Tin học ứng dụng (Bản đồ số) - Ebook

Bài giảng môn học Tin họcứng dụng ThS. Trần Quốc Vinh
5

Bảng 1: Một số Elipsoid thông dụng
Chiều dài của các
trục
Năm công bố Tên elipsoid
Trục a Trục b
1/f Những nơi sử dụng
1984 WGS-84 6378 137 6356 752 298.2572 GPS
1980 GRS-80 6378 136 6356 752 298.257 IUGS
1940 Krasovsky 6378 245 6356 863 298.3 Nga, Việt nam
1924 International 6378 388 6356 912 297 Châu âu Trung Quốc,
Nam Phi
1880 Clarke 1880 6378 249 6356 515 293.46 Châu Phi, Trung Đông
1866 Clarke 1860 6878 206 6356 584 294.98 USA, Canada,
Philippin,Việt Nam
1841 Bessel 6877 397 6356 079 299.15 Nhật Bản, Triều Tiên,
Indonesia
1830 Everest 6377 304 6356 103 300.80 India, Myanmar,
Malaysia,Việt Nam

1.2.1. Quá trình xây dựng hệ quy chiếu và hệ toạ độ Quốc gia
Khi Pháp đặt chân đến Đông Dơng đã quyết định sử dụng Hệ quy chiếu cho toàn Đông
Dơng với Elipsoid Clarke, điểm gốc đặt tại tháp cột cờ Hà Nội, lới chiếu toạ độ phẳng Bonne và
xây dựng hệ toạ độ bao gồm hàng nghìn điểm phủ trùm toàn Đông Dơng. Năm 1956 khi Mỹ tới
Miền Nam nớc ta cũng đã quyết định sử dụng hệ quy chiếu của Mỹ cho khu vực Nam á với
Elipsoid Everest, điểm gốc toạ độ tại ấn Độ, lới chiếu toạ độ phẳng UTM. Hệ toạ độ đã đợc thiết
lập cho Miền Nam nớc ta nối với các điểm toạ độ của Campuchia, Tháilan, ấn Độ. Từ sau giải
phóng Miền Nam cho tới nay chúng ta vẫn còn sử dụng nhiều t liệu đo đạc - bản đồ của Mỹ trong
hệ quy chiếu và hệ toạ độ này.
Năm 1959 Chính Phủ đã thành lập Cục Đo đạc và Bản đồ Nhà nớc và giao nhiệm vụ xây
dựng lới toạ độ Quốc gia, thành lập các loại bản đồ phục vụ các mục đích xây dựng và bảo vệ đất
nớc. Với sự giúp đỡ của các chuyên gia Trung Quốc, từ năm 1959 đến năm 1966, trên lãnh thổ
miền Bắc nớc ta (đến vĩ tuyến 17) đã đợc phủ kín lới các điểm toạ độ Nhà nớc hạng I,II.
Hệ Quy chiếu đợc lựa chọn là hệ thống chung cho các nớc xã hội chủ nghĩa với Elipsoid
Krasovski (bán trục lớn a=6378.425 m và độ dẹt f=1/298.3), điểm gốc tại đài thiên văn Pulkovo (tại
Liên Xô cũ), lới chiếu toạ độ phẳng Gauss-Kruger. Hệ toạ độ đợc truyền tới Việt Nam thông qua
lới toạ độ Quốc gia Trung Quốc. Năm 1972, Chính phủ đã quyết định công bố Hệ quy chiếu và hệ
toạ độ Quốc gia nói trên gọi là hệ Hà Nội 72 (HN72) để sử dụng thống nhất cho cả nớc.
Sau ngày giải phóng miền Nam thống nhất cả nớc, cục đo đạc và bản đồ Nhà nớc tiếp
tục phát triển lới toạ độ Nhà Nớc vào các tỉnh phía Nam. Với sự giúp đỡ từng phần của các
chuyên gia Liên Xô cũ, đến hết năm 1993 lới toạ độ Nhà Nớc đã đợc phủ kín gần toàn bộ lãnh
thổ. Năm 1990 Cục Đo đạc và Bản đồ Nhà Nớc đã quyết định sử dụng công nghệ định vị toàn
cầu GPS để hoàn chỉnh phần lới toạ độ còn thiếu trên các địa bàn khó khăn nh Tây Nguyên,
Sông Bé (cũ), Minh Hải (cũ), và phủ lới toạ độ trên toàn vùng biển cho đến các đảo thuộc quần
Bài giảng môn học Tin họcứng dụng ThS. Trần Quốc Vinh
6

