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

Mục lục chi tiết

• LỜI CAM ĐOAN
• LỜI CẢM ƠN
• DANH MỤC CÁC BẢNG
• DANH MỤC CÁC HÌNH
• MỞ ĐẦU
• Tính cấp thiết của đề tài
• Mục tiêu cụ thể
• Tính khoa học và thực tiễn của đề tài
• 1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN TÀI LIỆU
• 1.1. CÔNG TÁC THÀNH LẬP BẢN ĐỒ ĐỊA CHÍNH
• 1.1.1. Hệ thống lưới khống chế
• 1.2. TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ GPS
• 1.2.1. Quá trình hình thành
• 1.2.2. Cấu trúc hệ thống GPS
• 1.2.3. Nguyên lý định vị GPS
• 1.2.4. Các nguồn sai số
• 1.2.5. Những kỹ thuật đo GPS
• 1.2.6. Xử lý số liệu
• 1.2.7. Bình sai lưới GPS
• 1.3. CƠ SỞ KHOA HỌC CỦA ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ GPS TRONG THÀNH LẬP LƯỚI KHỐNG CHẾ
• 1.3.1. Ứng dụng công nghệ GPS đo tĩnh để thành lập lưới không chế địa chính
• 1.3.2. Các dạng lưới ứng dụng đo tĩnh trong công nghệ GPS để thành lập lưới không chế địa chính
• 1.3.3. Tam giác đơn, chuỗi tam giác, tứ giác
• 1.4. TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG HỆ THỐNG ĐỊNH VỊ TOÀN CẦU TRÊN THẾ GIỚI VÀ TẠI VIỆT NAM
• 1.4.1. Trên thế giới
• 1.4.2. Tình hình nghiên cứu ứng dụng công nghệ định vị toàn cầu ở Việt Nam
• 1.4.3. Các ứng dụng khác
• 2. CHƯƠNG 2: ĐỐI TƯỢNG, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
• 2.1. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
• 2.2. Nội dung nghiên cứu
• 2.2.1. Khái quát địa bàn nghiên cứu
• 2.2.2. Thu thập các tài liệu hiện có của khu đo
• 2.2.3. Ứng dụng GPS thành lập lưới khống chế đo vẽ cho xã Thạch Khoán
• 2.2.4. So sánh với công nghệ thành lập lưới đo vẽ bằng máy đo GPS và máy toàn đạc điện tử
• 2.2.5. Thuận lợi, khó khăn trong sử dụng công nghệ GPS đo động thời gian thực và đề xuất giải pháp
• 2.3. Phương pháp nghiên cứu và xử lý số liệu
• 2.3.1. Phương pháp thu thập số liệu thứ cấp
• 2.3.2. Phương pháp thu thập số liệu sơ cấp
• 3. CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN
• 3.1. Khái quát đặc điểm khu đo
• 3.1.1. Vị trí địa lý
• 3.1.2. Đặc điểm địa hình, địa vật
• 3.1.3. Dân cư, kinh tế xã hội
• 3.1.4. Văn hóa, giáo dục và y tế
• 3.1.5. Hệ thống các điểm tọa độ cấp Nhà nước, điểm tọa độ địa chính có trong khu vực
• 3.1.6. Các tư liệu bản đồ hiện có
• 3.2. Ứng dụng công nghệ GPS thành lập lưới khống chế đo vẽ và so sánh với công nghệ đo bằng máy toàn đạc điện tử
• 3.2.1. Cơ sở pháp lý xây dựng và đánh giá chất lượng lưới khống chế đo vẽ bằng công nghệ GPS tại xã Thạch Khoán huyện Thanh Sơn Tỉnh Phú Thọ
• 3.2.2. Quy trình thành lập lưới
• 3.2.3. Kết quả khảo sát thiết kế mạng lưới khống chế đo vẽ lập bằng Công nghệ GPS
• 3.2.4. Công tác đo lưới đo vẽ thành lập bằng công nghệ GPS
• 3.2.5. Kết quả bình sai lưới địa chính thành lập bằng công nghệ GPS
• 3.3. So sánh phương pháp thành lập lưới đo vẽ bằng máy đo GPS với phương pháp đo bằng máy toàn đạc điện tử
• 3.4. Thuận lợi, khó khăn và giải pháp
• KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

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.

