Đang tải... (xem toàn văn)
LỜI CẢM ƠN MỤC LỤC DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT DANH MỤC CÁC BẢNG DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ MỞ ĐẦU 1 CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN BẢN ĐỒ ĐỊA HÌNH 3 1.1. Bản đồ địa hình 3 1.1.1. Khái niệm bản đồ địa hình 3 1.1.2. Mục đích, yêu cầu thành lập bản đồ địa hình 3 1.1.3. Các yếu tố cơ bản của bản đồ địa hình 4 1.1.4. Nội dung của bản đồ địa hình 8 1.1.5. Cơ sở toán học của bản đồ địa hình 9 1.1.6. Yêu cầu độ chính xác của bản đồ địa hình 12 1.2. Khái quát quy trình công nghệ thành lập bản đồ địa hình 16 1.2.1. Các phương pháp thành lập bản đồ địa hình 16 1.2.2. Quy trình thành lập bản đồ địa hình bằng phương pháp đo vẽ trực tiếp ở thực địa. 16 CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN HỆ THỐNG GNSS VÀ CÔNG NGHỆ GNSS RTK 18 2.1. Tổng quan hệ thống GNSS 18 2.1.1. Các hệ thống GNSS cơ bản 19 2.1.2. Tín hiệu và dữ liệu 24 2.1.3. Tọa độ và hệ quy chiếu 30 2.1.4. Các nguồn sai số xác định vị trí 32 2.1.5. Các phương pháp đo GNSS 37 2.2. Công nghệ GNSS RTK 39 2.2.1. Khái niệm GNSS RTK 39 2.2.2. Kỹ thuật đo GNSS RTK 39 2.2.3. Thiết bị đo GNSS RTK 40 2.2.4. Ưu, nhược điểm của kỹ thuật đo GNSS RTK 40 2.2.5. Khả năng ứng dụng công nghệ GNSS RTK trong đo bù địa hình, địa vật vùng cửa sông ven biển. 41 CHƯƠNG 3: THỰC NGHIỆM 43 3.1. Khái quát khu đo 43 3.1.1. Đặc điểm điều kiện tự nhiên 43 3.1.2. Đặc điểm kinh tế xã hội 44 3.1.3. Thuận lợi, khó khăn 45 3.2. Quy Trình Thực Nghiệm 45 3.2.1. Xác định khu vực đo đạc 45 3.2.2. Xây dựng lưới 46 3.2.3. Đo đạc chi tiết vùng thực nghiệm bằng công nghệ GNSS RTK 52 3.2.4. Xử lý số liệu 68 3.2.5. Số hóa, biên tập bản đồ 74 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 81 I. Kết Luận 81 II. Kiến nghị. 81
LỜI CẢM ƠN Để hoàn thiện đồ án thân em không ngừng học tập, tìm hiểu qua sách báo internet Trong quá trình thực hiện, em nhận giúp đỡ các thầy cô giáo, đặc biệt thầy giáo Th.s Nguyễn Tiến Hiệp – người hướng dẫn, bảo tận tình em suốt thời gian qua Mặc dù cố gắng xong thời gian kiến thức hạn chế nên nội dung đồ án chắn không tránh khỏi thiếu sót, em mong bảo các thầy cô giáo để đồ án em hoàn thiện Em xin chân thành cảm ơn! Hà Nội, ngày tháng năm 2016 Tác giả đồ án Trần Đăng Đạt LỜI CẢM ƠN MỤC LỤC DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT DANH MỤC CÁC BẢNG DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VIẾT TẮT, KÝ HIỆU TIẾNG ANH GNSS (Global Navigation Satellite System) GPS (Global Positioning System) GLONASS (Global Navigation Satellite System) GALILEO COMPASS VN – 2000 GNSS RTK( Global Navigation Satellite Systems Real time Kinematic) WGS 84 (World Geodetic System 1984) Base Rover UTM (Universal Tranverse Mercator) MEO (Medium Earth Orbit) QZSS (Quasi-Zenith Satellite System) IRNSS (Indian Regional Navigation Satellite System) DORRIS (Doppler Orbitography and Radiopostioning Integrated by Satelite) PRARE (Precise Range And RangeRate Equipment) PDOP( Position Dilution of Precision) TDOP( Positional