MỤC LỤC
MỤC LỤC 1
MỞ ĐẦU 3
CHƯƠNG I: GIỚI THIỆU HỆ THỐNG ĐỊNH VỊ TOÀN CẦU GPS 5
I.1 GIỚI THIỆU CHUNG: 5
I.1.1 Phần điều khiển (Control Segment): 5
I.1.2. Phần không gian (Space Segment): 6
I.1.2.1 Chòm vệ tinh GPS: 6
I.1.2.2 Cấu trúc tín hiệu GPS 6
I.1.3. Phần sử dụng (User Segment): 7
I.1.3.1 Các bộ phận của một thiết bị GPS trong phần sử dụng 7
I.1.3.2 Những bộ phận chính của máy thu GPS 8
I.2 NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG CỦA HỆ THỐNG GPS: 9
I.3 CÁC PHƯƠNG PHÁP ĐỊNH VỊ BẰNG HỆ THỐNG GPS 11
I.3.1 Phép định vị tĩnh và định vị động 11
I.3.2 Phép định vị tương đối 11
I.3.3 Phép định vị nhiều máy thu 12
I.3.4 Phép định vị động tương đối 12
I.3.5 Cấu hình hình học GPS và độ chính xác 13
I.3.6 Độ suy giảm chính xác 13
I.4. CÁC NGUỒN SAI SỐ TRONG KẾT QUẢ ĐO GPS 14
I.4.1 Sai số do đồng hồ 14
I.4.2 Sai số do quĩ đạo vệ tinh 14
I.4.3 Sai số do tầng điện ly và tầng đối lưu 14
I.4.4 Sai số do nhiễu tín hiệu: 15
I.5 CÁC ỨNG DỤNG CỦA HỆ THỐNG ĐỊNH VỊ TOÀN CẦU GPS 15
1.5.1 Các ứng dụng trong trắc địa và bản đồ mặt đất 15
I.5.2 Các ứng dụng trong giao thông và thông tin trên mặt đất 16
I.5.3 Các ứng dụng trong trắc địa và bản đồ trên biển: 17
I.5.4 Các ứng dụng trong giao thông và hải dương học trên biển 17
I.5.5 Các ứng dụng trong trắc địa và bản đồ hàng không 17

Việt Nam từ năm 1991. Trên cơ sở sử dụng 3 máy thu GPS của hãng TRIMBLE loại 1 tần
số 4000-ST, Liên hiệp KHSX Trắc địa bản đồ thuộc Cục Đo đạc và bản đồ Nhà nước lúc
đó đã gấp rút thử nghiệm để đưa vào sản xuất, nhằm đáp ứng yêu cầu xây dựng các mạng
lưới toạ độ nhà nước ở những khu vực khó khăn nhất của đất nước, mà bằng công nghệ
truyền thống (phương pháp tam giác, đường chuyền) không có khả năng thực hiện, hoặc
phải chi phí rất lớn và trong thời gian dài mới thực hiện được. Trong những năm 1991 đến
1994, theo kế hoạch nhiệm vụ do Cục Đo đạc và bản đồ Nhà nước giao, Liên hiệp KHSX
Trắc địa bản đồ đã xây dựng thành công các mạng lưới toạ độ nhà nước hạng II ở khu vực
Minh Hải, Sông Bé và Tây Nguyên, đồng thời đã xây dựng thành công mạng lưới trắc địa
biển nối các đảo và quần đảo xa ( kể cả Trường Sa ) với mạng lưới toạ độ nhà nước trên đất
liền.
Từ đó đến nay, việc ứng dụng công nghệ GPS đã có những bước phát triển rất lớn.
Từ chỗ chỉ có 3 máy thu GPS 1 tần số của hãng TRIMBLE, đến nay ở Việt Nam đã có trên
82 máy thu GPS các loại của các hãng khác nhau, từ máy thu đặt trên máy bay, máy thu 2
tần số, máy đo động đến máy có độ chính xác trung bình ( GEO EXPLORER ) để đo
khống chế ảnh. Các lĩnh vực ứng dụng công nghệ GPS hiện nay cũng rất đa dạng, từ ứng
dụng để xây dựng các mạng lưới toạ độ nhà nước, độ chính xác cao, khoảng cách lớn; ứng
dụng trong dẫn đường và xác định toạ độ tâm chính ảnh khi bay chụp ảnh bằng máy bay;
xây dựng các mạng lưới toạ độ, độ cao địa chính cấp 1; dẫn đường và xác định toạ độ đo vẽ
bản đồ địa hình đáy biển; đo toạ độ, độ cao các điểm khống chế ảnh ngoại nghiệp; đo toạ
độ độ cao các mốc quốc giới; xây dựng các mạng lưới công trình v.v Các phần mềm để
xử lý tính toán bình sai các trị đo GPS cũng đa dạng, chủ yếu là các phần mềm kèm theo
máy thu, như TRIMVEC, TRIMVEC PLUS, TRIMNET, TRIMNET PLUS, GPSURVEY,
PHASE PROCESSOR, GEOMATIC OFFICE (hãng TRIMBLE); GPPS (ASHTECH),
v.v và 1 phần mềm bình sai lưới GPS do Liên hiệp KHSX Trắc địa bản đồ xây dựng.
Qua kết quả nghiên cứu và trực tiếp tham gia đo và xử lý, tính toán kết quả đo GPS
chúng tôi biên soạn tập tài liệu này để đồng nghiệp tham khảo. Tập tài liệu gồm 3 chương
sau đây:
Chương 1: Giới thiệu hệ thống định vị toàn cầu GPS.
Chương 2: Cơ sở lý thuyết kỹ thuật đo và xử lý tính toán bình sai kết quả đo GPS.

