ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN
------------***------------

MAI QUÝ DÂN

NGHIÊN CỨU KHẢ NĂNG ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ CORS
TRONG ĐO ĐẠC ĐỊA CHÍNH BẰNG PHƯƠNG PHÁP
ĐO GPS ĐỘNG THỜI GIAN THỰC Ở KHU VỰC
ĐỒNG BẰNG SÔNG CỬU LONG
(THỬ NGHIỆM TRÊN ĐỊA BÀN TỈNH BẠC LIÊU)

Chuyên ngành: Quản lý đất đai
Mã số: 60850103

LUẬN VĂN THẠC SỸ KHOA HỌC

Người hướng dẫn khoa học: PGS.TS. TRẦN QUỐC BÌNH

Hà Nội – 2015


LỜI CAM ĐOAN

Tôi cam đoan đây là công trình nghiên cứu của tôi.
Các số liệu, kết quả nêu trong luận văn là trung thực và chưa từng được ai công
bố trong bất kỳ công trình nào khác.

Hà Nội, ngày 12 tháng 10 năm 2015
MAI QUÝ DÂN


1.2.4. Phương pháp đo động thời gian thực (RTK) ....................................... 19
1.3. Các ứng dụng GPS trong đo đạc địa chính ..................................................... 21
1.3.1. Ứng dụng trong thành lập lưới khống chế tọa độ ................................ 21
1.3.2. Ứng dụng trong đo vẽ chi tiết ............................................................. 22
1.3.3. Kết hợp GPS với các phương pháp khác trong đo đạc địa chính ......... 23
1.4. Các vấn đề cần giải quyết trong đo đạc địa chính bằng phương pháp RTK ở khu
vực Đồng bằng sông Cửu Long............................................................................. 23
1.4.1. Phân tích kết quả đạt được của một số dự án đo đạc địa chính bằng
phương pháp RTK ................................................................................................ 23
1.4.2. Nhận dạng vấn đề và định hướng khắc phục ....................................... 26
CHƯƠNG 2: GIẢI PHÁP SỬ DỤNG CÔNG NGHỆ CORS TRONG ĐO ĐẠC
ĐỊA CHÍNH BẰNG PHƯƠNG PHÁP RTK ........................................................ 27
2.1. Khái quát về công nghệ CORS ....................................................................... 27
2.1.1. Khái niệm về công nghệ CORS .......................................................... 27
2.1.2. Cấu trúc trạm CORS ........................................................................... 27
2.1.3. Các kỹ thuật trạm CORS hiện có ........................................................ 30

1


2.1.4. Tình hình ứng dụng công nghệ CORS trong đo đạc bản đồ ................. 35
2.2. Các phương án triển khai đo đạc địa chính bằng công nghệ CORS ................ 40
2.2.1. Đối với các khu vực đo đạc tập trung .................................................. 40
2.2.2. Đối với khu vực đo đạc phân tán......................................................... 40
2.3. Quy trình đo đạc sử dụng công nghệ CORS trong đo đạc địa chính................ 41
2.3.1 Sơ đồ thực hiện .................................................................................... 41
2.3.2 Thiết lập trạm CORS ........................................................................... 42
2.3.3. Đo vẽ chi tiết ...................................................................................... 46
2.3.4. Đo vẽ cập nhật biến động.................................................................... 49
CHƯƠNG 3: THỬ NGHIỆM ĐO ĐẠC ĐỊA CHÍNH SỬ DỤNG CÔNG NGHỆ



DANH MỤC HÌNH
Hình 1.

Sơ đồ phân bố các vệ tinh GPS .............................................................. 12

Hình 2.

Sơ đồ 3 thành phần chính của hệ thống GPS.......................................... 13

Hình 3.

Sơ đồ cấu trúc tín hiệu GPS ................................................................... 15

Hình 4.

Các trạm điều khiển mặt đất .................................................................. 16

Hình 5.

Sơ đồ giao hội không gian từ 03 vệ tinh ................................................ 17

Hình 6.

Sơ đồ phương pháp đo RTK .................................................................. 20

Hình 7.

Sơ đồ cấu trúc trạm CORS .................................................................... 28


Kỹ thuật DEEP – NRS....................................................................... 34

Hình 16.

Sơ đồ phân bố trạm bố trạm CORS tại Mỹ ........................................ 35

Hình 17.

Sơ đồ phân bố các trạm CORS tại Trung Quốc .................................. 36

Hình 18.

Sơ đồ phân bố trạm CORS tại Australia............................................. 36

Hình 19.

Sơ đồ phân bố trạm CORS tại Thái Lan............................................. 37

Hình 20.