Dilution of Precision) HDOP( Horizontal Dilution of Precision) VDOP (Vertical Dilution of Precision) GDOP (Geometric Dilution of Precision) Hệ thống vệ tinh dẫn đường Hệ thống định vị Mỹ Hệ thống định vị Nga Hệ thống định vị Châu Âu Hệ thống định vị Trung Quốc Hệ tọa độ quốc gia ViệtNam Định vị động thời gian thực Hệ trắc địa quốc tế Trạm động Trạm tĩnh Thời gian quốc tế phối hợp Quỹ đạo trung bình Hệ thống định vị Nhật Bản Hệ thống định vị Ấn Độ Hệ thống định vị Pháp Hệ thống định vị Đức Chỉ số phân tán độ xác vị trí điểm Chỉ số phân tán độ xác thời gian Chỉ số phân tán độ xác mặt phẳng Chỉ số phân tán độ xác thời gian Chỉ số phân tán độ xác hình học DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU MỞ ĐẦU Vùng bãi bồi cửa sông ven biển vùng địa hình chia thành hai thành phần phần ngập nước phần cạn Trên thực tế ranh giới không ổn định có phần diện tích rộng lớn thường xuyên chịu tác động thủy chiều dòng chảy sông mực nước thay đổi gây tượng bồi lập dẫn đến địa hình liên tục thay đổi để thành lập đồ khu vực khó khăn phức tạp Để thành lập đồ địa hình ảnh khu vực khó khăn ta đảm bảo thời điểm chụp ảnh lúc chiều kiệt vùng ta thường thành lập đồ phương pháp đo vẽ trực tiếp thực địa Công nghệ GNSS RTK với ưu điểm không cần thông hướng, độ xác cao, đo nhanh, hoàn toàn áp dụng vào đo đạc đồ địa hình các khu vực Hệ thống GNSS hệ thống định vị, đẫn đường triển khai vào năm 70 kỷ 20 Ban đầu ứng dụng quân sau ứng dụng mặt đời sống kinh tế, xã hội … đặc biệt ngành Trắc Địa - Bản Đồ Với công nghệ GNSS các giai đoạn đo đạc thành lập đồ rút ngắn kể giúp giảm bớt chi phí, nhân công, thời gian tổ chức sản xuất Trắc Địa Bản Đồ Cùng với thời gian hệ thống GNSS ngày phát triển hoàn thiện xác, hiệu Cùng với phương pháp đo động xử lý tức thời định vị độ xác cao ứng dụng Trắc Địa Bản Đồ Với mục tiêu tìm hướng sản xuất Trắc Địa Bản Đồ công nghệ GNSS em định lựa chọn đề tài: Ứng dụng công nghệ GNSS -RTK thành lập đồ địa hình tỉ lệ 1:5000 khu bãi bồi vùng cửa sông ven biển tỉnh Thái Bình Đề tài cho thấy ưu nhược điểm phương pháp GNSS - RTK với công nghệ truyền thống Nội dung trình bày chương: Chương 1: Tổng quan đồ địa hình Chương 2: Tổng quan hệ thống GNSS công nghệ GNSS - RTK Chương 3: Thực nghiệm Hà Nội, ngày tháng năm 2016 Sinh viên thực Trần Đăng Đạt CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN BẢN ĐỒ ĐỊA HÌNH 1.1 Bản đồ địa hình 1.1.1 Khái niệm đồ địa hình Bản đồ địa hình hình ảnh thu nhỏ khái quát hóa biểu thị nguyên tắc toán học định bề mặt trái đất lên mặt phẳng Trên bề mặt phẳng thể phân bố trạng mối quan hệ các đối tượng tự nhiên xã hội khác với độ xác mức độ chi tiết tương đối giống nhau, các yếu tố phần lớn giữ hình dạng, kích thước theo tỷ lệ đồ, đồng thời giữ tính xác hình học ký hiệu tính tương ứng địa lý các nội dung Trong thực tế, đồ địa hình biểu thị dạng thông tin xem được, đặc biệt với thông tin thể tính chất, trạng thái đối tượng Những tính chất đồ địa hình tính trực quan, tính thông tin, tính đo đạc.Bằng đồ địa hình người sử dụng tìm quy luật phân bố các đối