ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN
TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM

NGUYỄN QUỐC THỊNH

ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ GPS VÀ TOÀN ĐẠC ĐIỆN
TỬ ĐỂ XÂY DỰNG LƯỚI KHỐNG CHẾ PHỤC VỤ
THÀNH LẬP BẢN ĐỒ ĐỊA CHÍNH
TẠI HUYỆN YÊN LẬP, TỈNH PHÚ THỌ

LUẬN VĂN THẠC SĨ QUẢN LÝ ĐẤT ĐAI

Thái Nguyên, năm 2015


ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN
TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM

NGUYỄN QUỐC THỊNH

ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ GPS VÀ TOÀN ĐẠC ĐIỆN
TỬ ĐỂ XÂY DỰNG LƯỚI KHỐNG CHẾ PHỤC VỤ
THÀNH LẬP BẢN ĐỒ ĐỊA CHÍNH
TẠI HUYỆN YÊN LẬP, TỈNH PHÚ THỌ

Ngành: Quản lý đất đai
Mã số ngành: 60.85.01.03

LUẬN VĂN THẠC SĨ QUẢN LÝ ĐẤT ĐAI
Người hướng dẫn khoa học: TS. Lê Văn Thơ


Phú Thọ, Phòng TNMT huyện Yên Lập đã nhiệt tình giúp đỡ tôi trong thời gian
điều tra số liệu và những ý kiến đóng góp quý báu cho luận văn của tôi.
Tôi xin cảm ơn bạn bè, đồng nghiệp, gia đình đã động viên, giúp đỡ tôi trong
thời gian học và thực hiện đề tài.
Xin trân trọng cảm ơn!

Học viên

Nguyễn Quốc Thịnh


iii

MỤC LỤC
LỜI CAM ĐOAN ....................................................................................................... i
LỜI CẢM ƠN ............................................................................................................ ii
MỤC LỤC ................................................................................................................. iii
DANH MỤC CÁC BẢNG........................................................................................ vi
DANH MỤC CÁC HÌNH ........................................................................................ vii
MỞ ĐẦU ....................................................................................................................1
1. Đặt vất đề .............................................................................................................1
2. Mục tiêu của đề tài ...............................................................................................2
2.1. Mục tiêu tổng quát ............................................................................................2
2.2. Mục tiêu cụ thể .................................................................................................2
3. Yêu cầu của đề tài ................................................................................................2
Chương 1: TỔNG QUAN VÀ CƠ SƠ KHOA HỌC .............................................3
1.1. Công tác thành lập bản đồ địa chính .................................................................3
1.1.1. Hệ thống lưới khống chế ............................................................................3
1.1.2. Những đặc điểm địa hình của vùng trung du phía bắc cần lưu ý khi xây
dựng lưới khống chế trắc địa ..............................................................................5

2.3.1. Phương pháp thu thập số liệu ...................................................................28
2.3.2. Phương pháp thành lập lưới .....................................................................29
2.3.2. Phương pháp xử lý và phân tích số liệu ...................................................29
2.3.4. Phương pháp kết hợp đo Công nghệ GPS và Toàn đạc điện tử trong thành
lập lưới đo vẽ bản đồ địa chính ..........................................................................29
Chương 3: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU .................................................................31
3.1. Điều kiện tự nhiên kinh tế xã hội....................................................................31
3.1.1 Điều kiện tự nhiên .....................................................................................31
3.1.2. Điều kiện kinh tế - xã hội .........................................................................34
3.1.3. Hiện trạng sử dụng đất huyện Yên Lập năm 2014 ...................................35
3.2. Công tác quản lý đất đai, đo đạc bản đồ địa chính tại khu vực huyện Yên Lập ..........36
3.2.1. Công tác đo đạc lập bản đồ đăng ký đất đai, lập hồ sơ địa chính, cấp giấy
CNQSD đất ở huyện Yên Lập ............................................................................36