số gia độ cao (độ chính xác từ 0.4 cm đến 2 cm), và số gia trọng lực (độ chính xác 0.2 mgl).
Ngoài ra còn có thể có những tham số khác đang được nghiên cứu.
Toàn bộ phần cứng của hệ thống GPS có tên đầy đủ là NAVSTAR GPS SYSTEM.
NAVSTAR viết tắt 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).
I.1.1 Phần điều khiển (Control Segment):
Phần điều khiển gồm 8 trạm mặt đất trong đó có 4 trạm theo dõi (Monitor Station):
Diego Garcia, Ascension, Kwajalein và Hawaii; một trạm điều khiển trung tâm (Master
Control Station) và 3 trạm hiệu chỉnh số liệu (Upload Station). Lưới trắc địa đặt trên 4 trạm
- 5 -
Ketnooi.com chia sẻ
này được xác định bằng phương pháp giao thoa đường đáy dài (VLBI). Trạm trung tâm
làm nhiệm vụ tính toán lại tọa độ của các vệ tinh theo số liệu của 4 trạm theo dõi thu được
từ vệ tinh. Sau tính toán các số liệu được gửi từ trạm trung tâm tới 3 trạm hiệu chỉnh số liệu
và từ đó gửi tiếp tới các vệ tinh. Như vậy trong vòng 1 giờ các vệ tinh đều có một số liệu
đã được hiệu chỉnh để phát cho các máy thu.
I.1.2. Phần không gian (Space Segment):
I.1.2.1 Chòm vệ tinh GPS:
Bao gồm 24 vệ tinh bay trên quỹ đạo có độ cao đồng nhất 20 200 km, chu kỳ 12
giờ, phân phối đều trên 6 mặt phẳng quỹ đạo nghiêng với xích đạo một góc 55
o
. Việc bố trí
này nhằm mục đích để tại mỗi thời điểm và mỗi vị trí trên trái đất đều có thể quan sát được
4 vệ tinh.
Mỗi vệ tinh phát 2 tần số sóng mang với tần số cao L1=1575.42 MHz và
L2=1227.60 MHz. Loại sóng này phát trên cơ sở dãy số tựa ngẫu nhiên bao gồm các số 0
và 1. Mã này được gọi tên là mã P (Precise). Bên cạnh mã P sóng còn mang đi mã C/A
(Clear/Acquisition) trong sóng L1. Mã C/A được phát với 2 tần số 10.23 MHz và 1.023
MHz. Ngoài 2 mã trên vệ tinh còn phát mã phụ có tần số 50 Hz chứa các thông tin về lịch

