Ứng dụng công nghệ GPS xây dựng lưới địa chính huyện quang bình tỉnh hà giang

Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội - Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp ……………………….

iii
MỤC LỤC

LỜI CAM ðOAN i

LỜI CẢM ƠN ii

MỤC LỤC iii

DANH MỤC CÁC BẢNG vii

DANH MỤC CÁC HÌNH ẢNH viii

1. MỞ ðẦU 1

1.1. Tính cấp thiết của đề tài 1

1.2. Mục đích nghiên cứu 2

1.3. Yêu cầu của đề tài 2

1.4. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài 3

2. TỔNG QUAN CÁC VẤN ðỀ NGHIÊN CỨU 4

2.1. Khái quát chung về lưới khống chế trắc địa 4

2.1.1. Khái niệm về lưới khống chế trắc địa 4

2.1.2. Vai trò của lưới trắc địa mặt bằng Nhà nước 4

2.1.3. Các phương pháp xây dựng lưới trắc địa mặt bằng 4

2.1.3.1. Lưới tam giác ño góc 4

2.1.3.2. Lưới tam giác ño cạnh 5

2.1.3.3. Lưới ñường chuyền 5

2.1.3.4. Lưới trắc ñịa vệ tinh 5

2.1.4. Đặc điểm lưới trắc địa cơ sở của Việt Nam 6

2.1.4.1. Lưới tam giác ño góc hạng I, II miền Bắc 6

2.1.4.2. Xây dựng lưới toạ ñộ ở miền Trung và miền Nam 7

2.1.4.3. Lưới Doppler vệ tinh 8

2.1.4.4. Hoàn thiện lưới tọa ñộ nhà nước cấp “0” hạng I, II, III và xây dựng
hệ tọa ñộ VN-2000
9

2.2. Các hệ thống định vị toàn cầu và sự ra đời của hệ thống GPS ở một
số nước trên thế giới
10

2.2.1. Hệ thống định vị toàn cầu của Mỹ 11

2.2.1.1. Hệ thống TRANSIT 11

2.2.1.2. Hệ thống ñịnh vị toàn cầu GPS 12

2.2.2. Hệ thống định vị toàn cầu GLONASS của Nga 13

2.2.3. Hệ thống định vị toàn cầu của EU 14

2.2.4. Hệ thống định vị toàn cầu “Bắc Đẩu” của Trung Quốc 15

2.3. Cấu trúc và nguyên lý hoạt động của hệ thống GPS 16


Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội - Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp ……………………….

iv
2.3.1. Đoạn không gian (Space Segment) 17

2.3.2. Đoạn điều khiển (Control Segment) 18

2.3.3. Đoạn sử dụng (User Segment) 20

2.3.4. Nguyên tắc hoạt động của hệ thống GPS 20

2.3.5. Tín hiệu vệ tinh của hệ thống GPS 21

2.4. Đo đạc lưới khống chế bằng công nghệ GPS 21

2.4.1. Các đại lượng đo 21

2.4.1.1. ðo khoảng cách giả theo C/A-code và P-code 21

2.4.1.2. ðo pha của sóng tải 23

2.4.2. Nguyên lý định vị GPS 23

2.4.2.1. ðịnh vị tuyệt ñối (Point Positioning) 24

2.4.2.2. ðịnh vị GPS tương ñối (Relative Positioning) 28

2.4.3. Các loại sai số chủ yếu trong kết quả đo GPS 33

2.4.3.1. Sai số của ñồng hồ 33

2.4.3.2. Sai số của quỹ ñạo vệ tinh 34

2.4.3.3. Sai số do tầng ñiện ly và tầng ñối lưu 35

2.4.3.4. Sai số do nhiễu xạ của tín hiệu vệ tinh 35

2.4.3.5. Sai số do ảnh hưởng của sự phân bố vệ tinh trên bầu trời 36

2.4.3.6. Sai số do người ño 36

2.4.4. Nguyên lý cơ bản xử lý số liệu đo GPS 37

2.4.4.1. Nguyên lý cơ bản xử lý số liệu 37

2.4.4.2. Quy trình xử lý số liệu 37

2.4.5. Lý thuyết phương pháp bình sai gián tiếp mạng lưới GPS 40

2.5. Tổng quan những phát triển về các loại thiết bị thu GPS 41

3. ðỐI TƯỢNG, PHẠM VI, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN
CỨU
44

