1. Trang Chủ
  2. Kiến trúc - Xây dựng
  3. Đồ án tốt nghiệp: Phương án kinh tế kỹ thuật xây dựng lưới khống chế cơ sở bằng công nghệ GPS cho khu đô thị tại xã Vân Canh – Hoài Đức – Hà Nội

Đồ án tốt nghiệp: Phương án kinh tế kỹ thuật xây dựng lưới khống chế cơ sở bằng công nghệ GPS cho khu đô thị tại xã Vân Canh – Hoài Đức – Hà Nội

Đồ án tốt nghiệp với đề tài Phương án kinh tế kỹ thuật xây dựng lưới khống chế cơ sở bằng công nghệ GPS cho khu đô thị tại xã Vân Canh – Hoài Đức – Hà Nội có nội dung gồm 3 chương: chương 1 khái quát về công nghệ GPS, chương 2 thiết kế lưới khống chế cơ sở khu đô thị Vân Canh – Hoài Đức – Hà Nội, chương 3 hạch toán kinh tế. ®å ¸N TèT NGHIÖP TRêng ®¹i häc má - ®Þa ch©t LỜI MỞ ĐẦU Trong giai đoạn hiện nay, trước sự phát triển như vũ bão của khoa học công nghệ, việc áp dụng các thành tựu khoa học k

Thể loại Tài liệu miễn phí Kiến trúc - Xây dựng

Số trang 49

Ngày tạo 8/30/2018 4:36:23 AM +00:00

Loại tệp DOC

Kích thước 0.45 M

Tên tệp

Tải Đồ án tốt nghiệp: Phương án kinh tế kỹ thuật xây d... (.docx) Tải Đồ án tốt nghiệp: Phương án kinh tế kỹ thuật xây d... (.pdf)

Xem mẫu

  1. ®å ¸N TèT NGHIÖP TRêng ®¹i häc má - ®Þa ch©t LỜI MỞ ĐẦU Trong giai đoạn hiện nay, trước sự phát triển như vũ bão của khoa học công nghệ, việc áp dụng các thành tựu khoa học kỹ thu ật tiên ti ến vào trong tất cả các lĩnh vực của đời sống xã hội là một tất yếu khách quan. Trong trắc địa cũng vậy, công nghệ GPS đã mở ra một kỷ nguyên mới, đã thay thế công nghệ truyền thống trong việc thành lập và xây dựng các mạng lưới toạ độ các cấp. Ứng dụng công nghệ GPS cho phép chúng ta thành lập các mạng lưới toạ độ trên diện rộng, không những bao phủ toàn quốc mà còn cho phép liên kết với các mạng lưới trên thế giới. Công nghệ GPS đã giúp các nhà quản lý giải quyết được bài toán vĩ mô mang tính toàn cầu. Chúng ta ứng dụng công nghệ GPS trong hơn 10 năm qua đã giải quyết được các bài toán lớn như (xây dựng hệ VN2000, thành lập được mạng lưới Địa chính cơ sở phủ trùm toàn quốc, ghép nối toạ độ VN2000 với các hệ toạ độ khác, xây dựng trạm DGPS…). Khi xây dựng khu đô thị, công tác trắc địa đóng vai trò rất quan trọng , phục vụ cho công tác quy hoạch và công tác bố trí công trình. Nh ằm tìm hiểu vân đề này, em nhận đề tài: “Phương án kinh tế kỹ thuật xây dựng lưới khống chế cơ sở bằng công nghệ GPS cho khu đô th ị t ại xã Vân Canh – Hoài Đức – Hà Nội ”. Đồ án gồm 3 chương: Chương I: Khái quát về công nghệ GPS Chương II: Thiết kế lưới khống chế cơ sở khu đô thị Vân Canh – Hoài Đức – Hà Nội. Chương III: Hạch toán kinh tế. SV: NGUYỄN HỒNG HẢI 1 LỚP: TRẮC ĐỊA A- K50
  2. ®å ¸N TèT NGHIÖP TRêng ®¹i häc má - ®Þa ch©t KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Trong quá trình nghiên cứu, em đã nhận được sự h ướng dẫn nhiệt tình của TS. Lê Minh Tá và các thầy cô giáo trong bộ môn tr ắc đ ịa cao c ấp, cũng như các thầy cô giáo trong khoa Trắc địa – Trường Đại học Mỏ-Địa Chất. Mặc dù đã có nhiều cố gắng, nhưng do trình độ còn hạn chế nên bản đồ án này không thể tránh khỏi những sai sót, rất mong nhận được sự chỉ bảo của các thầy cô giáo và sự đóng góp của các b ạn đ ồng nghi ệp đ ể b ản đồ án của em được hoàn thiện hơn. Em xin chân thành cảm ơn! Hà Nội, tháng 10 năm 2011 Sinh viên thực hiện Nguyễn Hồng Hải SV: NGUYỄN HỒNG HẢI 2 LỚP: TRẮC ĐỊA A- K50