nguyên không thay đổi.
Cả hai sóng mang đều mang thông báo vệ tinh (Satellite message) cần phát dưới
dạng một dòng dữ liệu được thiết kế ở tần số thấp (50Hz) để thông báo tới người sử dụng
tình trạng và vị trí của vệ tinh. Các dữ liệu này sẽ được các máy thu giải mã và dùng vào
việc xác định vị trí của máy theo thời gian thực.
I.1.3. Phần sử dụng (User Segment):
Phần sử dụng bao gồm các máy thu tín hiệu từ vệ tinh trên đất liền, máy bay và tàu
thủy. Các máy thu này phân làm 2 loại: máy thu 1 tần số và máy thu 2 tần số. Máy thu 1
tần số chỉ nhận được các mã phát đi với sóng mang L1. Các máy thu 2 tần số nhận được cả
2 sóng mang L1 và L2. Các máy thu 1 tần số phát huy tác dụng trong đo tọa độ tuyệt đối
với độ chính xác 10 m và tọa độ tương đối với độ chính xác từ 1 đến 5 cm trong khoảng
cách nhỏ hơn 50 km. Với khoảng cách lớn hơn 50 km độ chính xác sẽ giảm đi đáng kể (độ
chính xác cỡ dm). Để đo được trên những khoảng cách dài đến vài nghìn km chúng ta phải
sử dụng máy 2 tần số để khử đi ảnh hưởng của tầng ion trong khí quyển trái đất. Toàn bộ
phần cứng GPS hoạt động trong hệ thống tọa độ WGS-84 với kích thước elipsoid
a=6378137.0 m và α=1:29825722.
I.1.3.1 Các bộ phận của một thiết bị GPS trong phần sử dụng.
Phần sử dụng GPS có thể được coi gồm 3 bộ phận chính:
* Phần cứng
* Phần mềm
* Phần triển khai công nghệ
Phần cứng bao gồm máy thu mạch điện tử , các bộ dao động tần số vô tuyến RF
(Radio Friquency), các ăngten và các thiết bị ngoại vi cần thiết để hoạt động máy thu. Đặc
điểm chính yếu của bộ phận này là tính chắc chắn, có thể xách tay, tin cậy khi làm việc
ngoài trời và dễ thao tác.
- 7 -
Ketnooi.com chia sẻ
Phần mền bao gồm những chương trình tính dùng để xử lý dữ liệu cụ thể, chuyển
đổi những thông báo GPS thành những thông tin định vị hoặc dẫn đường đi hữu ích. Những
chương trình này cho phép người sử dụng tác động khi cần để có thể lợi dụng được những

Ketnooi.com chia sẻ
Phần tần số vô tuyến bao gồm các kênh sử dụng một trong ba phương pháp nói trên
để truy cập các tín hiệu GPS nhận được, số lượng các kênh biến đổi trong khoảng từ 1 đến
12 tuỳ theo nhũng máy thu khác nhau.
Bộ điều khiển: Cho phép người điều hành can thiệp vào bộ vi xử lí. Kíck thước và
kiểu dáng của bộ điều khiển ở các loại máy thu khác nhau cũng khác nhau.
Thiết bị ghi : Người ta dùng máy ghi băng từ hoặc các đĩa mềm để ghi các trị số
quan trắc và những thông tin hữu ích khác được tách ra từ những tin hiệu thu được
Nguồn năng lượng : Phần lớn các máy thu đều dùng nguồn điện một chiều điện áp
thấp, chỉ có một vài máy đòi hỏi phải có nguồn điện xoay chiều.
I.2 NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG CỦA HỆ THỐNG GPS:
Như chúng ta đã biết về nguyên lý hoạt động của hệ thống DOPPLER, đó là nguyên
lý của sự thay đổi tần số tín hiệu khi nơi phát tín hiệu chuyển động. Hệ thống GPS hoạt
động trên một nguyên lý hoàn toàn khác. Để xác định tọa độ tuyệt đối của một điểm mặt
đất chúng ta sử dụng kỹ thuật "tựa khoảng cách". Kỹ thuật này được mô tả bằng công thức:
C t C t x x y y z z
s
p
s
p
s
p
. . ( ) ( ) ( )+ = − + − + −∆
2 2 2
(1)
ở đây: s=[x
s
y
s
z

tinh dự báo, còn ở trạm điều khiển trung tâm có lịch vệ tinh chính xác. Qua đây chúng ta
thấy tọa độ tuyệt đối các điểm mặt đất được xác định có độ chính xác kém phương pháp
DOPPLER. Sở dĩ như vậy vì vệ tinh của hệ thống GPS có độ cao gấp đôi hệ thống
DOPPLER. Tọa độ tuyệt đối với độ chính xác 10 m của hệ thống GPS chỉ dùng để đáp ứng
2 mục đích:
- Đạo hàng ( định vị cho các đối tượng chuyển động như tàu biển, máy bay )
- Cung cấp tọa độ gần đúng cho phương pháp đo tọa độ tương đối GPS.
- 9 -
Ketnooi.com chia sẻ
Ngược lại với độ chính xác của tọa độ tuyệt đối, công nghệ GPS đã đạt được thành
tựu đáng kể trong việc xác định tọa độ tương đối. Nguyên lý đo tọa độ tương đối là xác
định pha của sóng mang L1 (với máy thu 1 tần số) hay L1 và L2 (với máy thu 2 tần số).
Chúng ta có công thức:
S = Nλ + ϕλ (2)
Trong đó: λ - Bước sóng (λ = c/f)
f: Tần số sóng;
N: Số nguyên lần bước sóng;
ϕ: Pha của sóng;
S: Khoảng cách vệ tinh - máy thu.
Từ công thức (2) chúng ta có:
ϕ = (f/c).S - N (3)
Xét công thức (3) từ một phía khác chúng ta có thể viết:
ϕ(t) = φ
s
(t
s
) - φ
p
(t) + N
s

