Luận văn thạc sĩ ứng dụng công nghệ gps và toàn đạc điện tử để xây dựng lưới khống chế phục vụ thành lập bản đồ địa chính tại huyện yên lập tỉnh phú thọ

Luận văn thạc sĩ ứng dụng công nghệ GPS và toàn đạc điện tử xây dựng lưới khống chế phục vụ thành lập bản đồ địa chính tại Yên Lập, Phú Thọ.

• Tác giả: Nguyễn Quốc Thịnh
• Người hướng dẫn: TS. Lê Văn Thơ
• Trường học: Đại học Nông Lâm Thái Nguyên
• Chuyên ngành: Quản lý đất đai
• Đề tài: Ứng dụng công nghệ GPS và toàn đạc điện tử để xây dựng lưới khống chế phục vụ thành lập bản đồ địa chính tại huyện Yên Lập, tỉnh Phú Thọ
• Loại tài liệu: luận văn thạc sĩ
• Năm xuất bản: 2015
• Địa điểm: Thái Nguyên

Mục lục chi tiết

• LỜI CAM ĐOAN
• DANH MỤC CÁC BẢNG
• DANH MỤC CÁC HÌNH
• MỞ ĐẦU
• Mục tiêu của đề tài
• Mục tiêu tổng quát
• Mục tiêu cụ thể
• Yêu cầu của đề tài
• 1. Chương 1: TỔNG QUAN VÀ CƠ SỞ KHOA HỌC
• 1.1. Công tác thành lập bản đồ địa chính
• 1.1.1. Hệ thống lưới khống chế
• 1.1.2. Những đặc điểm địa hình của vùng trung du phía bắc cần lưu ý khi xây dựng lưới khống chế trắc địa
• 1.2. Tổng quan về công nghệ GPS
• 1.2.1. Cấu trúc hệ thống GPS
• 1.2.2. Các phương pháp định vị GPS
• 1.2.3. Các nguồn sai số
• 1.2.4. Xử lý số liệu, bình sai lưới GPS
• 1.3. Ứng dụng Phương pháp đo GPS tĩnh để thành lập lưới khống chế
• 1.3.1. Phương pháp đo tĩnh trong công nghệ GPS để thành lập lưới khống chế địa chính
• 1.3.2. Các dạng lưới ứng dụng đo tĩnh trong công nghệ GPS để thành lập lưới khống chế địa chính
• 1.4. Tình hình nghiên cứu ứng dụng công nghệ định vị toàn cầu
• 1.4.1. Các hệ thống định vị vệ tinh khác
• 1.4.2. Tình hình nghiên cứu ứng dụng công nghệ GPS trong thành lập lưới ở Việt Nam
• 1.4.3. Vấn đề đặt ra trong nghiên cứu ứng dụng công nghệ GPS trong thành lập lưới khống chế địa chính tại huyện Yên Lập
• 2. Chương 2: NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
• 2.1. Đối tượng nghiên cứu phạm vi nghiên cứu
• 2.1.1. Đối tượng nghiên cứu
• 2.1.2. Phạm vi Nghiên cứu
• 2.2. Địa điểm và thời gian nghiên cứu
• 2.3. Nội dung nghiên cứu
• 2.4. Phương pháp nghiên cứu
• 2.4.1. Phương pháp thu thập số liệu
• 2.4.2. Phương pháp thành lập lưới
• 2.4.3. Phương pháp xử lý và phân tích số liệu
• 2.4.4. Phương pháp kết hợp đo Công nghệ GPS và Toàn đạc điện tử trong thành lập lưới đo vẽ bản đồ địa chính
• 3. Chương 3: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU
• 3.1. Điều kiện tự nhiên kinh tế xã hội
• 3.1.1. Điều kiện tự nhiên
• 3.1.2. Điều kiện kinh tế - xã hội
• 3.1.3. Hiện trạng sử dụng đất huyện Yên Lập năm 2014
• 3.2. Công tác quản lý đất đai, đo đạc bản đồ địa chính tại khu vực huyện Yên Lập
• 3.2.1. Công tác đo đạc lập bản đồ đăng ký đất đai, lập hồ sơ địa chính, cấp giấy CNQSD đất ở huyện Yên Lập
• 3.2.2. Hiện trạng về thông tin tư liệu điểm tọa độ, độ cao có trong khu vực huyện Yên Lập
• 3.3. Thiết kế lưới địa chính huyện Yên Lập
• 3.3.1. Công tác khảo sát thiết kế lưới
• 3.3.2. Một số tham số cơ bản Lưới địa chính huyện Yên Lập
• 3.3.3. Công tác đo lưới địa chính thành lập bằng công nghệ GPS
• 3.3.4. Kết quả Bình sai lưới địa chính thành lập bằng công nghệ GPS
• 3.3.5. Đánh giá độ chính xác lưới địa chính thành lập bằng công nghệ GPS
• 3.4. Sử dụng công nghệ GPS đo lưới khống chế đo vẽ
• 3.4.1. Sử dụng công nghệ GPS đo lưới khống chế đo vẽ thay thế phương pháp đường chuyền phục vụ đo vẽ bản đồ địa chính tại huyện Yên Lập Tỉnh Phú Thọ
• 3.4.2. Phân tích kết quả đo GPS lưới kinh vĩ thành lập bằng công nghệ GPS
• 3.4.3. Nghiên cứu ứng dụng phương án ứng dụng công nghệ GPS kết hợp với phương pháp lưới đường chuyền phục vụ thành lập lưới đo vẽ bản đồ địa chính
• 3.5. Đánh giá kết quả kiến nghị giải pháp
• 3.5.1. Đánh giá kết quả và kiến nghị các giải pháp kỹ thuật
• 3.5.2. Kiến nghị các giải pháp kỹ thuật và tổ chức từ kết quả đo GPS lưới địa chính, lưới khống chế đo vẽ thành lập bằng công nghệ GPS
• KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

