Luận văn thạc sĩ nghiên cứu ứng dụng công nghệ gps trong xây dựng lưới khống chế phục vụ đo vẽ bản đồ địa chính trên địa bàn xã thạch khoán huyện thanh sơn tỉnh phú thọ

Luận văn thạc sĩ nghiên cứu ứng dụng công nghệ GPS trong xây dựng lưới khống chế phục vụ đo vẽ bản đồ địa chính tại xã Thạch Khoán, huyện Thanh Sơn, tỉnh Phú Thọ.

• Tác giả: Vi Mạnh Sinh
• Người hướng dẫn: PGS. Lê Sỹ Trung
• Trường học: Đại học Thái Nguyên
• Chuyên ngành: Quản lý đất đai
• Đề tài: Nghiên Cứu Ứng Dụng Công Nghệ GPS Trong Xây Dựng Lưới Khống Chế Địa Chính Tại Xã Thạch Khoán, Huyện Thanh Sơn, Tỉnh Phú Thọ
• Loại tài liệu: luận văn thạc sĩ
• Năm xuất bản: 2019
• Địa điểm: Thái Nguyên

Tóm tắt

I. Tổng Quan Nghiên Cứu Về Ứng Dụng GPS Trong Địa Chính

Nghiên cứu về ứng dụng Công nghệ GPS trong xây dựng lưới khống chế địa chính ngày càng trở nên quan trọng trong bối cảnh hiện đại hóa ngành địa chính. Việc áp dụng công nghệ này mang lại nhiều ưu điểm vượt trội so với các phương pháp truyền thống, đặc biệt là về độ chính xác, hiệu quả và tiết kiệm thời gian. Bài viết này sẽ cung cấp một cái nhìn tổng quan về chủ đề này, bao gồm các khái niệm cơ bản, lợi ích, thách thức và các ứng dụng thực tế của GPS trong quản lý đất đai tại Việt Nam, đặc biệt là tại Thạch Khoán, Thanh Sơn, Phú Thọ.

1.1. Khái niệm cơ bản về lưới khống chế địa chính và GPS

Lưới khống chế địa chính là hệ thống các điểm được xác định tọa độ chính xác, làm cơ sở cho các hoạt động đo đạc và lập bản đồ địa chính. Công nghệ GPS trong xây dựng lưới khống chế địa chính là phương pháp sử dụng tín hiệu từ các vệ tinh GPS để xác định tọa độ các điểm trên mặt đất. Theo tài liệu nghiên cứu, công nghệ này "đã mở ra thời kỳ mới, đã thay thế công nghệ truyền thống trong việc thành lập và xây dựng mạng lưới tọa độ các cấp".

1.2. Ưu điểm vượt trội của GPS so với phương pháp truyền thống

Ứng dụng GPS trong đo đạc địa chính đem lại nhiều ưu điểm so với phương pháp truyền thống như: khả năng đo đạc nhanh chóng, độ chính xác cao, ít phụ thuộc vào điều kiện thời tiết, và khả năng làm việc ở những khu vực địa hình phức tạp. Điều này đặc biệt quan trọng trong công tác đo đạc tại các vùng có địa hình đồi núi như Thạch Khoán, Thanh Sơn, Phú Thọ.

II. Thách Thức Giải Pháp Khi Xây Dựng Lưới Địa Chính Bằng GPS

Mặc dù ứng dụng GPS trong đo đạc địa chính mang lại nhiều lợi ích, việc triển khai thực tế vẫn đối mặt với một số thách thức. Các yếu tố như sai số tín hiệu, che chắn vệ tinh do địa hình hoặc công trình xây dựng, và yêu cầu về trình độ kỹ thuật của người sử dụng có thể ảnh hưởng đến độ chính xác và hiệu quả của quá trình đo đạc. Việc hiểu rõ các thách thức này và đưa ra các giải pháp phù hợp là rất quan trọng để đảm bảo chất lượng của lưới khống chế địa chính bằng GPS.

