MỤC LỤC
MỤC LỤC.........................................................................................................1
DANH MỤC HÌNH VẼ....................................................................................2
DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VIẾT TẮT, KÝ HIỆU TIẾNG ANH...............3
2.2.5. Thiết lập các múi tọa độ.......................................................................29
KẾT LUẬN....................................................................................................54
PHỤ LỤC.......................................................................................................56
Network Adjustment Report...........................................................................56
Adjustment Settings........................................................................................56
Adjustment Statistics.......................................................................................57
Control Coordinate Comparisons....................................................................57
Adjusted Grid Coordinates..............................................................................58
Adjusted Geodetic Coordinates.......................................................................58
Error Ellipse Components...............................................................................58
Adjusted GPS Observations............................................................................59


DANH MỤC HÌNH VẼ
MỤC LỤC.........................................................................................................1
DANH MỤC HÌNH VẼ....................................................................................2
DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VIẾT TẮT, KÝ HIỆU TIẾNG ANH...............3
2.2.5. Thiết lập các múi tọa độ.......................................................................29
KẾT LUẬN....................................................................................................54
PHỤ LỤC.......................................................................................................56
Network Adjustment Report...........................................................................56
Adjustment Settings........................................................................................56
Adjustment Statistics.......................................................................................57
Control Coordinate Comparisons....................................................................57
Adjusted Grid Coordinates..............................................................................58
Adjusted Geodetic Coordinates.......................................................................58
Error Ellipse Components...............................................................................58

UTM (Universal Transverse Mercator)

Lưới chiếu hình trụ ngang đồng
góc
Hệ trắc địa quốc tế

WGS (World Geodetic System)


MỞ ĐẦU
Khoa học công nghệ luôn đi đôi cùng với sự phát triển phát triển của
thế giới. Quốc gia phát triển là quốc gia có nền khoa học công nghệ phát triển
vượt bậc, vì vậy các quốc gia trên thế giới đều chú trọng vào việc phát triển
khoa học công nghệ. Các ngành công nghệ mũi nhọn như khoa học vũ trụ,
công nghệ thông tin, hóa sinh học,…luôn được ưu tiên phát triển hàng đầu.
Một trong các thành tự đó là công nghệ GPS (Global positioning
system) đã và đang được ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực như: giao
thông vận tải (lập bản đồ giao thông), thủy lợi (đường ống nước, đường rác
thải, kênh mương nước,..), xây dựng, điện, viễn thông (đường dây dẫn diện
thoại, …), nông nghiệp, điều tra tài nguyên, bảo vệ môi trường,… đặc biệt các
lĩnh vực đo đạc bản đồ. Chính vì vậy em lựa chọn đề tài: “Nghiên cứu xử lý
số liệu đo GPS của lưới khống chế trắc địa” làm đồ án tốt nghiệp.
Nội dung của đề tài bao gồm 03 chương:
Chương 1. Công nghệ GPS
Chương 2. Phần mềm xử lý số liệu đo GPS Trimble Business Center
Chương 3. Thực nghiệm
Sau một thời gian học hỏi, nghiên cứu và đặc biệt được sự giúp đỡ
nhiệt tình của TS.Bùi Thị Hồng Thắm cùng với các thầy giáo trong khoa Trắc
địa - Bản đồ, đến nay em đã hoàn thành nội dung của bản đồ án. Mặc dù bản
thân có nhiều cố gắng nhưng do kinh nghiệm và kiến thức chuyên môn còn

cả yêu cầu định vị ba chiều.
* Hệ thống EUTELTRACS và hệ thống OMNITRACS
Nguyên lý hoạt động của hai hệ thống này giống nhau. Hệ thống
EUTELTRACS ở Châu Âu, còn OMNITRACS thì ở Mỹ. Chúng sử dụng các
vệ tinh địa tĩnh Eutelsat bay ở độ cao 36.000 km. Đây là hệ thống chủ động,
việc tính tọa độ của điểm quan sát được bắt đầu từ trung tâm điều khiển phát
đi các dấu mốc thời gian được mã hóa với tần suất nhiều lần trong một giây.
Sau khi nhận được các tín hiệu này, Khách hàng đáp lại bằng một chuỗi các
tín hiệu rất ngắn được mã hóa phát lên cho ít nhất hai vệ tinh để chuyển về
2


