Đề tài Thiết bị GPS và ứng dụng trên bản đồ số

ũng sử dụng nguyên tắc đó để xác định vị trí, tuy nhiên trong không gian,3 mặt cầu cắt nhau cho ra 2 điểm, nếu sử dụng trái đất là mặt cầu thứ tư thì sẽ xác định được vị trí của mình. Tuy nhiên việc sử dụng như vậy sẽ bỏ qua cao độ vì vậy mà cần 4 vệ tinh để xác định được vị trí chính xác của bạn. 4 vệ tinh đó sẽ cho bạn biết khoảng cách của bạn đến nó bằng công thức quãng đường bằng thời gian sóng điện từ truyền nhân với vận tốc sóng truyền, mà vận tốc sóng truyền tính bằng vận tốc ánh sáng và thời gian truyền thì được mã hóa rồi gửi đến máy thu. Độ chính xác của hệ thống GPS Các máy thu GPS ngày nay cực kì chính xác, nhờ vào thiết kế nhiều kênh hoạt động song song của chúng. Các máy thu 12 kênh song song (của Garmin) nhanh chóng khoá vào các quả vệ tinh khi mới bật lên và chúng duy trì chắc chắn liên hệ này, thậm chí trong tán lá rậm rạp hoặc thành phố với các toà nhà cao tầng. Tình trạng nhất định của khí quyển và các nguồn gây sai số khác có thể ảnh hưởng tới độ chính xác của máy thu GPS. Các máy thu GPS có độ chính xác trung bình trong vòng 15 mét. Các máy thu mới hơn với khả năng WAAS (Hệ Tăng Vùng Rộng, Wide Area Augmentation System) có thể tăng độ chính xác trung bình tới dưới 3 mét. Không cần thêm thiết bị hay mất phí để có được lợi điểm của WAAS. Người dùng cũng có thể có độ chính xác tốt hơn với GPS Vi sai (Differential GPS, DGPS) sửa lỗi các tín hiệu GPS để có độ chính xác trong khoảng 3 đến 5 mét. Cục Phòng vệ Bờ biển Mỹ vận hành dịch vụ sửa lỗi này. Hệ thống bao gồm một mạng các đài thu tín hiệu GPS và phát tín hiệu đã sửa lỗi bằng các máy phát hiệu. Để thu được tín hiệu đã sửa lỗi, người dùng phải có máy thu tín hiệu vi sai bao gồm cả ăn-ten để dùng với máy thu GPS của họ. Những nguồn lỗi ảnh hưởng đến tín hiệu GPS Hệ thống GPS đã được thiết kế để ngày càng chính xác, tuy nhiên trên thực tế vẫn còn có những lỗi. Những lỗi này có thể gây ra một sự lệch từ 50 -> 100m từ vị trí máy thu GPS trên thực tế. sau đây có một vài nguồn lỗi được bàn tới: Điều kiện khí quyển Cả tầng điện ly lẫn tầng đối lưu đều khúc xạ những tín hiệu GPS. Nó gây ra sự thay đổi về tốc độ của tín hiệu trong tầng điện ly và tầng đối lưu khác so với tốc độ tín hiệu GPS trong không gian. Bởi vì vậy, khoảng cách tính toán bằng “tốc độ x thời gian” sẽ khác nhau. Lỗi do sự giao thoa tín hiệu GPS Do sự phản xạ từ các vật cản làm cho tin hiệu GPS giao thoa với nhau làm cho các thiết bị thu GPS sẽ thu được tín hiệu lỗi. Hình 1.10 Lỗi do giao thoa tin hiệu GPS c) Lỗi do sự di chuyển của thiết bị GPS. Do trong qua trình thu tín hiệu GPS các thiết bị GPS di chuyển sẽ xảy ra sai số cỡ khoảng 5 -> 15m. là do có độ trễ xảy ra trong qua trình truyền giữa vệ tinh và thiết bị GPS do vậy tuy theo tốc độ di chuyển của máy thu GPS mà sai số giữa vị trí nhận được và vị trí thực tế của máy thu GPS là bao nhiêu nhưng cỡ khoảng 5 -. 