đảo Trờng Sa. Do quá trình xây dựng lới toạ độ thực hiện trong một thời gian dài, phải đáp ứng
kịp thời toạ độ và bản đồ cho nhu cầu sử dụng thực tế nên toàn mạng lới bị chia cắt thành nhiều
khu vực riêng biệt, hình thức xây dựng lới rất đa dạng bao gồm cả công nghệ truyền thống và
công nghệ hiện đại nhất, toàn hệ thống cha đợc xử lý thống nhất.
Cho đến nay có thể khẳng định Hệ toạ độ Quốc gia HN - 72 hiện tại không đáp ứng đợc
các nhu cầu kỹ thuật mà thực tế đang đòi hỏi vì các lý do sau đây:
- Hệ Quy chiếu Quốc gia HN - 72 thực chất là hệ quy chiếu chung cho các nớc xã hội chủ
nghĩa trớc đây thiếu phù hợp với lãnh thổ Việt Nam, có độ lệch giữa mô hình vật lý và mô hình
toán học của trái đất quá lớn, từ đó tạo biến dạng lớn làm suy giảm độ chính xác của lới toạ độ và
bản đồ.
- Hiện nay các nớc thuộc phe xã hội chủ nghĩa cũ cũng đã thay đổi Hệ Quy chiếu Quốc
gia của nớc mình, không sử dụng Hệ Quy chiếu chung trớc đây, vì vậy Hệ Quy chiếu Quốc gia
Hà Nội - 72 cũng không tạo đợc bất kỳ một liên kết khu vực nào, gây khó khăn đáng kể trong việc
liên kết t liệu với quốc tế nhằm giải quyết các vấn đề hoạch định biên giới, dẫn đờng hàng
không, hàng hải .
- Hệ Quy chiếu Quốc gia Hà Nội - 72 hoàn toàn không tạo điều kiện thuận lợi để phát triển
công nghệ định vị hiện đại gọi là hệ thống định vị toàn cầu GPS (Global Position System) mà hiện
nay đã đợc phổ biến trên toàn thế giới và ở Việt Nam, sử dụng Hệ Quy chiếu Quốc gia Hà Nội -
72 gây hậu quả suy giảm độ chính xác định vị và tạo một quy trình công nghệ quá phức tạp khi xử
lý toán học các trị đo GPS.
- Hệ toạ độ Quốc gia của nớc ta hiện nay bị chia cắt thành nhiều khu vực nhỏ, thiếu tính
thống nhất trên địa bàn cả nớc, có độ chính xác tổng thể không đủ đáp ứng đợc yêu cầu đòi hỏi
của thực tế quản lý hành chính, điều hành kinh tế và đảm bảo an ninh Quốc phòng.
1.2.2. Các yêu cầu của một hệ Quy chiếu Quốc gia
Việc lựa chọn một Hệ Quy chiếu Quốc gia phù hợp và xử lý toán học nâng cao tính thống
nhất và độ chính xác Hệ Toạ độ Quốc gia là một nhiệm vụ bức xúc cần thực hiện. Hệ Quy chiếu
Quốc gia cần đợc lựa chọn theo những tiêu chuẩn sau:
- Phù hợp nhất với lãnh thổ Việt Nam để các t liệu đo đạc - bản đồ có độ biến dạng nhỏ
nhất.
- Tạo điều kiện áp dụng và phát triển các công nghệ định vị hiện đại có độ chính xác cao
(công nghệ định vị GPS hiện là phơng tiện phổ biến và chủ yếu để xây dựng lới toạ độ tại Việt
Nam)
- Hệ Qui chiếu phải phù hợp với tập quán sử dụng ở nớc ta và có tính phổ dụng trên thế
giới.
- Khi cần thiết có khả năng liên kết chính xác với các t liệu bản đồ khu vực và toàn cầu
nhằm giải quyết những vấn đề chung.
+ Đảm bảo tính bí mật tuyệt đối về Hệ toạ độ Quốc gia.
Bài giảng môn học Tin họcứng dụng ThS. Trần Quốc Vinh
7

