hoạt động của máy trong quá trình đo.
c. Quy định File đo
File đo, ID, lần đo được xác định và nhập vào máy, tên file dữ liệu trong máy thu có định dạng là: AAAABBBC.
Trong đó:
- AAAA là bốn số cuối cùng trong số hiệu (S.N) của máy;
- BBB: Là ngày GPS (ngày Lulian): ngày 1 tháng 1 = 001, ngày 2 tháng 1 = 002,.., ngày 31 tháng 12 = 365;
- C: Dãy số hiệu phiên đo (0-9, A-Z).
Ví dụ: 55753654, trong đó:
- 5575: chỉ bốn số cuối cùng trong số hiệu (S.N) của máy; - 365: là ngày thứ 365 trong năm;
- 4: là ca đo thứ 4 trong ngày.
4.3. BÌNH SAI LƯỚI
Khi xử lý số liệu GPS, cần xác định tọa độ điểm GPS trong hệ quy chiếu địa phương (Local). Hệ quy chiếu địa phương có thể là hệ quốc gia và cũng có
thể là hệ tọa độ được lựa chọn phù hợp với công trình nào đó.
Ở nước ta, hiện nay đang sử dụng hệ tọa độ VN-2000. Các bước thiết lập được tiến hành từ Tools → Coordinate System Manager từ giao diện chính của phần mềm Compass.
Để thiết lập hệ tọa độ thực dụng VN-2000, hoặc hệ tọa độ địa phương cần thực hiện các bước sau: Add xuất hiện hộp thoại Modify Datum, đặt tên hệ tọa độ thực dụng trong Coordinate System Name, mục Datum ConVert Để mặc định phần mềm 7 thông số tính chuyển, chọn Select Projection Modle để đặt các thông số toán học cho hệ tọa độ mới, cụ thể:
+ Scale Factor: Số hiệu chỉnh độ cong mặt đất; + Origin Latitude: Vỹ độ trung tâm;
+ Origin Longitude: Kinh tuyến trục; + False Northing(m): Độ lệch tây = 0 m;
+ False Easting: Độ lệch đông = 500 km = 500.000m. Trình tự các bước được thực hiện như sau:
4.3.1. Nhập số liệu
Trước khi bắt đầu xử lý số liệu một lưới mới, tiến hành tạo một project mới để chứa lưới đó.
- Khởi động Chương trình Compass của hãng Huace X20 phát triển.
Hình 4.7. Chương trình Compass
- Tạo mới project (File → New project) và chọn hệ tọa độ địa phương khu vực đo (Coordinate System).
Trước khi tính toán ta phải nhập số liệu vào project, số liệu nhập vào là dạng file*.DAT hoặc dạng RINEX. Ở đây ta nhập số liệu dạng file *.DAT (chọn Trimble DAT Data).
Hình 4.8. Định dạng dữ liệu
Tiến hành load tất cả các file *.DAT đã có trong folder đã lưu dữ liệu đã trút từ máy đo GPS trước đó.
- Tại mỗi trường dữ liệu sau khi nhập vào cho ta biết Station (trạm); Session (phiên đo); Antenna (chiều cao ăng ten); Lat (vĩ độ); Long (kinh đô); Height (chiều cao).
- Chọn Station propertis xuất hiện hộp thoại lựa chọn các thông số như: General (chung); Single Average Coordinate (tín hiệu trung bình trạm đo); Obs. Data (biểu đồ tín hiệu); Satellite Chart (biểu đồ vệ tinh).
- Khi chọn General: hiển thị trạm đo, kinh, vĩ độ, chiều cao ăng ten (antena), độ cao điểm đo (Height); tại đây cho phép kiểm tra độ cao anten, vào độ cao anten nếu chưa có hoặc chỉnh sửa lại độ cao anten. Sai sót thường gặp trong đo đạc thực địa là nhập sai tên điểm và nhập sai độ cao anten.
Hình 4.10. Kiểm tra, chỉnh sửa độ cao ăng ten
Do dữ liệu thuộc loại đo tĩnh. Vì vậy, sau khi kiểm tra sơ đồ lưới, phải tiến hành xử lý cạnh ở bước tiếp theo
Hình 4.11. Kiểm tra sơ đồ lưới 4.3.2. Xử lý cạnh
Tiến hành xử lý cạnh (Baselines Setting), trước hết là xử lý tất cả các cạnh theo các tham số mặc định hoặc chỉ xử lý các cạnh độc lập để đáp ứng các yêu cầu kỹ thuật thiết kế lưới GPS.
