ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN
TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM

TỐNG ĐỨC TRÍ

ỨNG DỤNG HỆ THỐNG ĐỊNH VỊ TOÀN
CẦU XÂY DỰNG LƯỚI ĐỊA CHÍNH CỤM 04
XÃ PHÍA TÂY BẮC THUỘC HUYỆN HÀ
TRUNG, TỈNH THANH HÓA

LUẬN VĂN THẠC SĨ QUẢN LÝ ĐẤT ĐAI

Thái Nguyên - 2018


ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN
TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM

TỐNG ĐỨC TRÍ

ỨNG DỤNG HỆ THỐNG ĐỊNH VỊ TOÀN
CẦU XÂY DỰNG LƯỚI ĐỊA CHÍNH CỤM 04
XÃ PHÍA TÂY BẮC THUỘC HUYỆN
HÀ TRUNG, TỈNH THANH HÓA
Ngành: Quản lý đất đai
Mã số: 8.85.01.03

LUẬN VĂN THẠC SĨ QUẢN LÝ ĐẤT ĐAI
Người hướng dẫn khoa học: PGS. TS Đàm Xuân Vận

Thái Nguyên - 2018

trong suốt quá trình thực hiện đề tài.
Xin chân thành cảm ơn gia đình, người thân, bạn bè, đồng nghiệp đã tạo
mọi điều kiện thuận lợi và giúp đỡ tôi về mọi mặt, động viên khuyến khích tôi
hoàn thành luận văn./.
Thanh Hóa, ngày 20 tháng 9 năm 2018
Tác giả luận văn
Tống Đức Trí


3

MỤC LỤC
LỜI CAM ĐOAN ................................................................................................. i
LỜI CẢM ƠN ..................................................................................................... ii
MỤC LỤC ......................................................................................................... iii
DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT ........................................................................... vi
DANH MỤC BẢNG ......................................................................................... vii
DANH MỤC HÌNH ......................................................................................... viii
MỞ ĐẦU............................................................................................................ 1

1. Tính cấp thiết của đề tài ............................................................................ 1
2. Mục tiêu nghiên cứu.................................................................................. 2
3. Ý nghĩa của đề tài...................................................................................... 2
Chương 1: TỔNG QUAN TÀI LIỆU ................................................................ 3

1.1. Khái quát hệ thống định vị toàn cầu GPS .............................................. 3
1.1.1. Khái niệm về GPS ............................................................................... 3
1.1.2. Các thành phần của GPS ..................................................................... 3
1.1.3. Các đại lượng đo ................................................................................. 6
1.1.4. Nguyên lý định vị GPS ....................................................................... 9

2.4. Nội dung nghiên cứu ................................................................................ 33
2.5. Phương pháp nghiên cứu.......................................................................... 33
2.5.1. Phương pháp thu thập số liệu thứ cấp .............................................. 33
2.5.2. Phương pháp thiết kế lưới ................................................................. 34
2.5.3. Phương pháp xây dựng lưới địa chính .............................................. 34
2.5.4. Phương pháp xử lý số liệu đo ........................................................... 34
2.5.5. Phương pháp kiểm tra lưới................................................................ 34
2.5.6. Phương pháp phân tích, so sánh........................................................ 35
Chương 3: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN ............................... 36

3.1. Điều kiện tư nhiên, kinh tế - xã hội của cụm 04 xã phía Tây Bắc
thuộc huyện Hà Trung, tỉnh Thanh Hóa ......................................................... 36
3.1.1. Đặc điểm tự nhiên ............................................................................. 36
3.1.2. Đặc điểm kinh tế và xã hội................................................................ 39
3.2. Thực trạng công tác đo đạc bản đồ địa chính trên địa bàn tỉnh Thanh Hóa
....... 40
3.3. Xây dựng lưới địa chính cụm 04 xã phía Tây Bắc thuộc huyện Hà
Trung, tỉnh Thanh Hóa .................................................................................... 42