+ Chi phí tối thiểu cho việc chuyển đổi hệ Qui chiếu và hệ toạ độ Quốc gia.
Hệ toạ độ Quốc gia cần đợc xử lý toán học để đảm bảo các yêu cầu sau:
- Thống nhất trên địa bàn toàn quốc.
- Độ chính xác cao nhất trên cơ sở tập hợp trị đo hiện tại là chủ yếu, khi cần thiết có thể đo
bổ sung không đáng kể.
- Tạo điều kiện sử dụng những phơng pháp xử lý toán học hiện đại theo nhiều phơng án
để cho kết quả tin cậy tuyệt đối.
1.2.3. Hệ Quy chiếu và hệ toạ độ quốc gia VN-2000
Từ năm 1992 đến nay, Cục Đo đạc bản đồ Nhà nớc nay là Bộ tài nguyên và Môi trờng
đã tiến hành công trình xây dựng Hệ Qui chiếu và Hệ toạ độ Quốc gia mới theo những tiêu chí nói
trên, bao gồm những nội dung chính sau đây:
- Đánh giá lại toàn bộ Hệ qui chiếu và Hệ toạ độ quốc gia Hà Nội - 72 đang sử dụng.
- Xây dựng lới toạ độ cấp 0 cạnh dài, độ chính xác cao bằng công nghệ định vị toàn cầu
GPS để bổ sung, thống nhất và nâng cao độ chính xác của lới toạ độ đã xây dựng; xác định toạ
độ điểm gốc toạ độ quốc gia.
- Tính toán chỉnh lý toán học toàn bộ hệ thống toạ độ quốc gia phủ trùm cả nớc.
- Nghiên cứu đề xuất Hệ Qui chiếu và Hệ Toạ độ Quốc gia phù hợp.
- Nghiên cứu đề xuất giải quyết vấn đề tính chuyển toạ độ và hệ thống bản đồ đã xuất bản
sau khi công bố Hệ qui chiếu và hệ Toạ độ Quốc gia mới.
Công trình do các nhà khoa học và chuyên gia hàng đầu của ngành đo đạc - bản đồ thực
hiện, đến nay đã đạt đợc những mục tiêu đề ra. Công trình đã đa ra một số phơng án lựa chọn
Hệ qui chiếu Quốc gia và xử lý toán học Hệ toạ độ Quốc gia để phân tích và so sánh. Kết luận của
công trình nghiên cứu này là:
Hệ Qui chiếu Quốc gia hợp lý bao gồm các yếu tố:
+ Elipsoid qui chiếu: WGS- 84 toàn cầu.
+ Điểm gốc Toạ độ Quốc gia: điểm đặt trong khuôn viên Viện Nghiên Cứu Địa chính, đờng
Hoàng Quốc Việt, Hà Nội.
+ Lới chiếu toạ độ phẳng: Lới chiếu UTM quốc tế.
+ Hệ thống bản đồ cơ bản: chia múi và phân mảnh theo hệ thống UTM quốc tế, danh pháp
tờ bản đồ theo hệ thống hiện hành có chú thích danh pháp quốc tế.
Hệ toạ độ Quốc gia đợc xác định thông qua việc xử lý toán học chặt chẽ kết hợp các số
liệu trắc địa, thiên văn, trọng lực, vệ tinh bằng 3 chơng trình tính toán khác nhau: một của nớc
ngoài và hai chơng trình trong nớc.
Cách lựa chọn Hệ Quy chiếu và Hệ Toạ độ Quốc gia nh vậy đảm bảo đầy đủ các tiêu chí
đã đặt ra ở trên.
Ngày 12/7/2000, thủ tớng Chính phủ ký quyết định sử dụng Hệ Qui chiếu và Hệ Toạ độ
Quốc gia VN- 2000. Hệ quy chiếu và hệ toạ độ Quốc gia VN2000 có các yếu tố chính sau đây:
Bài giảng môn học Tin họcứng dụng ThS. Trần Quốc Vinh
8

- Elipsoid quy chiếu: WGS-84 toàn cầu đợc định vị phù hợp với lãnh thổ Việt Nam, có kích
thớc nh sau:
+ Bán trục lớn a=6378137,000 m
+ Độ dẹt