  3. ®å ¸N TèT NGHIÖP TRêng ®¹i häc má - ®Þa ch©t MỤC LỤC LỜI MỞ ĐẦU.................................................................................................................................... 1 MỤC LỤC......................................................................................................................................... 3 CHƯƠNG I: KHÁI QUÁT VỀ CÔNG NGHỆ GPS............................................................................ 5 I.1. CẤU TRÚC VÀ NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG CỦA HỆ THỐNG GPS..................................................................... 6 I.1.1. Đoạn không gian............................................................................................................. 6 1.1.2. Đoạn điều khiển ............................................................................................................ 7 1.1.3. Đoạn sử dụng................................................................................................................. 7 1.2. CÁC NGUYÊN LÝ ĐỊNH VỊ ................................................................................................................ 8 1.2.1. Các đại lượng đo ........................................................................................................... 8 1.2.2. Định vị tuyệt đối (Point Positioning)............................................................................. 10 1.2.3. Định vị tương đối (Relative Positioning)....................................................................... 11 I.3. CÁC PHƯƠNG PHÁP ĐO VÀ CÁC NGUỒN SAI SỐ.................................................................................... 13 I.3.1. Đo cải chính phân sai GPS (Code – based Differential GPS)....................................... 13 I.3.2. Đo tĩnh (Static)............................................................................................................... 14 I.3.3. Kỹ thuật đo động (Kinematic)........................................................................................ 14 I.3.4. Kỹ thuật đo giả động (Pseudo - Kinematic)................................................................... 16 I.3.5. Các nguồn sai số trong định vị GPS............................................................................. 16 I.4. CÁC PHƯƠNG PHÁP CƠ BẢN THÀNH LẬP LƯỚI .................................................................................... 19 I.5. CÁC ỨNG DỤNG CỦA GPS TRONG TRẮC ĐỊA ..................................................................................... 22 I.5.1. Xây dựng lưới khống chế mặt bằng.............................................................................. 22 I.5.2. GPS phục vụ đo vẽ địa chính....................................................................................... 24 CHƯƠNG II: THIẾT KẾ LƯỚI KHỐNG CHẾ CƠ SỞ KHU ĐÔ THỊ VÂN CANH- HOÀI ĐỨC- HÀ NỘI.................................................................................................................................................. 26 II.1. MỤC ĐÍCH, YÊU CẦU .................................................................................................................. 26 II.2. ĐẶC ĐIỂM, TÌNH HÌNH KHU ĐO........................................................................................................ 28 II.3. THIẾT KẾ LƯỚI GPS.................................................................................................................. 29 II.3.1. Phương án thành lập lưới ............................................................................................ 29 II.3.2. Thiết kế đồ hình lưới.................................................................................................... 31 II.3.3. Phương án tổ chức thi công ........................................................................................ 32 CHƯƠNG III: HẠCH TOÁN KINH TẾ............................................................................................. 35 III.1. CĂN CỨ PHÁP LÝ ...................................................................................................................... 35 III.2. DỰ TOÁN KINH PHÍ..................................................................................................................... 35 III.2.1. Chi phí trực tiếp A ....................................................................................................... 36 III.2.2. Tính chi phí chung (B) và chi phí khác (F)................................................................... 