Đề tài Quy trình công nghệ đo và xử lý tính toán bình sai kết quả đo GPS để thành lập các mạng lưới trắc địa (thiết bị công nghệ GPS của Hãng Trimble Navigation)

hoàn thiện cấu tạo của cả máy thu và ăng ten. Tổng hợp ảnh hưởng của các nguồn sai số chủ yếu nêu trên cùng với nguồn sai số phụ khác, khoảng cách từ vệ tinh đến các điểm quan sát phụ khác sẽ có sai số 13 m với xác suất 95%. Nếu xét đến ảnh hưởng của chế độ C\A thì sai số này sẽ là 50 m. Song các giá trị này mới chỉ là sai số của khoảng cách từ mỗi vệ tinh đến điểm quan sát, chứ không phải là sai số của bản thân vị trí điểm quan sát. Do vị trí điểm quan sát được xác định bởi phép giao hội khoảng cách từ các vệ tinh nên độ chính xác của nó phụ thuộc vào các góc giao hội, tức là phụ thuộc vào đồ hình phân bố vệ tinh so với điểm quan sát. để có được sai số vị trí điểm quan sát ta phải đem sai số khoảng cách giao hội nhân với một hệ số lớn hơn 1. Hệ số này đặc trưng cho đồ hình giao hội và được gọi là hệ số phân tán độ chính xác (Dilution of Precision - DOP). Rõ ràng DOP càng nhỏ thì vị trí điểm quan sát được xác định càng chính xác. Hệ số DOP tổng hợp nhất là hệ số phân tán độ chính xác hình học - GDOP, vì nó đặc trưng cho cả ba thành phần tọa độ không gian X, Y, Z và yếu tố thời gian t. Hệ số GDOP từ 2 - 4 được coi là tốt. I.5 CÁC ỨNG DỤNG CỦA HỆ THỐNG ĐỊNH VỊ TOÀN CẦU GPS 1.5.1 Các ứng dụng trong trắc địa và bản đồ mặt đất Độ chính xác cao của các trị số đo Phase sóng mang GPS cùng với những thuật toán bình sai xấp xỉ dần cung cấp một công cụ thích hợp cho nhiều nhiệm vụ khác nhau trong công tác trắc địa và bản đồ. Chúng ta có thể chia các ứng dụng này làm 4 loại: - Đo đạc địa chính - Lập lưới khống chế trắc địa. - Theo dõi độ biến dạng cục bộ. - Theo dõi độ biến dạng toàn bộ. Đo đạc địa chính đòi hỏi độ chính xác vị trí tương đối khoảng 10-4. Người ta có thể đạt được độ chính xác này một cách dễ dàng bằng cách quan trắc GPS. Lưới khống chế trắc địa là những lưới trắc địa có độ chính xác cao. Độ chính xác yêu cầu về vị trí tương đối khoảng 5.10-6 đến 1.10-6 ứng với các cự ly 20 - 100 km. Độ chính xác này có thể đạt được bằng cách xử lý sau các trị đo phase sóng mang GPS bằng những phần mềm tiêu chuẩn. Các cấp hạng khống chế thấp hơn (ví dụ lưới đo vẽ bản đồ) có thể cũng được thành lập bằng phương pháp GPS. Việc theo dõi độ biến dạng cục bộ (lún do khai thác mỏ, biến dạng công trình) đòi hỏi độ chính xác 1 mm đến 1 cm trên cự ly tới một vài km. Đối với những ứng dụng này, độ chính xác có thể đạt được nói trên bị hạn chế bởi sự thiếu chắc chắn trong sự biến đổi của các tấm vi mạch trong ăng ten GPS và sự sai lệch về tín hiệu do môi trường phản xạ nơi đặt ăng ten. Hơn thế nữa, khó khăn bị tăng lên do khả năng nhìn thấy vệ tinh bị giới hạn vì hiện tượng bóng tối của tín hiệu trong môi trường công nghiệp tiêu biểu. Việc theo dõi độ biến dạng toàn bộ (hoạt động kiến tạo của địa tầng) đòi hỏi độ chính xác khoảng 10-7 - 10-8 trên cự ly liên lục địa. Sự khác nhau cơ bản giữa việc theo dõi biến dạng toàn bộ so với những ứng dụng đã nói trên là ở chỗ trong trường hợp này cần phải có một mô hình phức tạp về các quỹ đạo vệ tinh GPS, các trị thời trễ khi truyền tín hiệu qua tầng khí quyển và các độ lệch khác. I.5.2 Các ứng dụng trong giao thông và thông tin trên mặt đất Việc phổ biến rộng rãi phép định vị hàng hải bằng GPS trong giao thông dân dụng hầu như tăng dần dần thay thế các phương pháp truyền thống. Trong việc xác định các hành trình trên mặt đất, một màn hình tự động thể hiện vị trí của phương tiện (được xác định bằng GPS) trên một sơ đồ điện tử có thể sẽ thay thế sự so sánh có tính thủ công các vật thể xung quanh phương tiện với bản đồ truyền thống. Ứng dụng này thuộc loại cực kỳ quan trọng đối với các phương tiện thi hành luật pháp, công tác tìm kiếm hoặc cứu hộ.... Việc theo dõi vị trí và sự chuyển động của các phương tiện có thể đạt được nếu các phương tiện này được trang bị những máy phát chuyển tiếp tự động để hỗ trợ máy thu GPS. Vị trí được xác định bằng các thiết bị thu và xử lý GPS có thể được truyền đến một địa điểm trung tâm được thể hiện trên màn hình. I.5.3 Các ứng dụng trong trắc địa và bản đồ trên biển: Nhờ độ chính xác cao và thời gian cần thiết để đo một vị trí chỉ định (Fix) ngắn, hệ GPS đặc biệt phù hợp với công việc định vị ven bờ và ngoài khơi. Đối với công tác trắc địa biển, yêu cầu độ chính xác về vị trí mặt phẳng thường thay đổi trong khoảng từ một vài đềcimét đến một vài chục mét. Để đáp ứng các yêu cầu này cần phải sử dụng những kỹ thuật quan sát và xử lý số liệu khác nhau bằng cách sử dụng các phép đo giả cự ly hoặc phép đo phase sóng mang. Các ứng dụng trên biển bao gồm đo vẽ bản đồ, các chướng ngại dẫn đường tàu thuyền (đo vẽ bãi cạn, đo vẽ phao nổi) và đo vẽ các cầu tàu và bến cảng. Các yêu cầu định vị trong thám hiểm địa lý đáy biển (ví dụ đo địa chấn) cũng như các yêu cầu về định vị hố khoan đều có thể được đáp ứng bằng GPS. Trong trắc địa biển (địa hình đáy biển, trường trọng lực của trái đất...) đều có thể dùng GPS làm công cụ định vị. I.5.4 Các ứng dụng trong giao thông và hải dương học trên biển Hệ thống địnhvị GPS đã trở thành một công cụ dẫn đường hàng hải trên biển lý tưởng. Yêu cầu độ chính xác dẫn hướng đi trên biển thay đổi trong khoảng từ một vài mét (trên bãi biển, bến tàu và dẫn hướng trên sông) đến một vài trăm mét (dẫn hướng trên đường đi). Thủ tục định vị GPS chính xác sử dụng cả phép đo giả ngẫu nhiên và phép đo phase sóng mang có thể đưa đến việc dẫn hướng đi của tàu thuyền trên sông và ven biển không cần đến phao nổi, công tác tìm kiếm và cứu hộ ngoài khơi xa cũng sẽ có hiệu quả hơn nhờ được nâng cao độ chính xác việc dẫn hướng đường đi. Các nhu cầu định vị đối với công tác dã ngoại trong vật lý đại dương cũng có thể được đáp ứng nhờ hệ GPS. Phép đo phase của sóng mang bổ túc cho ta tốc độ tàu thuyền chính xác, là số liệu cần thiết trong nghiên cứu các dòng chảy của đại dương. I.5.5 Các ứng dụng trong trắc địa và bản đồ hàng không Trong ứng dụng đo đạc và đo vẽ bản đồ từ ảnh máy bay, hệ định vị GPS cung cấp kỹ thuật dẫn đường bay, xác định tâm chính ảnh. Trong đo vẽ ảnh hàng không, yêu cầu độ chính xác dẫn đường bay khoảng một vài chục mét - có thể thực hiện được một cách dễ dàng nhờ hệ GPS. Phép xử lý sau với độ chính xác cao bằng GPS có thể thay thế kỹ thuật tam giác ảnh không gian và do đó có thể đóng vai trò của các điểm khống chế mặt đất một cách tuyệt hảo. Yêu cầu về độ chính xác của phép định vị trong lĩnh vực ứng dụng này thay đổi trong khoảng từ 0.5 m đến 26 m tuỳ theo từng loại tỉ lệ bản đồ khác nhau. Phép lập mặt cắt địa hình bằng laze hàng không có thể được dùng để đo vẽ trực tiếp bản đồ số của địa hình (mô hình số mặt đất) nếu vị trí của bộ cảm biến (laze) được biết với độ chính xác khoảng 0.5 - 1 m về độ cao và một vài mét về mặt phẳng. Người ta trông đợi hệ GPS sẽ cho độ chính xác định vị tốt hơn trong phép xử lý sau khi đo. Phép đo trọng lực hàng không cũng đòi hỏi một kiểu định vị tương tự như vậy. Trong lĩnh vực ứng dụng này, các số đo GPS cho phép xác định thêm tốc độ của bộ cảm biến cần thiết cho phép quy EOTVOS dữ liệu trọng lực. Phép đo sâu laze hàng không và phép xạ ảnh rada đòi hỏi độ chính xác định vị bộ cảm biến không cao có thể thực hiện một cách dễ dàng bằng các số đo GPS. I.5.6 Ứng dụng trong giao thông hàng không Trong lĩnh vực hàng không dân dụng, hầu hết các hãng hàng không quốc tế đã sử dụng hệ GPS làm hệ thống dẫn đường bay. ICAO - Tổ chức hàng không dân dụng quốc tế đã quy định sử dụng hệ thống GPS trong dẫn đường và cất, hạ cánh. Ở Việt nam từ 1998 hãng hàng không quốc gia sẽ chính thức sử dụng GPS. Trong các ứng dụng hàng không khác (lâm nghiệp và gieo trồng ngũ cốc...), những lĩnh vực không đòi hỏi tính an toàn của hàng không mà chỉ cần triển khai việc vận chuyển hàng hóa, kỹ thuật GPS có thể đảm bảo dễ dàng những yêu cầu chính xác về dẫn đường bay. I.5.7 Các ứng dụng trong thám hiểm không gian Ứng dụng chủ yếu của hệ GPS trong thám hiểm không gian bao gồm việc định vị và định hướng bay của các phương tiện không gian khác có mang theo những máy thu phát địa lý hoặc trắc địa. Thông thường các vệ tinh này có quỹ đạo thấp, vì vậy nguyên lý hình học của các phép đo cũng tươgn tự như đã ứng dụng cho mặt đất. Những ví dụ điển hình trong lĩnh vực ứng dụng này là phép đo viễn thám bằng vệ tinh và phép đo độ cao bằng rada. Các vị trí tọa độ của vệ tinh nhận được từ các số đo GPS có thể được dùng để cải tiến hoặc đơn giản hóa những tính toán quỹ đạo của các phương tiện không gian này, thậm chí thay thế phép định vị liên tục bằng phép định vị rời rạc trong định vị quỹ đạo bay. I.5.8 Các ứng dụng trong việc nghỉ ngơi giải trí. Người ta trông đợi giá cả của các máy thu GPS sẽ liên tục giảm. Hiện nay ở mức giá một vài trăm dola những người sử dụng không chuyên cũng đã có thể mua được máy thu GPS đơn giản, có kích thước, trọng lượng rất nhỏ (như đồng hồ đeo tay). Trong trường hợp này, các hoạt động nghỉ ngơi và điều dưỡng sẽ cung cấp một thị trường rộng lớn cho những máy thu đeo tay, xách tay, giá rẻ dễ sử dụng. I.5.9 Các ứng dụng trong quân đội Hệ thống định vị toàn cầu được thiết kế chủ yếu để cho quân đội định vị điểm theo thời gian thực. Các ứng dụng cho quân đội bao gồm dẫn hướng hàng không, hàng hải và trên bộ. Hệ định vị GPS được coi là hệ độc lập và là một bộ phận của những hệ thống dẫn đường tích hợp. Ngoài ra, các vệ tinh GPS còn mang theo các bộ thu phát để khám phá và