Đang tải... (xem toàn văn)
Đồ án tốt nghiệp: Phương án kinh tế kỹ thuật xây dựng lưới khống chế cơ sở bằng công nghệ GPS cho khu đô thị tại xã Vân Canh Hoài Đức Hà Nội Đồ án tốt nghiệp với đề tài Phương án kinh tế kỹ thuật xây dựng lưới khống chế cơ sở bằng công nghệ GPS cho khu đô thị tại xã Vân Canh –Hoài Đức Hà Nội có nội dung gồm 3 chương: chương 1 khái quát về công nghệ GPS, chương 2 thiết kế lưới khống chế cơ sở khu đô thị Vân Canh Hoài Đức Hà Nội, chương 3 hạch toán kinh tế.
đồ áN TốT NGHIệP TRờng đại học mỏ - địa ch©t LỜI MỞ ĐẦU Trong giai đoạn nay, trước phát triển vũ bão khoa học công nghệ, việc áp dụng thành tựu khoa học kỹ thuật tiên tiến vào tất lĩnh vực đời sống xã hội tất yếu khách quan Trong trắc địa vậy, công nghệ GPS mở kỷ nguyên mới, thay công nghệ truyền thống việc thành lập xây dựng mạng lưới toạ độ cấp Ứng dụng công nghệ GPS cho phép thành lập mạng lưới toạ độ diện rộng, bao phủ tồn quốc mà cịn cho phép liên kết với mạng lưới giới Công nghệ GPS giúp nhà quản lý giải toán vĩ mơ mang tính tồn cầu Chúng ta ứng dụng cơng nghệ GPS 10 năm qua giải toán lớn (xây dựng hệ VN2000, thành lập mạng lưới Địa sở phủ trùm toàn quốc, ghép nối toạ độ VN2000 với hệ toạ độ khác, xây dựng trạm DGPS…) Khi xây dựng khu thị, cơng tác trắc địa đóng vai trị quan trọng , phục vụ cho cơng tác quy hoạch cơng tác bố trí cơng trình Nhằm tìm hiểu vân đề này, em nhận đề tài: “Phương án kinh tế kỹ thuật xây dựng lưới khống chế sở công nghệ GPS cho khu đô thị xã Vân Canh – Hoài Đức – Hà Nội ” Đồ án gồm chương: Chương I: Khái quát công nghệ GPS Chương II: Thiết kế lưới khống chế sở khu thị Vân Canh – Hồi Đức – Hà Nội Chương III: Hạch toán kinh tế SV: NGUYỄN HỒNG HẢI LỚP: TRẮC ĐỊA A- K50 đồ áN TốT NGHIệP TRờng đại học mỏ - địa ch©t KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Trong q trình nghiên cứu, em nhận hướng dẫn nhiệt tình TS Lê Minh Tá thầy cô giáo môn trắc địa cao cấp, thầy cô giáo khoa Trắc địa – Trường Đại học Mỏ-Địa Chất Mặc dù có nhiều cố gắng, trình độ cịn hạn chế nên đồ án khơng thể tránh khỏi sai sót, mong nhận bảo thầy cô giáo đóng góp bạn đồng nghiệp để đồ án em hoàn thiện Em xin chân thành cảm ơn! Hà Nội, tháng 10 năm 2011 Sinh viên thực Nguyễn Hồng Hải SV: NGUYỄN HỒNG HẢI LỚP: TRẮC ĐỊA A- K50 ®å áN TốT NGHIệP TRờng đại học mỏ - địa chât MỤC LỤC LỜI MỞ ĐẦU MỤC LỤC CHƯƠNG I: KHÁI QUÁT VỀ CÔNG NGHỆ GPS I.1 CẤU TRÚC VÀ NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG CỦA HỆ THỐNG GPS I.1.1 Đoạn không gian .6 1.1.2 Đoạn điều