Đổi mới công nghệ đo đạc, xác định tọa độ, độ cao trên cơ sở ứng dụng các dịch vụ trạm CORS ở Việt Nam

Được viết bởi: (15/11/2019)



Đổi mới công nghệ đo đạc, xác định tọa độ, độ cao trên cơ sở ứng dụng các dịch vụ trạm CORS ở Việt Nam

Ở Việt Nam cũng như trên thế giới, đo đạc - bản đồ và thông tin địa lý thuộc lĩnh vực điều tra khảo sát cơ bản để cung cấp một loại sản phẩm đặc biệt dưới dạng các thông tin về không gian và thuộc tính của các thực thể trong không gian cho hầu hết các lĩnh vực thực tiễn liên quan đến công tác quản lý, xây dựng, sản xuất gắn liền với cuộc sống của con người và phát triển kinh tế xã hội. Trong đó, một trong các thông tin đầu vào quan trọng nhất đó là phải xác định nhanh chóng, chính xác, hiệu quả tọa độ, độ cao của mọi đối tượng bên trong, ở trên và bên ngoài bề mặt Trái đất. Để làm được điều này, các dịch vụ của hệ thống mạng lưới định vị vệ tinh liên tục (CORS) sẽ cho phép đổi mới công nghệ đo đạc xác định tọa độ, độ cao đáp ứng các yêu cầu trong bối cảnh cuộc cách mạng công nghiệp lần thứ tư.

Tại Đại hội Đảng toàn quốc lần thứ XII của Đảng CSVN đã đặt ra mục tiêu sớm đưa Việt Nam cơ bản trở thành nước công nghiệp theo hướng hiện đại, trong bối cảnh cuộc cách mạng công nghiệp lần thứ tư (4.0) được cho là đã bắt đầu từ vài năm gần đây, tập trung chủ yếu vào sản xuất thông minh, tích hợp công nghệ và khả năng tự động hóa cao. Nắm bắt chủ trương này, Cục Đo đạc, Bản đồ và Thông tin địa lý Việt Nam đã và đang xây dựng, phát triển các nền tảng hạ tầng kỹ thuật đo đạc bản đồ và thông tin địa lý thế hệ mới như: Hệ thống mạng lưới định vị vệ tinh liên tục (CORS); Hạ tầng dữ liệu không gian quốc gia (NSDI); Mô hình geoid/quasigeoid; Hệ quy chiếu động 3D… Đây là các công nghệ đảm bảo trả lời cho câu hỏi “ta đang ở đâu trên Trái đất?”, “đi tới hay liên hệ với một nơi khác bằng cách nào là tối ưu?” cũng như “làm thế nào để gắn kết thông tin về vị trí và thời gian (tọa độ không - thời gian) cũng như hàng loạt thông tin khác đang diễn ra trên các thực thể của thế giới thực?” trong thời gian thực. Khi trả lời được 3 câu hỏi này thì chúng ta đủ điều kiện để kết nối vạn vật bất kể với khoảng cách nào, đồng thời làm cho người máy (trí tuệ nhân tạo) biết tư duy về không gian mình đang tồn tại và vận động, đặc biệt sẵn sàng hỗ trợ các giao thức kết nối mở cho các công nghệ tự động hóa độ chính xác cao trong thời gian thực như: Giám sát chuyển dịch, Giao thông, xây dựng, nông nghiệp, cảng biển Logistics, thành phố thông minh (SmartCity), hàng không…

1. Hiện trạng công tác đo đạc xác định tọa độ, độ cao ở Việt Nam theo công nghệ truyền thống

Ở Việt Nam cũng như tại hầu hết các quốc gia trên thế giới công tác đo đạc tọa độ, độ cao thành lập bản đồ để quản lý lãnh thổ, quy hoạch, xây dựng và phát triển hạ tầng đất nước luôn được chú trọng và triển khai từ rất sớm. Nhận thức được tầm quan trọng của lĩnh vực Đo đạc, Bản đồ và Thông tin địa lý, ngày 14 tháng 12 năm 1959 Thủ tướng chính phủ nước Cộng hòa xã hội chủ nghĩa Việt Nam đã ban hành Nghị định số 444-TTg về việc thành lập Cục Đo đạc và Bản đồ thuộc phủ thủ tướng và nay là cục Đo đạc, Bản đồ và Thông tin địa lý Việt Nam trực thuộc Bộ tài nguyên và Môi trường. Trong thời gian qua, nghành Đo đạc, Bản đồ và Thông tin địa lý Việt Nam đã xây dựng, thành lập, quản lý và cung cấp một lượng lớn về cơ sở khoa học, hạ tầng kỹ thuật, thiết bị, tài liệu, thông tin gồm: Hệ tọa độ, độ cao, hệ quy chiếu quốc gia, các mạng lưới tọa độ, độ cao nhà nước, bản đồ địa hình các tỷ lệ, cơ sở dữ liệu nền địa lý,… phục vụ cho đa ngành, đa mục đích sử dụng như: Quản lý đất đai, giao thông, xây dựng, thương mại dịch vụ, địa giới hành chính, tài nguyên, môi trường, an ninh, quốc phòng… góp phần vào công cuộc xây dựng, phát triển và bảo vệ tổ quốc.

Theo công nghệ truyền thống chúng ta phải thành lập các mạng lưới cấp cao ở khoảng cách lớn và phủ trùm toàn quốc, sau đó chêm dày bằng các mạng lưới cấp thấp ở khoảng cách ngắn hơn theo nhu cầu thực tiễn tại các khu vực cần thiết cho đến khi phủ khắp trên toàn lãnh thổ. Tiếp đó là các mạng lưới thực thi phục vụ công tác đo đạc xác định tọa độ, độ cao các điểm chi tiết sao cho đảm bảo tính kết nối và nhất quán về cơ sở toán học trong hệ tọa độ quốc gia VN-2000. Như vậy chúng ta luôn phải xây dựng, quản lý và duy trì một mạng lưới các điểm khống chế tọa độ, độ cao ngoài thực địa trên phạm vi toàn quốc, đây là công việc rất khó khăn và tốn kém. Trong bối cảnh đất nước đang trong giai đoạn xây dựng và phát triển cơ sở hạ tầng, đô thị hóa, công nghiệp hóa làm ảnh hưởng không nhỏ đến các mốc tọa độ, độ cao ngoài thực địa. Ngoài ra mỗi khi cần triển khai đo đạc xác định tọa độ, độ cao tại một khu vực nào đó, chúng ta luôn phải tìm đến các điểm tọa độ, độ cao nhà nước ngoài thực địa để đo nối vào, tiếp đó là tính toán bình sai hạ cấp các mạng lưới chêm dày phục vụ việc đo chi tiết. Đối với các dịch vụ đòi hỏi phải xác định tọa độ, độ cao trong thời gian thực ngay ngoài thực địa thì phương pháp đo đạc truyền thống sẽ không đáp ứng được.

Ngày nay, với chính sách mở cửa và hội nhập ngày một sâu rộng ra khu vực cũng như trên phạm vi toàn cầu, các lĩnh vực khoa học công nghệ đã có những bước phát triển vượt trội đòi hỏi ngành Đo đạc, Bản đồ và Thông tin địa lý cần phải đổi mới công nghệ để cung cấp đa dạng CSDL thông tin địa lý, tọa độ, độ cao dưới dạng điện toán đám mây số một cách nhanh chóng, kịp thời và đảm bảo tính bảo mật, độ chính xác cao, có thể dễ dàng trong việc cài đặt, tích hợp và kết nối với các phương tiện, thiết bị máy móc hiện đại khác, đây là một xu hướng tất yếu phù hợp với nhu cầu phát triển thực tiễn khách quan.

2. Hệ thống mạng lưới định vị vệ tinh liên tục (CORS) ở Việt Nam

“Xây dựng mạng lưới trạm định vị toàn cầu bằng vệ tinh trên lãnh thổ Việt Nam” là một trong những dự án trọng điểm của Cục Đo đạc và Bản đồ Việt Nam, được Bộ Tài nguyên và Môi trường giao triển khai. Với việc triển khai Dự án này, công nghệ và hạ tầng kỹ thuật của ngành đo đạc, bản đồ Việt Nam sẽ có bước ngoặt lớn góp phần thúc đẩy ứng dụng công nghệ mới, tăng năng suất lao động trong lĩnh vực đo đạc, bản đồ; phục vụ tích cực cho công tác xây dựng hệ thống quy chiếu động, tham gia vào hệ thống lưới địa động lực quốc tế. Đồng thời hiện đại hóa cơ sở hạ tầng đo đạc và bản đồ. Dự án được triển khai thực hiện từ năm 2016 dự kiến kết thúc vào năm 2019. Tổng số trạm CORS được xây dựng là 65 trạm, trong đó có 24 trạm Geodetic CORS phân bố đều trên toàn lãnh thổ Việt Nam với khoảng cách giữa các trạm từ 150km đến 200km và 41 trạm NRTK CORS tại các khu vực trọng điểm với mật độ từ 50km đến 80km/trạm. Trong đó Miền Bắc 14 trạm; Miền Trung 7 trạm; Tây Nguyên và Nam Bộ 20 trạm và 01 Trạm xử lý và điều khiển trung tâm tại Hà Nội. Tiếp sau đó sẽ từng bước chêm dày các trạm NRTK CORS tại các khu vực còn lại tiến tới phủ trùm trên toàn lãnh thổ. Khi dự án hoàn thành sẽ làm thay đổi cơ bản hạ tầng đo đạc theo xu hướng hiện đại và đáp ứng độ chính xác cao.

Hạ tầng kết nối hệ thống trạm CORS cho đến việc cung cấp các dịch vụ cho người sử dụng

Vị trí các trạm CORS đa số được xây dựng trong khuân viên của các Đài/Trạm Khí tượng thủy văn thuộc Tổng Cục Khí tượng thủy văn do đó công tác bảo quản, vận hành các trạm gặp nhiều thuận lợi.

3. Đổi mới công nghệ đo đạc xác định tọa độ, độ cao trên cơ sở ứng dụng các dịch vụ của hệ thống mạng lưới định vị vệ tinh liên tục (CORS) ở Việt Nam

Để đảm bảo cơ sở toàn học nhất quán cho toàn bộ hệ thống, đã sử dụng giải pháp Network Base từ tất cả vệ tinh của các hệ thống GNSS (GPS, GLONASS, Galileo, Beidou, QZSS) thay vì giải pháp Single Base để cung cấp số cải chính cho điểm đo chi tiết, với giải pháp này cho phép mô hình hóa và cải chính tầng đối lưu, tầng điện ly đồng đều, nhất quán theo thời gian thực trên toàn bộ không gian phủ trùm các trạm NRTK CORS, đồng thời với phương pháp cải chính VRS sẽ luôn được sử dụng từ tối thiểu 3 trạm CORS còn các phương pháp cải chính khác như MAX và iMAX thì ngoài điểm CORS làm tham chiếu chính ra thì luôn có tối thiểu 2 trạm CORS tham chiếu phụ khác đảm bảo luôn có các trị đo thừa nhằm khóa đuôi và khép kín các Vecter treo.

Ngoài ra, hệ thống cũng luôn tính toán lời giải Fixed từ trên 30 vệ tinh của các hệ thống GNSS hiện hữu tại các trạm CORS để cung cấp số cải chính RTK cho các máy Rover đang kết nối.

Dịch vụ cải chính RTK theo các phương pháp đa dạng gồm MAX, iMAX, VRS, FKP, hỗ trợ các định dạng cải chính khác nhau như CMR/CMR+, RTCM 2.x và RTCM 3x theo giao thức phổ cập NTRIP.

Dịch vụ xử lý sau cho dữ liệu GNSS đo tĩnh, tĩnh nhanh và đo động trên giao diện Web trực tuyến, cho phép lựa chọn hệ tọa độ đích.

