I. Tổng Quan Về Ứng Dụng Trạm GNSS Liên Tục Tại Quảng Bình
Công tác thành lập bản đồ địa hình bằng ảnh hàng không đòi hỏi độ chính xác cao trong công đoạn đo nối khống chế ảnh. Sự phát triển của công nghệ GNSS đã mang lại giải pháp hiệu quả, nhanh chóng và chính xác. Tại Việt Nam, việc xây dựng các trạm GNSS liên tục (CORS) quốc gia đóng vai trò quan trọng trong nghiên cứu khoa học, phát triển kinh tế, xã hội, an ninh và quốc phòng. Hiện nay, Bộ Quốc Phòng và Bộ Tài Nguyên và Môi trường đang tích cực triển khai xây dựng thêm các trạm GNSS CORS trên toàn lãnh thổ. Do đó, việc nghiên cứu, ứng dụng và khai thác dữ liệu từ các trạm GNSS CORS phục vụ cho các mục đích khác nhau là một xu thế tất yếu. Luận văn này tập trung vào việc ứng dụng trạm GNSS liên tục trong công tác đo nối khống chế ảnh phục vụ thành lập bản đồ địa hình tỷ lệ 1:25.000 khu vực tỉnh Quảng Bình.
1.1. Đo Nối Khống Chế Ảnh Vai Trò và Yêu Cầu Kỹ Thuật
Đo nối khống chế ảnh là một công đoạn quan trọng trong quy trình thành lập bản đồ địa hình từ ảnh hàng không. Nó đảm bảo sự chính xác về vị trí và độ cao của các đối tượng trên bản đồ. Yêu cầu về độ chính xác của điểm khống chế ảnh ngoại nghiệp rất khắt khe, ảnh hưởng trực tiếp đến chất lượng của bản đồ thành phẩm. Theo tài liệu nghiên cứu, lưới khống chế ảnh ngoại nghiệp có thể được thành lập theo nhiều phương pháp, trong đó phương pháp sử dụng công nghệ GNSS được sử dụng phổ biến nhất.
1.2. Các Phương Pháp GNSS Phục Vụ Đo Nối Khống Chế Ảnh
Công nghệ GNSS cung cấp nhiều phương pháp đo khác nhau, phù hợp với từng điều kiện và yêu cầu cụ thể của công trình. Các phương pháp phổ biến bao gồm đo tĩnh, đo tĩnh nhanh, đo động, định vị vi phân DGPS và đo tĩnh kết hợp với trạm tham chiếu hoạt động liên tục. Mỗi phương pháp có ưu và nhược điểm riêng, cần được lựa chọn kỹ lưỡng để đảm bảo hiệu quả và độ chính xác cao nhất. Trong đó, phương pháp đo tĩnh kết hợp với trạm tham chiếu hoạt động liên tục đang ngày càng được ưa chuộng nhờ khả năng cung cấp độ chính xác cao và tiết kiệm thời gian.
II. Thách Thức và Giải Pháp Ứng Dụng GNSS CORS Tại Quảng Bình
Mặc dù công nghệ GNSS mang lại nhiều ưu điểm, việc ứng dụng GNSS CORS trong đo nối khống chế ảnh vẫn còn gặp nhiều thách thức. Một trong những thách thức lớn nhất là khoảng cách giữa các trạm GNSS CORS và khu vực đo đạc, đặc biệt ở những vùng sâu vùng xa. Điều này có thể ảnh hưởng đến độ chính xác của kết quả đo. Để giải quyết vấn đề này, cần có các giải pháp kỹ thuật phù hợp, chẳng hạn như sử dụng các thuật toán xử lý dữ liệu tiên tiến hoặc kết hợp với các phương pháp đo khác. Ngoài ra, việc thiếu các quy định kỹ thuật cụ thể về khai thác và sử dụng dữ liệu GNSS CORS cũng là một rào cản lớn.
2.1. Vấn Đề Độ Chính Xác Khi Đo GNSS Ở Vùng Sâu Vùng Xa
Khoảng cách lớn giữa trạm GNSS CORS và khu vực đo đạc có thể gây ra sai số do ảnh hưởng của tầng điện ly và tầng đối lưu. Để giảm thiểu sai số này, cần sử dụng các phần mềm xử lý dữ liệu chuyên dụng và áp dụng các mô hình hiệu chỉnh phù hợp. Ngoài ra, việc lựa chọn thời điểm đo đạc cũng rất quan trọng, nên ưu tiên những thời điểm có điều kiện thời tiết tốt và ít nhiễu sóng GNSS.
