Chương 1 TỔNG QUAN VÀ CƠ SƠ KHOA HỌC 1. Công tác thành lập bản đồ địa chính 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 Quảng Ninh được quy định 107045’. 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 [4]. Yêu cầu về điểm khống chế đối với lưới địa chính 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). 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 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 khi biết những yếu tố sau: - Phương pháp đo vẽ bản đồ địa chính.
- Tỷ lệ bản đồ địa chính cần thành lập. - Đặc điểm địa hình và địa vật khu đo. Hiện nay hai phương pháp cơ bản để thành lập bản đồ địa chính là phương pháp đo vẽ trực tiếp và phương pháp đo ảnh hàng không. Phương pháp toàn đạc là 4 phương pháp cơ bản, không thể thay thế trong điều kiện đo vẽ bản đồ địa chính tỷ lệ lớn khu vực dân cư đông đúc, thửa đất nhỏ, bị che khuất nhiều.
Bản chất của phương pháp 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 dày đặc. Tỷ lệ bản đồ càng lớn, vùng đo vẽ càng che khuất thì số lượng điểm càng nhiều. + Thành lập bản đồ địa chính bằng phương pháp đo vẽ trực tiếp ở thực địa.
Để đo vẽ bản đồ tỷ lệ 1:5000 – 1:10000, trên diện tích khoảng 5 km2 có một điểm từ địa chính trở lên. Để đo vẽ bản đồ tỷ lệ 1:500 – 1:2000, trên diện tích từ 1 đến 1,5 km2 có 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 [2]. Sơ đồ phát triển lưới địa chính Chúng ta biết rằng 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 mạng lưới này không đáp ứng được nhu cầu do bị mất mát và hư hỏng nhiều. 5 Phương pháp cơ bản để xây dựng lưới hiện nay là chêm dày từ các cấp lưới hạng cao nhà nước như hạng I và hạng II, tạo nên mạng lưới địa chính cơ sở đạt độ chính xác tiêu chuẩn hạng III và mật độ đạt tương đương hạng IV nhà nước. Để tăng dày mật độ điểm khống chế tọa độ ta chêm dày thêm vào lưới địa chính cơ sở lưới toạ độ địa chính cấp 1, 2 và tiếp sau đó chêm dày các cấp lưới thấp hơn [2].
Như vậy, việc phát triển lưới địa chính nói chung không khác biệt với phát triển các lưới trắc địa khác. Lưới toạ độ địa chính được thành lập nhằm mục đích phục vụ đo vẽ bản đồ địa chính, 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 vẫn đồng đều về chất lượng, đặc biệt là đảm bảo độ chính xác yếu tố cần thiết thể hiện trên bản đồ. Lưới địa chính được xây dựng bằng phương pháp đường chuyền hoặc bằng công nghệ GPS theo đồ hình lưới tam giác dày đặc, đồ hình chuỗi tam giác, tứ giác để làm cơ sở phát triển lưới khống chế đo vẽ. Những đặc điểm địa hình của vùng trung du phía bắc cần lưu ý khi xây dựng lưới khống chế trắc địa Phú Thọ là tỉnh miền núi nằm ở phía Bắc đồng bằng Bắc Bộ, là cửa ngõ giao lưu giữa các tỉnh thuộc đồng bằng Bắc Bộ với các tỉnh phía Tây Bắc.
Khu vực nghiên cứu là huyện Yên Lập thuộc vùng núi phía Tây và Tây bắc. Địa hình đặc trưng là đồi núi và núi cao (bình quân 450m – 800m); Địa hình bị chia cắt nhiều sông suối đi lại khó khăn. Theo phân cấp địa hình, diện tích đất đồi núi, đất dốc của khu vực huyện Yên Lập chiếm 65% tổng diện tích tự nhiên, trong đó diện tích đất đồi có độ dốc >150 chiếm tới trên 50%. Đây là đặc điểm quan trọng nhất đối với việc ứng dụng công nghệ GPS.