trung tâm điều khiển. Các thông tin này được trng tâm điều khiển sử dụng để
tính ra tọa độ của điểm quan sát rồi phát đi cho khách hàng.
Hệ thống này chỉ cho phép định vị hai chiều. Độ chính xác đạt cỡ
500m. Hệ thống này sử dụng chủ yếu được sử dụng với mục đích đạo hàng
trên đất liền và ngoài biển.
* Hệ thống Navsat
Đây là hệ thống đạo hàng vệ tinh Châu Âu. Nó sử dụng kết hợp với các
vệ tinh địa tĩnh thường dùng cho liên lạc viễn thông và các vệ tinh bay ở quỹ
đạo cao cỡ như vệ tinh GPS, và còn được gọi là Geo/Heo mix.
Hệ thống được xây dựng để đáp ứng các nhu cầu định vị cao ở Châu
Âu thuần túy mang tính chất dân sự, và có thể trở thành hệ thống đa quốc gia,
đa mục đích.
1.1.2. Các hệ thống định vị vệ tinh toàn cầu
* Hệ thống TRANSIT
Đây là hệ thống đạo hàng vệ tinh trên biển được đưa vào sử dụng từ
những năm 1960, mục đích đáp ứng yêu cầu đạo hàng cho các tàu ngầm của
hải quân Mỹ. Hệ thống hoạt động dựa trên nguyên lý của hiệu ứng Doppler,
gồm 6 vệ tinh bay ở độ cao cỡ 1075 km trên quỹ đạo gần như tròn cách đều

Trái Đất. Hệ thống cũng bao gồm 3 thành phần cấu thành đó là đoạn không
gian, đoạn điều khiển và đoạn sử dụng.
* Hệ thống COMPASS
Nhằm đáp ứng cho nhu quản lý lãnh thổ rộng lớn cũng như các nhu cầu
về quan sự, kinh tế, giao thông... Trung quốc đã xây dựng cho mình một hệ
thống định vị riêng COMPASS, tháng 4/2007 Trung Quốc đã phóng thành
công vệ tinh COMPASS-M1 MEO đầu tiên vào quỹ đạo đánh dấu một bước
phát triển vượt bậc trong công tác định vị của Trung Quốc.
4


Sau khi khi được hoàn thành hệ thống COMPASS bao gồm 27 vệ tinh
MEO, 3 vệ tinh GSO và 5 vệ tinh GEO. Vệ tinh truyền 4 tần số sóng mang
như nhau để dẫn đường. Tín hiệu được điều biến với dòng bit xác định trước,
bao gồm dữ liệu quĩ đạo, thời gian và có băng tần phù hợp để dẫn đường
chính xác. Ba vệ tinh GEO được đưa lên quĩ đạo giữa các năm 2000 và 2003.
Hai vệ tinh GEO được đưa lên năm 2007 với dự định phủ sóng toàn bộ Trung
Quốc và một phần diện tích các nước lân cận, sau đó sẽ phát triển thành hệ
thống dẫn đường toàn cầu. Hệ thống được triển khai trong hai giai đoạn. Giai
đoạn đầu thiết kế, xây dựng hệ thống vệ tinh thử nghiệm dẫn đường BeiDou1. Trên cơ sở BeiDou-1, Trung Quốc tiến hành xây dựng hệ thống vệ tinh dẫn
đường toàn cầu (CNSS) gọi là COMPASS. Hệ thống đầy đủ bao gồm 5 vệ
tinh địa tĩnh và 30 vệ tinh hoạt động ở quĩ đạo trung bình (MEO).
Compass cung cấp hai dịch vụ: Dịch vụ miễn phí cho dân sự có độ
chính xác vị trí trong vòng 10 m, vận tốc 0,2 m/s, thời gian trong khoảng 50
ns và dịch vụ thuê bao; dịch vụ cho quân đội có độ chính xác cao hơn. Ban
đầu, hệ thống chỉ cung cấp dịch vụ cho Trung Quốc và các nước lân cận
nhưng đích cuối cùng sẽ là hệ thống dẫn đường toàn cầu, hoạt động giống như
GPS và GLONASS. Cuối năm 2011 vệ tinh thứ 10 đã được đưa lên quĩ đạo
và năm 2012 dự kiến sẽ có thêm 6 vệ tinh. Theo kế hoạch, COMPASS sẽ hoạt
động đầy đủ vào năm 2020 với 30 vệ tinh.