hiển thị các vụ nổ hạt nhân. I.6 SỰ PHÁT TRIỂN CỦA CÔNG NGHỆ GPS ĐO TĨNH TRONG GIAI ĐOẠN 1990 ĐẾN NAY Từ năm 1990 cho tới nay công nghệ GPS đã được cải tiến khá nhiều để đạt được các thành tựu mới về độ chính xác và về mở rộng phạm vi kỹ thuật. Nói chung các thay đổi chủ yếu về kỹ thuật GPS là: Số lượng vệ tinh đã nâng từ 18 lên 32 tạo nên số lượng trị đo nhiều hơn trên mỗi điểm đo; Chất lượng tín hiệu vệ tinh tốt hơn nhiều lần, không gây các gián đoạn trong thu tín hiệu như trước đây; Máy thu được cải tiến về đồng hồ để nâng cao độ chính xác về thời gian; Antenna được cải tiến để có độ nhậy cao hơn và khắc phục các sai số nhiễu tín hiệu do môi trường, đặc biệt là các nhiễu do tín hiệu phản xạ từ các vật đặt quanh antenna; Phần mềm xử lý các base line được cải tiến để nâng cao việc hạn chế sai số do quỹ đạo vệ tinh, sai số của tầng bình lưu. Các thành quả chủ yếu của công nghệ GPS được nâng cao từ năm 1990 cho đến nay như sau: I.6.1 Nâng cao độ chính xác đo tĩnh thông qua các biện pháp hạn chế sai số đo: Trong công nghệ GPS có một số nguồn sai số chủ yếu và các biện pháp khắc phục đã được áp dụng như sau: Sai số do quỹ đạo vệ tinh: Đây là nguồn sai số khá lớn nhưng tác động chủ yếu vào toạ độ tuyệt đối xử lý theo phương pháp PseudoRange. Vì vậy, thông thường toạ độ tuyệt đối trong hệ WGS-84 quốc tế chỉ có thể xác định được với độ chính xác khoảng từ 10 m tới100 m. Toạ độ này có vai trò rất quan trọng trong việc tính toán gia số toạ độ DX, DY, DZ của các base line. Nếu độ chính xác toạ độ tuyệt đối của một đầu base line tăng được từ 100m tới 2m thì độ chính xác của DX, DY, DZ có thể tăng thêm được 1 dm. Chính vì vậy người ta cần có toạ độ gần đúng trong hệ WGS-84 tới cỡ 2 m để có được các base line có độ chính xác cao. Để khắc phục các sai số này người ta đã sử dụng các biện pháp sau: Có được lịch vệ tinh chính xác tại thời điểm đo: Lịch vệ tinh chính xác có thể có được nếu yêu cầu NASA hoặc IGS cung cấp, nhưng cách này không tiện dùng vì phải chờ đợi trong thời gian không ngắn. Quan trắc liên tục trong 24 giờ: tức là 2 vòng quỹ đạo của 32 vệ tính có thể hiệu chỉnh được lịch vệ tinh thông qua các phần mềm xử lý PseudoRange mới, độ chính xác đạt được tới 1 m. Độ chính xác này đã được thử nghiệm tại Việt nam và đã so sánh kết quả đo toạ độ tuyệt đối với kết quả lan truyền toạ độ theo các base line từ 1 điểm gốc toạ độ tuyệt đối cũng như với toạ độ đo nối với lưới IGS quốc tế. Sử dụng hệ thống DGPS toàn cầu do OMNI STAR cung cấp theo công nghệ RTCM với các số hiệu chỉnh toạ độ được cung cấp từ hệ thống các trạm định vị cố định toàn cầu. Công nghệ này cũng đã được thử nghiệm tại Việt nam và cho độ chính xác đạt tới 1 m như lý thuyết đã dự báo. Sai số do môi trường truyền sóng: Môi trường chuyền sóng gây nên 3 loại sai số chủ yếu trong quá trình sóng mang chuyển từ vệ tinh tới máy thu: Sai số do tầng Ion gây ra: đây là sai số do hiện tượng khúc xạ tia sóng đi từ khoảng không vũ trụ vào tầng đầu tiên của khí quyển. Sai số này không gây ảnh hưởng lớn tới kết quả đo trong khoảng cách ngắn mà chỉ có ý nghĩa trên khoảng cách dài. Để khắc phục người ta đã sử dụng tần số thứ hai khi đo