2.2. Thiếu Quy Định Về Khai Thác Dữ Liệu Trạm GNSS CORS
Hiện nay, chưa có văn bản quy định nào về việc khai thác và sử dụng dữ liệu trạm GNSS CORS quốc gia, cũng như các quy định kỹ thuật đối với từng loại lưới đáp ứng cho từng nhiệm vụ cụ thể. Điều này gây khó khăn cho các đơn vị trong quá trình triển khai ứng dụng GNSS CORS vào thực tế. Do đó, cần sớm ban hành các văn bản pháp lý quy định rõ về vấn đề này, tạo cơ sở pháp lý cho việc khai thác và sử dụng hiệu quả dữ liệu GNSS CORS.
2.3. Chi Phí Đầu Tư và Duy Trì Hệ Thống GNSS CORS
Việc xây dựng và duy trì một hệ thống GNSS CORS đòi hỏi nguồn kinh phí lớn. Chi phí bao gồm chi phí đầu tư thiết bị, chi phí vận hành, chi phí bảo trì và chi phí nhân công. Để đảm bảo tính bền vững của hệ thống, cần có kế hoạch tài chính dài hạn và các giải pháp tiết kiệm chi phí, chẳng hạn như sử dụng các thiết bị có hiệu suất cao và tuổi thọ dài, hoặc hợp tác với các đơn vị khác để chia sẻ chi phí.
III. Phương Pháp Đo Nối Khống Chế Ảnh Bằng Trạm GNSS CORS
Luận văn này đề xuất phương pháp đo nối khống chế ảnh bằng cách sử dụng các trạm GNSS CORS như các điểm khống chế tọa độ và độ cao Nhà nước truyền thống. Các máy thu GNSS được đặt tại các điểm khống chế ảnh của lưới thực nghiệm để thu tín hiệu vệ tinh. Tọa độ của các điểm khống chế ảnh được xác định thông qua việc xử lý dữ liệu của lưới GNSS thực nghiệm kết hợp với dữ liệu của các trạm tham chiếu hoạt động liên tục trong cùng thời điểm. Phương pháp này có ưu điểm là đơn giản, dễ thực hiện và không đòi hỏi nhiều thiết bị phức tạp.
3.1. Quy Trình Thu Thập và Xử Lý Dữ Liệu GNSS Từ Trạm CORS
Quy trình thu thập và xử lý dữ liệu GNSS từ trạm CORS bao gồm các bước sau: (1) Lựa chọn các trạm GNSS CORS phù hợp với khu vực đo đạc; (2) Thu thập dữ liệu GNSS từ các trạm CORS trong cùng thời điểm với quá trình đo đạc tại hiện trường; (3) Kiểm tra và làm sạch dữ liệu GNSS; (4) Xử lý dữ liệu GNSS bằng phần mềm chuyên dụng để xác định tọa độ của các điểm khống chế ảnh; (5) Đánh giá độ chính xác của kết quả xử lý.
3.2. Sử Dụng Phần Mềm Xử Lý Dữ Liệu GNSS Chuyên Dụng
Việc sử dụng phần mềm xử lý dữ liệu GNSS chuyên dụng là rất quan trọng để đảm bảo độ chính xác của kết quả đo. Các phần mềm này có khả năng hiệu chỉnh các sai số do ảnh hưởng của tầng điện ly, tầng đối lưu và các yếu tố khác. Một số phần mềm phổ biến được sử dụng trong xử lý dữ liệu GNSS bao gồm Trimble Business Center, Leica Geo Office và Bernese GNSS Software.
3.3. Kiểm Tra và Đánh Giá Độ Chính Xác Kết Quả Đo GNSS
Sau khi xử lý dữ liệu GNSS, cần kiểm tra và đánh giá độ chính xác của kết quả đo. Việc này có thể được thực hiện bằng cách so sánh kết quả đo với các điểm khống chế đã biết hoặc bằng cách thực hiện các phép đo kiểm tra độc lập. Nếu độ chính xác không đạt yêu cầu, cần xem xét lại quy trình đo đạc và xử lý dữ liệu để tìm ra nguyên nhân và khắc phục.