5

3.3.1. Quy trình xây dựng lưới địa chính .................................................... 42
3.3.2. Thiết kế lưới địa chính ...................................................................... 43
3.3.3. Chọn điểm, chôn mốc địa chính ....................................................... 45
3.3.4. Tổ chức đo GPS ................................................................................ 51
3.3.5. Đo đạc thực địa ................................................................................. 55
3.3.6. Xử lý tính toán bình sai ..................................................................... 58
3.3. Đo kiểm tra ............................................................................................... 75
3.3.1. So sánh kết quả đo kiểm tra với kết quả đã thực hiện ...................... 76

Hệ thống dẫn đường bằng vệ tinh toàn cầu

GPS

Global Positioning System

HDOP

Hệ thống định vị toàn cầu
Horizon Dilution of Precision
Độ mất chính xác theo phương ngang

Mp

Sai số vị trí điểm

Mx, My, Mh

Sai số theo phương x, y, h

PDOP
Ratio

Position Dilution of Precision
Độ mất chính xác vị trí vệ tinh theo 3D
Tỉ số phương sai

Reference Variance Độ chênh lệch tham khảo
Rms
VDOP


Số lượng điểm GPS đã đo........................................................... 70

Bảng 3.8:

Kết quả đánh giá độ chính xác sau bình sai................................ 72

Bảng 3.9:

So sánh kết quả đánh giá độ chính xác đạt được ........................ 73

Bảng 3.10: So sánh kết quả đo với chỉ tiêu kỹ thuật của lưới địa chính
được thành lập bằng công nghệ GNSS ....................................... 74
Bảng 3.11: So sánh kết quả xử lý được với kết quả đo kiểm tra .................. 76


8

DANH MỤC HÌNH
Hình 1.1:

Mô hình hình ảnh trái đất và vệ tinh GPS .................................... 3

Hình 1.2:

Cấu trúc tín hiệu GPS ................................................................... 5

Hình 1.3:

Các trạm điều khiển GPS.............................................................. 6

Hình 3.1:

Sơ đồ vị trí khu vực nghiên cứu.................................................. 36

Hình 3.2:

Sơ đồ quy trình xây dựng lưới địa chính .................................... 42

Hình 3.3:

Mặt mốc điểm tọa độ địa chính .................................................. 46

Hình 3.4:

Quy cách mốc địa chính.............................................................. 49

Hình 3.5:

Sơ đồ chọn điểm, chôn mốc........................................................ 50

Hình 3.6:

Cửa sổ chương trình Trimble Geomatics office ......................... 51

Hình 3.7:

Cửa sổ Planning .......................................................................... 52

Hình 3.8:



1

MỞ ĐẦU
1. Tính cấp thiết của đề tài
Trong số 15 nội dung quản lý nhà nước về đất đai được quy định tại
Điều 22 Luật đất đai 2013, nhiệm vụ: “Khảo sát, đo đạc, lập bản đồ địa chính,
bản đồ hiện trạng sử dụng đất và bản đồ quy hoạch sử dụng đất; điều tra, đánh
giá tài nguyên đất; điều tra xây dựng giá đất” được đặt ở vị trí thứ 3.
Hệ thống định vị toàn cầu GPS là hệ thống định vị, dẫn đường sử dụng
các vệ tinh nhân tạo được Bộ Quốc phòng Mỹ triển khai từ những năm đầu
thập kỷ 70. Ban đầu, hệ thống này được dùng cho mục đích quân sự nhưng
sau đó đã được thương mại hóa, từ năm 1980 hệ thống định vị toàn cầu GPS
đã được sử dụng vào mục đích dân sự. Ngày nay, trong nhiều lĩnh vực của đời
sống kinh tế, xã hội đã và đang áp dụng công nghệ GPS.
Trong ngành trắc địa, công nghệ GPS đã mở ra thời kỳ mới, thay thế
công nghệ truyền thống trong việc thành lập và xây dựng dựng mạng lưới tọa
độ các cấp. Đối với ngành trắc địa bản đồ thì đây là cuộc cách mạng thực sự
cả về kỹ thuật, chất lượng cũng như hiệu quả kinh tế trên phạm vi toàn thế
giới nói chung và Việt Nam nói riêng. Hệ thống định vị toàn cầu GPS đã
được công nhận và sử dụng rộng rãi như một công nghệ tin cậy, hiệu quả
trong trắc địa bản đồ bởi tính ưu việt như: có thể xác định tọa độ của các điểm
từ điểm gốc khác mà không cần thông hướng; tính tự động hóa trong đo đạc
và xử lý kết quả đo; độ chính xác đo đạc ít phụ thuộc vào điều kiện thời tiết
(có thể đo trong mọi điều kiện thời tiết); việc xác định tọa độ các điểm nhanh
chóng, chính xác cao, ở bất kỳ vị trí nào trên trái đất; có thể thực hiện trong
mọi điều kiện địa hình mà không cần thông hướng giữa các điểm đo; tiết kiệm
thời gian, chi phí thấp; đáp ứng yêu cầu thay thế một số dạng công việc mà
phương pháp trắc địa truyền thống không thực hiện được như: đo hải đảo; đo
địa hình đáy biển; đo mặt cắt các sông lớn; đặc biệt là đo khoảng cách dài.

