Chỳng ta đó biết đo GPS động thời gian thực bản chất là đo GPS tương đối, cho phộp xỏc định được chớnh xỏc cạnh đỏy (Baseline) nối từ điểm trạm gốc (Base) đến điểm cần đo tại trạm động (Rover) khụng gian 3 chiều, tức là xỏc định được chớnh xỏc gia số DX, DY, phương vị và chờnh cao Dh (trong hệ tọa độ gốc của cụng nghệ GPS đú là hệ tọa độ toàn cầu WGS-84) giữa Base và Rover. Bằng bài toỏn trắc địa, tọa độ điểm Rover được tớnh theo cụng thức:
X= XB + DX Y= YB+ DY H= HB + Dh
Số húa bởi Trung tõm Học liệu http://www.lrc-tnu.edu.vn/
Về nguyờn tắc, khi chuyển từ hệ tọa độ quốc tế WGS-84 về hệ tọa độ địa phương, cần cú 7 tham số tớnh chuyển đổi, trong đú cú 3 tham số về dịch gốc tọa độ DX, DY, Dh; 3 tham số về gúc xoay theo 3 trục tọa độ và 01 tham số về hệ số tỷ lệ. Nếu ỏp dụng phương phỏp đo GPS RTK sử dụng 01 trạm Base trong khụng gian hẹp thỡ chỉ cần sử dụng 3 tham số dịch gốc tọa độ DX, DY, Dh mà khụng ỏp dụng cỏc tham số về gúc xoay giữa cỏc trục của 2 hệ tọa độ. Đồng thời do ảnh hưởng của cỏc nguồn sai số khỏc dẫn đến khi đo GPS RTK với cỏc điểm Rover càng xa trạm Base thỡ sai số phạm phải càng lớn. Điều này đó được chỳng minh ở nhiều tài liệu nghiờn cứu cũng như thực tiễn ở cỏc cụng trỡnh đo đạc. Để hiểu rừ bản chất vấn đề, thấy rừ sự ảnh hưởng của khoảng cỏch đo ở điều kiện thực tế của khu vực huyện Tam Đảo, tỏc giả đó triển khai đo thử nghiệm trờn cỏc khoảng cỏch đo sử dụng cỏc điểm Base khỏc nhau. Mục đớch của việc thử nghiệm là:
1. Lựa chọn tham số tối ưu để kết quả đo đạt được là tốt nhất.
2. Kiểm định sự ảnh hưởng thực tế của khoảng cỏch đo đến độ chớnh xỏc điểm đo.
3. Trờn cơ sở phõn tớch kết quả thu được, đề xuất sử dụng phương phỏp đo, khoảng cỏch đo, tỷ lệ bản đồ ỏp dụng.
Để thực hiện nội dung này, trờn cơ sở điều kiện thực tế của huyện Tam Đảo đề tài đó chọn điểm gốc với nguyờn tắc sau:
- Điểm gốc cú tọa độ chớnh xỏc trong hệ tọa độ nhà nước.
- Phõn bố hợp lý, cú thể đảm bảo ỏp dụng cụng nghệ đo GPS RTK ở cỏc khu vực thử nghiệm.
- Thuận lợi tối đa trong khi triển khai thi cụng.
Với cỏc tiờu chớ trờn, tỏc giả đó chọn 2 địa điểm tham gia thử nghiệm là xó Đại Đỡnh và xó Hợp Chõu (bảng 3.4, hỡnh 3.1 và 3.2):
- Địa điểm 1: Xó Hợp Chõu, huyện Tam Đảo. Đõy là khu vực dõn cư đụng đỳc, cú nhiều nhà cao tầng, cõy cối.
Số húa bởi Trung tõm Học liệu http://www.lrc-tnu.edu.vn/
+ Điểm trạm Base: là cỏc điểm tọa độ địa chớnh cơ sở ở nơi thụng thoỏng, cú tầm quan sỏt tớn hiệu vệ tinh tốt, bao gồm cỏc điểm: 092410, 092419. Cỏc điểm trờn cú hiện trạng dấu mốc tốt, cú đủ tài liệu tọa độ cú độ tin cậy cao.
+ Điểm trạm Rover: là cỏc điểm cú tọa độ chớnh xỏc sử dụng làm điểm đo GPS RTK kiểm tra bao gồm cỏc điểm tọa độ địa chớnh mới được xõy dựng năm 2012 bằng phương phỏp đo GPS tĩnh phục vụ cho việc đo bản đồ địa chớnh huyện Tam Đảo, bao gồm: TĐ-50, TĐ-51, TĐ-52, TĐ-53, TĐ-54, TĐ-55.
