- Trang Chủ
- Địa Lý
- Khảo sát ảnh hưởng của chiều dài vectơ cạnh và chênh cao trong quan trắc dùng GPS
Xem mẫu
- Tuyển tập Hội nghị Khoa học thường niên năm 2021. ISBN: 978-604-82-5957-0
KHẢO SÁT ẢNH HƯỞNG CỦA CHIỀU DÀI VECTƠ CẠNH
VÀ CHÊNH CAO TRONG QUAN TRẮC DÙNG GPS
Nguyễn Trung Kiên
Trường Đại học Thủy lợi, email: kiennt@tlu.edu.vn
1. GIỚI THIỆU CHUNG
Công nghệ GPS đã trải qua những bước
tiến lớn và được ứng dụng rộng rãi trong
quan trắc chuyển vị, như: quan trắc mái dốc,
đập, v.v... Quan trắc chuyển vị dùng GPS
được thực hiện bằng cách thiết lập mạng lưới
các điểm quan trắc, cho phép thu được độ
chính xác đến milimet (Shimizu, 2013). Các
cảm biến GPS giá rẻ và phần mềm mã nguồn
mở cũng được nghiên cứu gần đây, nhằm mở
rộng phạm vi quan trắc bằng việc tăng số
lượng cảm biến trong khi chi phí cho dịch vụ Hình 1. Giao diện cấu hình chế độ
quan trắc không thay đổi đáng kể. Bài báo phân tích trong RTKLIB
này khảo sát ảnh hưởng của chiều dài vectơ
cạnh (baseline) và chênh cao giữa trạm cơ sở 2.2. Phần cứng
và trạm đo trong quan trắc chuyển vị dùng Cảm biến thu nhận dùng chip GPS của
GPS. Phần mềm mã nguồn mở - RTKLIB và U-blox và anten dạng xoắn ốc được sử dụng
cảm biến giá rẻ U-blox được sử dụng trong trong các thí nghiệm (Hình 2). Ưu điểm nổi
các thí nghiệm với chiều dài vectơ cạnh và bật của cảm biến và anten này là giá thành rẻ.
chênh cao khác nhau. Loại cảm biến này cho phép thu một tần số
L1 (1575.42 MHz) và có khả năng cung cấp
2. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
dữ liệu thô. Cảm biến này cho phép thu nhận
2.1. Phần mềm mã nguồn mở - RTKLIB tín hiệu từ hệ thống vệ tinh GPS.
RTKLIB là phần mềm mã nguồn mở có khả Để giảm sai số do hiện tượng đa tuyến
năng phân tích các kết quả đo đạc của hầu hết (multipath) gây ra, một tấm phẳng đường
các hệ thống vệ tinh (GPS, GLONASS, kính 200 mm được sử dụng. Tấm này cho
Galileo, QZSS, Beidou và SBAS) (Takasu, phép hấp thụ sóng ở mặt trước và phản xạ ở
2013). Phần mềm này hỗ trợ nhiều chế độ định mặt sau.
vị (Single, DGPS/ DGNSS, Kinematic, Static,
Moving-Baseline, Fixed, PPP-Kinematic, PPP-
Static và PPP-Fixed) (Hình 1). Ngoài ra,
RTKLIB cho phép truyền các dữ liệu thông
qua NTRIP, TCP/IP, Serial và hỗ trợ nhiều
định dạng dữ liệu cải chính RTCM khác nhau.
Nghiên cứu này ứng dụng chương trình
RTKPOST của thư viện RTKLIB được sử dụng
để phân tích các dữ liệu của các thí nghiệm. Hình 2. Cảm biến GPS và anten
160
- Tuyển tập Hội nghị Khoa học thường niên năm 2021. ISBN: 978-604-82-5957-0
3. MÔ HÌNH THÍ NGHIỆM bởi , thu được bằng phân tích tĩnh lần lượt
Quan trắc chuyển vị thường yêu cầu độ là khoảng 1mm theo phương ngang và 2mm
chính xác cao. Do đó, phương pháp định vị theo phương đứng.
tương đối tĩnh (static) được sử dụng cho
những ứng dụng yêu cầu độ chính xác cao
như quan trắc đập, mái dốc, v.v... Khi định vị
tương đối, hai cảm biến được sử dụng đặt tại
trạm cơ sở và trạm đo. Vectơ cạnh giữa hai
trạm này được tạo ra.
Để nghiên cứu ảnh hưởng của chiều dài
vectơ cạnh và chênh cao khác nhau, ba thí
nghiệm được thực hiện (Bảng 1). Các thí
nghiệm có chiều dài vectơ cạnh là 10m, Hình 4. Kết quả với chiều dài vectơ cạnh
100m, 200m và chênh cao tương ứng là 0m, là 10m, chênh cao là 0m
30m, 100m.