=298,257223563
- Điểm gốc toạ độ quốc gia: Điểm N00 đặt trong khuôn viên Viện Nghiên cứu địa chính,
đờng Hoàng Quốc Việt, Hà Nội
- Lới chiếu toạ độ phẳng: Lới chiếu UTM quốc tế
- Chia múi và phân mảnh hệ thống bản đồ cơ bản: Theo hệ thống UTM quốc tế, danh pháp
tờ bản đồ theo hệ thống hiện hành có chú thích danh pháp Quốc tế.
1.3. Hệ thống định vị toàn cầu
1.3.1. Giới thiệu
Từ những năm 1960, cơ quan Hàng không và Vũ trụ (NASA) cùng với quân đội Hoa Kỳ đã
tiến hành chơng trình nghiên cứu, phát triển hệ thống dẫn đờng và định vị chính xác bằng vệ tinh
nhân tạo. Hệ thống định vị dẫn đờng bằng vệ tinh thế hệ đầu tiên là hệ thống TRANSIT. Hệ thống
này có 6 vệ tinh, bay cao 1075 km trên các quỹ đạo hầu nh tròn, cách đều nhau và có góc
nghiêng so với mặt phẳng xích đạo trái đất xấp xỉ 90
0
. TRANSIT đợc sử dụng trong thơng mại
vào năm 1967, một thời gian sau đó nó bắt đầu đợc sử dụng trong trắc địa. Việc thiết lập mạng
lới điểm định vị khống chế toàn cầu là những ứng dụng sớm nhất và có ý nghĩa nhất của hệ
TRANSIT.
Định vị toàn cầu bằng hệ TRANSIT cần thời gian quan trắc rất lâu, độ chính xác định vị với
một lần vệ tinh bay qua cỡ 20m. Đây chính là nhợc điểm lớn nhất của TRANSIT trong việc đáp
ứng nhu cầu định vị nhanh với độ chính xác cao.
Tiếp sau thành công của TRANSIT, năm 1978 hệ thống định vị vệ tinh thế hệ thứ hai đợc
đa vào hoạt động có tên là Hệ thống định vị toàn cầu: NAVSTAR - GPS gọi tắt là GPS. Đến
năm 1990, hệ thống GPS đã thiết lập đợc một mạng lới 24 vệ tinh bay trong 6 quỹ đạo tròn trong
không gian bao quanh trái đất với chu kỳ 12 giờ, độ cao 20.200 km. Với cách bố trí này thì trong
suốt 24 giờ tại bất kỳ một điểm nào trên trái đất cũng sẽ quan sát đợc ít nhất 4 vệ tinh. Độ chính
xác định vị bằng GPS đợc nâng cao, và khắc phục đợc nhợc điểm về thời gian quan trắc so với
hệ TRANSIT. Mặc dù thiết kế ban đầu của GPS nhằm phục vụ cho mục đích quân sự, nhng ngày
nay đã đợc ứng dụng rộng rãi trong các hoạt động kinh tế, xã hội và trắc địa, bản đồ. Sự phát
triển của hệ thống GPS và công nghệ thông tin đã đổi mới công nghệ cho nhiều lĩnh vực, đặc biệt
là trong đo đạc, bản đồ cũng nh quản lý tài nguyên chuyển sang một giai đoạn mới hiện đại hơn,
chính xác hơn và có quy mô rộng hơn.
Hệ thống định vị toàn cầu mới ra đời nhng đã nhanh chóng trở thành một công cụ quan
trọng trong các lĩnh vực nghiên cứu ở khắp mọi quốc gia và trong mọi quy mô nhờ các tính u việt
của nó. Trớc hết nhìn một cách tổng quan, trong điều kiện hiện nay mọi quốc gia và tổ chức
Bài giảng môn học Tin họcứng dụng ThS. Trần Quốc Vinh
9
nghiên cứu khoa học đã có thể trang bị cho mình loại kỹ thuật này, cả phần cứng và phần mềm.
Thứ hai là việc sử dụng máy GPS rất đơn giản và tiện lợi, không đòi hỏi một quá trình đào tạo đáng
kể nào khiến cho nó dễ dàng phổ biến và phát triển. Thứ ba là GPS đo đợc cả ngày lẫn đêm,
trong mọi điều kiện thời tiết. Một u điểm nổi bật của GPS nữa là không cần tầm nhìn thông của
các điểm đo, do đó không mất thời gian và công sức để phát cây, thông hớng, tránh chặt phá
rừng, bảo vệ tài nguyên, môi trờng.
ở nớc ta, trong những năm đầu của thập kỷ 90 ngành đo đạc và bản đồ đã nghiên cứu và
ứng dụng thành công hệ thống định vị toàn cầu. Trong một thời gian ngắn nớc ta đã lập xong hệ
thống lới khống chế ở những vùng đặc biệt khó khăn cha xây dựng đợc nh Tây nguyên, Sông
Bé, Cà MauNhững năm sau đó, công nghệ GPS đã đóng vai trò quyết định trong việc đo lới
cấp 0 lập hệ quy chiếu Quốc gia mới cũng nh việc lập lới hạng III phủ trùm lãnh thổ. Ngày nay
thiết bị thu tín hiệu GPS đợc phát triển ngày càng hoàn thiện cả về phần cứng và phần mềm,
cùng với sự phát triển kỹ thuật xử lý tín hiệu GPS đã đem lại kết quả định vị chính xác với độ tin cậy
cao và phạm vi ứng dụng ngày càng mở rộng.