2.1. Các nguồn sai số trong đo đạc GPS và biện pháp giảm thiểu

Các nguồn sai số trong đo đạc GPS có thể bao gồm sai số từ vệ tinh, sai số do nhiễu khí quyển, sai số do phản xạ đa đường, và sai số thiết bị. Để giảm thiểu sai số, cần sử dụng các thiết bị GPS RTK trong địa chính chất lượng cao, thực hiện đo đạc tại thời điểm có điều kiện tín hiệu tốt, và áp dụng các phương pháp xử lý số liệu tiên tiến.

2.2. Vấn đề che chắn tín hiệu và giải pháp khắc phục tại Thạch Khoán

Tại Thạch Khoán, Thanh Sơn, Phú Thọ, địa hình đồi núi và cây cối có thể gây che chắn tín hiệu GPS, làm giảm độ chính xác của đo đạc. Để khắc phục vấn đề này, cần lựa chọn vị trí đo đạc phù hợp, sử dụng các thiết bị có khả năng thu tín hiệu tốt, và áp dụng các kỹ thuật đo bù như đo tĩnh tương đối hoặc GPS CORS trong địa chính.

2.3. Yêu cầu về trình độ kỹ thuật và đào tạo nhân lực

Việc sử dụng công nghệ GPS trong xây dựng lưới khống chế địa chính đòi hỏi người sử dụng phải có trình độ kỹ thuật nhất định về trắc địa, GPS, và xử lý số liệu. Do đó, cần chú trọng đến công tác đào tạo và nâng cao trình độ cho đội ngũ cán bộ kỹ thuật địa chính.

III. Phương Pháp Xây Dựng Lưới Địa Chính Bằng GPS Hiệu Quả Nhất

Để xây dựng lưới khống chế địa chính bằng GPS hiệu quả, cần tuân thủ một quy trình bài bản và áp dụng các phương pháp đo đạc phù hợp. Quy trình này bao gồm các bước như khảo sát thiết kế, lựa chọn thiết bị, đo đạc, xử lý số liệu, và kiểm tra đánh giá chất lượng. Việc lựa chọn phương pháp đo đạc phù hợp với điều kiện địa hình và yêu cầu độ chính xác là rất quan trọng.

3.1. Quy trình chuẩn xây dựng lưới khống chế địa chính bằng GPS

Quy trình chuẩn bao gồm các bước sau: (1) Khảo sát địa hình và xác định mục tiêu đo đạc; (2) Thiết kế mạng lưới khống chế; (3) Lựa chọn thiết bị và phần mềm phù hợp; (4) Thực hiện đo đạc theo phương pháp đã chọn; (5) Xử lý và bình sai số liệu; (6) Kiểm tra và đánh giá độ chính xác. Quy trình xây dựng lưới khống chế địa chính bằng GPS phải tuân thủ nghiêm ngặt các tiêu chuẩn kỹ thuật hiện hành.

3.2. Lựa chọn phương pháp đo đạc GPS phù hợp RTK tĩnh...

Có nhiều phương pháp đo đạc GPS khác nhau, như đo tĩnh, đo động (RTK), và đo tĩnh nhanh. Việc lựa chọn phương pháp phù hợp phụ thuộc vào yêu cầu độ chính xác, điều kiện địa hình, và thời gian cho phép. Đo RTK phù hợp với các khu vực thông thoáng, yêu cầu độ chính xác vừa phải, trong khi đo tĩnh phù hợp với các khu vực yêu cầu độ chính xác cao và có thời gian đo đạc dài hơn. GPS RTK trong địa chính thường được sử dụng để đo chi tiết địa vật, còn GPS CORS trong địa chính thường sử dụng đo tĩnh.

3.3. Phần mềm xử lý dữ liệu GPS chuyên dụng cho địa chính

Sử dụng phần mềm xử lý dữ liệu GPS trong địa chính là yếu tố quan trọng để đảm bảo độ chính xác và hiệu quả của quá trình xử lý số liệu. Các phần mềm chuyên dụng như Trimble Business Center, Leica Geo Office, và Topcon Tools cung cấp các công cụ mạnh mẽ để kiểm tra, lọc nhiễu, bình sai, và xuất kết quả tọa độ.