Nội dung chính

Tổng quan nghiên cứu

Công tác quản lý nhà nước về đất đai đòi hỏi hệ thống cơ sở dữ liệu không gian có độ tin cậy tuyệt đối, trong đó bản đồ địa chính đóng vai trò nền tảng pháp lý cốt lõi. Theo báo cáo tổng hợp của ngành tài nguyên môi trường tỉnh Phú Thọ, tính đến năm 2018, toàn tỉnh đã triển khai đo đạc chính quy cho 220 trên tổng số 277 xã, phường, thị trấn, còn lại 57 xã miền núi chưa có hệ thống bản đồ số chuẩn hóa. Xã Thạch Khoán, huyện Thanh Sơn là địa bàn đặc thù với tổng diện tích tự nhiên 1.656,18 ha, quy mô 1.640 hộ gia đình và 4.700 nhân khẩu. Khu vực này sở hữu địa hình chia cắt phức tạp với 65% diện tích là đồi núi dốc từ 30 đến 35 độ, chênh cao địa hình lên tới 362,4 m (dao động từ 14,7 m đến 377,1 m), gây cản trở nghiêm trọng cho các phương pháp đo đạc truyền thống bằng máy toàn đạc quang cơ.

Mục tiêu trọng tâm của nghiên cứu là ứng dụng công nghệ định vị vệ tinh GPS ở chế độ đo tĩnh để thiết lập mạng lưới khống chế đo vẽ gồm 192 điểm mốc, đáp ứng đầy đủ quy chuẩn kỹ thuật phục vụ đo vẽ chi tiết bản đồ địa chính tỷ lệ 1:1000 và 1:2000. Nghiên cứu được triển khai thực địa từ tháng 11 năm 2018 đến tháng 8 năm 2019 trên toàn bộ 16 khu hành chính của xã Thạch Khoán.

Kết quả đề tài có ý nghĩa thực tiễn to lớn khi giải quyết triệt để bài toán thông hướng đo đạc tại vùng đồi núi có độ phủ thực vật dày. Công trình đảm bảo độ chính xác vị trí mặt bằng với sai số vị trí điểm sau bình sai dưới 5,0 cm theo đúng quy định tại Thông tư 25/2014/TT-BTNMT, tạo tiền đề trực tiếp để hoàn thành công tác cấp Giấy chứng nhận quyền sử dụng đất cho 100% thửa đất trên địa bàn xã.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Nghiên cứu vận dụng lý thuyết định vị vệ tinh toàn cầu NAVSTAR-GPS dựa trên nguyên lý giao hội khoảng cách hình học từ máy thu mặt đất đến tối thiểu 4 vệ tinh chuyển động trên 6 mặt phẳng quỹ đạo ở độ cao 20.200 km. Khung lý thuyết tích hợp mô hình đo pha sóng mang (carrier phase) hai tần số L1 (1575,42 MHz, bước sóng 19,03 cm) và L2 (1227,60 MHz, bước sóng 24,42 cm) nhằm loại trừ ảnh hưởng của khúc xạ tầng điện ly và tầng đối lưu.

Nền tảng toán học của quá trình xử lý số liệu dựa trên phương pháp hiệu số pha bậc một, bậc hai và bậc ba, cho phép giải mã chính xác số nguyên đa trị N và triệt tiêu sai số đồng hồ máy thu cũng như đồng hồ vệ tinh. Các khái niệm học thuật cốt lõi được chuẩn hóa bao gồm: Chỉ số suy giảm độ chính xác hình học PDOP (Position Dilution of Precision), véc tơ cạnh đáy (baseline vector), hệ quy chiếu trắc địa quốc gia VN-2000 với kinh tuyến trục địa phương 104 độ 45 phút cho tỉnh Phú Thọ, và thuật toán bình sai lưới tự do theo nguyên lý số bình phương nhỏ nhất nhằm cực tiểu hóa tổng bình phương số hiệu chỉnh số gia tọa độ.

Phương pháp nghiên cứu

Nghiên cứu kết hợp nguồn dữ liệu thứ cấp và dữ liệu thực nghiệm sơ cấp đồng bộ. Về dữ liệu thứ cấp, đề tài kế thừa và kiểm tra thực địa 5 mốc tọa độ chuẩn do Sở Tài nguyên và Môi trường tỉnh Phú Thọ quản lý, bao gồm 1 mốc địa chính cơ sở hạng III số hiệu 103467 và 4 mốc địa chính số hiệu 086166, 086167, 086169, 086170.

