Đề tài thành lập lưới khống chế cơ sở mặt bằng, ĐIỂM 8

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN
TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM
LÊ QUANG TUẤN
Tên đề tài:
ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ GPS TRONG CÔNG TÁC THÀNH LẬP
LƯỚI KHỐNG CHẾ CƠ SỞ MẶT BẰNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC
NÔNG LÂM THÁI NGUYÊN
KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC
Hệ đào tạo : Chính quy
Chuyên ngành : Địa chính môi trường
Khoa : Quản lý Tài nguyên
Khóa học : 2011 - 2015
Thái Nguyên, năm 2015

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN
TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM
LÊ QUANG TUẤN
Tên đề tài:
ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ GPS TRONG CÔNG TÁC THÀNH LẬP
LƯỚI KHỐNG CHẾ CƠ SỞ MẶT BẰNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC
NÔNG LÂM THÁI NGUYÊN
KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC
Hệ đào tạo : Chính quy
Chuyên ngành : Địa chính môi trường
Lớp : K43 - ĐCMT (N01)
Khoa : Quản lý Tài nguyên
Khóa học : 2011 - 2015
Giáo viên hướng dẫn : ThS. Nguyễn Ngọc Anh
Thái Nguyên, năm 2015

ii
DANH MỤC CÁC BẢNG, SƠ ĐỒ
Bảng 2.1. So sánh kết quả sử dụng sóng tải và các mã code để xác định
khoảng cách .....................................................................................15
Bảng 2.2. Sau đây kiến nghị khoảng thời gian đo hợp lý cho trường hợp
quan trắc từ 4 vệ tinh trở lên với điều kiện khí tượng bình
thường.............................................................................................. 21
Bảng 2.3. Ảnh hưởng của tầng điện ly đến khoảng cách đo từ vệ tinh
tới máy thu .......................................................................................28
Bảng 2.4. Ảnh hưởng tầng đối lưu tới khoảng cách .......................................30
Bảng 2.5. Các nguồn lỗi và biện pháp khắc phục được tổng hợp trong
bảng dưới đây ..................................................................................33
Bảng 2.6. Yêu cầu kỹ thuật chủ yếu của lưới GPS được thành lập ................36
Bảng 4.1. Hệ thống các điểm trắc địa hạng cao đã có trong khu vực trường .......45

iii
DANH MỤC CÁC SƠ ĐỒ
Sơ đồ 2.1. Quy trình xây dựng lưới đo vệ tinh .............................................. 35
Sơ đồ 4.1. Quy trình thành lập lưới khống chế bằng công nghệ GPS........... 44

iv
DANH MỤC CÁC HÌNH
Hình 2.1. Hình ảnh vệ tinh nhân tạo ................................................................. 4
Hình 2.2. Sơ đồ cấu trúc hệ thống định vị GPS................................................ 7
Hình 2.3. Các loại vệ tinh ..................................................................................7
Hình 2.4. Các trạm theo dõi của hệ thống GPS ................................................ 9
Hình 2.5. Máy thu của hãng Trimble ..............................................................11
Hình 2.6. Đo khoảng cách giả theo code ........................................................13
Hình 2.7. Định vị tuyệt đối...............................................................................16
Hình 2.8. Định vị tương đối ............................................................................18
Hình 2.9. Mô hình sai phân bậc 1 ...................................................................19
Hình 2.10. Mô hình sai phân bậc 2 ..................................................................19
Hình 2.11. Mô hình sai phân bậc 3 .................................................................20
Hình 4.1. Lập lịch đo GPS khu vực trường Đại học Nông lâm ......................47
Hình 4.2. Kết quả trút dữ liệu bằng phần mềm Trimble Data Transfer ..........48
Hình 4.3. Tạo Ellipsoid quy chiếu cho hệ VN2000 và xây dựng múi chiếu ..49
Hình 4.4. Kết quả tạo Project cho khu đo trường ĐH Nông lâm ...................49
Hình 4.5. Kết quả Import dữ liệu thô vào phần mềm TBC V2.7 ...................50
Hình 4.6. Sơ đồ mạng lưới các điểm đo ..........................................................50
Hình 4.7. Kết quả xử lý cạnh ..........................................................................51
Hình 4.8. Kết quả xử lý cạnh ..........................................................................51
Hình 4.9. Kết quả thiết lập hệ tọa độ VN-2000 ..............................................52
Hình 4.10. Kết quả nhập tọa độ cho các điểm gốc ......................................... 53
Hình 4.11. Quá trình bình sai lưới khống chế................................................. 53
Hình 4.12. Đồ hình lưới khống chế đo vẽ .......................................................54

v
MỤC LỤC
PHẦN 1: MỞ ĐẦU......................................................................................... 1
1.1. ĐẶT VẤN ĐỀ........................................................................................ 1
1.2. MỤC ĐÍCH CỦA ĐỀ TÀI .................................................................... 3
1.3. YÊU CẦU CỦA ĐỀ TÀI ....................................................................... 3
1.4. Ý NGHĨA CỦA ĐỀ TÀI........................................................................ 3
1.4.1. Ý nghĩa trong học tập và nghiên cứu khoa học................................ 3
1.4.2. Ý nghĩa thực tiễn .............................................................................. 3
PHẦN 2: TỔNG QUAN TÀI LIỆU .............................................................. 4
2.1. TỔNG QUAN VỀ GPS - Navigation Satellite Timing And Ranging
Globol positioning Sytem (Navstar GPS ) .................................................... 4
2.1.1. Đoạn không gian (space Segment) ................................................... 7
2.1.2. Đoạn điều khiển (Control Segment) ................................................. 9
2.1.3. Đoạn sử dụng (User segment) ........................................................10
2.1.4. Các hệ tọa độ được sử dụng trong công nghệ GPS ........................11
2.2. CÁC ĐẠI LƯỢNG ĐO GPS ...............................................................13
2.2.1. Đo khoảng cách giả theo C/A – code và P – code .........................13
2.2.2. Đo khoảng cách giả theo pha sóng tải ............................................15
2.3. CÁC PHƯƠNG PHÁP ĐO GPS ......................................................... 16
2.3.1. Đo GPS tuyệt đối (Absolute Positioning) ......................................16
2.3.2. Đo GPS tương đối (Relative Positioning) .....................................18
2.3.3. Đo GPS vi phân DGPS (Differential – GPS) .................................24
2.4. CÁC LOẠI SAI SỐ TRONG ĐO GPS ................................................26
2.4.1. Sai số đồng hồ (Clock Error)............................................................ 26
2.4.2. Sai số do quỹ đạo vệ tinh................................................................ 27
2.4.3. Ảnh hưởng của tầng điện ly và tầng đối lưu................................. 27

vi
2.4.4. Tầm nhìn vệ tinh và sự trượt chu kỳ (Cycle slips) .........................30
2.4.5. Sai số do phản xạ đa đường dẫn (Multipath) .................................31
2.4.6. Sự suy giảm độ chính xác (DOPS) do đồ hình vệ tinh .................. 31
2.4.7. Sai số tâm pha của anten ................................................................32
2.4.8. Các sai số do người đo ...................................................................32
2.5. THIẾT KẾ LƯỚI KHỐNG CHẾ THEO CÔNG NGHỆ GPS 34
2.5.1. Đặc điểm chung ..............................................................................34
2.5.2. Trình tự các bước xây dựng lưới đo vệ tinh ...................................34
2.5.3. Yêu cầu kĩ thuật lưới GPS.............................................................. 36
2.5.4. Thiết kế đồ hình lưới và phương thức liên kết lưới ....................... 37
2.6.NHỮNGNỘIDUNGCẦNCHÚÝTRONGTHỰCTẾTHIẾTKẾLƯỚI ..37
PHẦN 3: ĐỐI TƯỢNG, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU .39
3.1. ĐỐI TƯỢNG VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU ..................................39
3.1.1. Đối tượng nghiên cứu..................................................................... 39
3.1.2. Phạm vi nghiên cứu ........................................................................39
3.2. ĐỊA ĐIỂM VÀ THỜI GIAN TIẾN HÀNH ........................................39
3.2.1. Địa điểm nghiên cứu ......................................................................39
3.2.2. Thời gian tiến hành .........................................................................39
3.3. NỘI DUNG NGHIÊN CỨU ................................................................39
3.3.1. Điều tra cơ bản ...............................................................................39
3.3.2. Thành lập lưới khống chế bằng công nghệ GPS............................ 39
3.4. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ........................................................40
3.4.1. Phương pháp thu thập và nghiên cứu tài liệu. ................................40
3.4.2. Phương pháp khảo sát thực địa ......................................................40
3.4.3. Phương pháp bản đồ....................................................................... 40
3.4.4. Phương pháp đo GPS tĩnh ..............................................................40
3.4.5. Phương pháp sử dụng phần mềm ...................................................40

i
LỜI CẢM ƠN
Thực tập tốt nghiệp là một giai đoạn cần thiết và hết sức quan trọng của
mỗi sinh viên, đó là thời gian để sinh viên tiếp cận với thực tế, nhằm củng cố và
vận dụng những kiến thức mà mình đã học được trong nhà trường. Để qua đó sinh
viên khi ra trường sẽ hoàn thiện về kiến thức, phương pháp làm việc cũng như
năng lực công tác, nhằm đáp ứng được yêu cầu của thực tiễn công việc.
Được sự đồng ý của Ban chủ nhiệm khoa Quản lý Tài nguyên em đã
tiến hành nghiên cứu đề tài: “Ứng dụng công nghệ GPS trong công tác thành
lập lưới khống chế cơ sở mặt bằng trường Đại học Nông Lâm Thái Nguyên”.
Hoàn thành được đề tài này, trước hết em xin chân thành cám ơn Ban
giám hiệu trường Đại học Nông Lâm Thái Nguyên, Ban chủ nhiệm khoa
Quản lý Tài nguyên, cùng các thầy cô giáo trong trường đã luôn quan tâm,
dạy bảo, truyền đạt những kiến thức, kinh nghiệm, quý báu cho em trong suốt
bốn năm học vừa qua. Đặc biệt em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến thầy
giáo Th.S. Nguyễn Ngọc Anh đã nhiệt tình chỉ bảo, hướng dẫn cho em. Sự
tạo điều kiện của Bộ môn GIS Và Viễn thám Khoa Quản lý Tài Nguyên cùng
với sự nỗ lực của bản thân em đã hoàn thành đề tài tốt nghiệp theo đúng nội
dung hướng dẫn và thời gian quy định của nhà trường.
Mặc dù bản thân có nhiều cố gắng, song do điều kiện thời gian và năng
lực còn nhiều hạn chế nên khóa luận tốt nghiệp của em không tránh khỏi
những thiếu sót, em rất mong nhận được sự đóng góp ý kiến của các thầy cô
giáo và các bạn để bài khóa luận của em được hoàn chỉnh hơn.
Em xin chân thành cám ơn!
Thái Nguyên, ngày 10 tháng 05 năm 2015
Sinh viên
LÊ QUANG TUẤN

1
PHẦN 1
MỞ ĐẦU
1.1. ĐẶT VẤN ĐỀ
Đất đai là tài nguyên vô cùng quý giá, là địa bàn phân bố của con người,
là nơi phát triển xây dựng các cơ sở kinh tế - văn hóa – xã hội. Đặc biệt đất là
tài liệu không gì thay thế được trong sản xuất nông – lâm – ngư nghiệp. Hầu
hết các nước trên thế giới đều xây dựng một nền kinh tế trên cơ sở phát triển
nông lâm nghiệp dựa vào khai thác tiềm năng đất đai, lấy đó làm cơ sở cho sự
phát triển các ngành khác. Do đó, việc tổ chức sử dụng nguồn tài nguyên đất
đai hợp lý đầy đủ và đem lại hiệu quả cao theo quan điểm sinh thái và phát
triển bền vững trở thành vấn đề cấp thiết.
Vấn đề đặt ra khi sử dụng tài nguyên thiên nhiên của lãnh thổ chúng ta
cần có cái nhìn tổng quan từ các hợp phần trong tự nhiên. Để từ đó có giải
pháp khai thác và sử dụng hợp lý.
Trong những năm trước đây để ghi nhận, mô tả và quản lý tài nguyên
thiên thiên, sự phân bổ đô thị, phân bổ dân cư, phân bổ sản xuất. . . người ta
sử dụng hệ thống bản đồ địa lý, bản đồ chuyên đề, bản đồ giải thửa. . . được
vẽ trên giấy cùng các bảng biểu thống kê được đo vẽ thủ công bằng tay. Các
bản đồ này mức độ sử dụng còn hạn chế do độ chính xác không cao, nội dung
không phong phú, khó khăn cho việc lưu trữ, nhân bản, bảo quản, cập nhật và
chỉnh sửa.
Trong giai đoạn hiện nay, cùng với sự phát triển của nền kinh tế, khoa học
kỹ thuật, tin học điện tử viễn thông, ngành địa chính đang phải đối mặt với sự
phát triển không ngừng của khoa học công nghệ. Những khái niệm mới, hệ
thống mới, kỹ thuật mới xuất hiện, đã được ngành địa chính ứng dụng có hiệu
quả vào công tác quản lý đất đai, và thành lập bản đồ địa chính dạng số.

