Sử dụng máy đo gps động và đo gps chi tiết trong thực tế

Trong thực tế khảo sát trắc đạc công trình có rất nhiều bạn thắc mắc nên sử dụng máy đo gps động và máy gps  đo chi tiết cách nào tối ưu và mang lại kết quả nhanh và chính xác hơn. Cùng Nam Phương tìm hiểu về 2 cách làm này và phân tích ra ưu nhược điểm của mỗi cách làm.

Nguyên lý đo GPS tuyệt đối

Đo GPS tuyệt đối là cách làm sử dụng GPS nhằm xác định vị trí của điểm đặt máy vệ tinh trong hệ thống tọa độ xác định WGS-84. Thành phần tọa độ trong hệ thống này có thể bao gồm X, Y, Z được xác định trong hệ tọa độ vuông góc địa tâm hoặc B, L, H được sử dụng ứng dụng trong hệ tọa độ mặt cầu.

Tham khảo thêm

>> Máy toàn đạc

>> Máy thủy bình

Với cách làm này khi đã xác định chính xác vị trí các vệ tinh thì việc tiếp theo bạn cần làm đó là chỉ cần xác định được khoảng cách từ máy tới 3 vệ tinh, bằng việc này ta sẽ xác định được tọa độ các điểm theo phương pháp giao hội cạnh.

Bằng phương pháp này ta có thể xác định được các thông tin khác nhau tuy nhiên nó còn chứa một ẩn số chưa xác định là t. Vậy làm sao có thể tìm ra được  ẩn số trên , ta cần phải có tối thiểu 4 khoảng cách giả từ máy thu đến 4 vệ tinh để có thể lập được một phương trình xác định ẩn t dưới đây:

(Xs1 – X)2 + (Ys1 – Y)2 + (Zs1 – Z)2 = (R1 – c.t)2

(Xs2 – X)2 + (Ys2 – Y)2 + (Zs2 – Z)2 = (R2 – c.t)2

(Xs3 – X)2 + (Ys3 – Y)2 + (Zs3 – Z)2 = (R3 – c.t)2

(Xs4 – X)2 + (Ys4 – Y)2 + (Zs4 – Z)2 = (R4 – c.t)2

Các ký hiệu trong công thức trên

Xsi ,Ysi ,Zsi là toạ độ địa tâm của vệ tinh thứ i

Ri là khoảng cách giả từ máy thu đến vệ tinh thứ i

X, Y, Z là toạ độ địa tâm cần xác định của điểm đặt máy.

Với các hệ thống GPS đo như hiện nay, tại một điểm bất kỳ được xác định trên mặt đất bạn có thể xác định được từ 4 đến 8 vệ tinh, có trường hợp lên đến 10 vệ tinh trên bầu trời. Khi đó sử dụng phương pháp số bình phương nhỏ nhất để xử lý số liệu tìm ra toạ độ các điểm và đánh giá độ chính xác mà kết quả đo này mang lại cho công việc của bạn.

Sử dụng phương pháp đo GPS vi phân

Với phương pháp đo GPS tuyệt đối thường có kết quả chính xác không cao,  mang lại sai số tọa độ có thể lên đến cỡ vài chục mét. Để có thể khắc phục được những nhược điểm này người ta sử dụng đến phương pháp đó GPS vi phân.

Cách đo GPS vi phân

Để có thể đo được bằng phương pháp gps vi phân bạn cần có một máy cơ sở được đặt cố định tại một điểm có tọa độ A điểm này đã được xác định rõ các thông số (XA, YA, ZA), và một máy khác được đặt tại điểm B. Ở phương pháp này đo 2 máy đồng thời quan sát vệ tinh. Tại trạm máy cơ sở A sẽ đo được giá trị tọa độ đến vệ tinh (XSA, YSA, ZSA) rồi mang kết quả này so sánh với các thông số tọa độ đã biết để có thể xác định được các thông số (X = XA – XSA, Y = YA – YSA, Z = ZA – ZSA). Và ngay lúc này tại vị trí điểm đó B trạm này cũng thu được những kết quả từ vệ tinh với các thông số (XSB, YSB, ZSB). Nếu khu mà bạn tiến hành đo có không gian không quá lớn thì có thể coi môi trường tại khu đó là đồng nhất thì số cải chính ở máy cố định A có thể được truyền tới máy di động B để tính cải chính cho điểm đo B. Sau quá trình thực hiện bạn sẽ nhận được tọa độ điểm B sẽ là (XB = XSB +X , YB = YSB + Y, ZB = ZSB +Z).

Nguyên lý đo gps tương đối

Đo GPS tương đối là phương pháp sử dụng 2 máy thu đặt ở 2 điểm khác biệt để có thể xác định được các thông số như X, Y,Z hoặc B, L,H trong hệ tọa độ xác định WGS-84.

Để mang lại kết quả đo có chính xác cao thông thường người ta sử dụng nguyên lý đo hiệu pha sóng tải :

   (1)

Nếu tại 2 điểm quan sát, trong cùng một thời điểm thu tín hiệu của một hoặc hai vệ tinh, sẽ tạo ra được phân sai bậc 1, bậc 2 và bậc 3 của pha sóng tải. Trong các phân sai này sẽ khử bớt ảnh hưởng của các nguồn sai số khác nhau như : sai số đồng hồ vệ tinh, sai số đồng hồ máy thu, sai số toạ độ vệ tinh.v.v…

* Nếu hai máy thu k và m cùng quan sát một vệ tinh p tại cùng một thời điểm ti, ta lập được 2 phương trình dạng (1), suy ra phân sai bậc 1 là :

                     (2)

Trong phân sai bậc 1 này sai số đồng hồ vệ tinh được loại bỏ.

