Chương 1 TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1. Khái quát chung về lưới khống chế trắc địa 1. Khái niệm về lưới khống chế trắc địa Lưới khống chế trắc địa là hệ thống các điểm có mốc cố định ngoài thực địa, được liên kết với nhau theo một quy luật toán học nhất định, tọa độ và độ cao của chúng được tính xuất phát từ một điểm gốc được chọn làm điểm khởi tính. Hệ thống các điểm đó được gọi là lưới khống chế trắc địa.
Lưới khống chế trắc địa gồm 2 loại gồm lưới khống chế mặt bằng và lưới khống chế độ cao. Lưới khống chế mặt bằng xác định tọa độ mặt phằng X,Y. Lưới khống chế độ cao cao xác định độ cao H. Lưới không chế được xây dựng theo nguyên tắc từ tổng thể đến chi tiết, từ độ chính xác cao đến độ chính xác thấp.
Lưới khống chế là cơ sở để đo vẽ các loại bản đồ và cung cấp tài liệu cho nghiên cứu khoa học [11]. Vai trò của lưới trắc địa mặt bằng Nhà nước Lưới trắc địa mặt bằng Nhà nước có những vai trò sau: Nghiên cứu chi tiết hình dáng kích thước, thể trọng trường của trái đất và những thay đổi của chúng theo thời gian. Thiết lập hệ tọa độ thống nhất trên phạm vi toàn quốc nhằm đáp ứng nhu cầu về phát triển kinh tế, văn hóa, xã hội bảo đảm an ninh - quốc phòng. Làm cơ sở để phát triển lưới khống chế cấp thấp phục vụ cho các mục đích như đo vẽ các loại bản đồ, định hướng các nghiên cứu khoa học và kỹ thuật về trái đất, địa động học, biến đổi khí hậu, bảo vệ tài nguyên môi trường, [10].
Các phương pháp xây dựng lưới trắc địa mặt bằng Gồm những phương pháp sau: Lưới tam giác đo góc: đồ hình cơ bản là hình tam giác, tứ giác trắc địa và đa giác trung tâm; đo tất cả các góc do đó có nhiều trị đo thừa. Độ chính xác cao và c 5 đồng đều. Tuy nhiên có nhược điểm phải thông hướng nhiều điểm và độ chính xác phục thuộc vào đồ hình lưới. Lưới tam giác đo cạnh: Đồ hình cơ bản là tứ giác trắc địa và đa giác trung tâm, đo tất cả các cạnh, chỉ đo nối phương vị đủ để bình sai, ưu điểm là độ chính xác ít phụ thuộc vào đồ hình lưới.
Nhược điểm là ít trị đo thừa, không có điều kiện kiểm tra trị đo ngoài thực địa. Lưới đường chuyền: gồm các điểm nối với nhau tạo thành đường gấp khúc, nhiều đường chuyền liên kết với nhau tạo thành điểm nút; đo góc ngoặt và cạnh; có ưu điểm là dễ chọn điểm, độ lớn của góc ngoặt không bị hạn chế. Tuy nhiên hạn chế của nó là ít trị đo thừa, kết cấu hình học không chặt chẽ bằng lưới tam giác đo góc. Lưới trắc địa vệ tinh: Được xác định bằng cách đo khoảng cách từ điểm ngắm đến vệ tinh bằng máy đo khoảng cách lazer, các điểm không cần thông hướng, khoảng cách từ các điểm từ vài km đến hàng ngàn km, có thể định vị điểm trên mặt đất bất cứ lúc nào, bất cứ nơi đâu nêu thu được tín hiệu vệ tinh tốt [10].
