Xem mẫu
- PGS.TS Phạm Văn Chuyên
PGS.TS PHẠM VĂN CHUYÊN
ỨNG DỤNG ĐỊNH VỊ TOÀN CẦU
GPS TRONG XÂY DỰNG
HÀ NỘI NĂM 2022
1
- PGS.TS Phạm Văn Chuyên
LỜI NÓI ĐẦU
Nội dung tài liệu với thời lượng 15 tiết viết về ứng dụng định vị toàn cầu GPS trong xây
dựng , đây là công nghệ đo đạc trắc địa hiện đại và tiên tiến của thế kỷ 21,hiện đang được ứng
dụng rất nhiều trong tất cả các giai đoạn khảo sát , thiết kế , thi công và sử dụng công trình.
Đối tượng phục vụ của tài liệu là sinh viên ngành xây dựng đang được đào tạo theo
khung trình độ quốc gia Việt nam: hệ đại học 4 năm, tốt ngiệp được cấp bằng cử nhân.
Rất mong nhận được các ý kiến đóng góp. Xin chân thành cảm ơn và trân trọng giới thiệu
tài liệu cùng bạn đọc.
Người biên soạn
PGS.TS Phạm Văn Chuyên
Trường Đại học Xây dựng Hà Nội
2
- PGS.TS Phạm Văn Chuyên
1. Ưu điểm của công nghệ định vị toàn cầu GPS.
Định vị toàn cầu GPS là đặt máy tại một điểm trên mặt đất đo ngắm đến các vệ tinh bay trên bầu
trời để xác định ra tọa độ không gian của điểm đang đặt máy đó .
Định vị toàn cầu GPS (Global Positioning System) là công nghệ đo đạc trắc địa hiện đại
và tiên tiến của thế kỷ 21,có những ưu điểmvượt trội sau:
1/Cho phép định vị điểm thống nhất trong toàn cầu.
2/Cho phép định vị điểm tại bất kỳ nơi nào trên Trái đất.
3/Cho phép định vị điểm vào bất kỳ lúc nào trong suốt 24h của ngày đêm.
4/Cho phép định vị điểm trong mọi thời tiết (nắng, mưa, gió, bão…).
5/Cho phép định vị điểm mục tiêu tĩnh và điểm mục tiêu di động(đặt trên các phương tiện
giao thông như ô tô, tàu thủy, máy bay…).
6/Giữa các điểm đo không cần thông hướng như trong đo đạc trắc địa truyền thống.
7/Độ chính xác định vị cao.
8/Ứng dụng nhiều công nghệ điện tử và công nghệ thông tin làm cho việc đo đạc đạt trình
độ tự động hóa cao,tạo ra năng suất lao động cao.
9/Không đắt tiền.
10/Kỹ thuật định vị toàn cầu GPS được ứng dụng rất rộng rãi trong nhiều lĩnh vực khác
nhau: trắc địa, bản đồ, xây dựng, giao thông vận tải, quốc phòng, an ninh tình báo, địa chất, địa
lý, hải dương học, thám hiểm không gian, quản trị thông tin, lâm nghiệp, nông nghiệp, du lịch,…
11/ Trong ngành xây dựng định vị toàn cầu GPS được ứng dụng rất nhiều trong tất cả các
giai đoan khảo sát , thiết kế , thi công và sử dụng công trình .
2. Dụng cụ đo trong định vị toàn cầu GPS.
Dụng cụ đo trong định vị toàn cầu GPS gồm có hai bộ phận:
1/Bộ phận thứ nhấtlà các máy đo GPS gồm có phần cứng và phần mềm.
2/ Bộ phận thứ hai là các vệ tinh nhân tạo bay trên bầu trời quanh Trái đất, chúng
hoạt động theo sự chỉ huy của con người thông qua các trạm điều khiển tại mặt đất.
Ở đây máy đo GPS đóng vai trò như máy toàn đạc (chủ thể đo thứ nhất ), còn vệ tinh
nhân tạo bay trên bầu trời đóng vai trò như mia (chủ thể đo thứ hai ) trong đo đạc trắc địa truyền
thống.
3. Nguyên lý đo trong định vị toàn cầu GPS.
Để định vị một vật đang vận động trong vũ trụ cần phải có bốn yếu tố về không gian và
thời gian (X,Y,Z,T). Do đó, nguyên tắc đo GPS là ở mỗi địa điểm và vào một thời điểm nhất
định phải đo ngắm được đến bốn vệ tinh,để xác định được bốn khoảng cách từ máy thu GPS đến
3
- PGS.TS Phạm Văn Chuyên
bốn vệ tinhtương ứng ,từ đó lập được bốn mô hình toán học,suy ra bốn phương trình, giải ra bốn
ẩn số (X,Y,Z,T).
4. Các phương pháp đo GPS.
1/ Phương pháp đo GPS tuyệt đối.
1/ Đo GPS tuyệt đối là trường hợp sử dụng máy thu GPS đặt ngay tại điểm cần đo để xác
định ngay ra tọa độ địa tâm quốc tế WGS-84 (X,Y,Z) hoặc ra tọa độ trắc địa quốc tế WGS-84
(B,L,H*) của điểm cần đo ấy.
2/ Máy thu GPS tiến hành tính toán định vị với tần xuất cứ mỗi giây được một kết quả vị
trí và độ chính xác đạt được cỡ mét. Phương pháp này thường được áp dụng cho mục đích dẫn
đường gắn trên vật thể cần theo dõi như ô tô, tàu thủy, máy bay….
2/ Phương pháp đo GPS tương đối.
+Khi cần xác định vị trí điểm với độ chính xác đạt được cỡ xăng ti mét hay cỡ mi li mét
thì phải áp dụng phương pháp đo GPS tương đối.
+Đo GPS tương đối là trường hợp sử dụng ít nhất hai máy thu GPS đặt ở hai điểm quan
sát khác nhau A và B để xác định hiệu tọa độ địa tâm quốc tế WGS-84 (X,Y,Z) hoặc hiệu
tọa độ trắc địa quốc tế WGS-84 (B,L,H*).
21/. Phương pháp đo GPS tương đối tĩnh (“đo tĩnh”).
1a/Phương pháp “đo tĩnh” là trường hợp cần phải có hai máy thu GPS. Cả hai máy thu
GPS được đặt ở hai điểm quan sát khác nhau A và B, cùng đồng thời thu tín hiệu từ vệ tinh
chung cùng tên liên tục trong khoảng thời gian nhất định từ vài chục phút đến vài tiếng đồng hồ.
1b/Phương pháp “đo tĩnh” được sử dụng để xác định hiệu tọa độ giữa hai điểm A và B
cách xa nhau hàng chục hay hàng trăm kilomet, với độ chính xác cao cỡ xăng ti mét hoặc cỡ mi
li mét. Nghĩa là thỏa mãn yêu cầu của việc lập lưới khống chế trắc địa. Đây là ưu điểm chính của
phương pháp “đo tĩnh”.
