Ứng dụng trạm tham chiếu hoạt động liên tục xác định tọa độ các mốc địa giới hành chính huyện yên định tỉnh thanh hóa

Ứng dụng trạm tham chiếu liên tục giúp xác định tọa độ các mốc địa giới hành chính huyện Yên Định, tỉnh Thanh Hóa một cách chính xác.

• Tác giả: Trần Văn Bình
• Người hướng dẫn: TS. Bùi Thị Hồng Thắm
• Trường học: Trường Đại học Tài nguyên và Môi trường Hà Nội
• Chuyên ngành: Kỹ thuật Trắc địa - Bản đồ
• Đề tài: Ứng Dụng Trạm Tham Chiếu Hoạt Động Liên Tục Xác Định Tọa Độ Các Mốc Địa Giới Hành Chính Huyện Yên Định, Tỉnh Thanh Hóa
• Loại tài liệu: Luận văn thạc sĩ
• Năm xuất bản: 2017
• Địa điểm: Hà Nội

Mục lục chi tiết

• LỜI CAM ĐOAN
• LỜI CẢM ƠN
• DANH MỤC CÁC BẢNG
• DANH MỤC CÁC HÌNH
• DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT
• TÓM TẮT LUẬN VĂN
• 1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU PHÁT TRIỂN CÁC TRẠM THAM CHIẾU HOẠT ĐỘNG LIÊN TỤC VÀ ỨNG DỤNG TRONG CÔNG TÁC THÀNH LẬP LƯỚI KHỐNG CHẾ TRẮC ĐỊA
• 1.1. Lịch sử phát triển các trạm tham chiếu hoạt động liên tục
• 1.1.1. Mạng lưới các trạm IGS quốc tế
• 1.1.2. Các mạng lưới tham chiếu hoạt đông liên tục khu vực
• 1.1.3. Các mạng lưới tham chiếu hoạt đông liên tục của một số quốc gia
• 1.2. Tình hình nghiên cứu ứng dụng dữ liệu của các trạm tham chiếu hoạt động liên tục trên thế giới
• 1.3. Tình hình nghiên cứu ứng dụng dữ liệu của các trạm tham chiếu hoạt động liên tục ở Việt Nam
• 1.3.1. Hiện trạng các trạm GNSS CORS tại Việt Nam
• 1.3.2. Tình hình khai thác, ứng dụng dữ liệu của các trạm GNSS CORS tại Việt Nam
• 1.4. Ứng dụng công nghệ dẫn đường vệ tinh toàn cầu trong công tác xác định tọa độ mốc địa giới hành chính
• 1.5. Những vấn đề cần tiếp tục nghiên cứu
• 2. CHƯƠNG 2: CÔNG NGHỆ TRẠM THAM CHIẾU HOẠT ĐỘNG LIÊN TỤC VÀ CÁC GIẢI PHÁP ỨNG DỤNG TRONG CÔNG TÁC XÁC ĐỊNH MỐC ĐỊA GIỚI HÀNH CHÍNH
• 2.1. Công nghệ trạm tham chiếu hoạt động liên tục
• 2.1.1. Tính năng kỹ thuật của các trạm tham chiếu hoạt động liên tục
• 2.1.2. Cấu trúc của trạm tham chiếu hoạt động liên tục
• 2.1.3. Cấu trúc của Trung tâm xử lý dữ liệu
• 2.1.4. Nguyên lý hoạt động của hệ thống lưới trạm tham chiếu hoạt động liên tục
• 2.2. Một số giải pháp công nghệ nhằm ứng dụng dữ liệu của các trạm tham chiếu hoạt động liên tục
• 2.2.1. Công nghệ hiệu chỉnh thời gian thực
• 2.2.2. Công nghệ xử lý sau
• 2.2.3. Tăng dày các trạm tham chiếu hoạt động liên tục để nâng cao độ chính xác tọa độ điểm di động
• 2.3. Xác định địa giới hành chính
• 2.3.1. Khái quát về địa giới hành chính
• 2.3.2. Xác định tọa độ, độ cao điểm địa giới hành chính
• 2.3.3. Ứng dụng các trạm tham chiếu hoạt động liên tục để xác định tọa độ các mốc địa giới hành chính
• 3. CHƯƠNG 3: ỨNG DỤNG TRẠM THAM CHIẾU HOẠT ĐỘNG LIÊN TỤC XÁC ĐỊNH TỌA ĐỘ CÁC MỐC ĐỊA GIỚI HÀNH CHÍNH HUYỆN YÊN ĐỊNH, TỈNH THANH HÓA
• 3.1. Giới thiệu khu vực thực nghiệm
• 3.1.1. Vị trí địa lý, điều kiện tự nhiên, kinh tế - xã hội
• 3.1.2. Mục đích, yêu cầu thực nghiệm
• 3.1.3. Khái quát về lưới GPS thực nghiệm
• 3.2. Kỹ thuật đo đạc xác định mốc địa giới hành chính huyện Yên Định, tỉnh Thanh Hóa
• 3.3. Xử lý dữ liệu mạng lưới GNSS xác định tọa độ các mốc địa giới hành chính huyện Yên Định, tỉnh Thanh Hóa
• 3.4. Đánh giá kết quả đạt được
• KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

Tóm tắt

I. Tổng Quan Nghiên Cứu Trạm Tham Chiếu CORS Yên Định Thanh Hóa

Nghiên cứu và phát triển các trạm tham chiếu CORS hoạt động liên tục đóng vai trò then chốt trong việc nâng cao độ chính xác và hiệu quả của công tác đo đạc địa chính. Các trạm này cung cấp dữ liệu quan trọng cho việc xác định tọa độ mốc địa giới hành chính một cách chính xác và tin cậy. Trên thế giới, nhiều quốc gia đã triển khai rộng rãi hệ thống trạm CORS để phục vụ các mục đích khác nhau, từ xây dựng lưới khống chế trắc địa đến quản lý đất đai. Tại Việt Nam, việc xây dựng và ứng dụng trạm tham chiếu CORS còn đang trong giai đoạn phát triển, nhưng đã cho thấy tiềm năng to lớn trong việc cải thiện chất lượng và hiệu quả của công tác đo đạc bản đồ. Luận văn này tập trung vào việc ứng dụng trạm tham chiếu hoạt động liên tục để xác định tọa độ các mốc địa giới hành chính tại huyện Yên Định, Thanh Hóa, nhằm đánh giá tính khả thi và hiệu quả của phương pháp này trong điều kiện thực tế.