39 III.2.3. Thuế giá trị gia tăng..................................................................................................... 40 III.3. CÁC BIỆN PHÁP ĐỀ PHÒNG VÀ THỰC HIỆN AN TOÀN LAO ĐỘNG .............................................................. 45 III.4. Các biện pháp nâng cao năng suất lao động................................................................. 46 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ............................................................................................................ 48 TÀI LIỆU THAM KHẢO................................................................................................................... 49 SV: NGUYỄN HỒNG HẢI 3 LỚP: TRẮC ĐỊA A- K50
  4. ®å ¸N TèT NGHIÖP TRêng ®¹i häc má - ®Þa ch©t SV: NGUYỄN HỒNG HẢI 4 LỚP: TRẮC ĐỊA A- K50
  5. ®å ¸N TèT NGHIÖP TRêng ®¹i häc má - ®Þa ch©t CHƯƠNG I: KHÁI QUÁT VỀ CÔNG NGHỆ GPS Từ những năm 1960, Bộ Quốc phòng Mỹ và cơ quan hàng không quốc gia (NASA) đã triển khai hệ thống đạo hành mang tên TRANSIT. H ệ thống này đã sớm đạt được các ưu điểm của h ệ thống đạo h àng và trở thành dịch vụ dẫn đường từ năm 1967. Hệ thống TRANSIT hoạt đ ộng trên nguyên lý Dopper, các vệ tinh của TRANSIT phát tín hiệu ở hai t ần số là 150 MHz và 400MHz. Với tần số này các tín hiệu truyền từ vệ tinh dễ bị tầng điện ly làm chậm và bị nhiễu. Việc quan sát vệ tinh TRANSIT ch ỉ kéo dài trong 20’, trong khi đó yêu cẩu của định vị điểm phải quan sát vệ tinh 1h-3h. Theo ước tính có khoảng 80.000 đơn vị dân s ự đã sử d ụng h ệ th ống TRANSIT cho đạo hàng. Hệ thống TRANSIT kết thúc s ử d ụng vào năm 1996. Hệ thống định vị toàn cầu GPS được viết đầy đủ là NAVSTAR GPS (Navigation Satellite Timing and Global Positioning System). Ngày 22 tháng 2 năm 1978 vệ tinh đầu tiên của hệ thống định vị toàn c ầu GPS đã đ ưa lên quỹ đạo. Từ năm 1978-1985 có 11 vệ tinh Block I được phóng lên qu ỹ đạo. Hiện nay, hầu hết số vệ tinh thuộc Block I đã hết thời hạn sử dụng. Việc phóng vệ tinh thế hệ Block II bắt đầu vào năm 1989, sau giai đo ạn này hệ thống gồm 24 vệ tinh triển khai trên 6 quỹ đạo nghiêng 55 0 so với mặt phẳng xích đạo trái đất với chu kỳ 12h ở độ cao khoảng 20.200km. Loại vệ tinh thế hệ II (Block IIR) được đưa lên quỹ đ ạo vào năm 1995 [10], cho đến nay có 32 vệ tinh GPS đang hoạt động. Trước năm 1980 hệ thống GPS chỉ được sử dụng cho mục đích quân sự, sau năm 1980 chính phủ Mỹ đã cho phép đưa vào sử dụng trong các lĩnh vực về phi quân sự. SV: NGUYỄN HỒNG HẢI 5 LỚP: TRẮC ĐỊA A- K50
  6. ®å ¸N TèT NGHIÖP TRêng ®¹i häc má - ®Þa ch©t I.1. Cấu trúc và nguyên lý hoạt động của hệ thống GPS Hệ thống định vị toàn cầu GPS gồm 3 bộ phận chính là: Đoạn không gian (Space Segment) Đoạn điều khiển (Control Segment) Đoạn sử dụng (User Segment) I.1.1. Đoạn không gian Đoạn không gian bao gồm 24 vệ tinh chuy ển động trên 6 m ặt ph ẳng quỹ đạo ở độ cao khoảng 20200km. Mặt phẳng quỹ đạo nghiêng với mặt phẳng xích đạo trái đất một góc 55 0. Vệ tinh GPS chuyển đông trên quỹ đạo gần như tròn đều với chu kỳ 718 phút (12 giờ). Với s ự phân bố v ệ tinh trên quỹ đạo, như vậy trong suốt thời gian nào và bất kỳ v ị trí quan sát nào trên trái đất cũng có thể quan sát được tối thiểu 4 vệ tinh. Hình 2: Số lượng vệ tinh trong từng thời điểm Hình 1:Các vệ tinh GPS trên bầu trời trong 24 giờ Các vệ tinh GPS có trọng lượng khoảng 1600 kg khi phóng và khoảng 800kg trên quỹ đạo. Theo thiết kế, tuổi th ọ của vệ tinh khoảng 7,5 năm. Năng lượng cung cấp cho hoạt động của các thiết bị trên vệ tinh là năng lượng mặt trời. Mỗi vệ tinh được trang bị 4 đồng hồ nguyên tử, trong đó có 2 đồng hồ loại Censium và 2 đồng hồ loại Radium có độ chính xác thời gian là 10-12s. Các đồng hồ này không chỉ có mục đích dự phòng mà còn tạo ra cơ sở giám sát thời gian và cung cấp giờ. Thêm vào đó, mỗi vệ tinh còn được trang bị bộ tạo dao động thạch anh với độ chính xác rất cao. SV: NGUYỄN HỒNG HẢI 6 LỚP: TRẮC ĐỊA A- K50
  7. ®å ¸N TèT NGHIÖP TRêng ®¹i häc má - ®Þa ch©t Các vệ tinh GPS đều có thiết bị tạo dao động với tần số cơ sở chuẩn f0 = 10.24 MHz. Từ tần số cơ sở thiết bị sẽ tạo ra 2 tần số sóng tải L1,L2. L1 = 154 f0 = 1575.42 MHz có bước sóng λ1 = 19.032 m L2 = 120 f0 = 1227.60 MHz có bước sóng λ2 = 24.142 m 1.1.2. Đoạn điều khiển Đoạn điều khiển gồm 5 trạm mặt đất phân bố đều quanh trái đ ất trong đó có trạm chủ (Master Station) đặt tại căn cứ không quân Falcon ở Colorado Spring, bang Colorado, USA. Các trạm theo dõi tại Hawai (Thái Bình Dương), Ascension Island (Đại Tây Dương), Diego Garcia (Ấn Độ Dương) và Kwajalein (Tây Thái Bình Dương) có nhiệm vụ theo dõi liên tục tất cả các v ệ tinh có th ể quan sát được. Trạm chủ là nơi nhận và xử lý các tín hiệu thu từ các vệ tinh tại 4 trạm theo dõi. Sau khi số liệu GPS được thu th ập, x ử lý, to ạ đ ộ và đ ộ l ệch đồng hồ của từng vệ tinh được tính toán và hiệu ch ỉnh tại trạm ch ủ và sau đó truyền tới các vệ tinh hàng ngày qua các trạm theo dõi. 1.1.3. Đoạn sử dụng Gồm tất cả các máy móc thiết bị nhận thông tin từ vệ tinh để khai thác, sử dụng cho mục đích và yêu cầu khác nhau như dẫn đường trên biển, trên không và đất liền, phục vụ cho các công tác đo đạc ở nhiều nơi trên thế giới. Máy thu GPS là phần cứng quan trọng trong đoạn sử dụng. Nhờ các tiến bộ kỹ thuật trong lĩnh vực điện tử viễn thông và k ỹ thu ật thông tin tín hiệu số, các máy thu GPS ngày một hoàn thiện. Một số hãng ch ế t ạo cũng cho ra đời các máy thu có thể thu đồng th ời tín hi ệu v ệ tinh GPS và GLONASS. SV: NGUYỄN HỒNG HẢI 7 LỚP: TRẮC ĐỊA A- K50
  8. ®å ¸N TèT NGHIÖP TRêng ®¹i häc má - ®Þa ch©t Cùng với máy thu còn có các phần mềm phục vụ xử lý thông tin nh ư Trimvec, Trimnet Plus, GPSurvey,…. Các phần mềm này ngày càng hoàn thiện, nâng cao độ chính xác và hiệu quả tính toán, xử lý. 1.2. Các nguyên lý định vị 1.2.1. 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). Đo khoảng cách giả theo C/A code và P-code Code tựa ngẫu nhiên được phát đi từ vệ tinh cùng với sóng tải. Máy thu GPS cũng tạo ra code tựa ngẫu nhiên đúng nh ư v ậy. B ằng cách so sánh code thu từ vệ tinh và code của chính máy thu tạo ra có thể xác định được khoảng cách thời gian lan truyền của tín hiệu code, t ừ đó d ễ dàng xác đ ịnh được khoảng cách từ vệ tinh đến máy thu (đến tâm anten của máy thu). Do có sự không đồng bộ giữa đồng hồ của vệ tinh và máy thu, do có ảnh hưởng của môi trường lan truyền tín hiệu nên khoảng cách tính theo khoảng thời gian đo được không phải là khoảng cách thực giữa vệ tinh và máy thu, đó là khoảng cách giả. Nếu ký hiệu toạ độ của vệ tinh là x s, ys, zs; toạ độ của điểm xét (máy thu) là x, y, z; thời gian lan truy ền tín hiệu t ừ v ệ tinh đ ến đi ểm xét là t, sai số không đồng bộ giữa đồng hồ trên vệ tinh và trong máy thu là ∆t, kho ảng cách giả đo được là R, ta có phương trình: R = c(t+∆t) = + c∆t (1.1) Trong đó c là tốc độ lan truyền tín hiệu. SV: NGUYỄN HỒNG HẢI 8 LỚP: TRẮC ĐỊA A- K50
  9. ®å ¸N TèT NGHIÖP TRêng ®¹i häc má - ®Þa ch©t Hình 3: Nguyên lý xác định vị trí bằng GPS Trong trường hợp sử dụng C/A code, theo dự tính của các nhà thiết kế hệ thống GPS, kỹ thuật đo khoảng cách thời gian lan truy ền tín hi ệu ch ỉ có thể đảm bảo độ chính xác đo khoảng cách tương ứng c ỡ 30m. N ếu tính đến ảnh hưởng của điều kiện lan truyền tín hiệu, sai số đo khoảng cách theo C/A code sẽ ở mức 100m 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 đ ược phát trển đến mức có thể đảm bảo độ chính xác đo khoảng cách cỡ 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 đo này mà M ỹ đã đ ưa ra gi ải pháp SA để hạn chế khả năng thực tế của C/A code. Nhưng ngày nay do k ỹ thuật đo GPS có thể khắc phục được nhiều SA, Chính phủ Mỹ tuyên bố bỏ nhiễu SA trong trị đo GPS từ tháng 5 năm 2000. b. 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 s ố gi ữa pha c ủa sóng t ải do máy thu nhận được từ vệ tinh và pha của tín hiệu do chính máy thu t ạo SV: NGUYỄN HỒNG HẢI 9 LỚP: TRẮC ĐỊA A- K50
  10. ®å ¸N TèT NGHIÖP TRêng ®¹i häc má - ®Þa ch©t ra. Hiệu số pha do máy thu đo được ký hiệu là Ф (0< Ф
  11. ®å ¸N TèT NGHIÖP TRêng ®¹i häc má - ®Þa ch©t Nếu biết chính xác khoảng cách thời gian lan truy ền tín hi ệu code tựa ngẫu nhiên từ vệ tinh đến máy thu, ra sẽ tính được khoảng cách chính xác giữa vệ tinh và máy thu. Khi đó 3 khoảng cách được xác định đ ồng th ời từ 3 vệ tinh đến máy thu sẽ cho ta vị trí không gian đ ơn trị c ủa máy thu. Song trên thực tế cả đồng hồ trên vệ tinh và đồng h ồ trong máy thu đ ều có sai số, nên khoảng cách đo được không phải là khoảng cách chính xác. K ết quả là chúng không thể cắt nhau tại một điểm, nghĩa là không th ể xác đ ịnh 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 các phương trình (1.3) sau: Với 4 phương trình 4 ẩn số (X, Y, Z, ∆t) ta sẽ tìm được nghiệm là toạ độ tuyệt đối của máy thu, ngoài ra còn xác định được thêm s ố hi ệu chỉnh của đồng hồ (thạch anh) của máy thu. Trên thực tế với hệ thống vệ tinh hoạt động đầy đủ như hiện nay, số lượng vệ tinh mà các máy thu quan sát được thường từ 6-8 vệ tinh, khi đó nghiệm của phương trình sẽ tìm theo nguyên lý s ố bình ph ương nh ỏ nhất. 1.2.3. Định vị tương đối (Relative Positioning) Đo GPS tương đối là trường hợp sử dụng hai máy thu GPS đ ặt ở hai điểm quan sát khác nhau để xác định ra hiệu toạ độ vuông góc không gian (∆X, ∆Y, ∆Z) hay hiệu toạ độ mặt cầu (∆B, ∆L, ∆H) giữa chúng trong h ệ toạ độ WGS84. Nguyên tắc đo GPS tương đối được thực hiện trên cơ sở sử dụng đại lượng đo là pha của sóng tải. Để đạt được độ chính xác cao và r ất cao cho SV: NGUYỄN HỒNG HẢI 11 LỚP: TRẮC ĐỊA A- K50
  12. ®å ¸N TèT NGHIÖP TRêng ®¹i häc má - ®Þa ch©t kết quả xác định hiệu toạ độ giữa hai điểm xét, người ta đã t ạo ra và s ử dụng các sai phân khác nhau cho pha sóng tải nhằm làm giảm ảnh hưởng đến các nguồn sai số khác nhau như: Sai số của đồng h ồ v ệ tinh cũng nh ư của máy thu, sai số toạ độ vệ tinh, sai số số nguyên đa trị,… Ta ký hiệu là hiệu pha của sống tải từ vệ tinh j đo được tại trạm r và thời điểm ti, khi đó nếu hai trạm đo 1 và 2 ta quan sát đồng thời vệ tinh j vào thời điểm t, ta sẽ có sai phân bậc 1 được biểu diễn như sau: (1.4) Trong sai phân này hầu như không còn ảnh hưởng của sai số đồng hồ vệ tinh. Nếu hai trạm cùng tiến hành quan sát đồng thời hai vệ tinh j và k vào thời điểm t ta có phân sai bậc 2….. (1.5) Trong công thức này ta thấy không còn ảnh hưởng của sai số đồng bộ giữa vệ tinh và máy thu. Nếu xét hai trạm cùng tiến hành quan sát đồng thời hai v ệ tinh j và k vào thời điểm ti và ti+1, ta sẽ có phân sai bậc 3: (1.6) Sai phân này cho phép loại trừ sai số số nguyên đa trị. Hiện nay hệ thống GPS có khoảng 27 - 28 vệ tinh hoạt đ ộng. Do vậy, tại mỗi thời điểm ta có thể quan sát được s ố vệ tinh nhi ều h ơn 4. Bằng cách tổng hợp theo từng cặp vệ tinh sẽ có rất nhi ều tr ị đo, m ặt khác thời gian thu tín hiệu trong đo tương đối thường khá dài, vì vậy số lượng trị đo để xác định ra hiệu toạ độ giữa hai điểm là rất lớn, khi đó bài toán s ẽ giải theo phương pháp số bình phương nhỏ nhất. SV: NGUYỄN HỒNG HẢI 12 LỚP: TRẮC ĐỊA A- K50
  13. ®å ¸N TèT NGHIÖP TRêng ®¹i häc má - ®Þa ch©t I.3. Các phương pháp đo và các nguồn sai số Trong công tác khai thác và sử dụng hệ thống GPS hiện nay, tuỳ từng tính chất công việc, độ chính xác các đại lượng cần tìm mà người ta sử dụng phương pháp đo cho phù hợp. Hiện nay trong thực tế có một số kỹ thuật đo như sau: I.3.1. Đo cải chính phân sai GPS (Code – based Differential GPS) Hiện nay do nhu cầu định vị với độ chính xác cỡ dm đến vài m trong khi đó mặc dù chính phủ Mỹ đã khuyến cáo bỏ chế độ can thi ệp SA nh ưng độ chính xác của định vị tuyệt đối vẫn không dưới 10m. Vì vậy, các nhà sản xuất đã đưa ra phương