2
Song song với mỗi giai đoạn phát triển của xã hội loài người, và các
ngành khoa học nói chung và ngành trắc địa nói riêng cũng có những bước
phát triển rõ rệt. Ngày nay, những thành tựu to lớn của nhiều ngành như toán
học, địa lý học, kỹ thuật điện, tin học. . . đã được ứng dụng vào ngành trắc địa
bản đồ. Hệ thống định vị toàn cầu GPS là hệ thống dẫn đường và định vị
chính xác dựa trên các vệ tinh NAVSTAR được bộ quốc phòng MỸ thiết kế,
triển khai từ năm 1973 và sử dụng rộng rãi tới ngày nay.
Ngày nay, Công nghệ GPS chiếm vai trò chủ đạo trong các lĩnh vực dân
sự và đã thay thế được công nghệ truyền thống trong việc xây dựng lưới tọa
độ, đồng thời mở ra nhiều các lĩnh vực khác nhau vì nó đạt được nhiều tính
ưu việt hơn hẳn các phương pháp cũ như độ chính xác cao, thời gian đo
nhanh, ít tốn kém và hầu hết thực hiện được trong mọi điều kiện thời tiết.
Công nghệ GPS đã mang lại nhiều hiệu quả khoa học như định vị được với độ
chính xác tới milimet, khoảng cách đo được lên tới hàng nghìn km, có thể
định vị các đối tượng chuyển động tạo cơ sở khoa học mới cho xây dựng các
hệ quy chiếu và hệ tọa độ quốc gia, quan trắc dịch chuyển lục địa, quan trắc
biến động vỏ trái đất, dự báo động đất v.v... Gần đây, công nghệ GPS ngày
càng được sử dụng nhiều hơn để xây dựng lưới khống chế tọa độ, một yếu tố
cực kỳ quan trọng không thể thiếu trong công tác thành lập bản đồ. Mặt khác
để xây dựng lưới khống chế tọa độ thì có nhiều phương pháp như: phương
pháp tam giác đo góc, phương pháp đa giác, phương pháp tam giác đo cạnh
độ chính xác cao, phương pháp tam giác đo góc – cạnh. Nhưng với tính ưu
việt của mình thì công nghệ GPS ngày càng được biết đến sử dụng rộng rãi và
trở thành phương pháp chính.
Từ thực tế ứng dụng công nghệ GPS trong công tác thành lập lưới khống
chế cơ sở mặt bằng và những ưu điểm của kỹ thuật này so với các phương
pháp truyền thống. Được sự nhất trí của ban giám hiệu trường Đại học Nông
Lâm Thái Nguyên, Ban chủ nhiện khoa Quản lí Tài nguyên em tiến hành thực
hiện đề tài: “Ứng dụng công nghệ GPS trong công tác thành lập lưới khống
chế cơ sở mặt bằng trường Đại học Nông Lâm Thái nguyên”

3
1.2. MỤC ĐÍCH CỦA ĐỀ TÀI
- Ứng dụng công nghệ GPS trong công tác thành lập lưới khống chế cơ
sở mặt bằng trường Đại học Nông Lâm Thái Nguyên.
- Ứng dụng phần mềm TBC 2.0 (Trimble Business Center) trong xử lý
tính toán số liệu đo GPS.
- Xây dựng hệ thống tọa độ các điểm khống chế đo vẽ phục vụ cho việc
thành lập bản đồ địa chính.
1.3. YÊU CẦU CỦA ĐỀ TÀI
- Lưới khống chế được thành lập phải tuân theo quy trình, quy phạm
hiện hành của Bộ Tài nguyên & Môi trường.
- Quy trình thực hiện đảm bảo tính khoa học và chính xác.
1.4. Ý NGHĨA CỦA ĐỀ TÀI
1.4.1. Ý nghĩa trong học tập và nghiên cứu khoa học
- Đây là cơ hội cho sinh viên vận dụng những kiến thức đã học và những
hiểu biết của mình vào thực tiễn, đồng thời cũng có cơ hội nâng cao sự hiểu
biết về phát triển của ngành địa chính nói chung và ứng dụng công nghệ GPS
trong công tác thành lập lưới khống chế cơ sở mặt bằng nói riêng.
- Nâng cao kỹ năng sử dụng và kế thừa các thành tựu của khoa học và kĩ
thuật vào thực tiễn.
1.4.2. Ý nghĩa thực tiễn
- Qua nghiên cứu, tìm hiểu và ứng dụng công nghệ GPS trong công tác
thành lập lưới khống chế cơ sở mặt bằng giúp cho công tác quản lý Nhà nước
về đất đai được nhanh hơn đầy đủ hơn và chính xác hơn.
- Phục vụ tốt cho việc đo vẽ chi tiết thành lập bản đồ địa chính theo công
nghệ số, hiện đại hóa hệ thống hồ sơ địa chính theo quy định của Bộ Tài
Nguyên và Môi Trường.

4
PHẦN 2
TỔNG QUAN TÀI LIỆU
2.1. TỔNG QUAN VỀ GPS - Navigation Satellite Timing And Ranging
Globol positioning Sytem (Navstar GPS)
Hệ thống định vị toàn cầu có tên đầy đủ là Navigation Satellite Timing
And Ranging Globol positioning Sytem (Navstar GPS) được bắt đầu triển
khai từ những năm 1970 do quân đội Mỹ chủ trì. Nhiệm vụ chủ yếu của hệ
thống là xác định tọa độ không gian và tốc độ chuyển động của điểm xét trên
tàu vũ trụ, máy bay, tàu hỏa và trên đất liền, phục vụ cho bộ quốc phòng Mỹ
và các cơ quan quân sự.
Hình 2.1. Hình ảnh vệ tinh nhân tạo
Năm 1973 hệ thống định vị toàn cầu GPS đã được thiết kế và có tên đầy
đủ là NAVSTAR GPS (Navigation Satellite Timing And Ranging Globol
positioning Sytem). Đến ngày 22 tháng 02 năm 1978 vệ tinh đầu tiên của hệ
thống định vị toàn cầu GPS đã được đưa lên quỹ đạo, đến năm 1985 người ta

5
đưa lên quỹ đạo 11 vệ tinh hệ I (block I) mang tính chất thực nghiệm. Hiện
nay hầu hết số vệ tinh thuộc hệ block I đã hết thời gian sử dụng. Từ năm 1989
đến năm 1990 người ta đã đưa lên quỹ đạo 9 vệ tinh thuộc các thế hệ II (
block II) và các vệ tinh công tác. Vệ tinh thế hệ block II khác với vệ tinh thế
hệ block I ở chỗ nó phát tín hiệu chứa nhiễu chủ động SA (Selective
Availability) và A.S (Anti Spoofing). Từ những năm 1990 đến 1994 người ta
đưa lên quỹ đạo 15 vệ tinh thế hệ II A (chữ A có nghĩa là tiên tiến – Advance)
có khả năng liên hệ các vệ tinh. Từ ngày 08 tháng 12 năm 1993, trên 6 quỹ
đạo của hệ thống GPS đã đủ 24 vệ tinh triển khai trên 6 mặt phẳng quỹ đạo ở
độ cao khoảng 20.200km và nghiêng với mặt phẳng xích đạo trái đất một góc
55 độ, chu kì xấp xỉ 12 giờ. Với cách bố trí này thì trong suốt 24 giờ tại bất kì
điểm nào trên mặt đất cũng quan sát được ít nhất là 4 vệ tinh. Với hệ thống
GPS này, vấn đề thời gian, vị trí, tốc độ được giải quyết nhanh chóng, chính
xác trên phạm vi toàn cầu trong bất kì thời điểm nào. Từ những năm 1996
người ta đưa lên quỹ đạo các vệ tinh bổ sung thế hệ II R (chũ R có nghĩa là
Đổi mới – Replacement) được thiết kế để thay thế các vệ tinh thế hệ block II.
Các vệ tinh thế hệ II R có khả năng đo khoảng cách giữa 3 vệ tinh lân cận.
Cho đến nay đã có 28 vệ tinh của hệ thống GPS đang hoạt động trên quỹ đạo.
Người ta còn dự định từ nay đến năm 2010 sẽ đưa lên quỹ đạo các vệ tinh thế
hệ II F (block II F, có nghĩa là Tiếp tục – Follow On).
Trong những năm của thập kỉ 80 quân đội Mỹ đã chính thức cho phép sử
dụng trong dân sự. Từ đó các nhà khoa học của nhiều nước phát triển đã lao
vào cuộc chạy đua để đạt được thành quả cao nhất trong lĩnh vực sử dụng vệ
tinh chuyên dụng GPS. Những thành tựu này cho kết quả trong hai hướng chủ
đạo là chế tạo máy thu tín hiệu và thiết lập các phần mềm để chế biến thu tín
hiệu cho các mục đích khác nhau.

