CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT CÔNG NGHỆ ĐỊNH VỊ ĐỘNG THỜI GIAN THỰC
2.2. CẤU TRÚC VÀ NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG CỦA CÔNG NGHỆ ĐỊNH VỊ ĐỘNG THỜI GIAN THỰC
2.2.2. Ưu điểm của công nghệ đo RTK trong Trắc địa-Bản đồ
- Phương pháp đo vẽ bằng công nghệ RTK rất đơn giản, khả năng đo chi tiết ở khoảng các khá lớn, trạm máy ít phải được di chuyển nên tốc độ đo nhanh hơn.
- Nhân lực ít, mang hiệu quả lớn về mặt kinh tế.
- Sử dụng lập mốc khống chế nhanh với độ chính xác cao.
- Độ tin cậy cao, nhiều máy thu di động có thể nhận số cải chính cùng lúc..
- Có nhiều trạm quy chiếu trong một khu vực đo đạc
- Các vệ tinh có thể được quan sát trên một vùng lãnh thổ rộng lớn như quốc gia, lục địa, trong khi phương pháp truyền thống chỉ khống chế ở khu vực nhỏ hẹp.
- Không thông hướng giữa các trạm đo như ở phương pháp truyền thống.
2.2.3. Phương pháp của công nghệ đo động xử lý tức thời (GPS RTK) Trong trắc địa công trình dạng tuyến (đường bộ, đường sắt, đường dây tải điện), GPS không những được sử dụng để thành lập lưới khống chế mà những năm gần đây, kỹ thuật đo GPS động thời gian thực RTK (Real Time
gian ba chiều của điểm đo trong hệ tọa độ bất kỳ nên việc ứng dụng GPS RTK để trực tiếp bố trí vị trí điểm trong thi công công trình dạng tuyến đã rất phổ biến.
Để thực hiện GPS RTK cần có một máy thu đặt ở trạm gốc (base), một hoặc một số máy thu đặt ở trạm lưu động (rover) và điện đài truyền số liệu (radio link). Trong kỹ thuật RTK, tín hiệu thu được và thông tin về tọa độ của trạm gốc được truyền tức thời đến trạm lưu động; tại trạm lưu động xử lý tức thời tín hiệu thu được của bản thân trạm lưu động và thông tin được truyền đến từ trạm gốc, từ đó nhận được tọa độ không gian 3 chiều của trạm lưu động. Tại trạm lưu động, so sánh vị trí tức thời của nó với vị trí thiết kế để chỉ đạo bố trí.
Phương pháp và lưu trình tiến hành bố trí điểm bằng GPS RTK gồm 5 bước chủ yếu sau đây.
- Thu thập tài liệu các điểm khống chế trong khu đo
Bất kỳ công tác trắc địa nào, đầu tiên phải thu thập tài liệu các điểm khống chế khu đo, bao gồm tọa độ các điểm khống chế, cấp hạng, kinh tuyến trục, hệ tọa độ.
- Tính tham số chuyển đổi của khu đo
Định vị GPS RTK được tiến hành trong hệ tọa độ WGS 84, còn trắc địa công trình thường được tiến hành trong hệ tọa độ địa phương hoặc hệ tọa độ công trình, vì vậy tồn tại vấn đề chuyển đổi tọa độ. Trong định vị GPS tương đối - tĩnh, vấn đề chuyển đổi tọa độ được tiến hành sau (hậu xử lý), còn GPS RTK là đo tức thời, yêu cầu có ngay tọa độ, vì vậy việc chuyển đổi tọa độ càng trở nên quan trọng.
Điều kiện cần thiết để chuyển đổi tọa độ là: cần có 3 điểm trở lên đã biết tọa độ địa tâm WGS 84 và tọa độ công trình (thường gọi là điểm song trùng).
Khi góc xoay giữa hai hệ tọa độ tương đối nhỏ, có thể dùng mô hình chuyển đổi Bursa
i WGS84
i i
x y
x z
y z
84 i WGS i i
o o o
i ct i i
z y x 0 0 0 z
y x ) 1 ( z y x z
y x
(2.4)
Trong đó: xo, yo,zo là tham số tịnh tiến của hai hệ tọa độ, x,y,z là tham số xoay của hai hệ tọa độ, là tham số kích thước của hai hệ tọa độ.