- α
p
(t) + β
s
(t) + γ
s
p
(6)
Trong đó:
α
p
(t) - Thành phần ảnh hưởng hệ thống pha (t) do máy thu gây ra (chủ yếu là số
hiệu chỉnh đồng hồ máy thu)
β
s
(t) - Thành phần ảnh hưởng hệ thống pha (t) do vệ tinh gây ra (chủ yếu là số hiệu
chỉnh đồng hồ vệ tinh)
γ
s
p
(t) - Thành phần ảnh hưởng hệ thống pha (t) do cả vệ tinh và máy thu gây ra
không phụ thuộc thời gian (chủ yếu là φ
s
(t
o
) - φ
p
(t
o
) + N

I.3.2 Phép định vị tương đối.
Khi đòi hỏi trị đo có độ chính xác cao, cần phải sử dụng phép định vị tương đối.
Trong kiểu đo này, hai ăngten cùng hai máy thu tương ứng được đặt tại hai đầu của cạnh
cần quan trắc và phải làm việc đồng thời. Sở dĩ có thể đạt được độ chính xác cao trong kiểu
đo này là vì một số sai số tích luỹ trong các cự ly quan trắc thường đồng nhất với nhau
hoặc tối thiểu cũng tương tự nhau tại hai đầu của đường đáy. Các sai số này có thể được
loại trừ hoặc ít nhất cũng giảm một cách đáng kể khi xác định trị số định vị tương đối.
Một kiểu định vị tương đối đặc biệt hấp dẫn, lần đầu tiên được Ben Remondi thuộc
Cục Đo đạc trắc địa Mỹ đề xuất, là kiểu định vị tương đối dạng bán động (relative semi
kinematic positioning). Ý tưởng của kiểu đo này là sử dụng một máy tĩnh vàmột máy di
động lang thang xung quanh. Nếu không xuất hiện trị số trượt chu kỳ trong các máy thu thì
có thể liên tục đảm bảo độ chính xác tốt hơn 1 chu kỳ (20 cm) của tín hiệu phase phách
sóng mang trong các trị số định vị tương đối giữa máy thu tĩnh và máy thu lang thang. Kiến
nghị này có hai ngụ ý:
- 11 -
Ketnooi.com chia sẻ
* Các ứng dụng định vị động có thể lợi dụng độ chính xác cao hơn nhiều của số đo
sóng mang, thay vì bị hạn chế trong độ chính xác của số đo mã.
* Mở ra một phạm vi rộng hơn trong ứng dụng phép định vị GPS: lập tam giác ảnh
hàng không không dùng đến những điểm khống chế mặt đất.
I.3.3 Phép định vị nhiều máy thu.
Độ chính xác của các kết quả đo sẽ được cải thiện một cách đáng kể khi một số máy
thu được triển khai dưới dạng một mạng lưới định vị. Nói chung, một mạng lưới luôn có
cấu hình mạnh hơn về mặt hình học so với một cạnh đo vì có số đo dư thừa - các cạnh đo
trong lưới cần phải thoả mãn những điều kiện được xác định bằng phương pháp hình học.
Các trị đo dư thừa được dùng để kiểm soát ảnh hưởng của những sai số khác nhau, bao gồm
sai số ngẫu nhiên và sai số hệ thống trong các trị quan trắc. Chúng ta để ý thấy rằng ngay
cả khi chỉ có 2 máy thu cũng nên liên kết các cạnh đáy thiết kế thành các mạng lưới, có như
thế mới cải thiện được độ chính xác của các trị số định vị.
Khi triển khai nhiều máy thu, người ta phải đối đầu với những qui luật khác thường,

hiện ảnh hưởng tổng hợp của tính thiếu tin cậy của lịch thiên văn, sai số truyền sóng, sai số
đồng hồ đo thời gian và nhiễu trong máy thu.
Ảnh hưởng của cấu hình hình học vệ tinh được thể hiện bằng các suy giảm chính
xác DOP (Dilution of Precision) và được tính bằng tỉ số giữa độ chính xác định vị và độ
chính xác đo, hoặc: σ = DOP. σ
o
Trong đó σ
o
là độ chính xác của trị số đo (độ tán xạ tiêu chuẩn)
σ là độ chính xác định vị (độ tán xạ tiêu chuẩn trong một trị số tọa độ)
DOP là một trị số vô hướng thể hiện tác động của cấu hình hình học đối với độ
chính xác của vị trí điểm. Có nhiều trị số DOP khác nhau, tùy thuộc chúng ta quan tâm độ
chính xác của một trị số tọa độ riêng biệt hay là tổng hợp của những tọa độ. Các trị số DOP
thường dùng nhất là:
VDOP. σ
o
là độ chính xác tiêu chuẩn trong cao độ.
HDOP. σ
o
là độ chính xác vị trí mặt phẳng 2D.
PDOP. σ
o
là độ chính xác vị trí không gian 3D.
TDOP. σ
o
là độ chính xác tiêu chuẩn trong thời gian.
THDOP. σ
o
là độ chính xác mặt phẳng và thời gian.
GDOP. σ

động được xây dựng trên cơ sở các số liệu quan sát từ các trạm có độ chính xác cao trên
mặt đất thuộc phần điều khiển của hệ thống GPS và đương nhiên có chứa sai số. Có hai loại
ephemerit được xác định từ kết quả hậu sử lý số liệu quan sát cho chính các thời điểm nằm
trong khoảng thời gian quan sát và ephemerit được ngoại suy từ các ephemerit nêu trên cho
máy ngày tiếp theo, loại ephemerit thứ nhất có độ chính xác ở mức 10 - 50 m, và chỉ được
cung cấp khi được Chính phủ Mỹ cho phép, còn loại thứ 2 ở mức 20 -100 m và cho phép
khách hàng sử dụng. Sai số vị trí của vệ tinh ảnh hưởng gần như trọn vẹn tới sai số xác
định toạ độ của điểm quan trắc đơn riêng biệt, nhưng lại được loại trừ đáng kể trong kết
quả định vị tương đối giữa hai điểm.
I.4.3 Sai số do tầng điện ly và tầng đối lưu
Được phát đi từ vệ tinh ở độ cao 20 200 km xuống tới máy thu trên mặt đất, các tín
hiệu vô tuyến phải xuyên qua tầng điện ly và tầng đối lưu. Tốc độ lan truyền tín hiệu tăng tỉ
lệ thuận với mật độ điện tử tự do trong tầng điện ly và tỉ lệ nghịch với bình phương tần số
của tín hiệu. Ảnh hưởng của tầng điện ly sẽ được loại trừ đáng kể bằng cách sử dụng hai
tần số tải khác nhau. Chính vì thế, để đảm bảo định vị với độ chính xác cao người ta sử
dụng các máy thu GPS 2 tần số. Xong khi 2 điểm quan sát ở gần nhau thì ảnh hưởng nhiễu
xạ do 2 tần số kết hợp sẽ lớn hơn so với 1 tần số và do vậy nên sử dụng máy thu 1 tần số
- 14 -
Ketnooi.com chia sẻ
cho trường hợp định vị ở khoảng cách ngắn. Ảnh hưởng của tầng điện ly vào ban đêm sẽ
nhỏ hơn tới 5-6 lần so với ban ngày.
Ảnh hưởng của tầng đối lưu có thể được mô hình hóa theo các yếu tố khí tượng là
nhiệt độ, áp suất và độ ẩm. Nó có thể được xem là gần như nhau đối với hai điểm quan sát
ở cách nhau không quá vài chục km và vì thế sẽ được loại trừ đáng kể trong hiệu trị đo giữa
hai điểm quan sát.
Để làm giảm ảnh hưởng của tầng điện ly và tầng đối lưu người ta quy định chỉ quan
sát vệ tinh ở độ cao từ 15
o
trở lên so với mặt phẳng chân trời.
I.4.4 Sai số do nhiễu tín hiệu:

Đo đạc địa chính đòi hỏi độ chính xác vị trí tương đối khoảng 10
-4
. Người ta có thể
đạt được độ chính xác này một cách dễ dàng bằng cách quan trắc GPS.
Lưới khống chế trắc địa là những lưới trắc địa có độ chính xác cao. Độ chính xác
yêu cầu về vị trí tương đối khoảng 5.10
-6
đến 1.10
-6
ứng với các cự ly 20 - 100 km. Độ
chính xác này có thể đạt được bằng cách xử lý sau các trị đo phase sóng mang GPS bằng
những phần mềm tiêu chuẩn. Các cấp hạng khống chế thấp hơn (ví dụ lưới đo vẽ bản đồ) có
thể cũng được thành lập bằng phương pháp GPS.
Việc theo dõi độ biến dạng cục bộ (lún do khai thác mỏ, biến dạng công trình) đòi
hỏi độ chính xác 1 mm đến 1 cm trên cự ly tới một vài km. Đối với những ứng dụng này,
độ chính xác có thể đạt được nói trên bị hạn chế bởi sự thiếu chắc chắn trong sự biến đổi
của các tấm vi mạch trong ăng ten GPS và sự sai lệch về tín hiệu do môi trường phản xạ
nơi đặt ăng ten. Hơn thế nữa, khó khăn bị tăng lên do khả năng nhìn thấy vệ tinh bị giới
hạn vì hiện tượng bóng tối của tín hiệu trong môi trường công nghiệp tiêu biểu.
Việc theo dõi độ biến dạng toàn bộ (hoạt động kiến tạo của địa tầng) đòi hỏi độ
chính xác khoảng 10
-7
- 10
-8
trên cự ly liên lục địa. Sự khác nhau cơ bản giữa việc theo dõi
biến dạng toàn bộ so với những ứng dụng đã nói trên là ở chỗ trong trường hợp này cần
phải có một mô hình phức tạp về các quỹ đạo vệ tinh GPS, các trị thời trễ khi truyền tín
hiệu qua tầng khí quyển và các độ lệch khác.
I.5.2 Các ứng dụng trong giao thông và thông tin trên mặt đất
Việc phổ biến rộng rãi phép định vị hàng hải bằng GPS trong giao thông dân dụng