tượng tượng bề mặt trái đất, từ đồ người ta xác định các trị số như: tọa độ, độ cao, độ dài Các yếu tố quan trọng sử dụng đồ địa hình là: nội dung, tỷ lệ, lưới chiếu, thời gian thành lập, hiệu chỉnh 1.1.2 Mục đích, yêu cầu thành lập đồ địa hình a Mục đích thành lập đồ địa hình Bản đồ địa hình dùng làm tài liệu để thành lập các đồ chuyên đề, đồ địa lý chung có tỉ lệ nhỏ Bản đồ địa hình tỉ lệ 1/500 1/1000 để lập thiết kế kỹ thuật các xí nghiệp công nghiệp các trạm phát điện, dùng để tiến hành công tác thăm dò tìm kiếm thăm dò chi tiết, tính toán trữ lượng các khoáng sản có ích Bản đồ địa hình tỉ lệ 1/2000 1/5000 dùng để thiết kế mặt các thành phố các điểm dân cư khác, dùng công tác quy hoạch… Bản đồ địa hình tỉ lệ 1/10000 1/25000 thường dùng công tác quy hoạch ruộng đất, quản lý ruộng đất, khảo sát các phương án quy hoạch thành phố, dùng để chọn các tuyến đường sắt đường ôtô, làm sở đo vẽ thổ nhưỡng thực vật, thiết kế các công trình thủy nông… Bản đồ địa hình tỉ lệ 1/50000 1/100000 sử dụng lĩnh vực kinh tế quốc dân, dùng công tác quy hoạch tổ chức các vùng kinh tế, dùng để nghiên cứu các vùng địa chất thủy văn… Các đồ tỉ lệ 1/100000 sở địa lý thành lập các đồ chuyên đề tỉ lệ lớn trung bình b Yêu cầu thành lập đồ địa hình - Bản đồ phải trình bày rõ ràng, dễ đọc, cho phép định hướng nhanh chóng thực địa - Các yếu tố thể đồ cần phải đầy đủ, xác, mức độ chi tiết đồ xác định dựa vào mục đích sử dụng đồ đặc điểm khu vực - Có đầy đủ các đặc điểm tính chất chung đồ địa lý 1.1.3 Các yếu tố đồ địa hình Các yếu tố đồ địa hình là: Địa vật định hướng, thuỷ hệ, các điểm dân cư, mạng lưới đường giao thông đường dây liên lạc, dáng đất, lớp phủ thực vật đất, ranh giới phân chia hành – trị Tất các đối tượng nói thể đồ địa hình với độ chi tiết cao ghi các đặc trưng chất lượng số lượng Khi sử dụng đồ địa hình việc định hướng có ý nghĩa quan trọng, các địa vật định hướng yếu tố tất yếu nội dung đồ địa hình - Địa vật định hướng Đó đối tượng khu vực, cho phép ta xác định vị trí nhanh chóng xác đồ (ví dụ: các nhà cao, nhà thờ, cột số,…) Các địa vật định hướng bao gồm số địa vật không nhô cao so với mặt đất dễ dàng nhận biết (ví dụ như: ngã 3, ngã đường sá, các giếng vùng dân cư…) - Thuỷ hệ Các yếu tố thuỷ hệ biểu thị tỉ mỉ đồ địa hình Trên đồ biểu thị các đường bờ biển, bờ hồ, bờ các sông lớn vẽ nét Các đường bờ nước thể đồ theo đặc điểm kiểu đường bờ Trên đồ biểu thị tất các sông có chiều dài từ 1cm trở lên Ngoài thể các kênh đào, mương máng, các nguồn nước tự nhiên nhân tạo Đồng thời phải thể các thiết bị thuộc thuỷ hệ (như các bến cảng, cầu cống, trạm thủy điện, đập,…) Sự biểu thị các yếu tố thuỷ hệ bổ sung các đặc trưng chất lượng số lượng (độ mặn nước, đặc điểm độ cao đường bờ, độ sâu độ rộng sông, tốc độ nước chảy) Trên đồ sông, suối, kênh, mương thể dạng đường, nguyên tắc biểu thị phải tuân theo các quy định quy phạm đo vẽ đồ địa hình tỷ lệ 1/500, 1/1000, 1/2000, 1/5000 Cục Đo đạc Bản đồ Việt Nam các quy định cụ thể thể bảng 1.1 Bảng 1.1 Đo vẽ kênh, mương theo tiêu chuẩn quy định Tỉ lệ đồ Kênh mương Kênh mương rộng Kênh mương từ Kênh mương rộng 5m từ đến 5m đến 3m đến 2m 1:500 Vẽ nét theo tỉ lệ 1:1000 Vẽ nét theo tỉ lệ 1:2000 Vẽ nét theo tỉ lệ 1:5000 Vẽ nét theo tỉ lệ Nét đơn 0,4 mm Nét đơn 0,2 mm 10 - Các điểm dân cư Các điểm dân cư yếu tố quan trọng đồ địa hình Các điểm dân cư đặc trưng kiểu cư trú, số người ý nghĩa hành – trị Theo kiểu cư trú, phân thành các nhóm: các thành phố, các điểm dân cư kiểu thành phố (khu công nhân, khu phố ven đường sắt, nơi nghỉ mát), các điểm dân cư nông thôn (thôn, ấp, nhà độc lập,…) Kiểu điểm dân cư thể đồ địa hình kiểu chữ ghi tên Khi thể các điểm dân cư đồ địa hình phải giữ đặc trưng chúng quy hoạch, cấu trúc Trên các đồ tỷ lệ 1:5000 biểu thị tất các vật kiến trúc theo kích thước chúng, đồng thời thể đặc trưng vật liệu xây dựng, độ rộng các đường phố thể theo tỷ lệ đồ Trên đồ tỷ lệ 1:10.000 các điểm dân cư biểu thị ký hiệu quy ước các nhà các vật kiến trúc riêng biệt có lựa chọn định Trong số trường hợp phải thay đổi kích thước mặt độ rộng đường phố Trên các đồ tỷ lệ từ 1:25.000 đến 1:100.000 biểu thị chủ yếu các vật kiến trúc riêng biệt mà các ô phố, đặc trưng chất lượng chúng khái quát Trên đồ tỷ lệ 1:100.000 các nhà các ô phố hiện; biểu thị các đường phố với độ rộng quy định (0.5 – 0.8mm) có ảnh hưởng làm giảm diện tích các ô phố đồ - Mạng lưới đường giao thông đường dây liên lạc Trên các đồ địa hình mạng lưới đường sá thể tỉ mỉ khả giao thông trạng thái đường Mạng lưới đường sá thể chi tiết khái lược tuỳ thuộc vào tỷ lệ đồ Cần phải phản ánh đắn mật độ lưới đường sá, hướng vị trí các đường, chất lượng chúng Đường phân thành: đường sắt, đường rải mặt đường đất Các đường sắt phân chia theo: độ rộng đường ray, theo số đường ray, trạng thái đường, dạng đầu máy xe lửa 73 Lựa chọn Job cần xử lý số liệu rồi Open sau OK Sau click vào ô × màu đỏ để thoát khỏi chương trình lựa chọn Chọn 5.Survey 74 Chọn Store Points Chọn 7.Stored Points Lib 75 Tọa độ tất các điểm đo Job Chọn ô bên phải Dòng dxf021501-: tên định dạng file cần xuất Dòng DXF File(*.dxf): định dạng đuôi cần xuất ra( có nhiều định dạng ) 76 Sau chọn OK Rồi chọn ok 77 b Trên máy tính Chạy phần mềm kết nối sổ tay với máy tính: tùy Win mà sử dụng phần mềm cho phù hợp 78 Số liệu chưa xử lý dạng exel Hình 3.5 Số liệu chưa xử lý dạng exel 79 Hình 3.6 Số liệu sau xử lý dạng txt 3.2.5 Số hóa, biên tập đồ Phun điểm tọa độ lên microstation Ta vào phần mềm Microstation -> load famis ->cơ sở liệu trị đo -> nhập số liệu -> Import Hình 3.7 Phun điểm chi tiết lên microstation 80 Sau chọn file duôi *txt cọn đường dẫn đến file sau xử lý Hình 3.8 Chọn đường dẫn Hình 3.9 Màn hình hiển thị sau phun điểm Sau phun điểm vùng địa hình thành lập mô hình số độ cao nội suy đường bình độ phần mềm ArcGis sau ta tiến hành chiết xuất lại đối tượng đồ địa hình 81 Các đối tượng bàn đồ chiết xuất từ CSDL địa hình có trước sau biên tập theo nhóm lớp nội dung đồ địa hình: dân cư, địa hình, giao thông, ranh giới, thực vật, thủy hệ Bản đồ biên tập theo hệ thống kí hiệu đồ địa hình tỉ lệ 1:500, 1:1000, 