Tóm tắt

I. Công nghệ GPS và Toàn đạc điện tử

Công nghệ GPS và Toàn đạc điện tử là hai công nghệ tiên tiến được ứng dụng trong việc xây dựng lưới khống chế phục vụ thành lập bản đồ địa chính. Công nghệ GPS cho phép định vị chính xác các điểm khống chế mà không cần tầm nhìn thông giữa các điểm đo, giúp tiết kiệm thời gian và công sức. Toàn đạc điện tử hỗ trợ đo đạc chi tiết các yếu tố địa hình, đặc biệt hữu ích trong khu vực có địa hình phức tạp như Yên Lập, Phú Thọ.

1.1. Cấu trúc hệ thống GPS

Hệ thống GPS bao gồm ba đoạn chính: Đoạn không gian (vệ tinh), Đoạn điều khiển (trạm mặt đất), và Đoạn người sử dụng (máy thu GPS). Vệ tinh GPS bay trên quỹ đạo xác định, phát tín hiệu đến các máy thu trên mặt đất. Trạm điều khiển theo dõi và hiệu chỉnh thông tin từ vệ tinh, đảm bảo độ chính xác của dữ liệu.

1.2. Ứng dụng GPS trong đo đạc

Ứng dụng GPS trong đo đạc địa chính giúp nâng cao độ chính xác và hiệu quả công việc. Phương pháp đo tĩnh trong công nghệ GPS được sử dụng để thành lập lưới khống chế địa chính, đặc biệt phù hợp với khu vực có địa hình biến đổi như Yên Lập, Phú Thọ.

II. Lưới khống chế và bản đồ địa chính

Lưới khống chế là hệ thống các điểm tọa độ được xác định chính xác, làm cơ sở để thành lập bản đồ địa chính. Việc xây dựng lưới khống chế đòi hỏi độ chính xác cao và mật độ điểm phù hợp với tỷ lệ bản đồ. Bản đồ địa chính phục vụ công tác quản lý đất đai, kê khai đăng ký đất, và giải quyết tranh chấp.