v

3.2.2. Hiện trạng về thông tin tư liệu điểm tọa độ, độ cao có trong khu vực
huyện Yên Lập ...................................................................................................37
3.3. Thiết kế lưới địa chính huyện Yên Lập ..........................................................40
3.3.1. Công tác khảo sát thiết kế lưới .................................................................40
3.3.3. Một số tham số cơ bản Lưới địa chính huyện Yên Lập ...........................42
3.3.4 . Công tác đo lưới địa chính thành lập bằng công nghệ GPS ....................43
3.3.5. Kết quả Bình sai lưới địa chính thành lập bằng công nghệ GPS .............44
3.3.6. Đánh giá độ chính xác lưới địa chính thành lập bằng công nghệ GPS ....50
3.4. Sử dụng công nghệ GPS đo lưới khống chế đo vẽ .........................................51
3.4.1. Sử dụng công nghệ GPS đo lưới khống chế đo vẽ thay thế phương pháp
đường chuyền phục vụ đo vẽ bản đồ địa chính tại huyện Yên Lập Tỉnh Phú Thọ
............................................................................................................................51
3.3.5. Phân tích kết quả đo GPS lưới kinh vĩ thành lập bằng công nghệ GPS...54

Hình 1.5. Sơ đồ đó với hai máy tối thiểu giữa hai điểm gốc ................................... 22
Hình 1.6. Sơ đồ đó với ba máy giữa hai điểm gốc ................................................. 22
Hình 1.7.Sơ đồ đó với bốn máy đo giữa hai điểm gốc ............................................. 23
Hình 18. Sơ đồ chêm điểm giữa hai và ba điểm gốc ............................................... 23
Hình 3.1. Vị trí huyện Yên lập [12] .......................................................................... 31
Hình 3.2. Sơ đồ lưới địa chính huyện Yên Lập ........................................................ 42
Hình 3. 3 Sơ đồ Lưới kinh vĩ Xã Hưng Long Huyện Yên Lập ................................ 52
Hình 3.4 Lưới khống chế đo vẽ thành lập bằng phương pháp đường chuyền
toàn đạc dựa trên hệ thống các điểm Lưới Kinh vĩ bằng phương pháp
GPS. ............................................................................................................. 55


1

MỞ ĐẦU
1. Đặt vất đề
Yêu cầu đặt ra đối với hệ thống quản lý đất đai là sử dụng tài nguyên đất một
cách hợp lý, sử dụng hiệu quả và đất đai được bảo vệ, nhằm đảm bảo thực hiện tốt
các mục tiêu phát triển kinh tế và công bằng xã hội. Một hệ thống quản lý đất đai
hiện đại sẽ đảm bảo quyền lợi hợp lý của Nhà nước, nhà đầu tư và người sử dụng
đất cũng như mọi thành phần có liên quan. Hệ thống hồ sơ địa chính gồm bản đồ
địa chính và hệ thống sổ sách đi kèm phải được thiết lập rõ ràng cho từng thửa đất.
Trong giai đoạn thực hiện công nghiệp hóa, hiện đại hóa hiện nay ở nước ta,
việc thiết lập, quản lý hệ thống hồ sơ địa chính số là một yêu cầu tất yếu. Hệ thống
hồ sơ địa chính được thiết lập phải là một hệ thống hồ sơ hiện đại áp dụng được
những công nghệ tin học tiên tiến, đây là một yêu cầu đòi hỏi bức thiết, nhưng cũng
thật sự khó khăn bởi cùng lúc phải đầu tư một cách đồng bộ từ trình độ nghiệp vụ
của những người tác nghiệp, quản lý, hệ thống thiết bị phần cứng, phần mềm, hệ
thống dữ liệu…
Bản đồ địa chính phục vụ trước hết cho nhu cầu quản lý nhà nước về đất đai

- Xác định những tồn tại trong công tác thành lập bản đồ địa chính tại huyện
Yên Lập, tỉnh Phú Thọ;
- Ứng dụng công nghệ GPS nhằm nâng cao hiệu quả công tác thành lập bản đồ
địa chính tại huyện Yên Lập, tỉnh Phú Thọ.
3. Yêu cầu của đề tài
Kết quả nghiên cứu của đề tài phản ánh đúng lưới đo địa chính bằng công
nghệ GPS tại huyện Yên Lập, tỉnh Phú Thọ.
Các đề xuất, giải pháp và biện pháp phải đưa ra cần khách quan và phù hợp
với kết quả nghiên cứu.