6
Trong thời gian này Liên Xô xây dựng hệ thống định vị toàn cầu
GLONASS (Global Navigation Satellite System) nguyên lý hoạt động của hệ
thống này tương tự hoạt động như hệ thống GPS, nhưng có những đặc thù
riêng và nó không được thương mại hóa rộng rãi.
Cho tới năm 1988, các máy thu GPS do 10 hãng trên thế giới sản xuất đã
đạt được trình độ cạnh tranh trên thị trường. Vì lý do trên, giá máy đã giảm
xuống tới mức hợp lý mang tính phổ cập. Một số hãng trên thế giới sản xuất
máy thu GPS hàng đầu như: TRIMBLE NAVIGATION (Mỹ), ASHTECH
(Mỹ), WILD (Thụy Sĩ), SEGSEL (Pháp), MINI MAX (Tây Đức)...
Ở Việt Nam các ứng dụng của công nghệ GPS trong trắc địa mới chỉ bắt
đầu từ những năm 1990, Song chúng ta đã khai thác có hiệu quả trong công
tác xây dựng và hoàn thiện mạng lưới thiên văn – Trắc địa quốc gia. Xây
dựng lưới Trắc địa biển, liên kết đất liền với các hải đảo xa đất liền. Chỉ với 5
máy thu vệ tinh loại 4000ST, 4000SST ban đầu sau một thời gian ngắn đã lập
xong lưới khống chế như Tây Nguyên, Thượng nguồn sông Bé, Cà Mau...
Công nghệ GPS đã góp phần xây dựng cơ sở dữ liệu để hình thành hệ quy
chiếu VN-2000. Bên cạnh đó chúng ta đã ứng dụng GPS để đo đạc một số
mạng lưới nghiên cứu địa động trên các khu vực đứt gãy Sông Hồng, Điện
Biên - Lai Châu và tham gia cùng các nước trong khu vực thực hiện đo đạc và
nghiên cứu sự di chuyển vỏ trái đất thuộc vùng Đông Nam Á.
Toàn bộ phần cứng của hệ thống GPS có tên đầy đủ là NAVSTAR GPS
SYSTEM. NAVSTAR viết tắt của chữ NAVIGATION SYSTEM WITH
TIME AND RANGING.
Phần cứng này gồm 3 phần: Phần điều khiển (Control Segment), phần
không gian (Space Segment) và phần sử dụng (User Segment).

7
Hình 2.2. Sơ đồ cấu trúc hệ thống định vị GPS
2.1.1. Đoạn không gian (space Segment)
1. Chòm vệ tinh GPS
Bao gồm 24 vệ tinh bay trên quỹ đạo có độ cao 20200 km, chu kì 11
giờ 58 phút, phân bố đều trên 6 mặt phẳng quỹ đạo nghiêng với xích đạo một
góc . Việc bố trí này nhằm mục đích để tại mỗi thời điểm và mỗi vị trí
trên trái đất đều có thể quan sát ít nhất 4 vệ tinh.
Hình 2.3. Các loại vệ tinh
Các vệ tinh NAVSTAR có 2 trạng thái: “hoạt động khỏe“ (Healthy) và
“Hoạt động không khỏe“ (Unhealthy). Hai trạng thái của vệ tinh này được
quyết định do 4 trạm điều khiển mặt đất. Chúng ta có thể sử dụng tín hiệu của
các vệ tinh ở cả hai trạng thái “Hoạt động khỏe“ và “Hoạt động không khỏe“.

8
2. Cấu trúc tín hiệu GPS
Mỗi vệ tinh đều có thiết bị tạo dao động với tần số chuẩn cơ sở là =10.23
MHZ . Tần số này còn là tần số chuẩn của đồng hồ nguyên tử, với độ chính xác cỡ
. Tử tần số cơ sở thiết bị sẽ tạo ra hai tần số sóng tải L1 và L2.
Sóng tải L1 có tần số = 154 = 1575.42 MHZ, có bước sóng là 19,032 cm.
Sóng tải L2 có tần số = 120 = 1227,60MHZ, có bước sóng là
24,42cm.
Để phục vụ cho các mục đích và đối tượng khác nhau, các tín hiệu phát đi
được điều biến mang theo các code riêng biệt, đó là C/A code, P-code và Y-code.
C/A-code (coarse/Acquisition code) là code thô cho phép dùng rộng rãi.
C/A code mang tính chất tựa ngẫu nhiên. Tín hiệu mang code này có tần số
thấp (1.023 MHZ) tương ứng với bước sóng 293 mét. C/A code chỉ điều biến
sóng tải L1, song nếu có sự can thiệp của các trạm điều khiển trên mặt đất có
thể chuyển sang cả L2.Chu kì của C/A code là 1 mili giây, trong đó chứa
1023 bite (1023 chíp) mỗi một vệ tinh phát đi C/A code khác nhau. Nó chủ
yếu được sử dụng cho mục đích dân sự với độ chính xác không cao, vì vậy
chỉ dùng trong mục đích dân sự.
P-code là code chính xác (Precision code). Ban đầu nó được sử dụng
cho các mục đích quân sự, đáp ứng yêu cầu chính xác cao và điều biến cả 2
sóng tải L1 và L2. Code này được tạo bởi nhiều chuỗi các chữ số 0 và 1, được
sắp xếp theo quy luật tựa ngẫu nhiên với tần số 10,23 MHZ; độ dài toàn phần
của code là 267 ngày, nghĩa là chỉ sau 267 ngày P-code mới lặp lại. Tuy vậy,
người ta chia code này thành các đoạn có độ dài 7 ngày và gán cho mỗi vệ
tinh 1 trong các đoạn code này và cứ sau mỗi tuần lại thay đổi. Bằng cách này
P-code rất khó bị giải mã để sử dụng nếu không được phép.
Y- code là code bí mật, được phủ lên P-code gọi là kỹ thuật AS (Anti-
Spoofing). Chỉ có các vệ tinh thuộc khối II (sau năm 1989) mới có khả năng

9
này. Ngoài các tần số trên, các vệ tinh còn có thể trao đổi với các trạm điều
kiển trên mặt đất qua các tần số 1783,74 MHZ. Và 2227,5 MHZ để truyền
các thông tin đạo hàng và các lệnh điều khiển tới vệ tinh.
Người ta ước lượng độ chính xác định vị đạt cỡ 1% bước sóng của tín
hiệu.Như vậy, ngày nay khi sử dụng code thô C/A để định vị thì có thể đạt độ
chính xác cỡ 3m. Chính vì thế phía Mỹ chủ động làm nhiễu tín hiệu để hạ thấp
độ chính xác định vị tuyệt đối. Kỹ thuật làm nhiễu này gọi là SA (Selective-
Availability). Do nhiễu SA, khách hàng chỉ có thể định vị tuyệt đối với độ chính
xác 50 đến 100m. Từ ngày 20-05-2000 Mỹ đã bỏ chế độ nhiễu SA.
2.1.2. Đoạn điều khiển (Control Segment)
Phần điều khiển gồm 9 trạm mặt đất, trong đó có 4 trạm mặt đất và có 5
trạm theo dõi (Monitor Station):Colorado Springs, Diego Garcia,
Ascension,Kwajalein và Hawaii; một trạm điều khiển trung tâm (Master
Control Station-MCS) và 3 hiệu chỉnh số liệu (Upload Station).
Hình 2.4. Các trạm theo dõi của hệ thống GPS
Các trạm này theo dõi liên tục tất cả các vệ tinh có thể quan sát được.
Các số liệu quan sát được ở các trạm này được chuyển về trạm điều kiển trung
tâm MCS, tại đây việc tính toán số liệu chung được thực hiện và cuối cùng
các thông tin đạo hàng cập nhật được chuyển lên các vệ tinh, để sau đó từ các
vệ tinh chuyển đến các máy thu của người sử dụng.

10
Như vậy, vai trò của đoạn điều kiển rất quan trọng vì nó không chỉ theo
dõi các vệ tinh mà còn liên tục cập nhật để chính xác hóa các thông tin đạo
hàng trong đó có lịch vệ tinh quảng bá, đảm bảo độ chính xác cho công tác
định vị bằng hệ thống GPS.
2.1.3. Đoạn sử dụng (User segment)
Đoạn sử dụng bao gồm các máy thu GPS, máy hoạt động để thu tín hiệu
vệ tinh GPS phục vụ cho mục đích khác nhau như dẫn đường trên biển, trên
không, trên đất liền và phục vụ cho công tác đo đạc ở nhiều nơi trên thế giới.
Trong việc khai thác sử dụng công nghệ GPS, người ta có thể kết nối các thiết
bị thu tín hiệu GPS với một số thiết bị khác để thực hiện các kĩ thuật đo động
thời gian thực (Real time Kinematic-RTK). Đo vi phân DGPS, đo vi phân
diện rộng WADGPS (Wide-area-Differential GPS). Trong đó WADGPS còn
sử dụng vệ tinh viễn thông thương mại như là phương tiện trung gian để
truyền số cải chính đo vi phân cho các trạm đo.
Máy thu GPS là phần cứng quan trọng trong đoạn sử dụng. nhờ các tiến
bộ kỹ thuật trong lĩnh vực điện tử viễn thông và kỹ thuật thông tin, tín hiệu
số, các máy thu GPS ngày càng hoàn thiện. Ngành chế tạo máy thu GPS là
ngành “ kỹ thuật cao”. Các máy thu hiện nay có thể làm việc được với đầy đủ
bằng các bước sóng tải L1 và L2 hoặc chỉ thu được tín hiệu tần L1. Có thể
định vị tuyệt đối khoảng cách giả C/A code và cả khoảng cách P(Y) code
hoặc theo pha sóng tải, một số hãng còn cho ra các máy thu có thể đồng thời
thu tín hiệu vệ tinh GPS và cả vệ tinh GLONASS.
Về nguyên tắc theo dõi vệ tinh và tín hiệu, người ta chế tạo ra các máy
thu tín hiệu song song. Do đó cấu hình nhiều kênh nên máy thu có thể đồng
thời thu tín hiệu của nhiều vệ tinh. Loại thứ hai là loại máy thu tuần tự thay
đổi nhanh. Với loại máy thu này tuần tự ghi tín hiệu thay đổi liên tục sau
những khoảng thời gian rất ngắn. Trên cơ sở hai nguyên tắc trên, người ta sản

12
(Kinh tuyến đi qua đài thiên văn Greenwich, cực quả đất, tâm vật chất quả
đất) đều thuộc về quả đất.
Do đó hệ tọa độ WGS – 84 tham gia vào chuyển động ngày đêm của quả
đất. Tuy nhiên tọa độ của mọi điểm trên mặt đất được xác định trong hệ tọa
độ này không thay đổi và không phụ thuộc vào sự quay quanh trục của quả
đất. Vì lý do đó hệ tọa độ WGS – 84 cũng như mọi hệ tọa độ địa tâm quả đất
khác được sử dụng rộng rãi trong Trắc địa - Bản đồ để xây dựng các mạng
lưới Trắc địa và thành lập bản đồ.
Để xác định các tham số quỹ đạo chuyển động của vệ tinh người ta phải
sử dụng hệ tọa độ sao. Hệ tọa độ sao có một yếu tố không liên quan đến trái
đất điểm xuân phân (điểm xuân phân là giao điểm của mặt phẳng xích đạo và
đường hoàng đạo). Như vậy các tham số quỹ đạo của vệ tinh được xác định
trong hệ tọa độ sao và được sử dụng để tính toán ra tọa độ của vệ tinh trong
hệ WGS – 84 vào thời điểm quan sát.
Trong cuộc sống hàng ngày và cả trong các lĩnh vực khoa học – kỹ thuật
người ta thường sử dụng hệ thống thời gian liên quan đến chuyển động của
mặt trời: Đó là giờ mặt trời trung bình. Hệ thống thời gian này có quan hệ mật
thiết với hệ thống thời gian sao.
Do bị ảnh hưởng của nhiều yếu tố, các hệ thống thời gian mặt trời và sao
thường không ổn định, nên người ta xây dựng chuẩn thời gian dựa trên việc
xác định số dao động của một nguyên tử đồng vị phóng xạ giữa hai mức cân
bằng. Chuẩn thời gian là giờ nguyên tử với độ ổn định rất cao và không liên
quan đến sự quay của trái đất. Trong công nghệ GPS để xác định 1 khoảng
cách giữa vệ tinh và máy thu với độ chính xác cỡ cm và thâm trí mm đòi hỏi
phải đáp ứng hai điều kiện:
Sự đồng bộ rất cao giữa đồng hồ và máy thu
Độ chính xác xác định thời gian phải rất cao (cỡ 10^-11s)

