3. Tính khoa học và thực tiễn của đề tài
1.4.1 Trên thế giới
Ứng dụng công nghệ GPS để xây dựng các mạng lưới khống chế trắc địa đã được ứng dụng phổ biến, đại trà trong sản xuất, ở Việt Nam cũng như các nước trên thế giới, bằng kỹ thuật đo tương đối tĩnh, người ta có thể xây dựng được các mạng
lưới có cạnh dài đến hàng nghìn mét. Các mạng lưới của từng quốc gia, của các quốc gia trong khu vực hay trên toàn thế giới.
Ứng dụng phổ biến của công nghệ GPS là đo nối mạng lưới tọa độ quốc gia của nhiều nước trên thế giới với hệ tọa độ trắc địa toàn cầu WGS-84, hoàn chỉnh các mạng lưới tọa độ quốc gia đã xây dựng bằng công nghệ truyền thống, tăng dày các mạng lưới tọa độ, xây dựng các mạng lưới mới... Công nghệ GPS đã giúp tạo mối liên kết giữa nhiều quốc gia thông qua việc sắp đặt các tham số tính chuyển giữa các hệ tọa độ quốc gia và hệ tọa độ trắc địa toàn cầu WGS-84. Hiện nay đã xác lập được sự chuyển đổi liên hệ giữa 185 hệ tọa độ của các quốc gia khắp các châu lục trên thế giới với hệ WGS-84.
Công nghệ GPS ứng dụng để xây dựng lưới trắc địa đã được nhiều quốc gia ứng dụng thành công từ lâu. Dưới đây là một số thành quả của việc ứng dụng công nghệ GPS của một số nước trong khu vực Châu Á – Thái Bình Dương, những quốc gia gần gũi với Việt Nam về vị trí địa lý và trình độ phát triển về đo đạc bản đồ.
- Ở Inđônêxia:
công nghệ GPS đã được ứng dụng trong các lĩnh vực thành lập lưới khống chế mặt bằng quốc gia, đo đạc thành lập bản đồ địa chính, đo đạc biển, nghiên cứu địa động học, quản lý đất đai, trắc địa ảnh hàng không, đạo hàng và giao thông, nghiên cứu tầng điện ly, xác định độ cao chính và trọng lực hàng không. Bằng công nghệ GPS, Inđônêxia đã xây dựng trong các năm 1992 – 1993 một mạng lưới cấp “0” ( Zero order GPS Control network) gồm 60 điểm rải đều trên các đảo lớn của đất nước. Lưới cấp “0” này được bình sai trong hệ quy chiếu mặt đất quốc tế 91 (ITRF) và chuyển về hệ WGS-84. Độ chính xác đạt từ 0.01÷0.1 ppm. Lưới cấp “0” là cơ sở để phát triển lưới hạng I cũng được thành lập bằng công nghệ GPS. Các điểm hạng I được đặt trên từng huyện, đến nay đã xây dựng xong 252 điểm trên các đảo lớn như: Sumatra – 40 điểm; Sulaweisi – 36 điểm; Kalimantan – 26 điểm và 150 điểm ở các đảo Java, Timor, Nusa, Tengara. Độ chính xác cạnh hạng I đạt từ 0.1÷2 phần triệu (ppm).
Công nghệ GPS ở nước này đã được ứng dụng để thành lập 09 điểm phủ trùm lãnh thổ, các điểm này tạo thành lưới gọi là lưới chuẩn của Australia. Lưới chuẩn này đã được tăng dày bởi 60 điểm GPS tạo thành lưới quốc gia Australia.
Mạng lưới GPS đã được sử dụng để kiểm tra, nâng cao độ chính xác các mạng lưới tọa độ hạng I, II, III của Australia và bình sai chung mạng lưới GPS và mạng lưới mặt đất đã thiết lập hệ tọa độ mới của Australia.
- Ở Hilap: Từ năm 1989 đến năm 1993 đã thành lập mạng lưới GPS gồm 66 điểm sử dụng 10 đến 14 máy thu GPS của các hang LEICA, TRIMBLE và ASHTECH.
Ngoài ra, công nghệ GPS cũng đã được ứng dụng để xây dựng các mạng lưới cấp “0” như ở Latvia, Ba Lan; Mạng lưới cơ sở vùng biên giới Irắc-Côoet và nhiều nước khác trên thế giới.
1.4.2 Tình hình nghiên cứu ứng dụng công nghệ định vị toàn cầu ở Việt Nam
1. Giai đoạn 1991-1994:
+ Từ năm 1991-1993: Xây dựng lưới ở Minh Hải (15 điểm với chiều dài trung bình 25 km), xây dựng lưới ở Sông Bé (34 điểm chiều dài 27 km), xây dựng lưới ở Tây Nguyên (65 điểm chiều dài 30 km). Xây dựng lưới GPS cạnh ngắn có độ chính xác hạng II cho một số vùng ở miền Nam.