khiển .7 1.1.3 Đoạn sử dụng 1.2 CÁC NGUYÊN LÝ ĐỊNH VỊ 1.2.1 Các đại lượng đo 1.2.2 Định vị tuyệt đối (Point Positioning) 10 1.2.3 Định vị tương đối (Relative Positioning) 11 I.3 CÁC PHƯƠNG PHÁP ĐO VÀ CÁC NGUỒN SAI SỐ 13 I.3.1 Đo cải phân sai GPS (Code – based Differential GPS) 13 I.3.2 Đo tĩnh (Static) 14 I.3.3 Kỹ thuật đo động (Kinematic) .14 I.3.4 Kỹ thuật đo giả động (Pseudo - Kinematic) 15 I.3.5 Các nguồn sai số định vị GPS 16 I.4 CÁC PHƯƠNG PHÁP CƠ BẢN THÀNH LẬP LƯỚI 19 I.5 CÁC ỨNG DỤNG CỦA GPS TRONG TRẮC ĐỊA 22 I.5.1 Xây dựng lưới khống chế mặt .22 I.5.2 GPS phục vụ đo vẽ địa 24 CHƯƠNG II: THIẾT KẾ LƯỚI KHỐNG CHẾ CƠ SỞ KHU ĐÔ THỊ VÂN CANH- HOÀI ĐỨC- HÀ NỘI 26 II.1 MỤC ĐÍCH, U CẦU 26 II.2 ĐẶC ĐIỂM, TÌNH HÌNH KHU ĐO 28 II.3 THIẾT KẾ LƯỚI GPS 29 II.3.1 Phương án thành lập lưới 29 II.3.2 Thiết kế đồ hình lưới 31 II.3.3 Phương án tổ chức thi công 32 CHƯƠNG III: HẠCH TOÁN KINH TẾ 35 III.1 CĂN CỨ PHÁP LÝ 35 III.2 DỰ TOÁN KINH PHÍ 35 III.2.1 Chi phí trực tiếp A .36 III.2.2 Tính chi phí chung (B) chi phí khác (F) 39 III.2.3 Thuế giá trị gia tăng 40 III.3 CÁC BIỆN PHÁP ĐỀ PHỊNG VÀ THỰC HIỆN AN TỒN LAO ĐỘNG 45 III.4 Các biện pháp nâng cao suất lao động 46 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 48 SV: NGUYỄN HỒNG HẢI LỚP: TRẮC A A- K50 đồ áN TốT NGHIệP TRờng đại học mỏ - địa chât TI LIU THAM KHO 49 SV: NGUYỄN HỒNG HẢI LỚP: TRC A A- K50 đồ áN TốT NGHIệP TRờng đại học mỏ - địa chât CHNG I: KHI QUT V CƠNG NGHỆ GPS Từ năm 1960, Bộ Quốc phịng Mỹ quan hàng không quốc gia (NASA) triển khai hệ thống đạo hành mang tên TRANSIT Hệ thống sớm đạt ưu điểm hệ thống đạo hàng trở thành dịch vụ dẫn đường từ năm 1967 Hệ thống TRANSIT hoạt động nguyên lý Dopper, vệ tinh TRANSIT phát tín hiệu hai tần số 150 MHz 400MHz Với tần số tín hiệu truyền từ vệ tinh dễ bị tầng điện ly làm chậm bị nhiễu Việc quan sát vệ tinh TRANSIT kéo dài 20’, yêu cẩu định vị điểm phải quan sát vệ tinh 1h-3h Theo ước tính có khoảng 80.000 đơn vị dân sử dụng hệ thống TRANSIT cho đạo hàng Hệ thống TRANSIT kết thúc sử dụng vào năm 1996 Hệ thống định vị toàn cầu GPS viết đầy đủ NAVSTAR GPS (Navigation Satellite Timing and Global Positioning System) Ngày 22 tháng năm 1978 vệ tinh hệ thống định vị toàn cầu GPS đưa lên quỹ đạo Từ năm 1978-1985 có 11 vệ tinh Block I phóng lên quỹ đạo Hiện nay, hầu hết số vệ tinh thuộc Block I hết thời hạn sử dụng Việc phóng vệ tinh hệ Block II bắt đầu vào năm 1989, sau giai đoạn hệ thống gồm 24 vệ tinh triển khai quỹ đạo nghiêng 55 so với mặt phẳng xích đạo