13
2.2. CÁC ĐẠI LƯỢNG ĐO GPS
Việc định vị bằng GPS được sử dụng trên cơ sở sử dụng 2 đại lượng đo
cơ bản là: Đo khoảng cách giả theo các code tựa ngẫu nhiên (C/A-code và P-
code) và đo pha sóng tải (L1 và L2).
2.2.1. Đo khoảng cách giả theo C/A – code và P – code
Đo khoảng cách giả tức là xác định khoảng cách từ máy thu đến vệ tinh,
nhưng khoảng cách đo được không phải là khoảng cách thực (khoảng cách
hình học). Do sự không đồng bộ đồng hồ trên máy thu và đồng hồ trên vệ
tinh, và do sự ảnh hưởng của môi trường lan truyền tín hiệu.
Hình 2.6. Đo khoảng cách giả theo code
Nguyên tắc đo khoảng cách giả theo tín hiệu code là phương pháp đo
khoảng cách một chiều (one-way-ranging), khác với các nguyên tắc đo
khoảng cách 2 chiều của các máy đo dài điện tử, hay đo khoảng cách bằng
radar. Dựa vào code tựa ngẫu nhiên C/A code hoặc P-code bằng phương pháp
phân tích tương quan code sẽ xác định được khoảng thời gian lan truyền tín
hiệu từ vệ tinh đến máy thu. Trên thực tế không thể thực hiện việc so sánh
code nhận được với code tạo ra trên vệ tinh mà chỉ có thể thực hiện được
trong máy thu tín giữa tín hiệu code nhận được và tín hiệu do máy thu tạo ra.
1
1 0 1 1 0 0 01 0 0 1 1 01 11
1 000 111 0 0011
∆t t
Code truyÒn tõ vÖ tinh
Code thu ®−îc
Code do m¸y t¹o ra

14
Trong trường hợp này code do máy thu tạo ra không đông bộ với code trên vệ
tinh do sự đồng bộ quả đồng hồ vệ tinh và đồng hồ máy thu.
Ký hiệu ts
là thời điểm tính theo đồng hồ vệ tinh khi phát tín hiệu và tR
là thời điểm tính theo đồng hồ máy thu nhận tín hiệu code. Tương tự ta ký
hiệu độ sai của các đồng hồ tính theo hệ thống giờ GPS là δs
và δR lần lượt với
đồng hồ vệ tinh và đồng hồ máy thu. Khi đó thời gian lan truyền tín hiệu là:
t= tR - ts
= [ tR(GPS)+δR ] – [ts
(GPS)+δs
]= t(GPS)+ (1.1)
Trong đó ta ký hiệu: t(GPS)=tR(GPS)-ts
(GPS) và =δR-δs
(1.2)
Độ sai lệch đồng hồ vệ tinh δs
có thể mô hình hóa theo hàm đa thức nhờ
các hệ số a0,a1,a2 chuyền từ vệ tinh lưu trong đoạn đầu tiên của thông tin đạo
hàng. Số hiệu chỉnh của đồng hồ vệ tinh được xác định:
δs
=a0+a1(t-t0)+a2(t-t0)2
(1.3)
Trong đó t là thời điểm xét, t0 là thời điểm lịch vệ tinh. khoảng cách
giả R được tính theo công thức:
R=c(t+ )=ρ+c. = +c.
(1.4)
Trong đó:
ρ- khoảng cách giữa vệ tinh và máy thu
c : vận tốc ánh sáng (c=3. )
xs,ys,zs: là tọa độ không gian vệ tinh S.
x,y,z: là tọa độ không gian điểm quan sát.
Độ chính xác đạt được trong trường hợp sử dụng C/A-code theo dự
tính của các nhà thiết kế hệ thống GPS, kỹ thuật đo lan truyền tín hiệu chỉ có
thể đảm bảo độ chính xác đo khoảng cách tương ứng cỡ 30m. Nếu tính đến
ảnh hưởng của điều kiện lan truyền tín hiệu sai số đo khoảng cách cỡ 100m.
Song kỹ thuật xử lý tín hiệu code này đã phát triển đến mức có thể đảm bảo
độ chính xác đo khoảng cách tới cỡ 3m, tức là không thua kém trường hợp sử

15
dụng P-code vốn không dùng cho khách hàng đại trà. Chính lý do này Mỹ đã
phải đưa ra giải pháp SA để hạn chế khả năng thực tế của C/A-code.
2.2.2. Đo khoảng cách giả theo pha sóng tải
Người ta tiến hành đo hiệu số pha của sóng tải do máy thu nhận được từ
vệ tinh với pha của tín hiệu do chính máy thu tạo ra. Ký hiệu hiệu số pha do
máy thu đo được là Ф khi đó có thể viết:
N
c
+∆+=Φ δ
λ
ρ
λ
1
(1.5)
Trong đó: ρ- khoảng cách giữa vệ tinh và máy thu
λ- bước sóng của sóng tải
N- số nguyên lần bước sóng λ chứa trong R
- sai số không đồng bộ giữa đồng hồ của vệ tinh và máy thu.
N được gọi là số nguyên đa trị, thường không được biết trước mà cần
xác định trong quá trình đo.
Trong trường hợp đo pha theo sóng tải L1 có thể xác định khoảng cách
giữa vệ tinh và máy thu với độ chính xác cỡ centimet thậm chí milimet. Sóng
tải L2 có độ chính xác thấp hơn L1, nhưng có tác dụng cùng sóng tải L1 giảm
thiểu ảnh hưởng sai số của tầng điện ly và đơn giản hóa việc xác định số
nguyên đa trị N. Dưới đây là bảng so sánh kết quả sử dụng sóng tải và các mã
code để xác định khoảng cách.
Bảng 2.1. So sánh kết quả sử dụng sóng tải và các mã code để xác định
khoảng cách
Tín hiệu Bước sóng Mp
L1 0.2 m 2 mm
L2 0.25 m 2,5 mm
C/A-code 300 m 3,0 mm
P-code 30 m 0.3 mm

17
Việc đo GPS tuyệt đối được thực hiện trên cơ sở sử dụng đại lượng đo là
khoảng cách giả từ vệ tinh đến anten máy thu theo nguyên tắc giao hội không
gian từ các điểm đã biết tọa độ là các vệ tinh.
Về nguyên tắc, nếu biết chính xác khoảng thời gian lan truyền tín hiệu,
code tựa ngẫu nhiên từ vệ tinh đến máy thu ta sẽ tính được khoảng cách chính
xác giữa vệ tinh và máy thu, khi đó máy thu chỉ cần thu tín hiệu của 3 vệ tinh
thì ta có thể xác định được tọa độ không gian của máy thu. Song trên thực tế
cả đồng hồ vệ tinh và đồng hồ trong máy thu đều có sai số nên các khoảng
cách đo được không phải là khoảng cách chính xác mà là khoảng cách giả
được tính theo công thức (1.6). Từ ba khoảng cách giả ta lập được hệ 3
phương trình mà bốn ẩn số (tọa độ vuông góc XYZ hoặc tọa độ mặt cầu BLH
của điểm quan sát và sai số do đồng bộ hồng hồ vệ tinh và đồng hồ máy thu
) do đó không xác định được vị trí không gian điểm quan sát. Để khắc phục
tình trạng này cần phải thu tín hiệu đồng thời từ 4 vệ tinh, tức là phải thu thêm
tín hiệu của vệ tinh thứ tư. Khi đó, ta lập được hệ phương trình tương ứng 4
cho 4 vệ tinh:
(X1-X)2
+(Y1-Y)2
+(Z1-Z)2
=(R1-c. )2
(X2-X)2
+(Y2-Y)2
+(Z2-Z)2
=(R2-c. )2
(X3-X)2
+(Y3-Y)2
+(Z3-Z)2
=(R3-c. )2
(1.6)
(X4-X)2
+(Y4-Y)2
+(Z4-Z)2
=(R4-c. )2
Trong đó: Ri là khoảng cách giả từ máy thu đến vệ tinh thứ i
Xi,Yi,Zi- tọa độ không gian vệ tinh i
X,Y,Z- tọa độ không gian điểm đặt anten
– sai số do đồng hồ trên vệ tinh và trong máy thu
c- vận tốc lan truyền tín hiệu
Vậy bằng cách đo khoảng cách giả đồng thời từ máy thu đến bốn vệ tinh
ta có thể xác định được tọa độ tuyệt đối của máy thu, ngoài ra còn có thể xác
định được số hiệu chỉnh vào đồng hồ máy thu. Thực tế với hệ thống vệ tinh
hoạt động đầy đủ như hiện nay, số lượng vệ tinh quan sát được thường là từ 6

18
đến 8 vệ tinh, có khi lên tới 10 vệ tinh. Khi đó lời giải đa trị sẽ được rút ra
theo nguyên tắc số bình phương nhỏ nhất. Độ chính xác của phương pháp
định vị tuyệt đối là 5÷10 m, nếu dùng Ephemeris do chính phủ Mỹ cung cấp
thì độ chính xác lên đến 1 m. Trên thực tế độ chính xác của phương pháp này
chỉ đến 100 m do chính phủ Mỹ dùng hệ thống làm nhiễu SA. Để khắc phục
nhược điểm này người ta đã đưa ra phương pháp định vị vi phân và định vị
tương đối để nâng cao độ chính xác.
2.3.2. Đo GPS tương đối (Relative Positioning)
2.3.2.1. Nguyên lý đo
Đo tương đối là trường hợp sử dụng hai máy thu GPS đặt ở 2 điểm quan
sát khác nhau để xác định hiệu tọa độ vuông góc không gian ( X, hay
hiệu tọa độ mặt cầu ( giữa chúng trong hệ tọa độ WGS-84.
Hình 2.8. Định vị tương đối
Nguyên tắc đo tương đối được thực hiện trên cơ sở sử dụng đại lượng đo
pha sóng tải kết hợp khoảng cách giả và cũng có khi sử dụng cả trị đo
Doppler để hỗ trợ giả nhanh số nguyên đa trị. Để đạt được độ chính xác cao
cho kết quả xác định hiệu tọa độ (hay vị trí tương hỗ) giữa 2 điểm xét cần thực
hiện quan trắc đồng thời tại hai điểm. Người ta đã tạo ra và sử dụng các sai phân
khác nhau cho pha sóng tải làm giảm ảnh hưởng của các nguồn sai số khác nhau
như sai số của đồng hồ trên vệ tinh và trong máy thu, sai số của tọa độ vệ tinh, số

19
nguyên đa trị. Kỹ thuật đo pha hiện nay có thể đạt độ chính xác cỡ 1% bước
sóng và có thể cao hơn, chính vì thế định vị tương đối đạt độ chính xác rất cao.
Kết quả định vị tương đối được sử dụng trong trắc địa vào nhiệm vụ cần độ
chính xác cao và rất cao như xây dựng lưới khống chế quốc gia, các mạng lưới
chuyên dụng (nghiên cứu địa động, lưới trắc địa công trình v v…)
Ta ký hiệu pha (chính xác hơn là hiệu pha) của sóng tải từ vệ tinh được đo tại
trạm quan sát r vào thời điểm ti là Фr
j
(ti), ta sẽ có sai phân bậc một được lập như sau:
∆φJ
(ti)= φJ
2(ti) - φJ
i(ti)
Hình 2.9. Mô hình sai phân bậc 1
Trong sai phân này hầu như không còn ảnh hưởng của sai số đồng hồ
trên vệ tinh.
Nếu xét 2 trạm tiến hành quan sát đồng thời hai vệ tinh J, k vào thời điểm ti, ta
sẽ có sai phân bậc 2:
∆2
φJ,k
(ti)= ∆φk
(ti) -∆φJ
(ti)
1 2
k
j
φJ
1(ti)
1
φJ
2(ti)
J
φJ
1(ti)
2