hơn nhờ được nâng cao độ chính xác việc dẫn hướng đường đi.
Các nhu cầu định vị đối với công tác dã ngoại trong vật lý đại dương cũng có thể
được đáp ứng nhờ hệ GPS. Phép đo phase của sóng mang bổ túc cho ta tốc độ tàu thuyền
chính xác, là số liệu cần thiết trong nghiên cứu các dòng chảy của đại dương.
I.5.5 Các ứng dụng trong trắc địa và bản đồ hàng không
Trong ứng dụng đo đạc và đo vẽ bản đồ từ ảnh máy bay, hệ định vị GPS cung cấp
kỹ thuật dẫn đường bay, xác định tâm chính ảnh.
Trong đo vẽ ảnh hàng không, yêu cầu độ chính xác dẫn đường bay khoảng một vài
chục mét - có thể thực hiện được một cách dễ dàng nhờ hệ GPS. Phép xử lý sau với độ
chính xác cao bằng GPS có thể thay thế kỹ thuật tam giác ảnh không gian và do đó có thể
đóng vai trò của các điểm khống chế mặt đất một cách tuyệt hảo. Yêu cầu về độ chính xác
của phép định vị trong lĩnh vực ứng dụng này thay đổi trong khoảng từ 0.5 m đến 26 m tuỳ
theo từng loại tỉ lệ bản đồ khác nhau.
Phép lập mặt cắt địa hình bằng laze hàng không có thể được dùng để đo vẽ trực tiếp
bản đồ số của địa hình (mô hình số mặt đất) nếu vị trí của bộ cảm biến (laze) được biết với
- 17 -
Ketnooi.com chia sẻ
độ chính xác khoảng 0.5 - 1 m về độ cao và một vài mét về mặt phẳng. Người ta trông đợi
hệ GPS sẽ cho độ chính xác định vị tốt hơn trong phép xử lý sau khi đo.
Phép đo trọng lực hàng không cũng đòi hỏi một kiểu định vị tương tự như vậy.
Trong lĩnh vực ứng dụng này, các số đo GPS cho phép xác định thêm tốc độ của bộ cảm
biến cần thiết cho phép quy EOTVOS dữ liệu trọng lực.
Phép đo sâu laze hàng không và phép xạ ảnh rada đòi hỏi độ chính xác định vị bộ
cảm biến không cao có thể thực hiện một cách dễ dàng bằng các số đo GPS.
I.5.6 Ứng dụng trong giao thông hàng không
Trong lĩnh vực hàng không dân dụng, hầu hết các hãng hàng không quốc tế đã sử
dụng hệ GPS làm hệ thống dẫn đường bay. ICAO - Tổ chức hàng không dân dụng quốc tế
đã quy định sử dụng hệ thống GPS trong dẫn đường và cất, hạ cánh. Ở Việt nam từ 1998
hãng hàng không quốc gia sẽ chính thức sử dụng GPS.
Trong các ứng dụng hàng không khác (lâm nghiệp và gieo trồng ngũ cốc ), những