Khi tính các tham số chuyển đổi, cần chú ý:
a) Các điểm đã biết tốt nhất là phân bố đều xung quanh và giữa khu đo, như vậy mới khống chế tốt toàn khu đo. Nếu chọn ở một bộ phận của khu đo thì cần tính toán thỏa mãn độ chính xác và phạm vi khống chế.
b) Để nâng cao độ chính xác, cần có trên 3 điểm song trùng và tính các tham số chuyển đổi theo phương pháp bình phương nhỏ nhất. Để kiểm tra độ chính xác và tính xác thực của các tham số chuyển đổi, có thể chọn một số điểm song trùng không tham gia tính các tham số chuyển đổi, thay vào công thức để tính kiểm tra, qua kiểm tra các tham số chuyển đổi thỏa mãn yêu cầu là đáng tin cậy.
- Thiết lập tham số hạng mục công trình
Theo yêu cầu của phần mềm GPS RTK, cần nhập vào các tham số: a) Tham số ellipsoid tham khảo hiện dùng của khu đo; b) Kinh tuyến trục; c) Độ kinh và độ vĩ góc Tây Nam và góc Đông Bắc của khu đo; d) Các tham số chuyển đổi giữa hai hệ tọa độ của khu đo; e) Theo yêu cầu của kỹ thuật trắc địa, có thể nhập vào tọa độ thiết kế của điểm cần bố trí để tiện bố trí tức thời ở thực địa.
- Thao tác ngoại nghiệp
Đặt máy thu GPS trạm cố định tại điểm tham khảo, mở máy thu, nhập vào máy thu GPS các tham số đã thiết lập, nhập vào tọa độ thi công của điểm tham khảo và độ cao anten, máy thu GPS tại trạm gốc thông qua các tham số chuyển đổi, chuyển đổi tọa độ thi công của điểm tham khảo thành tọa độ
qua radio link truyền phát tọa độ trạm đo, các trị đo, trạng thái quan sát vệ tinh và trạng thái hoạt động của máy thu đến máy thu tại trạm lưu động. Máy thu tại trạm lưu động đồng thời thu tín hiệu các vệ tinh GPS, thu nhận số liệu từ trạm gốc, sau khi xử lý nhận được tọa độ WGS 84 của trạm lưu động, lại thông qua các tham số chuyển đổi tọa độ như ở trạm cố định, chuyển đổi tọa độ WGS 84 thành tọa độ thi công và hiển thị tức thời trên máy cầm tay tại trạm lưu động.
Máy thu so sánh vị trí tức thời với giá trị thiết kế để chỉ đạo bố trí.
Cần chỉ ra rằng: độ cao GPS đo được là độ cao trắc địa lấy mặt ellipsoid tham khảo làm mặt khởi tính độ cao, còn hệ độ cao dùng trong trắc địa công trình là độ cao chính hoặc độ cao chuẩn lấy mặt geoid hoặc quasigeoid làm mặt khởi tính, giữa hai hệ độ cao này có khác biệt tương đối lớn. Hiện nay, một số nơi đã xây dựng mô hình geoid độ chính xác cao, do đó có thể dùng GPS thay thế phương pháp đo thủy chuẩn truyền thống để xác định độ cao chính hoặc độ cao chuẩn, thực hiện đúng công năng của định vị 3 chiều của GPS. Nhưng nhiều nơi chỉ dùng GPS để xác định vị trí mặt bằng, còn độ cao thì vẫn dùng phương pháp đo thủy chuẩn truyền thống.
Theo thực nghiệm, dùng một máy thu lưu động để bố trí tuyến đường, một ngày có thể bố trí được hơn 3km theo trung tuyến (bao gồm các điểm chủ yếu và điểm chi tiết); dùng 2 máy thu lưu động giao chéo nhau, một ngày có thể bố trí được 6÷7 km theo trung tuyến, rõ ràng dùng 2 máy thu lưu động, năng suất cao hơn.
Kỹ thuật định vị GPS RTK có ưu điểm hơn so với sử dụng các máy khác. Sử dụng máy thông thường như toàn đạc điện tử thì cần phải thông hướng, lại tốn công, tốn thời gian mà độ chính xác không đồng đều. Đo GPS RTK có ưu thế là không cần thông hướng, có thể chuyền tọa độ không gian 3 chiều đi xa mà không tích lũy sai số, hoàn thành nhiệm vụ bố trí một cách nhanh chóng, hiệu quả cao.
CHƯƠNG 3: THỰC NGHIỆM ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ RTK GNSS TRONG THI CÔNG NHÀ CAO TẦNG