1.1. Lịch Sử Phát Triển Trạm Tham Chiếu Hoạt Động Liên Tục

Sự phát triển của trạm tham chiếu hoạt động liên tục (CORS) gắn liền với sự tiến bộ của công nghệ GNSS. Từ những năm 1980, các hệ thống định vị vệ tinh như GPS của Hoa Kỳ và GLONASS của Nga bắt đầu được sử dụng rộng rãi trong công tác đo đạc. Tuy nhiên, độ chính xác của các hệ thống này còn hạn chế do ảnh hưởng của nhiều yếu tố như sai số quỹ đạo vệ tinh, sai số tầng điện ly và tầng đối lưu. Để khắc phục những hạn chế này, các nhà khoa học đã phát triển các trạm tham chiếu đặt cố định trên mặt đất, có chức năng thu thập dữ liệu GNSS liên tục và cung cấp thông tin hiệu chỉnh cho các máy thu di động. Các trạm CORS đầu tiên được xây dựng vào những năm 1990, và từ đó đến nay, số lượng và chất lượng của các trạm CORS đã không ngừng được nâng cao.

1.2. Tình Hình Ứng Dụng Trạm Tham Chiếu CORS Tại Việt Nam

Tại Việt Nam, việc ứng dụng dữ liệu từ các trạm tham chiếu CORS còn khá mới mẻ. Hiện nay, Bộ Tài nguyên và Môi trường đang có kế hoạch xây dựng 65 trạm GNSS CORS trên lãnh thổ Việt Nam. Để phục vụ cho mục đích xây dựng hệ quy chiếu, hệ tọa độ quân sự, 07 trạm DGNSS/CORS của Bộ Quốc phòng đã được xây dựng và đưa vào hoạt động. Ngoài ra, còn có các trạm của một số đơn vị như: 03 trạm của Viện Vật lý địa cầu; 01 trạm tại Trường Đại học Mỏ - Địa chất và 05 trạm cho một số đơn vị ở Miền Nam… Việc xác định tọa độ các mốc địa giới hành chính bằng công nghệ GNSS được quy định tại Thông tư số 48/2014/TT-BTNMT ngày 22/8/2014 của Bộ Tài nguyên và Môi trường.

II. Công Nghệ Trạm Tham Chiếu CORS và Giải Pháp Ứng Dụng

Công nghệ trạm tham chiếu hoạt động liên tục (CORS) là một hệ thống phức tạp bao gồm các trạm GNSS đặt cố định trên mặt đất, trung tâm xử lý dữ liệu và hệ thống truyền thông. Các trạm GNSS thu thập dữ liệu từ các vệ tinh định vị và truyền về trung tâm xử lý dữ liệu. Tại đây, dữ liệu được xử lý để tạo ra các thông tin hiệu chỉnh, giúp nâng cao độ chính xác của việc xác định vị trí. Các thông tin hiệu chỉnh này có thể được cung cấp cho người dùng theo thời gian thực hoặc sau khi xử lý. Có nhiều giải pháp công nghệ khác nhau để ứng dụng dữ liệu của các trạm tham chiếu CORS, tùy thuộc vào yêu cầu về độ chính xác và thời gian.

2.1. Công Nghệ Hiệu Chỉnh Thời Gian Thực RTK và Ứng Dụng

Công nghệ hiệu chỉnh thời gian thực (RTK) cho phép xác định vị trí với độ chính xác cao trong thời gian thực. Máy đo nhận số cải chính truyền tới từ hệ thống để chính xác hóa tọa độ nhận được. Số cải chính được phát rất đa dạng, bao gồm: số cải chính vị trí, số cải chính khoảng cách (trị đo), mô hình cải chính (các sai số quỹ đạo vệ tinh, tầng khí quyển),... Công nghệ này thường được sử dụng trong các ứng dụng yêu cầu độ chính xác cao và thời gian thực, chẳng hạn như đo đạc địa chính, xây dựng và giao thông.

2.2. Công Nghệ Xử Lý Sau Post Processing và Ưu Điểm

Công nghệ xử lý sau (Post-Processing) cho phép xác định vị trí với độ chính xác rất cao sau khi dữ liệu đã được thu thập. Ngược lại với công nghệ hiệu chỉnh thời gian thực, trong công nghệ xử lý sau, việc xử lý dữ liệu không thực hiện ngay tại thời điểm đo. Công nghệ này thường được áp dụng khi cần xác định vị trí độ chính xác cao. Công nghệ xử lý sau áp dụng cho cả đo tương đối tĩnh và đo tương đối động độ chính xác cao. Công nghệ này thường được sử dụng trong các ứng dụng yêu cầu độ chính xác cao nhất, chẳng hạn như nghiên cứu khoa học và xây dựng lưới khống chế trắc địa.

2.3. Ứng Dụng CORS Trong Xác Định Địa Giới Hành Chính

Nhằm xác định tọa độ của các mốc địa giới hành chính, dữ liệu của các trạm tham chiếu hoạt động có thể được khai thác theo các hướng chính: Các trạm tham chiếu hoạt động liên tục đóng vai trò như là các điểm khống chế Nhà nước trong công nghệ đo tĩnh. Sử dụng mạng lưới đo động thời gian thực NRTK nhằm xác định tọa độ của các điểm mốc địa giới hành chính với các công nghệ hiệu chỉnh thời gian thực độ chính xác cao như VRS, FKP,…

III. Ứng Dụng Trạm Tham Chiếu Xác Định Mốc Địa Giới Yên Định

Luận văn này tập trung vào việc ứng dụng trạm tham chiếu hoạt động liên tục để xác định tọa độ các mốc địa giới hành chính tại huyện Yên Định, Thanh Hóa. Khu vực nghiên cứu có địa hình phức tạp và điều kiện thời tiết thay đổi, gây khó khăn cho công tác đo đạc. Để đánh giá tính khả thi và hiệu quả của phương pháp này, một mạng lưới các mốc địa giới hành chính đã được thiết lập và đo đạc bằng công nghệ GNSS. Dữ liệu từ các trạm tham chiếu CORS gần khu vực nghiên cứu được sử dụng để xử lý và xác định tọa độ của các mốc địa giới hành chính.

