Tài liệu Luận văn nghiên cứu ứng dụng công nghệ định vị động thời gian thực trong thi công công trình nhà cao tầng

BỘ TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG HÀ NỘI NGUYỄN MẠNH HÙNG LUẬN VĂN THẠC SĨ NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ ĐỊNH VỊ ĐỘNG THỜI GIAN THỰC TRONG THI CÔNG CÔNG TRÌNH NHÀ CAO TẦNG Hà Nội - 2018 BỘ TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG HÀ NỘI NGUYỄN MẠNH HÙNG LUẬN VĂN THẠC SĨ NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ ĐỊNH VỊ ĐỘNG THỜI GIAN THỰC TRONG THI CÔNG CÔNG TRÌNH NHÀ CAO TẦNG Ngành : Kỹ thuật Trắc địa – Bản đồ Mã ngành : D520503 NGƯỜI HƯỚNG DẪN: TS. ĐINH XUÂN VINH Hà Nội - 2018 CÔNG TRÌNH ĐƯỢC HOÀN THÀNH TẠI TRƯỜNG ĐẠI HỌC TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG HÀ NỘI Cán bộ hướng dẫn: TS. Đinh Xuân Vinh Cán bộ chấm phản biện 1: PGS.TS. Trần Viết Tuấn Cán bộ chấm phản biện 2: TS. Lê Văn Hùng Luận văn thạc sĩ được bảo vệ tại: HỘI ĐỒNG CHẤM LUẬN VĂN THẠC SĨ TRƯỜNG ĐẠI HỌC TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG HÀ NỘI Ngày 20 tháng 01 năm 2019 i LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan: Luận văn này là công trình nghiên cứu thực sự của cá nhân, được thực hiên dưới sự hướng dẫn của Tiến sĩ Đinh Xuân Vinh. Các số liệu, những kết luận nghiên cứu được trình bày trong luận văn này là trung thực và chưa từng được công bố dưới bất kỳ hình thức nào. Tôi xin chịu trách nhiệm về nghiên cứu của mình. Hà Nội, ngày 16 tháng 01 năm 2019 TÁC GIẢ LUẬN VĂN Nguyễn Mạnh Hùng ii LỜI CẢM ƠN Trong quá trình thực hiện đề tài và hoàn thành luận văn, tác giả đã nhận được sự giúp đỡ nhiệt tình của các thầy, cô giáo trong Khoa Trắc địa, Bản đồ và Thông tin địa lý – trường Đại học Tài nguyên và Môi trường Hà Nội; cùng với sự giúp đỡ của các bạn bè đồng nghiệp; đặc biệt là TS. Đinh Xuân Vinh. Xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành tới các tập thể và cá nhân đã giúp đỡ tác giả hoàn thành bản Luận văn này. Tác giả xin dành lời cảm ơn sâu sắc nhất! Hà Nội, ngày 16 tháng 01 năm 2019 TÁC GIẢ LUẬN VĂN Nguyễn Mạnh Hùng iii TÓM TẮT LUẬN VĂN + Họ và tên học viên: Nguyễn Mạnh Hùng + Lớp: CH2B.TĐ Khoá: 2 + Cán bộ hướng dẫn: TS. Đinh Xuân Vinh + Tên đề tài: Nghiên cứu ứng dụng công nghệ định vị động thời gian thực trong thi công công trình nhà cao tầng + Tóm tắt: Ban đầu luận văn giới thiệu tổng quan về công nghệ định vị động thời gian thực (RTK). Tiếp theo tác giả nghiên cứu, rà soát sự thay đổi, biến động về mặt đo đạc số liệu của Thiết kế kỹ thuật – phương án đo đã được phê duyệt so với công nghệ đo bằng máy toàn đạc điện tử. Và cuối cùng tác giả đưa ra phương án và kết luận để điều chỉnh Thiết kế kỹ thuật – phương pháp đo cho phù hợp với những công trình, từ đó đề xuất phương pháp công nghệ, bổ sung thiết kế - kỹ thuật xây dựng kỹ thuật đo định vị động thời gian thực (RTK) trong thi công công trình nhà cao tầng. iii MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN ............................................................................................. i LỜI CẢM ƠN .................................................................................................. ii TÓM TẮT LUẬN VĂN ................................................................................. iii MỤC LỤC ....................................................................................................... iii DANH MỤC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT, KÝ HIỆU TIẾNG ANH .. v DANH MỤC CÁC BẢNG ............................................................................. vi DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ....................................................................... vii MỞ ĐẦU .......................................................................................................... 