- Địa điểm 2: xó Đại Đỡnh, huyện Tam Đảo. Đõy là khu vực cú địa hỡnh phức tạp, gồm khu dõn cư nụng thụn và cỏc khu đồi.
+ Điểm trạm Base: là cỏc điểm địa chớnh cơ sở số 092410, 092407, nằm ở nơi thụng thoỏng, cú tầm quan sỏt tớn hiệu vệ tinh tốt. Cỏc điểm trờn cú hiện trạng dấu mốc tốt, cú đủ tài liệu tọa độ cú độ tin cậy cao.
+ Điểm trạm Rover: là cỏc điểm cú tọa độ chớnh xỏc sử dụng làm điểm đo GPS RTK kiểm tra bao gồm cỏc điểm tọa độ địa chớnh mới được xõy dựng năm 2012 bằng phương phỏp đo GPS tĩnh phục vụ cho việc đo bản đồ địa chớnh huyện Tam Đảo, bao gồm: TĐ-25, TĐ-26, TĐ-27, TĐ-28, TĐ-29, TĐ-30, TĐ-31, TĐ-32, TĐ-33, TĐ-34, TĐ-35, TĐ-36, 092406.
Số húa bởi Trung tõm Học liệu http://www.lrc-tnu.edu.vn/
Bảng 3.4. Khỏi quỏt về cỏc khu đo thử nghiệm Khu
đo
Đặc điểm
địa hỡnh Cỏc điểm Rover Cỏc điểm Base Hỡnh
ảnh Xó Hợp Chõu Khu vực dõn cư đụng đỳc, cú nhiều nhà cao tầng. Cỏc điểm: TĐ-50, TĐ-51, TĐ- 52, TĐ-53, TĐ-54, TĐ-55 2 điểm khống chế tọa độ Nhà nước: 092419, 092410 Hỡnh 3.1 Xó Đại Đỡnh Khu vực khu dõn cư nụng thụn và khu đất Lõm nghiệp. Cỏc điểm: TĐ-25, TĐ-26, TĐ-27, TĐ- 28, TĐ-29, TĐ-30, TĐ-31, TĐ-32, TĐ- 33, TĐ-34, TĐ-35, TĐ-36, 092406 2 điểm khống chế tọa độ Nhà nước: 092410, 092407 Hỡnh 3.2
Số húa bởi Trung tõm Học liệu http://www.lrc-tnu.edu.vn/
Hỡnh 3.1. Khu đo thực nghiệm tại xó Đại Đỡnh, huyện Tam Đảo
Hỡnh 3.2. Khu đo thực nghiệm tại xó Hợp Chõu, huyện Tam Đảo
Tọa độ của cỏc điểm khống chế sử dụng làm trạm Base và trạm Rover (kiểm tra) được thể hiện trong cỏc bảng 3.5 và 3.6 [12].
Bảng 3.5. Bảng tọa độ cỏc điểm trạm Base
STT Tờn điểm X Y h
1 092407 2373302.422 559456.774 40.008
Số húa bởi Trung tõm Học liệu http://www.lrc-tnu.edu.vn/
Số húa bởi Trung tõm Học liệu http://www.lrc-tnu.edu.vn/
Bảng 3.6. Bảng tọa độ cỏc điểm trạm Rover
STT Tờn điểm X Y h 1 TĐ-25 2375024.422 557373.380 55.372 2 TĐ-26 2374584.475 557196.341 111.461 3 TĐ-27 2373366.193 557343.702 30.207 4 TĐ-28 2372535.132 557197.873 21.257 5 TĐ-29 2370999.168 557031.139 28.429 6 TĐ-30 2371143.238 557632.899 36.720 7 TĐ-31 2374975.819 559624.203 57.203 8 TĐ-32 2374441.495 559383.809 51.092 9 TĐ-33 2372224.124 558564.605 26.965 10 TĐ-34 2372340.065 559265.614 34.400 11 TĐ-35 2372999.437 560210.788 46.817 12 TĐ-36 2373153.732 560799.035 56.708 13 TĐ-50 2368583.417 564745.341 83.463 14 TĐ-51 2365615.403 562150.517 25.941 15 TĐ-52 2365835.202 562640.511 27.434 16 TĐ-53 2364297.387 563669.474 22.752 17 TĐ-54 2363955.754 564206.540 21.687 18 TĐ-55 2367327.355 564808.776 46.816 19 092406 2371950.763 556093.348 22.369
Trỡnh tự tiến hành đo thực nghiệm như sau:
Số húa bởi Trung tõm Học liệu http://www.lrc-tnu.edu.vn/
Để tiến hành đo theo chế độ GPS RTK cần thiết phải cài đặt cỏc thụng số kỹ thuật phự hợp với yờu cầu của phương phỏp.Trờn thiết bị điều khiển trạm Base và trạm Rover, cần cài đặt chế độ thu tớn hiệu vệ tinh bao gồm:
- Tần suất thu tớn hiệu (Epoch): đặt chế độ thu 5 giõy hoặc 10 giõy, 20 giõy thu 1 trị đo. Để từ số liệu đo tỏc giả nghiờn cứu ảnh hưởng của tần suất và khoảng thời gian thu tớn hiệu tới kết quả đo GPS động thời gian thực.