1c/Nhược điểm của phương pháp “đo tĩnh” này là mất thời gian đo lâu, do đó năng suất
lao động không cao.
22/. Phương pháp đo GPS tương đối động (“đo động”).
2a/Phương pháp “đo động” là trường hợp cần phải có ít nhất hai máy thu GPS, đồng thời
cần phải có một cạnh đáy AB đã biết chiều dài được gối lên một điểm A đã biết tọa độ. Phương
pháp “đo động” cho phép xác định vị trí tương đối của hàng loạt điểm cần đo so với điểm A đã
biết tọa độ, trong đó tại mỗi điểm cần đo chỉ phải thu tín hiệu trong vòng vài giây đến vài phút.
2b/Tại một điểm đầu cạnh đáy A, đặt một máy thu GPS cố định và cho tiến hành thu liên
tục tín hiệu vệ tinh trong suốt chu kỳ đo. Máy này được gọi là máy cố định.
Tại điểm cuối của cạnh đáy B, đặt một máy thu GPS thứ hai, cho nó thu tín hiệu đồng thời
với máy thu GPS cố định trong vòng một phút. Máy này được gọi là máy di động.
4
- PGS.TS Phạm Văn Chuyên
Tiếp theo, lần lượt cho máy di động chuyển đến các điểm cần đo khác 1, 2, 3, …n,. Tại mỗi
điểm này chỉ cần dừng lại để thu tín hiệu vệ tinh trong khoảng thời gian vài phút.
Cuối cùng cho máy di động quay về đo điểm xuất phát ban đầu B là điểm cuối của cạnh
đáy để khép tuyến đo.
Nghĩa là máy di động lần lượt đo B, 1, 2, 3…, n, B.
2c/Yêu cầu bắt buộc của phương pháp này là máy thu GPS cố định và máy thu GPS di
động phải đồng thời thu tín hiệu liên tục từ ít nhất bốn vệ tinh chung cùng tên trong suốt cả chu
kỳ đo. Khi đo bị gián đoạn thì phải đo lại từ đầu.
23/. Phương pháp đo GPS tương đối giả động (“đo giả động”).
3a/Phương pháp “đo giả động” là trường hợp cần phải có ít nhất hai máy thu GPS và một
điểm A đã biết tọa độ. Phương pháp này cho phép xác định vị trí tương đối giữa hàng loạt điểm
cần đo so với điểm A đã biết tọa độ trong khoảng thời gian khá nhanh.
3b/- Máy cố định được đặt tại điểm A đã biết tọa độ và tiến hành thu tín hiệu vệ tinh liên
tục trong suốt cả chu kỳ đo.
Máy di động được đặt lần lượt tại các điểm cần đo 1, 2, 3,…, n, 1. Nghĩa là từ điểm đầu
1…, đến điểm cuối n, rồi khép lại điểm đầu 1. Đây là vòng đo thứ nhất.
Tiếp theo, ở vòng đo thứ hai, máy di động tiến hành đo lặp lại tất cả các điểm cần đo trên
theo đúng trình tự của vòng đo thứ nhất (1, 2, 3,…., n, 1), đồng thời đảm bảo sao cho thời gian
dãn cách giữa hai lần đo của cùng một điểm từ vòng đo thứ nhất đến vòng đo thứ hai phải lâu
hơn một giờ đồng hồ.
3c/Yêu cầu bắt buộc của phương pháp này là phải có ít nhất ba vệ tinh chung cùng tên
cho cả hai lần đo tại mỗi điểm quan sát.
Chú ý1: Để tránh cản trở tín hiệu từ vệ tinh tới ăng ten thu thì điểm đặt máy đo GPS phải
có bầu trời quang đãng, không có chướng ngại vật như tán cây hay nhà nhiều tầng v.v… Bầu trời
nói ở đây là phần không gian có góc đứng của các tia ngắm từ máy đo GPS đến vệ tinh phải lớn
hơn 15 (góc ngưỡng V > 15).
Chú ý2:Để tránh nhiễu tín hiệu từ vệ tinh tới ăng ten thu thì điểm đặt máy đo GPS phải
đảm bảo các yêu cầu sau:
+ Cách xa đài phát sóng hơn 200m.
+ Cách xa đường điện cao thế hơn 50m.
5. Kết quả đo đạc từ máy thu GPS và các bước tính toán chuyển đổi tọa độ.
Kết quả đo đạc nhận được từ máy thu GPS ở trên là những số liệu theo hệ quốc tế WGS-
84, chúng cần được tính chuyển đổi thành những số liệu theo hệ quốc gia VN-2000 bằng các
công thức đã được hướng dẫn bởi Cục Đo đạc - Bản đồ.
1/. Từ tọa độ trắc địa quốc tế WGS-84 (B,L,H*) tính ra tọa độ địa tâm quốc tế WGS-84
(X,Y,Z).
2/.Từ tọa độ địa tâm quốc tế WGS-84 (X,Y,Z) tính ra tọa độ địa tâm quốc gia VN-2000
(X’,Y’,Z’)
5
- PGS.TS Phạm Văn Chuyên
3/. Từ tọa độ địa tâm quốc gia VN-2000 (X’,Y’,Z’) tính ra tọa độ trắc địa quốc gia VN-
2000 (B’,L’,H’)
4/. Tính các yếu tố trên mặt qui chiếu VN-2000.
+ Tính gia số tọa độ trắc địa: B',L',H',
+Tính chiều dài cạnh trên mặt qui chiếu S'EI và sai số.
+Tính góc phương vị thuận At, ngược An và sai số.
5/. Tính tọa độ vuông góc phẳng Gauso là (xGaus,yGaus) theo hệ VN-2000.
6/. Tính tọa độ vuông góc phẳng UTM là (xUTM,yUTM) theo hệ VN-2000.
6. Tín hiệu sóng vô tuyến điện của vệ tinh .
1/ Các vệ tinh nhân tạo bay trên bầu trời quanh trái đất theo những quĩ đạo xác định đã
biết trước phát ra các tín hiệu sóng vô tuyến điện để thực hiện việc đo khoảng cách :
D = v.t (6.1)
Trong đó :
D là khoảng cách từ vệ tinh đến máy thu GPS.
v là vận tốc sóng vô tuyến điện truyền trong không gian .
t là thời gian tín hiệu sóng đi từ vệ tinh đến máy thu GPS .
Nhận thấy rằng : tốc độ của sóng vô tuyến điện v rất lớn ,vào cỡ hàng trăm nghìn km .
Muốn xác định khoảng cách D với độ chính xác cỡ xăng ti mét hay mi li mét thì thời gian t phải
được xác định với độ chính xác cỡ phần triệu giây, như vậy khó có đồng hồ nào đo được đến độ
chính xác này .
2/ Nhận thấy rằng sóng vô tuyến điện vừa có đặc tính hạt lại vừa có đặc tính sóng . Theo
đặc tính sóng của vô tuyến điện ta viết được phương trình này :
D = λ.(N + ∆). (6.2).
