Trạm Cors Cục Đo Đạc Bản Đồ

1. Trạm Cors là gì?

1.1 Khái niệm trạm Cors

Trạm CORS (Continuosly Operation Reference Station) là hệ thống trạm tham chiếu GNSS (Global Navigation Satellite System) vận hành liên tục tại các điểm cố định, ứng dụng công nghệ máy tính hiện đại và internet truyền dữ liệu tạo thành một mạng lưới. Trạm CORS có thể đưa ra một vị trí nhanh chóng và chính xác cỡ cm và được sử dụng trong nhiều ngành như nông nghiệp, xây dựng, khảo sát địa chính,…

Do có thông tin từ nhiều trạm CORS truyền tới nên Trạm Chủ có thể xây dựng được mô hình số cải chính vi phân tức thời như là hàm của vị trí điểm các trạm tham chiếu. Trong mô hình này, người ta có thể xét tới một số nguồn sai số như sai số quỹ đạo vệ tinh, sai số đồng hồ vệ tinh, ảnh hưởng của tầng đối lưu, tầng điện ly,…

Các trạm CORS được xây dựng với mật độ tương đối đồng đều, khoảng cách giữa các trạm là một tham số đặc trưng cho độ chính xác của hệ thống. Vị trí các trạm tham chiếu sẽ được xác định chính xác trong hệ thực dụng.

Mỗi trạm CORS được lắp đặt một máy GNSS RTK đa tần số độ chính xác cao và liên tục thu tín hiệu vệ tinh. Các trạm CORS được kết nối với trạm chủ (MS) thông qua internet. Trạm chủ có nhiệm vụ xử lý và lưu giữ các thông tin từ các trạm CORS gửi tới

1.2 Cấu trúc trạm cors

Cấu trúc của trạm CORS gồm 03 thành phần chính là:

• Hệ thống trạm CORS
• Trạm xử lý trung tâm (Trạm chủ)
• Phần người sử dụng

• Hệ thống trạm CORS
  • Tại vị trí các CORS được lắp đặt các máy thu GPS/GNSS liên tục thu tín hiệu vệ tinh. Các điểm đặt trạm CORS phải đảm bảo sự thu nhận tín hiệu vệ tinh ổn định nhất, cách xa các nguồn phát sóng, đường dây điện cao thế,… Một số yêu cầu cần thiết của máy thu:
  • Máy thu GNSS phải là loại đa tần ít nhất là hai tần số và thu được ít nhất 10 vệ tinh có độ cao > 00.
  • Cung cấp L1 C/A – code khoảng cách giả hoặc P – code khoảng cách giả và L1, L2 với đủ bước sóng mang.
  • Tần suất thu tín hiệu ít nhất là 30s. Ghi dữ liệu hàng giờ, hàng ngày, trong dòng thời gian thực và khả năng cung cấp điện liên tục.
• Trạm Chủ
  • Trạm chủ là nơi xử lý, điều khiển và lưu giữ thông tin từ các trạm tham chiếu gửi tới. Tại đây, người ta có thể xây dựng được mô hình số cải chính vi phân tức thời như là hàm của vị trí các điểm trạm tham chiếu.
  • Tất cả dữ liệu từ các trạm tham chiếu được truyền qua internet đến trung tâm điều khiển ở trạm chủ, việc tính toán lưới và hiệu chỉnh vị trí được thực hiện và gửi chúng đến người sử dụng. Trạm chủ có phần mềm và phần cứng bền vững.
• Người dùng
  • Người sử dụng có thể dùng trạm CORS với phương pháp định vị tức thời RTK (Real Time Kinematic) hoặc phương pháp định vị xử lý sau.
  • Với phương pháp định vị tức thời, khi trạm chủ nhận được thông tin từ máy thu của người sử dụng, nó sẽ tính toán và gửi giá trị hiệu chỉnh tới các trạm tham chiếu gần đó để hiệu chỉnh luôn vào kết quả đo

2. Các thuật ngữ phổ biến trong mạng CORS

RTCM

• RTCM là từ viết tắt của Ủy ban kỹ thuật vô tuyến điện về dịch vụ hàng hải. Đây là tổ chức phi lợi nhuận hoạt động trong các lĩnh vực khoa học, giáo dục. Ủy ban Đặc biệt RTCM (SC) 104 liên quan đến Hệ thống Hệ thống Vệ tinh Điều hướng Đa dạng Toàn cầu (DGNSS). Ủy ban này thiết lập các tiêu chuẩn cho cấu trúc thông điệp liên quan đến sửa đổi DGPS. Tiêu chuẩn gần nhất là RTCM 10403.1, Differential GNSS Services – Phiên bản 3.1, có tính toàn vẹn dữ liệu cao hơn các phiên bản trước và hỗ trợ Network RTK sử dụng khái niệm Master-Auxiliary Concept (MAC) (Lachapelle & Petovello, 2006).