- Cài đặt địa chỉ ghi file số liệu đo: ghi trong mỏy thu (bộ nhớ trong) hoặc trong sổ ghi điện tử (bộ nhớ ngoài).
- Cài đặt gúc ngưỡng thu tớn hiệu vệ tinh (Elevation Mask): nờn đặt bằng 100. - Đối với trạm Rover, cài đặt chế độ đo điểm (số lượng trị đo, tự động ghi số liệu). Cần lưu ý rằng tần suất thu tớn hiệu của trạm Base và trạm Rover phải đồng bộ, tốt nhất là bằng nhau, nếu khụng thỡ phải là bội số của nhau để đảm bảo cú thể xử lý cạnh.
2. Khởi động trạm Base:
- Đặt anten, định tõm trờn điểm trạm Base, đo độ cao anten. - Kết nối anten và sổ điện tử.
- Khởi động chế độ đo GPS RTK. - Cài đặt tờn điểm, cao anten.
- Khởi động trạm Base (Start Base).
Sau khi nhận lệnh Start Base, mỏy thu trạm Base thực hiện thu tớn hiệu vệ tinh theo chế độ đó cài đặt. Chỉ sau thời điểm này cỏc mỏy Rover mới cú thể bắt đầu khởi động và đo.
3. Khởi động trạm Rover:
Khỏc với đo GPS tĩnh, đo GPS RTK cần phải cú thủ tục khởi đo để đảm bảo việc đo tọa độ đạt độ chớnh xỏc cỡ cm với tối thiểu 2 trị đo. Đặt mỏy Rover ở khu vị trớ bất kỳ trong khu đo, đảm bảo thuận tiện cho việc đo đạc được nhiều nhất.
- Dựng cố định anten mỏy rover
- Kết nối sổ điện tử với anten mỏy Rover. - Khởi động chế độ đo GPS RTK.
Số húa bởi Trung tõm Học liệu http://www.lrc-tnu.edu.vn/
- Truy nhập chế độ khởi động (Start Rover) - Cài đặt tờn điểm, cao anten.
- Khởi động Rover.
Khi đó đủ thời gian đo khởi động, chương trỡnh thụng bỏo mỏy đó đạt chế độ Fixed, từ lỳc này cú thể tiến hành đo chi tiết tại cỏc điểm cần đo. Cần lưu ý rằng để đạt được độ chớnh xỏc cm thỡ mỏy Rover luụn phải thu tớn hiệu liờn tục với ớt nhất 05 vệ tinh. Nếu bị mất điều kiện này do cõy, nhà hoặc bất kỳ nhõn tố nào thỡ chế độ Fixed bị mất, rơi vào trạng thỏi (Float – đa trị). Lỳc này cần phải thực hiện khởi đo lại.
4. Thực hiện quỏ trỡnh đo điểm
Thực hiện đo tất cả cỏc điểm cần đo theo lộ trỡnh hợp lý nhất đảm bảo tiến độ cũng như độ chớnh xỏc của phương phỏp.
3.2.2. Thử nghiệm lựa chọn tham số tối ưu trong kỹ thuật GPS đo động thời gian thực
3.2.2.1. Ảnh hưởng của tham số đo tới kết quả GPS đo động thời gian thực
Khi đo pha GPS, mặc dự mỏy thu liờn tục bắt tớn hiệu tới cỏc vệ tinh nhưng dữ liệu khụng được ghi liờn tục mà chỉ từng lỳc, sau một khoảng thời gian nào đú. Người ta làm như vậy để làm giảm kớch thước file dữ liệu (bộ nhớ của mỏy thu sẽ ghi được nhiều dữ liệu hơn) và giảm bớt khối lượng tớnh toỏn khi xử lý baseline trong khi vẫn đảm bảo được độ chớnh xỏc và độ tin cậy cần thiết.