IV. Ứng Dụng Thực Tế GPS Tại Xã Thạch Khoán Phú Thọ Kết Quả

Nghiên cứu ứng dụng công nghệ GPS trong xây dựng lưới khống chế địa chính tại xã Thạch Khoán, Thanh Sơn, Phú Thọ đã mang lại những kết quả khả quan. Việc áp dụng GPS đã giúp rút ngắn thời gian đo đạc, nâng cao độ chính xác của bản đồ địa chính, và giảm chi phí so với phương pháp truyền thống. Tuy nhiên, cần lưu ý đến các yếu tố địa hình và che chắn để đảm bảo chất lượng công trình.

4.1. Báo cáo kết quả đo đạc và độ chính xác đạt được

Kết quả đo đạc bằng GPS tại Thạch Khoán, Thanh Sơn, Phú Thọ cho thấy độ chính xác đạt được đáp ứng yêu cầu của Thông tư 25/2014/TT-BTNMT. Sai số vị trí điểm đạt dưới 5cm, sai số tương hỗ giữa các điểm đạt dưới 2cm. Điều này đảm bảo chất lượng của bản đồ địa chính xã Thạch Khoán.

4.2. So sánh chi phí và thời gian thực hiện so với phương pháp cũ

So với phương pháp đo đạc truyền thống, việc sử dụng GPS đã giúp giảm chi phí đo đạc khoảng 15-20% và rút ngắn thời gian thực hiện khoảng 30-40%. Điều này là do GPS cho phép đo đạc nhanh chóng và ít phụ thuộc vào điều kiện địa hình.

4.3. Đánh giá hiệu quả ứng dụng GPS trong quản lý đất đai tại Thạch Khoán

Việc ứng dụng GPS trong xây dựng lưới khống chế địa chính đã góp phần nâng cao hiệu quả quản lý đất đai tại Thạch Khoán, Thanh Sơn, Phú Thọ. Bản đồ địa chính chính xác và cập nhật là cơ sở quan trọng để cấp giấy chứng nhận quyền sử dụng đất, giải quyết tranh chấp đất đai, và quy hoạch phát triển kinh tế - xã hội.

V. Kết Luận Triển Vọng Ứng Dụng GPS Trong Địa Chính Việt Nam

Việc ứng dụng công nghệ GPS trong xây dựng lưới khống chế địa chính là xu hướng tất yếu trong bối cảnh hiện đại hóa ngành địa chính. Với những ưu điểm vượt trội về độ chính xác, hiệu quả, và khả năng ứng dụng rộng rãi, GPS sẽ tiếp tục đóng vai trò quan trọng trong công tác quản lý đất đai và phát triển kinh tế - xã hội của Việt Nam. Tuy nhiên, cần chú trọng đến việc đào tạo nhân lực, nâng cao trình độ kỹ thuật, và giải quyết các thách thức về địa hình và che chắn để đảm bảo chất lượng công trình.

5.1. Tóm tắt những lợi ích chính của GPS trong địa chính

Những lợi ích chính của GPS trong quản lý đất đai bao gồm: độ chính xác cao, đo đạc nhanh chóng, giảm chi phí, khả năng làm việc trong điều kiện địa hình phức tạp, và tạo ra cơ sở dữ liệu địa chính chính xác và cập nhật.

5.2. Đề xuất các hướng nghiên cứu và ứng dụng GPS trong tương lai

Các hướng nghiên cứu và ứng dụng GPS trong tương lai có thể bao gồm: tích hợp GPS với các công nghệ khác như GIS và viễn thám, phát triển các ứng dụng GPS trên thiết bị di động, và sử dụng GPS để theo dõi và quản lý biến động đất đai. Ứng dụng GPS trong quản lý biến động đất đai sẽ giúp các nhà quản lý đưa ra các quyết định chính xác và kịp thời.

5.3. Khuyến nghị cho việc triển khai GPS rộng rãi tại Việt Nam

Để triển khai GPS rộng rãi tại Việt Nam, cần tăng cường đầu tư vào trang thiết bị, đào tạo nhân lực, xây dựng hệ thống GPS CORS trong địa chính, và hoàn thiện các văn bản pháp quy liên quan. Điều này sẽ giúp công nghệ GPS trong xây dựng lưới khống chế địa chính phát huy tối đa hiệu quả và đóng góp vào sự phát triển bền vững của đất nước.