Sơ đồ phân bố một số trạm CORS tại Việt Nam ................................ 38

Hình 21.

Trạm CORS của Trường Đại học Mỏ - Địa chất ................................ 39

Hình 22.

Sơ đồ các trạm CORS do Công ty TNHH MTV Tài nguyên và Môi

Hình 29.

Trạm xử lý trung tâm tại TP Hồ Chí Minh ......................................... 52

Hình 30.

Sơ đồ đo nối các điểm phục vụ tính chuyển tọa độ ............................ 54

Hình 31.

Sơ đồ khu vực thử nghiệm tại thành phố Bạc Liêu ............................. 63

Hình 32.

Sơ đồ vị trí các trạm tham chiếu ........................................................ 67

Hình 33.

Khu vực khu dân cư trung tâm........................................................... 70

Hình 34.

Khu vực dân cư còn lại ...................................................................... 71

Hình 35.

Khu vực canh tác lúa hoặc nuôi trồng thủy sản .................................. 72

5


6


DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT
A/S:

Anti Spoofing

C/A:

Coarse/Acquisition

CORS:

Continuosly Operating Reference Stations

DGPS:

Differential Global Positioning System

ĐCCS:

Địa chính cơ sở

FKP:

Flächen Korrektur Parameter

GDOP:


IP:

Internet Protocol

IRNSS:

Indian Regional Navigation Satellite System

MAC:

Master Auxiliary Corrections

OTF:

On the fly

P code:

Precision code

PDOP:

Position Dilution of Precision

PPK

Post-processed Kinematic

RTK


WGS-84

World Geodetic System 1984

7


MỞ ĐẦU
1. Tính cấp thiết của đề tài nghiên cứu
Hiện nay, công nghệ đo GPS động thời gian thực đã được ứng dụng rộng rãi
trong công tác đo đạc do độ chính xác cao, dễ sử dụng, linh hoạt trong quá trình đo
đạc, tiết kiệm nhân lực.
Công nghệ CORS là một trong những phương pháp đo RTK động đã thể hiện
tính ưu việt so với phương pháp đo RTK sử dụng sóng radio truyền thống do khắc
phục được hạn chế về khoảng cách đo và khả năng truyền dữ liệu cải chính. Nhiều
nước, trong đó có Việt Nam đã từng bước ứng dụng và phổ biến công nghệ này
trong công tác đo đạc ngoại nghiệp bằng GPS.
Tại khu vực đồng bằng sông Cửu Long, do điều kiện địa hình, địa vật và hạ
tầng kỹ thuật tương đối phù hợp cho việc ứng dụng công nghệ CORS để phục vụ đo
đạc địa chính. Vì vậy, cần thiết phải có sự nghiên cứu, đánh giá khả năng ứng dụng
của phương pháp đo này trong quá trình đo đạc, thành lập bản đồ địa chính tại khu
vực.
2. Mục tiêu của đề tài
Nghiên cứu, đánh giá khả năng ứng dụng công nghệ CORS trong đo đạc địa
chính khu vực Đồng bằng sông Cửu Long bằng phương pháp đo GPS động thời
gian thực (RTK).
3. Nội dung nghiên cứu
- Nghiên cứu tổng quan về ứng dụng GPS trong đo đạc bản đồ địa chính.
- Nghiên cứu cơ sở khoa học và kỹ thuật của công nghệ CORS.
- Thử nghiệm triển khai đo đạc địa chính bằng công nghệ CORS tại một số

7. Bố cục của luận văn
Ngoài phần mở đầu và kết luận, luận văn được cấu trúc thành 03 chương:
Chương 1: Tổng quan về ứng dụng của GPS trong đo đạc địa chính.

9


Chương 2: Giải pháp sử dụng công nghệ CORS trong đo đạc địa chính bằng
phương pháp RTK.
Chương 3: Thử nghiệm đo đạc địa chính sử dụng công nghệ CORS tại tỉnh
Bạc Liêu.

10


CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ ỨNG DỤNG
CỦA GPS TRONG ĐO ĐẠC ĐỊA CHÍNH

1.1. Khái quát về công nghệ GPS
1.1.1. Sự ra đời của GPS
GPS là hệ thống định vị toàn cầu do chính phủ Mỹ thiết lập và giao cho Bộ
Quốc phòng Mỹ quản lý, sử dụng và khai thác. Mục đích ban đầu của việc thành lập
hệ thống là để áp dụng định vị trong các hoạt động của quân đội Mỹ nhưng sau đó
được mở rộng sang các ứng dụng dân sự.
Hệ thống được khởi động từ đầu những năm 1970 trên cơ sở thống nhất 02 dự
án định vị vệ tinh của lực lượng không quân Mỹ (dự án 621B) và lực lượng hải
quân Mỹ (TIMATION). Những vệ tinh đầu tiên của hệ thống đã được đưa lên quỹ
đạo vào năm 1978. Đến năm 1993, 24 vệ tinh đã được phóng lên trên 6 quỹ đạo
quanh Trái đất để đảm bảo có thể định vị bất kỳ vị trí nào trên mặt đất tại các thời
điểm trong ngày. Đến năm 1995, hệ thống được hoàn thành cả về điều khiển, khai

- Phần sử dụng.