IV. Ứng Dụng Thực Tế Đo Nối Khống Chế Ảnh Tại Quảng Bình
Để kiểm chứng tính khả thi của phương pháp đề xuất, luận văn đã thực hiện đo nối khống chế ảnh thực nghiệm tại tỉnh Quảng Bình. Lưới GNSS được thi công gồm 11 điểm, trong đó có 2 điểm là các điểm GNSS CORS (NARS và DNRS) và 9 điểm khống chế ảnh. Mục tiêu là xác định tọa độ và độ cao của các điểm khống chế ảnh, đáp ứng yêu cầu thành lập bản đồ địa hình tỷ lệ 1:25.000 khu vực Quảng Bình.
4.1. Mô Tả Khu Vực Thực Nghiệm và Thiết Kế Lưới Đo GNSS
Khu vực thực nghiệm thuộc tỉnh Quảng Bình, có địa hình đa dạng, bao gồm cả đồng bằng, đồi núi và ven biển. Lưới đo GNSS được thiết kế sao cho bao phủ toàn bộ khu vực nghiên cứu và đảm bảo khoảng cách giữa các điểm đo phù hợp với yêu cầu kỹ thuật. Các điểm đo được lựa chọn sao cho có tầm nhìn tốt đến các vệ tinh GNSS và tránh các vật cản như cây cối, nhà cửa.
4.2. Kết Quả Đo Đạc và Xử Lý Số Liệu GNSS Thực Nghiệm
Số liệu đo đạc GNSS được thu thập trong thời gian 150 phút cho mỗi ca đo. Số liệu được xử lý theo ba phương án khác nhau: (1) Thời gian ca đo là 150 phút; (2) Thời gian ca đo là 120 phút; (3) Thời gian ca đo là 90 phút. Kết quả xử lý cho thấy độ chính xác của kết quả đo phụ thuộc vào thời gian ca đo, với thời gian ca đo càng dài thì độ chính xác càng cao.
4.3. Đánh Giá Độ Chính Xác và So Sánh Các Phương Án Xử Lý
Độ chính xác của kết quả đo được đánh giá bằng cách so sánh với các điểm khống chế đã biết và bằng cách tính toán sai số trung phương. Kết quả cho thấy phương án xử lý với thời gian ca đo 150 phút cho độ chính xác cao nhất, đáp ứng yêu cầu thành lập bản đồ địa hình tỷ lệ 1:25.000. Các phương án xử lý với thời gian ca đo ngắn hơn có độ chính xác thấp hơn, nhưng vẫn có thể chấp nhận được trong một số trường hợp.
V. Kết Luận và Kiến Nghị Về Ứng Dụng GNSS CORS
Luận văn đã chứng minh tính khả thi của việc ứng dụng trạm GNSS CORS trong đo nối khống chế ảnh phục vụ thành lập bản đồ địa hình tỷ lệ 1:25.000 khu vực tỉnh Quảng Bình. Kết quả nghiên cứu cho thấy việc sử dụng GNSS CORS giúp giảm thiểu chi phí và thời gian đo đạc, đồng thời vẫn đảm bảo độ chính xác yêu cầu. Tuy nhiên, để ứng dụng rộng rãi phương pháp này, cần có các quy định kỹ thuật cụ thể và các giải pháp khắc phục các hạn chế về khoảng cách và điều kiện địa hình.
5.1. Tóm Tắt Kết Quả Nghiên Cứu và Đóng Góp Mới
Luận văn đã thành công trong việc xác định tọa độ và độ cao của các điểm khống chế ảnh khu vực tỉnh Quảng Bình trên cơ sở sử dụng dữ liệu của các trạm GNSS CORS. Kết quả tính toán bình sai lưới thực nghiệm cho thấy độ chính xác đạt yêu cầu thành lập bản đồ địa hình tỷ lệ 1:25.000. Đóng góp mới của luận văn là đề xuất phương pháp đo nối khống chế ảnh đơn giản, dễ thực hiện và phù hợp với điều kiện thực tế ở Việt Nam.
5.2. Kiến Nghị Về Chính Sách và Quy Định Kỹ Thuật
Để thúc đẩy ứng dụng GNSS CORS trong ngành trắc địa bản đồ, cần sớm ban hành các văn bản quy phạm pháp luật quy định việc khai thác và sử dụng dữ liệu GNSS CORS, cũng như các chỉ tiêu và quy định kỹ thuật cho loại lưới này. Ngoài ra, cần tăng cường đầu tư vào việc xây dựng và nâng cấp hệ thống GNSS CORS quốc gia, đảm bảo phủ sóng rộng khắp và cung cấp dữ liệu chất lượng cao.