Hình 2: Các vệ tinh GPS trong vũ trụ
Cùng có tính năng tơng tự nh hệ thống GPS đang hoạt động, còn có hệ thống GLONASS
của Nga. Tuy nhiên, về phạm vi sử dụng thì hệ thống GPS đợc sử dụng phổ biến và rộng rãi hơn.
Vừa qua (5/2003), các quốc gia thành viên của cơ quan vũ trụ Châu Âu (ESA) vừa nhất trí
về kế hoạch phát triển Hệ thống định vị vệ tinh GALILEO. Dự án chung giữa ESA và EU này sẽ là
đối thủ cạnh tranh của Hệ thống định vị toàn cầu (GPS) do quân đội Mỹ điều khiển. Hệ thống
GALILEO bao gồm 30 vệ tinh (3 vệ tinh dự trữ) quay theo quỹ đạo gần tròn với độ cao 23.600 km,
nó sẽ cung cấp dịch vụ thơng mại chính xác hơn GPS. Toàn bộ hệ thống dự kiến sẽ hoàn tất

Bài giảng môn học Tin họcứng dụng ThS. Trần Quốc Vinh
10
trong năm 2008. Trong tơng lai, hệ thống GALILEO sẽ là đối thủ cạnh tranh với thị trờng hệ
thống GPS.
1.3.2. Cấu trúc cơ bản hệ thống GPS
Hệ thống định vị toàn cầu (GPS) là một hệ thống định vị không gian cơ sở phủ trùm sóng
trên toàn cầu, có thể xác định vận tốc, thời gian và vị trí theo cả 3 chiều trên 24 giờ đồng hồ. GPS
sử dụng vệ tinh trong không gian để xác định mọi vị trí trên trái đất. Theo sự phân bố không gian,
ngời ta chia GPS thành 3 thành phần: Đoạn sử dụng, đoạn kiểm soát, đoạn không gian.
- Đoạn sử dụng (User Segment): bao gồm ngời sử dụng, thiết bị thu GPS và phần mềm
xử l ý số liệu. Thiết bị thu GPS là thiết bị thu sóng đặc biệt, đợc thiết kế để nhận tín hiệu sóng
chuyển từ vệ tinh xuống, xác định và tính toán vị trí các đối tợng trong không gian. Máy thu GPS
có thể đặt cố định trên mặt đất, trên các phơng
tiện chuyển động nh ô tô, xe đạp, máy bay,
tên lửa, vệ tinh Thiết bị thu GPS có thể là 1
máy thu riêng biệt hoạt động độc lập (định vị
tuyệt đối), có thể một nhóm máy thu hoạt động
đồng thời (định vị tơng đối) hoặc hoạt động
theo chế độ một máy thu đóng vai trò máy chủ
phát tín hiệu vô tuyến hiệu chỉnh cho các máy
thu khác ( trờng hợp định vị vi phân). Kích cỡ,
hình dáng và giá của thiết bị thu này phụ thuộc
vào chức năng và mục tiêu sử dụng GPS.
Hình 3: Các bộ phận cấu thành Hệ thống định vị toàn cầu GPS
- Đoạn không gian (Space Segment): gồm 24 vệ tinh GPS và 3 vệ tinh dự trữ, bay trong 6
mặt phẳng quỹ đạo nghiêng 55
0
so với mặt phẳng xích đạo, mỗi mặt phẳng có 4 hoặc 5 vệ tinh với
độ cao 20.200 km. Mỗi vệ tinh có trang bị tên lửa đẩy để điều chỉnh quỹ đạo và có thời hạn sử
dụng khoảng 7,5 năm, có thể chuyển thông tin về thời gian và vị trí tới ngời sử dụng.
- Đoạn điều khiển (Control Segment): bao gồm 5 trạm mặt đất đợc phân bố đều quanh
tráI đất trong đó có một trạm chủ (Master Station) và 4 trạm theo dõi (Monitor Station) có thể theo
dõi và điều khiển đợc vệ tinh. Nhiệm vụ của bộ phận điều khiển là điều khiển toàn bộ hoạt động
và các chức năng của vệ tinh trên cơ sở theo dõi chuyển động quỹ đạo của vệ tinh
Bộ phận điều khiển tính toán hiệu chỉnh khoảng cách đến vệ tinh, đồng hồ trên vệ tinh, các
số liệu khí tợng và cung cấp cho ngời sử dụng thông qua các sóng tải. Việc chính xác hoá
thông tin (hoặc gây nhiễu) đợc tiến hành 3 lần trong một ngày. Muốn thu nhận thông tin có độ
chính xác cao, cần phải liên hệ với nhà cung cấp (NASA).