3

Chương 1
TỔNG QUAN VÀ CƠ SƠ KHOA HỌC

1.1. Công tác thành lập bản đồ địa chính
1.1.1. Hệ thống lưới khống chế
Lưới toạ độ địa chính
Bản đồ địa chính tỷ lệ 1:200, 1:500, 1:1000, 1:2000, 1:5000 và 1:10000 được
thành lập ở múi chiếu 3o trên mặt phẳng chiếu hình, trong hệ tọa độ Quốc gia VN2000 và độ cao Nhà nước hiện hành. Kinh tuyến gốc (00) được quy ước là kinh
tuyến đi qua GRINUYT. Giá trị kinh tuyến trục phụ thuộc vào từng địa phương
được quy định riêng, như tỉnh Quảng Ninh được quy định 107045’. Điểm gốc của
hệ toạ độ mặt phẳng (điểm cắt giữa kinh tuyến trục của từng tỉnh và xích đạo) có X
=0 km, Y=500 km. Điểm gốc của hệ độ cao là điểm độ cao gốc ở Hòn Dấu - Hải
Phòng [4].
1. Yêu cầu về điểm khống chế đối với lưới địa chính
Cơ sở khống chế toạ độ, độ cao trong đo vẽ bản đồ địa chính gồm:
- Lưới tọa độ và độ cao Nhà nước các hạng.
- Lưới địa chính, lưới độ cao kỹ thuật.

ha đến trên 5 ha, mật độ từ điểm địa chính trở lên tối thiểu để phục vụ đo vẽ là 2
điểm [2].
2. Sơ đồ phát triển lưới địa chính
Chúng ta biết rằng lưới toạ độ nhà nước hiện nay đã được thống nhất xây
dựng trên toàn quốc, lưới toạ độ hạng III và IV nhà nước đã được xây dựng đảm
bảo mật độ cũng như độ chính xác phục vụ công tác thành lập bản đồ địa chính ở
những khu vực nông thôn, đất nông nghiệp, lâm nghiệp… Tuy nhiên, tại những
khu vực thành phố và thị xã mạng lưới này không đáp ứng được nhu cầu do bị
mất mát và hư hỏng nhiều.


5

Phương pháp cơ bản để xây dựng lưới hiện nay là chêm dày từ các cấp lưới
hạng cao nhà nước như hạng I và hạng II, tạo nên mạng lưới địa chính cơ sở đạt độ
chính xác tiêu chuẩn hạng III và mật độ đạt tương đương hạng IV nhà nước. Để
tăng dày mật độ điểm khống chế tọa độ ta chêm dày thêm vào lưới địa chính cơ sở
lưới toạ độ địa chính cấp 1, 2 và tiếp sau đó chêm dày các cấp lưới thấp hơn [2].
Như vậy, việc phát triển lưới địa chính nói chung không khác biệt với phát
triển các lưới trắc địa khác.
Lưới toạ độ địa chính được thành lập nhằm mục đích phục vụ đo vẽ bản đồ địa
chính, tính thống nhất về độ chính xác là yếu tố cơ bản quan trọng nhằm đảm bảo
cho bản đồ địa chính được thành lập ở những vùng khác nhau vẫn đồng đều về chất
lượng, đặc biệt là đảm bảo độ chính xác yếu tố cần thiết thể hiện trên bản đồ.
Lưới địa chính được xây dựng bằng phương pháp đường chuyền hoặc bằng
công nghệ GPS theo đồ hình lưới tam giác dày đặc, đồ hình chuỗi tam giác, tứ giác
để làm cơ sở phát triển lưới khống chế đo vẽ.
1.1.2. Những đặc điểm địa hình của vùng trung du phía bắc cần lưu ý khi xây
dựng lưới khống chế trắc địa
Phú Thọ là tỉnh miền núi nằm ở phía Bắc đồng bằng Bắc Bộ, là cửa ngõ giao

xác định quanh trái đất. Vệ tinh được đưa
vào bay trong 6 mặt phẳng quỹ đạo
nghiêng 55o so với mặt phẳng xích đạo trái
đất, mỗi mặt phẳng quỹ đạo có 4 hoặc 5 vệ
tinh (xem hình 1.1). Qũy đạo vệ tinh gần
hình tròn, ở độ cao 12.600 dặm (20.200
km), chu kỳ 718 phút. Mỗi vệ tinh có trang
bị tên lửa đẩy để điều chỉnh quỹ đạo, thời
hạn sử dụng khoảng 7,5 năm.