Dịch vụ Virtual Rinex xử lý sau trực tuyến các trạm CORS ảo ngay trên giao diện Web

Dịch vụ FTP cho phép Download dữ liệu GNSS tại các trạm CORS và các thông tin, dữ liệu phụ trợ khác

Dịch vụ cho phép tra cứu tình trạng hoạt động thu tín hiệu, sơ đồ vị trí và các thông tin liên quan tại các trạm CORS.

Dịch vụ tra cứu thông tin trạm CORS trên giao diện Web

Dịch vụ trực tuyến giám sát hoạt động thu tín hiệu và cải chính của các máy Rover đo RTK. Hỗ trợ kịp thời cho người sử dụng ngay ngoài thực địa.

Dịch vụ truyền trực tiếp các tham số tính chuyển tọa độ và mô hình Geoid cho các Rover đo RTK.

Sử dụng tối đa công nghệ điện toán đám mây làm thay đổi toàn bộ tư duy, nhận thức và phương pháp xác định tọa độ, độ cao so với công nghệ truyền thống, biến việc xác định tọa độ độ cao của 1 đối tượng ở độ chính xác cao ngoài thực địa trở lên đơn giản hơn rất nhiều.

Với các khu vực có sóng 3G/4G của mạng di động chúng ta có thể xác định được ngay tức thời tọa độ, độ cao tại bất kỳ vị trí nào và thời gian nào ở độ chính xác cỡ cm, đặc biệt khi thử nghiệm đo đạc xác định tọa độ tại những vị trí dưới tán cây thưa, kết quả vẫn đảm bảo độ chính xác cỡ cm.

Trung tâm xử lý dữ liệu theo công nghệ điện toán đám mây

Với các khu vực có sóng 3G/4G của mạng di động chúng ta có thể xác định được ngay tức thời tọa độ, độ cao tại bất kỳ vị trí nào và thời gian nào ở độ chính xác cỡ cm, đặc biệt khi thử nghiệm đo đạc xác định tọa độ tại những vị trí dưới tán cây thưa, kết quả vẫn đảm bảo độ chính xác cỡ cm.

Với khu vực đô thị nhiều ngõ phố và nhà cao tầng, không có điều kiện thu tín hiệu GNSS tốt, chúng ta sẽ kết hợp với phương pháp toàn đạc điện tử, trong đó mạng lưới trạm CORS cho phép sử dụng phương pháp RTK hoặc PPK để xác định tọa độ các điểm trạm máy, điểm định hướng, điểm kiểm tra tại các vị trí thông thoáng mà chúng ta không cần phải thành lập các mạng lưới trung gian, không cần quan tâm đến điểm gốc tọa độ nhà nước cũng như tọa độ của nó mà vẫn đạt được độ chính xác ở mức cm so với điểm trạm CORS gần nhất. Việc này làm tăng độ chính xác, tính đồng bộ của dữ liệu trong phạm vi rộng lớn và tăng tính linh động, tiến độ trong việc triển khai công tác đo đạc thực địa.

Ở các khu vực chưa tăng dày các trạm NRTK CORS, mà chỉ có các trạm CORS Geodetic ở khoảng cách lớn, hệ thống hỗ trợ dịch vụ Virtual Rinex cho phép chuyển đổi việc xử lý sau các Baseline với khoảng cách rất xa từ các trạm CORS đến vị trí đo GNSS thành các Baseline với khoảng cách rất gần từ các trạm CORS ảo đến vị trí đo GNSS.

Đối với công tác bay chụp ảnh và quét Lidar: Có thể sử dụng trực tiếp dữ liệu thu tín hiệu GNSS tần số 1giây / 1 epoch tại các trạm CORS thật hoặc trạm CORS ảo thay cho việc phải thiết lập trạm Base dưới mặt đất, đo RTK trực tiếp cho việc thiết lập khu Control Area, đo trâm trích khống chế ảnh ngoại nghiệp. Với công nghệ Lidar mặt đất sử dụng phương pháp RTK có thể ngay lập tức trực tiếp xác định tọa độ/độ cao điểm trạm máy tức thì ngay ngoài thực địa.