1 CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ ĐỊNH VỊ ĐỘNG THỜI GIAN THỰC TRONG THI CÔNG NHÀ CAO TẦNG ..... 4 1.1. KHÁI QUÁT VỀ TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU, TRIỂN KHAI VÀ ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ GPS TRÊN THẾ GIỚI VÀ Ở VIỆT NAM ................. 4 1.1.1. Nghiên cứu trên thế giới ................................................................... 4 1.1.2. Nghiên cứu trong nước ..................................................................... 5 1.2. TỔNG QUAN VỀ ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ GNSS TRONG THI CÔNG CÔNG TRÌNH NHÀ CAO TẦNG ...................................................... 7 1.2.1. Các phương pháp đo chủ yếu ............................................................ 7 1.2.2. Các hệ thống tăng cường độ chính xác vị trí điểm thu GNSS .......... 9 1.3. VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU CỦA ĐỀ TÀI LUẬN VĂN ........................... 14 CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT CÔNG NGHỆ ĐỊNH VỊ ĐỘNG THỜI GIAN THỰC ...................................................................................... 15 2.1. KHÁI QUÁT CÔNG NGHỆ GNSS (Global Navigation Satellite System) ....15 2.1.1. Khái niệm ........................................................................................ 15 2.1.2. Cấu trúc chung của GNSS .............................................................. 17 2.2. CẤU TRÚC VÀ NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG CỦA CÔNG NGHỆ ĐỊNH VỊ ĐỘNG THỜI GIAN THỰC ........................................................... 19 2.2.1. Các quy định khi sử dụng phương pháp RTK GNSS .................... 22 2.2.2. Ưu điểm của công nghệ đo RTK trong Trắc địa-Bản đồ ................ 30 iv 2.2.3. Phương pháp của công nghệ đo động xử lý tức thời (GPS RTK) .. 30 CHƯƠNG 3: THỰC NGHIỆM ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ RTK GNSS TRONG THI CÔNG NHÀ CAO TẦNG .................................................... 34 3.1. GIỚI THIỆU KHU VỰC NGHIÊN CỨU ............................................... 34 3.1.1. Vị trí khu đo .................................................................................... 34 3.1.2. Nhiệm vụ triển khai và yêu cầu đạt được ....................................... 35 3.2. THIẾT KẾ PHƯƠNG ÁN KỸ THUẬT CÔNG TÁC TRẮC ĐỊA ........ 36 3.2.1. Thiết kế phương án sử dụng RTK GNSS ....................................... 36 3.2.2. Nâng cao độ chính xác kỹ thuật RTK GNSS.................................. 44 3.3 THỰC NGHIỆM VÀ PHÂN TÍCH ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ THỰC NGHIỆM ......................................................................................................... 45 3.3.1. Công tác chuẩn bị đồ dùng.............................................................. 45 3.3.2. Cài đặt phần mềm thiết bị đo RTK ................................................. 