Trong đó :
D là khoảng cách từ vệ tinh đến máy thu GPS.
λ là chiều dài của mỗi bước sóng.
N là “phần nguyên” của số lượng bước sóng .
∆ là “phần lẻ thập phân” của số lượng bước sóng .
( N + ∆ ) là tổng số lượng bước sóng đi từ vệ tinh đến máy thu GPS .
Từ công thức (6.2) thấy muốn có D thì phải biết λ , N , ∆ . Thông thường bước sóng λ
của tín hiệu vệ tinh luôn biết trước, vấn đề còn lại ở đây chỉ là xác định N và ∆ mà thôi .
7. Các nguồn sai số trong đo đạc định vị toàn cầu GPS .
1/ Sai số do đồng hồ.
Sai số do sự không đồng nhất và không đồng bộ giữa đồng hồ trên vệ tinh và đồng hồ
trên máy thu GPS.
6
- PGS.TS Phạm Văn Chuyên
Biện pháp khắc phục thứ nhất là các trạm điều khiển trên mặt đất sẽ theo dõi đồng hồ trên
vệ tinh, khi thấy nó sai lệch thì trạm điều khiển sẽ phát lệnh thông báo số cải chính tới máy thu
biết đẻ xử lý .Biện pháp thứ hai là tiến hành đo hiệu số gia tọa độ giữa các trạm quan trắc .
2/Sai số do quĩ đạo vệ tinh.
Qũi đạo chuyển động thực tế của vệ tinh không hoàn toàn đúng như quĩ đạo chuyển động
lý thuyết của định luật Kepler, do nhiều nguyên nhân như lực hấp dẫn giữa các thiên thể trái
đất,măt trăng,mặt trời,lực cản của khí quyển, tính không đồng nhất của vật chất trong lòng trái
đất,….Tất cả chúng đã làm cho quĩ đạo chuyển động thực tế của vệ tinh khác với quĩ đạo chuyển
động lý thuyết .
Cách khắc phục: người ta xây dựng quĩ đạo chuyển động thực tế bằng cách căn cứ theo
các dữ liệu quan trắc từ các trạm có độ chính xác cao trên mặt đất .
3/Sai số do tầng đối lưu và tầng điện ly.
3a/Môi trường từ trái đất đến vệ tinh không đồng nhất.Cụ thể là ở tầng đối lưubao quanh
mặt đất có mật độ và nhiệt độ không khí giảm dần từ thấp lên cao, sinh ra hiện tượng không khí
chuyển động lên xuống theo phương đứng (đối lưu).Tín hiệu vệ tinh khi đi qua vùng này sẽ bị
khúc xạ thành đường cong .
3b/Lên cao hơn là tầng điện ly. Ở đây tốc độ lan truyền tín hiệu vệ tinh tăng tỷ lệ tỷ lệ
thuận với mật độ điện tử trong tầng điện ly và tỷ lệ nghịch với bình phương tần số của tín
hiệu.Cách làm giảm ảnh hưởng của tầng điện ly là:
+Sử dụng tín hiệu vệ tinh có hai tần số khác nhau và máy thu GPS thuộc loại cũng có hai
tần số.Nhưng khi hai điểm quan trắc ở gần nhau thì phải dùng máy thu GPS loại môt tần số .
+Đo vào ban đêm tốt hơn ban ngày . Tại vì ảnh hưởng của tầng điện ly vào ban đêm nhỏ
bé hơn năm lần so với ban ngày.
4/Sai số do tín hiệu bị nhiễu.
4a/Tín hiệu vô tuyến điện của vệ tinh sẽ bị nhiễu khi gặp các trạm phát sóng và đường
dây dẫn điện cao thế.Cách khắc phục là chọn điểm đặt máy thu GPS phải cách xa trạm phát sóng
hơn 200 mét, cách xa đường điện cao thế hơn 50 mét .
4b/Tín hiệu vô tuyến điện của vệ tinh sẽ bị khúc xạ và phản xạ khi gặp trướng ngại vật
như nhà cửa và cây cối.Cách khắc phục là chọn điểm đặt máy thu GPS phải cao ráo, quang đãng,
đảm bảo sao cho các góc ngưỡng ngắm từ máy đến vệ tinh lớn hơn 15 độ .
Nhận thấy sai số 1 và 2 thuộc loại sai số do dụng cụ đo gây ra, còn sai số 3 và 4 thuộc
loại sai số do môi trường đo gây ra .
8.Đo động thời gian thựcRTK.
1/ Đo động thời gian thực RTK là gì?
Đo động thời gian thực RTK là một kỹ thuật được sử dụng để tăng độ chính xác của tín
hiệu GPS bằng cách sử dụng một máy thu GPS hai tần số đặt cố định (gọi là trạm tĩnh: BASE )
để thu và gửi tín hiệu đến máy GPS hai tần số đang chuyển động (gọi là trạm động: ROVER ).
7
- PGS.TS Phạm Văn Chuyên
RTK là những chữ cái viết tắt tiếng Anh RealTime Kinematic,có nghĩa là đo động thời
gian thực .
2/ Dụng cụ đo động thời gian thực RTK.
1/Dụng cụ đo gồm có một máy tĩnh (BASE) và một (hoặc nhiều) máy động ( ROVER).
2/Máy tĩnh (BASE) được đặt tai điểm gốc A (đã biết tọa độ chính xác), máy náy được cài
đặt tọa độ VN-2000 của điểm gốc A và các tham số để tính chuyển từ hệ tọa độ WGS-84 sang hệ
tọa độ VN-2000.
3/Máy động (ROVER) được đặt tại điểm B cần xác định tọa độ VN-2000.
4/Cả hai máy tĩnh (BASE) và động (ROVER) đếu đồng thời thu tín hiệu từ vệ tinh .
5/Riêng máy tĩnh (BASE) có hệ thống radio link liên tục phát ra tín hiệu cải chính giữa
hệ tọa độ WGS-84với hệ tọa độ VN-2000.
6/Các máy động (ROVER) sẽ thu nhận những số cải chính trên kia để chuyển đổi tọa độ
điểm B cần xác định theo hệ VN-2000.
3/ Nguyên lý đo RTK.
1/ Đo RTK dựa trên nguyên lý thu bắt tín hiệu phát ra từ các vệ tinh nhân tạo bay trên
bầu trời, thông qua các bài toán trắc địa mà tính ra tọa độ của chính điểm đo B.
2/Sử dụng một trạm máy tĩnh (BASE) để thu tín hiệu vệ tinh nhân tạo để tính ra được số
nguyên đa tri N (N được gọi là số cải chính).
3/Số cải chính N này được phát ra và mang tới trạm máy động (ROVER) để hiệu chỉnh vị
trí của nó, nhằm đạt được độ chính xác cao.
4/Bộ phát N đi là tín hiệu sóng vô tuyến UHF (radio).