yếu về kỹ thuật GPS là:
• Số lượng vệ tinh đã nâng từ 18 lên 32 tạo nên số lượng trị đo nhiều hơn trên mỗi
điểm đo;
• Chất lượng tín hiệu vệ tinh tốt hơn nhiều lần, không gây các gián đoạn trong thu
tín hiệu như trước đây;
• Máy thu được cải tiến về đồng hồ để nâng cao độ chính xác về thời gian;
• Antenna được cải tiến để có độ nhậy cao hơn và khắc phục các sai số nhiễu tín
hiệu do môi trường, đặc biệt là các nhiễu do tín hiệu phản xạ từ các vật đặt quanh
antenna;
• Phần mềm xử lý các base line được cải tiến để nâng cao việc hạn chế sai số do
quỹ đạo vệ tinh, sai số của tầng bình lưu.
Các thành quả chủ yếu của công nghệ GPS được nâng cao từ năm 1990 cho đến nay
như sau:
I.6.1 Nâng cao độ chính xác đo tĩnh thông qua các biện pháp hạn chế sai số đo:
Trong công nghệ GPS có một số nguồn sai số chủ yếu và các biện pháp khắc phục
đã được áp dụng như sau:
Sai số do quỹ đạo vệ tinh: Đây là nguồn sai số khá lớn nhưng tác động chủ yếu vào
toạ độ tuyệt đối xử lý theo phương pháp PseudoRange. Vì vậy, thông thường toạ độ tuyệt
đối trong hệ WGS-84 quốc tế chỉ có thể xác định được với độ chính xác khoảng từ 10 m
tới100 m. Toạ độ này có vai trò rất quan trọng trong việc tính toán gia số toạ độ ∆X, ∆Y,
∆Z của các base line. Nếu độ chính xác toạ độ tuyệt đối của một đầu base line tăng được từ
100m tới 2m thì độ chính xác của ∆X, ∆Y, ∆Z có thể tăng thêm được 1 dm. Chính vì vậy
người ta cần có toạ độ gần đúng trong hệ WGS-84 tới cỡ 2 m để có được các base line có
độ chính xác cao. Để khắc phục các sai số này người ta đã sử dụng các biện pháp sau:
- 19 -
Ketnooi.com chia sẻ
Có được lịch vệ tinh chính xác tại thời điểm đo: Lịch vệ tinh chính xác có thể có
được nếu yêu cầu NASA hoặc IGS cung cấp, nhưng cách này không tiện dùng vì phải chờ
đợi trong thời gian không ngắn.
Quan trắc liên tục trong 24 giờ: tức là 2 vòng quỹ đạo của 32 vệ tính có thể hiệu

- 20 -
Ketnooi.com chia sẻ
Đến nay các nguồn sai số nói trên đã được khắc phục đáng kể, tạo được các base
line có độ chính xác cao hơn nhiều so với giai đoạn 1990. Các trị đo GPS cạnh dài đã nâng
được độ chính xác từ cỡ 1/20.000.000 vào giai đoạn 1990 đến 1/200.000.000 như hiện nay
đạt được.
I.6.2 Nâng cao độ chính xác tính toán nhờ các thuật toán mới:
Phương pháp xử lý số liệu góp phần rất quan trọng trong việc loại trừ các sai số đo.
Người ta tập trung vào 2 giải pháp sau đây:
Trong xử lý số liệu GPS người ta quan tâm tới hiệu các trị đo có thể có được để loại
trừ sai số, trong đó có hiệu bậc nhất là hiệu trị đo giữa các thời điểm thu tín hiệu của 1 vệ
tinh, hiệu bậc hai là hiệu trị đo giữa các vệ tinh và hiệu bậc 3 là hiệu trị đo giữa các điểm
mặt đất. Sử dụng hiệu bậc mấy để có một lời giải base line chứa sai số đo ít nhất là một quá
trình đạt nhiều tiến bộ theo thời gian. Hãng GPS hàng đầu TRIMBLE đã đưa ra phần mềm
TRIMVEC+ cho xử lý các base line trong giai đoạn 1990 - 1994, đến 1995 họ đã thay thế
bằng phần mềm Wave Processor có hiệu quả cao hơn nhiều.
Vấn đề lọc nhiễu là một kỹ thuật phức tạp trong xử lý số liệu vệ tinh, theo thời gian
người ta đã đưa ra các bộ lọc hoàn chỉnh hơn để sao cho trong trị đo chỉ còn nhiễu ngẫu
nhiên. Trong phần mềm mới GPSurvey của hãng TRIMBLE đã đưa được vào nhiều bộ lọc
mới tạo hiệu quả đáng kể trong xử lý các base line.
I.6.3 Nâng cao khả năng công nghệ của GPS:
Trong việc thành lập các lưới trắc địa chúng ta chỉ quan tâm tới phương pháp đo
tĩnh. Như trên giới thiệu, phương pháp này đã cho chúng ta một độ chính xác GPS hiện nay
cao hơn tới 10 lần cho đo tương đối và 100 lần cho đo tuyệt đối so với độ chính xác đạt
được trong khoảng 5 năm trước đây. Ngoài ra công nghệ GPS đã được phát triển cho nhiều
loại hình đo đạc khác nữa để áp dụng cho nhiêù mục tiêu khác nhau như:
• RTK cho đo động với thời gian thực giữa trạm tĩnh và trạm động đạt được độ
chính xác tới 1 cm cho mục tiêu lập bản đồ tỷ lệ lớn;
• RTCM cho đo động với số hiệu chỉnh toạ độ được gửi từ trạm tĩnh tới trạm
động đạt được độ chính xác cỡ 1 m cho mục tiêu lập bản đồ tỷ lệ trung bình;