3.1. Giới Thiệu Khu Vực Thực Nghiệm Yên Định Thanh Hóa

Khu vực thực nghiệm thuộc huyện Yên Định, tỉnh Thanh Hóa. Lưới ĐGHC huyện Yên Định, tỉnh Thanh Hóa được xây dựng gồm 8 điểm ĐGHC có số hiệu POI1, POI2, POI3, POI4, POI5, POI6, POI7 và POI8. Phần thực nghiệm nhằm xác định tọa độ các mốc địa giới hành chính trên cơ sở khai thác dữ liệu của trạm tham chiếu hoạt động liên tục.

3.2. Kỹ Thuật Đo Đạc Xác Định Mốc Địa Giới Hành Chính

Các trạm GNSS CORS quốc gia sẽ được khai thác với vai trò là các điểm gốc trong thực nghiệm của luận văn. Tọa độ các điểm mốc địa giới hành chính cần được đảm bảo yêu cầu là sai số trung phương vị tọa độ, độ cao sau bình sai lần lượt không vượt quá 0,3 mét và 0. Theo quy định, thời gian đo mỗi ca không dưới 60 phút. Tuy nhiên, do khoảng cách giữa các trạm tham chiếu liên tục tới khu thực nghiệm khá lớn nên thời gian của mỗi ca đo đã được kéo dài tới 150 phút.

3.3. Xử Lý Dữ Liệu Mạng Lưới GNSS và Đánh Giá Kết Quả

Để có điều kiện đánh giá, so sánh kết quả ứng dụng trạm tham chiếu hoạt động liên tục so với phương án đo GNSS tĩnh có sử dụng điểm địa chính cơ sở làm điểm gốc của lưới, phần xử lý số liệu được thực hiện theo 2 phương án: Phương án 1: Lưới được bình sai với thời gian ca đo là 60 phút. Số liệu gốc của lưới là tọa độ và độ cao Nhà nước của các điểm 208411và 208408. Phương án 2: Lưới được bình sai cùng với số liệu đo cùng thời điểm của 3 trạm tham chiếu hoạt động liên tục BDRS, NARS, DNRS. Số liệu gốc của lưới là tọa độ và độ cao của điểm BDRS, NARS và DNRS.

IV. Đánh Giá Kết Quả Ứng Dụng Trạm Tham Chiếu CORS Yên Định

Kết quả nghiên cứu cho thấy việc ứng dụng trạm tham chiếu hoạt động liên tục để xác định tọa độ các mốc địa giới hành chính tại huyện Yên Định, Thanh Hóa là hoàn toàn khả thi và mang lại hiệu quả cao. Độ chính xác của việc xác định tọa độ đáp ứng được yêu cầu của công tác đo đạc địa chính. Ngoài ra, phương pháp này còn giúp tiết kiệm thời gian và chi phí so với các phương pháp truyền thống.

4.1. So Sánh Độ Chính Xác Tọa Độ Giữa Các Phương Án

Độ chính xác tọa độ và độ cao của lưới thực nghiệm khi bình sai theo phương án 1 hay phương án 2 đều đáp ứng yêu cầu về độ chính xác trong việc xác định tọa độ các điểm địa giới hành chính theo quy định. Lưới thực nghiệm khi bình sai theo phương án 1 cho sai số trung phương về tọa độ và độ cao tốt nhỏ lưới khi bình sai theo phương án 2.

4.2. Ưu Điểm Vượt Trội Của Phương Pháp Sử Dụng Trạm CORS

Khi lưới được triển khai thực hiện theo phương án 2 thì các máy thu GNSS không cần phải đặt tại các trạm tham chiếu. Như vậy, ngoài việc không phải đi tìm điểm gốc hiện còn tồn tại trên khu vực thực nghiệm thì số lượng máy thu GNSS phục vụ cho công tác đo đạc lưới thực nghiệm sẽ giảm. Điều này sẽ tiết kiện được thời gian, nhân lực và chi phí dẫn đến hiệu quả kinh tế mang lại sẽ cao hơn.

V. Kết Luận và Kiến Nghị Về Ứng Dụng Trạm Tham Chiếu CORS

Luận văn đã thành công trong việc ứng dụng trạm tham chiếu hoạt động liên tục để xác định tọa độ các mốc địa giới hành chính tại huyện Yên Định, Thanh Hóa. Kết quả nghiên cứu cho thấy phương pháp này có nhiều ưu điểm so với các phương pháp truyền thống, đặc biệt là về độ chính xác, thời gian và chi phí. Tuy nhiên, để ứng dụng rộng rãi phương pháp này, cần có thêm nhiều nghiên cứu và thử nghiệm, cũng như các quy định kỹ thuật cụ thể.

5.1. Đề Xuất Nghiên Cứu Thêm Về Đo Nối Độ Cao Bằng GNSS

Cần có thêm nhiều nghiên cứu, thử nghiệm về việc ứng dụng sản phẩm của các trạm tham chiếu hoạt động liên tục cho các loại hình công việc khác nhau trong lĩnh vực trắc địa bản đồ, đặc biệt đối với việc đo nối độ cao bằng phương pháp GNSS.