Đặc điểm lưới trắc địa cơ sở của Việt Nam Lưới trắc địa Nhà nước được hình thành và phát triển qua nhiều giai đoạn và các phương pháp đo khác nhau gồm: Lưới tam giác đo góc hạng I, II miền Bắc: được xây dựng từ năm 1959; hạng I có 339 điểm, chiều dài cạnh trung bình là 25 km, ngắn nhất 9 km, dài nhất 42 km, có 13 cạnh gốc bố trí cách nhau 130 km; Hạng II có 1.696 điểm, có chiều dài cạnh trung bình là 14 km, ngắn nhất là 5km, dài nhất là 27 km. Trên cơ sở của lưới này người ta công bố hệ tọa độ HN-72 [10]. Xây dựng lưới tọa độ miền trung và miền Nam: Lưới tam giác hạng I Bình Trị Thiên: Được xây dựng từ 1977-1983 gồm 25 điểm lưới, trong đó 3 điểm đo trùng với điểm thiên văn trắc địa miền Bắc và 22 điểm lập mới, chiều dài cạnh từ 20 km đến 25km [10]. Lưới tam giác hạng II miền trung: Được xây dựng từ năm 1983-1989; tổng số điểm xây dựng là 351 điểm có chiều dài cạnh từ 10-15 km, được bố trí 16 cạnh đáy.
Trên hai đầu các cạnh đáy có đo 26 điểm thiên văn và 13 phương vị thiên c 6 văn. Lưới đã được tính toán theo 4 khu như sau: khu 1 bao gồm các khu đo từ 1 đến 5 với 236 điểm dựa trên 2 điểm khởi tính của lưới tam giác hạng I Bình-Trị- Thiên, 5 cạnh đáy, 1 phương vị thiên văn; khu 2 là lưới Đắc Lắc - Lâm Đồng gồm 67 điểm và 10 điểm đã xử lý thuộc khu 1; khu 3: là lưới Gia Lai - Kon Tum gồm 82 điểm và 6 điểm đã xử lý thuộc khu 2; khu 4 là lưới Đồng Nai - Vũng Tàu gồm 37 điểm và 16 điểm đã xử lý ở các khu trước, lưới được bình sai ghép với lưới đường chuyền Đông Nam bộ gồm 50 điểm [6]. Lưới đường chuyền hạng II Nam Bộ: Lưới khống chế trắc địa khu vực Đồng bằng Nam Bộ được thiết kế dưới dạng đường chuyền hạng II. Lưới đường chuyền hạng II Tây Nam bộ gồm 124 điểm được đo đạc trong 2 năm 1988-1989, lưới đường chuyền hạng II Đông Nam bộ gồm 50 điểm được đo đạc trong các năm 1989-1990.
Từ năm 1991-1993 Cục Đo đạc và Bản đồ Nhà nước đã dùng công nghệ GPS cạnh ngắn để xây dựng lưới tọa độ tương đương với lưới hạng II ở đây bao gồm: Lưới Minh Hải có 15 điểm, chiều dài cạnh trung bình là 25 km, ngắn nhất 10 km, dài nhất 40 km. Lưới Sông Bé có 34 điểm, chiều dài cạnh trung bình là 27 km, ngắn nhất 13 km, dài nhất 42 km. Lưới Tây Nguyên có 65 điểm, chiều dài cạnh trung bình là 30 km, ngắn nhất 10 km, dài nhất 45 km [6]. Lưới Doppler vệ tinh: Từ năm 1987-1988 nước ta cũng bắt đầu ứng dụng công nghệ này để đo nối các mạng lưới tọa độ trên đất liền với nhau và nối đất liền với các đảo.
Lưới này có 14 điểm trên đất liền và 4 điểm ngoài các đảo lớn. Dựa vào lưới Doppler vệ tinh Cục Đo đạc và Bản đồ Nhà nước đã tiến hành định vị lại Ellipsoid Kvasovski, bình sai lại lưới tọa độ hạng I, II nhà nước, tiến tới xây dựng hệ tọa độ quốc gia mới thay thế cho hệ tọa độ HN-72 [10]. Hoàn thiện lưới tọa độ nhà nước cấp "0" hạng I, II, III và xây dựng hệ tọa độ VN-2000: c 7 Năm 1995, xây dựng lưới tọa độ cấp "0" bằng công nghệ GPS gồm 69 điểm phù chùm toàn lãnh thổ nước ta. Trong đó có 56 điểm trùng với các điểm tọa độ hạng I, II và 13 điểm mới.