đạc trên khoảng cách dài. Sai số do tầng đối lưu gây ra: đây là hiện tượng khúc xạ tia sóng đi trong lớp khí quyển gần mặt đất. Sai số này có tác động chủ yếu cho khoảng cách ngắn mà không đáng kể trên khoảng cách dài. Trước đây người ta yêu cầu đo nhiệt độ, áp suất, độ ẩm để tính số hiệu chỉnh. Đến nay các phần mềm đã sử dụng số hiệu chỉnh theo mô hình tầng đối lưu tạo độ chính xác cao hơn sử dụng các số hiệu chỉnh do nhiệt độ, áp suất, độ ẩm. Sai số nhiễu tín hiệu do môi trường: sai số này có 2 nguồn gây ra: một là do các nguồn phát sóng ngắn quanh máy thu gây ra như các đài truyền hình và hai là do sóng GPS phản xạ từ các vật thể đặt quanh antenna. Để khắc phục sai số này người ta đã cải tiến các antenna có độ nhậy cao hơn, có khả năng chống nhiễu và đặt thêm các bộ lọc trong phần mềm (cả firmware và software). Sai số do đồng hồ máy thu: Độ chính xác đồng hồ và đồng bộ thời gian giữa đồng hồ vệ tinh và đồng hồ máy thu có ý nghĩa rất quan trọng trong việc nâng cao độ chính xác kết quả đo GPS. Tất nhiên cải tiến đồng hồ máy thu là một việc có thể làm ngay được, ví dụ như lắp đặt các đồng hồ nguyên tử như trên vệ tinh, nhưng như vậy không ai chấp nhận được giá thành máy thu. Người ta chỉ có thể cải tiến các đồng hồ thạch anh trong máy thu để có khả năng ổn định hơn trong giai đoạn đã đồng bộ với đồng hồ vệ tinh. Đến nay các nguồn sai số nói trên đã được khắc phục đáng kể, tạo được các base line có độ chính xác cao hơn nhiều so với giai đoạn 1990. Các trị đo GPS cạnh dài đã nâng được độ chính xác từ cỡ 1/20.000.000 vào giai đoạn 1990 đến 1/200.000.000 như hiện nay đạt được. I.6.2 Nâng cao độ chính xác tính toán nhờ các thuật toán mới: Phương pháp xử lý số liệu góp phần rất quan trọng trong việc loại trừ các sai số đo. Người ta tập trung vào 2 giải pháp sau đây: Trong xử lý số liệu GPS người ta quan tâm tới hiệu các trị đo có thể có được để loại trừ sai số, trong đó có hiệu bậc nhất là hiệu trị đo giữa các thời điểm thu tín hiệu của 1 vệ tinh, hiệu bậc hai là hiệu trị đo giữa các vệ tinh và hiệu bậc 3 là hiệu trị đo giữa các điểm mặt đất. Sử dụng hiệu bậc mấy để có một lời giải base line chứa sai số đo ít nhất là một quá trình đạt nhiều tiến bộ theo thời gian. Hãng GPS hàng đầu TRIMBLE đã đưa ra phần mềm TRIMVEC+ cho xử lý các base line trong giai đoạn 1990 - 1994, đến 1995 họ đã thay thế bằng phần mềm Wave Processor có hiệu quả cao hơn nhiều. Vấn đề lọc nhiễu là một kỹ thuật phức tạp trong xử lý số liệu vệ tinh, theo thời gian người ta đã đưa ra các bộ lọc hoàn chỉnh hơn để sao cho trong trị đo chỉ còn nhiễu ngẫu nhiên. Trong phần mềm mới GPSurvey của hãng TRIMBLE đã đưa được vào nhiều bộ lọc mới tạo hiệu quả đáng kể trong xử lý các base line. I.6.3 Nâng cao khả năng công nghệ của GPS: Trong việc thành lập các lưới trắc địa chúng ta chỉ quan tâm tới phương pháp đo tĩnh. Như trên giới thiệu, phương pháp này đã cho chúng ta một độ chính xác GPS hiện nay cao hơn tới 10 lần cho đo tương đối và 100 lần cho đo tuyệt đối so với độ chính xác đạt được trong khoảng 5 năm trước đây. Ngoài ra công nghệ GPS đã được phát triển cho nhiều loại hình đo đạc khác nữa để áp dụng cho nhiêù mục