2.1. Yêu cầu về lưới khống chế

Lưới khống chế cần đảm bảo mật độ điểm phù hợp với tỷ lệ bản đồ. Ví dụ, để đo vẽ bản đồ tỷ lệ 1:500, cần một điểm khống chế trên diện tích 0,3 km². Công nghệ GPS và Toàn đạc điện tử giúp đáp ứng yêu cầu này một cách hiệu quả.

2.2. Phương pháp thành lập lưới

Phương pháp chính để thành lập lưới khống chế là sử dụng công nghệ GPS kết hợp với Toàn đạc điện tử. Phương pháp này đặc biệt hiệu quả trong khu vực có địa hình phức tạp, giúp giảm thiểu sai số và nâng cao độ chính xác.

III. Ứng dụng tại Yên Lập Phú Thọ

Yên Lập, Phú Thọ là khu vực có địa hình đồi núi phức tạp, đòi hỏi công nghệ đo đạc tiên tiến. Việc ứng dụng công nghệ GPS và Toàn đạc điện tử giúp xây dựng lưới khống chế chính xác, phục vụ công tác thành lập bản đồ địa chính và quản lý đất đai hiệu quả.

3.1. Đặc điểm địa hình Yên Lập

Yên Lập có địa hình đồi núi chiếm 65% diện tích, với độ dốc lớn. Điều này gây khó khăn cho việc đo đạc truyền thống. Công nghệ GPS giúp khắc phục hạn chế này, đảm bảo độ chính xác cao.

3.2. Kết quả ứng dụng

Kết quả nghiên cứu cho thấy, việc ứng dụng công nghệ GPS và Toàn đạc điện tử tại Yên Lập đã nâng cao hiệu quả công tác đo đạc và thành lập bản đồ địa chính, đáp ứng yêu cầu quản lý đất đai hiện đại.

Nội dung chính

Tổng quan nghiên cứu

Công tác quản lý đất đai hiện đại đòi hỏi hệ thống cơ sở dữ liệu bản đồ địa chính có độ chính xác cao và thống nhất trên nền tọa độ quốc gia. Tại huyện Yên Lập, tỉnh Phú Thọ, tổng diện tích tự nhiên đạt 43.783,62 ha, trong đó địa hình đồi núi chiếm tới 64,6% với cao độ bình quân từ 450m đến 800m và hơn 50% diện tích có độ dốc trên 15 độ. Địa hình chia cắt phức tạp cùng thảm thực vật che phủ dày đặc đã tạo ra rào cản rất lớn cho các phương pháp trắc địa truyền thống. Trước năm 2014, địa phương chưa có hệ thống bản đồ địa chính chính quy đồng bộ cho 16 xã nông nghiệp; việc cấp giấy chứng nhận quyền sử dụng đất chủ yếu dựa trên bản đồ giải thửa 299 hoặc bản đồ địa hình tỷ lệ 1:25.000 phóng lên 1:10.000 dẫn đến sai số ranh giới đáng kể.

Đề tài tập trung nghiên cứu giải pháp kỹ thuật kết hợp giữa công nghệ định vị vệ tinh GPS và máy toàn đạc điện tử để xây dựng mạng lưới khống chế trắc địa đồng bộ, đáp ứng tiêu chuẩn thành lập bản đồ địa chính tỷ lệ từ 1:1000 đến 1:10.000. Phạm vi nghiên cứu thực địa được triển khai trên toàn bộ 17 đơn vị hành chính của huyện Yên Lập trong mốc thời gian từ tháng 7/2014 đến tháng 8/2015. Nghiên cứu đã thiết kế và hoàn thành mạng lưới gồm 154 điểm địa chính dựa trên 5 điểm tọa độ địa chính cơ sở cấp cao. Kết quả này mang lại ý nghĩa thực tiễn to lớn, nâng cao độ chính xác vị trí điểm lên mức sai số dưới 2cm, rút ngắn hơn 35% thời gian thi công ngoại nghiệp và giải quyết triệt để bài toán thiếu hụt cơ sở dữ liệu không gian cho công tác quản lý tài nguyên đất tại địa phương.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Nghiên cứu được xây dựng trên nền tảng lý thuyết trắc địa cao cấp, lý thuyết định vị vệ tinh toàn cầu và nguyên lý bình sai sai số theo phương pháp số gia bình phương tối thiểu. Hệ thống định vị NAVSTAR-GPS hoạt động dựa trên việc thu nhận tín hiệu vô tuyến từ 24 vệ tinh bay trên 6 mặt phẳng quỹ đạo ở độ cao khoảng 20.200 km với chu kỳ 12 giờ. Tín hiệu vệ tinh sử dụng tần số cơ bản 10.23 MHz, phát đi hai sóng mang dải L gồm L1 (bước sóng 19cm, tần số 1575,42 MHz) và L2 (bước sóng 24cm, tần số 1227,60 MHz) tích hợp các mã giả ngẫu nhiên C/A-code và P-code.

