Chương 2 TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ GPS
2.4. CÁC ỨNG DỤNG CỦA GPS TRONG TRẮC ĐỊA BẢN ĐỒ
Trắc địa - bản đồ là một trong những lĩnh vực ứng dụng có hiệu quả công nghệ GPS. Ưu điểm của công nghệ GPS là không cần thông hướng giữa các điểm đo nhưng vẫn xác định được chiều dài, phương vị và chênh cao trắc địa với độ chính xác cao trong khi đó phương pháp đo góc - cạnh truyền thống thì ngược lại, để đảm bảo yêu cầu thông hướng người ta đã phải chi phí khá lớn cho việc xây cột tiêu và phát tuyến. Hơn nữa lưới GPS là lưới không gian 3 chiều do đó
không chỉ xác định được toạ độ mặt bằng mà còn xác định được cả độ cao (trắc địa) của các điểm. Chính vì vậy nhiều nước trên thế giới đã áp dụng công nghệ này để xây dựng mạng lưới trắc địa. Năm 1983 CHLB Đức đã xây dựng mạng lưới trắc địa đầu tiên bằng công nghệ GPS ở Eifel. Một số quốc gia khác thì áp dụng để xây dựng các mạng lưới tọa độ nhà nước cấp cao nhất. Trung Quốc đã xây dựng các lưới cấp A, B (các cấp lưới nhà nước trên hạng I) trong đó sử dụng cả kỹ thuật giao thoa cạnh đáy dài VLBI (Very Long Baseline Interferometry).
Các nước Châu Âu đã cùng xây dựng mạng lưới Châu Âu liên kết các nước trong khu vực với nhau nhằm xây dựng một hệ tọa độ thống nhất cho toàn Châu Âu. Mạng lưới Châu Âu cũng là mạng lưới “con” thuộc lưới toàn cầu ITRF vừa phục vụ cho các mục đích kỹ thuật vừa phục vụ cho mục đích khoa học là nghiên cứu chuyển dịch vỏ Trái đát do hoạt động kiến tạo hiện đại.
Ở Việt Nam, công nghệ GPS đã được đưa vào từ năm 1990 - 1991 và nhanh chóng được ứng dụng vào sản xuất trắc địa, giúp giải quyết hiệu quả nhiều nhiệm vụ của ngành đo đạc bản đồ nước ta. Trong các năm 1994 - 1997 chúng ta đã xây dựng mạng lưới cấp “0” gồm 69 điểm bao trùm toàn lãnh thổ, lãnh hải phục vụ cho việc hoàn thiện lưới thiên văn trắc địa quốc gia và xây dựng hệ quy chiếu mới cho Việt Nam (hệ VN - 2000). Nước ta cũng đã xây dựng được mạng lưới trắc địa biển bằng công nghệ GPS để liên kết đất liền với các hải đảo, quần đảo. Các mạng lưới địa chính cơ sở với độ chính xác tương đương hạng III và mật độ điểm tương đương hạng IV nhà nước được xây dựng ở nhiều tỉnh. Cho đến nay, ta đã xây dựng được các lưới khống chế ảnh, lưới địa chính 1, địa chính 2…bằng công nghệ GPS. Quy phạm đo vẽ bản đồ địa chính năm 1999 đã chính thức đưa công nghệ GPS vào các mục đích nói trên. Với dộ chính xác đo GPS ngày càng cao (ở khoảng cách ngắn và trung bình, công nghệ GPS đạt độ chính xác tương đương với kỹ thuật đo góc-cạnh bằng các máy toàn đạc điện tử hiện
nay) ta có thể dễ dàng xây dựng được các mạng lưới trắc địa công trình.
2.4.2. Đo vẽ chi tiết bản đồ địa hình, bản đồ địa chính tỷ lệ lớn và trung bình Ngày nay ta có thể dùng kỹ thuật đo động Stop and go đo chi tiết để thành lập bản đồ địa hình, bản đồ địa chính tỷ lệ 1:200 đến 1:2000 với độ chính xác và tốc độ đo không thua kém các phương pháp sử dụng toàn đạc điện tử. Tuy nhiên bắt buộc phải đảm bảo là trong quá trình đo bằng GPS phải liên tục theo dõi tín hiệu của ít nhất 4 vệ tinh. Đây chính là mặt hạn chế của phương pháp đo GPS động bởi cần phải tiến hành khảo sát thực địa khu đo trước khi đo đảm bảo thông thoáng lên bầu trời, không bị cây to hoặc nhà cao tầng chắn tín hiệu vệ tinh giúp công tác đo được thuận lợi.
Nếu trong khi đo số vệ tình theo dõi được ít hơn 4 thì sẽ bị mất khởi đo, khi đó phải thực hiện khởi đo lại tại điểm chi tiết trước đó (không cần quay lại điểm khởi đo ban đầu).
Khi đo bằng GPS động ta không cần bố trí điểm khống chế đo vẽ như các phương pháp truyền thống vì trạm BASE có thể đặt tại điểm đã có tọa độ, độ cao cách khu đo dưới 10 km. Lưới đo vẽ có thể dùng các điểm tam giác hạng IV, hạng III hoặc điểm địa chính cơ sở làm điểm trạm BASE trong đo chi tiết bằng GPS động mà không cần quan tâm tới các mạng lưới GT-1, GT-2, ĐC-1, ĐC-2.
Như vậy, ta sẽ tiết kiệm được khá nhiều kinh phí xây dựng lưới chêm dày và rút ngắn thời gian thực hiện công việc lập lưới. Phương án kết hợp một trạm tĩnh với nhiều máy động sẽ giúp tăng tốc độ đo chi tiết.
Thực nghiệm chứng minh rằng khi trạm base cách khu đo không quá 10 km, độ chính xác đo động bằng máy thu Trimble 4600 LS có sai số trung phương vị trí mặt bằng cỡ 3-5 cm, sai số độ cao 5-7 cm. Độ chính xác này đủ để đo vẽ bản đồ tỷ lệ trung bình và tỷ lệ lớn lớn.
Đo chi tiết bằng GPS động cho phép ta hoàn toàn tự động hoá quá trình
đo, tính và vẽ bản đồ. Hiện nay đã có phần mềm Trimmap để vẽ bản đồ từ số liệu đo GPS động. Các máy dùng trong kỹ thuật đo động để đo chi tiết được gọi là các máy GPS Total Station.
2.4.3. Đo cắm chi tiết công trình
Đưa bản thiết kế ra thực địa là một dạng thường gặp của công tác trắc địa công trình. Các điểm thiết kế cần đưa ra thực địa đã có toạ độ x, y. Kỹ thuật đo GPS động được dùng để nhanh chóng xác định các điểm có tọa độ đã cho ngoài thực địa. Tọa độ tức thời của điểm đo sẽ giúp tìm được vị trí trên thực địa của bản thiết kế. Đây là nguyên tắc để cắm công trình. Ưu điểm này càng trở lên hiệu quả hơn khi thực hiện cắm công trình trên biển (dàn khoan, cầu cảng…) hoặc ở những nơi mà khả năng đo bằng phương pháp truyền thống bị hạn chế.
Chương 3