Đối với công tác đo đạc công trình ngầm: cho phép kết hợp với máy đo công trình ngầm xác định tức thì ngay ngoài thực địa tọa độ, độ cao các tuyến đo.

Đặc biệt hữu ích với công tác đo trích lục bản đồ, đo đạc cập nhật biến động không gian của các đối tượng bản đồ mà không cần phải thành lập lưới chêm dầy, không cần quan tâm đến điểm gốc tọa độ nhà nước, chỉ cần mang máy GNSS ra đo độc lập tại bất kỳ vị trí nào là có tọa độ với độ chính xác cao với thời gian đo trên điểm chỉ tính bằng giây.

Với các dịch vụ RTK đa dạng như MAX, iMAX, VRS, FKP, hỗ trợ các định dạng cải chính khác nhau như CMR / CMR +, RTCM 2.x và RTCM 3x theo giao thức phổ cập NTRIP cho phép tương thích với hầu hết các máy Rover của các hãng thông dụng ở Việt Nam như Leica, Trimble, South, Kolida…

Ngoài ra trung tâm xử lý dữ liệu cũng cung cấp các gói cải chính cho phép truyền trực tiếp các tham số của hệ tọa độ VN2000, các tham số tính chuyển tọa độ, các số cải chính mô hình Geoid, mô hình tầng điện ly, tầng đối lưu xuống cho Rover, điều này cho phép dễ dàng thực thực hiện công tác triển điểm, triển bản vẽ ra thực địa cũng như dẫn đường ở thời gian thực và độ chính xác cao.

Xây dựng phần mềm trên nền tảng hệ điều hành của điện thoại thông minh cho phép tích hợp điện thoại có kết nối 3G để nhận số cải chính NTRIP đồng thời kết nối qua Bluetooth hoặc cổng COM với máy thu GNSS để nhận được tọa độ chính xác ngay trên màn hình điện thoại.

Hỗ trợ cho các công nghệ hiện đại khác

Chế tạo Modul phần cứng cho phép nhận số cải chính NTRIP qua sóng 3G và kết nối bằng Bluetooth hoặc cổng COM với máy thu GNSS, qua đó tính toán chính xác tọa độ/ độ cao ở thời gian thực và xuất ra 1 cổng vật lý hoặc giao thức không dây theo định dạng NMEA cho thiết bị tiếp nhận của bên thứ 3.

Xây dựng ứng dụng dạng Mobile-GIS in Field cho phép giám sát và cập nhật CSDL thông tin địa lý ngay ngoài thực địa song song với việc phê chuẩn và đồng bộ hóa với CSDL trên máy chủ ở trong phòng.

Ứng dụng Mobile-GIS in Field phục vụ bốc xếp trên cảng

Bên cạnh đó, các dịch vụ của hệ thống mạng lưới định vị vệ tinh liên tục (CORS) ở Việt Nam còn phục vụ cho công tác nghiên cứu khoa học Trái đất như nghiên cứu giám sát chuyển dịch của các mảng kiến tạo lớp vỏ Trái đất trong phạm vi 24 trạm CORS Geodetic liên tục hàng tháng, hàng quý, hàng năm; Mô hình hóa và giám sát sự biến đổi của tầng điện ly, tầng đối lưu; Xác định tổng lượng điện tử tự do và tổng lượng hơi nước; Tính toán chính xác các tham số quỹ đạo vệ tinh theo định dạng SP3.

4. Ứng dụng các dịch vụ của hệ thống mạng lưới định vị vệ tinh liên tục (CORS) trong công tác đo đạc - bản đồ và thông tin địa lý.