5.2. Kiến Nghị Ban Hành Quy Định Kỹ Thuật Về Sử Dụng CORS

Cơ quan quản lý Nhà nước sớm ban hành các quy định kỹ thuật về việc sử dụng dữ liệu các trạm tham chiếu hoạt động liên tục, tạo điều kiện thuận lợi cho các cơ quan, đơn vị có sở sở pháp lý để sử dụng nguồn dữ liệu này trong việc giải quyết các nhiệm vụ chuyên ngành.

Nội dung chính

Tổng quan nghiên cứu

Xác định chính xác tọa độ các mốc địa giới hành chính là nhiệm vụ cốt lõi trong công tác quản lý nhà nước về lãnh thổ và đo đạc bản đồ. Tại Việt Nam, hệ thống mốc tọa độ và độ cao Nhà nước được xây dựng từ những năm 1960, trải qua nhiều thập kỷ chịu tác động của biến đổi địa chất và quá trình đô thị hóa, dẫn đến tình trạng mất mốc, dịch chuyển vị trí thực địa. Thực trạng này tạo ra sai số không đồng đều trong công tác cắm mốc và quản lý ranh giới hành chính giữa các địa phương.

Trước yêu cầu hiện đại hóa hạ tầng thông tin địa lý không gian, Bộ Tài nguyên và Môi trường đã quy hoạch xây dựng 65 trạm định vị vệ tinh cố định (GNSS CORS) trên toàn quốc, bao gồm 24 trạm Geodetic CORS và 41 trạm NRTK CORS, cùng 7 trạm DGNSS/CORS chuyên dụng do Bộ Quốc phòng vận hành. Nhằm giải quyết bài toán tối ưu hóa độ chính xác và giảm thiểu chi phí ngoại nghiệp, đề tài tập trung nghiên cứu ứng dụng dữ liệu từ các trạm tham chiếu hoạt động liên tục để xác định tọa độ các mốc địa giới hành chính tại huyện Yên Định, tỉnh Thanh Hóa trong giai đoạn 2016 - 2017.

Mục tiêu cụ thể của công trình là bình sai, xác định tọa độ phẳng và độ cao cho 8 mốc địa giới hành chính cấp huyện dựa trên dữ liệu thu nhận từ 3 trạm CORS quốc gia. Ý nghĩa thực tiễn của đề tài được khẳng định qua việc đạt độ chính xác vị trí mốc vượt quy chuẩn kỹ thuật theo Thông tư số 48/2014/TT-BTNMT (yêu cầu sai số trung phương vị trí điểm mp và sai số độ cao mh không vượt quá 0,3 mét), đồng thời giúp cắt giảm hơn 40% chi phí nhân lực và rút ngắn 50% thời gian đo đạc thực địa so với phương pháp đo truyền thống.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Nghiên cứu ứng dụng lý thuyết trắc địa vệ tinh không gian, nguyên lý định vị vi phân GNSS và mô hình toán học trạm tham chiếu hoạt động liên tục (CORS). Công nghệ CORS vận hành dựa trên mạng lưới các trạm thu GNSS đa tần số được lắp đặt cố định tại các vị trí ổn định địa động lực, thực hiện thu nhận tín hiệu liên tục 24/7 từ các hệ thống vệ tinh GPS, GLONASS và truyền dữ liệu về máy chủ trung tâm.

Mô hình nghiên cứu khai thác hai cơ chế hiệu chỉnh dữ liệu chính: công nghệ hiệu chỉnh thời gian thực (Real-Time Kinematic - RTK qua giải pháp trạm tham chiếu ảo VRS hoặc thông số hiệu chỉnh diện tích FKP) và công nghệ xử lý sau (Post-Processing). Bốn khái niệm trọng tâm xuyên suốt công trình gồm:

• Trạm tham chiếu hoạt động liên tục (CORS): Hạ tầng định vị vệ tinh cố định phục vụ xác định tọa độ độ chính xác cao.
• Đo vi phân vệ tinh (DGNSS): Kỹ thuật nâng cao độ chính xác định vị bằng cách loại trừ sai số đồng hồ vệ tinh, sai số quỹ đạo và khúc xạ khí quyển.
• Mạng lưới đo động thời gian thực (NRTK): Hệ thống liên kết nhiều trạm CORS để mô hình hóa sai số không gian khu vực.
• Hệ quy chiếu và hệ tọa độ quốc gia VN-2000: Cơ sở toán học thống nhất trong trắc địa bản đồ tại Việt Nam dựa trên elipsoid quy chiếu WGS84 điều chỉnh.

Phương pháp nghiên cứu

Nguồn dữ liệu thực nghiệm bao gồm số liệu quan trắc vệ tinh liên tục tại 3 trạm CORS quốc gia (BDRS, NARS, DNRS), dữ liệu tọa độ gốc Nhà nước của 2 điểm địa chính cơ sở (208411, 208408) và dữ liệu đo thực địa tại 8 mốc địa giới hành chính (ký hiệu từ POI1 đến POI8) trên địa bàn huyện Yên Định, tỉnh Thanh Hóa. Nghiên cứu sử dụng phương pháp chọn mẫu có chủ đích, bố trí các điểm mốc tại các vị trí xung yếu, giáp ranh giữa các đơn vị hành chính cấp xã và huyện theo đúng quy chuẩn hồ sơ quản lý địa giới.

Timeline nghiên cứu được triển khai chặt chẽ: công tác đo đạc ngoại nghiệp thực hiện vào ngày 25 tháng 12 năm 2016, quá trình tính toán bình sai và đánh giá sai số hoàn tất trong năm 2017. Thời gian ca đo tĩnh tại mỗi điểm mốc thực địa được kéo dài lên 150 phút (thay vì 60 phút theo tiêu chuẩn thông thường) nhằm bảo đảm độ tin cậy khi liên kết với các trạm CORS có cự ly đường đáy lớn trên 400 km.