Hệ thống lưới khống chế tất yếu phải phân bố trên khắp khu vực. Tại những khu vực có địa hình chuyển đổi giữa đồi núi thấp sang cao cần có những thử nghiệm đánh giá kỹ vì ở những khu vực có địa hình biến đổi có thể ảnh hưởng đến chất lượng kết quả đo. Để có thể đánh giá cần thử nghiệm. Đây cũng là lý do chúng tôi muốn thử nghiệm và đánh giá khả năng áp dụng công nghệ GPS ở khu vực có địa hình chuyển đổi như ở huyện Yên Lập tỉnh Phú Thọ.
Tổng quan về công nghệ GPS Từ những năm 60, Cơ quan hàng không và Vũ trụ (NASA) cùng với Quân đội Hoa Kỳ đã tiến hành chương trình nghiên cứu, phát triển hệ thống 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 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 và quý nhất của hệ TRANSIT. Định vị bằng TRANSIT cần thời gian quan trắc rất lâu mà chính xác chỉ đạt cỡ 1m. Do vậy trong trắc địa hệ TRANSIT chỉ phù hợp với công tác xây dựng các mạng lưới khống chế cạnh dài. Nó không thoả mãn được các ứng dụng đo đạc phổ biến như đo đạc đường chuyền hoặc bố trí các công trình dân dụng.
Tiếp sau thành công của hệ TRANSIT. Hệ thống định vị vệ tinh thế hệ thứ hai ra đời có tên là "Hệ thống định vị toàn cầu - NAVSTAR-GPS". Hệ thống này bao gồm 24 vệ tinh. Độ chính xác, định vị bằng hệ thống GPS được nâng cao về chất so với hệ TRANSIT.
Nhược điểm về thời gian quan trắc đã được khắc phục. Năm 1977 Văn phòng về chính sách viễn thông của Mỹ đã kiến nghị rằng việc triển khai đầy đủ hệ định vị toàn cầu GPS sẽ làm tăng giảm đáng kể số hệ thống dẫn đường độc lập của quân đội Mỹ, dẫn tới việc giảm chi phí đáng kể số các hệ thống dẫn đường độc lập của quân đội Mỹ, dẫn tới việc giảm chi phí dẫn đường hàng năm tới hàng tỷ USD. Điều này đã hỗ trợ đẩy mạnh chủ trương triển khai hệ thống GPS. Một năm sau khi phóng vệ tinh thử nghiệm NTS - 2 (Navigation Technology Sattellite 2), giai đoạn thử nghiệm vận hành hệ thống GPS bắt đầu với việc phóng vệ tinh GPS mẫu "BlockI".
Từ năm 1978 - 1985 có 11 vệ tinh Block I đã được phóng vệ tinh thế hệ thứ II (Block II) bắt đầu vào năm 1989. Hiện thời có 24 vệ tinh này đã triển khai quỹ đạo quanh trái đất với chu kỳ 12 giờ ở 7 độ cao xấp xỉ 20. Loại vệ tinh bổ sung thế hệ III (Block IIR) được thiết kế thay những vệ tinh Block II đầu tiên bắt đầu phóng vào năm 1995. Mặc dù GPS thiết kế ban đầu nhằm sử dụng cho mục đích quân sự, nhưng ngày nay đã được ứng dụng rất rộng rãi trong các hoạt động kinh tế, xã hội và đặc biệt tỏ ra rất hữu ích trong lĩnh vực trắc địa bản đồ.
Hệ thống định vị GPS đã được công nhận rộng rãi là thiết bị tin cậy, hiệu quả và cho kết quả đo với độ chính xác rất cao. GPS đo được cả ngày lẫn đêm, trong mọi điều kiện thời tiết. Ưu điểm nổi bật của GPS là không cần tầm nhìn thông giữa các điểm đo, do vậy mà không mất thời gian và công sức để thông hướng. Đây là một ưu điểm của công nghệ GPS so với công nghệ truyền thống khi xây dựng các mạng lưới khống chế toạ độ bằng các phương pháp tam giác hay đường chuyền, có thể nói GPS là giải pháp công nghệ cao, tránh chặt phá rừng, bảo vệ môi trường… Mặc dù những ứng dụng sớm nhất của GPS là công tác đo lưới khống chế, hệ thống GPS vẫn đang phát triển ngày càng hoàn thiện và ứng dụng vào mọi dạng công tác đo đạc như đo đạc địa chính, đo đạc địa hình và các công trình kỹ thuật dân dụng [10].