15 m. Chuẩn NMEA Giới thiệu về chuẩn NMEA Hiệp hội điện tử biển quốc gia Mỹ (NMEA – The National Marine Electronics Association) đã xây dựng lên một chuẩn để định nghĩa chuẩn giao tiếp giữa các bộ phận khác nhau của thiết bị điện tử biển. Chuẩn này cho phép các thiết bị điện tử biển gửi thông tin về máy vi tinh, và tới một thiết bị biển khác. Thiết bị truyền thông thu GPS cũng được định nghĩa theo chuẩn này. Hầu hết các chương trình máy vi tính được cung cấp để hiểu được thông tin vị trí hiện tại và nhận dữ liệu dưới dạng chuẩn NMEA. Dữ liệu này bao gồm toàn bộ PTV (vị trí, tốc độ và thời gian) bởi thiết bị thu GPS tính toán được. Ý tưởng của NMEA là sẽ gửi một gói dữ liệu gọi là một đoạn mã. Đoạn mã này hoàn toàn độc lập và riêng rẽ so với các đoạn mã khác. Có những đoạn mã chuẩn cho mỗi một thiết bị và cũng có khả năng định nghĩa những đoạn mã cho người dùng bởi các công ty riêng lẻ. Tất cả những đoạn mã chuẩn này phải có hai chữ cái thêm vào đầu để định nghĩa kiểu đoạn mã sử dụng, ví dụ thiết bị thu GPS thêm vào đâu là GP. Tiếp theo là ba chữ cái nối tiếp để định nghĩa nội dung đoạn mã. Thêm vào đó chuẩn NMEA cho phép những nhà sản xuất tự định nghĩa những đoạn mã sở hữu riêng cho mình nhằm bất kỳ mục đích nào mà thấy chúng thích hợp. Tất cả các đoạn mã được sở hữu đều bắt đầu với chữ cái P và tiếp theo là ba chữ cái để nhận biết nhà sản xuất tạo ra đoạn mã đó. Ví dụ một đoạn mã của Garmin sẽ bắt đầu với PGRM và Magellan sẽ bắt đầu với PMGN. Mỗi đoạn mã bắt đầu với một ký tự ‘$’ và kết thúc với một ký tự ‘$’ trên một hàng nối tiếp và không thể lớn hơn 80 ký tự. Dữ liệu được chứa đựng bên trên một hàng với những kiểu khác nhau được phân biệt bởi dấu phẩy. Dữ liệu của nó chỉ là dạng mã ASCII và có thể mở rộng qua nhiều đoạn mã khác nhau trong những thể hiện riêng nhưng bình thường thì hoàn toàn được chứa trong độ dài đoạn mã. Dữ liệu có thể thay đổi trong số lượng của thông báo chính xác chứa đựng bên trong, ví dụ: thời gian có thể tăng lên đến nhưng phần 10 của 1 giây hoặc vị trí có thể chỉ ra với 3 hoặc 4 số sau số thập phân. Những chương trình đọc dữ liệu sẽ sử dụng những dấu phẩy để xác định những ranh giới các lĩnh vực và không phụ thuộc vào vị trí cột. Có một sự chuẩn bị để kiểm tra tổng thể vào lúc cuối ở mỗi đoạn lệnh, mà cũng có thể hoặc có thể không được kiểm tra bởi tùy vào cách đọc dữ liệu. Tổng kiểm tra bao gồm một ký tự ‘*’ và hai số hex đại diện 1 phép OR 8 bit của tất cả những ký tự giữa, nhưng không bao gồm, ký tự ‘$’ và ‘*’. Kiểm tra được yêu cầu trên một vài đoạn mã. So với những chuẩn cũ, chuẩn hiện nay đã có nhiều thay đổi. Nhưng với GPS mức thay đổi chỉ là 1,5 và 2.0 hoặc 2,3. Những thay đổi này chỉ chỉ ra một vài mô hình đoạn mã khác nhau nhưng vẫn khớp với những thiết bị mà nó đang tương tác. Một số GPS có thể cung cấp khả năng định dạng cấu hình một Nhiều thiết bị thu GPS đơn giản chỉ xuất một chuỗi đoạn mã cố định. Người sử dụng không thể thay đổi những mẫu đoạn mã này. Phiên bản hiện nay là tiêu chuẩn 3.0.1. Ghép nối phần Cứng theo chuẩn NMEA Giao diện phần cứng (hardware interface) của các GPS được thiết kế nhằm đáp ứng yêu cầu theo chuẩn NMEA. Chúng cũng tương thích với hầu hết cổng nối tiếp của máy tính, sử dụng giao thức RS232, tuy nhiên nghiêm túc mà nói, tiêu chuẩn NMEA không phải là RS232. Chúng