4/ Đặc tính kỹ thuật đo RTK.
1/ Phạm vi hoạt động của máy động (ROVER) so với máy tĩnh là 12 km.
2/Kết quả thu được của máy tĩnh (BASE) và máy động (ROVER) đều theo hệ VN-2000,
không phải xử lý thêm gì cả .
3/Trên màn hình của máy động (ROVER) liên tục thông báo kết quả độ chính xác, khi
nào đạt được độ chính xác cần thiết yêu cầu thì ta chỉ việc bấm OK để lưu kết quả vào máy .
4/Độ chính xác đo RTK đạt được:
+Sai số vị trí mặt bằng là 10 mm + 1 ppm.
8
- PGS.TS Phạm Văn Chuyên
+Sai số cao độ là 20 mm + 1 ppm.
5/ Các qui định trong đo RTK.
1/Điểm đặt máy tĩnh (BASE) phải cao thông thoáng .
2/Độ xa từ máy tĩnh (BASE) đến máy động (ROVER) không quá 12 km.
3/Mỗi máy phải đo ngắm tới được ít nhất bốn vệ tinh.
4/Kết quả đo phải được trút vào máy tính và lưu file.
6/ Ưu điểm của công nghệ đo RTK.
1/Đạt được độ chính xác cao.
2/Phạm vi đo rộng trong vòng 12 km.
3/Máy RTK làm được nhiều chức năng, tốn ít nhân lực,chi phí thấp .
4/Thời gian đo nhanh chóng.
5/Sử dụng máy RTK với các máy khác (MTĐĐT) sẽ làm tăng độ chính xác và hiệu quả.
7/Nhược điểm của đo RTK.
Đầu tư ban đầu cao so với các phương pháp truyền thống khác:cần khoảng vài trăm triệu.
9.Trạm tham chiếu hoạt động liên tục CORS.
1/Trạm tham chiếu hoạt động liên tục CORS là gì?
1/Trạm tham chiếu hoạt động liên tục CORS là một hệ thống gồm có phần cứng và phần
mềm .
2/ Phần cứng gồm có máy thu GPS và anten, chúng được lắp đặt tại một điểm ổn định và
an toàn, sao cho quá trình đo được liên tục, không bị gián đoạn .
3/ Phần mềm gồm có:
+3a/ Phần mềm quản lý và thu thập dữ liệu trong máy thu.
+3b/Phần mềm để tính toán và gửi tín hiệu hiệu chỉnh tới các thiết bị RTK,DGPS,GIS.
4/Máy tính cài đặt phần mềm quản lý có thể được đặt ở xa(nếu cần).
5/ Máy thu GPS của trạm CORS sẽ dược kết nối thông qua hạ tầng internet.
6/ Trạm CORS được sử dụng để phục vụ công tác khảo sát, thành lập bản đồ GIS.
9
- PGS.TS Phạm Văn Chuyên
7/CORS là những chữ cái viết tắt trong tiếng anh: Continuous Reference Station, có
nghĩa là trạm tham chiếu hoạt động liên tục .
2/Ưu điểm của công nghệ CORS.
1/CORS cho phép đạt được độ chính xác cao.
2/CORS rút ngắn thời gian đo đạc.
3/Hệ thống trạm CORS sử dụng hạ tầng mạng iternet để truyền tải thông tingiữa phần
mềm quản lý và máy GPS trạm,giữa các máy thu động (rover) với hệ thống trạm CORS .
Các trạm CORS giống như một trạm đo cơ bản (base) được cố định tại mốc đã biết tọa độ
để rồi phát ra tín hiệu cải chính đến các rover máy thu GNSS đo chi tiết thông qua hạ tầng mạng
3G, 4G.
4/Tầm hoạt động của trạm CORS rộng:
+Từ 0 đến 40 km sẽ đạt được độ chính xác cỡ milimet.
+Đến 70 km sẽ đạt được độ chính xác cỡ 3 cm.
5/ Nếu sử dụng trạm CORS phát trực tiếp bằng bộ thu thông qua phần mềm thì số lượng
máy động (rover) kết nối vào trạm CORS là rất nhiều không bị giới hạn.
3/Nhược điểm là nếu sử dụng trạm CORS phát bằng phần mềm thì số máy kết nối đến sẽ
bị giới hạn nhất định.
10.Hệ thống định vị và dẫn đường toàn cầu GNSS.
1/ Hệ thống định vị và dẫn đường toàn cầu GNSS là gì?
1/Hệ thống định vị và dẫn đường toàn cầu GNSS là tổng hợp tất cả các hệ thống định vị
khác nhau của các nước khác nhau hiện đang tồn tại trên thế giới như GPS (Mỹ), GALILEO
(EU),GLONASS (Nga), BEIDU (Trung quốc),QZSS (Nhật bản), IRNSS (Ấn độ).
2/ GNSS là những chữ cái tiếng anh viết tắt Global Navigation Satellite Systerm, có
nghĩalà hệ thống định vị và dẫn đường toàn cầu .
3/Hệ thống định vị và dẫn đường toàn cầu GNSS là một trong hai chủ thể của công nghệ
định vị hiện đại và tiên tiến của thế kỷ 21.
Các vệ tinh trong GNSS đóng vai trò như mia (chủ thể đo đạc thứ hai) trong đo đạc trắc
địa truyền thống .
4/ Máy đo GNSS đóng vai trò như máy toàn đạc (chủ thể đo đạc thứ nhất) trong đo đạc
trắc địa truyền thống .
10
- PGS.TS Phạm Văn Chuyên
2/Các vệ tinh của từng hệ có những đặc điểm : (bảng 10.1).
1/Thuộc nước nào .
2/Số lượng vệ tinh.
3/Số lượng băng tần .
4/Số lượng quĩ đạo .
5/Vệ tinh cách mặt đất .
6/Năm bắt đầu .
7/Năm hoàn thành .
Bảng 10.1.
tt Đặc điểm GPS Glonass Galileo Beidou QZSS IRNSS GNSS
1 Nước Mỹ Nga EU Trungquoc Nhật Ấn độ toàncau
2 Số lượng vệ tinh 30 28 26 35 4 7
3 Số lượng tần số 2 3 4 3 4
4 Số lượng quĩ đạo 6 3 3 3
5 Cách mặt đất(km) 20200 19100 23222
6 Năm khai triển 1970 1982 2011 2000 2003
7 Năm hoàn thành 1995 2020
3/Các máy thu GNSS (máy đo GNSS) có đặc điểm :
1/Là loại máy đa tần . Nghĩa là các máy thu GNSS thu nhận và đo được nhiều loại tần số
của sóng vô tuyến điện phát ra từ các vệ tinh khác nhau thuộc các hệ định vị toàn cầu khác nhau .
2/Có dung lượng bộ nhớ rất lớn .
3/Có cài đặt nhiều chương trình con để giải những bài toán trắc địa cụ thể khác nhau.
4/Ưu điểm của hệ thống định vị và dẫn đường toàn cầu GNSS.
Ưu điểm nổi bật của hệ thống định vị và dẫn đường toàn cầu GNSS là có tổng số vệ tinh
và tổng số quĩ đạo chuyển động của các vệ tinh là nhiều hơn hẳn so với từng hệ định vị toàn cầu
riêng rẽ của từng quốc gia.Điều này cho phép tại những vùng khó khăn vào một thời điểm nhất
định vẫn có thể ngắm nhìn thấy bằng hay nhiều hơn bốn vệ tinh cần thiết để định vị.Lúc này ta
sẽ đo ngắm trộn GNSS tới các vệ tinh này .
5/ Đo ngắm trộn trong hệ thống định vị và dẫn đường toàn cầu GNSS là gì?
11
- PGS.TS Phạm Văn Chuyên
Đo ngắm trộn trong hệ thống
th định vị và dẫn đường toàn cầuu GNSS là đo ng
ngắm tới các vệ
tinh thuộc các hệ định vị toàn cầuu khác nhau của
c các nước khác nhau.
6//Phạm vi đo ngắm trộn
n GNSS
Đo ngắm trộn GNSS đượ
ợc áp dụng ở những nơi khó khăn,hiểm trở như hhẻm núi, nơi có
nhiều trướng ngại vật…
11. Hệ thống định vị toàn cầu
ầu GPS của Mỹ.
Hệ thống định vị toàn cầu
ầu GPScủa Mỹ gồm có hai phần là
l phần vũ trụ và phần
ần điều khiển.
1) Phần vũ trụ:
Có 30 vệ tinh làm việc vàà dự
d phòng. Chúng được xếp trên 6 mặt
ặt phẳng quỹ đạo nghi
nghiêng
55 so với
ới mặt phẳng xích đạo (hình11-1).
(h Mỗi quỹ đạo của vệ tinh là một vòng
òng tròn vvới độ cao
Hình 11.1
danh nghĩa là 20183km. Khoảng ảng thời gian cần thiết để vệ tinh bay quanh một quỹ đạo llà 12 giờ
hằng
ằng tinh (bằng một nửa thời gian tự quay quanh mình
m của Trái đất).
ất). Các vệ tinh đđược sắp xếp
đảm bảo sao cho vào một ột thời điểm bất kỳ, tại một trạm đo nào
n đó cũng ũng quan sát đđược bốn vệ
tinh mộtột cách thuận tiện. Mỗi vệ tinh phát ra hai tần số vô tuyến phục vụ mục đích định vị llà
L1trên tần số 1575,42MHz vàà L2 trên tần ần số 1227,6MHz. Các tần số sóng mang vvà công việc
điều biến được đượcợc điều khiển bởi những đồng hồ nguyên
nguy tử đặt trên vệ tinh.
2) Phần điều khiển:
Đặt trên mặt
ặt đất sẽ hiển thị sự hoạt động của các vệ tinh, xác định quỹ đạo của chúng, xử
lý các đồng hồ nguyên tử,
ử, truyền mệnh lệnh lên
l các vệ tinh.
12. Máy định vị toàn cầu GPS.
Máy định vị toàn cầu
ầu GPS (hình
(h 12.1) gồm có hai phần là phần cứng vàà ph
phần mềm.
1) Phần cứng:
12
- PGS.TS Phạm Văn Chuyên
Gồm có ăngten và bộ ộ tiến khuếch đại, nguồn tần số vô tuyến (RF), bộ vi xử lý, đầu thu,
bộ điều khiển, màn hiển
ển thị, thiết bị ghi, nguồn năng lượng.
l
Hình 12.1
2) Phần mềm:
Gồm có những chương
ương trình
tr tính dùng đểể xử lý dữ liệu cụ thể, chuyển đổi những kết quả
đo thành những
ững thông tin định vị hoặc dẫn đường
đ đi cho các phương tiệnện chuyển động.
Các máy đo GPS (máy thu GPS) sẽ s thu và theo dõi các mã hoặc ặc pha của các sóng mang
(hoặc
ặc cả hai), đồng thời tiếp nhận các thông điệp phát tín. Bằng cách so hàng
hàng tín hi
hiệu đến từ vệ
tinh với bản sao của mã phát được ợc ghi trong máy thu, người
ng ời ta có thể xác định đđược cự ly đến vệ
tinh (khoảng
ảng cách từ máy đo GPS đến vệ tinh). Nếu các cự ly đến bốn vệ tinh đđược liên kết với
các thông số quỹ đạo thìì máy thu có thểth xác định đượcợc ba giá trị tọa độ địa tâm của điểm (XA,
YA, ZA). Cự ly thứ tư đểể tính toán hiệu chỉnh đồng hồ
h trên máy thu (T).
13. Định vị điểm theo hệ qui chiếu
chi quốc tế WGS-84.
Từ
ừ năm 1984 thế giới sử dụng hệ qui chiếu WGS-84
WGS đểể định vị điểm.Hiện nay việc đo
đạc GPS của Mỹ theo hệ này .
1/ Mặt qui chiếu WGS-84.
Mặt qui chiếu WGS-84 có ba đặc
ặc điểm:
1/ Hình dạng: là elip khối
ối hai trục (do hình
h elip quay quanh trục bé tạo thành).
ớc: bán trục lớn a= 6 378 137 m,độ dẹt cực = (a-b)/a
2/ Kích thước: b)/a = 1/298,257.
3/Định vị:
3a/Tâm của
ủa mặt qui chiếu WGS-84
WGS trùng với tâm C của trái đất.
3b/Trục
ục bé của mặt qui chiếu WGS-84
WGS trùng với
ới trục quay thẳng đứng của trái đất.
13
- PGS.TS Phạm Văn Chuyên
3c/Mặt phẳng xích đạo của mặt qui chiếu WGS-84 trùng với mặt phẳng xích đạo của trái đất với
tâm C..
3d/Mặt phẳng kinh tuyến gốc của mặt qui chiếu WGS-84 trùng với mặt phẳng kinh tuyến gốc
của trái đất với tâm C.
2/Hệ tọa độ địa tâm WGS-84(CXYZ).
1/Mặt qui chiếu WGS-84 là cơ sở để thành lập hệ tọa độ địa tâm WGS-84 (CXYZ):
2/Hệ tọa độ địa tâm WGS-84 (CXYZ) được thành lập như sau:
2a/. Gốc của hệ tọa độ trùng với tâm của Trái đất C.
2b/. Trục Z của hệ tọa độ trùng với trục quay thẳng đứng của Trái đất, hướng lên trên Bắc
Cực là chiều dương (+).
2c/. Trục X của hệ tọa độ là giao tuyến giữa mặt phẳng xích đạo Trái đất với mặt phẳng
kinh tuyến gốc (Grinuyt, Luân Đôn, Anh). Hướng từ tâm C ra kinh tuyến gốc là chiều dương (+).
2d/. Trục Y của hệ tọa độ nằm trong mặt phẳng xích đạo Trái đất và vuông góc với trục
X. Hướng từ tâm C ra phía Đông bán cầu là chiều dương (+).
3/Đặc điểm: ba trục CX, CY, CZ vuông góc với nhau từng đôi một.
4/Điểm A chiếu vuông góc xuống ba trục tọa độ được ba thành phần tọa độđẻ định vị
điểm A là XA,YA, ZA.
5/Vi dụ:Điểm R tại Tháp Rùa (Hà Nội) có tọa độ địa tâm quốc tế WGS-84 là:
XR= - 1626924,018 m.
YR= 5729423,469 m.
ZR= 2274274,990 m.
3/ Hệ tọa độ trắc địa WGS-84(BLH*).
1/Mặt qui chiếu WGS-84 là cơ sở để thành lập hệ tọa độ trắc địa WGS-84(BLH*)
2/Hệ tọa độ trắc địa WGS-84(BLH*) được thành lậpvới ba mặt cơ sở là:
2a/Mặt qui chiếu WGS-84 có tâm trùng với tâm trái đất C.
2b/Măt phẳng xích đạo của mặt qui chiếu WGS-84 chứa tâm trái đất C.
2c/Mặt phẳng kinh tuyến gốc của mặt qui chếu WGS-84 chứa tâm trái đất C.
3/ Điểm A chiếu vuông góc xuống mặt qui chiếu WGS-84 được ba thành phần tọa độ
để định vị điểm A là B,L,H* với ký hiệu:
3a/ H* = AA01 là độ cao trắc địa WGS-84 (.là khoảng cách theo phương pháp tuyến từ điểm ấy
đến mặt qui chiếu WGS-84).
3b/ B là độ vĩ trắc địa WGS-84.
3c/ L là độ kinh trắc địa WGS-84.
4/Ví dụ: Điểm RtạiTháp Rùa (Hà nội) có tọa độ trắc địa quốc tế WGS-84 là:
BR= 21001’40,58 N.
14
- PGS.TS Phạm Văn Chuyên
LR= 105051’08,63 E.
H*R= - 21,230 m.
4/Phép chiếu bản đồ UTM (Universal Transverse Mercator)
1/Mặt qui chiếu WGS-84 là cơ sở để thực hiện phép chiếu bản đồ UTM.
2/Đầu tiên mỗi một điểm A thuộc mặt đất tự nhiên sẽ được chiếu vuông góc xuống mặt
quy chiếu WGS-84 là A01 (phép chiếu thứ nhất).
3/Tiếp theo các điểm A01 thuộc mặt quy chiếu WGS-84 (cong) này sẽ được biểu diễn
tương ứng trên mặt phẳng theo phép chiếu bản đồ UTM là A01’ (phép chiếu thứ hai).
4/Trong nội dungphép chiếu bản đồ UTM có mặt trụ nằm ngang cắt múi chiếu 6 độ theo
hai vòng cát tuyến đối xứng qua kinh tuyến giữa múi và cách nó 180 km.Chiếu xuyên tâm.Khai
triển mặt trụ thành mặt phẳng.
5/ Hình chiếu của mỗi múi UTM có các đặc điểm sau:
5a/ Bảo toàn về góc (đồng dạng).
5b/ Xích đạo thành đường thẳng nằm ngang. Kinh tuyến giữa múi thành đường
thẳng đứng và chúng vuông góc với xích đạo.
5c/ Biến dạng:
+ Chiều dài hình chiếu của hai cát tuyến bằng độ dài thật (hệ số biến dạng k = 1).
+ Phần trong giữa hai cát tuyến có chiều dài hình chiếu bị co ngắn lại (biến dạng
âm). Kinh tuyến giữa múi bị co ngắn lại nhiều nhất, hình chiếu của nó trong múi loại sáu độ chỉ
còn dài bằng k0 = 0,9996 chiều dài thật (trong múi loại ba độ có k0 = 0,9999).
+ Phần ngoài hai cát tuyến có chiều dài hình chiếu bị dãn dài ra (biến dạng dương).
Kinh tuyến ở mép biên múi có chiều dài hình chiếu bị dãn dài ra nhiều nhất.
5/ Hệ tọa độ vuông góc phẳng WGS-84 (oxy).
1/Mặt qui chiếu WGS-84 và phép chiếu bản đồ UTM là cơ sở để thành lập hệ tọa độ
vuông góc phẳng WGS-84.
2/ Trên mỗi múi chiếu bản đồ UTM-WGS-84 thế giới đãthành lập một hệ tọa độ vuông
góc phẳng WGS-84 như sau:
2a/- Hình chiếu xích đạo nằm ngang được chọn làm trục y, hướng sang phải là chiều
dương (+).
2b/- Hình chiếu kinh tuyến giữa múi thẳng đứng được tịnh tiến song song sang bên trái
500km rồi được chọn làm trục x, hướng lên trên là chiều dương (+).
2c/- Giao điểm của hai trục trên được chọn làm gốc tọa độ 0.
2d/- Để đơn trị người ta quy ước rằng: trước mỗi tung độ y phải ghi cả số hiệu múi chiếu
q. Giữa chúng (q và y) được ngăn cách với nhau bởi dấu chấm (.).
3/Ưu điểm:việc thành lập hệ tọa độ vuông góc phẳng WGS-84 như trên tạo cho mọi điểm
thuộc Bắc bán cầu đềù có tọa độ (x,y) luôn dương:
15
- PGS.TS Phạm Văn Chuyên
4/Điểm A chiếu vuông góc xuống hai trục tọa độ được hai thành phần tọa độ để định
vị A là xA,yA .
5/ Ví dụ: B(xB = 2 123 456,789m, yB = 48.0512 345,678m).
6/ Nhận xét: tọa độ vuông góc phẳng WGS-84 (x;y) và tọa độ trắc địa WGS-84 (B;L)
có quan hệ với nhau:
x = f1(B;L) (13.1)
y = f2(B;L) (13.2)
14. Định vị điểm theo hệ qui chiếu quốc gia VN-2000.
Từ năm 2000,Việt Nam sử dung hệ qui chiếu VN-2000 để định vị điểm.
1/Mặt qui chiếu VN-2000.
Mặt qui chiếu VN-2000 có ba đặc điểm:
1/ Hình dạng: là hình Elip khối hai trục.
2/ Kích thước:Bán trục lớn a = 6378137m.Độ dẹt cực = (a-b)/a = 1/298,257.
3/ Định vị: mặt elip khối được định vị vào Trái đất sao chophần lãnh thổ Việt Nam gần
trùng nhất với mặt thủy chuẩn (gêôit), khi ấy có tổng bình phương các khoảng cách từ mặt qui
chiếu VN-2000 đến mặt thủy chuẩn (gêôit) là bé nhất. Cụ thể lúc này là:
3a/Tâm của mặt qui chiếu VN-2000 không trùng với tâm của trái đất C.(chúng
cách nhau khoảng 225 met).
3b/Trục bé của mặt qui chiếu VN-2000 không trùng và không song song với trục
quay thẳng đứng của trái đất.
3c/ Mặt phẳng xích đạo của mặt qui chiếu VN-2000 không trùng và không song
song với mặt phẳng xích đạo của trái đất .
3d/Mặt phẳng kinh tuyến gốc của mặt qui chiếu VN-2000 không trùng và không
song song với mặt phẳng kinh tuyến gốc của trái đất .
2/Hệ tọa độ địa tâm VN-2000. (0’X’Y’Z’).
1/Mặt qui chiếu VN-2000 là cơ sở để thành lập hệ tọa độ địa tâm VN-2000 (O’X’Y’Z’).
2/Hệ tọa độ địa tâm VN-2000 (O’X’Y’Z’) được thành lập như sau (hình 14.1):.
Hình 14.1.
16
- PGS.TS Phạm Văn Chuyên
2a/. Gốc của hệ tọa độ trùng với tâm O’ của mặt qui chiếu VN-2 000 (không trùng với
tâm Trái đất C ).
2b/Trục Z’ của hệ tọa độ trùng với trục bé b của mặt qui chiếu VN-2 000 (không trùng
với trục quay thẳng đứng của Trái đất). Hướng lên Bắc Cực là chiều dương (+).
2c/. Trục X’ của hệ tọa độ là giao tuyến giữa mặt phẳng xích đạo O’của mặt qui chiếu
VN-2000 với mặt phẳng kinh tuyến O của mặt qui chiếu VN-2000. Hướng từ tâm O’ ra kinh
tuyến O là chiều dương (+).
2d/. Trục Y’ của hệ tọa độ nằm trong mặt phẳng xích đạo O’ của mặt qui chiếu VN-2000
và vuông góc với trục X’. Hướng từ tâm O’ ra Đông bán cầu là chiều dương (+).
3/ Đặc điểm:ba trục O’X’, O’Y’, O’Z’ vuông góc với nhau từng đôi một.
4/Điểm A chiếu vuông góc xuống ba trục tọa độ đượcba thành phần tọa độđể định vị
điểm A là XA’,YA’,ZA’
3/ Hệ tọa độ trắc địa VN-2000. (B’L’H’).
1/ Mặt qui chiếu VN-2000 là cơ sở để thành lập hệ tọa độ trắc địa VN-2000 (B’L’H’).
2/Hệ tọa độ trắc địa VN-2000 (B’L’H’) được thành lậpvới ba mặt cơ sở là ( hình 14.2):
2a/Mặt qui chiếu VN-2000 có tâm không trùng với tâm của trái đất.
2b/Mặt phẳng xích đạo của mặt qui chiếu VN-2000 có tâm không trùng với tâm trái đất.
2c/Mặt phẳng kinh tuyến gốc của mặt qui chiếu VN-2000 có tâm không trùng tâm trái
đất.
Hình 14.2
3/ Điểm A chiếu vuông góc xuống mặt qui chiếu VN-2000 được ba thành phần tọa độ
để định vị điểm A là B’,L’,H’ với ký hiệu:
3a/ H’ = AA02 ký hiệu độ cao trắc địa VN-2000,là khoảng cách theo phương pháp tuyến kể
từ điểm ấy đến mặt qui chiếu VN-2000.
3b/ B’: ký hiệu độ vĩ trắc địa VN-2000, là góc nhọn hợp bởi pháp tuyến AA0’ với mặt
phẳng xích đạo của mặt qui chiếu VN-2000, có giá trị từ O đến 90 và được tính từ mặt phẳng
xích đạo này về hai phía Bắc bán cầu và Nam bán cầu, tương ứng gọi là độ vĩ Bắc (N) hay độ vĩ
Nam (S).
17
- PGS.TS Phạm Văn Chuyên
3c/ L’: ký hiệu độ kinh trắc địa VN-2000,là góc phẳng của nhị diện tạo bởi mặt phẳng kinh
tuyến gốc O0 với mặt phẳng kinh tuyến chứa A02 đều của mặt qui chiếu VN-2 000, có giá trị từ
O đến 180 và được tính từ mặt phẳng kinh tuyến gốc O0này về hai phía Đông bán cầu và Tây
bán cầu, tương ứng gọi là độ kinh Đông (E) hay độ kinh Tây (W).
4/ Phép chiếu bản đồ UTM (VN-2000).
1/Mặt qui chiếu VN-2000 là cơ sở để thực hiện phép chiếu bản đồ UTM (VN-2000).
2/Đầu tiên mỗi một điểm A thuộc mặt đất tự nhiên sẽ được chiếu vuông góc xuống mặt
quy chiếu VN-2000 là A02 (phép chiếu thứ nhất).
3/ Tiếp theo các điểm A02 thuộc mặt quy chiếu VN-2000 (cong) này sẽ được biểu diễn
tương ứng trên mặt phẳng theo phép chiếu bản đồ UTM là A02’ (phép chiếu thứ hai).
4/Nội dung của phép chiếu bản đồ UTM (VN-2000):
4a/ Mặt quy chiếu VN-2000 được phân chia bởi các kinh tuyến thành những múi bằng
nhau rộng 6 . Các múi này được ghi số hiệu là q = 1, 2, 3…. 60, kể từ kinh tuyến 180 vòng hết
Tây bán cầu sang Đông bán cầu.
4b/ Dựng một mặt trụ nằm ngang cắt múi đang xét của mặt quy chiếu VN-2000 theo hai
vòng cát tuyến đối xứng nhau qua kinh tuyến giữa múi. Mỗi vòng cát tuyến này đều cách kinh
tuyến giữa múi là 180km.
4c/ Đặt nguồn sáng điểm tại tâm O’ của mặt quy chiếu VN-2000 để chiếu xuyên tâm múi
đang xét từ 80 độ vĩ Nam đến 84 độ vĩ Bắc lên mặt trụ nằm ngang.
4d/ Khai triển mặt trụ thành mặt phẳng. Tưởng tượng cắt hình trụ theo hai đường sinh cao
nhất và thấp nhất, rồi trải mặt trụ thành mặt phẳng.
5/ Hình chiếu UTM (VN-2000)của mỗi múi có các đặc điểm sau:
5a/ Bảo toàn về góc (đồng dạng).
5b/ Xích đạo thành đường thẳng nằm ngang. Kinh tuyến giữa múi thành đường thẳng
đứng và chúng vuông góc với xích đạo.
5c/ Biến dạng:
+ Chiều dài hình chiếu của hai cát tuyến bằng độ dài thật (hệ số biến dạng k = 1).
+ Phần trong giữa hai cát tuyến có chiều dài hình chiếu bị co ngắn lại (biến dạng âm).