Bài giảng môn học Tin họcứng dụng ThS. Trần Quốc Vinh
11


1.3.3 Nguyên l
ý định vị GPS
Định vị là việc xác định vị trí điểm đo. Có 2 phơng pháp định vị có bản: định vị tuyệt đối
(định vị điểm đơn) và định vị tơng đối.
1.3.3.1. Định vị tuyệt đối
Nguyên tắc cơ bản của GPS là phép đo đạc
tam giác từ vệ tinh. Để áp dụng phép đo đạc tam
giác này, bộ phận thu sẽ đo khoảng cách từ máy
thu đến vệ tinh. Máy thu GPS có một đồng hồ bên
trong, đồng bộ với đồng hồ trên vệ tinh. Khi vệ tinh
gửi tín hiệu, thời gian đó đợc ghi lại trên GPS. Máy
thu GPS sẽ so sánh thời gian trên vệ tinh với thời
gian trên đồng hồ của nó, tính ra sự khác nhau về
thời gian. Dùng sự khác nhau này cùng với tốc độ
của ánh sáng để tính ra khoảng cách từ máy thu
đến vệ tinh. Về mặt hình học, có thể mô tả sự định
vị tại một thời điểm nh sau:
- Với 1 vệ tinh GPS thì điểm cần đo sẽ nằm trên một mặt cầu có tâm là vị trí vệ tinh, bán
kính bằng khoảng cách đo đợc từ vệ tinh tới máy thu.
- Với 2 vệ tinh GPS thì điểm đo nằm trên mặt cầu thứ 2, có tâm là vệ tinh thứ 2, có bán kính
là khoảng cách từ vệ tinh thứ 2 đến máy thu. Kết hợp trị đo đến hai vệ tinh thì vị trí điểm đo nằm
trên hai mặt cầu trong không gian, đó là một vòng tròn.
- Nếu có vệ tinh thứ 3, tơng tự trên vị trí điểm đo là giao của mặt cầu thứ ba với đờng tròn
trên, kết quả cho ta 2 vị trí trong không gian.