46 3.3.3. Ứng dụng SQ-GNSS Config........................................................... 46 3.3.4. Ứng dụng SQ-GNSS Base .............................................................. 48 3.3.5. Ứng dụng SQ-GNSS Rover ............................................................ 49 3.3.6. Đo thử.............................................................................................. 51 3.3.7. Đo chính thức .................................................................................. 52 3.3.8. So sánh số liệu đo máy toàn đạc điện tử và đo định vị động RTK GPS trong móng cọc khoan nhồi .................................................................... 60 3.3.9. So sánh số liệu đo máy toàn đạc điện tử và đo định vị động RTK GPS trên sàn tầng cao ..................................................................................... 61 3.3.10. Đánh giá kết quả thực nghiệm ...................................................... 62 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ...................................................................... 64 1. Kết luận ....................................................................................................... 64 2. Kiến nghị ..................................................................................................... 64 TÀI LIỆU THAM KHẢO ................................................................................ v DANH MỤC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT, KÝ HIỆU TIẾNG ANH STT Ký hiệu Nghĩa tiếng Anh Nghĩa tiếng Việt Global Navigation Satellite Hệ thống vệ tinh dẫn System đường toàn cầu 1 GNSS 2 GPS Global Positioning System 3 RTK Real Time Kinematic 4 UTM Hệ thống định vị toàn cầu của Mỹ Định vị tương đối động thời gian thực Universal Transverse Lưới chiếu hình trụ ngang Mercator đồng góc Hệ quy chiếu và hệ tọa độ quốc gia hiện hành của 5 Việt Nam được thống nhất VN-2000 áp dụng trong cả nước từ ngày 12 tháng 7 năm 2000 6 WGS-84 7 MPQĐ 8 EU 9 NAVSTAR GPS World Geodetic System 1984 Hệ thống tọa độ thế giới Mặt phẳng quỹ đạo European Union Liên minh châu Âu Navigation Signal Timing Tên gọi thường gọi GPS and Ranging Global của quân đội Mỹ Positioning System 10 GLONASS Global Orbiting Navigation Hệ thống vệ tinh dẫn Satellite System đường quỹ đạo toàn cầu của Nga Continuously Operating 11 CORS Reference Station Hệ thống trạm tham chiếu vi DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 2.1: Các nguồn sai số trong định vị vệ tinh ........................................... 23 Bảng 2.2: Ảnh hưởng của tầng điện ly đến khoảng cách ............................... 26 Bảng 2.3: Ảnh hưởng của tầng đối lưu tới khoảng cách................................. 27 Bảng 2.4: Nguồn lỗi và các biện pháp khắc phục ........................................... 29 Bảng 3.1: Danh sách phụ kiện trong một bộ thiết bị ...................................... 56 Bảng 3.2: Tọa độ các điểm mốc công trình .................................................... 56 Bảng 3.3: Tọa độ các điểm cọc khoan nhồi đo bằng phương pháp máy toàn đạc điện tử ....................................................................................................... 57 Bảng 3.4: Tọa độ các điểm cọc khoan nhồi khi trạm chủ đặt tại HQV1 ........ 58 Bảng 3.5: Tọa độ các điểm cọc khoan nhồi khi trạm chủ đặt tại HQV2 ........ 59 Bảng 3.7: Tọa độ lưới công trình các điểm tim trục ....................................... 61 Bảng 3.6: Số liệu đo điểm tọa độ cọc khoan nhồi .......................................... 60 Bảng 3.8: Số liệu điểm lưới tim trục công trình ............................................. 61 vii DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ Hình 1.1. Khảo sát bằng RTK GNSS................................................................ 9 Hình 1.2. Cấu trúc hệ thống WAAS ............................................................... 12 Hình 1.3. Sơ đồ nguyên lý hoạt động của hệ thống GNSS/RTK.................... 13 Hình 2.1. Cấu trúc hệ thống GNSS ................................................................. 18 Hình 2.2. Cấu trúc tín hiệu hệ thống GNSS .................................................... 18 Hình 2.3. Đo động xử lý tức thời .................................................................... 21 Hình 2.4. Các vector cạnh trong đo động xử lý sau ........................................ 22 Hình 2.5. Công tác đo RTK ở trạm động tại thực địa ..................................... 23 Hình 2.6. Sai số ảnh hưởng của tầng đối lưu .................................................. 26 Hình 3.1. Khởi động trạm chủ......................................................................... 38 Hình 3.2. Kiểm tra tọa độ trạm động trước khi đo.......................................... 39 Hình 3.3. Máy trạm chủ và phụ kiện............................................................... 42 Hình 3.4. Máy trạm động và phụ kiện ............................................................ 43 Hình 3.5. Bộ phát Radio Datalink ................................................................... 43 Hình 3.6. Các thiết bị kèm theo ...................................................................... 44 Hình 3.7. Bộ nguồn và các thiết bị kèm theo .................................................. 44 Hình 3.8. Phần mềm thiết bị SQ - GNSS trên PlayStore ................................ 46 Hình 3.9. Sơ đồ khi trạm chủ đặt tại HQV1 ................................................... 58 Hình 3.10. Sơ đồ khi trạm chủ đặt tại HQV2 ................................................. 59 Hình 3.11. Sơ đồ lưới mặt bằng thi công ........................................................ 61 1 MỞ ĐẦU 1. Cơ sở khoa học và tính thực tiễn của đề tài Công nghệ định vị động thời gian thực là công nghệ mới sẽ cung cấp khả năng theo dõi chính xác hơn so với công nghệ GPS hiện nay và cho phép thu thập thông tin trên diện rộng và đa thời gian. Công nghệ định vị động thời gian thực cho phép tổ chức lưu trữ, quản lý, cập nhật và phân tích dữ liệu nhằm phục vụ cho mục đích sử dụng. Công nghệ này được một nhóm nghiên cứu ở chính phủ Mỹ cho biết sẽ cung cấp khả năng theo dõi chính xác hơn so với các công nghệ cũ và các tín hiệu sẽ không biến mất ở các điểm mù và không bị tắc nghẽn. Và đặc biệt trong ngành Trắc địa - Bản đồ. Với độ chính xác định vị cỡ cm và có khả năng lên tới cỡ mm khi áp dụng các phương pháp bình sai với lưới tọa độ khống chế của Nhà nước. Công nghệ định vị động thời gian thực cung cấp cho người sử dụng trong lĩnh vực đo đạc, trắc địa, xây dựng bản đồ một giải pháp định vị chính xác toàn diện mang tính mạng lưới. Từ đó các giai đoạn của đo đạc và thành lập bản đồ đã được rút ngắn đi đang kể giúp giảm bớt chi