MỤC LỤC
MỤC LỤC.....................................................................................................1
DANH MỤC HÌNH VẼ.................................................................................2
Một số thuật ngữ thường dùng.......................................................................3
2.2.5. Thiết lập các múi tọa độ................................................................31
I. KẾT QUẢ BÌNH SAI MẶT BẰNG GPS...................................................51
PHỤ LỤC.......................................................................................................60
Network Adjustment Report........................................................................60
Adjustment Settings.....................................................................................61
Adjustment Statistics...................................................................................61
Control Coordinate Comparisons................................................................61
Adjusted Grid Coordinates..........................................................................63
Adjusted Geodetic Coordinates...................................................................63
Error Ellipse Components............................................................................63
Adjusted GPS Observations.........................................................................64
Covariance Terms........................................................................................65

1


DANH MỤC HÌNH VẼ
MỤC LỤC.....................................................................................................1
DANH MỤC HÌNH VẼ.................................................................................2
Một số thuật ngữ thường dùng.......................................................................3
2.2.5. Thiết lập các múi tọa độ................................................................31
I. KẾT QUẢ BÌNH SAI MẶT BẰNG GPS...................................................51
PHỤ LỤC.......................................................................................................60
Network Adjustment Report........................................................................60
Adjustment Settings.....................................................................................61
Adjustment Statistics...................................................................................61
Control Coordinate Comparisons................................................................61


Nga.
tắt hệ tọa độ quốc gia việt nam.
Hệ trắc địa quốc tế

3


MỞ ĐẦU
Như chúng ta đã biết 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 và tất cả cá 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). Nó được ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực như giao thông vân
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.
Với nhiệm vụ trên được sự giúp đỡ của TS.Bùi Thị Hồng Thắm, và qua
quá trình học tập và nghiên cứu tôi mạnh giạn xin được làm đồ án tốt nghiệp
với đề tài: “Nghiên cứu xử lý số liệu đo GPS của lưới khống chế trắc địa”
Nội dung của đề tài bao gồm 03 chương như sau:
1. Chương 1. Công nghệ GPS
2. Chương 2. Phần mềm xử lý số liệu đo GPS Trimble Business Center
3. 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

được thành tọa độ mặt bằng, độ chính xác cỡ 5m.
Hiện nay hệ thống này đã kết hợp với heẹ thống GPS vi phân để đáp
ứng 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
5


rất ngắn được mã hóa phát lên cho ít nhất hai vệ tinh để chuyển về 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

Cấu trúc và chức năng của GALILEO tương tự như các hệ thống GPS
và GLONASS là dựa trên các vệ tinh chuyển động trên các quỹ đạo quanh
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.
7


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



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 hiển 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 kh ông 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. Ứngdụng 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 qui 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
10

11


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 3I cạnh, các góc quyết định
B
IV cạnh quyết
VI định độ lớn của nó, việc lựa chọn các
hình dạng củaIInó, còn các
đại lượng đo sẽ cho ta các mạng lưới tam gi
-Hình 2.1a: Là dạng chuỗi tam giác,
A trong đó có 2 điểm cấpB cao A và B
đã biết tọa độ, đo 18 góc trong lưới tam giác và một cạnh gốc nối hai điểm IV
II
b)


c)

e)

Hình 1.3. Dạng cơ bản của lưới tam

V
I


giác

- Hình 2.1d: Là dạng lưới tam giác có hình rẻ quạt biết tọa độ 3 điểm
A, B, C, đo 9 góc tính tọa độ 2 điểm I và II.
Hình 2.1e: Là dạng chuỗi tam giác hình tuyến nối 2 điểm cấp cao là A
và B, để xác định tọa độ của 6 điểm cần đo 18 góc trong của 6 tam giác.
* Phương pháp lưới đường chuyền
Là dạng lưới thông dụng trong trắc địa. Các điểm cơ sở trắc địa
liên kết với nhau góc ngoặt của đường chuyền sẽ tính chuyền được tọa độ từ
D