chỉ giống EIA-422. Tốc độ kết nối có thể điều chỉnh theo một số mẫu nhưng theo tiêu chuẩn NMEA là 4800 bit/giây với 8 bít dữ liệu, không bít chẵn lẻ và có 1 bít dừng (bit stop). Tất cả các đơn vị hỗ trợ NMEA thì cũng sẽ hỗ trợ tộc độ kết nối này. Nên nhớ rằng, với tốc độ 4800 bit/giây, bạn có thể dễ dàng gửi đủ dữ liệu trước khi hết 2 giây. Chính vì lý do này, một số đơn vị chỉ gửi thông tin cập nhập trong 2 giây một lần hoặc chuyển dữ liệu mỗi giây một lần trong khi vẫn bảo đảm dữ liệu khác cũng sẽ được gửi đi trong thời gian đó. Thêm vào đó, một số đơn vị có thể gửi dữ liệu trong vài giây khi những đơn vị khác gửi dữ liệu đã thu thập chính trong giây phút nó được gửi. Nói chung thời gian truyền đi trong từng trường chỉ trong vài giây, do vậy khá dễ dàng để chỉ ra GPS nào đang hoạt động. Một số đoạn mã có thể được gửi đi chỉ trong một khoảng thời gian đặc biệt của thiết bị thu như vậy trong khi một đường truyền mà các thiết bị gửi khác luôn gửi các đoạn mã và chỉ vô hiệu hóa ở ngoài những giá trị. Sự khác nhau sẽ được chú ý trong phần miêu tả kiểu dữ liệu riêng biệt được định nghĩa ở phần sau. Với tốc độ 4800 bit/ giây, bạn có thể gửi 480 ký tự trong một giây. Khi một đoạn mã NMEA bao gồm 82 ký tự, có thể rút thành 6 đoạn mã khác nhau. Trong thực tế hạn chế này tuỳ thuộc vào từng đoạn mã cụ thể. Tuy nhiên để từ đó thấy được rằng dễ dàng có thể vượt quá con số trên nếu bạn muốn đoạn mã trả lời nhanh. NMEA được thiết kế để hoạt động như một quá trình trong vai trò tạo các đoạn mã nền lối ra, và giữ đoạn mã lại khi cần thiết bằng chương trình. Một số chương trình không thể làm như vậy, tuy nhiên nhưng chúng sẽ lấy một dòng dữ liệu làm mẫu, sau đó sử dụng dữ liệu này để hiển thị trên màn hình và sau đó lại lấy mẫu dữ liệu Tuỳ vào từng lượng thời gian cụ thể, có thể là 4 giây để chuyển dữ liệu. đối với một số ứng dụng, điều này có thể chấp nhận được, nhưng với nhiều ứng dụng khác lại không. Ví dụ một chiếc xe hơi di chuyển trong 1h thì một giây nó đi được quãng đường 88 feet. Chậm vài giây có thể khiến cho toàn bộ hệ thống không hoạt động và mất lượt. Tiêu chuẩn NMEA đã được ứng dụng trong nhiều năm, từ năm 1983 và đã qua nhiều lần chỉnh sửa. Giao thức đã thay đổi và số lượng cũng như các loại đoạn mã có thể khác nhau tuỳ thuộc vào từng phiên bản chỉnh sửa. Hầu hết thiết bị thu GPS đều theo tiêu chuẩn 0138 phiên bản 2 với tốc độ truyền tải là 4800 bit/ giây. Một số thiết bị thu khác cũng theo những thông số của các phiên bản cũ hơn. Phiên bản lâu đời nhất là 0180, tiếp đó là 0182 với tốc độ truyền tải là 1200 bit/giây. Tiếp đó là 0183 gọi là phiên bản 1.5. Một số đơn vị Garmin và các loại khác có thể cài đặt lên tới 9600 hoặc thậm chí cao hơn cho thiết bị đầu ra của NMEA. Nhưng đó chỉ là tham khảo nếu bạn chắc chắn 4800 hoạt động tốt, bạn có thể thử cài với tốc độ nhanh hơn. Việc cài đặt để đạt tốc độ nhanh như mong muốn, đòi hỏi phải nâng cấp khả năng đáp ứng của chương trình. Để sử dụng giao diện phần cứng, bạn cần một dây cáp. Thông thường dây cáp này khác so với mô hình phần cứng vì vậy bạn sẽ cần một dây cáp riêng biệt cho các sản phẩm và khối mô hình bạn sử dụng. Một số máy tính mới nhất không sản xuất kèm theo cổng tiếp nối ngoại trừ một cổng USB. Hầu hết những thiết bị thu GPS sẽ làm việc với cổng nối tiếp từ bộ chuyển đổi USB và cổng nối tiếp được gắn thông qua PC-Card chuyển đổi. Thí dụ NMEA thông thường sử dụng với một thiết bị thu nhận GPS bạn sẽ chỉ cần 2 dây trong cáp truyền, dữ liệu ra từ GPS và đất. Dây thứ 3, đầu vào dữ liệu, sẽ phải dùng đến nếu muốn thiết bị thu cho phép dữ liệu đi vào dây cáp đó để tải một điểm hoặc gửi dữ liệu DGPS tới thiết bị thu. Thiết bị thu GPS có thể sử dụng để giao tiêp với thiết bị theo chuẩn NMEA khác như máy lái tự động hoặc những thết bị thu GPS khác. Chúng có thể cảm nhận những thiết bị nhận tín hiệu riêng biệt, những thiết bị này có khả năng gửi dữ liệu sử dụng tiêu chuẩn RTCM SC-104. Dữ liệu này phù hợp với những yêu cầu phần cứng theo yêu cầu của dữ liệu lối vào theo chuẩn NMEA. Không có đường bắt tay giành riêng định nghĩa cho chuẩn NMEA. Các đoạn mã theo chuẩn NMEA NMEA bao gồm nhiều đoạn mã, từ đầu tiên trong đoạn mã gọi là loại dữ liệu, định hướng cách hiểu cho toàn bộ đoạn mã. Mỗi loại kiểu dữ liệu có một cách hiểu riêng và đã được quy định trong tiêu chuẩn NMEA. Đoạn mã GGA là ví dụ chứng minh dữ liệu cố định cần thiết. Những đoạn mã khác có thể lặp lại một vài thông tin mẫu giống nhau nhưng đều cung cấp cả dữ liệu mới. Bất kể thiết bị hay chương trình nào đọc dữ liệu đều có thể tìm kiếm đoạn mã dữ liệu mà nó cần và bỏ qua những đoạn mã khác mà nó không quan tâm. Theo chuẩn NMEA, không có lệnh nào chỉ quy định GPS nên thực hiện chức năng nào khác. Thay vào đó các thiết bị thu chỉ gửi toàn bộ dữ liệu và dự kiến nhiều dữ liệu trong số đó sẽ bị bỏ qua. Một số thiết bị thu đặt lệnh bên trong một đơn vị, quy định 1 khối có thể chọn lựa một lượng nhỏ trong số tất cả các đoạn mã hoặc, trong một số trường hợp, thậm chí các đoạn mã độc lập để gửi đi. Không có cách nào xác định điều ngược lại với nó như để xác định liệu đoạn mã có được đọc đúng hay không hay để yêu cầu gửi lại một số dữ liệu bạn không có. Thay vì nhận, đơn vị chỉ kiểm tra tổng dữ liệu được gửi đi và bỏ qua dữ liệu nếu kiểm tra tổng thể đưa ra con số sai lệch, dữ liệu sẽ được gửi lại lần sau. Có nhiều đoạn mã theo tiêu chuẩn NMEA có thể áp dụng cho tất cả mọi loại thiết sử dụng được trong môi trường hải quân. Một vài trong số đó có thể dùng cho thiết bị thu tín hiệu GPS theo như bảng kê dưới đây: AAM - Waypoint Arrival Alarm – cảnh báo những điểm mốc ALM - Almanac data: dữ liệu niên lịch APA - Auto Pilot A sentence: Tự động thí điểm đoạn mã A APB - Auto Pilot B sentence : Đoạn mã B thí điểm tự động BOD - Bearing Origin to Destination – BWC - Bearing using Great Circle route DTM - Datum being used.: dữ liệu đc sử dụng GGA - Fix information: thông tin cố định GLL - Lat/Lon data : dữ liệu Lat/ Lon GRS - GPS Range Residuals: dãy số dư GPS GSA - Overall Satellite data: dữ liệu vệ tinh tổng quát GST - GPS Pseudorange Noise Statistics: thông kê tiếng ồn GPS Pseudorage GSV - Detailed Satellite data : Dữ liệu vệ tinh chi tiết MSK - send control for a beacon receiver