Trước hết, theo quy định trong các quy phạm trước đây và hiện hành có rất nhiều các yêu cầu cụ thể bản đồ tỷ lệ lớn, song cơ bản nhất vẫn là sai số vị trí điểm khống chế và điểm đo chi tiết thuộc nội dung bản đồ, trong đó:
- Yêu cầu về độ chính xác mặt bằng: mọi đối tượng được biểu diễn trên bản đồ theo tọa 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 bằng của điểm khống chế đo vẽ sau bình sai với điểm khống chế tọa độ từ điểm địa chính trở lên gần nhất không quá 0,1mm tính theo tỷ lệ bản đồ thành lập.
Bảng 3.1. 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 đô thị thì sai số nói trên không được vượt quá 6cm cho tỷ lệ bản đồ 1:500; 1:1000 và 4 cm cho tỷ lệ 1:200.
- Yêu cầu về độ chính xác của 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 đường bình độ cơ bản. Như vậy với các yêu cầu về sai số vị trí điểm nói trên, thì tiềm năng sử dụng phương pháp đo PPK có thể được thực hiện trong những điều kiện tốt nhất để đảm bảo được độ chính xác theo yêu cầu. Sau đây là phần trình bày cụ thể của ứng dụng đó.
Như chúng ta đã biết, đo GPS động PPK bản chất là đo GPS tương đối, cho phép xác định được cạnh đáy (Baseline) nối từ điểm trạm gốc (Base) đến điểm cần đo tại trạm động (Rover) không gian ba chiều, tức là xác định được số gia DX, DY,
phương vị và chênh cao Dh (trong hệ tọa độ toàn cầu WGS-84) giữa Base và Rover. Bằng bài toán trắc địa, tọa độ của điểm trạm động Rover được tính theo công thức:
X = XB + DX Y = YB + DY H = HB + Dh
Về nguyên tắc, khi chuyển đổi từ hệ tọa độ WGS-84 về hệ tọa độ địa phương 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 1 tham số về hệ số tỷ lệ. Nếu áp dụng phương pháp đo PPK trong không gian hẹp thì chỉ cần sử dụng 3 tham số DX, DY, Dh mà không cần sử dụng các tham số về góc xoay giữa các trục tọa độ. Mặt khác, khi đo PPK cũng chịu ảnh hưởng của các nguồn sai số trong quá trình đo, do vậy để khắc phục vấn đề này, tác giả xin đề xuất là sử dụng nhiều trạm Base khi bố trí lưới đo để cho kết quả tốt hơn.
Cụ thể của việc thử nghiệm này, đó là bố trí các trạm Base với các đồ hình đo khác nhau trong điều kiện là máy thu GPS thu được tối thiểu từ 4 vệ tinh trở lên để xác định được số nguyên chu kỳ N; thời gian đo tối đa là 36 epoch (tương đương với 3 phút) với một điểm đo chi tiết. Mục đích của cách làm này là để tạo điều kiện tốt nhất để đánh giá kết quả thu được trong quá trình sử dụng nhiều trạm Base.
Để phục vụ việc thử nghiệm đạt kết quả tốt nhất, tác giả đã chọn khu vực đo thử nghiệm là một bãi quy hoạch với diện tích khoảng 30 ha nằm trên địa bàn quận Nam Từ Liêm, gồm 2 dạng địa hình là thông thoáng và một số điểm động được bố trí gần một số địa vật để có thể rút ra kết quả đánh giá khách quan và chính xác trong quá trình xây dựng lưới khống chế đo vẽ. Việc đo thử nghiệm được thực hiện với nguyên tắc sau:
- Điểm gốc có tọa độ chính xác trong hệ tọa độ Nhà nước;
- Phân bố các điểm đo hợp lý để phục vụ tốt trong quá trình đo thử nghiệm; - Thuận lợi tối đa trong quá trình triển khai thực hiện.
Cụ thể là điểm trạm Base được bố trí trong khu vực đo thử nghiệm, đó là các điểm đã được xác định tọa độ và độ cao bằng phương pháp đo tĩnh và từ đó cũng lấy các điểm trạm Base này để thử nghiệm đo động để rút ra kết luận về độ chính xác bằng cách so sánh kết quả của hai phương pháp đo động và đo tĩnh. Các điểm đo thử nghiệm gồm TN01, TN02, TN03, TN04, TN05, TN06, TN07 và 2 điểm tọa độ Địa chính cơ sở gồm 104556 và điểm 116437.
Hình 3.2. Khu vực đo thử nghiệm Bảng 3.2. Khái quát về khu đo thử nghiệm
Khu đo Đặc điểm địa hình Các điểm đo ở khu vực thử nghiệm Sơ đồ Phường Mễ Trì, quận Nam Từ Liêm, thành phố Hà Nội. Gồm khu vực thông thoáng và địa vật là cây cối và gần khu nghĩa trang.
02 điểm gốc tọa độ Nhà nước là 116437, 104556 và 07 điểm thử nghiệm TN01, TN02, TN03, TN04, TN05, TN06, TN07.
Hình 3.2
Việc đo tĩnh được thực hiện trong 4 ca đo, mỗi ca đo được tiến hành trong thời gian là 60 phút. Tác giả sử dụng tọa độ và độ cao của 3 điểm Địa chính cơ sở là 105556, 104491 và 116439 làm cơ sở để tính toán các điểm còn lại. Các ca đo được bố trí như sau:
- Ca 1: đặt máy tại 104491, 104556, TN01, TN03; - Ca 2: đặt máy tại TN01, TN03, TN02, TN05; - Ca 3: đặt máy tại TN02, TN05, TN06, TN07; - Ca 4: đặt máy tại TN05, TN06, TN04, 116437. 104556 TN05 116437 TN04 TN06 TN03 TN02 TN01 TN07 104556
Hình 3.3. Sơ đồ lưới đo tĩnh
Tọa độ và sai số trung phương vị trí điểm của các điểm sau bình sai được trình bày ở bảng dưới đây:
Bảng 3.3. Bảng tọa độ và sai số trung phương vị trí các điểm sau bình sai đo bằng phương pháp đo tĩnh
STT Tên điểm Tọa độ X Tọa độ Y Sai số trung
phƣơng vị trí điểm 1 TN01 2323467.204 580054.189 0.021 m 2 TN02 2323406.387 580002.576 0.018 m 3 TN03 2323372.611 580514.368 0.009 m 4 TN04 2322860.244 579665.969 0.012 m 5 TN05 2322900.323 580373.691 0.013 m 6 TN06 2323164.406 579995.422 0.010 m 7 TN07 2323301.917 579549.562 0.012 m
Tọa độ các điểm trạm Base và trạm Rover trong quá trình đo thử nghiệm được thể hiện trong bảng sau:
Bảng 3.4. Bảng tọa độ các điểm trạm Base và trạm Rover
STT Tên điểm X Y h 1 116437 2321949.130 579987.381 6.624 2 104556 2324417.532 580550.240 6.244 3 TN01 2323467.204 580054.189 7.107 4 TN02 2323406.387 580002.576 7.040 5 TN03 2323372.611 580514.368 6.759 6 TN04 2322860.244 579665.969 6.831 7 TN05 2322900.323 580373.691 4.713 8 TN06 2323164.406 579995.422 4.619 9 TN07 2323301.917 579549.562 5.157
Trình tự đo thử nghiệm như sau:
1. Cài đặt thông số đo trên thiết bị điều khiển (Sổ điện tử - Survey Controler)
Để tiến hành đo theo phương pháp PPK cần thiết phải cài các thông số kỹ thuật phù hợp với yêu cầu của phương pháp đo. Trên thiết bị trạm Base và trạm Rover, cần cài đặt chế độ thu tín hiệu vệ tinh bao gồm:
- Tần suất thu tín hiệu vệ tinh (Epoch): đặt là 36 epoch tương đương là 3 phút; - Cài đặt địa chỉ ghi file đo: đặt là thu và lưu tín hiệu vào máy thu (bộ nhớ trong);
- Cài đặt góc ngưỡng thu tín hiệu vệ tinh (Elevation Mask): đặt là 150;
- Đối với trạm Rover, cài đặt chế độ đo điểm (số lượng trị đo và tự động ghi số liệu).
Một điều lưu ý rằng, trong quá trình cài đặt các thông số đo đã đặt tần suất ghi tín hiệu ở máy Base và máy Rover một cách đồng bộ để đảm bảo tốt cho việc xử lý cạnh.
2. Khởi động trạm Base
- Đặt anten, định tâm trên điểm đặt trạm Base, đo độ cao anten; - Kết nối anten với bộ điều khiển;
- Khởi động chế độ đo PPK;
- Ghi tên điểm và độ cao anten vào bộ điều khiển; - Khởi động trạm Base (Start Base).
Sau khi khởi động trạm Base, máy thu đặt ở trạm Base sẽ thu tín hiệu vệ tinh theo chế độ đã cài đặt. Chỉ sau thời điểm này trở đi thì các máy Rover mới khởi động và thực hiện chế độ đo điểm.
3. Khởi động trạm Rover
Khác với phương pháp đo GPS tĩnh, đo PPK cần phải có thủ tục khởi đo để đảm bảo đo tọa độ điểm đạt chính xác cỡ cm. Việc khởi đo chính là việc đo GPS 1 cạnh đáy đã biết (Know Point) hoặc chưa biết (New Point) từ trạm Base tới trạm Rover với thời gian đủ lớn để xác định được số nguyên chu kỳ N. Thời gian khởi đo phụ thuộc vào phương pháp khởi đo, số lượng vệ tinh thu được tại thời điểm khởi đo. Trong thử nghiệm này, tác giả thực hiện chế độ khởi đo chưa biết (New Point) với thời
gian khởi đo là 15 phút khi thu được từ 6 vệ tinh trở lên và 18 phút khi máy thu thu được từ 4 đến 5 vệ tinh.
Sau công việc khởi đo là bắt đầu chế độ đo điểm, và công việc với máy Rover gồm:
- Dựng cố định anten máy Rover;
- Kết nối bộ điều khiển với anten máy Rover; - Khởi động chế độ đo PPK;
- Truy nhập chế độ khởi động máy Rover (Start Rover); - Ghi tên điểm và nhập chiều cao anten vào bộ điều khiển; - Chọn chế độ khởi động New Point;
- Khởi động Rover.
Khi đã khởi động chế độ New Point, căn cứ vào việc máy thu thu được số lượng vệ tinh là bao nhiêu thì bộ điều khiển sẽ báo chế độ Fixed (thời gian đủ để giải được cạnh và xác định được số nguyên chu kỳ N). Và từ lúc này trở đi thì việc đo điểm bắt đầu được tiến hành. Trong quá trình đo điểm, luôn đảm bảo máy thu phải thu được ít nhất là 4 vệ tinh, nếu nhỏ hơn 4 vệ tinh thì xảy ra trượt chu kỳ và bộ điều khiển báo chế độ Float. Lúc này cần phải thực hiện thủ tục khởi đo lại để việc đo được tiến hành tiếp theo. Tuy nhiên, lúc này có thể khởi đo theo chế độ Know Point với thời gian khởi đo chỉ mất vài chục giây.
4. Thực hiện quá trình đo điểm
Thực hiện đo tất cả các điểm theo lộ trình đã lên để việc đo PPK đạt được hiệu quả tốt nhất đề ra cả về thời gian và chất lượng của kết quả đo. Với phần thử nghiệm đo lưới khống chế đo vẽ tác giả đo mỗi điểm khống chế là 36 epoch tương đương với thời gian 3 phút; còn với việc đo chi tiết tác giả thử nghiệm với thời gian lần lượt là 2 epoch, 3 epoch và 5 epoch tương đương với 10 giây, 15 giây và 25 giây.