Ứng dụng quan trọng nhất của hệ thống mạng lưới định vị vệ tinh liên tục (CORS) trong đo đạc bản đồ, quản lý đất đai chính là việc sử dụng số liệu cải chính mà hệ thống cung cấp để đo động thời gian thực (Network Real Time Kinematic - NRTK) với độ chính xác cỡ 2 - 4 cm đáp ứng được hầu hết độ chính xác của tất cả các loại bản đồ hiện nay.

Với độ chính xác đạt được như trên, có thể thấy việc ứng dụng công nghệ này trong đo đạc bản đồ địa chính là rất khả quan, đặc biệt là trong công tác đo đạc bản đồ địa chính, chỉnh lý biến động, giảm bớt việc xây dựng các lưới địa chính, lưới đo vẽ. Với thời gian xác định tọa độ của điểm chỉ trong thời gian từ 2 - 5 giây sẽ giảm thiểu được thời gian đo ngắm, việc đo đạc không bị phụ thuộc vào thời gian, thời tiết, thời điểm.

Bên cạnh đó, công nghệ này còn được ứng dụng trong thành lập bản đồ địa hình với độ chính xác vị trí trong đo đạc bản đồ địa hình thường có yêu cầu thấp hơn nhiều so với bản đồ địa chính. Tuy nhiên, trong bản đồ địa hình, yếu tố độ cao lại đóng vai trò quan trọng. Qua đo đạc kiểm tra độ cao tại các mốc độ cao quốc gia hạng I, II, III nhận thấy sai số xác định độ cao đạt từ 7 cm - 10 cm, hoàn toàn thỏa mãn yêu cầu đo đạc bản đồ địa hình quốc gia đòi hỏi độ chính xác cao nhất hiện nay (khoảng cao đều 0.5m).

 

Ứng dụng hệ thống mạng lưới định vị vệ tinh liên tục (CORS) trong đo đạc bản đồ

Cục Đo đạc và bản đồ đã cung cấp dịch vụ đo động theo thời gian thực trên phạm vi toàn miền Bắc và miền Nam. Người sử dụng có thể đăng ký và sử dụng dịch vụ hoàn toàn miễn phí. Trong quá trình đo đạc, cần lưu ý các nội dung sau:

- IP host: vngeonet.vn hoặc 14.238.1.125

- Cổng cung cấp dịch vụ là 2105 và tên mountpoint:

+ Miền Bắc: iMAX_MienBac_105M6 hoặc VRS_MienBac_105M6 (Kinh tuyến trục 105 độ, múi 6)

+ Miền Nam: iMAX_MienNam_105M6 hoặc VRS_MienNam_105M6 (Kinh tuyến trục 105 độ, múi 6)

- Hiện tại đang thử nghiệm mới có kinh tuyến trục 105 độ, múi 6.

- Lưu ý khi đo RTK các Rover sử dụng phải có chức năng nhận toàn bộ số cải chính từ trạm CORS của Cục (1021, 1023, 1025, 1027), không được nhập thủ công 7 tham số chuyển đổi hệ tọa độ trên Rover nếu nhập thủ công tọa độ sẽ không chính xác.

Hiện nay, Công ty Cổ phần phát triển Công nghệ Trắc địa Việt Nam đã và đang cung cấp tới khách hàng các dòng máy GNSS RTK mới nhất trên thị trường hiện nay. Ngoài công nghệ đo RTK với Radio link truyền thống, các máy thu GNSS RTK mà công ty cung cấp ra thị trường đảm bảo kết nối đầy đủ, tương thích với hệ thống trạm CORS của Cục Đo đạc Bản đồ. Đặc biệt, tính năng tự động nhận toàn bộ tham số cải chính từ trạm CORS của Cục (1021, 1023, 1025, 1027) được tích hợp trong các phần mềm mới nhất của các hãng giúp các sản phẩm của công ty luôn đáp ứng được tất cả các nhu cầu đo đạc GNSS RTK của Quý khách hàng.

    
  
   
 

Cài đặt tự động nhận số cải chính từ trạm CORS của Cục trên máy RTK Kolida, Acnovo



Tin tức cùng chủ đề

Tìm kiếm sản phẩm

Tags