phí, nhân lực, tăng tiến độ thi công. Và với phương pháp đo động xử lý tức thời đã định vị độ chính xác cao có thể ứng dụng trong thi công xây dựng. Với mục tiêu giải quyết loại bỏ sai số đến mức thấp nhất và tăng tiến độ thi công trong công trình xây dựng dân dụng được áp dụng bằng công nghệ định vị động thời gian thực tôi đã quyết định lựa chọn đề tài: Nghiên cứu ứng dụng công nghệ định vị động thời gian thực trong thi công công trình nhà cao tầng. Luận văn thạc sĩ này tôi sẽ trình bày về phương pháp RTK GNSS so với công nghệ truyền thống trong công trình xây dựng. 2. Mục tiêu của đề tài - Mục đích của công nghệ định vị động thời gian thực là để giảm thiểu ảnh hưởng của sai số phụ thuộc vào khoảng cách và vị trí được tính toán trong phạm vi giới hạn của mạng lưới. 2 - Nghiên cứu ứng dụng công nghệ định vị động thời gian thực để ứng dụng các thành quả đạt được trong quá trình xây dựng công trình. 3. Nội dung nghiên cứu - Tổng quan về công nghệ định vị động thời gian thực (RTK) của hệ thống dẫn đường toàn cầu và các ứng dụng trong thực tiễn sản xuất Trắc địa Bản đồ; - Nghiên cứu quy trình, biện pháp của công nghệ định vị thời gian thực trong công tác trắc địa phục vụ cho công trình nhà cao tầng hiện nay ở Việt Nam; - Thực nghiệm ứng dụng công nghệ định vị động thời gian thực của hệ thống dẫn đường toàn cầu xác định ; - Đánh giá kết quả thực nghiệm. 4. Phương pháp nghiên cứu - Phương pháp lý thuyết: Nghiên cứu cơ sở khoa học của công nghệ RTK GNSS và quy trình các công tác trắc địa trong thi công nhà cao tầng. - Phương pháp tổng hợp và kế thừa: Thu thập các tài liệu liên quan như các nghiên cứu ứng dụng về công tác thi công nhà cao tầng đã có từ trước. Phân tích các kỹ thuật và lựa chọn các phương pháp nghiên cứu phù hợp để xác định vị trí tim trục trong thi công nhà cao tầng được thực hiện. - Phương pháp sử dụng công nghệ RTK GNSS: Cung cấp dữ liệu đầu vào cho luận văn, tiến hành điều tra thực địa và thực hành đo RTK GNSS để nhận được số liệu và kinh nghiệm khảo sát dựa trên tinh thần làm việc nghiêm túc, cẩn thận tỉ mỉ để có được sự đảm bảo uy tín và tin cậy. - Phương pháp tích hợp thông tin trong công nghệ RTK GNSS: Tìm hiểu và nghiên cứu công nghệ thông tin tích hợp trong phần mềm xử lý số liệu đo - Phương pháp tin học: Sử dụng các phần mềm xử lý số liệu có sẵn hiện nay như phần mềm soạn thảo văn bản và tính toán số liệu của Microsoft Office, phần mềm hiển thị đồ họa như Auto CAD, phần mềm xử lý dữ liệu đo GNSS,... 3 5. Cấu trúc đồ án Chương 1: Tổng quan về ứng dụng công nghệ định vị động thời gian thực trong thi công nhà cao tầng Chương 2: Cơ sở lý thuyết công nghệ định vị động thời gian thực Chương 3: Thực nghiệm ứng dụng công nghệ RTK GNSS trong thi công nhà cao tầng 4 CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ ĐỊNH VỊ ĐỘNG THỜI GIAN THỰC TRONG THI CÔNG NHÀ CAO TẦNG 1.1. KHÁI QUÁT VỀ TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU, TRIỂN KHAI VÀ ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ GPS TRÊN THẾ GIỚI VÀ Ở VIỆT NAM 1.1.1. Nghiên cứu trên thế giới Năm 1983 bằng công nghệ GPS người ta xây dựng mạng lưới trắc địa ở Eifel (CHLB Đức). Tiếp theo đó nhiều mạng lưới cũng được xây dựng ở Montgomery Country, Pennsylvani (Mỹ)… Ưu điểm chủ yếu và quan trọng nhất của công nghệ GPS là có thể xác định được các véc tơ cạnh giữa các điểm trắc địa với độ chính xác cao mà không đòi hỏi sự thông hướng giữa các điểm đó. Ngay từ những năm 90 của thế kỷ XX, khi hiểu được lợi thế của GPS người ta đã nói rằng, công nghệ GPS đã đưa các phương pháp xây dựng lưới trắc địa truyền thống thành “Những con khủng long thời tiền sử”. Để hướng dẫn thành lập lưới GPS tiểu ban lưới trắc địa (FGCS) của hiệp hội trắc địa quốc tế đã nghiên cứu và xuất bản “Tiêu chuẩn độ chính xác trắc địa hình học và hướng dẫn sử dụng kỹ thuật định vị GPS tương đối” (Geometric Geodetic Accuracy Standards and Specification for using GPS Relative Positioning Techniques) và tài liệu “Các tiêu chuẩn và hướng dẫn đối với lưới khống chế trắc địa” (Standards Standards and Specification for Geodetic Contron Networks). Cho đến nay nhiều nước trên thế giới đã coi GPS là phương pháp chủ yếu trong xây dựng các mạng lưới trắc địa. Bằng kỹ thuật đo tương đối tĩnh, người ta có thể xây dựng được các mạng lưới có cạnh dài đến hàng nghìn km. Khung tọa độ quốc tế ITRF (International Celestial Reference Frame) thực chất là mạng lưới có cạnh dài như vậy. Bằng công nghệ GPS các nước châu Âu đã cùng nhau xây dựng khung tọa độ châu Âu gọi là EUREF (European Referance Frame). Từ khi GPS được sử dụng trong trắc địa, một số quy tắc và tiêu chuẩn phân cấp lưới tọa độ trước đây đã bị thay đổi. Từ khi có công nghệ GPS,người ta đã đưa các khái niệm mới đối với 5 lưới trắc địa đó là các mạng lưới tĩnh (Pasive control networks) và các mạng lưới động (Active control networks) Các mạng lưới tĩnh là các mạng có các mốc cố định trên mặt đất được đo với độ chính xác cao và là cơ sở trắc địa trải rộng liên tục trên 1 mục đích nhất định. Các số liệu của các điểm trong mạng lưới được gọi là không đổi và không có sai số. Các mạng lưới này thường có độ chính xác đo chiều dài cạnh cỡ 1:250000 và đo độ cao cỡ một vài mm trên 1km. Có thể thấy rằng các mạng lưới này thuộc hệ thống lưới tọa độ và độ cao Nhà nước. Các mạng lưới động là các mạng lưới gồm một số điểm cố định có vai trò là các trạm theo dõi (Moniter Stations) làm cơ sở để xác định tọa độ cho nhiều điểm khác. Các điểm cần xác định tọa độ cũng có thể là các điểm chuyển động cần xác định tọa độ tức thời. Với ý tưởng này từ nguyên tắc đo GPS vi phân (DGPS) người ta đã xây dựng hệ định vị vi phân diện rộng WADGPS (Wide – Area diferentital GPS). Hệ thống ACS của Canada (Canadian Active coltrol System ) là một ví dụ về loại lưới này . Mạng ACS được xây dựng bắt đầu năm 1985 , bao gồm 20 trạm theo dõi bố trí đều có Trạm chủ đặt tại Ottawa. Hiện nay một số nước đã phát triển kỹ thuật định vị động với các trạm tham chiếu vào VRS (Virtual Reference Station). 1.1.2. Nghiên cứu trong nước Năm 1990, cục đo đạc và bản đồ Nhà nước đã quyết định ứng dụng công nghệ GPS để đổi mới công nghệ xây dựng lưới tọa độ. Sau khi thử nghiệm thành công, công nghệ GPS được áp dụng ngay vào sản xuất để thi công lưới tọa độ cạnh ngắn Minh Hải, Sông Bé và Tây Nguyên gồm 117 điểm. Đây là những địa bàn còn lại chưa có lưới tọa độ vì không đủ điều kiện để thi công theo công nghệ đo đạc truyền thống. Năm 1991, công nghệ GPS khoảng cách dài được thử nghiệm thành công, từ năm 1991 – 1992 chúng ta đã sử dụng công nghệ GPS để xây dựng một số mạng lưới hạng II ở những vùng khó khăn (Minh Hải, Tây Nguyên...). Sử dụng GPS để xây dựng lưới trắc địa biển gồm 36 điểm đo nối 6 tất cả các đảo, quần đảo lớn với đất liền trong đó có 