B
1

β1
A

S1


Aβ
1

4

β3 3
β4

β8
β
β
7 8 β7 6
6

β5 4

3
2

5

6

7

5
A

9


chuyền rải trên toàn bộ khu đo tạo thành các đường gãy khúc gọi là đường
chuyền.
1.2.3. Phương pháp thành lập lưới khống chế trắc địa bằng công nghệ
GPS
1. Thiết kế lưới GPS, chọn hệ tọa độ
Việc thiết kế lưới GPS phải căn cứ vào yêu cầu thực tế và trên cơ sở
điều tra nghiên cứu kỹ các tài liệu gốc, số liệu gốc hiện có tại khu vực xây
14


dựng công trình. Trong lưới GPS giữa các điểm không cần nhìn thấy nhau,
nhưng để có thể tăng dày lưới bằng phương pháp đo truyền thống, mỗi điểm
GPS cần phải nhìn thông đến ít nhất một điểm khác.
Khi thiết kế lưới, để tận dụng các tư liệu trắc địa, bản đồ đã có, nên sử
dụng hệ tọa độ đã có của khu đo. Các điểm khống chế đã có nếu phù hợp với
yêu cầu của điểm lưới GPS thì tận dụng các mốc của chúng.
Lưới GPS phải được tạo thành 1 hoặc nhiều vòng đo độc lập, tuyến phù
hợp. Số lượng cạnh trong vòng đo độc lập, tuyến phù hợp trong các cấp lưới
GPS phải tuân theo qui định nêu trong bảng. Khi đo GPS ta sử dụng hệ thống
tọa độ trắc địa quốc tế WGS -84. Nếu yêu cầu sử dụng hệ tọa độ HN-72 hoặc
hệ tọa độ nào khác thì phải tính chuyển tọa độ. Các tham số hình học cơ bản
của Elipxoid toàn cầu và Elipxoid tham khảo của các hệ tọa độ phải phù hợp
với quy định ở bảng 2.1. Hệ tọa độ VN-2000 có các tham số hình học cơ bản
của 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

50m.
- Đi lại thuận tiện cho đo ngắm.
- Cần tận dụng các mốc khống chế đã có nếu chúng đảm bảo các yêu
cầu nêu trên.
- Nếu bắt buộc phải chọn điểm ở nơi bị che khuất thì phải mô tả sự che
khuất.

16


đó trong hệ tọa độ địa diện chân trời, để lập lịch đo và điều kiện quan
sát tốt nhất.
Công tác chọn điểm phải tuân theo các qui định sau:
Vẽ sơ đồ ghi chú điểm ngay ở ngoài thực địa (kể cả các điểm đã có
mốc cũ)
Tên điểm GPS có thể đặt theo tên làng, tên núi, địa danh, tên đơn vị,
công trình. Khi tận dụng điểm cũ không đổi tên điểm. Số hiệu điểm cần được
biên tập tiện lợi cho máy tính.
Khi điểm chọn cần đo nối thuỷ chuẩn, người chọn điểm phải khảo sát
tuyến đo thuỷ chuẩn ngoài thực địa và đề xuất kiến nghị.
Khi tận dụng điểm cũ phải kiểm tra tính ổn định, sự hoàn hảo, tính an
toàn và phù hợp với các yêu cầu của điểm đo GPS.
2. Chôn mốc
Quy cách của dấu mốc và mốc điểm GPS các cấp phải phù hợp với yêu
cầu quy phạm hiện hành của Nhà nước.
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

che khuất. Trong trường hợp này ta chỉ cần nhập tọa độ trung bình của cả khu
đo và nhận được kết quả lịch đo của cả khu đo.
- Lập lịch trong điều kiện các điểm đo cách xa nhau. Lúc này tọa độ
trung bình của khu đo không đặc trưng cho khu đo nữa, ta phải lập lịch cho
từng ca đo một.
- Lập lịch trong điều kiện các điểm đo bị che chắn. Lúc này ta cũng
phải lập lịch cho từng ca đo và phải mô tả sự che chắn của điểm đo.
18