Về dữ liệu sơ cấp, phương pháp chọn mẫu được thực hiện theo nguyên tắc mạng lưới đồ hình tam giác dày đặc bao phủ toàn diện 1.656,18 ha. Cỡ mẫu thiết kế gồm 192 điểm khống chế đo vẽ, đảm bảo mật độ trung bình từ 1 đến 1,5 km² có ít nhất 1 điểm khống chế đối với tỷ lệ 1:2000 và chêm dày tại khu dân cư tập trung theo đúng Thông tư 25/2014/TT-BTNMT. Quy trình thu thập dữ liệu sử dụng máy thu GPS đa kênh chuyên dụng, thiết lập thời gian đo ngắm đồng thời tối thiểu 30 phút cho mỗi ca đo, theo dõi liên tục ít nhất 5 vệ tinh khỏe và kiểm soát chỉ số PDOP luôn nhỏ hơn hoặc bằng 4,0.

Lý do lựa chọn phương pháp phân tích bình sai ràng buộc bằng phần mềm DPSurvey là nhờ khả năng tự động hóa kiểm tra sai số khép hình đa giác, lọc bỏ tín hiệu nhiễu đa đường dẫn và tính chuyển chính xác từ hệ tọa độ không gian WGS-84 sang hệ tọa độ phẳng VN-2000 múi chiếu 3 độ. Toàn bộ quy trình khảo sát, đo đạc và xử lý dữ liệu được tiến hành liên tục trong khung thời gian 10 tháng.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

Quá trình bình sai mạng lưới 192 điểm khống chế đo vẽ bằng công nghệ GPS tại xã Thạch Khoán đã đem lại những kết quả kỹ thuật và kinh tế vượt trội so với các chỉ tiêu định mức hiện hành:

• Về độ chính xác tọa độ: 100% điểm đo đều đạt tiêu chuẩn kỹ thuật cấp 1 và cấp 2 theo Thông tư 25/2014/TT-BTNMT. Sai số trung phương vị trí điểm sau bình sai dao động trong khoảng 1,2 cm đến 2,4 cm, thấp hơn đáng kể so với giới hạn cho phép là 5,0 cm.
• Về độ chính xác cạnh: Sai số trung phương tương đối chiều dài cạnh đạt từ 1/35.000 đến 1/50.000, vượt trội hơn khoảng 40% so với ngưỡng tiêu chuẩn quy định là 1/25.000. Sai số khép tương đối của các hình khép kín đều nhỏ hơn 1/20.000 (tiêu chuẩn yêu cầu nhỏ hơn 1/10.000).
• Về năng suất lao động: Tổ chức thi công bằng máy đo GPS tĩnh chỉ cần tổ đo gồm 3 đến 4 kỹ thuật viên, giảm 45% quân số so với tổ đo máy toàn đạc điện tử vốn đòi hỏi từ 6 đến 7 nhân công để phát tuyến dọn đường.
• Về tiến độ thi công: Thời gian hoàn thành mạng lưới khống chế toàn xã rút ngắn từ 40 ngày xuống còn 20 ngày làm việc, tương đương mức tăng 50% hiệu suất thời gian thực tế.

Thảo luận kết quả

Thành công của mô hình lưới GPS tại Thạch Khoán bắt nguồn từ việc công nghệ định vị vệ tinh không đòi hỏi điều kiện thông hướng trực tiếp giữa các trạm máy liền kề. Tại địa hình đồi núi dốc chiếm 65% diện tích và chênh cao 362,4 m, phương pháp toàn đạc truyền thống thường mắc phải sai số tích lũy góc và cạnh khi phải dẫn đường chuyền qua quá nhiều trạm đo phụ. Việc sử dụng trị đo pha sóng mang giúp loại bỏ triệt để các sai số do địa vật che khuất tầm nhìn mặt đất.