tiêu khác nhau như: RTK cho đo động với thời gian thực giữa trạm tĩnh và trạm động đạt được độ chính xác tới 1 cm cho mục tiêu lập bản đồ tỷ lệ lớn; RTCM cho đo động với số hiệu chỉnh toạ độ được gửi từ trạm tĩnh tới trạm động đạt được độ chính xác cỡ 1 m cho mục tiêu lập bản đồ tỷ lệ trung bình; MSK cho đo động tương tự như RTK cho khoảng cách dài (tới 5000 km) đạt độ chính xác cỡ 1 m; Một số phương pháp Postprocessing Kinematic cho độ chính xác cỡ 1 dm . CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT KỸ THUẬT ĐO VÀ XỬ LÝ TÍNH TOÁN BÌNH SAI KẾT QUẢ ĐO GPS II.1 ĐỒ HÌNH VỆ TINH VÀ ẢNH HƯỞNG CỦA MÔI TRƯỜNG. Máy thu GPS nhận tín hiệu trực tiếp từ vệ tinh, vậy tại điểm đo cần có một khoảng trống với khoảng thiên đỉnh phù hợp với việc xuất hiện 4 vệ tinh đồng thời thông hướng tới máy thu trong thời gian đo. Nếu khoảng trống trên không có vật gì che khuất thì chất lượng tín hiệu hoàn toàn sạch. Tín hiệu có thể bị đứt quãng hoặc nhiễu nếu trong khoảng trống bị tán cây bao phủ hoặc mây che khuất. Nếu mây che khuất là loại mây không mang mưa thì tín hiệu nhận được vẫn đảm bảo chất lượng tốt. Các tán cây bao phủ cần dọn dẹp để có một độ quang tối đa. Nếu các điểm đo không phải là những điểm cũ thì ta có thể xê dịch điểm đến một vị trí quang đãng hơn. Một nhược điểm nữa của việc bố trí điểm GPS trên mặt đất là không được bố trí gần các trung tâm phát sóng mạnh, khoảng cách phải lớn hơn 500 m. Nếu cần thiết phải bố trí điểm tại đó chúng ta phải đo vào lúc đài phát không làm việc. Để đạt được độ chính xác cao khi đo GPS phải chọn thu tín hiệu các vệ tinh có đồ hình phân bố đều trên bầu trời xung quanh điểm đặt máy thu. Đồ hình vệ tinh tốt là đồ hình trình bày ở hình 1. Đồ hình ở hình 2 là đồ hình xấu. Hình 1 Hình 2 Môi trường rộng hơn xung quanh điểm đo phải nói tới toàn bộ bầu khí quyển. Như ta đã biết, bầu khí quyển được chia thành 3 lớp: tầng đối lưu, tầng bình lưu và tầng ion. Tầng bình lưu không gây ảnh hưởng tới việc truyền tín hiệu trong khí quyển. Tầng đối lưu và tầng ion có ảnh hưởng trực tiếp làm cong tia tín hiệu trong khí quyển. Tầng ion gây nên độ cong tia tín hiệu do khúc xạ khi tia truyền từ trên không vào bầu khí quyển. Nếu khoảng cách đo trên mặt đất không xa nhau thì các tia bị khúc xạ đều và không gây ảnh hưởng tới gia số tọa độ các điểm mặt đất. Vì vậy để đo giữa các điểm mặt đất có khoảng cách dài, chúng ta phải sử dụng máy thu 2 tần số. Việc thu song song 2 tần số L1 và L2 cho phép ta loại được độ chiết quang không đồng nhất giữa các tia xa nhau. Tầng đối lưu cũng gây cho ta trở ngại lớn trong việc đo đạc với độ chính xác cao. Quy luật của tầng đối lưu được mô tả trong các mô hình khí quyển. Mô hình được sử dụng trong công nghệ GPS là mô hình của Hopfield. Trong mô hình này, chúng ta phải tiến hành đo nhiệt độ, áp suất, độ ẩm tại các điểm đặt máy thu. Sau khi tính các số hiệu chỉnh chúng ta đạt được độ chính xác cỡ 0.5cm. Để loại trừ cao nhất ảnh hưởng của tầng đối lưu chúng ta có thể chọn thời gian đo thích hợp theo từng mùa. Tại các thời điểm này Gradient các tham số của tầng đối lưu bằng 0. Vấn đề tác động của môi trường tới các trị đo vệ tinh được thể