1:2000 1:5000 tổng cục địa Dân cư Địa hình 82 Giao thông Ranh giới 83 Thực vật Thủy hệ Tạo khung đồ 84 - Trình bày khung theo mẫu khung quy định đồ tỷ lệ 1/5.000 - Lớp khống chế trắc địa: Hiển thị kí hiệu điểm khống chế, trình bày ghi tên điểm, cấp hạng dạng nhãn đối tượng (gán từ thuộc tính) Biên tập với trình bày khung mảnh đồ - Trên file điều tra ngoại nghiệp thông tin đối tượng địa lý dạng số file CS.dgn hoàn thiện số nội dung như: Biểu thị ghi cho điểm độ cao nhà nước, tên tỉnh, huyện góc khung đầu đường địa giới v.v Các nội dung lại biên tập phải hoàn thiện theo qui định nội dung đồ địa hình tỷ lệ 1/5.000 Bản đồ hoàn chỉnh 85 86 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ I Kết Luận Việc ứng dụng công nghệ GNSS RTK vào lĩnh vực trắc địa đem lại hiệu lớn việc thành lập đồ nói chung đồ địa hình Với đặc tính công nghệ ưu việt mình, công nghệ GNSS khắc phục khó khăn thường gặp thành lập đồ địa hình phương pháp truyền thống, rút ngắn thời gian, khối lượng công việc, tăng hiệu kinh tế cho độ xác cao thành lập đồ địa hình khu bãi bồi cửa sông ven biển Ngoài việc đáp ứng hiệu kỹ thuật việc ứng dụng phương pháp đo sử dụng GNSS RTK đo vẽ đồ địa hình thể ưu điểm vượt trội so với phương pháp đo vẽ đồ địa hình truyền thống như: - Thời gian đo thực địa rút ngắn; Sử dụng nhân lực giảm chi phí phải trả cho nhân lực đo thực địa; Đạt hiệu kinh tế cao tính ưu việt công nghệ, thời gian thi công - rút ngắn giảm tối đa nhân lực II Kiến nghị Trong điều kiện nước ta có đường bờ biển dài nhiều khu vực bãi bồi ven cửa sông chưa thành lập đồ địa hình nên kiến nghị áp dụng công nghệ GNSS nói chung công nghệ GNSS RTK nói riêng để thành lập lưới khống chế - đo đạc chi tiết thành lập đồ địa hình Có phương án thi công nhằm nâng cao độ xác vị trí điểm - nơi có tín hiệu yếu Với việc thành lập đồ địa hình công nghệ GNSS RTK ta bỏ qua - công đoạn thành lập lưới đường truyền cấp I, II đo vẽ đồ địa hình Cần triển khai nghiên cứu ứng dụng kết phương pháp đo sử dụng GNSS RTK kết nối với phần mềm chuyên dụng kết nối liệu để truy xuất, quản lý cập nhật thay đổi theo hướng đại hóa TÀI LIỆU THAM KHẢO 87 [1] Đặng Nam Chinh, Đỗ Ngọc Đường, Định vị vệ tinh GPS, Hà Nội tháng 05 năm 2012 [2] Trần Hồng Quang, GNSS Hệ thống vệ tinh dẫn đường toàn cầu, Hà Nội 2013 [3] Bộ Tài Nguyên Môi Trường, Thông tư 68 quy định kỹ thuật đo đạc trực tiếp địa hình phục vụ thành lập đồ địa hình tỷ lệ 1:500, 1:1000, 1:2000, 1:5000, 68/2015/TT-BTNMT ... Satellite Systems Real time Kinematic) WGS 84 (World Geodetic System 1984) Base Rover UTM (Universal Tranverse Mercator) MEO (Medium Earth Orbit) QZSS (Quasi-Zenith Satellite System) IRNSS (Indian... đường, dạng đầu máy xe lửa 11 Trên đường sắt phải biểu thị các nhà ga, các vật kiến trúc các trang thiết bị khác thuộc đường sắt (tháp nước, trạm canh, các đường ngầm, các đoạn đường đắp... pháp đo, thành lập đồ địa hình cho khu vực phải vào đặc điểm địa hình, loại đất, kinh tế xã hội, trang thiết bị máy móc đơn vị, nguồn nhân lực… Đảm bảo yêu cầu kỹ thuật thành lập đồ cho các