Trong quá trình phân tích, dữ liệu sai số khép đa giác và phân bố độ lệch véc tơ cạnh đáy được tổng hợp chi tiết qua các bảng ma trận hiệp phương sai và biểu đồ phân phối sai số chuẩn. Biểu đồ đánh giá chất lượng tín hiệu vệ tinh cho thấy hệ số lọc nhiễu đạt giá trị tối ưu với tỷ lệ Ratio luôn lớn hơn 1,5 và hệ số Gross Error vượt 2,5. Kết quả này chứng minh rằng việc bố trí các điểm khống chế thông nhau theo từng cặp không chỉ tối ưu hóa đồ hình mạng lưới GPS mà còn tạo điều kiện thuận lợi tuyệt đối cho công tác đo vẽ chi tiết các thửa đất bằng máy toàn đạc điện tử hoặc công nghệ đo động RTK ở giai đoạn tiếp theo.

Đề xuất và khuyến nghị

Nhằm hoàn thiện công tác đo đạc địa chính tại các địa bàn miền núi có điều kiện tự nhiên tương đồng, nghiên cứu đưa ra 4 nhóm giải pháp trọng tâm:

1. Chuẩn hóa quy trình tích hợp công nghệ GPS tĩnh và đo động thời gian thực (RTK): Đề nghị Sở Tài nguyên và Môi trường tỉnh Phú Thọ cùng Phòng Tài nguyên và Môi trường huyện Thanh Sơn ban hành văn bản hướng dẫn kỹ thuật trong quý 1 năm 2020. Mục tiêu là ứng dụng công nghệ trạm CORS quốc gia để giảm thêm 30% thời gian đo chi tiết ranh giới thửa đất.
2. Nâng cấp thiết bị thu nhận tín hiệu GNSS đa hệ thống: Khuyến nghị các doanh nghiệp tư vấn khảo sát trắc địa trang bị dòng máy thu 2 tần số có khả năng tích hợp đồng thời các hệ vệ tinh GPS, GLONASS, Galileo và Beidou trước quý 2 năm 2020. Giải pháp này giúp duy trì chỉ số PDOP luôn dưới 3,0 ngay cả dưới tán rừng sản xuất dày.
3. Tăng cường quản lý và bảo vệ hệ thống mốc địa chính: Đề nghị Ủy ban nhân dân xã Thạch Khoán phối hợp cùng các khu dân cư lập biên bản bàn giao mốc thực địa, xây dựng tường vây bảo vệ cho 192 điểm đo vẽ và 5 mốc gốc. Mục tiêu đặt ra là duy trì tỷ lệ bảo toàn mốc nguyên vẹn đạt trên 98% trong giai đoạn 2020-2025.
4. Ứng dụng phần mềm tự động hóa xử lý số liệu chuyên sâu: Trung tâm Kỹ thuật Công nghệ Tài nguyên tổ chức các khóa đào tạo nâng cao kỹ năng xử lý dữ liệu trên nền tảng DPSurvey và TGO cho 100% cán bộ kỹ thuật đo đạc trong 6 tháng đầu năm 2020, nhằm nâng cao độ chính xác bình sai và rút ngắn thời gian xử lý nội nghiệp.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

Nội dung và kết quả nghiên cứu của luận văn mang lại giá trị tham khảo thiết thực cho 4 nhóm đối tượng chuyên ngành:

• Cơ quan quản lý nhà nước về tài nguyên và môi trường: Cán bộ chuyên trách tại Sở Tài nguyên và Môi trường, Phòng Tài nguyên và Môi trường cấp huyện có thể sử dụng số liệu của luận văn để lập thiết kế kỹ thuật - dự toán kinh phí cho các dự án đo đạc tổng thể bản đồ địa chính cấp xã.
• Doanh nghiệp và kỹ sư khảo sát trắc địa: Các đơn vị tư vấn đo đạc bản đồ có thể áp dụng trực tiếp quy trình thiết kế đồ hình cặp điểm GPS tĩnh để tối ưu hóa nhân lực, rút ngắn 50% thời gian thi công lưới tại các vùng đồi núi hiểm trở.
• Giảng viên, học viên cao học và sinh viên ngành Quản lý đất đai, Trắc địa - Bản đồ: Luận văn là tài liệu học thuật thực chứng về giải thuật bình sai số bình phương nhỏ nhất, chuyển đổi tọa độ không gian WGS-84 sang VN-2000 và phân tích sai số trắc địa.
• Cán bộ địa chính cấp cơ sở: Công chức địa chính cấp xã, phường có thể tham khảo phương pháp quản lý, khai thác hệ thống mốc khống chế đo vẽ phục vụ công tác chỉnh lý biến động đất đai và cắm mốc ranh giới thửa đất hàng năm.