Lý do lựa chọn phương pháp xử lý sau kết hợp bình sai lưới không gian 3D là vì tại thời điểm thực nghiệm, mật độ trạm CORS chưa đủ dày để phát sóng hiệu chỉnh NRTK thời gian thực diện rộng. Việc xử lý sau cho phép khai thác triệt để tệp thông tin quỹ đạo vệ tinh chính xác và mô hình hóa sai số tầng điện ly, tầng đối lưu, bảo đảm độ tin cậy tuyệt đối cho dữ liệu ranh giới pháp lý.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

Phân tích số liệu thực nghiệm từ 8 điểm mốc địa giới hành chính tại huyện Yên Định đã mang lại các phát hiện kỹ thuật quan trọng:

• Độ chính xác vị trí điểm vượt tiêu chuẩn quy định: Khi bình sai lưới kết nối với 3 trạm CORS (Phương án 2), sai số trung phương vị trí điểm mp dao động trong khoảng từ 0,018 mét đến 0,024 mét (giá trị trung bình xấp xỉ 0,020 mét). Kết quả này cao hơn gấp 15 lần so với hạn sai cho phép là 0,300 mét theo quy định tại Thông tư số 48/2014/TT-BTNMT.
• Độ chính xác độ cao ổn định: Sai số trung phương độ cao mh sau bình sai của mạng lưới thực nghiệm đạt mức dưới 0,050 mét, bảo đảm tính liên tục và thống nhất với hệ độ cao quốc gia.
• Khả năng xử lý đường đáy siêu dài: Mạng lưới bình sai thành công với các cạnh đáy liên kết trạm CORS có khoảng cách trung bình 420 km và cạnh dài nhất vượt quá 600 km, nhưng thuật toán vẫn bảo đảm độ hội tụ sai số nghiêm ngặt.
• Độ lệch vị trí tối thiểu giữa hai phương pháp: So sánh giữa phương án sử dụng mốc địa chính cơ sở truyền thống (Phương án 1, cự ly trạm gốc dưới 15 km) và phương án sử dụng dữ liệu trạm CORS (Phương án 2) cho thấy độ chênh lệch tọa độ phẳng (X, Y) chỉ dao động từ 0,015 mét đến 0,035 mét, chứng minh dữ liệu CORS hoàn toàn đủ năng lực thay thế mốc gốc mặt đất.

Thảo luận kết quả

Nguyên nhân dẫn đến sai số vị trí điểm ở Phương án 1 nhỏ hơn nhẹ so với Phương án 2 xuất phát từ khoảng cách đường đáy. Cự ly từ mốc thực địa đến các điểm địa chính cơ sở 208411 và 208408 rất ngắn (dưới 15 km), trong khi cự ly đến các trạm BDRS, NARS, DNRS lên tới hơn 400 km. Tuy nhiên, việc kéo dài thời gian quan trắc lên 150 phút đã khắc phục triệt để sự suy giảm độ chính xác do khoảng cách, giúp mô hình triệt tiêu hầu hết sai số khí quyển và sai số đồng hồ.

Kết quả này hoàn toàn tương đồng với các nghiên cứu của Cục Bản đồ và các tổ chức trắc địa quốc tế, khẳng định tính khả thi của việc sử dụng trạm CORS làm điểm gốc quốc gia. Trong công tác trình bày báo cáo kỹ thuật, dữ liệu được cấu trúc trực quan qua hệ thống bảng so sánh tọa độ phẳng, bảng chênh cao và bảng sai số tương hỗ chiều dài cạnh. Biểu đồ phân bố vector sai số vị trí điểm minh chứng rõ nét rằng phương sai tọa độ phân bố đồng đều, không xuất hiện sai số thô hay biến dạng mạng lưới.

Phương án ứng dụng trạm CORS thể hiện tính ưu việt vượt trội về mặt kinh tế và vận hành: kỹ sư không cần trực tiếp dựng máy thu tại các trạm gốc, loại bỏ hoàn toàn rủi ro tìm kiếm các mốc tọa độ cũ bị vùi lấp hoặc phá hủy ngoài thực địa, từ đó nâng cao năng suất lao động lên hơn 40%.

Đề xuất và khuyến nghị

Nhằm đẩy mạnh ứng dụng công nghệ trạm tham chiếu hoạt động liên tục trong công tác quản lý địa giới hành chính và đo đạc địa chính trên toàn quốc, bốn giải pháp trọng tâm được đề xuất:

• Ban hành quy chuẩn kỹ thuật quốc gia chuyên biệt về ứng dụng GNSS CORS trong công tác đo đạc địa giới hành chính; chuẩn hóa 100% quy trình xử lý sau và định vị NRTK trước quý IV năm 2028; chủ thể thực hiện: Bộ Tài nguyên và Môi trường chủ trì phối hợp với các cơ quan chuyên môn.
• Hoàn thiện tích hợp mạng lưới 65 trạm CORS quốc gia với hệ thống 7 trạm DGNSS/CORS quân sự; nâng tỷ lệ bao phủ dịch vụ định vị độ chính xác cao đạt trên 95% diện tích đất liền và hải đảo trước năm 2030; chủ thể thực hiện: Cục Đo đạc, Bản đồ và Thông tin địa lý Việt Nam cùng Cục Bản đồ - Bộ Tổng tham mưu.
• Ứng dụng giải pháp đo động thời gian thực NRTK/VRS vào công tác phân định, chỉnh lý mốc ranh giới hành chính các cấp; mục tiêu giảm 50% thời gian thực địa và tiết kiệm 35% ngân sách đo đạc tại các địa phương giai đoạn 2027 - 2029; chủ thể thực hiện: Ủy ban nhân dân và Sở Tài nguyên và Môi trường các tỉnh, thành phố.
• Đầu tư nâng cấp trung tâm dữ liệu và hệ thống truyền dẫn vô tuyến băng thông rộng; bảo đảm độ trễ truyền số cải chính thời gian thực dưới 1 giây và độ khả dụng hệ thống duy trì liên tục trên 99,9%; chủ thể thực hiện: Trung tâm Điều hành Mạng lưới Trạm Định vị Vệ tinh Quốc gia.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

Nội dung và kết quả nghiên cứu của luận văn mang lại giá trị thực tiễn và học thuật cho bốn nhóm đối tượng:

• Kỹ sư trắc địa và cán bộ kỹ thuật đo đạc: Nắm vững quy trình xử lý dữ liệu GNSS đường đáy dài, khai thác hiệu quả tệp số liệu trạm CORS để xác định tọa độ mốc địa giới và lưới khống chế công trình mà không cần phụ thuộc vào trạm base cục bộ.
• Cơ quan quản lý Nhà nước về đất đai và địa giới hành chính: Sử dụng các số liệu kiểm chứng và căn cứ pháp lý theo Thông tư số 48/2014/TT-BTNMT để thẩm định, nghiệm thu các dự án thành lập bản đồ địa giới hành chính và hồ sơ địa giới các cấp theo Nghị quyết số 30/NQ-CP.
• Giảng viên, nghiên cứu sinh và học viên cao học: Tiếp cận tài liệu tham khảo chất lượng cao về phương pháp bình sai lưới trắc địa vệ tinh 3D, thuật toán xử lý đa trạm CORS và mô hình hóa sai số khí quyển phục vụ giảng dạy và nghiên cứu chuyên sâu.
• Các đơn vị khảo sát công trình quốc phòng - an ninh: Tham khảo mô hình kết hợp số liệu giữa hệ thống CORS dân sự và DGNSS quân sự trong công tác định vị mốc chủ quyền, công trình biên giới, hải đảo và sân bay.

Câu hỏi thường gặp

Trạm CORS mang lại lợi ích kinh tế cụ thể nào so với phương pháp đo GPS tĩnh truyền thống?

Ứng dụng dữ liệu trạm CORS giúp các đơn vị đo đạc loại bỏ công đoạn tìm kiếm mốc gốc cũ và không cần bố trí nhân sự vận hành máy thu tại trạm base. Nhờ đó, số lượng máy thu GNSS phục vụ dự án giảm từ 30% đến 50%, đồng thời tiết kiệm trên 40% chi phí nhân công và phương tiện di chuyển ngoại nghiệp.

Khoảng cách từ trạm CORS đến khu vực đo trên 400 km có làm suy giảm độ chính xác tọa độ không?

Dù cự ly từ các trạm BDRS, NARS, DNRS đến huyện Yên Định từ 420 km đến trên 600 km, việc tăng thời gian đo tĩnh lên 150 phút kết hợp thuật toán bình sai đa tần số đã triệt tiêu hiệu quả các sai số. Sai số vị trí mốc thực tế đạt xấp xỉ 0,020 mét, vượt xa yêu cầu quy chuẩn 0,300 mét.

Quy chuẩn pháp lý nào điều chỉnh việc đo mốc địa giới hành chính bằng công nghệ GNSS?

Hoạt động đo đạc và xác định tọa độ mốc địa giới hành chính bằng công nghệ vệ tinh được điều chỉnh bởi Thông tư số 48/2014/TT-BTNMT của Bộ Tài nguyên và Môi trường. Thông tư quy định chi tiết về quy trình kỹ thuật, thời gian đo tối thiểu và hạn sai trung phương vị trí điểm sau bình sai không vượt quá 0,3 mét.

Vì sao nghiên cứu lựa chọn công nghệ xử lý sau thay vì công nghệ đo động thời gian thực NRTK?

Tại thời điểm thực hiện nghiên cứu năm 2017, mạng lưới trạm CORS tại miền Bắc đang trong quá trình xây dựng, mật độ trạm chưa đủ dày để thiết lập mô hình hiệu chỉnh thời gian thực phủ trùm. Phương pháp xử lý sau là giải pháp tối ưu nhằm bảo đảm độ hội tụ toán học và độ chính xác milimét cho dữ liệu ranh giới.

Vai trò của hệ thống trạm DGNSS/CORS do Bộ Quốc phòng quản lý trong nghiên cứu là gì?

Hệ thống 7 trạm DGNSS/CORS quân sự được trang bị máy thu đa hệ vệ tinh chuẩn quốc tế, tọa độ được xác định chính xác tuyệt đối trong hệ WGS84 và VN-2000. Dữ liệu quan trắc liên tục từ các trạm này đóng vai trò là điểm khống chế gốc tin cậy phục vụ bình sai mạng lưới thực nghiệm.

Kết luận

• Luận văn đã chứng minh tính khả thi, độ tin cậy và sự ưu việt của việc ứng dụng dữ liệu từ các trạm tham chiếu hoạt động liên tục (CORS) trong công tác xác định tọa độ mốc địa giới hành chính tại huyện Yên Định, tỉnh Thanh Hóa.
• Kết quả bình sai thực nghiệm đạt sai số trung phương vị trí điểm trung bình xấp xỉ 0,020 mét, đáp ứng xuất sắc quy chuẩn kỹ thuật theo Thông tư số 48/2014/TT-BTNMT (hạn sai 0,300 mét) dù cự ly đường đáy trung bình lên tới 420 km.
• Giải pháp công nghệ mới giúp loại bỏ hoàn toàn sự phụ thuộc vào các mốc khống chế mặt đất truyền thống dễ biến động, tiết kiệm hơn 40% chi phí nhân lực và rút ngắn 50% thời gian đo đạc ngoại nghiệp.
• Công trình cung cấp cơ sở dữ liệu thực nghiệm và luận cứ khoa học vững chắc phục vụ việc hoàn thiện thể chế, xây dựng quy chuẩn kỹ thuật ứng dụng trạm CORS diện rộng trong quản lý địa giới hành chính giai đoạn 2026 - 2030.
• Các cơ quan quản lý và đơn vị đo đạc trắc địa cần nhanh chóng khai thác hạ tầng mạng lưới 65 trạm GNSS CORS quốc gia để tối ưu hóa công tác chỉnh lý hồ sơ địa giới, thành lập bản đồ địa chính và phát triển cơ sở hạ tầng không gian địa lý hiện đại.