Hình 4.12. Đặt thông số xử lý cạnh
Để xử lý cạnh có thể điều chỉnh các thông số gồm: thời gian lấy mẫu (Samling interval); góc ngưỡng tối đa (Elevation Mask); số vệ tinh tối thiểu (Ref Satellite); tổng số lỗi (Gross Erroorr); nhỏ nhất (Min Epochs); lớn nhất (Max Epochos); tỷ lệ cảnh báo (Warning Ratio).
Sau khi cài đặt các thông số, tiến hành chạy xử lý cạnh (Baselines Process All).
Hình 4.13. Xử lý cạnh (Baselines)
Sau đó tìm đến kết quả giải cạnh, nếu cạnh nào chưa đạt ta xử lý lại. Có 2 cách xử lý cạnh gồm:
+ Cách 1: đặt lại các thông số gồm: thời gian thu, góc ngưỡng. Sau đó giải lại cạnh.
+ Cách 2: cắt nhiễu vệ tinh. Đối với phần mềm Compass chủ yếu xử lý cạnh bằng cách cắt nhiễu vệ tinh là nhanh và tốt nhất; thông số xử lý cạnh đảm bảo các tiêu chí sau (đối với mọi cấp hạng): Radio ≥ 1.5; RSM ≤ 0.02+S.0.004 (S: chiều dài cạnh xử lý tính bằng km).
4.3.3. Bình sai lưới
Khi tất cả các cạnh trong lưới đã được xử lý và kiểm tra nằm trong hạn sai cho phép, tiến hành bình sai lưới GPS.
Về bản chất, lưới GPS là lưới không gian (3D), cho nên lưới GPS cần được bình sai trong hệ tọa độ 3D. Trong hệ tọa độ này, mỗi điểm mới lập cần phải xác định 3 ẩn số là tọa độ không gian của điểm đó (Adjustment Setup 3D).
Hình 4.14. Bình sai cạnh 3D
Bình sai lưới GPS trong hệ tọa độ vuông góc không gian địa tâm X, Y, Z và bình sai lưới GPS trong hệ tọa độ trắc địa B, L, H.
Trong trường hợp bình sai lưới trong hệ tọa độ trắc địa B, L, H, các trị đo sẽ là các gia số tọa độ trắc địa ∆Bi,j; ∆Li,j; ∆Hi,j (số liệu cụ thể được thể hiện qua bảng 1 phụ lục 1).
Số liệu gốc tối thiểu cho một mạng lưới GPS là 3 giá trị tọa độ X, Y, Z (hoặc B, L, H) của 1 điểm trong lưới.
Khi bình sai lưới GPS trong hệ địa tâm, chúng ta phải tính đổi tọa độ không gian X, Y, Z sau bình sai của các điểm về tọa độ trắc địa B, L, H. Từ đó ta có bảng tọa độ vuông góc phẳng x, y.
Chọn Adjustment Run OK Result Report. Kiểm tra Reference
factor ≤ 30. Sau khi sai số khép hình đạt, tiến hành bình sai chặt chẽ.
Để bình sai lưới với toàn bộ điểm gốc, tiến hành đánh dấu chọn điểm gốc (Fix) và nhập tọa độ độ cao của các điểm gốc đó tương tự như đã làm đối với
điểm gốc tối thiểu. Nhập tọa độ và độ cao của các điểm gốc này nhờ cửa sổ Station Known Point, nhập lần lượt tọa độ x, y và độ cao h, sau đó chọn Constraint OK.
Tiến hành bình sai lưới với toàn bộ số liệu gốc nhờ Adjustment Setup 3D 2D Height Fitting. Trong bình sai lần này cũng cần điều chỉnh trọng số để kết quả nhận được giá trị Reference factor bằng 1.
Kết quả bình sai lưới được chứa trong Report ở dạng file *.html; cụ thể như hình 4.15.
Hình 4.15. Kết quả bình sai lưới
Sau khi nhận được kết quả bình sai, sử dụng chương trình phần mềm DPSurvey 2.8 để biên tập 7 bảng kết quả bình sai lưới.
Kết quả biên tập thể hiện từ bảng 1 đến bảng 7 phần phụ lục.