Bài giảng môn học Tin họcứng dụng ThS. Trần Quốc Vinh
12
- Nếu có vệ tinh thứ 4 thì kết quả là tổng hợp sẽ cho một nghiệm duy nhất, đó chính là vị trí
chính xác điểm. Ngoài ra, vệ tinh thứ t còn có nhiệm vụ hiệu chỉnh sai số. Càng thu đợc tín hiệu
nhiều vệ tinh thì độ chính xác định vị càng cao.
1.3.3.2. Định vị tuơng đối
Do ảnh hởng của sai số vị tri của các vệ tinh trên quỹ đạo, do sai số đồng hồ và các yếu
tố môi trờng truyền sóng khác dẫn đến độ chính xác định vị điểm đơn thấp khoảng 20-30m. Với
độ chính xác này không thể áp dụng cho công tác trắc địa. Phơng pháp định vị cho phép sử dụng
hệ thống GPS trong đo đạc trắc địa có độ chính xác cao đó là định vị tơng đối. Sự khác nhau của
phơng pháp này ở chỗ phải sử dụng tối thiểu 2 máy thu tín hiệu vệ tinh đồng thời.
Để đạt đợc độ chính xác cao trong định vị tơng đối ngời ta tạo ra các sai phân. Nguyên
tắc chủ yếu dựa trên sự đồng ảnh hởng của các đại lợng đo, nguồn sai số khi đo nhằm loại trừ
hoặc giảm bớt các sai số trên. Định vị tơng đối có thể đạt tới độ chính xác đến cm.
1.3.4. Các loại máy thu GPS
- Loại dẫn đờng

Sử dụng chủ yếu để dẫn đờng,
điều tra nguồn tài nguyên thiên nhiên,
lập bản đồ tỷ lệ nhỏ. Loại này tơng đối
rẻ tiền, dễ sử dụng. Độ chính xác thấp
(từ 10-15m) và hạn chế thông tin lu
trữ.


GPS V, GPS 12 XL, GPS 12 độ chính xác 10-15 m.
- Loại để khảo sát
Chủ yếu dùng cho việc xây dựng bản đồ và thu thập dữ liệu GIS với độ chính xác cao. Loại
này đắt tiền hơn, hoạt động phức tạp hơn và nhiều chức năng hơn, có thể lu trữ nhiều thông tin
hơn. Độ chính xác định vị điểm từ 3 - 5 m. Có khả năng lu trữ và
download dữ liệu tốt.







GPS ProMark 2 GPS ProMark X, độ chính xác 2-3m.
Bài giảng môn học Tin họcứng dụng ThS. Trần Quốc Vinh
13