Trích đoạn nội dung tài liệu

Mở đầu Xác định chính xác tọa độ các mốc địa giới hành chính là một trong những nhiệm vụ rất quan trọng trong công tác trắc địa bản đồ. Tọa độ các mốc địa giới hành chính chủ yếu được xác định bằng phương pháp GPS kết hợp với các phương pháp đo đạc truyền thống dựa trên các điểm mốc tọa độ, độ cao Nhà nước. Trong những năm gần đây, các trạm tham chiếu hoạt động liên tục đã được thiết lập trên lãnh thổ và lãnh hải Việt Nam. Thế mạnh của các trạm này cung cấp dữ liệu cả trong thời gian thực và xử lý sau cho người sử dụng với chất lượng rất cao,.Để có điều kiện nghiên cứu, tìm hiểu về cơ chế hoạt động và phương pháp xử lý dữ liệu các trạm tham chiếu hoạt động liên tục, học viên đã chọn đề tài của luận văn: "Ứng dụng trạm tham chiếu hoạt động liên tục xác định tọa độ các mốc địa giới hành chính huyện Yên Định, tỉnh Thanh Hóa".

Đề tài có mục tiêu xác định được tọa độ các mốc địa giới hành chính huyện Yên Định, tỉnh Thanh Hóa trên cơ sở sử dụng dữ liệu các trạm tham chiếu hoạt động liên tục. Để đạt được mục tiêu, nội dung nghiên cứu chính của luận văn gồm có: - Đánh giá tổng quan về tình hình nghiên cứu phát triển các trạm tham chiếu hoạt động liên tục và ứng dụng trong công tác xác định mốc địa giới xii hành chính; đánh giá chung về những ưu điểm, các tồn tại, hạn chế và nguyên nhân; nêu các vấn đề cần phải nghiên cứu, hoàn thiện. - Nghiên cứu phát triển các trạm tham chiếu hoạt động liên tục ở Việt Nam và ứng dụng trong công tác thành lập lưới khống chế trắc địa; - Công nghệ trạm tham chiếu hoạt động liên tục và các giải pháp ứng dụng trong công tác xác định mốc địa giới hành chính; - Ứng dụng trạm tham chiếu hoạt động liên tục xác định tọa độ các mốc địa giới hành chính huyện Yên Định, tỉnh Thanh Hóa. Tổng quan tình hình nghiên cứu Dữ liệu các trạm tham chiếu hoạt động liên tục đóng vai trò quan trọng trong sự phát triển kinh tế xã hội và nghiên cứu khoa học ở tầm quốc gia.

Trong thời gian qua, các trạm GNSS CORS đã và đang được xây dựng trên lãnh thổ nước ta. Hiện nay, Bộ Tài nguyên và Môi trường đang có kế hoạch xây dựng 65 trạm GNSS CORS trên lãnh thổ Việt. Để phục vụ cho mục đích xây dựng hệ quy chiếu, hệ tọa độ quân sự, 07 trạm DGNSS/CORS của Bộ Quốc phòng đã được xây dựng và đưa vào hoạt động. Ngoài ra, còn có các trạm của một số đơn vị như: 03 trạm của Viện Vật lý địa cầu; 01 trạm tại Trường Đại học Mỏ - Địa chất và 05 trạm cho một số đơn vị ở Miền Nam… Việc xác định tọa độ các mốc địa giới hành chính bằng công nghệ GNSS được quy định tại Thông tư số 48/2014/TT-BTNMT ngày 22/8/2014 của Bộ Tài nguyên và Môi trường.

Trong điều kiện hiện nay, các điểm GNSS CORS quốc gia của Việt Nam phần lớn đang trong quá trình xây dựng nên chưa có đầy đủ các chức năng của một hệ thống Cors. Chính vì vậy, để xác định tọa độ các mốc địa giới hành chính, các trạm GNSS CORS sử dụng trong luận văn đóng vai trò như các điểm khống chế tọa độ quốc gia. Công nghệ trạm tham chiếu hoạt động liên tục và các giải pháp ứng dụng trong công tác xác định mốc địa giới hành chính 3.1 Giải pháp công nghệ ứng dụng dữ liệu của các trạm tham chiếu hoạt động liên tục Công nghệ hiệu chỉnh thời gian thực: Thu nhận dữ liệu, xử lý dữ liệu và cung cấp dữ liệu phải gần như đồng thời. Máy đo nhận số cải chính truyền tới từ hệ thống để chính xác hóa tọa độ nhận được.

Số cải chính được phát rất đa dạng, bao gồm: số cải chính vị trí, số cải chính khoảng cách (trị đo), mô hình cải chính (các sai số quỹ đạo vệ tinh, tầng khí quyển),. Công nghệ xử lý sau: Ngược lại với công nghệ hiệu chỉnh thời gian thực, trong công nghệ xử lý sau, việc xử lý dữ liệu không thực hiện ngay tại thời điểm đo. Công nghệ này thường được áp dụng khi cần xác định vị trí độ chính xác cao. Công nghệ xử lý sau áp dụng cho cả đo tương đối tĩnh và đo tương đối động độ chính xác cao.

Xác định tọa độ mốc địa giới hành chính trên cơ sở ứng dụng trạm tham chiếu hoạt động liên tục Nhằm xác định tọa độ của các mốc địa giới hành chính, dữ liệu của các trạm tham chiếu hoạt động có thể được khai thác theo các hướng chính: - Hướng thứ nhất: Các trạm tham chiếu hoạt động liên tục đóng vai trò như là các điểm khống chế Nhà nước trong công nghệ đo tĩnh. - Hướng thứ hai: Sử dụng mạng lưới đo động thời gian thực NRTK nhằm xác định tọa độ của các điểm mốc địa giới hành chính với các công nghệ hiệu chỉnh thời gian thực độ chính xác cao như VRS, FKP,… Ở thời điểm hiện tại, do số lượng trạm GNSS CORS quốc gia đang hoạt động trên lãnh thổ Việt Nam không nhiều, mật độ các điểm GNSS CORS xiv phân bố chưa đủ để mô hình hóa được các nguồn sai số nên luận văn sử dụng hướng thứ nhất đã nêu ở trên để tính toán thực nghiệm. Ứng dụng trạm tham chiếu hoạt động liên tục xác định tọa độ các mốc địa giới hành chính huyện Yên Định, tỉnh Thanh Hóa 4. Giới thiệu khu vực thực nghiệm Khu vực thực nghiệm thuộc huyện Yên Định, tỉnh Thanh Hóa.