3

Chương 1
TỔNG QUAN TÀI LIỆU
1.1. Khái quát hệ thống định vị toàn cầu GPS
1.1.1. Khái niệm về GPS
Tên tiếng Anh đầy đủ của GPS là Navigation Satellite Timing and
Ranging Global Positioning System. Đây là một hệ thống radio hàng hải dựa
vào các vệ tinh để cung cấp thông tin vị trí 3 chiều và thời gian chính xác. Hệ
thống luôn sẵn sàng trên phạm vi toàn cầu và hoạt động trong mọi điều kiện
thời tiết.

Hình 1.1: Mô hình hình ảnh trái đất và vệ tinh GPS
Nguồn: Ahmed El-Rabbany (2007), Introduction to GPS [15]
1.1.2. Các thành phần của GPS
GPS gồm 3 đoạn: đoạn không gian, đoạn điều khiển và đoạn người sử
dụng.
1.1.2.1. Đoạn không gian (Space Segment)
- Hệ thống ban đầu có 24 vệ tinh, trong đó có 3 vệ tinh dự trữ. Hiện nay
đã có 31 vệ tinh bay xung quanh Trái đất trên 6 quỹ đạo gần tròn cách đều
nhau, với độ cao khoảng 20.200 km, góc nghiêng 550 so với mặt phẳng xích
đạo của trái đất. Chu kỳ quay của vệ tinh là 718 phút. [15]
- Chức năng chính của các vệ tinh là:


4

+ Nhận và lưu trữ dữ liệu được gửi lên từ các trạm điều khiển.
+ Duy trì thời gian chính xác bởi đồng hồ nguyên tử gắn trên vệ tinh.
+ Truyền thông tin và dữ liệu cho người sử dụng theo hai tần số là L1 và

và hoạt động của đồng hồ trên đó. Tất cả các số liệu đo khoảng cách, sự thay
đổi khoảng cách, các số liệu đo khí tượng ở mỗi trạm đều được truyền về trạm
trung tâm. Trạm trung tâm xử lý các số liệu được truyền từ các trạm theo dõi
và số liệu đo của chính nó để cho ra các ephemerit chính xác hoá của vệ tinh
và số hiệu chỉnh cho các đồng hồ vệ tinh. Các số liệu này được truyền trở lại
cho các trạm theo dõi và từ đó truyền tiếp lên cho các vệ tinh cùng các lệnh
điều khiển khác. [15]


6

Hình 1.3: Các trạm điều khiển GPS
Nguồn: Ahmed El-Rabbany (2007), Introduction to GPS [15]
1.1.2.3. Đoạn sử dụng (User Segment)
Gồm các máy thu đặt trên mặt đất, bao gồm phần cứng và phần mềm.
- Phần cứng là các máy đo có nhiệm vụ thu tín hiệu vệ tinh để khai thác,
sử dụng cho các mục đích, yêu cầu khác nhau của khách hàng.
- Phần mềm có nhiệm vụ xử lý các thông tin để cung cấp tọa độ của máy
thu.