Các vệ tinh GPS bay vòng quanh Trái Đất hai lần trong một ngày theo
một quỹ đạo rất chính xác và phát tín hiệu có thông tin xuống Trái Đất. Về
bản chất máy thu GPS so sánh thời gian tín hiệu được phát đi từ vệ tinh với
thời gian nhận được chúng. Sai lệch về thời gian cho biết máy thu GPS ở cách
vệ tinh bao xa. Rồi với nhiều quãng cách đo được tới nhiều vệ tinh máy thu
có thể tính được vị trí của người dùng và máy thu phải nhận được tín hiệu của
ít nhất ba vệ tinh để tính ra vị trí hai chiều (kinh độ và vĩ độ) và để theo dõi
được chuyển động. Khi nhận được tín hiệu của ít nhất 4 vệ tinh thì máy thu có
thể tính được vị trí ba chiều (kinh độ, vĩ độ và độ cao). Một khi vị trí người
dùng đã tính được thì máy thu GPS có thể tính các thông tin khác, như tốc độ,
hướng chuyển động, bám sát di chuyển, khoảng hành trình, quãng cách tới
điểm đến, thời gian Mặt trời mọc, lặn và nhiều thứ khác nữa.
Vệ tinh GPS phát hai tín hiệu vô tuyến công suất thấp dải L1 và L2.
(dairL là phần sóng cực ngắn phổ điện từ trải rộng từ 0,39 tới 1,55 GHz). GPS
dân sự dùng tần số L1 1575.42 MHz trong dải UHF. Tín hiệu truyền trực thị,
có nghĩa là chúng sẽ xuyên qua mây, thủy tinh và nhựa nhưng không qua
phần lớn các đối tượng cứng như núi và nhà.
Ngày nay, GPS được ứng dụng rất rộng rãi trong nghiên cứu khoa học
cũng như trong thực tiễn đời sống như: nghiên cứu chuyển dịch hiện đại của
vỏ Trái đất, mực nước biển dâng, hình dạng Trái đất, nghiên cứu triều, nghiên
cứu khí tượng, xây dựng hệ quy chiếu hệ tọa độ quốc gia, quản lý điều hành
xe, quản lý con người,…
1.2. Ứng dụng của công nghệ GPS trong xây dựng lưới khống chế trắc
địa
1.2.1. Giới thiệu về lưới khống chế trắc địa
Mỗi quốc gia đều sử dụng một mạng lưới trắc địa cơ bản thống nhất
trong một hệ quy chiếu với một gốc tọa độ và độ cao. Lưới trắc địa Việt Nam
được sử dụng từ trước cho tới năm 2000 đã dùng Elipxoid Kraxovski theo gốc
7


Lưới khống chế đo vẽ là lưới trắc địa chêm dày vào mạng lưới trắc địa
nhà nước và mạng lưới trắc địa khu vực để đảm bảo đủ mật độ điểm đo vẽ địa
hình. Tỷ lệ bản đồ đo vẽ càng lớn thì mật độ điểm khống chế càng phải cao.
Lưới khống chế mặt bằng phục vụ cho công tác đo vẽ địa chính và
công trình xây dựng là lưới với các điểm tọa độ được chêm dày từ các điểm
của lưới khống chế nhà nước, với những qui định về độ chính xác cũng như
mật độ điểm được qui định riêng dành cho công tác địa chính cũng như xây
dựng công trình.
Lưới khống chế mặt bằng phục vụ cho đo vẽ bản đồ địa hình tỷ lệ lớn
khu vực xây dựng công trình được thiết kế theo hướng:
- Tối ưu hoá về độ chính xác: Lưới có độ chính xác cao nhất với chi phí
lao động và thời gian cho trước.
- Tối ưu hoá về giá thành: Lưới có độ chính xác cho trước với giá thành
nhỏ nhất.
1.2.2. Phương pháp thành lập lưới khống chế trắc địa truyền thống
* Phương pháp lưới tam giác
Khái niệm: Lưới tam giác là dạng cơ bản nhất của lưới trắc địa. Các
điểm cơ sở trắc địa được chọn trên mặt đất, liên kết với nhau tạo thành một
mạng lưới tam giác.
Trong một tam giác có 6 yếu tố là 3 góc và 3 cạnh, các góc quyết định
hình dạng của nó, còn các cạnh quyết định độ lớn của nó, việc lựa chọn các
đại lượng đo sẽ cho ta các mạng lưới tam gì

9


Hình 1.3a: Là dạng chuỗi tam giác, trong đó có 2 điểm cấp cao A và B đã biết
tọa độ, đo 18 góc trong lưới tam giác và một cạnh gốc nối hai điểm IV và V.

Hình 1.3b: Là dạng lưới tứ giác trắc địa, biết tọa độ hai điểm A và B, đo 8

β2

β2

β3

A β1
7

4
3
β
2

β6

β5

5

6
b)

4

β7

9

5

β 5 β6

2

A

B

β4

β3

5

E

7

D
8

B

c)

C

Hình 1.4. Các dạng đặc trưng của lưới đường chuyền
- Đường chuyền hình 1.4a là dạng đường chuyền đơn nối 2 điểm cao
cấp A và B, còn gọi là đường chuyền phù hợp.

Elipxoid hoàn toàn giống với hệ tọa độ trắc địa Quốc tế WGS - 84.
Khi đo GPS có yêu cầu sử dụng hệ tọa độ địa phương hoặc hệ tọa độ
độc lập thì phải tính chuyển đổi tọa độ và cần phải có các tham số kỹ thuật
sau:
- Tham số hình học của Elipxoid tham khảo
- Độ kinh của kinh tuyến giữa múi chiếu
- Hằng số cộng vào tung độ, hoành độ
- Độ cao thường của mặt chiếu
13


- Tọa độ điểm khởi tính và phương vị khởi tính
Khi tính chuyển từ hệ tọa độ trắc địa Quốc tế của lưới GPS sang hệ tọa
độ khu vực, cần phải đảm bảo yêu cầu : Bình sai lưới GPS trong hệ tọa độ
vuông góc phẳng theo phép chiếu Gauss (Ko = 1),có kinh tuyến trục Lo cách
khu đo không quá 20 km. Nếu sử dụng phép chiếu UTM 6 độ (Ko = 0.9996)
thì kinh tuyến trục cách khu đo trong giới hạn 160km đến 200km. Nếu sử
dụng phép chiếu UTM 3 độ (Ko = 0.9999) thì kinh tuyến trục cách khu đo
trong giới hạn 70km đến 110km. Khi chọn phép chiếu Gauss phải sử dụng
Ellipxoid Krasovxky, còn nếu dùng phép chiếu UTM thì sử dụng Ellipxoid
WGS - 84.
2. Chọn điểm
Người chọn điểm phải tìm hiểu yêu cầu, mục đích nhiệm vụ, điều kiện
tự nhiên và xã hội của khu đo, dựa vào thiết kế kỹ thuật đã được phê duyệt để
tiến hành khảo sát, chọn điểm lưới GPS ngoài hiện trường
Vị trí các điểm GPS được chọn phải thoả mãn các yêu cầu sau:
- Vị trí điểm được chọn phải phù hợp với yêu cầu của thiết kế kỹ thuật,
thuận lợi cho việc đo nối và cho các công tác đo đạc tiếp theo.
- Điểm chọn phải được đặt ở nơi có nền đất, đá ổn định, sử dụng được
lâu dài và an toàn khi đo đạc.

Điểm GPS các cấp đều chôn mốc vĩnh cửu, khi chôn mốc đáy hố phải
đổ gạch, sỏi hoặc đổ một lớp bê tông lót.
Mốc có thể đúc sẵn bằng bê tông cốt thép theo quy cách trong Quy
phạm hiện hành của Nhà nước rồi đem chôn, hoặc có thể đúc ở hiện trường,
hoặc có thể lợi dụng nền đá, nền bê tông khoan gắn thêm dấu mốc ở hiện
trường.

15


Đất dùng để chôn mốc GPS phải được sự đồng ý của cơ quan quản lý,
người đang sử dụng đất cần làm thủ tục chuyển quyền sử dụng đất và làm các
thủ tục uỷ quyền bảo quản mốc.
4. Thiết kế lịch đo
Điều kiện tối thiểu của đo GPS là máy thu phải quan sát được ít nhất là
4 vệ tinh, trong trắc địa đòi hỏi cần phải có trị đo thừa. Tùy vào cấp hạng của
lưới mà người ta yêu cầu số vệ tinh tối thiểu mà máy thu phải quan sát được
thường là nhiều hơn 4). Ví dụ: Lưới địa chính cơ sở hạng 3 phải có số vệ tinh
tối thiểu quan sát được là 6 vệ tinh. Mặt khác đồ hình vệ tinh cũng ảnh hưởng
đến độ chính xác của định vị, đặc trưng bởi đại lượng PDOP, PDOP càng lớn
thì định vị càng kém và ngược lại. Mỗi cấp lưới người ta cũng qui định PDOP
tối đa. Ví dụ: Lưới địa chính cơ sở hạng 3 có PDOP tối đa là 3. Không phải
lúc nào trong ngày cũng có được điều kiện như trên. Chính vì vậy mà cần
phải lập lịch đo. Lập lịch đo là chọn trong ngày những khoảng thời gian nào
có những điều kiện của lưới yêu cầu. Ta chỉ tiến hành đo đạc ở những khoảng
thời gian đó.
Để lập lịch đo cần có những yêu cầu sau:
- Có tọa độ gần đúng của khu đo
- Có tệp lịch vệ tinh dự báo (không cũ quá 1 tháng)
- Có phần mềm chuyên dụng để tính toán lập lịch

bảng (1.2) dưới đây.