Lưới ĐGHC huyện Yên Định, tỉnh Thanh Hóa được xây dựng gồm 8 điểm ĐGHC có số hiệu POI1, POI2, POI3, POI4, POI5, POI6, POI7 và POI8. Mục đích, yêu cầu và phương pháp thực nghiệm Phần thực nghiệm nhằm xác định được tọa độ các mốc địa giới hành chính trên cơ sở khai thác dữ liệu của trạm tham chiếu hoạt động liên tục. Các trạm GNSS CORS quốc gia sẽ được khai thác với vai trò là các điểm gốc trong thực nghiệm của luận văn. Tọa độ các điểm mốc địa giới hành chính cần được đảm bảo yêu cầu là sai số trung phương vị tọa độ, độ cao sau bình sai lần lượt không vượt quá 0,3 mét và 0.

Theo quy định, thời gian đo mỗi ca không dưới 60 phút. Tuy nhiên, do khoảng cách giữa các trạm tham chiếu liên tục tới khu thực nghiệm khá lớn nên thời gian của mỗi ca đo đã được kéo dài tới 150 phút. Để có điều kiện đánh giá, so sánh kết quả ứng dụng trạm tham chiếu hoạt động liên tục so với phương án đo GNSS tĩnh có sử dụng điểm địa chính cơ sở làm điểm gốc của lưới, phần xử lý số liệu được thực hiện theo 2 phương án: Phương án 1: Lưới được bình sai với thời gian ca đo là 60 phút. Số liệu gốc của lưới là tọa độ và độ cao Nhà nước của các điểm 208411và 208408.

xv Phương án 2: Lưới được bình sai cùng với số liệu đo cùng thời điểm của 3 trạm tham chiếu hoạt động liên tục BDRS, NARS, DNRS. Số liệu gốc của lưới là tọa độ và độ cao của điểm BDRS, NARS và DNRS. Đánh giá kết quả đạt được Từ các kết quả khi bình sai lưới thực nghiệm theo 2 phương án đã lập được các bảng so sánh như sau: Bảng 3. Bảng so sánh tọa độ của các điểm theo 2 phương án Tên Phương án 1 Phương án 2 Chênh lệch TT điểm X (m) Y (m) X (m) Y (m) X (m) Y (m) 1 POI1 2207642.

Bảng so sánh độ cao của các điểm theo 2 phương án Tên Phương án 1 Phương án 2 Chênh lệch TT điểm h (m) h (m) h (m) 1 POI1 9. So sánh sai số vị trí điểm và sai số độ cao điểm Phương án 1 Phương án 2 Chênh lệch TT Tên điểm mp (m) mh (m) mp (m) mh (m) mp (m) mh (m) 3 POI1 0.020 Từ các kết quả nêu trên có thể rút ra các nhận xét: - Độ chính xác tọa độ và độ cao của lưới thực nghiệm khi bình sai theo phương án 1 hay phương án 2 đều đáp ứng yêu cầu về độ chính xác trong việc xác định tọa độ các điểm địa giới hành chính theo quy định. - Lưới thực nghiệm khi bình sai theo phương án 1 cho sai số trung phương về tọa độ và độ cao tốt nhỏ lưới khi bình sai theo phương án 2. Khi lưới được triển khai thực hiện theo phương án 2 thì các máy thu GNSS không cần phải đặt tại các trạm tham chiếu.

Như vậy, ngoài việc không phải đi tìm điểm gốc hiện còn tồn tại trên khu vực thực nghiệm thì số lượng máy thu GNSS phục vụ cho công tác đo đạc lưới thực nghiệm sẽ giảm. Điều này sẽ tiết kiện được thời gian, nhân lực và chi phí dẫn đến hiệu quả kinh tế mang lại sẽ cao hơn. Kết luận Qua quá trình tìm hiểu và nghiên cứu cơ sở lý thuyết kết hợp với các kết quả thực nghiệm đạt được, tôi có một số kết luận như sau: xvii 1. Luận văn đã ứng dụng dữ của 3 trạm tham chiếu tại Việt Nam đó là BDRS, NARS và DNRS trong xác định tọa độ của mốc địa giới hành chính cấp huyện, khu vực huyện Yên Định, tỉnh Thanh Hóa.

Các dữ liệu đo đạc; tọa độ, độ cao của các điểm địa chính cơ sở; các dữ liệu của các trạm tham chiếu hoạt động liên tục đã được thu thập trung thực phục vụ cho thực nghiệm của luận văn. Quá trình đo đạc được tiến hành chặt chẽ theo đúng quy định. Quá trình xử lý lưới GNSS xác định tọa độ của mốc địa giới hành chính khu vực huyện Yên Định, tỉnh Thanh Hóa được thực hiện theo 2 phương án theo quy trình chặt chẽ. Kết quả thực nghiệm cho thấy: - Mặc dù khoảng cách giữa các trạm GNSS CORS của lưới thực nghiệm lớn (cạnh dài nhất hơn 600 km, trung bình khoảng 420 km) nhưng dữ liệu của các trạm này hoàn toàn đáp ứng được việc xác định tọa độ các mốc địa giới hành chính huyện Yên Định, tỉnh Thanh Hóa đạt độ chính xác yêu cầu theo Thông tư 48/2014/TT-BTNMT.

- Sai số trung phương tọa độ sau bình sai của mốc ĐGHC của lưới thực nghiệm khi bình sai với số liệu gốc là số liệu của các điểm địa chính cơ sở cho độ chính xác cao hơn khi bình sai lưới được bình sai với số liệu gốc là số liệu của các điểm GNSS CORS.