RINEX

• Định dạng trao đổi độc lập của máy thu (RINEX) được phát triển bởi Viện Thiên văn học của Đại học Berne. RINEX giúp việc trao đổi dữ liệu GPS trở nên dễ dàng hơn.
• RINEX phiên bản thứ hai năm 1990 được chấp nhận bởi Hội nghị chuyên đề về Định vị Chính xác Thứ hai với Hệ thống Định vị Toàn cầu ở Ottawa. Phiên bản này đã thêm khả năng để theo dõi dữ liệu từ các hệ thống vệ tinh khác nhau, chẳng hạn như GLONASS hoặc hệ thống tăng tốc dựa trên vệ tinh (SBAS).
• Phiên bản RINEX thứ ba đã được phát triển để cải thiện xử lý các tệp dữ liệu, nơi có nhiều hệ thống vệ tinh được theo dõi. Phiên bản 3 bao gồm 3 loại tệp ASCII:
• RINEX 3 cho phép nhiều hệ thống vệ tinh được theo dõi. Bên cạnh đó là tính năng mới như quan sát một nửa bước sóng, sự mơ hồ nửa chu kỳ, mã số quan sát, các loại điểm đánh dấu.

VRS

• Virtual Reference Station (VRS) là một phương pháp được sử dụng để cung cấp dữ liệu hiệu chỉnh Mạng RTK. Nó dựa vào kỹ thuật tạo dữ liệu trạm tham chiếu GNSS cho một trạm tham chiếu ảo. Phương pháp này được mô tả bởi Janssen (2009), một mạng lưới các trạm tham chiếu liên tục được liên kết với một trung tâm điều khiển dùng để tính toán sự điều chỉnh khu vực trên toàn mạng.
• Một trạm tham chiếu ảo sau đó được tạo ra từ thông tin này để được một vài mét đi từ vị trí ban đầu của rover. Rover giả lập trạm tham khảo thực diễn dịch dữ liệu này. Khi xe rover di chuyển, thì VRS là tĩnh. Nếu xe rover di chuyển đáng kể để có hiệu lực chất lượng của sự sửa chữa, thì một VRS mới cần được tạo ra ở vị trí của nó.

MAC

• MAC là phương pháp chuẩn được sử dụng để tạo và gửi các sửa đổi RTK trên mạng. Janssen (2009) mô tả nó là thiết kế để truyền tải tất cả các dữ liệu sửa đổi có liên quan từ một mạng CORS sang máy định vị trong một hình thức rất nhỏ gọn.
• Trong khái niệm này, một thông tin điều chỉnh và phối hợp đầy đủ chỉ được gửi cho một trạm tham chiếu duy nhất (trạm tổng thể). Trong khi các trạm khác trong mạng (trạm phụ) chỉ truyền sự khác biệt điều chỉnh và điều phối sự khác biệt. Điều này cho phép giảm khối lượng dữ liệu được truyền đi.
• Không có yêu cầu cho trạm tổng thể là trạm tham chiếu gần nhất đến máy định vị vì nó chỉ đơn giản được sử dụng cho truyền dữ liệu và không đóng một vai trò đặc biệt trong tính toán hiệu chỉnh. Điều này cho phép tương thích với những người nhận truyền thông một chiều và hai chiều.
• Phương pháp này rất linh hoạt vì nó cho phép rover tính toán một phép nội suy đơn giản của việc hiệu chỉnh mạng hoặc một giải pháp nghiêm ngặt hơn như nhiều đường cơ sở từ các trạm tham khảo phụ. Các phép đo dựa trên MAC lặp lại và có thể dò tìm được vì chúng cho phép máy định vị đo đường cơ sở tới trạm tổng thể – một trạm tham chiếu thực.

3. Hiện trạng xây dựng trạm CORS ở Việt Nam

Việt Nam đang trong quá trình xây dựng lưới GNSS/CORS Quốc gia. Hệ thống này của Việt Nam được thiết kế với mục tiêu là lưới đa mục đích, đồng thời đáp ứng được nhiều nhiệm vụ với độ chính xác khác nhau.

Hiện nay, Cục Đo đạc, Bản đồ và Thông tin địa lý Việt Nam đang thực hiện xây dựng 65 trạm GNSS CORS trên lãnh thổ Việt Nam với mục tiêu cơ bản và quan trọng nhất là cung cấp dịch vụ số liệu hiệu chỉnh độ chính xác cao, phục vụ cho tất cả các ứng dụng xác định vị trí và dẫn đường trong chế độ thời gian thực dựa trên nền tảng truyền số liệu qua Internet. Trong số 65 trạm được xây dựng nêu trên có:

• 24 trạm Geodetic CORS, các trạm còn lại là NTRK CORS.
• 24 trạm Geodetic CORS được xây dựng dựa trên cơ sở nâng cấp 6 trạm DGNSS hiện có của Bộ Tài nguyên và Môi trường
• 18 trạm được xây dựng mới.