12


Hình 2. Sơ đồ 3 thành phần chính của hệ thống GPS

1.1.2.1. Phần không gian
1. Các vệ tinh:
Phần không gian bao gồm các vệ tinh bay trên 6 mặt phẳng quỹ đạo ở độ cao
20.200 km. Mặt phẳng quỹ đạo có độ nghiêng so với mặt phẳng xích đạo 550. Theo
thiết kế, hệ thống luôn duy trì hoạt động tối thiểu 24 vệ tinh, mỗi quỹ đạo có 4 vệ
tinh. Sự phân bố này đảm bảo tại bất kỳ vị trí quan trắc nào trên Trái đất đều có thể
quan sát được 4 vệ tinh [3].
Các chức năng chính của hệ thống bao gồm :
- Nhận và lưu trữ dữ liệu được phát từ phần điều khiển;
- Cung cấp thời gian chính xác thông qua các đồng hồ nguyên tử;
- Phát tín hiệu cho phần sử dụng theo tần số L1, L2.
2. Tín hiệu từ vệ tinh GPS
Tín hiệu vệ tinh phát ra từ vệ tinh gồm 03 thành phần:
- Sóng tải;

13


- Mã giả ngẫu nhiên;
- Thông báo định vị.
* Các sóng tải:
Nhiệm vụ của sóng tải là dùng để chuyển tải mã đo khoảng cách và các thông
báo định vị, gồm 02 sóng trong dải tần L là L1 (tần số 1575,42 Mhz) và L2 (tần số


15


- 16 trạm điều khiển (Monitor station): có 10 trạm của Cơ quan tình báo địa
không gian Mỹ (NGA- National Geospatial-Intellegence Agency) và 06 của Không
lực Mỹ (Air Force). Chức năng của các trạm điều khiển là theo dõi các vệ tinh trong
tầm quan sát, thu thập và chuyển các thông tin từ vệ tinh vệ trạm chính.
- 04 trạm ăng ten mặt đất (Ground antenna) dùng để tải dữ liệu lên các vệ tinh
(lịch vệ tinh, số hiệu chỉnh đồng hồ và các lệnh điều khiển từ trạm chính).

Hình 4. Các trạác trr).ng ten mặt đ

(Nguồn http://www.gps.gov/systems/gps/control/)
1.1.2.3. Phần sử dụng
Phần sử dụng bao gồm:
- Phần cứng: các thiết bị thu tín hiệu vệ tinh phục vụ các mục đích khác nhau
như đo đạc, dẫn đường…;
- Phần mềm: phục vụ người sử dụng xác định các thông tin định vị cần thiết;
- Các thao tác, thủ tục thực hiện.
Các thiết bị phần sử dụng rất đa dạng do phục vụ nhiều mục đích sử dụng khác
nhau của GPS. Các thiết bị thường được phân loại theo loại trị đo mà chúng có thể
thực hiện được:
- Các máy thu GPS để định vị trong dân sự, sử dụng phương pháp đo mã
C/A-code ở tần số L1;

16


- Các máy đo GPS để định vị trong quân sự, sử dụng phương pháp đo mã

hiệu thu được. Giá trị tọa độ tính toán theo tín hiệu thu được và tọa độ biết trước
của điểm cố định dùng để xác định số hiệu chỉnh. Số hiệu chỉnh này được chuyển
đến máy thu di động để giúp tăng độ chính xác xác định vị trí so với phương pháp
định vị độc lập [5].
Tùy theo phương pháp đo mà số hiệu chỉnh có thể được xác định dưới
dạng [5]:
- Số hiệu chỉnh vị trí: máy thu cố định thu tín hiệu, xác định tọa độ và tính ra
các số cải chỉnh tọa độ ∆X, ∆Y, ∆Z. Các số cải chính này được chuyển tới máy thu
di động để hiệu chỉnh tọa độ của chúng. Phương pháp này chỉ áp dụng khi máy thu
cố định và máy thu di động tương đối gần nhau để đảm bảo 2 máy có thể thu được
tín hiệu của ít nhất 04 vệ tinh chung. Nếu ở xa quá, giá trị hiệu chỉnh không những
không hiệu quả mà còn làm biến dạng kết quả đo.
- Số hiệu chỉnh trị đo: Từ số liệu khoảng cách thực ρ và giá trị đo giả cự ly P
xác định được số hiệu chỉnh r =ρ-P. Số hiệu chỉnh này chuyển tới các máy thu di
động để hiệu chỉnh các trị đo giả cự ly thành các khoảng cách thực.
Để chuyển thông tin số hiệu chỉnh tới máy trạm, có 02 chế độ:
- Chuyển số cải chính thời gian thực bằng sóng radio.
- Chuyển số cải chính trong chế độ xử lý sau.
Thông tin chi tiết có thể tham khảo trong tài liệu [3].

18


1.2.3. Phương pháp đo pha GPS
1.2.3.1. Nguyên tắc
Phương pháp đo pha sử dụng sóng tải L1, L2 để xác định độ lệch pha giữa
sóng tải máy thu tạo ra và sóng tải máy thu thu được. Từ giá trị lệch pha này sẽ xác
định được giá trị đo pha sóng tải.

Hình 13. Độ lệch pha giữa sóng từ vệ tinh và sóng từ máy thu phát ra

Trong phương pháp RTK, việc khởi đo là bắt buộc để đảm bảo tính toán, xác
định được số nguyên đa trị. Việc khởi đo được thực hiện khi:
- Trước khi bắt đầu ca đo;
- Trong quá trình đo khi bị mất tín hiệu vệ tinh hoặc radio;
- Cuối ca đo.
Có một số chế phương pháp khởi đo sau:
- Khởi đo trên một cạnh đáy đã biết: Bao gồm 3 cách sau:
+ Know point: khởi đo trên 02 điểm đã biết tọa độ;
+ New point: khởi đo trên 02 điểm trong đó điểm trạm Base biết trước tọa độ,
điểm Rover chưa biết tọa độ.

20


+ Reoccupation: khởi đo lại khi xảy ra hiện tượng trượt chu kỳ. Khởi đo lại
theo cách thức giống Know point bằng cách quay lại điểm đo trước để khởi đo.
Cũng có thể khởi đo tại điểm mới theo chế độ new point.
- Khởi đo bằng phương pháp đảo ăng ten: Máy cố định đặt tại trạm đã biết tọa
độ, máy động đặt tại điểm không cần biết tọa độ ở gần máy cố định (khoảng một vài
m). Cả 2 máy cùng tiến hành đo trong một thời gian sau đó đảo ăng ten của 02 máy
cho nhau rồi đo tiếp khoảng một thời gian nữa. Sau đó, chuyển ăng ten 02 máy về vị
trí ban đầu trước khi đo chi tiết.
- Khởi đo OTF (On the fly): Chỉ áp dụng với các máy thu 02 tần số. Đây là
phương pháp khởi đo ngay cả khi máy đo đang di chuyển. Nguyên lý của phương
pháp này là tính toán sơ bộ số liệu khởi đo bằng phương pháp số bình phương nhỏ
nhất hay bằng bộ lọc Kalman. Kết quả là ước lượng được dạng thập phân của số
nguyên chu kỳ và ma trận hiệp phương sai của ước lượng này, từ đó giới hạn được
miền tìm kiếm số nguyên đa trị giúp máy đo có thể khởi đo trong quá trình di chuyển.
Thông tin chi tiết về các kỹ thuật khởi đo có thể tham khảo trong tài liệu [3].
1.3. Các ứng dụng GPS trong đo đạc địa chính

Thường ứng dụng để thành lập bản đồ địa chính tỷ lệ 1:5000 - 1:10.000 tại các
khu vực:
- Các khu vực đất lâm nghiệp yêu cầu độ chính xác đo vẽ bản đồ địa chính thấp;
- Các khu vực đất ven biển, các đảo;
- Các khu vực cần đo vẽ bổ sung khi thành lập bản đồ bằng ảnh hàng không
hoặc ảnh viễn thám;
2. Công nghệ đo động PPK:
Thường ứng dụng để đo vẽ bản đồ địa chính tỷ lệ lớn 1/2000÷1/5000 tại các
khu vực đảm bảo yêu cầu đo GPS như:
- Khu vực đồng ruộng trồng cây ngắn ngày;
- Khu vực dân cư có độ thực phủ thấp hoặc trồng các cây có độ cao thấp.
Phương pháp này không phụ thuộc vào tín hiệu radio nên tiết kiệm được chi
phí, loại bỏ được sai số do độ trễ của tín hiệu hiệu chỉnh và sai số do trạm đo cố
định.

22