20
Trong sai phân này, hầu như không có ảnh hưởng của sai số đồng hồ trên
vệ tinh cũng như sai số của đồng hồ trong máy thu.
Nếu xét hai trạm tiến hành quan sát đồng thời hai vệ tinh J, k vào các
thời điểm ti, ti+1, ta sẽ có sai phân bậc 3:
∆3
φJ,k
= ∆2
φk
(ti+1) -∆2
φJ.k
(ti)
Sai phân này cho phép loại trừ các số nguyên đa trị và sai số đồng
hồ. Không những thế, sử dụng sai phân bậc ba để phát hiện và hiệu chỉnh
hiện tượng trượt chu kỳ (Cycle Slip). Bằng cách tổ hợp theo từng cặp vệ
tinh (số vệ tinh thường xuất hiện nhiều hơn 4) ta sẽ có rất nhiều trị đo. Lời
giải đơn trị sẽ được xử lý theo nguyên lý số bình phương nhỏ nhất.
Có thể thấy rằng nhờ các phương trình sai phân người ta đã loại bỏ
được nhiều nguồn sai số ảnh hưởng đến kết quả định vị tương đối. Vì vậy
độ chính xác định vị tương đối cao hơn nhiều so với định vị tuyệt đối.
Trong đo tương đối người ta phân chia thành các phương pháp sau:
1 - Phương pháp đo tĩnh (Static Relative Positioning)
Phương pháp đo tĩnh được sử dụng để xác định hiệu toạ độ (vị trí tương
hỗ) giữa hai điểm xét với độ chính xác cao, thường là nhằm đáp ứng các yêu
cầu của công tác trắc địa - địa hình. Trong trường hợp này cần có 2 máy thu,
một máy đặt ở điểm đã biết toạ độ, còn máy kia đặt ở điểm cần xác định. Cả
hai máy phải đồng thời thu tín hiệu từ một số vệ tinh chung liên tục trong một
1
j(ti)
2
j(ti+1
)
k(ti)
k(ti+1)

22
Đây là phương pháp cho phép đạt độ chính xác cao nhất trong việc
định vị tương đối bằng GPS có thể cỡ centimet, thậm chí milimet ở khoảng
cách giữa hai điểm xét tới hàng chục và hàng trăm km. Nhược điểm chủ
yếu của phương pháp là thời gian đo phải kéo dài hàng giờ đồng hồ, do vậy
năng suất đo thường không cao.
2 - Phương pháp đo động (Kinematic Relative Positioning)
Năm 1985, phương pháp định vị tương đối động mới được nghiên cứu
và phát triển. Phương pháp này cho phép đạt độ chính xác vị trí tương đối
giữa trạm cơ sở và trạm động tới centimet và có thể cao hơn. Năm 1989, phương
pháp khởi đo trạng thái động OTF (On the fly) được nghiên cứu và áp dụng
thành công đã là tiền đề để phát triển kỹ thuật đo động tức thời (RTK) sau này.
Các mô hình sai phân bậc nhất, sai phân bậc hai, sai phân bậc ba đều
chứa thông tin của sự thay đổi trong khoảng cách hình học.
ρj
B(t)=
(2.0)
Trong đó vị trí điểm B cần xác định và phụ thuộc vào thời gian t.
Trong mô hình toán học này, tại mỗi thời điểm luôn có 3 ẩn số là tọa độ
điểm đo. Như vậy tổng số ẩn sẽ là 3.nt đối với nt thời điểm. Các mối liên
hệ giữa số lượng trị quan trắc và số lượng ẩn số với trường hợp này theo
mô hình sai phân bậc nhất, sai phân bậc hai, sai phân bậc ba là:
- Sai phân bậc nhất: nj.nt ≥ 3.nt + nj + nt
- Sai phân bậc hai: (nj-1) ≥ 3.nt + (nj-1)
- Sai phân bậc ba: (nj-1)(nt-1)≥ 3.nt
Việc di chuyển liên tục máy thu động hạn chế khả năng xác định tọa
độ trong một thời điểm. Song không một mô hình nào ở trên có thể cho
lời giải đầy đủ với nt=1. Vì vậy, các mô hình cần được cải tiến: số lượng
ẩn số được giảm bớt nhờ loại bỏ các ẩn số số nguyên đa trị. Việc loại bỏ

23
các ẩn số này trong sai phân bậc nhất, sai phân bậc hai đòi hỏi số vệ tinh
theo dõi trong mọi thời điểm là:
- Sai phân bậc nhất: nj ≥ 4
- Sai phân bậc hai: nj ≥ 4
Các sai phân bậc ba có thể được sử dụng nếu tọa độ của máy động đã
biết tại một thời điểm quy chiếu nào đó. Trong trường hợp này, hợp lý
nhất: (nj-1)(nt-1) ≥ 3.(nt-1)
Ngoài ra cần đảm bảo sai phân bậc ba: nj ≥ 4
Như vậy, trong tất cả các mô hình, yêu cầu cơ bản là phải quan trắc
đồng thời ít nhất 4 vệ tinh.
Phương pháp đo động cho phép xác định vị trí tương đối của hàng loạt
điểm so với điểm đã biết, trong đó tại mỗi điểm đo chỉ cần thu tín hiệu trong
một vài phút. Theo phương pháp này, cần có ít nhất hai máy thu. Để xác định
số nguyên đa trị của tín hiệu vệ tinh, cần phải có một cạnh đáy đã biết được
gối lên hai điểm đã biết toạ độ. Sau khi đã xác định, số nguyên đa trị được giữ
nguyên để tính khoảng cách từ vệ tinh đến máy thu cho các điểm đo tiếp trong
suốt cả chu kỳ đo. Nhờ vậy, thời gian thu tín hiệu thời điểm đo không phải là
một tiếng đồng hồ như trong đo tĩnh nữa mà chỉ còn một vài phút trong
phương pháp này.
Với cạnh đáy đã biết, ta đặt một máy thu cố định ở điểm đầu cạnh đáy và
cho tiến hành thu liên tục tín hiệu vệ tinh trong suốt chu kỳ đo, máy này gọi là
máy cố định. ở điểm cuối cạnh đáy ta đặt máy thu thứ hai, cho thu tín hiệu
đồng thời với máy thu thứ nhất trong vòng một phút. Việc làm này gọi là khởi
đo (initialization), máy thứ hai được gọi là máy di động. Tiếp đó cho máy di
động lần lượt chuyển đến các điểm đo cần xác định, tại mỗi điểm dừng lại để
thu tín hiệu trong một phút, cuối cùng quay trở về điểm xuất phát là điểm cuối
cạnh đáy để khép tuyến đo bằng lần thu tín hiệu thứ hai cũng kéo dài trong
một phút tại điểm này.

24
Yêu cầu nhất thiết của phương pháp đo động là cả máy cố định và máy
di động phải đồng thời thu tín hiệu liên tục từ ít nhất là 4 vệ tinh chung trong
suốt chu kỳ đo. Vì vậy, tuyến đo phải bố trí ở khu vực thoáng đãng không để
xảy ra tình trạng tín hiệu thu bị gián đoạn. Nếu xảy ra trường hợp này phải
tiến hành khởi đo lại cạnh đáy xuất phát hoặc sử dụng một cạnh đáy khác
được thiết lập dự phòng trên tuyến đo.
Phương pháp đo động cho phép đạt độ chính xác định vị không thua kém so
với phương pháp đo tĩnh. Song nó lại đòi hỏi khá ngặt nghèo về thiết kế và tổ
chức đo để đảm bảo yêu cầu về đồ hình phân bố cũng như tín hiệu của vệ tinh.
2.3.3. Đo GPS vi phân DGPS (Differential – GPS)
Theo phương pháp này cần có một máy thu GPS có khả năng phát tín
hiệu vô tuyến được đặt tại điểm có tọa độ đã biết (thường được gọi là máy cố
định), đồng thời có một máy khác (máy di động) đặt ở vị trí cần xác định tọa
độ, có thể là điểm cố định trên bề mặt trái đất hay điểm di động như máy bay,
ô tô, tàu thủy… Cả máy cố định và máy di động cần tiến hành thu tín hiệu
đồng thời từ các vệ tinh như nhau. Nếu thông tin từ vệ tinh bị nhiễu thì kết
quả xác định tọa độ của máy cố định và máy di động đều bị sai lệch. Độ sai
lệch này được xác định dựa trên cơ sở so sánh tọa độ tính được theo tín hiệu
đã thu và tọa độ sẵn có của máy cố định và từ đó có thể coi là độ sai lệch tọa
độ với máy di động. Nó được máy cố định phát đi qua sóng vô tuyến để máy
di động thu nhận và hiệu chỉnh kết quả xác định tọa độ của máy.
Ngoài cách hiệu chỉnh cho tọa độ, người ta còn tiến hành hiệu chỉnh cho
khoảng cách từ vệ tinh đến máy thu. Cách này đòi hỏi máy thu cố định có cấu
tạo phức tạp và tốn kém hơn, nhưng lại cho phép người sử dụng xử lý chủ
động, linh hoạt hơn.
Để đảm bảo độ chính xác cần thiết, các số hiệu chỉnh cần được xác định
và phát, chuyển nhanh với tần suất cao. Chẳng hạn, để cho khoảng cách từ vệ

25
tinh đến máy thu được hiệu chỉnh đạt độ chính xác cỡ 5m, số hiệu chỉnh phải
được phát chuyển với tần suất 15 giây/lần. Cũng với lý do này phạm vi hoạt
động có hiệu quả của một máy thu cố định rất hạn chế với bán kính khoảng
500 :+700 km. Người ta đã xây dựng các hệ thống GPS vi phân diện rộng
cũng như mạng lưới GPS vi phân gồm một trạm cố định để phục vụ nhu cầu
định vị cho cả một lục địa hay đại dương với độ chính xác cỡ 10m. Phương
pháp định vị GPS vi phân có thể đảm bảo độ chính xác phổ biến cỡ vài ba mét
và hơn thế nữa, tới decimet ứng với tầm hoạt động cỡ vài chục kilomet.
Hệ thống truyền phát số cải chính đóng vai trò quan trọng trong hệ
thống định vị vi phân. Đây là hệ thống hỗ trợ mặt đất trong đo GPS. Một số
quốc gia hay khu vực đã xây dựng các hệ thống này như hệ thống tăng cường
diện rộng WAAS của Mỹ, hệ thống đạo hàng địa tĩnh phủ trùm Châu Âu
EGNOS của Châu Âu và hệ thống tăng cường đa năng MSAS của Nhật Bản.
Kỹ thuật định vị vi phân GPS về cơ bản có thể chia làm 2 loại là GPS vi
phân cục bộ (diện hẹp) và GPS vi phân diện rộng. Đặc điểm của kỹ thuật GPS
vi phân diện hẹp là cung cấp cho người sử dụng thông tin cải chính GPS vi
phân tổng hợp số cải chính cho trị đo chứ không cung cấp số cải chính cho
từng nguồn sai số. Phạm vi tác dụng của nó khá hẹp, trong vòng 150km. Còn
đặc điểm của kỹ thuật GPS vi phân diện rộng là tính riêng từng nguồn sai số
chủ yếu trong định vị GPS và phát tín hiệu vi phân cho người sử dụng, phạm
vi tác dụng của nó tương đối lớn, thường là trên 1000 km.
Định vị vi phân được phân loại thành 3 kiểu :
- Định vị GPS vi phân diện hẹp
- Định vị GPS vi phân diện rộng
- Định vị GPS vi phân tăng cường