Hình 1.1.Sơ đồ quỹ đạo vệ tinh hệ
thống GPS

- Quỹ đạo vệ tinh gần hình tròn, ở độ cao 20.200km, chu kỳ 12 giờ.
- Giai đoạn bổ sung (vệ tinh thuộc khối IIR) sẽ thay thế vệ tinh khối II/IIA.
Mỗi vệ tinh có trang bị tên lửa đẩy để điều chỉnh quỹ đạo và thời hạn sử dụng
khoảng 7,5 năm.
(2) Đoạn điều khiển
- Đoạn điều khiển là các trạm mặt đất theo dõi các tín hiệu vệ tinh và gửi đi
những điều chỉnh cần thiết. Căn cứ không quân Falcon ở Colorado Spring, bang


9

Colorado, USA là nơi điều khiển vận hành hệ thống. Đoạn điều khiển bao gồm 4
trạm theo dõi vệ tinh và 3 trạm tải dữ liệu phân bố trên toàn cầu. Mỗi vệ tinh hàng
ngày bay qua một trạm theo dõi.
- Số liệu GPS được thu thập bởi các trạm theo dõi và truyền cho trạm chủ
Master Station ở Colorado Spring.
- Toạ độ của từng vệ tinh (Ephemeris) và độ lệch đồng hồ vệ tinh theo giờ

- Tín hiệu vệ tinh GPS được mã hoá, có hai loại mã C/A Code và P-Code.
Việc sử dụng tín hiệu mã hoá cho phép các vệ tinh GPS hoạt động trên cùng tần số
mà không bị nhiễu, mỗi vệ tinh phát đi một mã giả ngẫu nhiên duy nhất. Máy thu
GPS nhận dạng đọc tín hiệu GPS không đòi hỏi công suất lớn và máy thu GPS có
thể sử dụng anten nhỏ hơn, kinh tế hơn [10].


11

- Mã C/A-(Coare Acquisition) là mã giả ngẫu nhiên (PRN) được phát đi với
tần số 1.023 MHz (fo/10). Mã này lặp lại với tần suất miligiây. Phương trình giải
mã C/A không bảo mật do vậy mã C/A thông dụng trong nhiều máy thu dân sự để
dẫn đường và lập bản đồ. P.Code.
- P.Code là mã giả ngẫu nhiên (PRN) thứ hai, phát đi với tần số cơ bản fo =
10.23 MHz. Tín hiệu này lặp lại với tần suất 267 ngày. Chu kỳ 267 ngày chia thành
38 đoạn 7 ngày, trong đó có 6 đoạn giành riêng cho mục đích vận hành. Mỗi đoạn 7
ngày còn lại được gán mã phân biệt cho từng vệ tinh. P-Code cũng sử dụng được
trong các ứng dụng dân sự trong trường hợp phương trình giải mã không bảo mật.
Y.code.
Y.Code là dạng bảo mật của P-Code. Việc giải mã Y.Code chỉ thuộc về người
dùng có thẩm quyền. Vì vậy khi bên quân đội kích hoạt Y.Code thì người dùng
không thuộc quân đội sẽ không có khả năng sử dụng cả P.Code lẫn Y.Code. Việc sử
dụng Y.Code được coi là Anti-Spoofing (AS).
1.2.3.2. Phase sóng mang băng tần L.
Tín hiệu vệ tinh GPS điều biến sóng mang L chứa các thông tin quý giá về
thời gian và vị trí của vệ tinh. Mỗi vệ tinh có mã riêng phát trên 2 tần số mạng.
Bước sóng L1 = 19cm với tần số là 154*fo = 1575,42 MHz.
Bước sóng L2 = 24cm với tần số là 120*fo = 1227,60 MHz.
Mã sơ bộ (C/A) chỉ điều biến trên sóng mang L1.
Mã chính xác P-Code điều biến cả hai sóng mang L1 và L2 khi được bảo mật

