Nghiên cứu giải pháp nâng cao hiệu quả ứng
dụng kỹ thuật GPS đo động xử lý sau trong đo
đạc địa chính (thử nghiệm trên địa bàn thành
phố Hải Phòng) Nguyễn Văn Muôn Trường Đại học Khoa học Tự nhiên
Luận văn ThS chuyên ngành: Địa chính; Mã số: 60 44 80
Người hướng dẫn: PGS. TS. Trần Quốc Bình
Năm bảo vệ: 2012 Abstract: Nghiên cứu tổng quan về công nghệ GPS (Hệ thống định vị toàn cầu) và kỹ
thuật GPS đo động xử lý sau. Đánh giá khả năng áp dụng GPS đo động xử lý sau bằng
các máy thu GPS 1 tần số trong đo đạc địa chính. Đề xuất một số giải pháp nâng cao hiệu
quả đo đạc địa chính bằng kỹ thuật GPS đo động xử lý sau: lựa chọn tham số đo tối ưu,
thành lập lưới khống chế đo vẽ bằng GPS đo động xử lý sau, kết hợp GPS đo động xử lý
sau với phương pháp toàn đạc điện tử trên cơ sở thử nghiệm thực tế trên địa bàn thành
phố Hải Phòng.

Keywords: Địa chính; Đo đạc địa chính; Kỹ thuật GPS; Hệ thống định vị toàn cầu Content
MỞ ĐẦU
* Tính cấp thiết của đề tài
Đất đai là nguồn tài nguyên thiên nhiên, tài sản quốc gia quý báu, là địa bàn để phân bố
dân cư và các hoạt động kinh tế, xã hội quốc phòng, an ninh; là nguồn vốn, nguồn nội lực để xây

nghiệm thực tế trên địa bàn thành phố Hải Phòng.
* Phƣơng pháp nghiên cứu
- Phương pháp phân tích và tổng hợp tài liệu: tìm hiểu cơ sở khoa học về công nghệ GPS,
ứng dụng chúng trong đo đạc lập bản đồ địa chính.
- Phương pháp so sánh: sử dụng số liệu đo đạc bằng GPS so sánh với số liệu toàn đạc và
số liệu gốc để đánh giá độ chính xác và kết quả thử nghiệm.
- Phương pháp trắc địa vệ tinh: cung cấp dữ liệu về toạ độ, vị trí các đối tượng bằng GPS.
- Phương pháp thống kê: sử dụng để tìm ra quy luật của các hiện tượng.
* Kết quả đạt đƣợc
- Đánh giá về khả năng ứng dụng GPS đo động xử lý sau trong đo đạc địa chính.
- Đề xuất một số giải pháp nâng cao hiệu quả ứng dụng GPS đo động xử lý sau trong đo
đạc địa chính.
* Ý nghĩa của đề tài:
(1) Ý nghĩa khoa học
Ý nghĩa khoa học của đề tài là làm rõ được ảnh hưởng của tham số đo tới kết quả đo GPS
động xử lý sau, và khả năng ứng dụng phương pháp đo GPS động xử lý sau trong đo đạc địa
chính. Từ đó đề xuất một số giải pháp nâng cao hiệu quả ứng dụng GPS đo động xử lý sau trong
đo đạc địa chính.
(2) Ý nghĩa thực tiễn
Các kết quả của đề tài tạo ra cơ sở khoa học giúp cho các đơn vị sản xuất đưa phương
pháp GPS đo động xử lý sau vào công tác phát triển lưới khống chế đo vẽ, đo vẽ bản đồ tỷ lệ lớn
hoặc đo đạc công trình.
* Cấu trúc của luận văn
Ngoài phần mở đầu và kết luận, luận văn có cấu trúc gồm 03 chương:
Chương 1. Tổng quan về công nghệ GPS
Chương 2. Cơ sở khoa học của kỹ thuật GPS đo động xử lý sau
Chương 3. Thử nghiệm thực tế và đề xuất một số giải pháp nâng cao hiệu quả ứng dụng
GPS đo động xử lý sau trong đo đạc địa chính trên địa bàn thành phố Hải Phòng. CHƢƠNG 1.
TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ GPS
1.1. Sự hình thành của hệ thống GPS