26
2.4. CÁC LOẠI SAI SỐ TRONG ĐO GPS
Định vị vệ tinh về thực chất được xây dựng trên cơ sở giao hội không gian
các khoảng cách đo từ má thu đến các vệ tinh có tọa độ đã biết. Khoảng cách
đo được là hàm của thời gian và tốc độ lan truyền tín hiệu trong không gian
giữa vệ tinh và máy thu. Vì vậy kết quả đo chịu nhiều ảnh hưởng của các sai số
của vệ tinh, của máy thu, của môi trường lan truyền tín hiệu và một số
nguồn sai số khác.
Các nguồn sai số đó có tính chất hệ thống và tính chất ngẫu nhiên ảnh
hưởng đến kết quả đo
2.4.1. Sai số đồng hồ (Clock Error)
Sai số đồng hồ gồm sai số đồng hồ vệ tinh, đồng hồ máy thu và sự không
đồng bộ giữa chúng. Đồng hồ vệ tinh là đồng hồ nguyên tử, độ chính xác cao
nhưng không phải là hoàn toàn không có sai số. Độ ổn định của chúng đạt cỡ
2.10-13
trong khoảng thời gian một ngày, nghĩa là nó gây nên sai số khoảng
cách cỡ 2,59-5,18 m trong mỗi ngày. Trong đó sai số hệ thống lớn hơn sai số
ngẫu nhiên rất nhiều, nhưng cũng có thể dùng mô hình để cải chính sai số hệ
thống, do đó sai số ngẫu nhiên trở thành chỉ tiêu quan trọng để đánh giá độ chính
xác đồng hồ. Khi hai trạm đo tiến hành quan trắc đồng bộ đối với vệ tinh thì ảnh
hưởng của sai số đồng hồ vệ tinh đối với trị đo của hai trạm là như nhau.
Đồng hồ máy thu là đồng hồ thạch anh. Cùng một máy thu, khi quan trắc
đồng thời nhiều vệ tinh thì sai số đồng hồ máy thu có ảnh hưởng như nhau đối với
các trị đo tương ứng và các sai số đồng hồ máy thu có thể coi là độc lập với nhau.
Biết rằng vận tốc truyền tín hiệu 3.108
m/s, do đó nếu đồng hồ thạch anh
có sai số là 10-4
giây thì sai số tương ứng của khoảng cách là 30000m. Nếu
đồng hồ nguyên tử có sai số là 10-7
giây thì sai số tương ứng của khoảng cách
là 30m.

28
Bảng 2.3. Ảnh hưởng của tầng điện ly đến khoảng cách đo từ vệ tinh
tới máy thu
Tần số f 400MHZ 1600MHZ 2000MHZ 8000MHZ
Mức trung bình 50m 3m 2m 0,12m
90% nhỏ hơn 250 15 10 0,6
Lớn nhất 500 30 20 1,2
Khi tín hiệu truyền từ vệ tinh với độ cao khoảng 20.200km đi qua tầng
điện ly, tầng đối lưu đến máy thu đặt trên trái đất, nó bị khúc xạ và thay đổi tốc
độ truyền tín hiệu. Ảnh hưởng của tầng điện ly và tầng đối lưu gây nên gọi là
độ trễ ion. Cả hai đều gây nên sai số hệ thống.
Các điện tử tự do trong tầng ion gây nên độ trễ nhóm phụ thuộc vào tần số
tín hiệu vệ tinh, độ trễ này là nguồn sai số tiềm năng trong trị đo thời gian.
Ngoài ra như đã rõ, tốc độ lan truyền tín hiệu tăng tỷ lệ thuận với mật độ điện
tử trong tầng điện ly, và tỷ lệ nghịch với bình phương tần số của tín hiệu. Mật
độ này thay đổi theo các yếu tố sau:
Vị trí địa lý nơi đo: mật độ electron tối thiểu ở vùng độ vĩ trung bình và
cao hơn ở hai cực và vùng xích đạo.
Thời gian trong ngày: mật độ electron đạt cực đại vào sáng sớm và cực
tiểu vào nửa đêm theo giờ địa phương.
Thời gian trong năm: mật độ electron vào mùa đông cao hơn mùa hè.
Khi tiến hành đo vào khoảng thời gian chung quanh cực tiểu, nhiễu xạ
tầng ion sẽ nhỏ và do đó chất lượng đo đảm bảo. ngược lại, nếu đo vào thời
gian đỉnh điểm của chu kỳ thì ảnh hưởng của tầng điện ly là rất đáng kể, nhất là
đối với các quốc gia ở gần xích đạo như Việt Nam, ảnh hưởng của tầng điện ly
được loại bỏ tầng đáng kể bằng cách sử dụng hai tần số L1 và L2 khác nhau.
Tuy nhiên, máy thu loại này giá thành cao và nó chưa hẳn đã hoàn toàn tin cậy
khi nhận các tín hiệu từ các vệ tinh ở ngưỡng thấp và khi chế định đánh lừa SA

29
được kích hoạt. Do đó cần lưu ý khi đặt ngưỡng cao cho máy thu. Kinh nghiệm
cho thấy rằng, nên sử dụng máy thu hai tần khi đo các cạnh dài trên 20km.
Các phân tích về ảnh hưởng của tầng điện ly đã cung cấp một số lựa chọn sau:
Việc bỏ qua ảnh hưởng sai số do tầng điện ly sẽ làm cho việc khắc phục
trượt chu kỳ và do đó việc tìm lời giải cho tham số số nguyên đa trị khó khăn
hơn đối với chiều dài cạnh đo lớn.
Tiến hành đo vào ban đêm là lúc ảnh hưởng này tối thiểu.
Sử dụng mô hình dự báo ảnh hưởng tầng điện ly trong thông điệp đạo
hàng quảng bá sẽ làm giảm gần 50% ảnh hưởng của tầng điện ly.
Sử dụng máy đo hai tần số sẽ cho phép loại bỏ ảnh hưởng của tầng điện ly.
Tạo nên các sai phân số liệu đo tại các điểm sẽ giảm được ảnh hưởng của
sai số độ trễ điện ly khoảng 1-2mm do sự tương quan giữa chúng trong chiều
dài cạnh ngắn và trung bình.
Ngày nay, bên cạnh việc hoàn thiện máy thu và anten, người ta đặc biệt
quan tâm tới việc tính hiệu chỉnh ảnh hưởng của độ trễ ion không chỉ trong số
liệu đo bằng máy thu một tần và cả đối với máy thu hai tần.
2.4.3.2. Ảnh hưởng của tầng đối lưu
Ảnh hưởng của tầng đối lưu (nằm cách mặt đất từ 0-70km) mà cụ thể là
sự thay đổi nhiệt độ, áp suất và độ ẩm không khí gây nên sự thay đổi vận tốc
truyền sóng tín hiệu radio khiến cả mã code lẫn pha sóng tải đều chịu ảnh
hưởng cùng độ trễ. Độ trễ này phụ thuộc vào góc ngưỡng của vệ tinh, nó cực
tiểu (cỡ 2.3m) khi vệ tinh ở thiên đỉnh, đạt 9,3m khi vệ tinh ở góc ngưỡng 150
và 20-28m ở góc ngưỡng cao 50
.
Độ trễ tầng đối lưu có thể chia làm hai thành phần: khô và ướt.Thành
phần khô gây nên 90% tổng độ trễ, nó có thể được mô hình hóa bằng hàm bậc
cao để hiệu chỉnh trong quá trình sử lý .Thành phần ướt gây nên 10% độ trễ
còn lại, nó phụ thuộc vào độ ẩm dọc đường truyền. Ta không xác định được
ảnh hưởng này như đối với phần khô. May mắn là nó liên quan yếu đến các dữ

30
liệu khí tượng, do đó, ngày nay ta có thể sử dụng dữ liệu khí tượng chuẩn (áp
suất không khí 1010mb, nhiệt độ 200
C và độ ẩm không khí là 50%) trong các
mô hình khí tượng thay vì các số liệu đo thực tế (trong điều kiện của chúng ta,
việc đo các yếu tố này không thật chính xác) mà vẫn đạt được kết quả thỏa mãn
trong đa số trường hợp.
Bảng 2.4. Ảnh hưởng tầng đối lưu tới khoảng cách
E
2,31m 6,71m 8,81m 12,90m 23,61m
0,20 0,58 0,77 1,14 2,21
2,51 7,29 9,58 14,04 25,82
Trong đó :
Nhìn chung, độ trễ tầng đối lưu được xem là tương tự nhau đối với hai
điểm đo cách nhau dưới vài ba chục cây số và với độ chênh cao địa hình không
đáng kể, trong trường hợp này nó được giảm thiểu trong gia số tọa độ giữa hai
điểm đo. Cần lưu ý rằng ảnh hưởng này không phụ thuộc vào tần số, nghĩa là
nó tác động như nhau đến số liệu đo thu bằng máy một tần cũng như thu bằng
máy hai tần. Tuy nhiên, đối với số liệu đo cả hai tần, có thể tạo nên phương
trình kết hợp để loại bỏ sai số đó.
2.4.4. Tầm nhìn vệ tinh và sự trượt chu kỳ (Cycle slips)
Điểm quan trọng nhất khi đo GPS là phải thu được tín hiệu ít nhất từ 4 vệ
tinh tức là phải có tầm nhìn thông đến các vệ tinh đó.
Tín hiệu GPS là sóng cực ngắn trong phổ điện từ, nó có thể xuyên qua
mây mù, song không thể truyền qua được lá cây hoặc các vật che chắn. Do vậy
tầm nhìn vệ tinh thông thoáng có tầm quan trọng đặc biệt đối với công tác đo
GPS xây dựng các mạng lưới khống chế tọa độ.

31
Khi sử dụng trị đo pha cần phải đảm bảo thu tín hiệu vệ tinh trực tiếp, liên
tục nhằm xác định số nguyên lần bước sóng khởi đầu. Tuy nhiên có trường hợp
ngay cả vệ tinh vẫn nhìn thấy nhưng máy thu vẫn bị gián đoạn thu tín hiệu,
trường hợp đó có một số chu kỳ không xác định đã trôi qua mà máy thu không
đếm được khiến cho số nguyên lần bước sóng thay đổi và làm sai kết quả định
vị. Do đó cần phải phát hiện và xác định sự trượt chu kỳ trong tín hiệu . Một số
máy thu có thể nhận biết sự trượt chu kỳ và thêm vào số hiệu chỉnh tương ứng
khi xử lý số liệu. Mặt khác khi tính toán xử lý số liệu GPS có thể dùng sai phân
bậc ba để nhận biết và xử lý trượt chu kỳ.
2.4.5. Sai số do phản xạ đa đường dẫn (Multipath)
Những tín hiệu từ vệ tinh không đến thẳng anten máy thu mà đập vào bề
mặt phản xạ nào đó rồi mới đến máy thu. Như vậy, kết quả đo không đúng.
Ảnh hưởng này không như nhau tại mỗi điểm đo và thông thường nó không có
tính tương quan giữ các điểm đo. Cho nên nó không bị thay đổi hay giảm thiểu
thông qua việc sử dụng các sai phân như các sai số kể trên, nó cũng rất khó mô
hình hóa. Tuy nhiên có thể giảm sai số này thông qua các giải pháp công nghệ
nâng cao chất lượng anten (như công nghệ Chokening, lắp thêm vành chống
nhiễu xạ) hay áp dụng một số giải pháp công nghệ trong chế tạo máy thu, ngoài
ra thiết thực nhất với người sử dụng là thông qua việc chọn điểm đo có độ
thông thoáng tốt ngoài thực địa và việc chọn ngưỡng cao thích hợp (thông
thường 150
) khi đặt thông số đo cho máy thu. Khi bố trí điểm đo cần cách xa
các địa vật có khả năng phản xạ gây hiện tượng đa tuyến như hồ nước, nhà cao
tầng, xe cộ, đường dây điện, mái nhà kim loại…
2.4.6. Sự suy giảm độ chính xác (DOPS) do đồ hình vệ tinh
Ta biết việc định vị GPS là việc giải bài toán giao hội nghịch không gian
dựa vào các điểm gốc là các vệ tinh và các khoảng cách tương ứng đến máy
thu.Trường hợp tối ưu khi thu tín hiệu GPS là vệ tinh cần phải có sự phân bố
hình học cân đối trên bầu trời xung quanh điểm đo. Chỉ số mô tả đồ hình vệ
tinh gọi là hệ số phân tán độ chính xác – hệ số DOP (Delution of Precision).

33
Một loại sai số khác nữa là nhiễu trong trị đo GPS. Nguyên nhân là do
phần mạch điện tử và sự suy giảm độ chính xác của máy thu. Các thiết bị mới
hiện đại hơn sẽ cung cấp dữ liệu sạch hơn. Ngoài các nguồn sai số chủ yếu trên
đây còn có các nguồn sai số khác như sai số do ảnh hưởng của sự xoay trái đất,
do hiệu ứng của thuyết tương đối, sai số vị trí của máy thu. Trong định vị chính
xác cao cần phải xem xét và tìm biện pháp làm giảm ảnh hưởng của các nguồn
sai số này.
Bảng 2.5. Các nguồn lỗi và biện pháp khắc phục được tổng hợp trong
bảng dưới đây
Nguồn lỗi Biện pháp xử lý
1. Phụ thuộc vệ tinh
Ephemeris Ephemeris chính xác.
Đồng hồ vệ tinh Sai phân bậc một.
Đồ hình vệ tinh Chọn thời gian đo có PDOP<6.
2. Phụ thuộc đường tín hiệu
Tầng ion Dùng máy hai tầng.
Tầng đối lưu Lập mô hình.
Số nguyên đa trị Xác định đa trị, sai phân bậc 3.
Trượt chu kỳ Tránh vật cản, sai phân bậc 3.
Đa tuyến Tránh phản xạ, ngưỡng góc cao.
3. Phụ thuộc máy thu
Chiều cao Anten Đo hai lần khi đo độ cao anten.
Cấu hình máy thu Chú ý khi lắp đặt.
Tâm pha Anten Anten chuẩn, đặt quay về một hướng.
Nhiễu điện tử Tránh bức xạ điện từ (sóng cao tần).
Tọa độ quy chiếu Khống chế chính xác tin cậy.
Chiều dài cạnh Bố trí cạnh ngắn.

34
2.5. THIẾT KẾ LƯỚI KHỐNG CHẾ THEO CÔNG NGHỆ GPS
2.5.1. Đặc điểm chung
Mạng lưới trắc địa không gian trong hệ tọa độ WGS-84. Các điểm lưới
sẽ được liên kết với nhau bởi các cạnh đo độc lập, các cạnh sẽ được đo trong
các đoạn đo(session), với thời gian thu tín hiệu quy định đủ để đảm bảo độ
chính xác đo cạnh theo yêu cầu độ chính xác của mạng lưới GPS.
Mật độ điểm, phương pháp chôn mốc nói chung tương tự như các lưới
trắc địa truyền thống. Do sử dụng kĩ thuật đo mới, tín hiệu thu từ vệ tinh nên
khi bố trí điểm đo có một số yêu cầu khác với lưới trắc địa truyền thống là:
- Giữa các điểm không cần thông hướng với nhau (trừ các điểm cần
thông hướng để đo góc nối khi phát triển lưới cấp thấp hơn bằng lưới đường
chuyền đa giác).
- Cần đảm bảo thông thoáng trên bầu trời để không ảnh hưởng tới việc
thu tín hiệu vệ tinh và ảnh hưởng đến chất lượng tín hiệu thu. Góc mở trên
bầu trời tốt nhất là nên
- Cần tránh xa một số địa vật hoặc đối tượng có thể gây nhiễu tín hiệu
như: các trạm phát sóng, đường điện cao áp, tường nhà…..
2.5.2. Trình tự các bước xây dựng lưới đo vệ tinh
Lưới khống chế đo vẽ mặt bằng được thể hiện trên sơ đồ 2.1
Bước 1: Thiết kế lưới:trong bước này phải tiến hành khảo sát địa hình,
tham khảo các tài liệu như bản đồ hay bình đồ...sau đó mới thiết kế lưới.
Bước 2: Chọn điểm chôn mốc: người đi chọn điểm chôn mốc phải là
người có kinh nghiệm và phải chọn điểm phù hợp sao cho khi tiến hành đo
đạc có thể thu tín hiệu của nhiều vệ tinh nhất và không bị ảnh hưởng tới kết
quả đo….
Bước 3: Chuẩn bị đo đạc: trước khi tiến hành đo phải chuẩn bị kĩ lưỡng
cả về trang thiết bị, con người, lập lịch đo…

35
Bước 4: Tiến hành đo đạc ngoại nghiệp: mang trang thiết bị ra ngoài
thực địa đo, và phải đảm bảo đúng các yêu cầu thời gian ca đo.
Bước 5: Tiến hành xử lý số liệu: số liệu sau khi đo đạc ngoại nghiệp xong
tiến hành xử lý nội nghiệp bằng phần mềm chuyên dụng: TBC, TTC,
GPSurvey…
Bước 6: Biên tập và báo cáo kết quả:biên tập kết quả theo đúng quy định
Sơ đồ 2.1. Quy trình xây dựng lưới đo vệ tinh
Như vậy, trình tự xây dựng lưới đo vệ tinh mạng lưới khống chế cơ sở
mặt bằng bao gồm 6 bước trên, trong đó các bước trong quy trình đều có một
Thiết kế lưới
Chọn điểm chôn mốc
Chuẩn bị trang thiết bị
Đo đạc ngoại nghiệp
Xử lý số liệu
Biên tập, báo cáo

36
vai trò và đều rất quan trọng, đòi hỏi khi xây dựng lưới phải làm theo đúng
trình tự và tuân theo những quy định nghiêm ngặt.
2.5.3. Yêu cầu kĩ thuật lưới GPS
2.5.3.1. Thiết kế mật độ điểm của lưới và độ chính xác.
a. Tiêu chuẩn độ chính xác đo lưới và cấp hạng lưới.
Đối với lưới khống chế cơ sở mặt bằng có thể vận dụng các tiêu chuẩn
xây dựng Việt Nam 9401 năm 2012 về tiêu chuẩn đo GPS.
Theo mục đích sử dụng.Độ chính xác của lưới phụ thuộc chủ yếu vào
mục đích sử dụng của lưới. Lưới dùng làm khống chế trắc địa thì có thể dựa
vào khoảng cách trung bình giữa hai điểm kề nhau và độ chính xác để phân
thành lưới các hạng II,III,IV, và cấp 1,2 như bảng sau:
Bảng 2.6. Yêu cầu kỹ thuật chủ yếu của lưới GPS được thành lập
để phục vụ đo vẽ bản đồ
Cấp hạng
Chiều dài
cạnh trung
bình, km
a
mm
b
(1 x 10-6
)
Sai số trung
phương tương
đối cạnh yếu
nhất
II 9 ≤ 10 ≤ 2 1/120 000
III 5 ≤ 10 ≤ 5 1/80 000
IV 2 ≤ 10 ≤ 10 1/45 000
1 1 ≤ 10 ≤ 10 1/20 000
2 < 1 ≤ 15 ≤ 10 1/10 000
Đối với lưới khống chế cơ sở mặt bằng thường thường là cấp hạng IV
hoặc cấp 1,2
b. Tiêu chuẩn mật độ điểm
Yêu cầu nhiệm vụ và đối tượng phục vụ khác nhau thì quyết định sự
phân bố mật độ các điểm khác nhau. Đối với lưói đặc biệt cấp quốc gia thì
khoảng cách trung bình giữa các điểm cách nhau có thể đến vài trăm km, còn
đối với lưới khống chế trắc địa công trình và lưới khống chế cơ sở mặt bằng

vii
PHẦN 4: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU ......................................................... 41
4.1. ĐIỀU TRA CƠ BẢN ........................................................................... 41
4.1.1. Giới thiệu chung .............................................................................41
4.1.2. Điều kiện tự nhiên ..........................................................................41
4.1.3. Điều kiện kinh tế, xã hội ................................................................ 42
4.1.4. Tình hình quản lý sử dụng đất đai ..................................................44
4.2. THÀNH LẬP LƯỚI KHỐNG CHẾ MẶT BẰNG ..............................44
4.2.1. Thu thập tài liệu ..............................................................................45
4.2.2. Khảo sát khu đo, thiết kế sơ bộ lưới ...............................................46
4.2.3. Chọn điểm và chôn mốc ngoài thực địa .........................................46
4.2.4. Lập lịch và đo đạc ngoài thực địa .................................................47
4.2.5. Trút số liệu từ máy thu sang máy tính ............................................48
4.2.6. Xử lý và bình sai số liệu đo GPS bằng TBC V2.7......................... 48
4.2.7. Biên tập hệ thống bảng, biểu theo quy định ...................................54
PHẦN 5 : KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ................................................... 55
5.1. KẾT LUẬN .......................................................................................... 55
5.2. KIẾN NGHỊ .........................................................................................56
TÀI LIỆU THAM KHẢO ........................................................................... 57

38
yêu cầu khác phù hợp với độ chính xác yêu cầu của mạng lưới, cần tận dụng
các điểm đó và các tài liệu đầy đủ kèm theo.
3. Hệ tọa độ lưới mới thành lập nên thống nhất với hệ tọa độ đã sử dụng
trước đây của khu đo. Nếu sử dụng hệ tọa độ độc lập địa phương hoặc công
trình thì còn cần phải tìm hiểu kĩ lưỡng về:
+ Kích thước ellipsoid tham khảo đã sử dụng
+ Độ kinh của kinh tuyến trục của hệ tọa độ địa phương
+Hằng số cộng vào hệ tọa độ
+ Độ cao mặt chiếu của hệ tọa độ và giá trị trung bình của dị thường độ
cao của khu đo.
+ Tạo độ của điểm khởi tính
4. Lưới phải được tạo thành một số vòng khép kín từ các cạnh đo độc lập
không đồng bộ và một số tuyến phù hợp.
Số cạnh trong mỗi vòng khép hoặc trong 1 tuyến đo phù hợp của mỗi cấp
lưới phải phù hợp với quy định trong bảng sau:
Hạng, cấp lưới II III IV 1 2
Số cạnh trong mỗi vòng đo
hoặc tuyến đo phù hợp
≤6 ≤8 ≤10 ≤10 ≤10
5. Các tọa độ điểm lưới sau khi thành lập lưới, tiến hành bình sai cần được
tính chuyển về hệ tọa độ thực dụng.
6. Sau khi bình sai xong lưới, có thể nhận được độ cao trắc địa của điểm
đo trong hệ tọa độ tham chiếu mặt đất. Để xác định độ cao thường của các
điểm đo, ta phải đo nối với các điểm độ cao có cấp hạng cao hơn. Các điểm độ
cao đo nối phải được phân bố đều trong lưới, để đo nối cần sử dụng phương
pháp thủy chuẩn tương ứng với độ chính xác hạng IV trở lên.

39
PHẦN 3
ĐỐI TƯỢNG, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
3.1. ĐỐI TƯỢNG VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU
3.1.1. Đối tượng nghiên cứu
Sử dụng máy GPS, và các phần mềm kèm theo, các công cụ hỗ trợ. . . vào
xây dựng lưới khống chế cơ sở mặt bằng khu vực trường Đại học Nông Lâm.
Phần mềm xử lý số liệu GPS - Trimble Business Center Standard -
Internet License
3.1.2. Phạm vi nghiên cứu
Ứng dụng công nghệ GPS trong công tác thành lập lưới khống chế cơ sở
mặt bằng trường Đại học Nông Lâm Thái nguyên.
3.2. ĐỊA ĐIỂM VÀ THỜI GIAN TIẾN HÀNH
3.2.1. Địa điểm nghiên cứu
- Địa điểm nghiên cứu: Khu vực trường Đại học Nông Lâm.
- Địa điểm thực tập: Khoa Quản lý tài nguyên - Trường Đại Học Nông
Lâm Thái Nguyên.
3.2.2. Thời gian tiến hành
- Thời gian thực hiện đề tài: 20/08/2014 đến 30/11/2014
3.3. NỘI DUNG NGHIÊN CỨU
3.3.1. Điều tra cơ bản
Điều tra cơ bản điều kiện tự nhiên kinh tế xã hội và tình hình quản lý đất
đai của trường Đại học Nông lâm, thu thập các tài liệu có liên quan…
3.3.2. Thành lập lưới khống chế bằng công nghệ GPS
- Khảo sát thực địa xác định ranh giới khu đo vẽ.
- Dựa vào các điểm địa chính để thiết kế lưới phủ trùm khu đo, nhằm
tăng dày lưới khống chế trắc địa cấp cao hơn, phục vụ đo vẽ chi tiết thành lập
bản đồ địa chính sau này.
- Chọn điểm, chôn mốc thông hướng.

40
- Sử dụng máy thu GPS để đo các điểm lưới ngoài thực địa.
- Kiểm tra kết quả đo và tiến hành bình sai lưới khống chế bằng phần
mềm TBC V2.7.
- Biên tập số liệu theo quy định của bộ TN&MT.
3.4. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
3.4.1. Phương pháp thu thập và nghiên cứu tài liệu.
Căn cứ vào yêu cầu của viêc thành lập các điểm lưới, tiến hành thu thập
các tài liệu có liên quan (bản đồ nền, số liệu các điểm trắc địa hạng cao…)
3.4.2. Phương pháp khảo sát thực địa
Là việc trực tiếp đi thực địa để khảo sát khu đo nhằm mục đích xác định
ranh giới khu đo, lựa chọn vị trí đặt điểm khống chế, chôn mốc ngoài thực
địa, bố trí ca đo…
3.4.3. Phương pháp bản đồ
Là việc sử dụng các hệ thống bản đồ nền trong quá trình khảo sát thực
địa, thiết kế lưới sao cho đảm bảo đủ mật độ điểm và bố trí các ca đo cho phù
hợp và thuận tiện trong quá trình di chuyển.
3.4.4. Phương pháp đo GPS tĩnh
Đây là một trong những phương pháp đo GPS tương đối, nó là một
trong những phương pháp đo GPS có độ chính xác cao. Nguyên lý của
phương pháp này là: sử dụng từ 2 máy thu GPS trở lên, một máy đặt tại điểm
đã biết tọa độ, các máy còn lại đặt tại điểm cần xác định tọa độ và đồng thời
thu tín hiệu từ ít nhất 4 vệ tinh trong một khoảng thời gian đủ dài tùy theo
mỗi điều kiện khác nhau.
3.4.5. Phương pháp sử dụng phần mềm
Để xử lý số liệu đo GPS người ta có thể sử dụng các phần mềm khác
nhau và phần mềm được sử dụng ở đây là phần mềm trút dữ liệu Data
Transfer; phần mềm bình sai TBC V2.7 (Trimble Bussiness Center 2.7) của
hãng Trimble và phần mềm biên tập 7 bảng biểu theo quy định của Bộ Tài
nguyên & Môi trường.

41
PHẦN 4
KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU
4.1. ĐIỀU TRA CƠ BẢN
4.1.1. Giới thiệu chung
Trường Đại học Nông Lâm thuộc Đại học Thái Nguyên được thành lập
ngày 19 tháng 9 năm 1970 theo Quyết định số 98/TTg của Thủ tướng Chính
phủ. Tên của trường đã có nhiều thay đổi qua từng thời kỳ để phù hợp với
nhiệm vụ và yêu cầu của thực tiễn: Trường Đại học Kỹ thuật miền núi (từ
9/1970 đến 01/1971); Trường Đại học Nông Lâm miền núi (từ 02/1971 đến
02/1972); Trường Đại học Nông nghiệp III (từ 3/1972 đến 3/1994). Ngày 4
tháng 4 năm 1994 Chính phủ ra Nghị định 31/CP về việc thành lập Đại học
Thái Nguyên, trường trở thành đơn vị thành viên với tên gọi là Trường Đại
học Nông lâm Thái Nguyên.
4.1.2. Điều kiện tự nhiên
1. Vị trí địa lý
Trường Đại học Nông lâm - Đại học Thái Nguyên Thuộc địa bàn xã
Quyết Thắng nằm ở phía Tây thành phố Thái Nguyên. Vị trí tiếp giáp của
trường như sau:
- Phía Bắc giáp phường Quán Triều và xã Phúc Hà.
- Phía Đông giáp khu dân cư Đại học Nông Lâm.
- Phía Nam giáp phường Tân Thịnh và xã Thịnh Đán.
- Phía Tây giáp xã Phúc Hà thành phố Thái Nguyên.
2. Địa hình
Địa hình của trường Đại học Nông Lâm mang nhiều đặc điểm của vùng
trung du miền núi phía Bắc, bao gồm nhiều đồi bát úp xen kẽ với các cánh
đồng có diện tích nhỏ. Phía đông của trường chủ yếu là các đồi gò có độ dốc

43
Đơn vị trực thuộc Nhà trường gồm: 8 phòng chức năng, 7 khoa chuyên
ngành, 1 viện nghiên cứu, 3 trung tâm nghiên cứu chuyển giao khoa học công
nghệ, 1 thư viện trung tâm, 23 ký túc xá, 1 trạm y tế và 3 nhà khách.
4.1.3.2. Cơ sở hạ tầng
Trong giai đoạn 2001 – 2011, các công trình hạ tầng trong trường tiếp
tục được đầu tư, xây dựng theo hướng hiện đại với diện tích xây dựng mới lên
đến 23.000m2
. Hệ thống giảng đường gồm 4 khu với 68 phòng học, tổng diện
tích là 9488,4 m2
; 46 phòng thí nghiệm với diện tích trên 2.000 m2
; 01 Trung
tâm thực hành, thực nghiệm diện tích trên 400.000m2
; 01 trung tâm nghiên
cứu, thực tập nghề thủy sản diện tích 350.000m2
; 01 nhà lưới thí nghiệm diện
tích 1.500 m2
; 01 thư viện điện tử với diện tích 1.600 m2
. Các phòng thí
nghiệm được trang bị các máy móc thiết thực hành và nghiên cứu. Tổng giá
trị thiết bị, máy móc lên tới gần 50 tỷ đồng.
Hiện nay, nhà trường có 3 khu ký túc xá cho sinh viên với tổng diện tích
3.356m2
đảm bảo cho 2.800 sinh viên chính quy có chỗ ở (khoảng 50%), đạt
tỷ lệ cao nhất trong các trường đại học công lập của cả nước.
Ngoài ra, trường có 2 nhà đa năng để phục vụ sinh hoạt chung với tổng
diện tích là 6.000 m2
, 01 sân vận động trung tâm 8.000m2
; Đã ký hợp đồng
xây dựng các công trình phục vụ sinh hoạt, đời sống cho học sinh, sinh viên
(như nhà ăn, khu thể thao, câu lạc bộ...) theo phương thức xã hội hoá (BOT)
và đã xây dựng 1 nhà ăn 2000 chỗ với tổng diện tích 1.736,4m2
; 02 sân bóng
đá cỏ nhân tạo, 04 sân Tenis phục vụ nhu cầu rèn luyện sức khỏe cho học
sinh, sinh viên và cán bộ, giảng viên trong trường.
Hệ thống nhà làm việc của trường và các khoa được xây dựng kiên cố và
hiện đại. Các phòng làm việc đều được lắp đặt các thiết bị nghe, nhìn, tin học,
thiết bị văn phòng, hệ thống mạng Internet... đảm bảo cho công tác quản lý,
điều hành thuận lợi, đáp ứng yêu cầu cải cách hành chính.

44
4.1.4. Tình hình quản lý sử dụng đất đai
Ngày 12 tháng 8 năm 2008 nhà trường được cấp giấy CNQSDĐ với tổng
diện tích là 102 ha. Bao gồm 4 loại đất theo quy định của Luật đất đai. Trong
đó đất nông nghiệp là 67 ha chiếm 53,54% cơ cấu diện tích đất, đất chuyên
dùng có 33,69 ha chiếm 26,92% ngoài ra còn có đất lâm nghiệp và đất chưa
sử dụng khác.
Ngoài ra để việc quản lý và sử dụng đất đạt hiệu quả cao, nhà trường đã
giao quyền quản lý sử dụng đất cho một số hộ gia đình để ở và sản xuất, với
hình thức nhận thầu, nhận khoán.
4.2. THÀNH LẬP LƯỚI KHỐNG CHẾ MẶT BẰNG
Quá trình thực hiện xây dựng lưới khống chế mặt bằng khu vực trường
Đại học Nông lâm được thực hiện theo sơ đồ Quy trình sau (sơ đồ 01):
Sơ đồ 4.1. Quy trình thành lập lưới khống chế bằng công nghệ GPS
CÔNG TÁC CHUẨN BỊ
(Bản đồ, số liệu các điểm khống chế
hạng cao,…)
KHẢO SÁT THỰC ĐỊA VÀ THIẾT
KẾ LƯỚI
CHỌN ĐIỂM VÀ CHÔN MỐC
ĐO GPS NGOÀI THỰC ĐỊA
TRÚT VÀ XỬ LÝ SỐ LIỆU ĐO
BIÊN TẬP SỐ LIỆU THEO QUY
ĐỊNH CỦA BỘ TN&MT

Đề tài thành lập lưới khống chế cơ sở mặt bằng, ĐIỂM 8

Đề tài thành lập lưới khống chế cơ sở mặt bằng, ĐIỂM 8

Recommended

Recommended

More Related Content

What's hot

What's hot (20)

Similar to Đề tài thành lập lưới khống chế cơ sở mặt bằng, ĐIỂM 8

Similar to Đề tài thành lập lưới khống chế cơ sở mặt bằng, ĐIỂM 8 (20)

More from Dịch Vụ Viết Bài Trọn Gói ZALO 0917193864

More from Dịch Vụ Viết Bài Trọn Gói ZALO 0917193864 (20)

Recently uploaded

Recently uploaded (20)

Đề tài thành lập lưới khống chế cơ sở mặt bằng, ĐIỂM 8