hiện ở các loại nhiễu khác nhau trong trị đo. Các loại nhiễu này có 2 dạng: 1. Máy thu được trị đo bị gián đoạn 2. Máy thu nhận sai các tham số của trị đo. Để loại nhiễu loại 1 chúng ta có thể dùng phương pháp nội suy để liên tục hóa dãy trị đo. Riêng những nhiễu loại 2 chúng ta phải dùng các công cụ tính toán thống kê để loại bỏ. Hiện nay người ta vẫn dùng công thức lọc của Kalmann. Điều này có nghĩa là nhiễu loại 2 phải được loại bỏ, nhưng loại bỏ như thế nào cho hợp lý lại là toàn bộ vấn đề của phần mềm phục vụ chỉnh lý số liệu. II.2 ĐỒ HÌNH LƯỚI TRẮC ĐỊA ĐO BẰNG CÔNG NGHỆ GPS. Khi xây dựng lưới trắc địa, công nghệ GPS được ứng dụng như một phương pháp đo có ưu thế hơn hẳn các phương pháp truyền thống. Tuy nhiên đồ hình lưới trắc địa về cơ bản vẫn áp dụng các đồ hình truyền thống. Do những ưu việt của phương pháp công nghệ GPS một số tiêu chuẩn của đồ hình lưới có thể đơn giản hơn. Dưới đây là các dạng đồ hình thông dụng: Đồ hình lưới tam giác dày đặc Đồ hình lưới tam giác dày đặc đo nối tất cả các cạnh có thể (hình 3), Đồ hình lưới tam giác dày đặc chỉ đo nối các cạnh tam giác (hình 4), Đồ hình lưới tứ giác (hình 5), Đồ hình lưới đường chuyền Đồ hình lưới đường chuyền dạng chuỗi tam giác đo nối tất cả các cạnh có thể (hình 6), Đồ hình lưới đường chuyền dạng tam giác nối nhau tại 1 đỉnh (hình 7), Đồ hình lưới đường chuyền dạng chuỗi tứ giác (hình 8), Đồ hình lưới đường chuyền dạng cạnh đơn (hình 9), Hình 3 Hình 4 Hình 5 Hình 6 Hình 7 Hình 8 Hình 9 Qua thực tế áp dụng các dạng đồ hình trên có thể nhận xét như sau: Lưới trắc địa đo bằng công nghệ GPS có thể thiết kế dưới dạng lưới tam giác, tứ giác hoặc đường chuyền. Đồ hình lưới tốt nhất là đồ hình tam giác và đường chuyền chuỗi tam giác đo tất cả các cạnh. Thứ tự các loại đồ hình theo mức độ giảm dần độ chính xác như sau: Đồ hình lưới tam giác dày đặc đo nối tất cả các cạnh có thể; Đồ hình lưới đường chuyền dạng chuỗi tam giác đo nối tất cả các cạnh có thể; Đồ hình lưới tam giác dày đặc chỉ đo nối các cạnh tam giác; - Đồ hình lưới tứ giác; Đồ hình lưới đường chuyền dạng chuỗi tam giác chỉ đo nối các cạnh tam giác; Đồ hình lưới đường chuyền dạng chuỗi tứ giác chỉ đo nối các cạnh tứ giác; Đồ hình lưới đường chuyền dạng tam giác nối nhau tại 1 đỉnh; - Đồ hình lưới đường chuyền dạng cạnh đơn, Có thể áp dụng các dạng đồ hình trên đây để thiết kế lưới, nhưng thời gian đo phải lớn hơn thời gian đo tối thiểu theo thứ tự ngược lại và lưu ý các điểm khởi tính phải đo nối ít nhất với 3 điểm khác. Thời gian đo càng lớn thì độ chính xác càng tăng. Trong điều kiện Việt Nam, thời gian đo tối thiểu đối với các cạnh dưới 5 km nên là 90 phút, các cạnh trên 5 km - 180 phút. Chênh lệch độ dài các cạnh nối các điểm liền kề không được quá lớn (theo kinh nghiệm không nên lớn hơn 1,5 lần chiều dài cạnh trung bình). Góc kẹp giữa các cạnh không ảnh hưởng lớn đến độ chính xác của lưới, nhưng không nên thiết kế góc kẹp quá nhỏ. II.3 ĐO GPS. Trong phần này sẽ tiến hành nghiên cứu, phân tích thời điểm và thời gian đo GPS. Việt Nam có vị trí địa lý ở vĩ độ thấp, do đó hầu như htời điểm nào cũng có đủ tối thiểu 4 vệ tinh GPS bay qua, tuy nhiên với thời