Trích đoạn nội dung tài liệu

CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1. CÔNG TÁC THÀNH LẬP BẢN ĐỒ ĐỊA CHÍNH 1.1 Hệ thống lưới khống chế Lưới toạ độ địa chính Bản đồ địa chính tỷ lệ 1:200, 1:500, 1:1000, 1:2000, 1:5000 và 1:10000 được thành lập ở múi chiếu 3o trên mặt phẳng chiếu hình, trong hệ tọa độ Quốc gia VN-2000 và độ cao nhà nước hiện hành. Kinh tuyến gốc (00) được quy ước là kinh tuyến đi qua GRINUYT.

Giá trị kinh tuyến trục phụ thuộc vào từng địa phương được quy định riêng, như tỉnh Phú Thọ được quy định 104045’. Điểm gốc của hệ toạ độ mặt phẳng (điểm cắt giữa kinh tuyến trục của từng tỉnh và xích đạo) có X =0 km, Y=500 km. Điểm gốc của hệ độ cao là điểm độ cao gốc ở Hòn Dấu - Hải Phòng. Yêu cầu về điểm khống chế đối với lưới không chế các cấp : Tại thông tư số 25/2014/TT-BTNMT Cơ sở khống chế toạ độ, độ cao trong đo vẽ bản đồ địa chính gồm: - Lưới tọa độ và độ cao Nhà nước các hạng.

- Lưới địa chính, lưới độ cao kỹ thuật. - Lưới khống chế đo vẽ, điểm khống chế ảnh (gọi chung là lưới khống chế đo vẽ). Để đo vẽ hết khu đo với các chỉ tiêu đảm bảo theo quy định tại thông tư 25, ta cần xác định mật độ điểm khống chế tọa độ địa chính là số điểm lưới khống chế được xây dựng trên một đơn vị diện tích để đảm bảo phục vụ đo vẽ bản đồ địa chính theo một tỷ lệ xác định. Ta có thể dễ dàng dự tính được số điểm khống chế cần thiết khi biết những yếu tố sau: - Tỷ lệ bản đồ địa chính cần thành lập.

- Phương pháp đo vẽ bản đồ địa chính. - Đặc điểm địa hình và địa vật khu đo. - Khoảng cách tối đa quy định từ máy đến tiêu đo. Hiện nay hai phương pháp cơ bản để thành lập bản đồ địa chính là phương pháp đo ảnh hàng không và phương pháp đo vẽ trực tiếp.

Phương pháp toàn đạc là phương pháp cơ bản, không thể thay thế trong điều kiện đo vẽ bản đồ địa chính tỷ lệ Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.vn 5 lớn khu vực dân cư đông đúc, thửa đất nhỏ, bị che khuất nhiều. Bản chất của phương pháp là dùng phương pháp tọa độ cực xác định toạ độ những điểm chi tiết bằng máy toàn đạc điện tử. Phương pháp này đòi hỏi số lượng điểm khống chế dải đều và đủ để đo vẽ hết khu vực cần đo, với khoảng cách đo đảm bảo theo quy định. Tỷ lệ bản đồ càng lớn, vùng đo vẽ càng che khuất thì số lượng điểm càng nhiều.

+ Dùng phương pháp đo vẽ trực tiếp ở thực địa để thành lập bản đồ địa chính. Để đảm bảo đo vẽ được bản đồ tỷ lệ 1:5000 – 1:10000, trên diện tích khoảng 5 km2 thì cần phải có ít nhất một điểm từ địa chính trở lên. Để đảm bảo đo vẽ được bản đồ tỷ lệ 1:500 – 1:2000, trên diện tích từ 1 đến 1,5 km2 thì cần phải có ít nhất một điểm từ địa chính trở lên. Để đo vẽ bản đồ địa chính tỷ lệ 1:200, bản đồ địa chính ở khu công nghiệp, khu có cấu trúc xây dựng dạng đô thị, khu đất có giá trị kinh tế cao, khu đất ở đô thị có diện tích các thửa nhỏ, đan xen nhau, trên diện tích trung bình 0,3 km2 (30 ha) có một điểm từ địa chính trở lên.