Hình 1.4: Các thành phần chính của GPS
Nguồn: Ahmed El-Rabbany (2007), Introduction to GPS [15]
1.1.3. Các đại lượng đo
Việc định vị bằng GPS thực hiện trên cơ sở sử dụng hai dạng đại lượng
đo cơ bản, đó là đo khoảng cách giả theo các code tựa ngẫu nhiên (C/A-code
và P-code) và đo pha của sóng tải L1, L2 và tổ hợp L1/L2. [16]


7


2

 (z s 

2

 ct

(1.1)

z)

Trong đó, c là tốc độ lan truyền tín hiệu.
Trong trường hợp sử dụng C/A-code, theo dự tính của các nhà thiết kế
hệ thống GPS, kỹ thuật đo khoảng thời gian lan truyền tín hiệu chỉ có thể đảm
bảo độ chính xác đo khoảng cách tương ứng khoảng 30m. Nếu tính đến ảnh
hưởng của điều kiện lan truyền tín hiệu, sai số đo khoảng cách theo C/A code


sẽ ở mức 100 m là mức có thể chấp nhận được để cho khách hàng dân sự
được khai thác. Song kỹ thuật xử lý tín hiệu code này đã được phát triển đến
mức có thể đảm bảo độ chính xác đo khoảng cách khoảng 3m, tức là hầu như
không thua kém so với trường hợp sử dụng P-code vốn không dành cho khách
hàng đại trà. Chính vì lý do này mà trước đây Chính phủ Mỹ đã đưa ra giải
pháp SA để hạn chế khả năng thực tế của C/A code. Nhưng ngày nay do kỹ
thuật đo GPS có thể khắc phục được nhiễu SA, Chính phủ Mỹ đã tuyên bố bỏ
nhiễu SA trong trị đo GPS từ tháng 5 năm 2000. [9]
1.1.3.2. Đo pha sóng tải
Các sóng tải L1, L2 được sử dụng cho việc định vị với độ chính xác cao.
Với mục đích này người ta tiến hành đo hiệu số giữa pha của sóng tải do máy


Hình 1.6: Kỹ thuật giải đa trị tại các máy thu
Nguồn: Alfred Leick (1995), GPS Satellite Surveying) [16]
1.1.4. Nguyên lý định vị GPS
1.1.4.1. Định vị tuyệt đối (point positioning)
Đây là trường hợp sử dụng máy thu GPS để xác định ngay tọa độ của
điểm quan sát trong hệ tọa độ WGS-84. Đó có thể là các thành phần tọa độ
vuông góc không gian (X,Y,Z) hoặc các thành phần tọa độ trắc địa mặt cầu
(B,L,H). Hệ thống tọa độ WGS-84 là hệ thống tọa độ cơ sở của GPS, tọa độ
của vệ tinh và điểm quan sát đều lấy theo hệ thống tọa độ này.
Việc đo GPS tuyệt đối được thực hiện trên cơ sở sử dụng đại lượng đo là
khoảng cách giả từ vệ tinh đến máy thu theo nguyên tắc giao hội cạnh không
gian từ các điểm đã biết tọa độ là các vệ tinh.
Nếu biết chính xác khoảng thời gian lan truyền tín hiệu code tựa ngẫu
nhiên từ vệ tinh đến máy thu, ta sẽ tính được khoảng cách chính xác giữa vệ
tinh và máy thu. Khi đó 3 khoảng cách được xác định đồng thời từ 3 vệ tinh
đến máy thu sẽ cho ta vị trí không gian đơn trị của máy thu. Song trên thực tế
cả đồng hồ trên vệ tinh và đồng hồ trong máy thu đều có sai số, nên khoảng
cách đo được không phải là khoảng cách chính xác. Kết quả là chúng không
thể cắt nhau tại một điểm, nghĩa là không thể xác định được vị trí của máy
thu. Để khắc phục tình trạng này cần sử dụng thêm một đại lượng đo nữa, đó
là khoảng cách từ vệ tinh thứ 4, ta có hệ phương trình:



(XS1- X)2 +(YS1- Y)2 +(ZS1- Z)2 = (R1-ct)2
(XS2- X)2 +(YS2- Y)2 +(ZS2- Z)2 = (R2-ct)2
(XS3- X)2 +(YS3- Y)2 +(ZS3- Z)2= (R3-ct)2
(XS4- X)2 +(YS4- Y)2 +(ZS4- Z)2 = (R4-ct)2