Việt Nam, ngay từ những năm 1991-1992 chúng ta cũng đã sử dụng công nghệ GPS để xây dựng
một số mạng lưới tọa độ nhà nước hạng II ở những vùng khó khăn chưa có lưới khống chế (Minh
Hải, Tây Nguyên, ). Sử dụng GPS để xây dựng lưới trắc địa biển, kết nối đất liền với các hải
đảo trong một hệ thống tọa độ chung. Trong những năm 1995-1997 chúng ta đã xây dựng mạng
lưới GPS cấp “0”, trên cơ sở đó thành lập hệ quy chiếu Quốc gia mới (VN-2000) cũng như việc
lập lưới khống chế hạng III phủ trùm lãnh thổ (gần 30.000 điểm) [7].
Hiện nay, hệ thống GPS vẫn đang phát triển và ngày càng hoàn thiện về phần cứng (thiết
bị đo) và phần mềm (chương trình xử lý số liệu), đươc ứng dụng rộng rãi vào mọi dạng công tác
trắc địa bản đồ, trắc địa công trình dân dụng và các công tác định vị khác theo chiều hướng ngày
càng đơn giản, hiệu quả.
1.2. Cấu trúc của hệ thống GPS
GPS là một hệ thống kỹ thuật phức tạp, song theo sự phân bố không gian người ta chia hệ
thống GPS thành 3 phần (còn gọi là đoạn – segment):
- Đoạn không gian (Space Segment);
- Đoạn điều khiển (Control Segment);
- Đoạn sử dụng (User Segment).
1.3. Các phƣơng pháp đo GPS
- Đo GPS tuyệt đối
- Đo GPS tương đối ( gồm 05 phương pháp)
+ Phương pháp đo tĩnh (Static)
+ Phương pháp đo tĩnh nhanh (Fast Static)
+ Phương pháp đo động (Kinematic)
(1) Đo GPS động thời gian thực (GPS RTK – Real Time Kinematic GPS)
(2) Đo GPS động xử lý sau (Post Processing Kinematic GPS)
+ Phương pháp đo giả động
+ Đo GPS cải chính phân sai (DGPS- Differential GPS)
(1) Đo DGPS thời gian thực (Real Time DGPS)
(2) Đo DGPS xử lý sau
1.4. Tình hình ứng dụng GPS trong thu thập dữ liệu không gian
(1) Tình hình ứng dụng GPS trên thế giới

- Lưới GPS – thuỷ chuẩn lập mô hình Geoid: 1009 điểm.
- Hàng chục nghìn điểm toạ độ hạng IV phục vụ cho đo đạc khảo sát công trình giao
thông, thuỷ lợi, xây dụng, quy hoạch
Những ứng dụng sớm nhất của GPS trong trắc địa bản đồ là trong công tác đo lưới
khống chế. Hiện nay hệ thống GPS vẫn đang phát triển ngày càng hoàn thiện về phần cứng (thiết
bị đo) và phần mềm (chương trình xử lý số liệu), được ứng dụng rộng rãi vào mọi dạng công tác
trắc địa bản đồ, trắc địa công trình dân dụng và các công tác định vị khác theo chiều hướng ngày
càng đơn giản, hiệu qủa.
Có thể nói công nghệ GPS hiện nay ở Việt Nam phát triển vô cùng mạnh mẽ, từ chỗ chỉ
có một vài đơn vị lớn của Nhà nước được trang bị công nghệ GPS ban đầu ở những năm 1990,
cho đến nay hầu hết các đơn vị đo đạc khảo sát các ngành, các tỉnh ở Việt Nam đã được trang bị,
ứng dụng công nghệ GPS. Số lượng máy thu GPS cho mục đích đo đạc độ chính xác cao ở Việt
Nam tính đến nay đã đến con số hàng nghìn máy. Ngoài ngành đo đạc, khảo sát, công nghệ GPS
đã mang lại ứng dụng vô cùng đa dạng cho xã hội như dẫn đường, định vị trên biển, du lịch, giao
thông thuỷ bộ, hàng hải, điều đó chứng tỏ công nghệ GPS đã mang lại hiệu quả vô cùng to lớn
cho ngành đo đạc địa hình, địa chính nói riêng và cho toàn xã hội nói chung.
Việc sử dụng công nghệ GPS được phát triển còn được thể hiện trên lĩnh vực quản lý.
Đồng thời với việc áp dụng công nghệ trong sản xuất, các văn bản pháp quy về công nghệ GPS
đảm bảo cho việc áp dụng công nghệ một cách có sự tổ chức, quản lý chặt của cơ quan quản lý
cấp Nhà nước. Quy chuẩn QCVN 04: 2008 của Bộ Tài nguyên và Môi trường năm 2008, quy
phạm của ngành Xây dựng,… ra đời điều chỉnh các hoạt động ứng dụng công nghệ GPS trên
toàn quốc đã thể hiện sự phát triển mức độ cao của công nghệ GPS ở Việt Nam. Xét về góc độ
độ chính xác đạt được, phạm vi ứng dụng, hiệu quả ứng dụng, đội ngũ cán bộ sử dụng có thể nói,
công nghệ GPS ở Việt Nam đã ngang tầm với các nước trong khu vực.
CHƢƠNG 2. CƠ SỞ KHOA HỌC CỦA KỸ THUẬT GPS ĐO ĐỘNG XỬ LÝ SAU
* Cơ sở khoa học của phƣơng pháp đo pha GPS
(1) Mô hình toán học của phƣơng pháp đo pha
 