- Loại dùng để đo lới lập bản đồ tỷ lệ lớn
Đợc sử dụng để đo đạc lới trắc địa, lập bản đồ tỷ lệ lớn . Loại này có độ chính xác cao,
đắt tiền.
1.3.5. Thành lập bản đồ bằng công nghệ GPS
1.3.5.1. Các phơng pháp đo GPS
- Đo GPS tuyệt đối: Là kỹ thuật xác định tọa độ của điểm đặt máy thu tín hiệu vệ tinh trong
hệ tọa độ toàn cầu WGS84. Kỹ thuật định vị này là việc tính tọa độ của điểm đo nhờ việc giảI bàI
toán giao hội nghịch khôn gian dựa trên cơ sở khoảng cách đo đợc từ các vệ tinh đến máy thu và
tọa độ của các vệ tinh tại thời điểm đo. Do có nhiều nguồn sai số nên độ chính xác vị trí điểm thấp,
không dùng đợc cho việc đo đạc chính xác, dùng chủ yếu cho việc dẫn đờng, các mục đích đo
đạc không yêu cầu độ chính xác cao.
- Đo GPS tơng đối: Đo GPS tơng đối do loại bỏ đợc nhiều nguồn sai số nên cho độ
chính xác cao, đợc dùng trong đo đạc, xây dựng lới khống chế trắc địa và công tác đo đạc bản
đồ các tỷ lệ. Đo GPS tơng đối có thể đợc chia thành đo GPS tĩnh, tĩnh nhanh và đo GPS động.
+ Đo GPS tĩnh, tĩnh nhanh dựa trên cơ sở đặt hai hay nhiều máy thu cố định thu tín hiệu
GPS tại các điểm cần đo tọa độ trong khoảng thời gian ~1 giờ. Đo GPS tĩnh có độ chính xác cao
cỡ 1cm, thờng dùng để thành lập lới khống chế trắc địa.
+ Đo GPS động đợc tiến hành với một máy đặt tại trạm cố định và nhiều trạm máy khác di
động đến các điểm đo. Đo GPS động là giảI pháp nhằm giảm thiểu thời gian đo so với đo GPS tĩnh
nhng vẫn đảm bảo đợc độ chính xác đo tọa độ đến cm.
1.3.5.2. Thành lập bản đồ địa chính bằng GPS
Nếu khu vực đo vẽ bản đồ địa chính cơ sở đủ điều kiện áp dụng công nghệ định vị toàn cầu
GPS thì có thể áp dụng công nghệ GPS động để thành lập BĐĐC.
Có hai phơng pháp sử dụng công nghệ đo GPS động đó là phơng pháp đo phân sai GPS
(DGPS: Differential GPS) và phơng pháp GPS động thời gian thực RTK (Real Time Kinematic).
- Phơng pháp phân sai GPS (DGPS) dựa trên cơ sở một trạm đặt máy thu tĩnh (tại điểm
địa chính cơ sở) và một số trạm máy thu động (đặt liên tiếp tại các điểm đo chi tiết). Số liệu tại trạm
tĩnh và trạm động đợc xử lý chung để cải chính phân sai cho gia số toạ độ giữa trạm tĩnh và trạm
động. Tuỳ theo thể loại thiết bị và khoảng cách giữa trạm tĩnh và trạm động, phơng pháp DGPS
có thể đạt độ chính xác từ dm tới m.
- Phơng pháp GPS RTK cũng dựa trên cơ sở 1 trạm đặt máy thu tĩnh (tại điểm địa chính cơ
sở) và một số trạm thu động (đặt liên tiếp tại các điểm đo chi tiết). Số liệu tại trạm tĩnh đợc gửi tức
thời tới trạm động bằng thiết bị thu phát sóng vô tuyến (Radio link) để xử lý tính toán toạ độ trạm
động theo toạ độ trạm tĩnh. Tuỳ theo thể loại thiết bị GPS, phơng pháp đo GPS RTK có thể đạt độ
chính xác từ 1 cm đến 5 cm.
Bài giảng môn học Tin họcứng dụng ThS. Trần Quốc Vinh
14
Việc áp dụng công nghệ đo GPS động để đo vẽ bản đồ địa chính cơ sở chỉ đòi hỏi các điểm
địa chính cơ sở để đặt các trạm tĩnh, không cần phát triển tăng dày các điểm địa chính cấp 1 và
các cấp thấp hơn.
1.4. Cơ sở dữ liệu bản đồ số
1.4.1. Khái niệm bản đồ số
Trớc đây, bản đồ thờng đợc vẽ bằng tay trên giấy, các thông tin đợc thể hiện nhờ các
đờng nét, màu sắc, hệ thống ký hiệu và các ghi chú.

Hình 4: Bản đồ mô hình lập thể
Ngày nay, cùng với sự phát triển của các ngành điện tử, tin học, sự phát triển của phần
cứng lẫn phần mềm máy tính, các thiết bị đo đạc, ghi tự động, các loại máy in, máy vẽ có chất
lợng cao không ngừng đợc hoàn thiện. Công nghệ thông tin thực sự đã thâm nhập vào mọi lĩnh
vực đời sống xã hội, đặc biệt là trong lĩnh vực quản lý nguồn tài nguyên thiên nhiên đất đai. Sự ra
đời của hệ thống thông tin địa lý (GIS) và hệ thống thông tin đất đai (LIS) đã tạo một bớc ngoặt
chuyển từ phơng thức quản lý thủ công trớc đây sang một phơng thức mới, quản lý, xử lý dữ liệu
trên máy tính.
Bản đồ là một thành phần quan trọng, là một trong hai dạng dữ liệu cơ bản của một hệ
thống thông tin địa lý. Các đối tợng địa lý đợc thể hiện trên bản đồ dựa trên mô hình toán học
trong không gian 2 chiều hoặc 3 chiều. Bản đồ số có thể đợc hiểu nh là một tập hợp có tổ chức
các dữ liệu bản đồ đợc lu trữ, xử lý, hiển thị, thể hiện hình ảnh bản đồ trên máy tính. Bản đồ số
đợc lu trữ bằng các File dữ liệu lu trong bộ nhớ máy tính, có thể thể hiện hình ảnh bản đồ giống
nh bản đồ truyền thống trên màn hình máy tính, có thể thông qua các thiết bị máy in, máy vẽ để in
ra giấy nh bản đồ thông thờng.

Xem chi tiết: Tin học ứng dụng (Bản đồ số) - Ebook