Câu hỏi thường gặp

Tại sao phương pháp đo GPS tĩnh lại vượt trội hơn máy toàn đạc điện tử tại địa hình miền núi?
Phương pháp GPS tĩnh không đòi hỏi thông hướng quang học giữa các trạm đo cách xa nhau. Tại địa hình đồi núi dốc từ 30 đến 35 độ và chênh cao 362,4 m như xã Thạch Khoán, công nghệ GPS giúp triệt tiêu hoàn toàn công tác phát luỗng cây cối, loại bỏ sai số truyền dẫn góc cạnh và giảm 45% nhu cầu nhân công thực địa.

Các tiêu chí kỹ thuật cốt lõi nào quyết định độ chính xác của lưới khống chế đo vẽ?
Theo Thông tư 25/2014/TT-BTNMT, ba chỉ tiêu kỹ thuật bắt buộc phải đạt gồm: Sai số trung phương vị trí điểm sau bình sai không vượt quá 5,0 cm; sai số tương đối chiều dài cạnh không vượt quá 1/25.000; và sai số khép tương đối giới hạn của hình khép kín phải nhỏ hơn hoặc bằng 1/10.000.

Hệ thống điểm tọa độ gốc được sử dụng để liên kết mạng lưới tại xã Thạch Khoán gồm những điểm nào?
Nghiên cứu sử dụng 5 điểm tọa độ nhà nước hiện có tại khu vực gồm 1 điểm địa chính cơ sở hạng III số hiệu 103467 và 4 điểm địa chính số hiệu 086166, 086167, 086169, 086170 do Sở Tài nguyên và Môi trường tỉnh Phú Thọ cung cấp với tình trạng mốc bảo đảm chất lượng tốt.

Hiện tượng trượt chu kỳ và sai số khí quyển được xử lý như thế nào trong quá trình tính toán?
Nghiên cứu cài đặt góc ngưỡng quan sát vệ tinh (Mask Angle) trên 15 độ để giảm thiểu ảnh hưởng tầng đối lưu, sử dụng trị đo hiệu số pha hai tần số L1 và L2 để khử sai số tầng điện ly, đồng thời áp dụng chức năng GPS-Edit trên phần mềm để quét và loại bỏ các đoạn tín hiệu bị trượt chu kỳ (cycle slip).

Hiệu quả kinh tế - kỹ thuật thực tế khi ứng dụng công nghệ GPS tại Thạch Khoán đạt mức nào?
Ứng dụng GPS giúp rút ngắn 50% tổng thời gian thi công ngoài thực địa từ 40 ngày xuống 20 ngày, giảm quy mô tổ đo từ 7 người xuống 4 người, đồng thời nâng cao độ chính xác cạnh sau bình sai lên mức 1/35.000, vượt 40% so với yêu cầu kỹ thuật quy định.

Kết luận

• Ứng dụng thành công công nghệ định vị vệ tinh GPS đo tĩnh để xây dựng hoàn chỉnh mạng lưới khống chế đo vẽ gồm 192 điểm mốc trên diện tích 1.656,18 ha tại xã Thạch Khoán.
• Đảm bảo 100% các điểm khống chế đạt độ chính xác mặt bằng với sai số vị trí điểm dưới 2,4 cm, vượt trội so với ngưỡng cho phép 5,0 cm theo Thông tư 25/2014/TT-BTNMT.
• Giảm 45% chi phí nhân công và rút ngắn 50% tiến độ thi công so với phương pháp đo đường chuyền kinh vĩ truyền thống bằng máy toàn đạc điện tử.
• Đóng góp luận cứ khoa học và quy trình thực tiễn chuẩn xác cho công tác đo đạc, thành lập bản đồ địa chính chính quy tại các xã vùng đồi núi phức tạp của tỉnh Phú Thọ.
• Các đơn vị quản lý và doanh nghiệp đo đạc cần nhanh chóng tiếp nhận mô hình kỹ thuật này trong quý 1 năm 2020 để hoàn thiện công tác cấp Giấy chứng nhận quyền sử dụng đất trên toàn địa bàn.

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.