6 trạm hoạt động hiện tại của Bộ Tài nguyên và Môi trường phục vụ công tác phân giới cắm mốc biên giới Việt Nam – Trung Quốc và phục vụ khảo sát, đo đạc biển và dẫn đường cho các phương tiện hoạt động trên biển.

Ngoài ra, các trạm DGNSS/CORS của Bộ Quốc phòng có chức năng phát số hiệu chỉnh phân sai DGNSS phục vụ khảo sát, đo đạc biển và dẫn đường cho các phương tiện hoạt động trên biển và phục vụ cho việc xây dựng hệ quy chiếu, hệ tọa độ quân sự, nghiên cứu địa động lực, đánh giá hậu quả do thảm họa thiên tai gây ra (động đất, núi lửa, sóng thần,…) trong nước, khu vực và trên thế giới, tham gia vào việc khẳng định chủ quyền lãnh thổ và lãnh hải của đất nước.

4. Những ứng dụng của trạm cors

4.1 Khảo sát công nghiệp

• Trạm cors để lại dấu ấn lớn trong ngành trắc địa và bản đồ
• Cải thiện hiệu suất làm việc, giảm sự không nhất quán và cung cấp sử dụng hiệu quả tài nguyên trong xây dựng
• Cung cấp dữ liệu định vị nhanh, đồng nhất và tiết kiệm
• Cung cấp một nền tảng để ánh xạ chính xác từng cơ sở hạ tầng với định vị được tiêu chuẩn hóa

4.2 Quản lý và sử dụng đất đai

Mạng CORS tạo điều kiện phát triển hệ thống thông tin đất đai chính xác, minh bạch về quyền sử dụng, thuế, quy hoạch đất đai. Ngày, trên các văn bản chứng nhận quyền sử dụng đất đều ghi rõ tọa độ mảnh đất của người sử dụng, giúp việc xây dựng không bị lấn chiếm sang khoảng đất khác.

4.3 Ứng dụng sản xuất nông nghiệp

Trong tương lai, các loại máy sẽ thay thế sức người để làm những công việc như gieo hạt, thu hoạch, tưới nước, bón phân. Các máy móc tự động cần có dữ liệu về vị trí chính xác đến từng cm để tiến hành công việc. Trạm Cors cung cấp dữ liệu cho các loại máy đảm bảo độ chính xác đến từng cm

4.4 Xây dựng công trình dân dụng và công nghiệp

Các công trình yêu cầu độ chính xác cao, đảm bảo các yếu tố kỹ thuật như độ dày tường, độ nghiêng, lún vv.vv đều phải dùng phép đo RTK bằng cách kết hợp  các máy RTK 2 tần số và trạm CORS

4.5 Đo vẽ bản đồ

Sử dụng trạm Cors kết hợp với các thiết bị đo đạc trắc địa hiện đại như: UAV RTK, Máy thu GNSS 2 Tần, các kỹ sư hoàn toàn có thể xác định chính xác tọa độ các điểm đo trên một khu vực rộng lớn. Dùng những dữ liệu đó để đo vẽ bản đồ cực kỳ chính xác

4.6 Quy hoạch nông thôn, đô thị

Nếu như trước đây, để quy hoạch một vùng đất rộng lớn, các kỹ sư cần mất một khoảng thời gian dài để thu thập dữ liệu. Nhưng với công nghệ hiện đại ngày nay, trạm CORS hoàn toàn có thể kết hợp với UAV RTK để hoàn thành quá trình quy hoạch trong một thời gian ngắn với 3 bước:

• Trạm Cors kết hợp với UAV RTK đo chụp, xác định tọa độ từng điểm ảnh
• Chuyển dữ liệu về văn phòng, dùng công cụ đo vẽ quy hoạch thành phố
• Sử dụng máy toàn đạc điện tử để chuyển dữ liệu đã xử lý ra thực địa ( Stakeout)

5. Hướng Dẫn Đo RTK Sử Dụng Trạm Cors

Phương pháp đo RTK sử dụng trạm Cors ngày càng được áp dụng rộng rãi nhờ những ưu điểm riêng của nó. Đặc biệt, trong phương pháp này ta chỉ cần chuẩn bị máy Rover và địa chỉ trạm CORS là có thể tiến hành các phép đo RTK.