pháp đo sai phân. Trong phương pháp này cần một máy thu GPS được kết nối v ới một bộ điều biến để phát tín hiệu tại điểm gốc, một số máy khác (máy di động) đặt tại vị trí các điểm cần xác định toạ độ. Cả máy cố định và máy thu cùng thu tín hiệu vệ tinh như nhau. Nếu thông tin từ vệ tinh b ị nhi ễu thì kết quả xác định toạ độ của máy cố định và máy thu cùng bị sai lệch nh ư nhau. Độ sai lệch này được xác định trên cơ sở so sánh to ạ đ ộ tính theo tín hiệu và toạ độ của máy cố định đã biết trước. Sai lệch đó ở máy cố định phát qua sóng vô tuyến để máy di động nhận được và hiệu chỉnh kết quả cho các điểm đo. Ngoài cách hiệu chỉnh toạ độ thì người ta còn tiến hành hiệu ch ỉnh khoảng cách từ vệ tinh tới máy thu. Cách hiệu chỉnh này đòi hỏi máy thu cố định có cấu tạo phức tạp và tốn kém h ơn. Nh ưng cho phép ng ười s ử d ụng xử lý chủ động và linh hoạt hơn. Phương pháp này có hai cách xử lý số hiệu chỉnh tại điểm di động: Phương pháp xử lý tức thời (Real time) Phương pháp xử lý sau (Post processing). Để đảm bảo độ chính xác cần thiết, các số hiệu chỉnh c ần đ ược xác định và phát chuyển nhanh với tần suất cao, chẳng hạn để cho khoảng cách SV: NGUYỄN HỒNG HẢI 13 LỚP: TRẮC ĐỊA A- K50
  14. ®å ¸N TèT NGHIÖP TRêng ®¹i häc má - ®Þa ch©t từ vệ tinh đến máy thu được hiệu chỉnh toạ độ chính xác cỡ 5m thì số hiệu chỉnh phải được phát chuyển đi với tần suất 15s/lần. Cũng với lý do này mà phạm vi hoạt động có hiệu quả của một máy thu cố đ ịnh không ph ải là tuỳ ý mà thường hạn chế ở bán kính vài trăm km. Người ta đã xây d ựng h ệ thống GPS vi phân diện rộng cũng như mạng lưới GPS vi phân gồm một số trạm cố định để phục vụ nhu cầu định vị cho cả một lục địa hay đại dương với độ chính xác cỡ 10m. Phương pháp định vị GPS vi phân có th ể đảm bảo độ chính xác phổ biến cỡ vài ba m đến dm. I.3.2. Đo tĩnh (Static) Đo tĩnh (Static) hay đo tĩnh nhanh (Fast - Static) là ph ương pháp đo tương đối, sử dụng hai hoặc nhiều máy thu đồng th ời tín hi ệu trong m ột thời gian dài để xác định ra hiệu toạ độ giữa các máy thu. Các tr ạm đo đồng thời sẽ tạo thành các đoạn đo. Đo tĩnh là phương pháp đo có độ chính xác cao nh ất, v ới các máy thu GPS 1 tần số và 2 tần số hiện nay cho độ chính xác rất cao ph ục vụ cho công tác xây dựng các mạng lưới trắc địa nhà nước, nghiên cứu địa động, …. Ở khoảng cách dài từ vài chục đến vài trăm km, người ta th ường sử dụng máy đo hai tần số L1, L2 để khắc phục sai số đo tầng điện ly. I.3.3. Kỹ thuật đo động (Kinematic) Ra đời từ những năm 1985 song đến những năm 1990 mới được áp dụng rộng rãi nhờ có tiến bộ trong lời giải OTS. Ở nước Mỹ kỹ thuật đo động được triển khai thử nghiệm từ năm 1997. Phương pháp đo dựa trên nguyên lý định vị tương đối. Cơ sở của định vị động là dựa trên sự khác nhau của trị đo giữa hai chu kỳ đo (epoch), được nhận bởi một máy thu tín hiệu của chính vệ tinh SV: NGUYỄN HỒNG HẢI 14 LỚP: TRẮC ĐỊA A- K50
  15. ®å ¸N TèT NGHIÖP TRêng ®¹i häc má - ®Þa ch©t nào đó chuyển đến. Sự thay đổi đó tương đương với sự thay đổi khoảng cách địa diện đến vệ tinh. Kết quả của định vị động là xác định được các điểm trên đường đi của máy thu di động so với máy thu cố định. Trạm máy cố định được gọi là trạm tham khảo (reference) hay còn gọi là trạm BASE. Máy thu đặt tại trạm phải đảm bảo cố định trong suốt thời gian đo động. Máy thu di đ ộng gọi là Rover, được di động trên các điểm đo cần xác định toạ độ (trên đất liền, trên không trung, trên biển). Trong thời gian đo, cả hai máy phải đ ảm bảo thu được liên tục ít nhất 4 vệ tinh. Định vị động có thể sử dụng đối với trị đo khoảng cách giả hoặc trị đo pha sóng tải hoặc ph ối h ợp cả hai loại trên. Trong các trường hợp việc sử dụng pha sóng tải có độ chính xác cao hơn. Định vị động cần thực hiện thủ tục khởi đo trên mặt đất nh ờ cặp điểm biết toạ độ. Cặp điểm này thường được xác định trước nhờ đo tĩnh hoặc tĩnh nhanh. Ngoài ra có thể khởi đo nhờ kỹ thuật