trái đất với chu kỳ 12h độ cao khoảng 20.200km Loại vệ tinh hệ II (Block IIR) đưa lên quỹ đạo vào năm 1995 [10], có 32 vệ tinh GPS hoạt động Trước năm 1980 hệ thống GPS sử dụng cho mục đích quân sự, sau năm 1980 phủ Mỹ cho phép đưa vào sử dụng lĩnh vực phi quân I.1 Cấu trúc nguyên lý hoạt động hệ thống GPS Hệ thống định vị toàn cầu GPS gồm phận là: SV: NGUYỄN HNG HI LP: TRC A A- K50 đồ áN TốT NGHIệP TRờng đại học mỏ - địa chât on không gian (Space Segment) Đoạn điều khiển (Control Segment) Đoạn sử dụng (User Segment) I.1.1 Đoạn không gian Đoạn không gian bao gồm 24 vệ tinh chuyển động mặt phẳng quỹ đạo độ cao khoảng 20200km Mặt phẳng quỹ đạo nghiêng với mặt phẳng xích đạo trái đất góc 550 Vệ tinh GPS chuyển đơng quỹ đạo gần tròn với chu kỳ 718 phút (12 giờ) Với phân bố vệ tinh quỹ đạo, suốt thời gian vị trí quan sát trái đất quan sát tối thiểu vệ tinh Hình 2: Số lượng vệ tinh thời điểm Hình 1:Các vệ tinh GPS bầu trời 24 Các vệ tinh GPS có trọng lượng khoảng 1600 kg phóng khoảng 800kg quỹ đạo Theo thiết kế, tuổi thọ vệ tinh khoảng 7,5 năm Năng lượng cung cấp cho hoạt động thiết bị vệ tinh lượng mặt trời Mỗi vệ tinh trang bị đồng hồ nguyên tử, có đồng hồ loại Censium đồng hồ loại Radium có độ xác thời gian 10 -12s Các đồng hồ mục đích dự phịng mà cịn tạo sở giám sát thời gian cung cấp Thêm vào đó, vệ tinh cịn trang bị tạo dao động thạch anh với độ xác cao Các vệ tinh GPS có thiết bị tạo dao động với tần số sở chuẩn f0 = 10.24 MHz Từ tần số sở thiết bị tạo tần số sóng tải L1,L2 SV: NGUYỄN HNG HI LP: TRC A A- K50 đồ áN TốT NGHIệP TRờng đại học mỏ - địa chât L1 = 154 f0 = 1575.42 MHz có bước sóng λ1 = 19.032 m L2 = 120 f0 = 1227.60 MHz có bước sóng λ2 = 24.142 m 1.1.2 Đoạn điều khiển Đoạn điều khiển gồm trạm mặt đất phân bố quanh trái đất có trạm chủ (Master Station) đặt không quân Falcon Colorado Spring, bang Colorado, USA Các trạm theo dõi Hawai (Thái Bình Dương), Ascension Island (Đại Tây Dương), Diego Garcia (Ấn Độ Dương) Kwajalein (Tây Thái Bình Dương) có nhiệm vụ theo dõi liên tục tất vệ tinh quan sát Trạm chủ nơi nhận xử lý tín hiệu thu từ vệ tinh trạm theo dõi Sau số liệu GPS thu thập, xử lý, toạ độ độ lệch đồng hồ vệ tinh tính tốn hiệu chỉnh trạm chủ sau truyền tới vệ tinh hàng ngày qua trạm theo dõi 1.1.3 Đoạn sử dụng Gồm tất máy móc thiết bị nhận thơng tin từ vệ tinh để khai thác, sử dụng cho mục đích yêu cầu khác dẫn đường biển, không đất liền, phục vụ cho công tác đo đạc nhiều nơi giới Máy thu GPS phần cứng quan trọng đoạn sử dụng Nhờ tiến kỹ thuật lĩnh vực điện tử viễn thơng kỹ thuật thơng tin tín hiệu số, máy thu GPS ngày hoàn thiện Một số hãng chế tạo cho đời máy thu thu đồng thời tín hiệu vệ tinh GPS GLONASS Cùng với máy thu cịn có phần mềm phục vụ xử lý thông tin Trimvec, Trimnet Plus, GPSurvey,… Các phần mềm ngày hoàn thiện, nâng cao độ xác hiệu tính toán, xử lý SV: NGUYỄN HỒNG HẢI LỚP: TRẮC A A- K50 đồ áN TốT NGHIệP TRờng đại học mỏ - địa chât 1.2 Cỏc nguyờn lý nh v 1.2.1 Các đại lượng đo Việc định vị GPS thực sở sử dụng hai dạng đại lượng đo bản, đo khoảng cách giả theo code tựa ngẫu nhiên (C/A-code P-code) đo pha sóng tải (L1, L2) Đo khoảng cách giả theo C/A code P-code Code tựa ngẫu nhiên phát từ vệ tinh với sóng tải Máy thu GPS tạo code tựa ngẫu nhiên Bằng cách so sánh code thu từ vệ tinh code máy thu tạo xác định khoảng cách thời gian lan truyền tín hiệu code, từ dễ dàng xác định khoảng cách từ vệ tinh đến máy thu (đến tâm anten máy thu) Do có khơng đồng đồng hồ vệ tinh máy thu, có ảnh hưởng mơi trường lan truyền tín hiệu nên khoảng cách tính theo khoảng thời gian đo khoảng cách thực vệ tinh máy thu, khoảng cách giả Nếu ký hiệu toạ độ vệ tinh x s, ys, zs; toạ độ điểm xét (máy thu) x, y, z; thời gian lan truyền tín hiệu từ vệ tinh đến điểm xét t, sai số không đồng đồng hồ vệ tinh máy thu ∆t, khoảng cách giả đo R, ta có phương trình: R = c(t+∆t) = + c∆t (1.1) Trong c tốc độ lan truyền tín hiệu SV: NGUYỄN HỒNG HẢI LỚP: TRẮC ĐỊA A- K50 đồ áN TốT NGHIệP TRờng đại học mỏ - địa chât Hỡnh 3: Nguyờn lý xỏc nh v trí GPS Trong trường hợp sử dụng C/A code, theo dự tính nhà thiết kế hệ thống GPS, kỹ thuật đo khoảng cách thời gian lan truyền tín hiệu đảm bảo độ xác đo khoảng cách tương ứng cỡ 30m Nếu tính đến ảnh hưởng điều kiện lan truyền tín hiệu, sai số đo khoảng cách theo C/A code mức 100m mức chấp nhận khách hàng dân khai thác Song kỹ thuật xử lý tín hiệu code phát đến mức đảm bảo độ xác đo khoảng cách cỡ 3m, tức không thua so với trường hợp sử dụng P-code vốn không dành cho khách hàng đại trà Chính lý đo mà Mỹ đưa giải pháp SA để hạn chế khả thực tế C/A code Nhưng ngày kỹ thuật đo GPS khắc phục nhiều SA, Chính phủ Mỹ tuyên bố bỏ nhiễu SA trị đo GPS từ tháng năm 2000 b Đo pha sóng tải Các sóng tải L1, L2 sử dụng cho việc định vị với độ xác cao Với mục đích người ta tiến hành đo hiệu số pha sóng tải máy SV: NGUYỄN HỒNG HẢI LỚP: TRẮC ĐỊA A- K50 đồ áN TốT NGHIệP TRờng đại học mỏ - địa ch©t thu nhận từ vệ tinh pha tín hiệu máy thu tạo Hiệu số pha máy thu đo ký hiệu Ф (0< Ф