Là kỹ thuật xác định toạ độ của điểm đặt máy thu tín hiệu vệ tinh trong hệ toạ
độ toàn cầu WGS -84. Kỹ thuật định vị này là việc tính toạ độ của điểm đo nhờ
việc giải bài toán giao hội nghịch không gian dựa trên cơ sở khoảng cách đo được
từ các vệ tinh đến máy thu và toạ độ của các vệ tinh tại thời điểm đo. Do nhiều
nguồn sai số nên độ chính xác vị trí điểm thấp, không dùng được cho việc đo đạc
chính xác, dung chủ yếu cho việc dẫn đường và các mục đích đạc có yêu cầu độ
chính xác không cao. Đối với phương pháp này chỉ sử dụng một máy thu tín hiệu
vệ tinh.
2. Định vị tương đối
Thực chất của phương pháp đo là xác định hiệu tọa độ không gian của 2 điểm
đo đồng thời đặt trên hai đầu của khoảng cách cần đo (Baseline). Độ chính xác của
phương pháp rất cao do loại trừ được nhiều nguồn sai số nên được sử dụng trong
đo đạc xây dựng lưới khống chế trắc địa và các công tác đo đạc bản đồ các tỷ lệ.
Do bản chất của phương pháp nêu cần tối thiểu hai máy thu vệ tinh trong 1 thời
điểm đo. Phụ thuộc vào quan hệ của các trạm đo trong thời gian đo mà người ta
chia thành các dạng đo tương đối sau:
Định vị tương đối theo phương pháp tĩnh (Static).
Đây là phương pháp chính xác nhất vì nó sử dụng cả 2 trị đo Code và Phase
sóng tải. Hai hoặc nhiều máy thu đặt cố định thu tín hiệu GPS tại các điểm cần đo
tọa độ trong khoảng thời gian thong thường từ 1 giờ trở lên.


13

Định vị GPS theo phương pháp đo tĩnh nhanh (Fast Static)
Phương pháp này về bản chất giống như đo GPS tĩnh nhưng thời gian đo
ngắn hơn. Gọi là đo nhanh - tăng tốc độ đo là do giải nhanh được số đa trị nguyên.
Phương pháp đòi hỏi dữ liệu trị đo pha sóng tải và trị đo Code. Phương pháp đo
tĩnh nhanh với máy thu GPS 2 tần số chỉ có hiệu quả trên cạnh ngắn. Thời gian đo
tĩnh nhanh thay đổi từ 8’ - 30’ phụ thuộc vào số vệ tinh và đồ hình vệ tinh phân bố

thời gian thực. (RTK) sử dụng trị đo phase sóng mang và trị do codes. Phương pháp
đo GPS RTK đòi hỏi tần số cao là tốc độ truyền tin cao do vậy nó bị hạn chế tầm
hoạt động. RTK có hiệu quả cao khi đo đạc và cắm điểm thiết kế ở vùng thoáng
đãng nhờ lợi điếm của kỹ thuật giải số đa trị nhanh. Kỹ thuật RTK cho độ chính
xác cao cỡ cm về định vị và 0.01 m/s về tốc độ. Nó được ứng dụng trong đo đạc,
dẫn đường hàng không, hàng hải và khảo sát thuỷ văn chính xác. Đối với đo đạc
mặt đất, đo toạ độ chi tiết, có thể cắm điểm ở thực địa với độ chính xác cao. Đây là
ưu điểm quan trong được ứng dụng trong đo đạc địa hình, địa chính tỷ lệ lớn.
6. Đinh vị DGPS (đo GPS cải chính phân sai)
Là phương pháp đo GPS sử dụng nguyên lý cả trị đo Cod và đo phas. Nội
dung của phương pháp đo là dùng 2 trạm đo trong đó 1 trạm gốc (trạm tĩnh) có toạ
độ biết trước và 1 trạm đo tại các điểm cần đo toạ độ (trạm động); trên cơ sở độ lệch
về toạ độ đo so với toạ độ thực tại trạm gốc để hiệu chỉnh vào kết quả đo tại các
trạm động.Yêu cầu quan trọng khi đo phân sai là trạm tĩnh và trạm di động phải thu
số liệu đồng thời và trạm di động phải ghi được số liệu của cùng số vệ tinh mà trạm
tĩnh cũng ghi được. Trạm tĩnh phải đặt ở điểm đã có toạ độ. Toạ độ trạm tĩnh phải
nhập qua bàn phím 1, vào phần mềm xử lý. Nếu toạ độ trạm tĩnh không chính xác
kết quả tính cải chính phân sai sẽ mắc sai số cùng độ lớn và phương vị của sai số
trạm tĩnh. Có hai phương pháp cải chính phân sai:Cải chính theo trị đo pseudorange
- Measurement Correction: Phần mềm Pfinder đọc file rover và lọc ra nhóm vệ tinh
mà máy rover dùng để định vị. Sử dụng số liệu trị đo code pseudorange trong file
base tới từng vệ tinh trong nhóm vệ tinh đó, phần mềm xác định sai số pseudorange