3.1. Đối tượng nghiên cứu 44

3.2. Phạm vi nghiên cứu 44

3.3. Nội dung nghiên cứu 44

3.4. Phương pháp nghiên cứu 44

4. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU 46

4.1. Đặc điểm điều kiện tự nhiên khu vực đo vẽ 46

4.1.1. Vị trí địa lý 46

4.1.2. Điều kiện khí hậu 47

4.1.3. Đặc điểm địa hình 48

4.1.4. Điều kiện thủy văn 48

4.1.5. Thực phủ 49


Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội - Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp ……………………….

v
4.2. Đánh giá hiện trạng hệ thống lưới trắc địa và tư liệu địa chính hiện
có tại khu vực nghiên cứu
49

4.2.1. Hệ thống các điểm tọa độ cấp cao Nhà nước 49

4.2.2. Điểm tọa độ địa chính 49

4.2.3. Các tư liệu bản đồ hiện có 50

4.3. Ứng dụng công nghệ đo GPS tương đối trạng thái tĩnh xây dựng lưới
địa chính huyện Quang Bình, tỉnh Hà Giang
50

4.3.1. Yêu cầu về thiết kế, chọn điểm, chôn mốc lưới GPS 50

4.3.2. Thiết kế lưới GPS 52

4.3.2.1. Nguyên tắc thiết kế 52

4.3.2.2. Giải pháp thiết kế cho lưới ñịa chính huyện Quang Bình 53

4.3.2.3. Thiết kế lưới ñịa chính khu ño huyện Quang Bình 53

4.3.3. Lập lịch đo 55

4.3.4. Tổ chức đo 58

4.3.5. Xử lý số liệu 62

4.3.5.1. Trút số liệu và nhập số liệu vào Project của khu ño 62

4.3.5.2. Nhập dữ liệu từ South sang GPSurvey ñể tính toán bình sai 67

4.3.6. Đánh giá kết quả lưới GPS sau bình sai 89

4.4. Ưu điểm và khả năng ứng dụng của công nghệ GPS trong công tác
xây dựng lưới địa chính ở khu vực miền núi phía Bắc của Tổ quốc
89

4.5. Công nghệ GPS những rủi ro và hướng khắc phục 91

5. KẾT LUẬN VÀ ðỀ NGHỊ 93

5.1. Kết luận 93

5.2. Đề nghị 94

TÀI LIỆU THAM KHẢO 96

PHẦN PHỤ LỤC 98

KẾT QUẢ TÍNH TOÁN BÌNH SAI LƯỚI ðỊA CHÍNH HUYỆN
QUANG BÌNH, TỈNH HÀ GIANG
101

Bang 1 101

BANG TRI DO GIA SO TOA DO VA CAC CHI TIEU SAI SO 101

Bang 2 103

BANG SAI SO KHEP HINH 103

Bang 3.1 106

BANG TRI DO, SO HIEU CHINH VA TRI BINH SAI GOC
PHUONG VI
106

Bang 3.2 109


Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội - Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp ……………………….

vi
BANG TRI DO, SO HIEU CHINH VA TRI BINH SAI CANH 109

Bang 3.3 112

BANG TRI DO, SO HIEU CHINH VA TRI BINH SAI CHENH
CAO
112

Bang 4 115

BANG TOA DO VUONG GOC KHONG GIAN SAU BINH SAI 115

Bang 5 118

BANG TOA DO TRAC DIA SAU BINH SAI 118

Bang 6 121

BANG THANH QUA TOA DO PHANG VA DO CAO BINH SAI 121

Bang 7 125

BANG CHIEU DAI CANH, PHUONG VI VA SAI SO TUONG HO125

KET QUA DANH GIA DO CHINH XAC 127

PHỤ LỤC: TÀI LIỆU KỸ THUẬT CỦA MÁY GPS 9600 (1
TẦN)
128














Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội - Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp ……………………….