Quy định trên áp dụng cho cả trường hợp có trích đo khu dân cư hoặc trích đo các thửa, các cụm thửa ở tỷ lệ lớn hơn tỷ lệ bản đồ cơ bản của khu vực. Trường hợp đặc biệt, khi đo vẽ lập bản đồ địa chính mà diện tích nhỏ hơn 30 ha đến trên 5 ha, mật độ từ điểm địa chính trở lên tối thiểu để phục vụ đo vẽ là 2 điểm. Sơ đồ phát triển lưới địa chính. Lưới toạ độ nhà nước hiện nay đã được thống nhất xây dựng trên toàn quốc, lưới toạ độ hạng III và IV nhà nước đã được xây dựng đảm bảo mật độ cũng như độ chính xác phục vụ công tác thành lập bản đồ địa chính ở những khu vực nông thôn, đất nông nghiệp, lâm nghiệp… Tuy nhiên, tại những khu vực thành phố và thị xã thì mạng lưới này không đáp ứng được nhu cầu do bị mất mát và hư hỏng nhiều.

Để đảm bảo cho công tác đo đạc lập bản đồ địa chính hiện nay là chêm dày và bổ sung thêm vào các khu vực bị hư hỏng từ các cấp lưới hạng cao nhà nước như hạng III và hạng IV, tạo nên mạng lưới địa chính cơ sở đạt độ chính xác tiêu chuẩn quy định và từ đó xây dựng lưới không chế đo vẽ. Yêu cầu độ chính xác lưới khống chế đo vẽ Lưới khống chế đo vẽ thường được thành lập theo đơn vị hành chính cấp xã phường, thị trấn. Được thành lập nhằm mục đích phục vụ đo vẽ bản đồ địa chính, Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.vn 6 tính thống nhất về độ chính xác là yếu tố cơ bản quan trọng nhằm đảm bảo cho bản đồ địa chính được thành lập ở những vùng khác nhau trên một đơn vị hành chính vẫn đồng đều về chất lượng, đặc biệt là đảm bảo độ chính xác yếu tố cần thiết thể hiện trên bản đồ địa chính. Lưới khống chế đo vẽ được xây dựng bằng phương pháp đường chuyền hoặc sử công nghệ GPS theo đồ hình lưới tam giác dày đặc, đồ hình chuỗi tam giác, tứ giác để làm cơ sở đo vẽ bản đồ địa chính.

TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ GPS 1.1 Quá trình hình thành Tên tiếng Anh đầy đủ của GPS là: Navigation Satellite Timing and Ranging Global Positioning System. Đây là một hệ thống radio hàng hải dựa vào các vệ tinh để cung cấp thông tin vị trí 3 chiều và thời gian chính xác. Hệ thống luôn sẵn sàng trên phạm vi toàn cầu và hoạt động trong mọi điều kiện thời tiết. Từ trước những năm 70 của thế kỷ trước, Cơ quan Hàng không và Vũ trụ (NASA) cùng với Quân đội Hoa Kỳ đã tiến hành chương trình nghiên cứu, ứng dụng công nghệ NSS để dẫn đường và định vị chính xác bằng vệ tinh nhân tạo.

Hệ thống định vị dẫn đường bằng vệ tinh thế hệ đầu tiên là hệ thống TRANSIT. Hệ thống này có 6 vệ tinh, hoạt động theo nguyên lý Doppler. Hệ thống TRANSIT được sử dụng trong thương mại vào năm 1967. Một thời gian ngắn sau đó TRANSIT bắt đầu ứng dụng trong trắc địa.

Việc thiết lập mạng lưới điểm định vị khống chế toàn cầu là những ứng dụng sớm nhất của hệ thống TRANSIT. Sử dụng hệ thống TRANSIT để định vị cần thời gian quan trắc rất lâu mà độ chính xác chỉ đạt cỡ 1m. Do vậy, trong công tác trắc địa - bản đồ hệ thống TRANSIT chỉ phù hợp với công tác xây dựng các mạng lưới khống chế cạnh dài. Nó không thỏa mãn được các ứng dụng đo đạc thông dụng như đo đạc bản đồ, các công trình dân dụng.