17


Bảng 1.1. Yêu cầu kỹ thuật cơ bản khi đo GPS các cấp hạng
Cấp hạng

Hạng mục

Hạng

Hạng

Hạng

Cấp

Cấp

II

III

1

2

≥ 15


quan sát được
Số lần đo lặp TB

tĩnh nhanh
đo tĩnh

≥2

≥5
≥2

≥5
≥ 1.6

≥5
≥ 1.6

≥5
≥ 1.6

trạm
Thời gian quan trắc

tĩnh nhanh
đo tĩnh

≥ 90

≥2
≥ 60

hiệu (s)

tĩnh nhanh

÷ 60

÷ 60

÷ 60

÷ 60

÷ 60

Bảng 1.2. Thời gian ca đo tối thiểu
Độ dài cạnh đo [km]

Độ dài thời gian ca đo (‘)

0–1

20 – 30

1–5

30 – 60

5 – 10

60 – 90

Sau khi chuẩn bị xong các công việc cần thiết thì ta tiến hành đo GPS.
Tùy thuộc vào yêu cầu độ chính xác mà ta chọn loại mấy thu GPS sao cho
phù hợp. Có hai loại máy thu GPS, đó là mấy thu một tần và máy thu 2 tần.
Về cơ bản hai loại này giống nhau chỉ khác nhau ở chỗ máy thu hai tần là khả
năng khử đi ảnh hưởng của tầng điện ly bằng cách kết hợp các trị đo pha trên
hai tần số L1 và L2 để tạo thành trị đo L3 không chứa độ trễ điện ly.
Các máy thu sẽ được đặt vào mốc GPS đã được lập lịch đo từ trước.
Trước khi tiến hành đo thì việc đầu tiên là tiến hành định tâm cân bằng máy,
sao cho tâm máy trùng với tâm mốc GPS và bọt thủy ở vị trí cân bằng.
Việc xác định ca đo phải được thực hiện vào trước khi đo đạc và phải
xác định được máy thu nào đặt tại điểm nào, thời gian bật máy, tắt máy, thiết
kế ca đo phụ thuộc vào các yếu tố sau:
- Qui định của qui phạm
19


- Đồ hình của lưới
- Số lượng máy sử dụng
- Khả năng di chuyển của các điểm trong lưới
- Kết quả lập lịch đo
Thời gian trong một ca đo phụ thuộc vào các yếu tố sau:
- Độ chính xác yêu cầu khi xác định Baseline, đo càng lâu thì càng
chính xác và ngược lại
- Số vệ tinh quan sát được, số vệ tinh càng ít thì càng đo lâu và ngược lại
- Chiều dài của Baseline, Baseline càng dài thì càng phải đo lâu và
ngược lại
Mỗi ca đo có thể có N máy tham gia, cứ N máy thu thì sẽ có N(N-1)/2
Baseline được xác định, nhưng chỉ có N-1 Baseline là độc lập, trong thực tế
thì vẫn sử dụng tất cả các Baseline thu được.
7. Xử lý số liệu

sự thay thế phát triển phần mềm cao hơn. Và phần mềm thế hệ tiếp theo của
hãng là phần mềm TBC (Trimble Business Center). Phần mềm này rất thân
thiện với người dùng, dễ dàng tính toán, xử lý hơn rất nhiều so với các phần
mềm cũ. Cùng với xu thế phát triển của thời đại công nghệ, phần mềm TBC
21


không ngừng được phát triển và cập nhập, hiện nay đã được phát triển lên
phiên bản 2.20 thông minh hơn và dễ sử dụng hơn.
2.2 Cài đặt phần mềm TBC
2.2.1. Cài đặt các phần mềm hỗ trợ và cài TBC
Tương tự như các phần mềm khác để bắt đầu cài đặt, ta cần đưa đĩa
phần mềm vào ổ đĩa CD của máy tính. Trong mỗi đĩa chúng ta hãy chạy file
fsplash.

Hình 2.1. Giao diện trình cài đặt
Cài đặt Microsoft .NET Framework v3.5.

Hình 2.2. Giao diện cài đặt Microsoft .NET Framework v3.5
22