Các khái niệm then chốt được vận dụng gồm:

• Định vị tương đối theo pha sóng mang: Xác định hiệu tọa độ không gian 3 chiều giữa hai trạm thu đồng thời với độ chính xác đạt cỡ 1cm + 1ppm.
• Hệ tọa độ Quốc gia VN-2000: Sử dụng elipsoid quy chiếu WGS-84 điều chỉnh cho Việt Nam, phép chiếu hình trụ ngang đồng góc UTM với múi chiếu 3 độ phù hợp cho bản đồ địa chính tỷ lệ lớn.
• Chỉ số phân tán độ chính xác hình học: Giám sát các chỉ số PDOP và GDOP dưới ngưỡng 6 nhằm kiểm soát sai số do cấu hình hình học vệ tinh.
• Bình sai lưới tự do và bình sai phụ thuộc: Xử lý vector cạnh độc lập để triệt tiêu sai số đồng hồ, khúc xạ khí quyển và tối ưu hóa ma trận trọng số.

Phương pháp nghiên cứu

Nguồn dữ liệu khởi tính của đề tài kế thừa từ 5 điểm tọa độ địa chính cơ sở hạng III nhà nước có sẵn trong khu vực gồm các điểm mang số hiệu 086137, 090414, 090419, 103402 và 103431 do Sở Tài nguyên và Môi trường tỉnh Phú Thọ cung cấp.

Quy mô chọn mẫu khống chế gồm 154 điểm địa chính phân bố trên 43.783,62 ha của huyện Yên Lập và mạng lưới điểm kinh vĩ đo vẽ chi tiết tại xã Hưng Long. Phương pháp chọn điểm tuân thủ tiêu chuẩn kỹ thuật nghiêm ngặt: mốc được chôn cố định tại các vị trí nền đất ổn định, góc mở bầu trời thông thoáng trên 15 độ, cách xa đường dây cao thế và các trạm phát sóng viễn thông nhằm loại trừ hiện tượng đa tuyến. Mạng lưới được bố trí theo các cặp điểm thông hướng quang học trực tiếp để phục vụ phát triển đường chuyền toàn đạc.

Phương pháp đo đạc áp dụng kỹ thuật đo tĩnh GPS với tối thiểu 3 đến 4 máy thu đa tần số hoạt động đồng thời, thời gian quan sát liên tục mỗi ca đo đạt từ 60 phút đến 90 phút, chu kỳ ghi dữ liệu đặt ở mức 15 giây. Quy trình phân tích số liệu sử dụng module phần mềm WAVE và các công cụ bình sai chuyên dụng như Trimble Geomatics Office (TGO) để giải mã số đa trị nguyên, loại bỏ trượt chu kỳ và thực hiện bình sai chặt chẽ theo mô hình Gauss-Markov. Giải pháp này giúp kiểm soát sai số khép cạnh hình học và bảo đảm tính pháp lý tuyệt đối cho dữ liệu bản đồ địa chính.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

Quá trình khảo sát và xử lý thực nghiệm tại huyện Yên Lập đã mang lại các phát hiện kỹ thuật quan trọng:

• Xây dựng thành công hệ thống lưới gồm 154 điểm địa chính mới phủ đều 17 xã và thị trấn, bảo đảm mật độ trung bình từ 1,0 đến 1,5 km2 có một điểm mốc đối với khu vực đo vẽ tỷ lệ 1:1000 - 1:2000, và khoảng 5 km2 có một điểm đối với khu vực đồi rừng đo vẽ tỷ lệ 1:5000.
• Kết quả bình sai lưới GPS đạt độ chính xác rất cao: Sai số vị trí điểm trung phương sau bình sai phụ thuộc dao động trong khoảng từ 0,008m đến 0,023m; sai số tương đối chiều dài cạnh trung bình đạt 1/150.000, vượt xa yêu cầu hạn sai 1/50.000 theo quy phạm kỹ thuật đo đạc địa chính hiện hành.
• Phối hợp công nghệ GPS và máy toàn đạc điện tử đã rút ngắn chiều dài các tuyến đường chuyền kinh vĩ từ 3,5 km xuống dưới 1,2 km nhờ chêm dày các trạm máy gốc bằng GPS, giúp giảm hơn 45% số trạm đo trung gian và loại bỏ hiện tượng tích lũy sai số góc phương vị trên các địa hình chia cắt.
• Tăng năng suất lao động ngoại nghiệp lên khoảng 38% so với phương pháp đo đường chuyền truyền thống; tiết kiệm trên 60% chi phí và công sức phát dọn tuyến thông hướng quang học qua các sườn đồi dốc trên 15 độ.

Thảo luận kết quả

Điều kiện địa hình phức tạp tại huyện Yên Lập với 29.640,1 ha đất lâm nghiệp và độ cao thay đổi đột ngột từ vùng đồng bằng lên dải đồi cao đã chứng minh tính ưu việt tuyệt đối của công nghệ GPS. Trong phương pháp trắc địa cổ điển, việc truyền dẫn tọa độ qua các đỉnh núi cao 450m - 800m thường mắc phải sai số chiết quang khí quyển và sai số đo góc lũy tiến. Công nghệ định vị vệ tinh đo tĩnh hoàn toàn không phụ thuộc vào tầm nhìn thông hướng quang học giữa các trạm mặt đất, qua đó duy trì tính đồng nhất về độ chính xác không gian trên toàn địa bàn.

+-------------------------------------------------------------------------+
|                  MÔ HÌNH PHỐI HỢP CÔNG NGHỆ KHỐNG CHẾ                   |
+-------------------------------------------------------------------------+
|                                                                         |
|   [5 Điểm gốc Nhà nước]                                                 |
|   [Lưới Kinh vĩ KV1 cấp xã]                                             |
|                                                                         |
+-------------------------------------------------------------------------+

Dữ liệu kiểm tra chất lượng cạnh đo độc lập và sai số khép hình đa giác có thể được biểu diễn trực quan qua bảng tổng hợp ma trận phương sai - hiệp phương sai và biểu đồ phân bố sai số trung phương vị trí điểm. Toàn bộ các véc-tơ cạnh độc lập baseline đều có chỉ số PDOP nhỏ hơn 2,5 trong suốt 92% thời gian quan sát. Khi so sánh với các nghiên cứu đo đạc tại vùng đồng bằng Bắc Bộ, kết quả tại Yên Lập khẳng định rằng công nghệ GPS tĩnh vẫn hoạt động hoàn hảo tại vùng trung du miền núi có dị thường độ cao biến thiên mạnh, miễn là thời gian đo được duy trì đủ dài để giải số nguyên đa trị pha sóng tải.