)()()()()()()()( ttcdttdttdttTtINtt
k

làm chậm tốc độ nhưng lại làm nhanh pha của sóng điện từ.
(2) Các trị đo pha phân sai
- Trị đo phân sai đơn
- Trị đo phân sai đúp
- Trị đo phân sai ba
* Kỹ thuật đo GPS động xử lý sau
(1) Nguyên tắc đo đạc
(2) Quy trình đo GPS động xử lý sau
+ Công tác chuẩn bị
+ Chuẩn bị về tài liệu khống chế khu đo, khảo sát khu đo
+ Thiết lập trạm tĩnh
+ Khởi động trạm động và khởi đo
+ Đo điểm ngoài thực địa
+ Xử lý số liệu đo đạc nội nghiệp
* Các nguồn sai số trong GPS đo động xử lý sau
+ Sai số của đồng hồ trên vệ tinh và ở máy thu
+ Hiện tượng đa tuyến (multipath) của tín hiệu
+ Sự suy giảm độ chính xác do đồ hình không tốt của các vệ tinh (Dilution of Precision)
+ Sai số của lịch vệ tinh (Satellite ephemeris)
* Khả năng ứng dụng GPS đo động xử lý sau trong đo đạc địa chính
(1) Ƣu và nhƣợc điểm của kỹ thuật GPS đo động xử lý sau
Ưu điểm:
- Không cần xây dựng lưới khống chế đo vẽ, chỉ cần một số điểm khống chế ở trong hoặc
gần khu vực đo vẽ để bố trí trạm cố định và quy chuẩn hệ tọa độ (nếu cần).
- Trong quá trình đo đạc, không cần thông hướng giữa máy cố định và (các) máy động.
- Độ chính xác cao, cỡ một vài cm.
- Khả năng tự động hóa rất cao, kỹ thuật viên chỉ cần thực hiện một số thao tác đơn giản
trong quá trình đo đạc thực địa.
- Tất cả số liệu đo đạc đều ở dạng số.
- Yêu cầu nguồn nhân lực không cao, mỗi máy động chỉ cần một kỹ thuật viên, máy cố

khống chế đo vẽ. Vấn đề là cần xác định rõ độ lặp lại của kết quả và khả năng nhận được 100%
lời giải fixed.
- Hiệu quả sử dụng GPS sẽ cao hơn nhiều nếu phối hợp hài hòa GPS đo động với các
phương pháp đo đạc khác nhằm phát huy tối đa thế mạnh của từng phương pháp trong những
điều kiện cụ thể.
CHƢƠNG 3. THỬ NGHIỆM THỰC TẾ VÀ ĐỀ XUẤT MỘT SỐ GIẢI PHÁP NÂNG
CAO HIỆU QUẢ ỨNG DỤNG GPS ĐO ĐỘNG XỬ LÝ SAU
TRONG ĐO ĐẠC ĐỊA CHÍNH TRÊN ĐỊA BÀN THÀNH PHỐ HẢI PHÒNG
* Khái quát về địa bàn nghiên cứu
Hải Phòng là một thành phố ven biển nằm ở vùng Đông Bắc Đồng bằng Sông Hồng, có
toạ độ địa lý từ 20
0
30
’
39
”
đến 21
0
01
’
15
”
vĩ độ Bắc và từ 106
0
23
’
39
”
đến 107
0