Như vậy, cú 2 thụng số quan trọng cần phải xỏc định khi đo động là: - Khoảng thời gian giữa cỏc lần ghi tớn hiệu (tiếng Anh là logging interval). - Số lần ghi tớn hiệu, hay cũn gọi là số epoch.
Thời gian đo tại một điểm (khụng kể thời gian di chuyển giữa cỏc điểm đo) sẽ bằng tớch của 2 thụng số trờn. Nếu ta đặt logging interval nhỏ thỡ:
- Nếu giữ nguyờn số epoch thỡ thời gian đo sẽ ngắn hơn nhưng độ chớnh xỏc và độ tin cậy của kết quả đo sẽ bị giảm do đồ hỡnh vệ tinh thay đổi rất ớt trong quỏ trỡnh đo một điểm.
Số húa bởi Trung tõm Học liệu http://www.lrc-tnu.edu.vn/
- Nếu giữ nguyờn tổng thời gian đo tại một điểm (tức là tăng tần suất thu tớn hiệu) thỡ khả năng đạt lời giải fixed và độ chớnh xỏc của kết quả đo cú thể sẽ tốt hơn nhưng kớch thước của file dữ liệu sẽ tăng lờn đỏng kể.
Tương tự như vậy, nếu đặt số lần ghi tớn hiệu nhỏ thỡ:
- Nếu giữ nguyờn logging interval thỡ thời gian đo sẽ ngắn hơn nhưng độ chớnh xỏc và độ tin cậy của kết quả đo sẽ bị giảm.
- Nếu giữ nguyờn tổng thời gian đo tại một điểm (tức là tăng tần suất thu tớn hiệu) thỡ độ chớnh xỏc của kết quả đo cú thể sẽ tốt hơn nhưng kớch thước của file dữ liệu sẽ tăng lờn.
Từ những suy luận trờn cú thể nhận thấy việc lựa chọn logging interval và số epoch cần phải cõn bằng giữa 2 mục tiờu trỏi ngược nhau là độ chớnh xỏc phải cao nhưng thời gian đo phải ngắn và kớch thước file dữ liệu phải nhỏ. Vấn đề này sẽ được nghiờn cứu trong phần thử nghiệm.
3.2.2.2. Thử nghiệm lựa chọn tham số đo tối ưu
Ngoài yờu cầu về độ chớnh xỏc cao thỡ một trong những mục tiờu hướng đến trong cụng nghệ đo GPS RTK là thời gian đo, tốc độ đo và dẫn đến hiệu quả kinh tế. Bản thõn phương phỏp GPS RTK đó cho phộp đo nhanh hơn nhiều phương phỏp đo GPS tĩnh nhưng thực tế vẫn cần tốc độ đo nhanh hơn mà vẫn đảm bảo độ chớnh xỏc. Với thử nghiệm này tỏc giả muốn tỡm hiểu một điều rất quan trọng đú là khi đo GPS RTK cú cần thiết phải đo nhiều thời gian hơn, nhiều trị đo hơn để đạt độ chớnh xỏc cao hơn khụng và qua đú chỉ ra thời gian đo (số trị đo) tối thiểu cho 1 điểm đo để vẫn đạt độ chớnh xỏc cỡ 2 cm.
Để cú được số liệu về vấn đề này, tỏc giả đó đo với nhiều chế độ đo với số trị đo khỏc nhau tại cựng một điểm để so sỏnh về độ chớnh xỏc.
- Đo ở chế độ 1 epoch ( 5s x 1 = 5 giõy). - Đo ở chế độ 2 epoch ( 5s x 2 = 10 giõy). - Đo ở chế độ 4 epoch ( 5s x 4 = 20 giõy). - Đo ở chế độ 6 epoch ( 5s x 6 = 30 giõy).
Trong thực nghiệm tỏc giả đo ở chế độ đo: 1 trị đo, 2 trị đo, 4 trị đo, 6 trị do. Trong quỏ trỡnh đo thực địa, cỏc trạm đo tĩnh, đo động đều đảm bảo thu tớn hiệu trong điều kiện tốt nhất, số lượng vệ tinh luụn lớn hơn 5, giỏ trị PDOP luụn
Số húa bởi Trung tõm Học liệu http://www.lrc-tnu.edu.vn/
nhỏ hơn 3. Mỏy Rover được đặt trờn giỏ cố định để loại bỏ sai số khi dựng sào đo do người đo rung tay trong quỏ trỡnh đo điểm.