+ Năm 1992: Xây dựng lưới trắc địa biển bằng công nghệ GPS gồm 36 điểm trong đó có 18 điểm trên quần đảo Trường Sa.
+ Đo nối lưới GPS cạnh dài gồm 10 điểm trùng với lưới mặt đất đã xây dựng.
2. Giai đoạn 1995 -2000: Xây dựng lưới cấp “0”
+ 1995: Xây dựng lưới cấp “0” gồm 69 điểm có 56 điểm trùng với hạng I, II cũ và phân bố đều trên lãnh thổ Việt Nam.
+ 1997: Đo 8 điểm cấp “0” theo phương pháp đo tuyệt đối nhằm kiểm tra chất lượng lưới cấp “0”
+ 1998: Đo bổ sung 40 điểm cấp “0”. Đo nối độ cao thủy chuẩn hạng I, II phục vụ định vị Elipxoid thực dụng và xây dựng mô hình Geoid cục bộ của Việt Nam.
+ Năm 1999: Chọn Ellipsoid WGS -84 là Ellipsoid thực dụng của Việt Nam và định vị với điểm gốc N0 nằm tại viện nghiên cứu địa chính trên đường Hoàng Quốc Việt, TP Hà Nội và 25 điểm cấp “0”
3. Giai đoạn 2001-2008:
+ Xây dựng lưới địa chính cơ sở: Từ 1994 đến 2003 đã xây dựng 12.631 điểm lưới này tương đương với cấp III nhà nước.
+ Xây dựng hệ thống trạm DGPS: Phục vụ công tác đo đạc biển và biên giới bao gồm các trạm Đồ Sơn, Vũng Tàu, Điện Biên, Hà Giang, Cao Bằng, Quảng Nam do Bộ Tài nguyên và Môi trường quản lý. Trong đó 3 trạm Đồ Sơn, Quảng Nam, Vũng Tàu phục vụ đo đạc biển. Điện Biên, Hà Giang, Cao Bằng phục vụ công tác cắm mốc biên giới Việt Nam – Trung Quốc.
+ Xây dựng hệ thống DGPS/CORS
Bộ Quốc Phòng xây dựng 6 trạm cơ sở cố định gồm có 2 chức năng:
- DGPS: Phát đi số cải chính để nâng cao độ chính xác định vị và dẫn đường cho các phương tiện di động.
- CORS: Đo liên tục phục vụ cho nghiên cứu khoa học và khảo sát đo đạc. Hiện nay có 4 trạm: Phú Quốc, Đà Nẵng, Móng Cái và Đảo Trường Sa lớn đang hoạt động. Trạm Cửa Lò và Cam Ranh đã có chủ trương xây dựng.
- Từ năm 1996 đến nay tham gia xây dựng lưới trắc địa khu vực Châu Á- Thái Bình Dương.
- Tham gia xây dựng lưới địa động lực Nam – Đông Nam Á nhằm xác định chuyển động và biến dạng của vỏ trái đất ở khu vực. Việt Nam có 2 điểm là CAMP (Cẩm Phả - Quảng Ninh) và NONN (Ngũ Hành Sơn – Đà Nẵng)
1.4.3 Các ứng dụng khác:
- Trong trắc địa công trình, đo mặt cắt trên sông, hồ lớn. Đo đạc trắc địa biển phục vụ thành lập bản đồ địa hình đáy biển và các công tác trên biển khác.
- Đo vẽ chi tiết bản đồ địa hình, bản đồ địa chính tỷ lệ lớn và trung bình: Với kỹ thuật đo GPS động dừng và đi, người ta có thể thực hiện đo vẽ chi tiết để thành lập bản đồ với độ chính xác và tốc độ đo không thua kém các phương pháp truyền thống sử dụng toàn đạc điện tử. Tuy nhiên để thực hiện được cần bảo đảm một điều
kiện bắt buộc trong quá trình đo chi tiết bằng GPS phải liên tục theo dõi tín hiệu của ít nhất 4 vệ tinh. Như vậy để đảm bảo điều này khu đo phải thông thoáng lên bầu trời, không bị cây to che phủ hoặc nhà cao tầng che chắn tín hiệu vệ tinh. Để có thể tiến hành công tác đo động thuận lợi nên tiến hành khảo sát thực địa khu đo trước khi đo. Phương pháp này rất phù hợp trong đo vẽ vùng thổ canh (trồng lúa, cà phê, hạt tiêu…).
Đo vẽ chi tiết bằng công nghệ GPS động cho phép ta hoàn toàn tự động hóa quá trình đo, tính và vẽ bản đồ.