15

của từng vệ tinh so với khoảng cách thực của nó. Các sai số này được dùng để cải
chính số liệu định vị trong file rover.
- Cải chính theo vị trí - Position Correction



1.2.5. Các nguồn sai số
1.Tầm nhìn vệ tinh và sự trượt chu kỳ
Điểm quan trọng nhất khi đo GPS là phải có tầm nhìn thông tới ít nhất 4 vệ tinh.
Rõ ràng là khi sử dụng được càng nhiều vệ tinh thì kết quả định vị càng tốt hơn.
Tín hiệu GPS là sóng cực ngắn trong phổ điện từ, nó có thể xuyên qua mây
mù, song không thể truyền qua được tán cây hoặc các vật che chắn như nhà ở. Do
vậy tầm nhìn vệ tinh thông thoáng có tầm quan trọng đặc biệt đối với công tác trắc
địa GPS xây dựng các mạng lưới khống chế toạ độ. Khi sử dụng trị đo phase cần
phải bảo đảm thu tín hiệu vệ tinh liên tục nhằm xác định số đa trị nguyên khởi đầu.
Tuy nhiên có trường hợp ngay cả khi vệ tinh vẫn nhìn thấy nhưng máy thu vẫn bị
gián đoạn thu tín hiệu, trường hợp đó có một số chu kỳ không xác định đã trôi qua
mà máy thu không đếm được khiến cho số đa trị nguyên thay đổi và sai kết quả định
vị. Do đó cần phải phát hiện và xác định sự trôi (trượt) chu kỳ trong tín hiệu GPS.
Một số máy thu có thể nhận biết sự trượt chu kỳ và thêm vào số hiệu chính tương
ứng. Mặt khác khi tính toán xử lý số liệu GPS có thể dùng sai phân bội ba để nhận
biết và xử lý trượt chu kỳ (cycle slips) [10].
2. Hiện tượng đa tuyến
Anten phải có tầm nhìn vệ tinh thông thoáng với ngưỡng góc cao trên 150.
Việc chọn ngưỡng góc cao l50 này nhằm giảm ảnh hưởng bất lợi của chiết quang
của khí quyển và hiện tượng tia tuyến, hiện tượng đa tuyến phát sinh khi tín hiệu
GPS phản xạ từ các địa vật gần máy thu. Do vậy đường truyền tín hiệu GPS cần
phải tránh khu vực có khả năng phản xạ như hồ nước mặn, nhà cao tầng, xe cộ. Hầu
hết anten GPS phân biệt được tín hiệu phản xạ khi nó phản cực đảo. Một số anten
trắc địa có gắn bản (mâm anten) phẳng tròn các chắn tín hiệu phản xạ.
Tránh đặt máy thu gần các địa vật kim loại như hàng rào lưới thép đường truyền tải
điện để phòng tránh sự tạo ảnh vì trong trường hợp đó vật kim loại có vai trò như anten
thứ cấp làm méo kết quả định vị [10].