MSS - Beacon receiver status information. RMA - recommended Loran data RMB - recommended navigation data for gps RMC - recommended minimum data for gps RTE - route message TRF - Transit Fix Data STN - Multiple Data ID VBW - dual Ground / Water Spped VTG - Vector track an Speed over the Ground WCV - Waypoint closure velocity (Velocity Made Good) WPL - Waypoint Location information XTC - cross track error XTE - measured cross track error ZTG - Zulu (UTC) time and time to go (to destination) ZDA - Date and Time Một vài thiết bị nhận GPS với chức năng đặc biệt sẽ đưa ra những thông báo đặc biệt sau đây: HCHDG - Compass output: PSLIB - Remote Control for a DGPS receiver: Thêm vào đó, một số thiết bị nhận GPS có thể bắt chước các thiết bị nhận Loran-C bằng cách đưa ra tiền tố LC trong một số thông điệp của chúng, do vậy chúng có thể được sử dụng để tích hợp với thiết bị chấp nhận tiền tố này thay vì chấp nhận tiền tố GP. Phiên bản mới 2.3 theo tiêu chuẩn NMEA có bổ sung thêm một indicator cho vài đoạn mã chỉ định loại fix mà thiết bị nhận hiện đang có. Indication này là một phần của thông tin tổng hợp tín hiệu do FAA. Giá trị có thể là A= tự trị, D= vi phân, E= dự tính N= không hiệu quả, S= simulator. Đôi khi có cả giá trị null nữa. Chỉ giá trị A và D phù hợp với đoạn mã reliable (chuẩn xác) và Active.Có thể bổ sung thêm các ký tự mode vào RMC, RMB, VTG và GLL, va cac cau BWC, XTE nếu bạn đang ghép nối một GPS với một thiết bị khác, như chương trình máy tính, bạn phải chắc chắn rằng các thiết bị nhận đc tất cả các đoạn mã mà nó cần. nếu thiết bị cần một đoạn mã mà GPS của bạn không gửi tới thì phần ghép nối với thiết bị đó sẽ không thực hiện đc. Những đoạn mã này do thiết bị thu đặc biệt gửi tới, bao gồm: Chuẩn NMEA 1.5 Một số đơn vị không hỗ trợ phiên bản 1.5. Unit Lowrance cung cấp khả năng tuỳ chỉnh (customize) đầu ra NMEA bằng các đoạn mã, vì vậy bạn có thể tự xây dựng cấu trúc đoạn mã riêng của mình. Name Garmin Magellan Notes: GPAPA N Y Automatic Pilot A GPBOD Y N bearing origin to destination - earlier G-12's do not send this GPBWC Y Y bearing to waypoint using great circle route. GPGLL Y Y lat/lon - earlier G-12's do not send this GPRMC Y N minimum recommend data GPRMB Y N minimum recommended data when following a route GPVTG Y Y vector track and speed over ground GPWPL Y N waypoint data (only when active goto) GPXTE Y Y cross track error Chuẩn NMEA 2.0 Name Garmin Magellan Lowrance SiRF Notes: GPAPB N Y Y N Auto Pilot B GPBOD Y N N N bearing, origin to destination - earlier G-12's do not transmit this GPGGA Y Y Y Y fix data GPGLL Y Y Y Y Lat/Lon data - earlier G-12's do not transmit this GPGSA Y Y Y Y overall satellite reception data, missing on some Garmin models GPGSV Y Y Y Y detailed satellite data, missing on some Garmin models GPRMB Y Y Y N minimum recommended data when following a route GPRMC Y Y Y Y minimum recommended data GPRTE Y U U N route data, only when there is an active route. (this is sometimes bidirectional) GPWPL Y Y U N waypoint data, only when there is an active route (this is sometimes bidirectional) Chuẩn