Kinh tuyến giữa múi bị co ngắn lại nhiều nhất, hình chiếu của nó trong múi loại sáu độ chỉ
còn dài bằng k0 =0,9996 chiều dài thật (trong múi loại ba độ có k0 = 0,9999).
+ Phần ngoài hai cát tuyến có chiều dài hình chiếu bị dãn dài ra (biến dạng dương). Kinh tuyến
ở mép biên múi có chiều dài hình chiếu bị dãn dài ra nhiều nhất.
5/ Hệ tọa độ vuông góc phẳng VN-2000 (o’x’y’)
1/Mặt qui chiếu VN-2000 và phép chiếu bản đồ UTM (VN-2000) là cơ sở để thành
lập hệ tọa độ vuông góc phẳngVN-2000.
18
- PGS.TS Phạm Văn Chuyên
2/ Nhờ
ờ phép chiếu bản đồ UTM (VN-2000)
(VN nói trên mà mỗi
ỗi một điểm A02 thuộc mặt quy
chiếu VN-2000 sẽẽ cho một điểm ảnh tương
t ứng A02’ ở trên mặt
ặt phẳng. Vị trí điểm A02’ này
được
ợc xác định bằng cách trong mỗi một múi chiếu sẽ thành lập một
ột hệ tọa độ vuông góc phẳng
VN-2000 như sau (hình 14-3):
Hình 14.3
2a/- Hình chiếu
ếu xích đạo nằm ngang được
đ chọn làm trục y', hướng
ớng sang phải llà chiều
dương (+).
2b/- Hình chiếu
ếu kinh tuyến giữa múi thẳng đứng được
đ ợc tịnh tiến song song sang bên trái
500km (tại vì nửa
ửa múi chỗ rộng rất gần bằng 333km), rồi được
đ chọn làm trục
ục x’, hhướng lên trên
Bắc cực là chiều dương (+).
2c/- Giao điểm
ểm của hai trục trên
tr là gốc tọa độ o’.
2d/- Đểể xác định vị trí các điểm trên
tr bề mặt Trái đất một cách đơn trị, ngư
người ta quy định
rằng
ằng phải ghi cả số hiệu của múi chiếu q trước
tr ớc mỗi tung độ y. Giữa chúng (q vvà y) được ngăn
cách với nhau bởi dấu chấm (.).
3/Ưu điểm:việc thành lập
ập hệ tọa độ vuông góc phẳng VN-2000
VN 2000 như trên ttạo cho mọi
điểm thuộc lãnh thổ
ổ Việt Nam ở Bắc bán cầu đềù có tọa độ (x,y) luôn dương:
4/Điểm A đượcợc chiếu vuông góc xuống hai trục tọa độ được
đ phần tọa độ để
hai thành ph
định vị điểm A là xA’,yA’.
5/ Ví dụ: A(xA 2123 456, 789; yA 48. 543 789,123m)
6/ Nhận xét: tọa
ọa độ vuông góc phẳng VN-2000
VN (x’; y’) và tọa
ọa độ không gian trắc địa
quốc gia VN-2000
2000 (B’;L’) có quan hệ
h với nhau:
x’ = f3(B’;L’). (14.1)
y’ = f4(B’;L’). (14.2)
15. Định
ịnh vị điểm theo hệ qui chiếu Crasovski (HN-72)
(HN
Hiện tại Nga, Trung Quốcốc đang sử
ử dụng hệ qui chiếu Crasovski.Từ năm 1972 đến năm
2000 Việt nam sử dụng
ụng hệ qui chiếu Crasovski để định vị điểm và
v đặt tên cho hệệ nnày là HN-72.
19
- PGS.TS Phạm Văn Chuyên
1/ Mặt quy chiếuHN-72.
Mặt qui chiếu HN-72 là mặt Elipxooit Crasopski với ba đặc điểm:
1/Hình dạng: là elip khối hai trục (do hình elip quay quanh trục bé tạo thành).
2/Kích thước: elip có bán trục lớn a= 6 378 245 m, độ dẹt cực α = 1/298,3.
3/Định vị:
3a/ Tâm của mặt qui chiếu HN-72 trùng với tâm của trái đất C”.
3b/Trục bé của mặt qui chiếu HN-72 trùng với trục quay thẳng đứng của trái đất.
3c/ Mặt phẳng xích đạo của mặt qui chiếu HN-72trùng với mặt phẳng xích đạo của trái
đât với tâm C”.
3d/ Mặt phẳng kinh tuyến gốc của mặt qui chiếu HN-72 trùng với mặt phẳng kinh tuyến
gốc của trái đất với tâm C”.
2/ Hệ tọa độ địa tâm HN-72. (C’’X’’Y’’Z’’).
1/ Mặt qui chiếu HN-72 là cơ sở để thành lập hệ tọa độ địa tâm HN-72(C”X”Y”Z”).
2/Hệ tọa độ địa tâm HN-72 được thành lập như sau:
2a/ Gốc của hệ tọa độ trùng với tâm của Trái đất C”.
2b/ Trục Z” của hệ tọa độ trùng với trục quay thẳng đứng của Trái đất, hướng
lêntrên Bắc cực là chiều dương (+).
2c/Trục X” của hệ tọa độ là giao tuyến giữa mặt phẳng xích đạo Trái đất với mặt
phẳng kinh tuyến gốc (Grinuyt, Luân Đôn, Anh). Hướng từ tâm C” ra kinh tuyến gốc là chiều
dương (+).
2d/ Trục Y” của hệ tọa độ nằm trong mặt phẳng xích đạo Trái đất và vuông góc
với trục X”. Hướng từ tâm C” ra phía Đông bán cầu là chiều dương (+).
3/ Đặc điểm:ba trục C”X”, C”Y”, C”Z” vuông góc với nhau từng đôi một .
4/Điểm A được chiếu vuông góc xuống ba trục tọa độ cho ba thành phần tọa độ để định
vị điểm A là X”A,Y”A, Z”A .
3/ Hệ tọa độ trắc địa HN-72. (B’’L’’H’’).
1/Mặt qui chiếu HN-72 là cơ sở để thành lập hệ tọa độ trắc địa HN-72 (B”L”H”).
2/ Hệ tọa độ trắc địa HN-72 (B”L”H”) được thành lập bởi ba mặt sau:
2a/Mặt qui chiếu HN-72 (chứa tâm trái đất C”).
2b/Mặt phẳng xích đạo của mặt qui chiếu HN-72 (chứa tâm trái đât C”).
2c/Mặt phẳng kinh tuyến gốc của mặt qui chiếu HN-72 (chứa tâm trái đât C”). .
3/Điểm A được chiếu vuông góc xuống mặt qui chiếu HN-72 cho ba thành phần tọa độ
để định vị điểm A trong không gian là:
3a/ H” = AA03 là độ cao trắc địa HN-72 (là khoảng cách theo phương pháp tuyến
kể từ điểm ấy đến mặt qui chiếu HN-72.)
3b/ B” là độ vĩ trắc địa HN-72.
20
nguon tai.lieu . vn