OTF. Trong quá trình đo, vì lý do nào đó số vệ tinh thu được ít hơn 4, sẽ bị mất kh ởi đo, trong trường hợp này phải thực hiện lại thủ tục khởi đo. Khoảng cách từ trạm BASE đến trạm ROVER không được quá xa, đối với máy thu một tần TRIMBLE 4600LS chỉ cho phép khoảng cách t ối đa là 10km. Thời gian dừng máy tại điểm đo thường ch ỉ cần kéo dài vài giây đến vài phút sao cho đủ ghi ít nhất hai số liệu đo, th ời gian này ph ụ thuộc vào chế độ mà người đo cài đặt. Một thiết bị khác đi cùng với ch ế độ đo động là bộ điều khiển đo (Survey Controller). Phương pháp đo động cũng được thực hiện theo hai chế độ là đo động xử lý sau (Post Processing Kinematic- PPK) và đo động th ời gian th ực (Real Time Kinematic - RTK). Trong phương pháp PPK, toạ đ ộ s ẽ đ ược tính toán xử lý trong phòng do vậy không cần thiết đến Radio Link, nh ưng với RTK thì thiết bị đó không thể thiếu được, nó đóng vai trò truy ền đi tín hiệu chứa các số hiệu chỉnh về toạ độ từ trạm máy BASE. SV: NGUYỄN HỒNG HẢI 15 LỚP: TRẮC ĐỊA A- K50
  16. ®å ¸N TèT NGHIÖP TRêng ®¹i häc má - ®Þa ch©t I.3.4. Kỹ thuật đo giả động (Pseudo - Kinematic) Phương pháp đo giả động cho phép xác định vị trí tương đối của hàng loạt điểm so với điểm đã biết trong khoảng thời gian đo khá nhanh, nh ưng độ chính xác định vị không cao bằng phương pháp đo động. Trong ph ương pháp này, không cần làm thủ tục khởi đo, tức là không cần sử dụng cạnh đáy đã biết. Máy cố định cũng phải tiến hành thu tín hiệu trong su ốt chu kỳ đo, máy di động được chuyển tới các điểm cần xác định và mỗi điểm thu tín hiệu 5-10 phút. Sau khi đo hết lượt máy di động quay trở về điểm xuất phát và đo lặp lại tất cả các điểm theo đúng trình tự như trước, nhưng chú ý phải đảm bảo khoảng thời gian giãn cách giữa hai lần đo tại mỗi th ời đi ểm không ít hơn 1 tiếng đồng hồ. Yêu cầu nhất thiết của ph ương pháp này là ph ải có ít nhất 3 vệ tinh chung cho cả hai lần đo tại mỗi điểm quan sát. I.3.5. Các nguồn sai số trong định vị GPS I.3.5.1. Sai số do độ sai lệch đồng hồ Sai số do sự không đồng bộ giữa đồng hồ vệ tinh và máy thu gây ra sai số rất lớn trong kết quả đo GPS, đặc biệt là trong định vị tuyệt đối. Các vệ tinh được trang bị đồng hồ nguyên tử có độ chính xác cao, tính đồng bộ về thời gian giữa các đồng hồ vệ tinh được giữ khoảng 20nano giây. Còn các máy thu GPS được trang bị đồng h ồ thạch anh ch ất lượng cao (1/104) đặt bên trong. Chúng ta biết rằng vận tốc truyền tín hiệu khoảng 3. 10 8m/s, nếu sai số đồng hồ thạch anh là 10-4s thì sai số khoảng cách tương ứng là 30km, nếu đồng hồ nguyên tử sai 10-7s thì khoảng cách sai là 30km. Với ảnh hưởng như trên, người ta đã sử dụng nguyên tắc định vị tương đối để loại trừ ảnh hưởng của sai số đồng hồ. I.3.5.2. Sai số quỹ đạo vệ tinh SV: NGUYỄN HỒNG HẢI 16 LỚP: TRẮC ĐỊA A- K50
  17. ®å ¸N TèT NGHIÖP TRêng ®¹i häc má - ®Þa ch©t Chúng ta đã biết vệ tinh chuyển động trên quỹ đạo xung quanh trái đất chịu nhiều sự tác động như ảnh hưởng của sự thay đổi trọng trường trái đất, ảnh hưởng của sức hút mặt trăng, mặt trời. Các ảnh h ưởng trên s ẽ tác động tới quỹ đạo của vệ tinh, khi đó vệ tinh sẽ không chuy ển đ ộng hoàn toàn tuân theo đúng ba định luật Kepler. Sai số quỹ đạo vệ tinh ảnh hưởng gần như trọn vẹn tới kết quả định vị tuyệt đối, song được kh ắc phục về cơ bản trong định vị tương đối hoặc vi phân. Để biết được vị trí của vệ tinh trên quỹ đạo thì người sử dụng có thể căn cứ vào lịch vệ tinh.Tuỳ thuộc vào mức độ chính xác của thông tin, lịch vệ tinh được chia thành 3 loại: Lịch vệ tinh dự báo (Almanac): phục vụ cho lập lịch và xác định quang cảnh nhìn thấy của vệ tinh tại thời điểm quan sát, lịch vệ tinh này có sai số cỡ vài km. Lịch vệ tinh quảng bá (Broadcast ephemeris): được tạo lập dựa trên 5 trạm quan sát thuộc đoạn điều khiển của hệ thống GPS, hiện nay khi ch ế độ nhiễu SA đã được bỏ thì lịch vệ tinh quảng bá có sai số cỡ từ 2-5m. Lịch vệ tinh chính xác: được