NMEA 2.3 Đầu ra NMEA 2.3 từ Garmin Legend, Vista, và có thêm một số đầu ra khác có các đoạn mã BWC, VTG, và XTE. đầu ra Encore Motorola là GGA, GLL, GSV, RMC, VTG, ZDA và đoạn mã thuộc sở hữu PMOTG. Những đơn vị cơ bản dựa trên chipset có thể làm đầu ra: GGA, GLL, GSA, GSV, RMC, và VTG. Đầu ra thực sự là đầu ra đã đc chuơng trình ứng dụng hoặc người dùng chọn lựa. Để biết thêm chi tiết, xem dưới đây. Một số phiên bản đã nâng cấp khả năng của SiRF với nhiều đoạn mã khác nhau cũng như bằng hình thức thay đổi firmware. Ví dụ, thiết bị nhận u-blox bổ sung thêm ZDA và một số đoạn mã thuộc sở hữu và lập thành danh sách các đoạn mã. Thiết bị thu Garmin sẽ gửi những đoạn mã thuộc sở hũu như sau: • PGRME (estimated error) - not sent if set to 0183 1.5 • PGRMM (map datum) • PGRMZ (altitude) • PSLIB (beacon receiver control) Nhớ rằng Garmin chuyển đổi LAT/LON và phối hợp với dữ liệu đã được chọn lựa khi gửi dữ liệu. Điều này được thể hiện trong đoạn mã thuộc sở hữu PGRMM. Nó cũng giúp các chương trình sử dụng đồ thị với dữ liệu khác nhưng không phải là chuẩn NMEA. Nên chắc chắn và lập dữ liệu WGS84 vào các đơn vị của Garmin khi giao tiếp với thiết bị theo chuẩn NMEA khác. Một số đoạn mã theo chuẩn NMEA để xác định vị trí Một số thiết bị cũng hỗ trợ chuẩn đầu vào NMEA. Mặc dù không có nhiều chương trình hỗ trợ theo chuẩn này nhưng nó cung cấp cách thức chuẩn này để cập nhật hoặc bổ sung điểm mốc và lộ trình dữ liệu. Lưu ý rằng, không có sự móc nối hay lệnh trong chuẩn NMEA do vậy bạn chỉ cần gửi dữ liệu vào những đoạn mã chính xác và đơn vị sẽ chấp nhận dữ liệu và bổ sung hoặc ghi đè thông tin trong bộ nhớ. nếu dữ liệu không được định dạng đúng, dữ liệu đó sẽ dễ bị bỏ qua. Trình tự trả về trên một dòng nối tiếp bắt buộc phải có. Ví dụ, nếu đoạn mã dữ liệu giống nhau, bạn sẽ ghi chồng lên dữ liệu đã có mà không được cảnh báo trước. Cấu trúc một đoạn mã cần phải giống với cấu trúc mà thiết bị tải xuống tải xuống Vì vậy bạn có thể lưu giữ đoạn mã WPL từ một thiết bị và sau đó gửi đoạn mã mẫu này tới thiết bị khác, nhưng cần phải cẩn thận vì hai thiết bị phải hỗ trợ nhiều đoạn mã khác nhau với độ dài khác nhau khi thiết bị nhận có thể cắt xén những đoạn mã này và viết chồng lên một đoạn mã ngẫu nhiên. Nếu bạn muốn tạo ra một đoạn mã từ rất nhiều các đoạn mã khác nhau, bạn nên tạo một đoạn mã kiểm tra chính xác. Phải chắc chắn là bạn biết và đã từng đặt thiết bị vào dữ liệu chính xác. Nhiều thiết bị hỗ trợ đầu vào cho những đoạn mã kiểu WPL và một vài thiết bị cũng hỗ trợ RTE. Trong đầu vào NMEA, thiết bị thu lưu trữ thông tin dựa sau khi đã hiểu bản thân đoạn mã đó. Tuy một số thiết bị thu nhận đầu vào theo chuẩn NMEA, đầu vào này chỉ có thể cập nhật một điểm đầu hoặc thực hiện các chức năng tương tự và không gửi lệnh tới thiết bị. Các đoạn mã thuộc đầu vào sở hũu có thể dùng để gửi lệnh. Vì giao thức Magellan upload và dowload dựa trên cấu trúc đoạn mã chuẩn NMEA, nó hỗ trợ thông báo WPL đã sửa đổi, những thông báo này có thể thêm lời dẫn giải, độ cao và dữ liệu dạng biểu tượng. Một số thiết bị hàng hải có thể chấp nhận đầu vào cho các thông số như độ sâu hay nông của nước dựa vào những đoạn mã DPT hoặc MTW để tính ra nhiệt độ nước. Ví dụ, Bản đồ Garmin 76 hỗ trợ các đoạn mã đầu vào DPT, MTW (để đọc nhiệt độ), và VHW ( để đọc tốc độ). Những thiết bị khác có thể sử dụng đoạn mã đầu vào theo chuẩn NMEA để cung cấp dữ liệu khởi tạo qua các đoạn mã thuộc sở hữu hoặc chọn lựa đoạn mã NMEA chuẩn nào đó làm đầu ra. Giải mã một số đoạn mã xác định vị trí Những đoạn mã NMEA quan trọng nhất bao gồm GGA, RMC, GSA. GGA cung cấp dữ liệu hiện thời. RMC cung cấp những đoạn mã thông tin về thiết bị thu GPS một cách tối thiểu. GSA cung cấp dữ liệu về tình trạng vệ tinh. a) GGA – dữ liệu thiết yếu được cung cấp dưới dạng 3 chiều và chính xác cao. $GPGGA,123519,4807.038,N,01131.000,E,1,08,0.9,545.4,M,46.9,M,,*47 Where: GGA Global Positioning System Fix Data 123519 Fix taken at 12:35:19 UTC 4807.038,N Latitude 48 deg 07.038' N 01131.000,E Longitude 11 deg 31.000' E 1 Fix quality: 0 = invalid 1 = GPS fix (SPS) 2 = DGPS fix 3 = PPS fix 4 = Real Time Kinematic 5 = Float RTK 6 = estimated (dead reckoning) (2.3 feature) 7 = Manual input mode 8 = Simulation mode 08 Number of satellites being tracked 0.9 Horizontal dilution of position 545.4,M Altitude, Meters, above mean sea level 46.9,M Height of geoid (mean sea level) above WGS84 ellipsoid (empty field) time in seconds since last DGPS update (empty field) DGPS station ID number *47 the checksum data, always begins with * b) GSA Đoạn mã này cung cấp thông tin chi tiết về một thông tin của thiên nhiên. $GPGSA,A,3,04,05,,09,12,,,24,,,,,2.5,1.3,2.1*39 Where: GSA Satellite status A Auto selection of 2D or 3D fix (M = manual) 3 3D fix - values include: 1 = no fix 2 = 2D fix 3 = 3D fix 04,05... PRNs of satellites used for fix (space for 12) 2.5 PDOP (dilution of precision) 1.3 Horizontal dilution of precision (HDOP) 2.1 Vertical dilution of precision (VDOP) *39 the checksum data, always begins with * d) GLL Cung cấp thông tin về vị trí của các thiết bị thu GPS S$GPGLL,4916.45,N,12311.12,W,225444,A,*31 Where: GLL Geographic position, Latitude and Longitude 4916.46,N vĩ độ 49 deg. 16.45 min. bắc 12311.12,W kinh độ 123 deg. 11.12 min. tây 225444 lấy tại 22:54:44 UTC A Data Active or V (void) *31 checksum data c) RMC Cung cấp dữ liệu về vị trí, vận tốc, thời gian GPS- GPS PVT (position, velocity, time) $GPRMC,123519,A,4807.038,N,01131.000,E,022.4,084.4,230394,003.1,W*6A Where: RMC Recommended Minimum sentence C 123519 Fix taken at 12:35:19 UTC A Status A=active or V=Void. 4807.038,N Latitude 48 deg 07.038' N 01131.000,E Longitude 11 deg 31.000' E 022.4 Speed over the ground in knots 084.4 Track angle in degrees True 230394 Date - 23rd of March 1994 003.1,W Magnetic Variation *6A The checksum data, always begins with * Chương 2: Tổng quan về hệ thống GIS và kỹ thuật xây dựng bản đồ số 2.1 Tổng quan về hệ thống GIS 2.1.1 Giới thiệu về hệ thống GIS GIS(GIS – Geographic Information System) là hệ thống thông tin địa lý, nó là một nhánh của công nghệ thông tin được hình thành và những năm 1960 và phát triển rộng rãi trong 10 năm trở lại đây. GIS có khả năng trợ giúp các