kinh độ Đông.
Trên địa bàn thành phố Hải Phòng, hiện mới có 76/224 xã, phường, thị trấn được đo vẽ bản
đồ địa chính chính quy với diện tích là 43.419,5ha đạt 33,9% về số xã, phường, thị trấn và 28,5%
về diện tích.
* Điều kiện thử nghiệm
(1) Lựa chọn tham số tối ưu để kết quả đo đạt được là tốt nhất.
(2) Kiểm định ảnh hưởng thực tế của khoảng cách đo đến độ chính xác điểm đo.
(3) Trên cơ sở phân tích kết quả thu được, đề xuất sử dụng phương pháp đo, trạm gốc sử
dụng, khoảng cách đo, tỷ lệ bản đồ áp dụng.
Để thực hiện nội dung này, trên cơ sở điều kiện thực tế của Thành phố Hải Phòng đề tài
đã chọn điểm gốc với nguyên tắc sau:
- Điểm gốc có tọa độ chính xác trong hệ tọa độ nhà nước.
- Phân bố hợp lý, có thể đảm bảo áp dụng công nghệ đo PPK ở các khu vực thử nghiệm.
- Thuận lợi tối đa trong khi triển khai thi công.
Với các tiêu chí trên, tác giả đã chọn 2 địa điểm tham gia thử nghiệm:
- Địa điểm 1: Phường Hải Thành, Quận Dương Kinh, Thành phố Hải Phòng. Đây là khu
vực đô thị, có nhiều nhà cao tầng, cây cối.
+ Điểm trạm Base: là các điểm tọa độ địa chính cơ sở ở nơi thông thoáng, có tầm quan
sát tín hiệu vệ tinh tốt, bao gồm các điểm: 118519, điểm trạm DGPS Đồ Sơn, điểm B1. Các điểm
trên có hiện trạng dấu mốc tốt, có đủ tài liệu tọa độ có độ tin cậy cao.
+ Điểm trạm Rover: là các điểm có tọa độ chính xác sử dụng làm điểm đo PPK kiểm tra
bao gồm các điểm tọa độ địa chính mới được xây dựng năm 2011 bằng phương pháp đo GPS
tĩnh phục vụ cho việc đo bản đồ địa chính quận Dương Kinh, bao gồm: DK21, DK22, DK24 và
01 điểm địa chính cơ sở 118539.
- Địa điểm 2: xã Hoàng Châu, huyện Cát Hải, thành phố Hải Phòng. Đây là khu vực có
địa hình bằng phẳng, gồm khu dân cư nông thôn và khu nuôi trồng thủy sản.
+ Điểm trạm Base: là các điểm địa chính cơ sở số 118511, 118528, nằm ở nơi thông
thoáng, có tầm quan sát tín hiệu vệ tinh tốt. Các điểm trên có hiện trạng dấu mốc tốt, có đủ tài
liệu tọa độ có độ tin cậy cao.
+ Điểm trạm Rover: là các điểm có tọa độ chính xác sử dụng làm điểm đo PPK kiểm tra