23 điểm trên quần đảo Trường Sa, kết nối đất liền với hải đảo xa trong một hệ thống tọa độ chung. Năm 1995, tổng cục địa chính đã quyết định xây dựng lưới tọa độ cấp “0” bằng công nghệ GPS cạnh dài (bằng máy 2 tần) với chiều dài cạnh trung bình khoảng 120 km gồm 71 điểm trong đó có 56 điểm trùng các điểm tọa độ hạng I, hạng II đã đo; Trong số các điểm mới đo có một điểm gốc mới ở Hà Nội. Lưới tọa độ cấp “0” đóng vai trò kiểm tra chất lượng các lưới tọa độ hạng I, hạng II đã xây dựng, kết nối thống nhất và tăng cường độ chính xác cao, làm cơ sở đo lưới tọa độ với các lưới quốc tế. Hệ quy chiếu và hệ tọa độ Quốc Gia là cơ sở toán học của công tác trắc địa mà bản đồ mà mỗi quốc gia nhất thiết phải xác lập để thể hiện độ chính xác và thống nhất các dữ liệu đo đạc và bản đồ. Hệ quy chiếu và hệ tọa độ Quốc gia HN-72 đến giai đoạn này không còn đáp ứng được yêu cầu kỹ thuật mà thực tế đòi hỏi. Do đó việc lựa chọn một hệ quy chiếu Quốc Gia mới phù hợp và chính xác là nhiệm vụ bức xúc được Tổng cục địa chính đặc biệt quan tâm. Công nghệ GPS đã đóng góp đáng kể trong việc thực hiện nhiệm vụ trên. Công trình tính toán xác định hệ quy chiếu hợp lý cho Việt Nam, bình sai hệ thống lưới tọa độ Nhà Nước để thống nhất hệ tọa độ Quốc Gia được bắt đầu từ năm 1992. Năm 1998, Tổng cục địa chính đo đạc bổ sung, tích hợp lưới tọa độ cấp “0” , định vị hệ quy chiếu bằng trị đo GPS –thủy chuẩn, xây dựng mô hình Geoid, kết nối với các lưới quốc tế, bình sai hỗn hợp lưới vệ tinh - mặt đất để xác định Hệ quy chiếu và Hệ tọa độ Quốc Gia. Từ năm 1995, để phục vụ cho công tác đo đạc lập bản đồ địa chính ở địa phương, Tổng cục địa chính bắt đầu triển khai xây dựng lưới địa chính cơ sở (tương đương lưới tọa độ Quốc Gia hạng III), việc tính toán bình sai tổng thể mạng lưới đã hoàn thành vào năm 2004. Bộ Tài Nguyên và Môi trường đã kết thúc công tác xây dựng mạng lưới địa chính cơ sở và chính thức công bố hoàn thành (gồm 13.836 điểm). Toàn bộ lưới tọa độ này được đo đac bằng công nghệ GPS. 7 Hiện nay cục đo đạc và Bản đồ Việt Nam đã được đầu tư xây dựng 6 trạm GPS cố định: Đồ Sơn, Vũng Tàu, Lai Châu, Hà Giang, Cao Bằng, Quảng Nam cung cấp số liệu cải chỉnh phân sai cho đo tọa độ bằng công nghệ GPS trong đo vẽ bản đồ, điều tra Tài nguyên, phân giới cắm mốc và phục vụ an ninh quốc phòng. Ở nước ta công nghệ GPS đã và đang được ứng dụng rộng rãi trong công tác xây dựng lưới địa chính và lưới khống chế đo vẽ để thành lập bản đồ địa chính các tỷ lệ tại một số địa phương. Qua thực tế thấy rằng công nghệ này có chiều hướng phát triển tốt, khẳ năng ứng dụng cao, đem lại hiệu quả về cả kỹ thuật và kinh tế. Các chỉ tiêu thành lập lưới địa chính bằng công nghệ GPS đã được quy định tại Quyết định số 08/2008/QĐ-BTNMT ngày 10 tháng 11 năm 2008 của Bộ Tài Nguyên Môi Trường. 1.2. TỔNG QUAN VỀ ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ GNSS TRONG THI CÔNG CÔNG TRÌNH NHÀ CAO TẦNG Các ứng dụng của công nghệ GNSS trong kỹ thuật Trắc địa – Bản đồ có rất nhiều. Trước tiên phải kể đến các ứng dụng trong xây dựng lưới khống chế trắc địa. Nơi áp dụng đầu tiên công nghệ GNSS vào xây dựng mạng lưới khống chế trắc địa phải kể đến tỉnh Eiffel thuộc một bang miền tây Cộng hòa Liên bang Đức vào năm 1983. Tiếp theo là các ứng dụng trắc thành lập bản đồ và mặt cắt địa hình. Trong trắc địa công trình, GNSS được ứng dụng khi chuyển thiết kế thi công ra thực địa, hay còn gọi là Stake out hoặc Setting out. Trong truyền độ cao thi công, tương đương thủy chuẩn kỹ thuật hoặc thủy chuẩn hạng IV, công nghệ GNSS cũng được sử dụng rất nhiều vì sự tiện lợi và nhanh chóng. 