Năm 1997, tiến hành đo GPS tuyệt đối ở 8 điểm cấp "0" phân bố đề trên toàn lãnh thổ để kiểm tra chất lượng lưới cấp "0" và có cơ sở tạo lập mối liên hệ giữa tọa độ nhà nước và quốc tế. Năm 1998, đo bổ sung vào lưới cấp "0" 40 điểm đo nối độ cao thủy chuẩn hạng I, II phân bổ trên toàn lãnh thổ nhằm phục vụ cho việc định vị Ellipsoid thực dụng và xây dựng mô hình Geoid của Việt Nam. Xây dựng điểm gốc tọa độ Quốc gia mới là điểm N00 (trong hệ tọa độ VN- 2000). Từ năm 1998 Việt Nam quyết định dùng hệ tọa độ vuông góc phẳng UTM thay cho hệ tọa độ Gauss-Kruger.
Đây là những điểm chủ yếu trong hệ tọa độ VN- 2000, vì vậy lưới tọa độ nhà nước ta cũng gọi là lưới thiên văn - trắc địa - Doppler - GPS. Ngày 12/7/2000 Thủ tướng Chính phủ đã ban hành quyết định về áp dụng hệ tọa độ quốc gia VN-2000 và công bố sử dụng thống nhất trên toàn quốc. Từ năm 1994 đến năm 2003 để phục vụ cho công tác đo vẽ lập bản đồ địa chính, các tỉnh, thành phố đã xây dựng lưới tọa độ địa chính cơ sở bằng công nghệ GPS có độ chính xác tương đương với tam giác hạng III Nhà nước.631 điểm phủ chùm 64 tỉnh thành, cạnh dài từ 3-5km [10]. Tổng quan về hệ thống định vị toàn cầu GPS 1.
Khái quát về hệ thống định vị toàn cầu 1. Khái niệm: Hệ thống định vị GPS (Global Positioning System): là hệ thống xác định vị trí dựa trên vị trí của các vệ tinh nhân tạo. Trong cùng một thời điểm, tọa độ của một điểm trên mặt đất sẽ được xác định nếu xác định được khoảng cách từ điểm đó đến ít nhất ba vệ tinh. Hệ thống luôn sẵn sàng trên phạm vi toàn cầu và hoạt động trong mọi điều kiện thời tiết.
c 8 Hệ thống định vị toàn cầu GPS được thiết kế và quản lý và vận hành bởi Bộ Quốc phòng Hoa Kỳ nhưng chính phủ Hoa Kỳ cho phép sử dụng miễn phí trên toàn thế giới [14]. Cấu trúc của hệ thống GPS Gồm 3 thành phần chính là: Đoạn không gian (Space Segment), Đoạn điều khiển (Contro, Segment) Đoạn người sử dụng (User Segment). Cấu trúc của hệ thống định vị toàn cầu Đoạn không gian (Space Segmen): gồm 27 vệ tinh chạy bằng năng lượng mặt trời (24 vệ tinh hoạt động và 3 vệ tinh dự phòng) nằm trên 6 mặt phằng quỹ đạo nghiêng 550 xoay quanh trái đất. Chúng cách mặt đất 20.200 km, bán kính quỹ đạo 26.
Chúng chuyển động ổn định và quay hai vòng quỹ đạo trong khoảng thời gian gần 24 giờ với vận tốc 7 nghìn dặm một giờ. Các vệ tinh trên c 9 quỹ đạo được bố trí sao cho các máy thu GPS trên mặt đất có thể nhìn thấy tối thiểu 4 vệ tinh vào bất kỳ thời điểm nào. Mỗi vệ tinh được trang bị máy phát tần số chuẩn nguyên tử chính xác cao cỡ 10-12. Máy phát này tạo ra các tín hiệu tần số cơ sở 10.23 MHz, từ đây tạo ra các sóng tải tần số L1= 1227.60 MHz, các sóng tải được điều biến bởi hai loại Code khác nhau: C/A – Code và P – Code.
+ C/A – Code (Coarse/ Acquisition) là Code thô/ thâu tóm, nó được sử dụng cho các mục đích dân sự và chỉ điều biến sóng tải L1, C/A-Code có tần số 1,023MHz. Mỗi vệ tinh được gán một C/A – Code riêng biệt. + P – Code (Precise) là Code chính xác, nó được sử dụng cho mục đích quân sự và điều biến cả hai sóng tải L1, L2. Code này có tần số 10,23MHz, độ dài toàn phần là 267 ngày, nghĩa là chỉ sau 267 ngày P - Code mới lặp lại.