- Sai số vị trí điểm có xu hướng tăng dần, gần như tỉ lệ thuận với khoảng cách Base -
Rover.
- Với khoảng cách trạm Base - Rover dưới 4 km, sai số vị trí điểm đạt giá trị nhỏ hơn
0.025m và rất ổn định ở tất cả các điểm đo kiểm tra.
- Sai số tăng nhanh, tới 0.3-0.4m khi khoảng cách Base - Rover lớn hơn 5 km. Điều này
có thể lý giải bởi sự khác biệt rõ nét của ảnh hưởng của tầng điện ly đối với trạm Base và trạm
Rover trên khoảng cách lớn mà máy thu 1 tần số như Trimble R3 không xử lý được.
- Số liệu đo của trạm GPS Đồ Sơn khá tốt, vì thế trên địa bàn một số quận, huyện của
thành phố Hải Phòng trong bán kính 10-15km có thể tận dụng khả năng của trạm Đồ Sơn để thay
thế các trạm Base tự thiết kế.
+ Thử nghiệm GPS đo động xử lý sau với 2 trạm Base
Nếu như đo GPS tĩnh theo lưới có liên kết chặt chẽ, có nhiều điều kiện kiểm tra thì trong
đo PPK sử dụng 1 trạm Base thì có thể coi là phép đo đơn, không có điều kiện thừa để kiểm tra,
bình sai, do vậy độ tin cậy thấp hơn, sai số lớn khi khoảng cách đo lớn như phân tích trong kết
quả đo PPK sử dụng 1 trạm Base nêu ở trên. Đồng thời, đo PPK với đặc điểm thời gian đo ngắn,
không xử lý ngay tại thực địa như phương pháp đo GPS động thời gian thực nên thực tế có
trường hợp đo thực địa xong về xử lý văn phòng không đạt được độ chính xác do việc xử lý cạnh
có lời giải Float mặc dù điểm đó được đo trong điều kiện Fixed tại thực địa. Nguyên nhân của
hiện tượng là không dự đoán được. Vì vậy, luận văn đề xuất một cách khắc phục nhược điểm này
là sử dụng phương pháp đo đa trạm Base. Trong phần thực nghiệm này, tác giả áp dụng phương
pháp đo 2 trạm Base với mục đích sau:
- Tăng cường độ chính xác do điểm đo được tính từ 2 điểm gốc, 2 cạnh đo và thêm 1 điều
kiện khép tam giác (tam giác tạo bởi 2 cạnh đo và 1 cạnh nối 2 điểm trạm Base với nhau).
- Đảm bảo độ tin cậy cao, nếu xẩy ra trường hợp cạnh bị kết quả Float từ 1 điểm gốc thì
sử dụng kết quả Fixed từ điểm gốc thứ 2 mà không phải đo lại điểm đó.
Để đánh giá được xu hướng, quy luật về sai số khi đo PPK sử dụng 2 trạm Base, tác giả
đã bố trí 2 khu đo với khoảng cách đo khác nhau với tổng khoảng cách điểm đo đến 2 trạm Base
dao động từ 3,6 km đến 22 km.
* Thử nghiệm ứng dụng GPS đo động xử lý sau trong đo vẽ chi tiết nội dung bản đồ
Với ưu thế không cần thông hướng giữa các trạm đo, không cần thiết lập mạng lưới

với bản đồ địa chính tỷ lệ 1:500 và nhỏ hơn. Khi thiết kế lưới khống chế đo vẽ, nếu chiều dài
cạnh đáy nhỏ hơn 3-4km thì có thể chỉ cần bố trí 01 trạm Base (tuy nhiên, để đảm bảo độ tin cậy
thì vẫn nên sử dụng 2 trạm Base). Với khoảng cách lớn hơn 5km thì nhất thiết phải sử dụng 02
hoặc nhiều hơn trạm Base thì mới đảm bảo độ chính xác. Các trạm Base cần bố trí đối xứng nhau
qua khu đo thì mới có hiệu quả. Trong mọi trường hợp, khoảng cách từ các trạm Base tới khu đo
không nên vượt quá 15km.
+ Giải pháp 3: Áp dụng GPS đo động xử lý sau để đo vẽ chi tiết nội dung bản đồ địa
chính tỷ lệ 1:500 hoặc nhỏ hơn ở những khu vực thông thoáng, các địa vật che chắn có độ cao
không quá 2-3m như khu vực đất trồng cây hàng năm, đất trồng cây lâu năm với các loại cây
thấp (chanh, cam, ) hoặc cây mới trồng, đất nuôi trồng thủy sản, đất trống, Đối với những khu
vực có mức độ thông thoáng thấp hơn, có 2 phương án triển khai áp dụng GPS đo động xử lý
sau:
- Nếu mức độ thông thoáng cho phép dùng GPS đo được khoảng 75-80% số điểm chi tiết
trở lên thì có thể sử dụng GPS đo động xử lý sau như phương pháp đo chính, phương pháp toàn
đạc là phương pháp phụ, dùng để đo bù những điểm không đo bằng GPS được.
- Ở các khu vực còn lại (kém thông thoáng hơn) thì phải sử dụng phương pháp toàn đạc
như phương pháp chính trong đo vẽ chi tiết. GPS đo động có thể hỗ trợ để đo những điểm (hoặc
cụm điểm) khó dẫn tọa độ bằng cọc phụ hoặc đường chuyền toàn đạc (ví dụ như các điểm góc
vườn ở xã Đông Hòa Hiệp, huyện Cái Bè, tỉnh Tiền Giang đã trình bày ở chương 2).
+ Giải pháp 4: Trên khu vực thành phố Hải Phòng, nên tận dụng khả năng của trạm thu
DGPS Đồ Sơn để làm trạm Base. Các khu vực nằm trong bán kính dưới 15km có thể sử dụng
trạm Đồ Sơn làm trạm Base để đo vẽ chi tiết hoặc thành lập lưới khống chế đo vẽ. Nếu thành lập
lưới khống chế đo vẽ thì cần bố trí thêm 1 trạm base nữa ở phía đối diện khu đo (ví dụ như trạm
B1 ở khu đo phường Hải Thành).
+ Giải pháp 5: Để nâng cao hiệu quả đo đạc bằng GPS đo động xử lý sau, ngoài trạm
DGPS Đồ Sơn do Trung ương xây dựng, thành phố Hải Phòng nên xem xét đầu tư kinh phí
(khoảng 5-10 tỷ đồng) xây dựng thêm 5 trạm DGPS nữa tại các huyện Vĩnh Bảo, An Lão, Thủy
Nguyên, Cát Hải và Trung tâm thành phố để đảm bảo mật độ các trạm Base phục vụ đo động. Để
giảm giá thành, các trạm DGPS này không cần thiết phải phát số liệu đo liên tục bằng sóng radio
như trạm Đồ Sơn mà chỉ cần cung cấp tín hiệu trên mạng Internet với một độ trễ nhất định về