4.2. Thí nghiệm với chiều dài vectơ cạnh
Bảng 1. Thông tin về các thí nghiệm là 100m, chênh cao là 35m
Thí nghiệm Chiều dài Chênh cao Trong thí nghiệm này, cảm biến của trạm
vectơ cạnh (m) (m) cơ sở được đặt dưới sân. Trong khi đó, cảm
biến của trạm đo được đặt trên nóc của tòa
10 0 nhà 8 tầng.
Độ lệch chuẩn thu được lần lượt là khoảng
100 30 2mm theo phương ngang và 5mm theo
phương đứng (Hình 5).
200 100
4. KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM
4.1. Thí nghiệm với chiều dài vectơ cạnh
là 10m, chênh cao là 0m
Hình 3 chỉ ra vị trí của cảm biến GPS
trong thí nghiệm. Hai cảm biến được đặt trên
nóc tòa nhà 8 tầng.
Hình 5. Kết quả với chiều dài vectơ cạnh
là 100m, chênh cao là 35m
4.3. Thí nghiệm với chiều dài vectơ cạnh
là 200m, chênh cao là 100m
Hình 3. Cảm biến GPS khi thí nghiệm với
chiều dài vectơ cạnh là 10m, chênh cao là 0m Hình 6. Thí nghiệm
với chiều dài vectơ
Hình 4 trình bày kết quả thí nghiệm được cạnh là 200m, chênh
phân tích bằng phần mềm RTKLIB. Độ lệch cao là 100m
chuẩn (standard deviation), được biểu diễn (Ảnh: Google Earth)
161
- Tuyển tập Hội nghị Khoa học thường niên năm 2021. ISBN: 978-604-82-5957-0
Thí nghiệm được thực hiện tại một mái
dốc đứng (Hình 6). Trong đó, trạm cơ sở
được đặt ở chân dốc và trạm đo được đặt trên
sườn dốc.
(a) Ảnh hưởng của chiều dài vectơ cạnh
Hình 7. Kết quả phân tích với vectơ cạnh
là 200m, chênh cao là 100m
Kết quả phân tích bằng RTKLIB được thể (b) Ảnh hưởng của chênh cao
hiện ở Hình 7. Mặc dù chiều dài vectơ cạnh và Hình 8. Ảnh hưởng của chiều dài vectơ
chênh cao lớn hơn hai thí nghiệm trên, độ lệch cạnh và chênh cao
chuẩn thu được lần lượt là khoảng 4mm theo
phương ngang và 7mm theo phương đứng. 5. KẾT LUẬN
4.4. Ảnh hưởng của chiều dài vectơ cạnh Ba thí nghiệm sử dụng cảm biến U-blox
và chênh cao được thực hiện; Kết quả được phân tích bởi
Bảng 2 tổng hợp kết quả độ lệch chuẩn phần mềm mã nguồn mở RTKLIB cho thấy:
trong các thí nghiệm với vectơ cạnh khác nhau. - Độ lệch chuẩn thu được khoảng 2mm
theo phương ngang và 4mm theo phương
Bảng 2. Độ lệch chuẩn trong các thí nghiệm đứng khi chiều dài vectơ cạnh nhỏ hơn 100m
với vectơ cạnh khác nhau và chênh cao nhỏ hơn 35m;
Thí nghiệm Chiều dài vectơ cạnh/ Chênh cao
- Việc sử dụng hiệu quả cảm biến giá rẻ
U-blox và phần mềm mã nguồn mở cho phép
10m/ 100m/ 200m/ tăng số lượng cảm biến quan trắc chuyển vị,
Phương 0m 35m 100m trong khi chi phí đầu tư cho quan trắc không
X 0.8 1.9 3.5 thay đổi nhiều so với khi dùng các cảm biến
và phần mềm đo đạc chuyên dụng hiện nay.
Y 0.8 1.9 3.6
S 1.9 4.5 6.4 6. TÀI LIỆU THAM KHẢO
[1] Shimizu, N., Nakashima, S., Masunari,
Hình 8 trình bày ảnh hưởng của chiều dài T. 2013. ISRM Suggested Method for
vectơ cạnh và chênh cao đến độ lệch chuẩn của Monitoring Rock Displacements Using the
kết quả thí nghiệm. Độ lệch chuẩn thu được đạt Global Positioning System (GPS). Rock
khoảng 2mm theo phương ngang và 4mm theo Mechanics and Rock Engineering volume
47, 313–328.
phương đứng khi chiều dài vectơ cạnh nhỏ hơn [2] Takasu, T. 2013. RTKLIB: An open
100m và chênh cao nhỏ hơn 35m. Độ lệch source program package for GNSS
chuẩn tăng lên gần hai lần khi chiều dài vectơ positioning. [Online]. Available at:
cạnh là 200m và chênh cao là 100m. http://www.rtklib.com.
162
nguon tai.lieu . vn