Trước khi tiến hành đo cần sử dụng phần mềm PLAN hoặc QUICK
PLAN để lập lịch đo và cần lập bảng dự báo các vệ tinh có thể quan sát được.
Trong bảng có: số hiệu vệ tinh, độ cao vệ tinh và góc phương vị, thời gian
quan sát tốt nhất để quan sát nhóm vệ tinh tốt nhất, hệ số suy giảm độ chính
xác vị trí không gian 3 chiều. Khi xung quanh điểm đo có nhiều địa vật che
chắn phải lập lịch đo theo điều kiện che chắn thực tế tại điểm đo.
Tọa độ dùng để lập bảng dự báo cho các vệ tinh là kinh độ, vĩ độ trung
bình của khu đo. Thời gian dự báo nên dùng thời gian trung bình khi đo
ngắm. Lịch vệ tinh quảng bá không nên quá 20 ngày tuổi.
Độ dài ca đo không ít hơn 30 phút, với điều kiện vệ tinh không ít hơn 6
và PDOP không lớn hơn 5. Thời gian đo có thể kéo dài thêm đối với các cạnh
lưới dài có điều kiện thu tín hiệu tại điểm đo không tốt. Thời gian đo tối thiểu
của ca đo ứng với từng cấp hạng lưới được quy định và tính toán chi tiết tại
bảng (1.3) dưới đây.

Hạng mục

Cấp hạng

Hạng I

tinh (0)
tĩnh nhanh
Số lượng vệ tinh đo tĩnh

≥4

≥4

≥4

≥4

≥4

≥2

≥5
≥2

≥5
≥ 1.6

≥5
≥ 1.6

≥5
≥ 1.6

≥ 90




Tần suất thu tín
hiệu
(s)

đo tĩnh

10

10

10

10

10

tĩnh nhanh

÷ 60

÷ 60

÷ 60

÷ 60

÷ 60


- 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

20


- 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.
6. Đo đạc ngoài thực địa
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:

2.1 Tổng quan về phần mềm
2.1.1 giới thiệu về phần mềm
Trimble Business Center (TBC) là một phần mềm rất phù hợp cho xử
lý và phân tích dữ liệu đo GNSS và dữ liệu đo truyền thống (kinh vĩ, thủy
chuẩn và toàn đạc) và xuất dữ liệu vào các phần mềm thiết kế khác. Phần
mềm cung cấp các tính năng mới rất mạnh, độc đáo và đặc biệt rất thân thiện
với người dùng và do đó rất dễ học và sử dụng.
Phần mềm Trimble Business Center có hai phiên bản: Survey Standard
(chuẩn) và Survey Advanced (nâng cao).
Mô-đun Survey Advanced xử lý các cạnh L1 GPS, L2 GPS và
GLONASS và bình sai các véc-tơ L1, L2 và GLONASS. Nó cho phép xử lý
cạnh và bình sai lưới nâng cao.
Mô-đun Survey Standard chỉ xử lý cạnh L1 GPS và bình sai các véc-tơ
L1. Nó cung cấp công cụ xử lý cạnh và bình sai lưới cơ bản.
2.1.2. lịch sử phát triển
Từ ngày 14 tháng 9 năm 2011, tín hiệu vệ tinh thu được từ các máy thu
GPS/GNSS ở Việt Nam không sử dụng được các phần mềm GPSurvey, TGO
(Trimble Geomatic Office) do hãng TRIMBLE (Mỹ) phát hành để tính toán,
xử lý trị đo GPS/GNSS. Đây là một sự kiện đã được báo trước, không phải
hãng TRIMBLE không hỗ trợ phát triển phần mềm bình sai GPS nữa, mà là
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
23


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