cơ quan chính phủ, các nhà quản lý, các doanh nghiệp, các cá nhân … đánh giá được hiện trạng của quá trình, các thực thể tự nhiên, kinh tế - xã hội thông qua các chức năng thu thập quản lý, truy vấn, phân tích và tích hợp các thông tin được gắn với nền bản đồ trên cơ sở tọa độ của cơ sở dữ liệu đầu vào. Một hệ thông GIS gồm các thành phần: con người, phần cứng, phần mềm và cơ sở dữ liệu. Mục đích là chúng ta có thể số hóa các bản đồ giấy thành các bản đồ số có thể lưu trên máy tính. Tuy có rất nhiều phần mềm hỗ trợ để số hóa bản đồ từ một bản đồ giấy sang bản đồ số nhưng trong đề tài này tôi dùng phần mềm Mapinfo 8.0 để số hóa bản đồ. GIS được hình thành từ các ngành khoa học: Địa lý, Bản đồ, Tin học và Toán học. Nguồn gốc của GIS là việc tạo các bản đô chuyên đề, các nhà quy hoạch sử dụng phương pháp chồng lắp bản đồ, kỹ thuật này còn được sử dụng trong việc tìm kiếm vị trí thích hợp cho các công trình được quy hoạch. Việc sử dụng máy tính trong vẽ bản đồ được bắt đầu vào cuối thập niên 50, đầu 60, từ đây khái niệm về GIS ra đời nhưng chỉ đến những năm 80 thì GIS mới có thể phát huy hết khả năng của nó do sự phát triển mạnh mẽ của công nghệ phần cứng. Bắt đầu từ thập niên 80, GIS đã trở nên phổ biến trong các lĩnh vực thương mại, khoa học và quản lý, chúng có thể gặp nhiều cách định nghĩa về GIS: Là một tập hợp của các phần cứng, phần mềm máy tính cùng với các thông tin địa lý. Tập hợp này được thiết kế để có thể thu thập, lưu trữ, cập nhập, thao tác, phân tích, thể hiện tất cả các hình thức thông tin mang tính không gian. Cơ sở dữ liệu GIS là sự tổng hợp có cấu trúc các dữ liệu số hóa không gian và phi không gian về các đối tượng bản đồ, mối liên hệ giữa các đối tượng không gian và các tinh chất của một vùng của đối tượng GIS được viết tắt của: G: Geographic – dữ liệu không gian thể hiện vị trí, hình dạng (điểm, đường, vùng) + I: Information – thông tin về thuộc tính, không thể hiện vị trí + S: System – Sự liên kết bên trong giữa các thành phần khác nhau (phần cứng, phần mềm). Cấu trúc dữ liệu trong GIS Dữ liệu của một hệ thống thông tin địa lý có thể chia thành hai dạng: - Hình ảnh (không gian) - Phi hình ảnh (thuộc tính) 2.1.2.1 Dữ liệu kiểu không gian Số liệu hình ảnh hay còn gọi là dữ liệu không gian là sự mô tả bằng kỹ thuật số các phần tử bản đồ. GIS sử dụng dữ liệu hình ảnh để thể hiện bản đồ ra màn hình hay ra giấy. Trong máy tính, dữ liệu không gian thường được thể hiện dưới các dạng sau: - Điểm - Đường - Vùng - Các điểm ảnh. Hình 2.1 Mô hình dữ liệu không gian được biểu diễn trong máy tính Các thành phần đồ họa trong cơ sở dữ liệu GIS thường được mô tả bằng nhiều lớp (layer), mỗi lớp chứa một nhóm đối tượng thuần nhất với vị trí của chúng theo hệ tọa độ chung của tất cả các lớp. 2.1.2.2 Dữ liệu kiểu phi không gian Số liệu thuộc tính thể hiện các tính chất, số lượng, chất lượng hay mối quan hệ của các phần tử bản đồ và các vị trí địa lý. Chúng được lưu trữ dưới dạng số hay ký tự. Thông thường dữ liệu được quản lý dưới dạng bảng (table) bao gồm các cột và mỗi cột là các trường (field), mỗi hang là một mẩu tin. Để định nghĩa mộ