Trên địa bàn tỉnh Phú Thọ có 13 huyện (thành, thị) với tổng 277 xã phường thị trấn, công tác quản lý đất đai được UBND tỉnh quan tâm đặc biệt là công tác đo đạc bản đồ địa chính, do điều kiện về kinh phí nên tập trung đo đạc lập bản đồ địa chính tập trung đo những nới kinh tế trọng điểm, hiện nay trên toàn tỉnh đã đo đạc bản đồ địa chính chính quy được 220 xã, còn 57 xã chưa có bản đồ địa chính chính quy (Theo Báo cáo tổng hợp năm 2018 của Sở Tài nguyên và Môi trường).
Các xã đã thành lập bản đồ địa chính đã sử dụng công nghệ đo GPS nhưng đa số mới chỉ để xây dưng lưới địa chính, gần đây đã có xã áp dụng công nghệ GPS xây dựng lưới đo vẽ, còn cơ bản là lưới đo vẽ đo bằng công nghệ chuyền thống đường chuyền kinh vỹ.
CHƯƠNG 2
ĐỐI TƯỢNG, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.1. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
- Đối tượng nghiên cứu của đề tài là đánh giá ứng dụng công nghệ đo GPS tĩnh nhanh xây dựng lưới khống chế đo vẽ để thành lập bản đồ địa chính cấp xã. - Thời gian nghiên cứu: Từ tháng 11/2018 đến tháng 08/2019.
- Phạm vi nghiên cứu của đề tài là xã Thạch Khoán thuộc huyện Thanh Sơn, tỉnh Phú Thọ.
2.2. Nội dung nghiên cứu
2.2.1. Khái quát địa bàn nghiên cứu
- Vị trí địa lý
- Địa hình khu vực đo
2.2.2. Thu thập các tài liệu hiện có của khu đo
- Số liệu các mốc trắc địa trong khu đo - Tài liệu bản đồ đã có trong khu đo
+ Bản đồ địa giới + Bản đồ địa chính + Bản đồ địa hình
2.2.3. Ứng dụng GPS thành lập lưới khống chế đo vẽ cho xã Thạch Khoán
- Văn bản pháp quy - Quy trình thành lập - Khảo sát thiết kế
- Thực hiện phương án đo - Bình sai
2.2.4. So sánh với công nghệ thành lập lưới đo vẽ bằng máy đo GPS và máy toàn đạc điện tử
- So sánh về nhân công
2.2.5. Thuận lợi, khó khăn trong sử dụng công nghệ GPS đo động thời gian thực và đề xuất giải pháp và đề xuất giải pháp
- Thuận lợi - Khó khăn
2.3. Phương pháp nghiên cứu và xử lý số liệu
2.3.1. Phương pháp thu thập số liệu thứ cấp
- Thu thập hiện trạng các điểm mốc trắc địa, bản đồ, số liệu địa chính, địa hình, tình hình quản lý, sử dụng đất trên phạm xã Thạch Khoán, huyện Thanh Sơn, tỉnh Phú Thọ. Trên cơ sở đó, phân tích và đánh giá khả năng khai thác, sử dụng các tư liệu, tài liệu trắc địa, bản đồ và các thông tin điều tra.
- Kế thừa tài liệu phục vụ nghiên cứu từ Sở TN&MT tỉnh Phú Thọ cung cấp. - Tìm hiểu về đặc điểm địa lý tự nhiên, kinh tế, xã hội của xã Thạch Khoán, huyện Thanh Sơn, tỉnh Phú Thọ.
2.3.2. Phương pháp thu thập số liệu sơ cấp
- Khảo sát điều tra thực địa
- Đo đạc dữ liệu trực tiếp ở thực địa và sử lý số liệu.
- Đo bằng công nghệ GPS để thành lập lưới khống chế đo vẽ quy định: + Thời gian đo ngắm đồng thời tối thiểu: 30 phút
+ Số lượng vệ tinh khỏe liên tục tối thiểu: 5 vệ tinh + PDOP chọn khi đo lớn nhất không quá: 4.0
a. Tiêu chuẩn xây dựng lưới khống chế.
Bảng 2.1. Chỉ tiêu kỹ thuật cơ bản chung của lưới khống chế đo vẽ STT Tiêu chí đánh giá chất lượng
lưới khống chế đo vẽ
Chỉ tiêu kỹ thuật
Lưới KC đo
vẽ cấp 1 Lưới KC đo vẽ cấp 2 1 Sai số trung phương vị trí điểm sau bình
sai so với điểm gốc ≤ 5 cm ≤ 7 cm
2 Sai số trung phương tương đối cạnh sau bình
sai ≤1/25.000 ≤ 1/10000
b. Quy trình áp dụng
*. Thiết kế
Khi thiết kế lưới khống chế đo vẽ phải quy định các chỉ tiêu kỹ thuật chính của lưới trong thiết kế kỹ thuật - dự toán hoặc phương án thi công. Việc thiết kế lưới dược tiến hành trên bản đồ, với các yêu cầu như:
- Các điểm phân bố đều trong toàn bộ khu đo.
- Các điểm mốc phải được thiết kế nơi có vị trí thuận lợi, bao quát được địa hình xung quanh.
- Tại mỗi điểm mốc phải cần thông hướng đến các điểm lân cận. - Căn cứ điểu kiện tự nhiên và phương án kỹ qua.
- Khảo sát thực địa
Căn cứ vào kết quả thiết kế trên bản đồ, tiến hành khảo sát thực địa. Mục đích của quá trình này:
- Kiểm tra, đối soát phương án thiết kế với tình hình thực tế.
- Điều chỉnh phương án thiết kế cho sát với yêu cầu và điều kiện thực tế.
- Chôn mốc, đánh dấu điểm
Sử dụng phương án thiết kế và kết quả quá trình khảo sát thực địa để bố trí mạng lưới ra ngoài thực địa. Các điểm khống chế đo vẽ tuỳ theo yêu cầu cụ thể có thể chôn mốc tạm thời hoặc cố định, lâu dài ở thực địa. Nếu chôn mốc cố định, lâu dài ở thực địa thì quy cách mốc thực hiện theo quy định tại Phụ lục số 06 Thông tư số 25/2014/TT-BTNMT và phải quy định rõ trong thiết kế kỹ thuật - dự toán công trình. Nếu chôn mốc tạm thời thì mốc phải đảm bảo để tồn tại đến khi kết thúc công trình (sau kiểm tra, nghiệm thu bản đồ địa chính). Yêu cầu các điểm mốc phải đặt ở nơi có nền đất ổn định, tầm bao quát tốt. Các điểm mốc cần đặt tại những vị trí thông hướng với nhau để thuận lợi cho công tác đo vẽ chi tiết sau này.
- Công tác đo đạc lưới
Công tác đo đạc lưới khống chế đo vẽ có thể được tiến hành bằng máy toàn đạc điện tử, kinh vĩ điện tử và đo bằng công nghệ GPS đo tĩnh, đo tĩnh nhanh hoặc đo động. Nhưng trong Luận văn và thực tế tôi chỉ áp dụng đo bằng công nghệ GPS đo tĩnh.
- Bình sai, tính toán tọa độ mạng lưới
Thành quả đo đạc, tính toán và bình sai khi lập lưới đo vẽ gồm: Bảng tọa độ vuông góc phẳng; sơ đồ lưới.
Bình sai và đánh giá độ chính xác của lưới
CHƯƠNG 3
KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN 3.1. Khái quát đặc điểm khu đo
3.1.1. Vị trí địa lý
Xã Thạch Khoán là xã miền núi nằm ở phía Đông Bắc của huyện Thanh Sơn, cách trung tâm huyện khoảng 10 km có tổng diện tích tự nhiên là 1656,18 ha.
Địa giới hành chính xã được xác định như sau:
- Phía Đông giáp xã Tân Phương và thị trấn Thanh Thủy, huyện Thanh Thuỷ; - Phía Tây giáp xã Thục Luyện và xã Giáp Lai, huyện Thanh Sơn;
- Phía Nam giáp thị trấn Thanh Thủy, huyện Thanh Thuỷ
- Phía Bắc giáp xã Giáp Lai, huyện Thanh Sơn và xã Đào Xá, huyện Thanh Thuỷ; Trên địa bàn xã có đường Tỉnh lộ 316 và một số tuyến đường giao thông liên xã (nhựa) đi qua thuận lợi cho việc kinh doanh buôn bán hàng hoá, giao lưu kinh tế phát triển kinh tế ở địa phương với các vùng lân cận.
3.1.2 Đặc điểm địa hình, địa vật
* Địa hình:
Là xã tập trung cơ bản nhiều loại khoáng sản quý của huyện cũng như tỉnh Phú Thọ điển hình như mỏ quặng Talc; Cao Lanh- Felspat, Sắt….. xã có địa hình tương đối phức tạp, đồi núi cao, giữa các khu đồi xen lẫn các dộc lúa, do yếu tố địa hình nên đất đai ở đây được phân làm 2 phần cơ bản:
- Địa hình đồi núi: Tập trung ở phía Tây và phía nam chiếm 65% diện tích toàn xã với các dãy núi cao phù hợp phát triển cây lâm nghiệp, cây công nghiệp và các dự án khai thác khoáng sản.
- Địa hình bằng, thấp trũng: Nằm ở phía Bắc gần giữa trung tâm của xã, đây là nơi tập trung để phát triển sản xuất nông nghiệp. Tuy nhiên vùng đất này thường bị ngập lụt vào mùa mưa gây ảnh hưởng rất lớn đến việc cây trồng vụ mùa.
Độ cao trung bình 80 - 120m so với mực nước biển, độ dốc trung bình 30-