Đề xuất và khuyến nghị

Dựa trên kết quả nghiên cứu thực nghiệm, các giải pháp kỹ thuật và tổ chức cần được triển khai đồng bộ:

• Chuẩn hóa quy trình kỹ thuật tích hợp GPS và toàn đạc điện tử: Sở Tài nguyên và Môi trường tỉnh Phú Thọ cần ban hành văn bản hướng dẫn kỹ thuật trước quý II năm 2016, quy định rõ việc bắt buộc áp dụng công nghệ GPS tĩnh để lập lưới khống chế cơ sở và chỉ sử dụng toàn đạc điện tử cho các tuyến đường chuyền đơn ngắn không quá 3 trạm máy.
• Mở rộng mật độ mốc khống chế đo vẽ chi tiết tại 16 xã nông nghiệp: Phòng Tài nguyên và Môi trường huyện Yên Lập chủ trì xây dựng kế hoạch bổ sung khoảng 80 đến 120 điểm mốc kinh vĩ cấp 1 và cấp 2 trong giai đoạn 2016 - 2018, bảo đảm 100% diện tích đất ở nông thôn và đất sản xuất nông nghiệp có đủ điểm khống chế đo vẽ bản đồ tỷ lệ 1:1000.
• Tăng cường công tác quản lý và bảo vệ hệ thống mốc địa chính: Ủy ban nhân dân huyện Yên Lập tiến hành bàn giao 100% biên bản quản lý mốc thực địa cho Ủy ban nhân dân cấp xã trong vòng 3 tháng sau khi nghiệm thu, thực hiện kiểm kê định kỳ 6 tháng một lần nhằm giữ tỷ lệ mốc nguyên vẹn đạt trên 98%.
• Đẩy mạnh hiện đại hóa thiết bị và công nghệ định vị vệ tinh động: Đơn vị tư vấn và cơ quan quản trị địa chính địa phương cần đầu tư nâng cấp máy thu GNSS đa hệ thống (kết hợp GPS, GLONASS, Galileo, BeiDou) và ứng dụng công nghệ đo động thời gian thực RTK hoặc trạm CORS trong giai đoạn 2017 - 2020 nhằm tăng năng suất đo vẽ chi tiết lên trên 50%.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

• Cán bộ quản lý nhà nước về tài nguyên và môi trường: Cung cấp cơ sở khoa học và căn cứ thực tiễn để thẩm định các dự án thiết kế kỹ thuật - dự toán kinh tế trong công tác đo đạc, lập bản đồ địa chính và đăng ký cấp giấy chứng nhận quyền sử dụng đất cấp huyện.
• Kỹ sư trắc địa và các đơn vị tư vấn đo đạc bản đồ: Nắm bắt giải pháp thiết kế đồ hình lưới hỗn hợp, quy trình thu thập dữ liệu GPS tĩnh vùng núi và kỹ thuật phân đoạn đường chuyền toàn đạc điện tử để tối ưu hóa chi phí sản xuất ngoại nghiệp.
• Giảng viên, học viên cao học và sinh viên chuyên ngành Quản lý đất đai, Kỹ thuật Trắc địa - Bản đồ: Nguồn tài liệu tham khảo học thuật chuyên sâu về xử lý số liệu bình sai lưới định vị vệ tinh trong môi trường địa hình chia cắt phức tạp.
• Đơn vị quy hoạch nông nghiệp và xây dựng nông thôn mới: Ứng dụng hệ thống tọa độ chính xác cao để phục vụ đo vẽ hiện trạng, cắm mốc ranh giới quy hoạch sử dụng đất và phát triển hạ tầng giao thông liên xã.

Câu hỏi thường gặp

Tại sao cần kết hợp công nghệ GPS với máy toàn đạc điện tử thay vì sử dụng độc lập từng công nghệ?
Công nghệ GPS định vị rất chính xác các điểm khống chế cơ sở mà không cần thông hướng quang học, nhưng dễ bị che khuất dưới tán rừng rậm hoặc ngõ hẹp. Máy toàn đạc điện tử đo chi tiết rất linh hoạt ở cự ly ngắn nhưng dễ tích lũy sai số nếu đường chuyền quá dài. Phối hợp cả hai giúp giảm chiều dài tuyến đường chuyền dưới 1,2 km, vừa đảm bảo độ chính xác vừa đạt năng suất cao.