vii
DANH MỤC CÁC BẢNG
Số bảng Tên bảng Trang


Bảng 2.1. Một số đặc trưng của ba hệ thống định vị toàn cầu 15
Bảng 4.1. Số giờ nắng và số ngày có nắng qua các tháng trong năm 47
Bảng 4.2. Tọa độ, độ cao các điểm khởi tính 54
Bảng 4.3. Thời gian đo 59
Bảng 4.4. Tổ chức các Session trong mạng lưới GPS 60






















Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội - Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp ……………………….

viii
DANH MỤC CÁC HÌNH ẢNH
Hình 2.1. Hệ thống định vị toàn cầu NAVSTA của Mỹ 12
Hình 2.2. Hệ thống định vị GLONASS của Nga 13
Hình 2.3. Hệ thống định vị toàn cầu của EU 14
Hình 2.4. Sơ đồ cấu trúc hệ thống định vị toàn cầu GPS 17
Hình 2.5. Các trạm điều khiển của hệ thống GPS 19
Hình 2.6. Mô hình khoảng cách code 22
Hình 2.7. Sơ đồ nguyên lý định vị GPS tuyệt đối 26
Hình 2.8. Sơ đồ định vị GPS vi phân (DGPS) 27
Hình 2.9. Định vị tương đối sai phân bậc một 28
Hình 2.10. Định vị tương đối sai phân bậc hai 29
Hình 2.11. Định vị tương đối sai phân bậc ba 29
Hình 2.12. Sơ đồ đo GPS động 32
Hình 2.13. Sơ đồ sai số quỹ đạo vệ tinh 34
Hình 2.14. Sơ đồ sai số do tầng điện ly, tầng đối lưu và sai số do hiện tượng
đa đường dẫn
36
Hình 4.1 Bản đồ vị trí khu vực nghiên cứu 46
Hình 4.2. Ảnh hưởng của tín hiệu đa đường dẫn 51
Hình 4.3. Góc mở lên bầu trời tại điểm đo GPS 51
Hình 4.4. Cửa sổ làm việc của phần mềm GPSurvey 55
Hình 4.5. Chọn thời gian lập lịch đo GPS 55
Hình 4.6. Chọn địa điểm xác định theo tọa độ sơ bộ của khu vực 56
Hình 4.7. Chọn các thông số cho trạm đo GPS 56
Hình 4.8. Chọn múi giờ đo 57
Hình 4.9. Chọn loại lịch sử dụng 57
Hình 4.10. Sơ đồ tín hiệu vệ tinh và giá trị PDOP 58
Hình 4.11. Ví dụ các Session thuộc lưới GPS huyện Quang Bình 60
Hình 4.12. Máy thu GPS 9600 – Trung Quốc 61

Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội - Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp ……………………….

ix

















Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội - Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp ……………………….


1
1. MỞ ðẦU
1.1. Tính cấp thiết của ñề tài
Đất đai là tài nguyên quốc gia vô cùng quý giá, là tư liệu sản xuất đặc
biệt, là thành phần quan trọng hàng đầu của môi trường sống, là địa bàn phân
bố các khu dân cư, xây dựng các cơ sở kinh tế, văn hóa, xã hội, an ninh quốc
phòng [11, tr. 5]. Đất đai ngày càng có vai trò đặc biệt quan trọng trong sự
phát triển nền kinh tế - xã hội của đất nước, khi xã hội càng phát triển thì con
người ngày càng nhận thức được giá trị của đất đai và Nhà nước cũng càng
cần phải có biện pháp quản lý chặt chẽ tài nguyên đất đai của quốc gia mình.
Hiến pháp Nước cộng hòa xã hội chủ nghĩa Việt Nam quy định: “Nhà
nước thống nhất quản lý toàn bộ đất đai theo quy hoạch và pháp luật, đảm bảo
sử dụng đúng mục đích và có hiệu quả” [10, tr. 202].
Từ xa xưa, ông cha ta đã biết dùng các công cụ thô sơ để đo vẽ lập bản
đồ phục vụ cho công tác quản lý đất đai. Xã hội ngày càng phát triển cùng với
sự phát triển của khoa học công nghệ, con người đã biết sử dụng máy móc,
thiết bị kỹ thuật hiện đại cho công tác xây dựng lưới khống chế trắc địa các
cấp để phục vụ công tác thành lập bản đồ như máy kinh vĩ quang học, máy
toàn đạc điện tử, công nghệ GPS
Ở nước ta, công nghệ GPS (Global Positioning System – Hệ thống định
vị toàn cầu) đã được ứng dụng một cách có hiệu quả trong công tác trắc địa,
địa chính từ đầu những năm 1990 và ngày càng được ứng dụng rộng rãi để
thành lập các loại lưới khống chế trắc địa phục vụ đo vẽ bản đồ địa chính.
Đến nay, đặc biệt công nghệ GPS đã được ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh
vực, trong đó việc ứng dụng công nghệ GPS cho công tác xây dựng lưới địa
chính phục vụ việc thành lập bản đồ địa chính đã thể hiện sự vượt trội về mọi
mặt kinh tế, kỹ thuật, khoa học công nghệ so với phương pháp đo đạc truyền
thống bởi các tính năng ưu việt của nó 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

Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội - Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp ……………………….


2
đạc và xử lý kết quả đo, độ chính xác cao, đơn giản tiện lợi, tiết kiệm thời
gian, chi phí thấp, có thể thực hiện trong mọi điều kiện địa hình và đặc biệt là
ở vùng đồi núi có địa hình phức tạp, cây cối rậm rạp mà không cần tầm nhìn
thông hướng giữa các điểm đo.
Huyện Quang Bình, tỉnh Hà Giang được thành lập theo Nghị định
146/2003/NĐ-CP của Chính phủ trên cơ sở chia tách 13 xã từ huyện Bắc
Quang và xáp nhập 02 xã thuộc huyện Hoàng Su Phì và Xín Mần có tổng diện
tích tự nhiên toàn huyện là 79.188 ha. Với sự phát triển kinh tế - xã hội của
huyện ngày càng nhanh chóng, do tác động của quá trình quy hoạch, xây
dựng trung tâm huyện lỵ, mặt bằng đất đai đã biến động nhiều. Mặt khác, hệ
thống bản đồ giải thửa, bản đồ địa chính trước đây vừa thiếu, lại đo đạc đã
lâu, công nghệ cũ, không đồng bộ và không được chỉnh lý biến động nên
thiếu độ chính xác. Vì vậy, việc xây dựng hệ thống lưới địa chính để thành lập
bản đồ địa chính phục vụ cho công tác quản lý đất đai ở huyện Quang Bình là
một yêu cầu cấp thiết.
Trước nhu cầu thực tế đó, được sự hướng dẫn của TS. Đàm Xuân
Hoàn, chúng tôi tiến hành nghiên cứu đề tài: “Ứng dụng công nghệ GPS xây
dựng lưới ñịa chính huyện Quang Bình, tỉnh Hà Giang”.
1.2. Mục ñích nghiên cứu
Mục đích của đề tài là ứng dụng công nghệ GPS vào việc xây dựng
lưới địa chính huyện Quang Bình, tỉnh Hà Giang, khu vực miền núi phía Bắc
của Tổ Quốc.
1.3. Yêu cầu của ñề tài
Nắm được quy trình xây dựng lưới địa chính bằng công nghệ GPS; ứng
dụng công nghệ GPS trong việc thiết kế, đo đạc, tính toán bình sai lưới địa
chính huyện Quang Bình, tỉnh Hà Giang thay thế cho phương pháp đo đạc
truyền thống và đánh giá khả năng ứng dụng của công nghệ GPS trong việc
xây dựng lưới địa chính ở khu vực miền núi phía Bắc của Tổ quốc.

Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội - Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp ……………………….


3
1.4. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của ñề tài
Sử dụng công nghệ GPS để xây dựng lưới địa chính thay thế cho các
phương pháp xây dựng lưới trắc địa truyền thống, trên cơ sở đó đánh giá khả
năng ứng dụng của công nghệ GPS trong việc xây dựng lưới địa chính tại khu
vực miền núi cực Bắc của Tổ quốc.
Luận văn có thể làm tài liệu tham khảo trong việc giảng dạy, chuyển
giao công nghệ GPS trong chương trình đào tạo bậc đại học.

Xem chi tiết: Ứng dụng công nghệ GPS xây dựng lưới địa chính huyện quang bình tỉnh hà giang