việc triển khai ứng dụng ở các công trình đo đạc bản đồ ở các địa phương và các ngành.
- UBND thành phố Hải Phòng nên xem xét xây dựng mạng lưới các trạm DGPS của địa
phương như luận văn đã đề xuất để tạo nên hạ tầng kỹ thuật thuận lợi cho việc đo đạc bằng GPS
trên địa bàn thành phố. References
Tài liệu bằng tiếng Việt
1. Trần Quốc Bình. Bài giảng Trắc địa vệ tinh. Trường Đại học Khoa học Tự nhiên, Đại học
Quốc gia Hà Nội, 2007.
2. Bộ Tài nguyên và Môi trường. Quy phạm thành lập bản đồ địa chính tỷ lệ 1:200, 1:500,
1:1000, 1:2000, 1:5000 và 1:10000, ban hành theo Quyết định số 08/2008/QĐ-BTNMT,
Hà Nội, 2008.
3. Bộ Tài nguyên và Môi trường. Thông tư số 21/2011/TT-BTNMT về việc sửa đổi, bổ
sung một số nội dung của Quy phạm thành lập bản đồ địa chính tỷ lệ 1:200, 1:500,
1:1000, 1:2000, 1:5000 và 1:10000. Hà Nội, 2011.
4. Đỗ Ngọc Đường, Đặng Nam Chinh. Bài giảng Công nghệ GPS. Trường Đại học Mỏ -
Địa chất Hà Nội, 2003.
5. Lê Văn Huấn. Nghiên cứu đánh giá ảnh hưởng của tần suất và khoảng thời gian thu tín
hiệu tới độ chính xác đo GPS động xử lý sau bằng máy thu một tần số. Luận văn Thạc sỹ
Khoa học. Trường Đại học Khoa học Tự nhiên, Đại học Quốc gia Hà Nội, 2008.
6. Phạm Hoàng Lân. Bài giảng Công nghệ GPS (dùng cho học viên cao học ngành trắc địa).
Trường Đại học Mỏ - Địa chất, Hà Nội, 1997.
7. Sở TN & MT Hải Phòng (2012), Đề án tăng cường năng lực quản lý nhà nước về đất
đai, Hải Phòng
Tài liệu bằng tiếng nƣớc ngoài
8. El-Rabbani A. Introduction to GPS: the Global Positioning System. Artech House Inc.,
2002.
9. Jan Van Sickle. GPS for Land Surveyor. Ann Arbor Press Inc., 2001, 284pp.
10. Leick A. GPS Satellite Surveying. John Wiley, 1995.