gian đo tối thiểu đối với các cạnh có chiều dài khác nhau như đã nhận xét ở trên, không phải thời điểm nào kết quả đo GPS cũng đạt các yêu cầu. Để dễ dàng trong việc tính cạnh và đạt kết quả cao nhất trước khi đo GPS cần phải lập lịch đo để chọn khoảng thời gian đo tối ưu phù hợp với số thời gian đo tối thiểu. Việc lập lịch đo có thể tiến hành theo chương trình trong bộ phần mềm xử lý kèm theo các loại máy GPS khác nhau (đối với các loại máy thu của hãng Intergraph là chương trình MISSION PLANNING). Nội dung lập lịch đo là xác định kế hoạch đo hợp lý nhất với từng vị trí trên trái đất và từng thời điểm. Chương trình lập lịch đo cho ta các biểu đồ về tất cả các chỉ tiêu của vệ tinh GPS để lựa chọn. Các biểu đồ chính được trình bày trong các hình 10 đến hình 17. Hình 10:Các vệ tinh GPS trên bầu trời trong 24 giờ Hình 11: Số lượng vệ tinh trong từng thời điểm Hình 12:Số hiệu các vệ tinh trong từng thời điểm Hình 13: Độ cao các vệ tinh so với điểm đặt máy thu Hình 14:Độ chính xác vị trí vệ tinh Hình 15:Độ chính xác mặt phẳng Hình 16: Độ chính xác độ cao vệ tinh Hình 17:Độ chính xác hình học Từ các biểu đồ trên đây, chúng ta có thể thấy rằng đối với vị trí địa lý của Việt Nam thời điểm đo GPS tốt nhất là vào ban đêm từ khoảng 19 giờ đến nửa đêm và từ 4 đến 7 giờ sáng, buổi chiều từ khoảng 14 đến 16 giờ. Cũng trong các khoảng thời gian trên có số vệ tinh bay qua lớn nhất (trên 8 vệ tinh). Đối với hầu hết các lâọi máy thu đo GPS có thể tiến hành theo một trong 2 kiểu: 1. Đo nhanh (Quick Start): là chế độ bật máy và máy sẽ thu ngay tín hiệu của các vệ tinh đang có trên bầu trời. Chế độ này không đòi hỏi một sự chuẩn bị trước nào khác. 2. Đo theo chương trình đặt trước ( Pre-Planned Start) là chế đo được chuẩn bị trước. Đo theo chương trình có 2 loại: theo giờ định trước cho mỗi ngày và theo giờ cùng ngày định trước. Loại thứ nhất thường dành cho việc đo trên những điểm gốc đặt cố định còn loại thứ 2 thường dùng để đo trên những điểm dã ngoại. ở chế độ đo theo chương trình chúng ta có thể đặt trước tên điểm đo, ghi chú điểm, thời gian bắt đầu đo, thời gian kết thúc đo, độ cao vệ tinh bắt đầu thu tín hiệu, số hiệu những vệ tinh máy cần nhận tín hiệu. Khi sử dụng chế độ đo theo chương trình (PRE - LANNED START) trên máy thu chúng ta cần phải đặt trước tên trạm đo và thời gian đo thích hợp (xác định theo chương trình MISSION PLANNING). Sau khi kết thúc đo chúng ta trút trị đo từ máy thu vào máy tính bằng chương trình trút số liệu tương ứng (DOWNLOAD DATA) . Đối với các loại máy thu của Hãng Trimble Navigation trị đo bao gồm các tập hợp (files): T.EPH, T.MES, T.ION, T.DAT (T là tên tập hợp). Tập hợp T.EPH là tập hợp chứa lịch vệ tinh, tập hợp T.MES chứa những thông tin bổ sung, tập hợp T.ION chứa tham số về tầng ion của khí quyển còn tập hợp T.DAT chứa số liệu đo bao gồm pha j và thời gian t. Đối với loại máy thu của Hãng Ashtech trị đo gồm 3 tập hợp có ký hiệu đầu là B, E và S. Tập hợp B, E tương đương với T.DAT, T.EPH, còn tập hợp S chứa các số liệu khí tượng. Để có thể tính cạnh bằng các phần mềm khác nhau, khi trút số liệu nên chuyển các tập hợp trị đo về dạng RINEX. II.4 XỬ LÝ KHÁI