2.1 .CÁC HỆ THỐNG ĐỊNH VỊ VỆ TINH
2.5. MỘT SỐ ỨNG DỤNG CễNG NGHỆ GPS TRONG TRẮC ĐỊA
2.5.1. Ứng dụng GPS trong thành lập lưới trắc địa
Ưu điểm chủ yếu và quan trọng nhất của cụng nghệ GPS là khả năng xỏc định cỏc vector cạnh giữa cỏc điểm quan sỏt với độ chớnh xỏc cao mà khụng cần thụng hướng mặt đất. Cụng nghệ GPS đó được kết hợp với cỏc phương phỏp đo cạnh dài khỏc để xõy dựng khung tọa độ Trỏi Đất quốc tế (ITREF) và khung tọa độ Chõu Âu (EUREF).
Ở Việt Nam, việc khai thỏc sử dụng GPS mới chỉ triển khai từ đầu những năm 90 của thế kỷ trước. Từ thỏng 12-1991 đến thỏng 4-1993, Cục đo đạc Bản đồ Nhà nước – Bộ tài nguyờn & Mụi trường đó xõy dựng mạng lưới Nhà nước khu vực Minh Hải, Sụng Bộ và Tõy Nguyờn bằng cụng nghệ GPS với 117 điểm phủ đều khắp khu vực. Xõy dựng mạng lưới trờn quần đảo Trường Sa, đồng thời đo nối lưới này với cỏc đảo khỏc và mạng lưới trờn đất liền tạo thành mạng lưới trắc địa biển Việt Nam, gúp phần xõy dựng cơ sở dữ liệu hỡnh thành hệ quy chiếu VN2000.
2.5.2. Ứng dụng GPS trong thành lập bản đồ
GPS cũng được ứng dụng rộng rói trong cụng tỏc đo vẽ chi tiết như thành lập lưới khống chế cơ sở, lưới khống chế đo vẽ và đo vẽ chi tiết địa hỡnh. Với cỏc chế độ đo động, cụng nghệ định vị được sử dụng như là cỏc trạm đo vẽ chi tiết bằng cỏc mỏy toàn đạc điện tử. Ưu điểm nổi trội nhất của phương phỏp là khụng cần thụng hướng. Ngoài ra cỏc mỏy thu GPS cú thể được sử dụng để xỏc định tọa độ, độ cao của điểm địa hỡnh để thành lập mụ hỡnh số địa hỡnh (DEM).
Đặc biệt trong cụng tỏc hiện chỉnh bản đồ, cụng nghệ GPS được sửdụng rất thuận lợi để hiện chỉnh nội dung của bản đồ như bổ sung cỏc địa vật, địa hỡnh.
2.5.3. Ứng dụng GPS trong nghiờn cứu địa động
Hiện nay cụng nghệ đinh vị vệ tinh đó được ứng dụng trong nghiờn cứu dịch chuyển vỏ Trỏi Đất trờn phạm vi rộng lớn với khoảng cỏch từ vài chục tới hàng trăm km. Bằng phương phỏp đo tương đối xỏc định gia số tọa độ khụng gian trong hệ thống tọa độ địa tõm, người ta cú thể xỏc định vị trớ tương hỗ giữa cỏc điểm với độ chớnh xỏc cỡ vài ba mm trờn khoảng cỏch hàng trăm km.
Ở Việt Nam cụng nghệ GPS cũng đó được ứng dụng đo đạc cỏc mạng lưới nghiờn cứu địa động và tham gia với cỏc nước trong khu vực đo đạc và nghiờn cứu dịch chuyển vỏ Trỏi Đất.
2.5.4. Ứng dụng GPS trong trắc địa cụng trỡnh
Cụng nghệ GPS đó được ứng dụng rộng rói trong việc lập lưới khống chế mặt bằng cơ sở, lưới thi cụng cụng trỡnh, lưới quan trắc chuyển dịch biến dạng cụng trỡnh, đo vẽ thành lập mặt cắt, chuyển trục cụng trỡnh lờn cao. Cỏc dạng cụng tỏc trắc địa cụng trỡnh thường cú khoảng cỏch đo khụng quỏ dài, chiều dài thường chỉ vài trăm một, hoặc dưới 1 km nhưng yờu cầu đo với độ chớnh xỏc cao. Trong phộp đo tương đối khỏ nhiều loại sai số được giảm thiểu, do vậy độ chớnh xỏc đo cạnh đạt rất cao. Với chiều dài cạnh dưới 1 km, hầu như đó loại bỏ được ảnh hưởng sai số của tầng điện ly và tầng đối lưu của khớ quyển.
2.5.4.1. Thành lập cỏc mạng lưới cơ sở trắc địa cụng trỡnh và lưới thi cụng cụng trỡnh
Lưới cơ sở trắc địa cụng trỡnh là dạng lưới độc lập trờn cỏc mặt bằng
cụng trỡnh cú diện tớch lớn, cú nhiều hạng mục cụng trỡnh liờn kết với nhau theo dõy chuyền chặt chẽ. Mạng lưới này là cơ sở để liờn kết cỏc cụm cụng trỡnh trong một hệ tọa độ thống nhất.
Để đo nối lưới cơ sở trắc địa cụng trỡnh với hệ tọa độ Nhà nước, phải đo nối đến ớt nhất 1 điểm trong hệ tọa độ Nhà nước.
Một đặc điểm chung của lưới trắc địa cụng trỡnh là chiều dài cạnh trong lưới thường ngắn và cú yờu cầu về độ chớnh xỏc tương hỗ vị trớ điểm khỏ cao. Thụng thường, lưới cơ sở trắc địa cụng trỡnh cú chiều dài cạnh từ 1 km đến 5 km, trong trường hợp đo nối cú thể cho phộp chiều dài đến 10 km. Với chiều dài ngắn như vậy cú thể sử dụng mỏy thu 1 tần số để đo cạnh. Phương phỏp đo tĩnh và tĩnh nhanh được sử dụng để đo lưới trắc địa cụng trỡnh. Trong một số trường hợp cú thể kết hợp cụng nghệ GPS và toàn đạc điện tử để đo lưới trắc địa cụng trỡnh.
Độ chớnh xỏc của mạng lưới cơ sở trắc địa cụng trỡnh phụ thuộc vào tớnh chất, đặc điểm và yờu cầu riờng của khu cụng nghiệp. Cú loại cụng trỡnh cú độ chớnh xỏc rất cao (như nhà mỏy gia tốc hạt), cú loại cụng trỡnh cú độ chớnh xỏc trung bỡnh (như cỏc khu cụng nghiệp cơ khớ, chế tạo mỏy, …) và cú loại cú độ chớnh xỏc thấp (như cỏc khu cụng nghiệp khai thỏc, chế biến thực phẩm …).
Tựy thuộc vào diện tớch khu vực cần lập lưới mà ta quyết định hỡnh dạng và kết cấu lưới. Cỏc điểm của lưới cần bố trớ ở những nơi thụng thoỏng, khụng bị cản trở cho việc thu tớn hiệu từ vệ tinh. Lưới cơ sở trắc địa cụng trỡnh phải được đo nối độ cao với hệ thống độ cao Nhà nước bằng thủy chuẩn hỡnh học.
Lưới thi cụng cụng trỡnh cụng nghiệp trước đõy thường được lập dưới
dạng lưới ụ vuụng xõy dựng với cỏc gúc đỳng bằng 900 và cỏc cạnh đỳng theo cỏc chuẩn mực cho trước. Nhờ sự phỏt triển của kỹ thuật tớnh toỏn xử lý và kỹ thuật đo dài điện tử, hỡnh thức lưới ụ vuụng ớt được sử dụng. Thay vào đú người ta cú thể xõy dựng cỏc mạng thi cụng đo gúc – cạnh cú hỡnh dạng linh hoạt phự hợp với mặt bằng khu cụng nghiệp
Theo kết quả nghiờn cứu và thực nghiệm cho thấy cú thể sử dụng GPS để đo cỏc mạng lưới thi cụng với chiều dài cỏc cạnh từ 100 m đến 1000 m. Khi đo cạnh với khoảng cỏch ngắn cần lưu ý đến sai số định tõm và đo cao anten mỏy thu GPS. Sử dụng GPS để lập cỏc mạng lưới thi cụng cụng trỡnh thỡ khụng cần thiết phải lập lưới trắc địa cơ sở nếu như gần khu cụng nghiệp (khụng lớn) và đó cú ớt nhất một điểm tọa độ Nhà nước. Lưới thi cụng cú thể xõy dựng ở dạng lưới tam giỏc và cũng cho phộp xõy dựng ở dạng lưới đa giỏc. Cho phộp sử dụng mỏy thu 1 tần số để đo.
Khi xõy dựng cỏc cụng trỡnh cao, cú thể sử dụng GPS để lập lưới chuyển trục cụng trỡnh lờn cao. Để chuyển trục cụng trỡnh lờn cao thường sử dụng dụng cụ chiếu đứng, tuy vậy phải để lỗ thủng trờn cỏc mặt bằng sàn. Cũng cú thể chuyển trục bằng giao hội gúc hoặc sử dụng bằng phương phỏp tọa độ, thực hiện bằng mỏy toàn đạc điện tử. Cỏc phương phỏp này cần phải cú mặt bằng rộng đồng thời chịu ảnh hưởng của trục đứng khi gúc nghiờng lớn.
Với độ chớnh xỏc cao trong đo GPS cạnh ngắn, cú thể sử dụng GPS để chyển trục theo phương phỏp tọa độ - hoàn nguyờn.
2.5.4.2. Đo cỏc mạng lưới quan trắc biến dạng và chuyển dịch cụng trỡnh
Trong cỏc dạng đo đạc, thỡ đo chuyển dịch biến dạng cụng trỡnh đũi hỏi yờu cầu độ chớnh xỏc cao nhất. Mức độ tin cậy của số liệu đo biến dạng, chuyển dịch phụ thuộc vào độ chớnh xỏc đo và phương phỏp xử lý số liệu đo.
Qua nghiờn cứu và thực nghiệm, cho thấy cú thể sử dụng GPS vào quan trắc chuyển dịch ngang cỏc cụng trỡnh. Vấn đề quan trắc chuyển dịch thẳng đứng (lỳn) cũn bị hạn chế do độ chớnh xỏc về độ cao.
Trong điều kiện thực tế ở nước ta, việc khai thỏc lịch vệ tinh chớnh xỏc chưa phổ biến do những khú khăn khỏch quan, thờm vào đú một số phần mềm mạnh cũng chưa phổ biến ở Việt Nam. Trong điều kiện như vậy, chỳng ta đó
đo GPS cạnh ngắn đạt tới độ chớnh xỏc cỡ 2 ữ 3 mm nếu loại bỏ được sai số định tõm anten mỏy thu. Trờn cơ sở này GPS vẫn cú thể giỳp ta theo dừi phỏt hiện chuyển dịch và biến dạng cụng trỡnh với giỏ trị lớn cỡ hai lần sai số đo tức là cú giỏ trị chuyển dịch, biến dạng nhỏ nhất cỡ 4 hoặc 6 mm.