Quy trình đo GPS tĩnh xây dựng lưới địa chính tại huyện Yên Lập đòi hỏi những tiêu chuẩn kỹ thuật nào?
Thời gian đo quan sát mỗi ca phải đạt từ 60 phút trở lên với tối thiểu 4 vệ tinh có góc cao trên 15 độ. Chỉ số PDOP phải nhỏ hơn 6, máy thu đặt cân bằng chính xác trên tâm mốc, đo chiều cao ăng-ten cẩn thận theo 3 hướng để loại bỏ sai số lệch tâm, và xử lý dữ liệu bằng phần mềm bình sai chuyên dụng với mô hình véc-tơ cạnh độc lập.

Hệ thống 154 mốc địa chính mới đóng góp gì cho công tác cấp giấy chứng nhận quyền sử dụng đất tại huyện Yên Lập?
Hệ thống mốc mới tạo khung tọa độ chuẩn xác để đo vẽ bản đồ tỷ lệ 1:1000 và 1:2000 cho hơn 3.725,1 ha đất phi nông nghiệp và đất ở. Điều này giúp giải quyết dứt điểm tình trạng đo vẽ giải thửa cục bộ, hỗ trợ hoàn thành thủ tục cấp giấy chứng nhận quyền sử dụng đất cho 2.094 hộ gia đình còn tồn đọng trước đây.

Làm thế nào để hạn chế sai số đa tuyến khi đo GPS tại vùng rừng núi trung du?
Cần chọn vị trí đặt mốc cách xa các mặt phản xạ kim loại, mặt nước lớn và sườn đá dốc đứng ít nhất 50m. Đồng thời, sử dụng ăng-ten trắc địa có tấm chắn phản xạ (ground plane), cài đặt góc ngắt tín hiệu vệ tinh ở mức 15 độ và kéo dài thời gian đo để thuật toán phần mềm tự động lọc bỏ các tín hiệu phản xạ nhiễu.

Phương pháp bình sai số gia bình phương tối thiểu đem lại lợi ích gì cho việc phân tích dữ liệu trắc địa?
Phương pháp này giúp tìm ra nghiệm tối ưu của hệ phương trình quan trắc thừa, triệt tiêu sai số ngẫu nhiên và phân phối số hiệu chỉnh hợp lý vào các véc-tơ cạnh. Kết quả cho phép đánh giá chính xác sai số vị trí điểm (đạt dưới 2,3cm) và xác thực độ tin cậy của toàn bộ mạng lưới trước khi đưa vào khai thác thực tế.

Kết luận

• Luận văn đã giải quyết toàn diện bài toán xây dựng mạng lưới khống chế trắc địa đồng bộ trên diện tích tự nhiên 43.783,62 ha tại huyện Yên Lập, tỉnh Phú Thọ bằng giải pháp tích hợp công nghệ hiện đại.
• Thiết lập hoàn chỉnh hệ thống 154 điểm địa chính đạt sai số vị trí điểm trung bình dưới 2,3cm, đáp ứng đầy đủ các tiêu chuẩn kỹ thuật phục vụ đo vẽ bản đồ địa chính tỷ lệ lớn từ 1:1000 đến 1:5000.
• Khẳng định mô hình kết hợp đo GPS tĩnh để phát triển điểm khống chế và dùng toàn đạc điện tử dẫn tuyến ngắn giúp tăng năng suất ngoại nghiệp lên 38% và giảm 45% trạm đo trung gian.
• Cung cấp cơ sở khoa học vững chắc phục vụ việc chuẩn hóa cơ sở dữ liệu không gian đất đai, đẩy nhanh tiến độ cấp giấy chứng nhận quyền sử dụng đất tại 16 xã nông nghiệp trong giai đoạn tiếp theo.
• Khuyến nghị các cơ quan chuyên môn sớm áp dụng mở rộng mô hình này cho các huyện có điều kiện địa hình đồi núi tương tự trên phạm vi toàn tỉnh Phú Thọ và vùng trung du phía Bắc.

Trích đoạn nội dung tài liệu

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].