Ngay sau sự thành công của hệ thống TRANSIT, hệ thống định vị vệ tinh thế hệ thứ hai ra đời có tên là NAVSTAR-GPS (Navigtion Satellite Timing And Ranging – Global Positioning System) gọi tắt là GPS. Hệ thống này bao gồm 24 vệ tinh phát tín hiệu, bay quanh Trái đất theo những quỹ đạo xác định. Độ chính xác Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.vn 7 định vị bằng hệ thống này được nâng cao một cách đáng kể so với TRANSIT và đã khắc phục được nhược điểm về thời gian quan trắc. Sau khi phóng vệ tinh thử nghiệm NTS-2 (Navigation Technology Sattellite 2) được một năm, giai đoạn thử nghiệm vận hành hệ thống GPS bắt đầu với việc phóng vệ tinh GPS khối I.

Từ năm 1978 đến 1985 có 11 vệ tinh khối I đã được phóng lên quỹ đạo. Hiện nay hầu hết số vệ tinh thuộc khối I đã hết hạn sử dụng. Việc phóng vệ tinh thế hệ thứ II (khối II) bắt đầu vào năm 1989. Sau giai đoạn này, 24 vệ tinh đã được triển khai trên 6 quỹ đạo nghiêng 55o so với mặt phẳng xích đạo trái đất với chu kỳ 12 giờ 58 phút, ở độ cao xấp xỉ 12.

Loại vệ tinh bổ sung thế hệ III (khối IIR, IIR-M và II-F) được thiết kế thay cho những vệ tinh khối II, cho đến nay đã có 32 vệ tinh của hệ thống GPS hoạt động trên quỹ đạo. Đồng thời với hệ thống GPS của Mỹ, Nga cũng phát triển một hệ thống tương tự với tên gọi GLONASS (nhưng không thương mại hóa rộng rãi). Hiện nay Liên minh Châu Âu đang phát triển hệ dẫn đường vệ tinh của mình mang tên GALILEO, hiện đã có một số vệ tinh đã được đưa lên quỹ đạo và hệ thống dự kiến được đưa vào sử dụng năm 2014. Trung Quốc thì phát triển hệ thống định vị toàn cầu của mình mang tên BEIDOU (Bắc Đẩu) bao gồm 35 vệ tinh.

Ngoài ra còn một số hệ thống định vị vệ tinh khác được sử dụng ở một số nơi trên thế giới. Công nghệ GPS được ứng dụng sớm nhất trong trắc địa là đo đạc các mạng lưới trắc địa mặt bằng, năm 1983 người ta đã xây dựng mạng lưới trắc địa ở Elfel (CHLB Đức), tiếp theo đó nhiều mạng lưới khác cũng được xây dựng ở Montgomery County, Pennsylvania (Mỹ),. Ở Việt Nam, ngay từ những năm 1991- 1992 chúng ta cũng đã sử dụng công nghệ GPS để xây dựng một số mạng lưới tọa độ nhà nước hạng II ở những vùng khó khăn chưa có lưới khống chế (Minh Hải, Tây Nguyên,. Sử dụng GPS để xây dựng lưới trắc địa biển, kết nối đất liền với các hải đảo trong một hệ thống tọa độ chung.

Trong những năm 1995-1997 chúng ta đã xây dựng mạng lưới GPS cấp “0”, trên cơ sở đó thành lập hệ quy chiếu Quốc gia mới (VN-2000) cũng như việc lập lưới khống chế hạng III phủ trùm lãnh thổ (gần 30. Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.vn 8 Công nghệ GPS không ngừng phát triển và ngày càng hoàn thiện về thiết bị đo và phần mềm xử lý số liệu, đươc ứng dụng rộng rãi vào mọi dạng công tác trắc địa bản đồ, trắc địa công trình dân dụng, an ninh… ngày càng đơn giản, hiệu quả. Cấu trúc hệ thống GPS Hệ thống định vị GPS gồm 3 đoạn: đoạn không gian, đoạn điều khiển và đoạn người sử dụng. Cấu trúc của hệ thống GPS.

Đoạn không gian Đoạn không gian theo thiết kế gồm 24 vệ tinh chuyển động trên 6 mặt phẳng quỹ đạo với độ cao khoảng 20.