chúng ta phải sử dụng máy thu 2 tần số. Việc thu song song 2 tần số L1 và L2 cho phép ta
loại được độ chiết quang không đồng nhất giữa các tia xa nhau.
Tầng đối lưu cũng gây cho ta trở ngại lớn trong việc đo đạc với độ chính xác cao.
Quy luật của tầng đối lưu được mô tả trong các mô hình khí quyển. Mô hình được sử dụng
trong công nghệ GPS là mô hình của Hopfield. Trong mô hình này, chúng ta phải tiến hành
22 / 42
Ketnooi.com chia sẻ
đo nhiệt độ, áp suất, độ ẩm tại các điểm đặt máy thu. Sau khi tính các số hiệu chỉnh chúng
ta đạt được độ chính xác cỡ 0.5cm. Để loại trừ cao nhất ảnh hưởng của tầng đối lưu chúng
ta có thể chọn thời gian đo thích hợp theo từng mùa. Tại các thời điểm này Gradient các
tham số của tầng đối lưu bằng 0. Vấn đề tác động của môi trường tới các trị đo vệ tinh
được thể hiện ở các loại nhiễu khác nhau trong trị đo. Các loại nhiễu này có 2 dạng:
1. Máy thu được trị đo bị gián đoạn
2. Máy thu nhận sai các tham số của trị đo.
Để loại nhiễu loại 1 chúng ta có thể dùng phương pháp nội suy để liên tục hóa dãy
trị đo. Riêng những nhiễu loại 2 chúng ta phải dùng các công cụ tính toán thống kê để loại
bỏ. Hiện nay người ta vẫn dùng công thức lọc của Kalmann. Điều này có nghĩa là nhiễu
loại 2 phải được loại bỏ, nhưng loại bỏ như thế nào cho hợp lý lại là toàn bộ vấn đề của
phần mềm phục vụ chỉnh lý số liệu.
II.2 ĐỒ HÌNH LƯỚI TRẮC ĐỊA ĐO BẰNG CÔNG NGHỆ GPS.
Khi xây dựng lưới trắc địa, công nghệ GPS được ứng dụng như một phương pháp
đo có ưu thế hơn hẳn các phương pháp truyền thống. Tuy nhiên đồ hình lưới trắc địa về cơ
bản vẫn áp dụng các đồ hình truyền thống. Do những ưu việt của phương pháp công nghệ
GPS một số tiêu chuẩn của đồ hình lưới có thể đơn giản hơn. Dưới đây là các dạng đồ hình
thông dụng:
a. Đồ hình lưới tam giác dày đặc
- Đồ hình lưới tam giác dày đặc đo nối tất cả các cạnh có thể (hình 3),
- Đồ hình lưới tam giác dày đặc chỉ đo nối các cạnh tam giác (hình 4),
b. Đồ hình lưới tứ giác (hình 5),
c. Đồ hình lưới đường chuyền

phút.
6. Chênh lệch độ dài các cạnh nối các điểm liền kề không được quá lớn (theo kinh
nghiệm không nên lớn hơn 1,5 lần chiều dài cạnh trung bình).
7. Góc kẹp giữa các cạnh không ảnh hưởng lớn đến độ chính xác của lưới, nhưng
không nên thiết kế góc kẹp quá nhỏ.
II.3 ĐO GPS.
Trong phần này sẽ tiến hành nghiên cứu, phân tích thời điểm và thời gian đo GPS.
Việt Nam có vị trí địa lý ở vĩ độ thấp, do đó hầu như htời điểm nào cũng có đủ tối
thiểu 4 vệ tinh GPS bay qua, tuy nhiên với thời gian đo tối thiểu đối với các cạnh có chiều
dài khác nhau như đã nhận xét ở trên, không phải thời điểm nào kết quả đo GPS cũng đạt
các yêu cầu. Để dễ dàng trong việc tính cạnh và đạt kết quả cao nhất trước khi đo GPS cần
phải lập lịch đo để chọn khoảng thời gian đo tối ưu phù hợp với số thời gian đo tối thiểu.
Việc lập lịch đo có thể tiến hành theo chương trình trong bộ phần mềm xử lý kèm
theo các loại máy GPS khác nhau (đối với các loại máy thu của hãng Intergraph là chương
trình MISSION PLANNING). Nội dung lập lịch đo là xác định kế hoạch đo hợp lý nhất
với từng vị trí trên trái đất và từng thời điểm. Chương trình lập lịch đo cho ta các biểu đồ
về tất cả các chỉ tiêu của vệ tinh GPS để lựa chọn. Các biểu đồ chính được trình bày trong
các hình 10 đến hình 17.
Hình 10:Các vệ tinh GPS trên bầu trời
trong 24 giờ
Hình 11: Số lượng vệ tinh trong từng
thời điểm
Hình 12:Số hiệu các vệ tinh trong từng thời
điểm
Hình 13: Độ cao các vệ tinh so với điểm
đặt máy thu
- 25 -