1.2.1. Các phương pháp đo chủ yếu a/ Đo tĩnh (Static). Đây là phương pháp phổ biến để thành lập lưới khống chế trắc địa. Điều kiện thông thường là có vài máy thu GNSS cùng thu tín hiệu trong một khoảng thời gian. Tọa độ điểm khống chế trong lưới được tính từ tọa độ điểm 8 gốc. Phương pháp này cho độ chính xác vị trí điểm cao nhất trong các phương pháp thu GNSS, cỡ 1 mm. b/ Đo tĩnh nhanh (Fast Static). Đối với xây dựng lưới khống chế trắc địa cấp thấp, độ chính xác yêu cầu cỡ cm so với điểm gốc, có thể áp dụng phương pháp này vì sự tiện lợi của nó. Thời gian thu tín hiệu rút ngắn còn dưới 10 phút. Khoảng cách giữa điểm khống chế gốc với điểm phát triển thêm có thể 15 đến 20 km. Phương pháp này hiệu dụng khi tăng dày và phát triển mạng lưới trắc địa. Số liệu đo được xử lý hậu kỳ. c/ Đo động (Kinematic). Phương pháp phổ biến đo chi tiết thành lập bản đồ thường là Động Dừng Tiến (Stop and Go) hoặc Động Liên tục (Continuous). Yêu cầu số lượng vệ tinh phải lớn hơn 4 đối với mỗi máy tham gia. Có một máy chủ (Base) và nhiều máy di động (Rove). Cũng có trường hợp 2 máy chủ nhằm nâng cao độ chính xác điểm trạm động. Mỗi phương pháp đo cụ thể phải được thiết kế và lên kế hoạch đo từ trước, tránh hiện tượng mất tín hiệu trên đường đo. Phương pháp động liên tục phù hợp điểm đo có dạng tuyến liên tục, có thể tuyến thẳng hoặc cong. Phương pháp động dừng tiến phù hợp điểm đo có dạng điểm đặc trưng địa hình địa vật. Khoảng cách từ điểm trạm chủ đến các điểm động có thể tới 5 km. Độ chính xác đạt được cỡ cm. d/ Đo RTK GNSS Đo bằng RTK GNSS là sử dụng kỹ thuật định vị tương đối dựa trên pha sóng tải từ máy thu. Người đo cần nhiều hơn hai máy thu tín hiệu vệ tinh, trong đó một máy được cố định tại điểm đã biết tọa độ, nhằm trao đổi thông tin tức thời tới máy thu di động, với khoảng cách tới 15 km. Bởi vì phương thức truyền thông tin tiện lợi nên phương pháp này ngày nay được sử dụng rộng rãi. 9 Hình 1.1. Khảo sát bằng RTK GNSS Phương pháp đo này dựa trên thông tin đã biết từ trạm cố định (Base) được truyền tới máy thu di động (Rove) thông qua tín hiệu truyền thông (radio, SMS, 3G), hình 2.4. Tương tự như kỹ thuật đo động GNSS, tần số lấy mẫu trong máy thường đặt ở 1 giây. Một phần mềm tích hợp với máy di động và xử lý các trị đo GNSS được lựa chọn tại cả hai trạm chủ và động để giải ra vị trí điểm động với độ chính xác cỡ cm. Các tham số ước lượng về pha sóng tải được giải gần như ngay lập tức bằng cách sử dụng kỹ thuật được gọi là ON THE FLY. Việc ước lượng số nguyên lần bước sóng được cố định giá trị và máy thu di động sẽ đưa ra tọa độ đúng tại nơi đặt máy. Không có quá trình xử lý hậu kỳ nào. Mỗi điểm động dừng khoảng 30 giây để cho phép tính ra trung bình vị trí điểm. Trị đo được lưu trữ trong máy và có thể kết nối với tính để phun điểm lên màn hình thông qua phần mềm CAD. Phương pháp này được sử dụng phổ biến, điều kiện thực hiện với máy thu hai tần số. 1.2.2. Các hệ thống tăng cường độ chính xác vị trí điểm thu GNSS a/ Hệ thống tăng cường cơ sở mặt đất: Hệ thống tăng cường độ chính xác vị trí điểm thu tín hiệu GNSS dựa trên cơ sở kỹ thuật RTK và thường được gọi là Định vị vi phân, nhưng có điểm