Sau khi trỳt số liệu xong ta được kết quả đo. Kết quả đo thể hiện trong cỏc bảng 3.7 và 3.8. Cỏc bảng kết quả sử dụng đơn vị đo là một và cỏc ký hiệu sau:
- DX, DY, DH: chờnh lệch tọa độ so với điểm đó biết (điểm gốc - ĐB) hoặc tọa độ trung bỡnh (TB).
- KC Base: Khoảng cỏch (chiều dài cạnh đỏy) tới trạm Rover.
Bảng 3.7. Kết quả thử nghiệm khu đo xó Đại Đỡnh
ĐIỂM KN Số trị đo Tờn
điểm Toạ độ X Toạ độ Y Độ cao D X D Y D H D X D Y D H
SS Mp KC (TB) (TB) (TB) (ĐB) (ĐB) (ĐB) (ĐB) Base 1 27 2375024.421 557373.391 55.355 -0.003 -0.001 0.002 -0.001 0.011 -0.017 0.011 2703 TĐ-25 2 28 2375024.426 557373.393 55.357 0.002 0.001 0.004 0.004 0.013 -0.015 0.014 4 29 2375024.424 557373.392 55.356 0.000 0.000 0.003 0.002 0.012 -0.016 0.012 6 30 2375024.425 557373.391 55.354 0.001 -0.001 -0.009 0.003 0.011 -0.028 0.011 T. BèNH 2375024.424 557373.392 55.353 0.002 0.012 -0.019 0.012 ĐÃ BIẾT 2375024.422 557373.380 55.372 TĐ-26 1 55 2374584.468 557196.333 111.430 0.001 0.000 -0.010 -0.007 -0.008 -0.031 0.011 2599 2 56 2374584.466 557196.337 111.443 -0.001 0.004 0.003 -0.009 -0.004 -0.018 0.010 4 57 2374584.463 557196.331 111.435 -0.004 -0.002 -0.005 -0.012 -0.010 -0.026 0.016 6 58 2374584.469 557196.330 111.451 0.002 -0.003 0.011 -0.006 -0.011 -0.010 0.013 T. BèNH 2374584.467 557196.333 111.440 -0.008 -0.008 -0.021 0.012 ĐÃ BIẾT 2374584.475 557196.341 111.461 TĐ-28 1 35 2372535.122 557197.872 21.341 -0.001 0.000 0.003 -0.010 -0.001 0.084 0.010 2386 2 36 2372535.123 557197.871 21.343 0.000 -0.001 0.005 -0.009 -0.002 0.086 0.009 4 37 2372535.124 557197.872 21.338 0.001 0.000 0.000 -0.008 -0.001 0.081 0.008 6 38 2372535.123 557197.874 21.331 0.000 0.002 -0.007 -0.009 0.001 0.074 0.009 T. BèNH 2372535.123 557197.872 21.338 -0.009 -0.001 0.081 0.009 ĐÃ BIẾT 2372535.132 557197.873 21.257
Số húa bởi Trung tõm Học liệu http://www.lrc-tnu.edu.vn/ TĐ-30 1 39 2371143.229 557632.889 36.781 0.001 0.000 0.002 -0.009 -0.010 0.061 0.013 2826 2 40 2371143.227 557632.889 36.776 -0.001 0.000 -0.003 -0.011 -0.010 0.056 0.015 4 41 2371143.227 557632.888 36.779 -0.001 -0.001 0.000 -0.011 -0.011 0.059 0.016 6 42 2371143.228 557632.891 36.782 0.000 0.002 0.002 -0.010 -0.008 0.062 0.013 T. BèNH 2371143.228 557632.889 36.780 -0.010 -0.010 0.059 0.014 ĐÃ BIẾT 2371143.238 557632.899 36.720 1 59 2374975.812 559624.197 57.241 -0.002 0.002 0.004 -0.007 -0.006 0.038 0.009 1682 TĐ-31 2 60 2374975.815 559624.195 57.238 0.001 -0.001 0.001 -0.004 -0.008 0.035 0.009 4 61 2374975.811 559624.194 57.236 -0.003 -0.002 -0.002 -0.008 -0.009 0.033 0.012 6 62 2374975.817 559624.196 57.235 0.003 0.000 -0.002 -0.002 -0.007 0.032 0.007 T.