* Nếu hai máy thu k và m cùng quan sát 2 vệ tinh p và q tại cùng một thời điểm ti, ta lập được phân sai bậc 2 dựa trên cơ sở các phân sai bậc 1 là :

                (3)

Trong phân sai bậc 2 này sai số đồng hồ máy thu được loại bỏ.

* Nếu hai máy thu k và m cùng quan sát 2 vệ tinh p và q tại cùng 2 thời điểm ti và tj  ta lập được phân sai bậc 3 dựa trên cơ sở các phân sai bậc 2 tại 2 thời điểm là :

           (4)

Trong phân sai bậc 3 loại trừ được số nguyên đa trị N để tìm ra khoảng cách đo duy nhất.

Với phương pháp này này thông thường trong thời điểm quan sát sẽ có tới 4 đến 8 vệ tinh cùng xuất hiện trên bầu trời.Với phương pháp tổ hợp các vệ tinh ta sẽ xác định được rất nhiều kết quả khác nhau. Với phương pháp tương đối này thì thời gian quan sát thường khá dài thời gian thường kéo dài từ nửa giờ đến vài ba giờ. Như vậy số trị đo dùng để xác định hiệu toạ độ giữa hai điểm là rất lớn, lúc đó ta xử lý số liệu theo phương pháp số bình phương nhỏ nhất sẽ thu được X, Y,Z có độ chính xác cao, có sai số cỡ centimét thậm trí tới milimét.

Ưu nhược điểm của phương pháp đo GPS tĩnh

Thông thường người ta sử dụng phương pháp đo GPS tĩnh được sử dụng để có thể xác định được hiệu tọa độ (hay vị trí tương hỗ) giữa 2 điểm cần quan sát có độ chính xác cao , thường được sử dụng trong công tác quan sát trắc địa địa hình.

Để có thể sử dụng phương pháp đo GPS tĩnh thì cần tối thiểu 2 máy GPS, trong đó 1 máy ở điểm đã xác định rõ tọa độ , còn máy còn lại đặt tại điểm chưa xác định được tọa độ. Trong quá trình hoạt động thì cả hai máy thu được tín hiệu chung từ những vệ tịnh cố định trong thời gian khá dài thông thường khoảng thời gian này kéo dài từ một tiếng đến hai ba tiếng đồng hồ.

Số vệ tinh tối thiểu được sử dụng trong phương pháp đo GPS tĩnh tối thiểu là  3, nhưng trong thực tế thông thường con số được sử dụng thường lên đến 4 để đề phòng sự gián đoạn trong quá trình đo nếu 1 trong những vệ tinh xảy ra sự cố.

Vì sao khoảng thời gian sử dụng trong phương pháp này thường kéo dài là để có thể đủ cho đồ hình phân bố vệ tinh thay đổi mà từ đó ta có thể xác định được số nguyên đa trị của sóng tải và đồng thời là để có nhiều trị đo nhằm đạt được độ chính xác cao và ổn định kết quả quan sát.

Ưu điểm của phương pháp đo tĩnh : Với phương pháp này sẽ mang đến kết quả cao nhất trong việc định vị vị trí tương đối bằng GPS, kết quả từ phương pháp này có thể đạt đến cỡ centimét, thậm chí milimét ở khoảng cách cần xác định giữa 2 điểm có độ dài lên đến hàng chục và thậm chí là lên tới hàng trăm kilômét.

Nhược điểm của phương pháp đo tĩnh : Phương pháp này mang lại kết quả đo chính xác nhưng thời gian đo khá lâu nên năng suất làm việc thường không được cao.

Ưu nhược điểm của phương pháp đo GPS động

Phương pháp đo động và ưu nhược điểm.

Phương pháp đo GPS động cho phép xác định được vị trí hàng loạt các điểm tọa độ với điểm tọa độ đã xác định (hình bên), với phương pháp này bạn chỉ cần 1 phút để xác định tọa độ các  điểm.

Với phương pháp đo GPS động bạn cần tối thiểu 2 máy thu

Ưu điểm của phương pháp đo GPS đo động : Phương pháp này cho phép có thể đạt độ chính xác cao, không hề thua kém so với phương pháp đo Gps tĩnh, thời gian đo tại một điểm đo ngắn mang lại hiệu suất công việc cũng như hiệu quả công việc vượt trội.

Nhược điểm của phương pháp đo GPS động:  Ở trong phương pháp này đòi hỏi khá cao về các thiết bị sử dụng trong quá trình đo đạc và khảo sát, tổ chức cũng như các yêu cầu về đồ hình phân bố cũng như tín hiệu vệ tinh.

Trên đây là những thông tin về phương pháp đo GPS động và đo GPS chi tiết được sử dụng trong thực tế. Để có thể tìm hiểu về các loại máy GPS đo động  và các loại máy GPS đo chi tiết  các bạn có thể liên hệ: