Bộ giáo dục đào tạo Trờng đại học mỏ - địa chất - Phạm ngọc sơn Nghiên cứu xây dựng chơng trình Xác định tâm chụp c«ng nghƯ dgps LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT HÀ NI - 2009 Bộ giáo dục đào tạo Trờng đại học mỏ - địa chất - Ph¹m ngọc sơn Nghiên cứu xây dựng chơng trình Xác định tâm chụp công nghệ dgps Chuyờn ngnh : K thuật Trắc địa Mã số : 60 52 85 LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC PGS TS Nguyễn Trường Xuân HÀ NỘI - 2009 LêI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan công trình nghiên cứu riêng Các số liệu, kết nêu luận văn trung thực cha đợc công bố công trình khác Tác giả luận văn Phạm Ngọc Sơn Mục Lục Mở đầu Ch−¬ng - Công nghệ định vị vệ tinh GPS 1.1 Lịch sử đời hÖ thèng GPS 1.2 Tỉ chøc cđa hƯ thèng GPS 1.2.1 Đoạn không gian 10 1.2.2 Đoạn điều khiển 11 1.2.3 Đoạn sử dụng 12 1.3 TÝn hiÖu GPS đại lợng đo 14 1.3.1 TÝn hiÖu GPS 14 1.3.2 Đo cạnh theo mà 15 1.3.3 §o cạnh pha sóng tải 17 1.4 Độ xác định vÞ GPS 19 1.4.1.Sự phân bố vệ tinh bầu trời 20 1.4.2 §é lệch đồng hồ vệ tinh đồng hồ máy thu 21 1.4.3 Sai sè to¹ ®é q ®¹o vƯ tinh 21 1.4.4 §é trƠ trun sãng khÝ quyÓn 22 1.4.5 Phản xạ nhiều lần 22 1.4.6 NhiƠu SA vµ nhiÔu AS 22 1.5 Một số phơng pháp định vị GPS 23 1.5.1 Định vị tuyệt đối 24 1.5.2 Định vị tơng ®èi 24 Chơng - Hệ thống GPS trắc địa ảnh hàng không 28 2.1 Dẫn đờng bay chơp ¶nh víi GPS 28 2.2 Phơng pháp tam giác ảnh GPS 29 2.2.1 Những tiền đề kỹ thuật công nghệ 29 2.2.2 Phơng pháp tam giác ảnh GPS Inpho-Stuttgart 33 2.2.3 Phơng phápBeacon DGPS (Beacon Control GPS Station) 37 Chơng - Cơ sở toán học công nghệ DGPS cña INpho Stuttgart 47 3.1 Quy tr×nh c«ng nghƯ Inpho Stuttgart 48 3.2 Mô hình toán học công nghệ xác định tọa độ tâm chụp Inpho 50 3.2.1 Định vị điểm 50 3.2.2 Định vị tơng ®èi 52 3.2.3 Các hiệu pha sóng tải 53 3.2.4 T−¬ng quan hiệu pha sóng tải 55 3.3 Định vị động tơng đối 57 3.4 Mô hình tuyến tính phơng pháp định vị tơng đối 58 3.4.1 Tuyến tính hãa 58 3.4.2 Tuyến tính hóa định vị động tơng đối 59 Chơng - Xây dựng chơng trình xác định tâm chụp b»ng C«ng nghƯ DGPS cđa INPHO Stuttgart 62 4.1 Chơng trình PC-DGPS 62 4.2 Sơ đồ tổng quát chơng trình PC-DGPS 63 4.2.1 Tạo dự án làm viÖc 63 4.2.2 NhËp d÷ liƯu 64 4.2.3 Xö lý d÷ liƯu 66 4.3 TÝnh to¸n thùc nghiƯm chơng trình PC-DGPS 69 4.3.1 Sè liÖu thùc nghiÖm 69 4.3.2 KÕt qu¶ thùc nghiÖm 69 Kết luận kiến nghị 70 Tµi liƯu tham kh¶o 72 DANH MụC BảNG Bảng 4.1: Thông sè bay chôp 69 B¶ng 4.2: KÕt qu¶ thư nghiƯm 69 DANH MơC H×NH H×nh 1.1: CÊu tróc cđa hƯ thèng GPS 10 H×nh 1.2: Quỹ đạo vệ tinh hệ NAVSTAR 10 Hình 1.3: Hình dáng vệ tinh GGPSNAVSTAR 11 H×nh 1.4: Sơ đồ vị trí trạm điều khiển mặt ®Êt 11 H×nh 1.5 : Sơ đồ khối máy thu GPS 13 Hình 1.6 : Đo cạnh theo m· 16 H×nh 1.7 : Quy chn vỊ hƯ giê GPS 16 Hình 1.8 : Đo cạnh sóng radio 17 H×nh1.9 : Trị đo pha sóng tải máy thu GPS 18 Hình 1.10 : Sơ ®å lÊy c¸c hiƯu pha 25 Hình 1.11 : Tổ hợp hiệu trị đo 26 Hình 2.1 : Thời điểm mở cửa chớp máy ảnh 30 Hình 2.2 : Đánh dấu thời điểm lộ quang vào thang thời gian GPS 30 Hình 2.3: Độ lệch tâm ăng ten máy thu GPS 32 H×nh 2.4 : TuyÕn bay tuyến chặn 35 Hình 2.5 : Thay hai tuyến chặn hai d·y ®iĨm ®é cao 35 Hình 3.1: Hệ thống GPS bay chụp ảnh 48 H×nh 3.2: Quy tr×nh c«ng nghƯ Inpho Stuttgart 49 Hình 3.3: Sơ đồ định vị điểm 50 H×nh 3.3: Sơ đồ định vị tơng đối 53 Hình 4.1: Sơ đồ khối chơng trình PC-DGPS 63 Hình 4.2: Giao diện chơng trình chÝnh 64 H×nh 4.3: Các chức thực đơn dự án 64 Hình 4.4: Các chức 65 Hình 4.5: Thực đơn nhập liệu 65 H×nh 4.6: Thực đơn xử lý liệu 66 Hình 4.7: Chuyển đổi täa ®é 68 Mở đầu Tính cấp thiết đề tài Từ năm đầu thập kỷ 90 kỷ XX số quan ngành trắc địa nớc ta đà nhập ngoại máy thu GPS (Global Positioning System) đầu tiên, tạo bớc ngoặt công nghệ định vị sản xuất t liệu địa hình Những ứng dụng ban đầu GPS chủ yếu công tác xây dựng lới khống chế loại, đặc tính u việt hệ thống đà nhanh chóng đợc khẳng định qua thực tiễn sản xuất Trong lĩnh vực bay chụp ảnh phải đến cuối năm 1995 thực nhập ứng dụng công nghệ GPS dẫn đờng xác định toạ độ tâm chụp phục vụ công tác tăng dày khống chế ảnh (TDKCA) Việc ứng dụng công nghệ GPS bay chụp ảnh đà thực đem lại hiệu rõ rệt cho công tác chụp ảnh TDKCA nh: giảm chi phí chụp bù, đáp ứng tốt yêu cầu kỹ thuật ảnh chụp, giảm tối đa số lợng khống chế ngoại nghiệp mà đảm bảo độ xác cần thiết Cho đến thời điểm nay, nớc ta GPS đà đợc øng dơng cho rÊt nhiỊu ngµnh, nhiỊu lÜnh vùc víi nhiều loại máy thu GPS khác tuỳ thuộc mục đích sử dụng Cùng du nhập với máy GPS phần mềm thơng mại chuyên dụng nh phần mỊm Gpsurvey cđa H·ng Trimble (Mü), SKIP cđa viƯn nghiªn cứu trắc địa ảnh Stuttgart (Đức) Các phần mềm phần mềm thơng mại nên có đặc tính chung đóng kín Để thực hiểu ứng dụng tốt phần mềm trên, việc nghiên cứu lý thuyết GPS nh đào sâu nghiên cứu đó, thông qua công tác xây dựng phần mềm xử lý GPS thực cần thiết Đề tài Nghiên cứu xây dựng chơng trình xác định tâm chụp công nghệ DGPS đợc thực nhằm đáp ứng yêu cầu 2 Mục đích nghiên cứu Tìm hiểu hệ thống vệ tinh định vị NAVSTAR GPS (Navigation Satellite Timing and Ranging Global Positioning System) cña Mü có tên gọi phổ biến hệ thống GPS , phơng pháp định vị GPS ứng dụng chúng Đi sâu nghiên cứu lý thuyết phơng pháp định vị GPS tơng đối tuyến ảnh viện nghiên cứu trắc địa ảnh Inpho Stuttgart-gọi tắt phơng pháp inpho Stuttgart để xác định toạ độ tâm chụp Trên sở nghiên cứu lý thuyết xây dựng phần mềm xử lý nhằm củng cố, khẳng định thực tiễn Đối tợng phạmvi nghiên cứu Đối tợng nghiên cứu đề tài lý thuyết ứng dụng công nghệ GPS thực tế Phạm vi nghiên cứu đề tài đợc giới hạn lý thuyết ứng dụng công nghệ DGPS, theo phơng pháp Inpho Stuttgart để xác định tọa độ tâm chụp Nội dung nghiên cứu Đề tài thực nội dung nghiên cứu sau: - Tìm hiểu cấu trúc tín hiệu GPS, khuôn dạng liệu mà máy GPS thu đợc - Nghiên cứu lý thuyết phơng pháp định vị hệ thống GPS, sâu nghiên cứu phơng pháp định vị tơng đối động mà Inpho Stuttgart sử dụng xác định tọa độ tâm chụp ứng dụng Việt nam - Trên sở lý thuyết nghiên cứu thuật toán, thử nghiệm xây dựng chơng trình tính toán tọa độ tâm chụp - Đánh giá kết chơng trình xây dựng đợc số liệu thực tế Phơng pháp nghiên cứu Để giải nhiệm vụ đặt ra, đề tài sử dụng phơng pháp nghiên cứu sau: - Phơng pháp phân tích tổng hợp lý thuyết, tài liệu: Dựa vào tổng hợp nguồn tài liệu đà công bố hệ thống GPS, sở lý luận phơng pháp Inpho Stuttgart xác định tọa độ tâm chụp - Phơng pháp mô hình hoá : Dựa vào thuật toán đà biết, chọn lựa ngôn ngữ lập trình thích hợp, viết mà nguồn, biên dịch phần mềm xử lý số liệu thực tế - Phơng pháp so sánh: đối chiếu với kết thu đợc thực tiễn sản xuất để đánh giá kết nhận đợc từ chơng trình đà xây dựng ý nghĩa khoa học thực tiễn Nghiên cứu lý thuyết GPS thông qua xây dựng phần mềm phơng pháp vận dụng, kiểm chứng lý thuyết thực tế tốt củng cố lý thuyết mà vận dụng lý thuyết phù hợp với yêu cầu thực tiễn sản xuất Phơng pháp xác định tâm chụp viện nghiên cứu trắc địa ảnh Stuttgart phơng pháp đợc hình thành từ lý thuyết thực nghiệm Do đó, khả ứng dụng phơng pháp thực tế, điều đà đợc minh chứng qua chất lợng tất công trình thành lập đồ loại tỷ lệ phơng pháp đo vẽ lập thể mà Cục Bản Đồ BTTM thực nớc nh nớc từ năm 1995 đén sử dụng phong pháp Tuy nhiên, trình sản xuất có nảy sinh nhiều vấn đề kỹ thuật chơng trình nhập ngoại chơng trình thơng mại đóng kín nên nhiều cha giải đợc triệt để lỗi phát sinh Hiện có số phơng pháp xác định toạ độ tâm chụp khác đợc sử dụng giới đà du nhập vào nớc ta Về phơng pháp dựa cở sở lý thuyết chung GPS Các kết nghiên cứu làm tiền đề, chủ ®éng sư dơng cịng nh− cã thĨ ph¸t triĨn ứng dụng độc lập theo yêu cầu thực tiễn sản xuất trang bị có 58 Các phơng trình (3.31) (3.32) giải đợc với ®iỊu kiƯn sè vƯ tinh tèi thiĨu quan s¸t ®ång thời từ hai trạm Trong phơng pháp Inpho Stuttgart trị N đợc giải gần từ trị đo giả khoảng cách sử dụng trị đo mà thời điểm đầu tuyến bay Sau đó, giá trị N dợc sử dụng cho tất thời điểm khác tuyến bay 3.4 Mô hình tuyến tính phơng pháp định vị tơng đối Dựa lý thuyết bình sai gián tiếp, phơng trình trị đo đợc biểu diễn dới dạng hàm ấn số dới dạng tuyến tính Đối với phơng trình phi tuyến, khai triển chuỗi Taylor giữ lại số hạng bậc đợc sử dơng cho mơc tiªu tun tÝnh hãa 3.4.1 Tun tÝnh hóa Xét hàm trị đo f khoảng cách từ ®iĨm i tíi vƯ tinh j, víi c¸c Èn sè thành phần tọa độ XYZ điểm i, ý tới phơng trình (3.4) có: ij ( t ) = (X j ( t ) − X i ) + (Y j ( t ) − Yi ) + ( Z j ( t ) − Zi ) ≡ f(Xi, Yi, Zi) (3.33) Gi¶ sư Xio, Yio , Zio trị gần c¸c Èn sè Xi, Yi, Zi Cã thĨ viÕt Xi = Xi0 ΔXi Yi = Yi0 ΔYi (3.34) Zi = Zi0+ Zi Ta có hàm f gần : ij0 ( t ) = (X j ( t ) − X i ) + (Y j ( t ) − Yi ) + ( Z j ( t ) − Zi ) ≡ f(Xi0 ,Yi0, Zi0) (3.35) Với giá trị Xi , Yi , Zi ẩn số lúc có triển khai Taylor đà bỏ qua số hạng bậc cao cđa hµm f nh− sau: f(Xi, Yi, Zi) = f(Xi+ ΔXi, Yi+ ΔYi, Zi+ ΔZi) = 59 f(Xio, Yio , Zio) + + ∂f(X io , Yio , Zio ) ΔX i ∂X io (3.36) ∂f(X io , Yio , Zio ) ∂f(X io , Yio , Zio ) ΔYi + ΔZ i ∂Yio ∂Zio Tõ (3.35) cã: X j (t) - X io ∂f(X io , Yio , Zio ) =− ∂X io ρij0 ( t ) ∂f(X io , Yio , Zio ) Y j (t) - Yio =− ∂Yio ρij0 ( t ) (3.37) Z j (t) - Zio ∂f(X io , Yio , Zio ) = Zio ij0 ( t ) Thay phơng trình (3.35) (3.37) vào (3.36) đợc: ij ( t ) = ρij0 ( t ) − − X j (t) - X io ρij0 ( t ) Z j (t) - Zio ρij0 ( t ) ΔX i − Y j (t) - Yio ρij0 ( t ) ΔYi (3.38) Zi Lúc ij ( t ) đà hàm tuyến tính ẩn số Xi, Yi, Zi 3.4.2 Tuyến tính hóa định vị động tơng đối Xét trờng hợp sử dụng hiệu kép pha sóng tải với phơng trình (3.32), ẩn số nằm bên vế phải phơng trình, xét tới bốn trị đo khoảng cách từ điểm A, B tới hai vệ tinh j, k cho mét hiÖu kÐp jk ρ AB ( t ) = ρ kB ( t ) − ρ Bj ( t ) − ρ kA ( t ) + Aj ( t ) (3.39) 60 Mỗi thành phần bốn thành phần phơng trình (3.39) đợc tuyến tính hóa theo công thức (3.38) đợc hệ phơng tr×nh sau: jk ρ AB (t) = ρ kB0 ( t ) − + ρ Bj ( t ) ρ Bj ( t ) + ρ kA ( t ) ρ kA ( t ) − ρ Aj ( t ) ΔYB ΔX B + Y j (t) - YB0 ρ Bj ( t ) ΔYB ΔX A + Y k (t) - YA0 ρ kA ( t ) ΔYA ΔZ A X j (t) - X A0 Z j (t) - Z A0 ρ kB0 ( t ) ΔZ B X k (t) - X A0 Z k (t) - Z A0 ΔX B − Y k (t) - YB0 ΔZ B X j (t) - X B0 Z j (t) - Z B0 + ρ Aj ( t ) − ρ kB0 ( t ) ρ kB0 ( t ) − ρ kA ( t ) + − Z k (t) - Z B0 − ρ Bj ( t ) + X k (t) - X B0 ρ Aj ( t ) ΔX A − Y j (t) - YA0 ρ Aj ( t ) ΔYA Z A (3.39) Để thu đợc hệ phơng trình trị đo quen thuộc l = A x, đặt sè hÖ sè sau: jk a XA (t ) = X k (t) - X A0 λρ kA ( t ) − X j (t) - X A0 λρ Aj ( t ) 61 jk a YA (t) jk a ZA (t ) jk a XB (t) jk a YB (t) jk a ZB (t) Đặt: = Y k (t) - YA0 = Z k (t) - Z A0 λρ kA ( t ) λρ kA ( t ) =− X k (t) - X B0 =− Y k (t) - YB0 =− λρ kB0 ( t ) λρ kB0 ( t ) Z k (t) - Z B0 λρ kB0 ( t ) − Y j (t) - YA0 − Z j (t) - Z A0 λρ Aj ( t ) λρ Aj ( t ) + X j (t) - X B0 + Y j (t) - YB0 + λρ Bj ( t ) λρ Bj ( t ) Z j (t) - Z B0 λρ Bj ( t ) jk jk l AB ( t ) = λΦ AB ( t )λ − ρ kB0 ( t ) + ρ Bj ( t ) + ρ kA ( t ) − ρ Aj ( t ) (3.40) (3.41) Sử dụng ký hiệu (3.40) (3.41) ta có phơng trình tuyến tính trị ®o nh− sau: jk jk jk jk jk l AB ( t ) = a XA ( t )ΔX A + a YA ( t )ΔYA + a ZA ( t )ΔZ A + a XB ( t ) ΔX B jk jk jk + a YB ( t )ΔYB + a ZB ( t )ΔZ B + N AB (3.42) Nếu điểm A đà biết tọa độ ẩn số giảm phơng trình 62 Chơng Xây dựng chơng trình xác định tâm chụp Công nghệ DGPS INPHO Stuttgart 4.1 Chơng trình PC-DGPS Chơng trình máy tính đợc lập để cụ thể hóa sở lý thuyết đà đề cập chơng xác định tọa độ tâm chụp công nghệ DGPS sở số tiền đề Inpho Stuttgart Các nghiệm đợc giải theo phơng pháp bình sai gián tiếp, theo nguyên lý số bình phơng nhỏ Chơng trình đợc lập ngôn ngữ lập trình Visual Basic 6.0, kết hợp số chơng trình chức đợc lập ngôn ngữ C/C++ đợc đặt tên PCDGPS , chơng trình chạy môi trờng Windows Nh mục tiêu đề tài luận văn đà đề ra, chơng trình PC-DGPS đợc thiết kế nhằm tìm hiểu sâu thêm vỊ lý thut GPS nãi chung Do thêi gian nghiªn cứu có hạn nên chơng trình đợc giới hạn số điểm sau: -Số liệu GPS đầu vào chơng trình xử lý khuôn dạng RINEX (Receiver Independent Exchange) Đây dạng số liệu chuẩn đợc thiết kế nhằm mục đích sử dụng đợc kết hợp số liệu từ nhiều loại máy GPS với nhiều khuôn dạng khác Trong phần mềm kèm máy GPS có khả chuyển đổi số liệu sang khuôn dạng kép -Chỉ xử lý đến hiệu pha sãng t¶i L1 -Ch−a xư lý ¶nh h−ëng cđa tầng khí nh tầng đối lu đến tín hiệu GPS, nh cha lập trình tìm kiếm hiƯu chØnh hiƯn t−ỵng tr−ỵt chu kú cđa tÝn hiƯu vệ tinh -Không giải xác trị nhập nhằng N pha sóng tải mà giải gần trị đo mÃ, tiền đề phơng pháp Inpho Stuttgart - Cha đánh giá đợc sai số tọa độ tâm chụp, việc đánh giá đợc chơng trình tăng dày kết hợp sử dụng GPS nh PAT-B đánh giá 63 4.2 Sơ đồ tổng quát chơng trình PC-DGPS Hình 4.1: Sơ đồ khối chơng trình PC-DGPS Chơng trình PC-DGPS làm việc theo sơ đồ hình (4.1) Đợc thiết kế dới dạng thực đơn trực quan, sau giới thiệu lần lợt tính chơng trình 4.2.1 Tạo dự án làm việc Khi chạy chơng trình xuất giao diện nh hình (4.2) Chức dự án cho phép lập tạo th mục số liệu riêng công trình bay chụp, chơng trình lu trữ số liệu trung gian đợc kết xuất trình thực Chức dự án lại đợc chia thành hai chức tạo dự ¸n míi vµ më dù ¸n cị, lµ dù ¸n đà đợc tạo trớc đó, xem hình (4.3) 64 Hình 4.2: Giao diện chơng trình Chức dự án cho phép lập tạo th mục số liệu riêng công trình bay chụp, chơng trình lu trữ số liệu trung gian đợc kết xuất trình thực Chức dự án lại đợc chia thành hai chức tạo dự án mở dự án cũ, dự án đà đợc tạo trớc đó, xem hình (4.3) Hình 4.3: Các chức thực đơn dự án 4.2.2 Nhập liệu Khi tạo xong dự án mở dự án đà có chơng trình hiển thị tất chức thực đợc dới dạng thực đơn nh hình (4.4) 65 Hình 4.4: Các chức Nhấp kép vào thực đơn nhập liệu xuất thực đơn cho phép nhâp liệu cho trạm cố định trạm chuyển động (đặt máy bay) xem hình (4.5) Hình 4.5: Thực đơn nhập liệu Dữ liệu đợc nhập vào cho hai trạm dới khuôn dạng RINEX Dữ liệu nhập vào trạm gồm hai tệp Tệp thứ chứa liệu đo dạng trị đo mà pha, đồng thêi ®ã cịng ghi nhËn thêi ®iĨm lé quang máy ảnh thang thời gian GPS Tệp thứ hai chứa thông tin lịch vệ tinh 66 4.2.3 Xử lý liệu Thực đơn xủ lý liệu bao gồm toàn công việc thực để có đợc tọa độ tâm chụp Khi đợc kích hoạt thực đơn xuất nh hình (4.6) Hình 4.6: Thực đơn xử lý liệu Khi xử lý sè liƯu cÇn thùc hiƯn tn tù tõng b−íc tõ xuống nh bố trí thực đơn Các chức thực đợc kích hoạt cách nháy đúp vào thực đơn 4.2.3.1 Giải m trị đo Công việc giải mà trị đo thực chất đọc tệp liệu đà nhập vào đại lợng đo nh mÃ, pha trạm đo, tõng vƯ tinh tõng thêi ®iĨm, thêi ®iĨm chơp ảnh Các số liệu đợc phân loại lu giữ tệp trung gian cho thuận tiện sử dụng 4.2.3.2 Giải m lịch vệ tinh Chơng trình đọc thông số xử lý tính toán để nhận đợc tọa độ tất vệ tinh mà máy thu nhận đợc thời điểm giÃn cách, 67 tơng ứng với tốc độ thu máy, ghi tệp trung gian để chơng trình thực hiƯn c¸c b−íc xư lý tiÕp theo 4.2.3.3 TÝnh q đạo đờng bay Thực chất công việc để xác định tọa độ tâm chụp xác định đợc quỹ đạo đờng bay Nói xác phơng pháp Inpho Stuttgart xác định quỹ đạo tuyến bay Trong phơng pháp không cần phải xác định xác trị N nên trị đo khoảng thời gian lợn vòng đợc loại không sử dụng tính toán Điều lợi điểm mà phơng pháp đem lại Trong lợn vòng ngời phi công thoải mái thực kỹ thuật với góc nghiêng lớn dẫn đến giảm thời gian lợn vòng tranh thủ đợc thời tiết tốt Khi máy bay đà vào hàng tuyến chụp ảnh điều kiện bay ổn định (thờng máy bay bay chụp thời tiết đẹp nên rung xóc) nên tín hiệu GPS thu đợc ổn định Khi thực tính quỹ đạo đờng bay chọn góc cắt vệ tinh để loại bỏ tín hiệu chất lợng vệ tinh góc thấp Nhà sản xuất khuyến cáo nên sử dụng tín hiệu thu đợc từ vệ tinh góc 15o so với đờng chân trời Tuy nhiên, điều không thật cần thiết máy thu có chế độ đặt ngỡng giới hạn cho góc cắt 4.2.3.4 Nội suy tâm chụp Sau có quỹ đạo đờng bay bớc thực nội suy tâm chụp thời điểm chụp ảnh Độ xác tâm chụp phụ thuộc vào giÃn c¸ch thu sè liƯu cđa m¸y GPS Th−êng bay chụp chế độ giÃn cách đặt chế độ tập trị đo/1 s Ngoài ra, qua nhiều nghiên cứu chuyên gia giới phép nội suy ảnh hởng nhiều đến độ xác tâm chụp, trờng hợp sử dụng phÐp néi suy tun tÝnh Cã nhiỊu tht to¸n néi suy Chơng trình PC-DGPS sử dụng hàm bậc phơng pháp bình phơng nhỏ để nội suy tâm chụp, sử dụng trị tọa độ quỹ 68 đạo đờng bay gần thời điểm chụp ảnh Trong đó, có giá trị sát thời điểm chụp giá trị khác xung quanh giá trị 4.2.3.5 Chuyển đổi tọa độ Kết nhận đợc sau nội suy tâm chụp tọa độ không gian, hệ tọa độ địa tâm WGS-84 cần chuyển tọa độ phẳng Bản chất phơng pháp Inpho Stuttgart định vị tơng đối tuyến ảnh, trạm cố định không cần thiết phải đặt tai điểm đà biết tọa độ mà cần sử dụng tọa độ gần giải từ trị đo theo mà Do tọa độ tâm chụp nhận đợc gần đúng, có véc tơ điểm tâm chụp tuyến bay có độ xác cao (cỡ 10 cm) Nhiệm vụ chơng trình cần chuyển tọa độ tâm chụp hệ tọa độ phẳng với elipxoit quy chiếu WGS-84 Tuy nhiên, chơng trình PC-DGPS thiết kế để chuyển tọa độ hai hệ thống Một lựa chọn cã thĨ chun vỊ hƯ VN2000 víi c¸c tham sè chuyển đổi từ WGS-84 đà đợc công bố Một lựa chọn khác chuyển tọa độ với lới chiếu UTM WGS-84 Các phép chuyển đổi cho phép vào kinh tuyến trục độ rộng múi chiếu Xem hình (4.7) Hình 4.7: Chuyển đổi tọa độ 4.2.3.6 Xuất kết quả: Chơng trình PC-DGPS cho phép xuất kết định dạng tọa độ tâm chụp chơng trình PAT-B MATCH-AT Các chơng trình sử dụng giá trị tâm chụp bình sai kết hợp khối ảnh 69 4.3 Tính toán thực nghiệm chơng trình PC-DGPS 4.3.1 Số liệu thực nghiệm Chơng trình đợc sử dụng để tính toán hai khu số liệu thử nghiệm khu Stungcheng (Vơng quốc Cam Pu Chia) khu Niken Bản phúc (Sơn la) Các thông số bay chụp đợc thể bảng (4.1) Bảng 4.1: Thông số bay chụp Tên khu chụp Các thông số Máy bay Niken B¶n Phóc Stungcheng KingAir B200 KingAir B200 100 m/s 100 m/s RC30\153 mm RC30\153 mm 3500 m 2000 m 240 200 Tốc độ bay Máy ảnh\Tiêu cự Độ cao bay Số lợng ảnh 4.3.2 Kết thực nghiệm Số liệu tâm chụp tính toán đợc, đợc so sánh với kết chơng trình SKIP 1.2 Inpho Stuttgart theo đại lợng sau: - VX, VY, VH : hiệu chênh tọa độ, độ cao tâm chụp tính hai chơng trình, hệ tọa độ phẳng theo trục tọa độ X,Y,H - Các giá trị VX max, VX min, VY max, VY min, VH max, VH min: giá trị lớn nhỏ hiệu chênh V n - mX = ∑ VX2 n n , mY = ∑ VY2 n n , mH = ∑ VH2 n B¶ng 4.2: KÕt qu¶ thư nghiƯm Khu mx my mh vxmax vymax vhmax KHU 0.17 0.15 0.25 0.61 0.47 0.71 Khu2 0.22 0.15 0.35 0.51 0.75 0.69 70 Kết luận v kiến nghị Kết luận Luận văn đà thực mục tiêu đà đề tìm hiểu lý thuyết phơng pháp xác định tọa độ tâm chụp công nghệ DGPS Inpho Stuttgart Từ sở lý thuyết, đà xây dựng thành công chơng trình tính toán xác định tọa độ tâm chụp theo công nghệ Inpho Stuttgart Qua đánh giá kết việc thử nghiệm chơng trình (4.4.3) nói chơng trình đà đợc xây dựng đa kết có độ xác tơng đơng với chơng trình SKIP, chơng trình chuyên nghiệp đà đợc kiểm chứng thực tế nhiều năm Phơng pháp Inpho Stuttgart phơng pháp có khả ứng dơng cao thùc tÕ ë n−íc ta Do kh«ng cần yêu cầu khắt khe khoảng cách từ trạm cố định đến khu chụp, tín hiệu số khoảng thời gian bay chụp, không tổ chức khởi đo Đây điều kiện cực kú cã lỵi cho tỉ chøc triĨn khai bay chơp Nhất điều kiện ta máy bay riêng cho mục đích chụp ảnh, nên việc tranh thủ thời tiết, phối hợp bay cần đơn giản , nhanh chóng Trong trình thu thập nghiên cứu số liệu từ máy GPS tần lắp đặt máy bay, nhằm xây dựng chơng trình PC-DGPS có khả sử dụng loại trừ ảnh hởng tầng điện li Nhận thấy tín hiệu thu đợc tần số L2 máy kém, tợng tín hiệu xảy thờng xuyên máy bay bay chế độ chụp ảnh, máy mặt đất không xảy tợng Chính chơng trình PC-DGPS khả loại bỏ ảnh hởng tầng điện li số liệu nghiên cứu Kiến nghị: Để chơng trình PC-DGPS đạt kết tốt cần có thời gian để xây dựng kiểm tra nhiều số liệu đại diện cho điều kiện bay chụp khác 71 Mặc dù phơng pháp Inpho Stuttgart có nhiều u điểm nhng cần bố trí điểm khống chế mặt đất số vị trí chuẩn, điều cần tuân thủ chặt chẽ thành lập đồ tỷ lệ trung bình tỷ lệ lớn Tại khu vực rừng núi điều gây nhiều tốn kém, nguy hiểm cho công tác đo đạc khống chế ngoại nghiệp Do đo việc nghiên cứu định vị tuyệt đối tuyến ảnh cần thiết, phải nghiên cứu vị trí lắp đặt anten thay đổi anten để anten máy bay thu đợc hai tần số L1 L2 Điều có ý nghĩa nâng cao đô xác phơng pháp Inpho Stuttgart 72 Ti liệu tham khảo Đỗ Ngọc Đờng, Đặng Nam Chinh (2003), Công nghệ GPS, Bài giảng cao học nghành trắc địa, trờng đại học Mỏ - Địa chất, Hà Nội Lê Văn Hng (1997), Sổ tay định vị GPS, Nxb Khoa học kỹ thuật, Hà nội Trơng Anh Kiệt (1999), Khả ứng dụng GPS trắc địa ảnh, Tuyển tập công trình khoa học, Tập 29, Trờng đại học Mỏ địa chất Phạm Hoàng Lân (1997), Công nghệ GPS, Bài giảng cao học ngành trắc địa, trờng đại học Mỏ - Địa chất, Hà nội Lê Quý Thức (1998), Hệ định vị toàn cầu GPS, Cục Bản đồ Bộ Tổng Tham Mu AAA Survey Pty Limited Department Of Lands (1994), Development And Application Of Inflight Aerial Phogrammetrric Control System B Hofmann-Wellenhof, H Lichtenegger and I Collins (1992), GPS Theory and Parctice, Springer-Verlag Wien, NewYork., USA F Akermann (1993), Operational Rules And Accuracy Model For GPSAerotriangulation, Institute Of Photogrammetry, University of Stuttgart,Germany Lopez Julia Talaya (2003), Algorithms And Method For Robust Geodetic Kinematic Positioning,PhD Thesis, Mataro,USA 10 Robert Burtch (2000), Analytical Photogrammetry, Lecture Notes, The Center For Photogrammetric Training, NewYork,USA ... nghiên cứu đó, thông qua công tác xây dựng phần mềm xử lý GPS thực cần thiết Đề tài Nghiên cứu xây dựng chơng trình xác định tâm chụp công nghệ DGPS đợc thực nhằm đáp ứng yêu cầu 2 Mục đích nghiên. .. 59 Chơng - Xây dựng chơng trình xác định tâm chụp Công nghệ DGPS cña INPHO Stuttgart 62 4.1 Chơng trình PC -DGPS 62 4.2 Sơ đồ tổng quát chơng trình PC -DGPS 63 4.2.1 Tạo dự... Trên sở lý thuyết nghiên cứu thuật toán, thử nghiệm xây dựng chơng trình tính toán tọa độ tâm chụp - Đánh giá kết chơng trình xây dựng đợc số liệu thực tế Phơng pháp nghiên cứu Để giải nhiệm