1. Nguyên tắc định vị trong trắc địa vệ tinh.
Trắc địa vệ tinh là môn khoa học nghiên cứu việc ứng dụng các kết quả quan sát vệ tinh nhân tạo hoặc vệ tinh tự nhiên của trái đất và các vật thể vũ trụ khác để giải quyết các nhiệm vụ kỹ thuật của trắc địạ
Để giải quyết nhiệm vụ xác định vị trí điểm trên bề mặt trái đất dựa vào quan sát vệ tinh, người ta đưa ra hai nguyên tắc đó là nguyên tắc hình học và nguyên tắc động học.
ạ Nguyên tắc hình học:
Trước kia nhờ các trạm quan sát trên mặt đất họ quan sát các vệ tinh và bằng cách chụp ảnh vệ tinh trên nền sao để ghi nhận lạị Người ta có thể xác định được vị trí điểm quan sát trên mặt đất mà không cần biết vị trí chính xác các vệ tinh. Đó là các vệ tinh thụ động (passive satellites) và bài toán trong trường hợp này được giải quyết theo nguyên tắc hình học. Từ những năm 60 Mỹ đã có các vệ tinh thụ động Echo-1, Echo-2, Pageos.
b. Nguyên tắc động học:
Nhờ sự phát triển của kỹ thuật điện tử, các vệ tinh được trang bị nguồn phát tín hiệu vô tuyến, gương phản chiếu laser, đồng hồ chính xác,….Trong quá trình chuyển động trên quỹ đạo người ta xác định vị trí chính xác của vệ tinh. Từ đó xác định vị trí của trạm thu tín hiệu vệ tinh hoặc trạm đo khoảng cách tới vệ tinh bằng Laser. Các vệ tinh như vậy gọi là các vệ tinh chủ động (active satellites) và bài toán được giải quyết theo nguyên tắc động học. Các vệ tinh TRANSIT, GPS, TSICADA, GLONASS thuộc nhóm vệ tinh chủ động.
Chương IV: Các công nghệ và máy móc hiện đại áp dụng cho công tác khảo sát 69
2. Nguyên tắc định vị trong GPS.
Nguyên tắc định vị trong GPS tuân theo nguyên tắc động học trong trắc địa vệ tinh. Để định vị, người ta có thể thực hiện định vị tuyệt đối hoặc định vị tương đốị Định vị tuyệt đối là xác định vị trí tuyệt đối của điểm quan sát trong hệ tọa độ quy ước, còn định vị tương đối là xác định hiệu tọa độ (vị trí tương đối) của hai hay nhiều điểm quan sát trong hệ tọa độ đó. M o s r ρ r r ρ r s o M1 2 M 1 2 ρ ∆ Hình IV-5a Hình IV-5b
Hình IV-5: Các nguyên tắc định vị trong GPS
Trên hình IV-5a, S là vị trí của vệ tinh, nhờ thu tín hiệu từ vệ tinh về ta xác định được vectơ từ điểm quan sát đến vệ tinh, ký hiệu ρ. Nếu từ vị trí của vệ tinh vào thời điểm quan sát đã biết thì vectơ địa tâm r hoàn toàn xác định. Như vậy vị trí của điểm quan trắc M sẽ được xác định thông qua công thức (IV-1):
R = r - ρ (IV-1)
Để định vị tương đối giữa hai điểm M1 và M2 trên mặt đất (Hình IV-5b), người ta sử dụng phương pháp đo đồng thời từ hai điểm quan trắc. Từ đó lập được hai phương trình tại hai điểm quan trắc là:
R1 = r - ρ1 (IV-2)
Chương IV: Các công nghệ và máy móc hiện đại áp dụng cho công tác khảo sát 70 Từ hai phương trình trên ta xác định được vị trí tương đối giữa hai điểm là:
∆R = R1 - R2 = ρ1 - ρ2 (IV-3) Có thể thấy rằng bằng phương pháp quan trắc đồng thời, ta có thể xác định được vị trí tương đối giữa các điểm trên mặt đất mà không cần biết chính xác vị trí của vệ tinh. Trong nguyên tắc động học, nhờ quan sát đồng thời nên đã giảm được nhiều nguồn sai số, đặc biệt là sai số của vệ tinh.