lập dựa trên cơ sở các số li ệu quan trắc trong mạng lưới giám sát và được tính toán nhờ một số tổ chức khoa học, loại lịch này cho sai số nhỏ hơn 0.5m. I.5.3.3. Ảnh hưởng điều kiện khí tượng Tín hiệu vệ tinh đến máy thu đi qua một quãng đ ường l ớn h ơn 20.000km, trong đó có tầng điện ly cao từ 50km-500km và tầng đối lưu từ độ cao 50km đến mặt đất. Khi tín hiệu đi qua các tầng này có th ể bị thay đổi (tán xạ) phụ thuộc vào mật độ điện tử tự do trong t ầng đi ện ly và tình trạng hơi nước, nhiệt độ và các bụi khí quyển trong tầng đối lưu. Người ta ước tính rằng, do ảnh hưởng của tầng điện ly, khi định vị tuyệt đối có thể bị sai số 12m, còn ảnh hưởng của tầng đối lưu có th ể sai số cỡ 3m. SV: NGUYỄN HỒNG HẢI 17 LỚP: TRẮC ĐỊA A- K50
  18. ®å ¸N TèT NGHIÖP TRêng ®¹i häc má - ®Þa ch©t Các vệ tinh GPS phát tín hiệu ở tần số cao (sóng cực ngắn) do đó ảnh hưởng của tầng điện ly đã được giảm nhiều, tuy vậy cần lưu ý t ới đặc tính của sóng cực ngắn là truyền thẳng và dễ bị che chắn. Ảnh hưởng của tầng điện lý tỷ lệ với bình phương tần số, vì vậy khi sử dụng máy thu hai tần sẽ khắc phục được ảnh hưởng này. Tuy vậy, ở khoảng cách ngắn (
  19. ®å ¸N TèT NGHIÖP TRêng ®¹i häc má - ®Þa ch©t Cần chú ý là sai số do đo chiều cao anten không những ảnh hưởng tới độ cao của điểm đo mà còn ảnh hưởng tới vị trí mặt bằng. Trong khi thu tín hiệu không nên đứng vây quanh máy thu, không che ô cho máy. Điều đáng chú ý nhất trong phương pháp này là máy di động không cần thu tín hiệu vệ tinh liên tục trong suốt chu kỳ đo như phương pháp đo động, tại mỗi điểm đo máy chỉ đo 5-10 phút sau đó có th ể t ắt máy trong lúc di chuyển tới điểm khác. Điều này cho phép áp dụng cả ở những khu vực có nhiều vật che khuất. I.4. Các phương pháp cơ bản thành lập lưới Trong trắc địa truyền thống, thiết kế đồ hình lưới khống chế là vi ệc cực kỳ quan trọng. Còn trong lưới GPS, nói chung không yêu cầu giữa các điểm phải nhìn thông nhau nên thiết kế đồ hình lưới GPS s ẽ linh hoạt h ơn. Thiết kế đồ hình lưới GPS chủ yếu tuỳ thuộc vào yêu cầu s ử dụng, kinh phí, thời gian, nhân lực, loại hình và số lượng máy thu. Căn cứ vào mục đích sử dụng, thường có 4 phương thức liên kết cơ bản để thành lập lưới: liên kết điểm, liên kết cạnh, liên kết lưới, liên kết hỗn hợp cạnh – điểm. Ngoài ra còn có thể liên kết hình sao, liên kết đường chuyền, liên kết chuối tam giác. Liên kết điểm Liên kết dạng điểm là dạng liên kết các ca đo đ ồng h ồ k ể nhau b ởi một điểm chung. Cường độ đồ hình của dạng liên kết điểm là rất y ếu, không có hoặc có rất ít điều kiện khép hình không đồng b ộ. D ạng liên k ết điểm thường không được sử dụng đơn độc. Ví dụ với 3 máy thu: 1 2 SV: NGUYỄN HỒNG HẢI 19 LỚP: TRẮC ĐỊA A- K50
  20. ®å ¸N TèT NGHIÖP TRêng ®¹i häc má - ®Þa ch©t Hình 4: Liên kết điểm Liên kết cạnh Liên kết cạnh là dạng liên kết giữa các vòng đo đồng bộ k ề nhau bởi một cạnh chung. Lưới được thành lập theo dạng này có cường độ đ ồ hình tương đối cao, có nhiều cạnh đo lặp và có nhiều điều kiện khép hình không đồng bộ. Với số lượng máy thu như nhau, số th ời đoạn đo s ẽ tăng h ơn nhiều so với phương thức liên kết điểm. Ví dụ với 3 máy thu: 11 3 2 Hình 5: Liên kết cạnh Liên kết hỗn hợp cạnh – điểm Liên kết hỗn hợp cạnh – điểm là dạng kết hợp ph ương th ức liên k ết cạnh và phương thức liên kết điểm. Phương thức này có thể đảm bảo cường độ đồ hình, nâng cao độ tin cậy của lưới vừa có thể giảm khối lượng công tác ngoại nghiệp, hạ giá thành. Đây là ph ương thức liên k ết thích hợp thường được sử dụng để thành lập lưới GPS. Liên kết lưới đường chuyền SV: NGUYỄN HỒNG HẢI 20 LỚP: TRẮC ĐỊA A- K50
nguon tai.lieu . vn
Thạc sĩ - Tiến sĩ - Cao học Công nghệ thông tin Kinh tế - Thương mại Tài chính - Ngân hàng Kiến trúc - Xây dựng Điện-Điện tử-Viễn thông Cơ khí - Chế tạo máy Công nghệ - Môi trường Báo cáo khoa học Quản trị kinh doanh Khoa học xã hội Khoa học tự nhiên Nông - Lâm - Ngư Y khoa - Dược