Giáo trình Ứng dụng định vị toàn cầu GPS trong xây dựng

Giáo trình Ứng dụng định vị toàn cầu GPS trong xây dựng cung cấp cho bạn đọc những nội dung gồm: ưu điểm của công nghệ định vị toàn cầu GPS; dụng cụ đo trong định vị toàn cầu GPS; nguyên lý đo trong định vị toàn cầu GPS; các phương pháp đo GPS; tín hiệu sóng vô tuyến điện của vệ tinh; các nguồn sai số trong đo đạc định vị toàn cầu GPS;... Mời các bạn cùng tham khảo!
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Giáo trình Ứng dụng định vị toàn cầu GPS trong xây dựngPGS.TS Phạm Văn Chuyên PGS.TS PHẠM VĂN CHUYÊN ỨNG DỤNG ĐỊNH VỊ TOÀN CẦU GPS TRONG XÂY DỰNG (15 tiết). HÀ NỘI NĂM 2023 1PGS.TS Phạm Văn Chuyên LỜI NÓI ĐẦU Nội dung tài liệu với thời lượng 15 tiết viết về ứng dụng định vị toàn cầu GPS trong xâydựng.Đây là công nghệ đo đạc trắc địa hiện đại và tiên tiến của thế kỷ 21,hiện đang được ứngdụng rất nhiều trong tất cả các giai đoạn khảo sát , thiết kế , thi công và sử dụng công trình. Đối tượng phục vụ của tài liệu là sinh viên ngành xây dựng đang được đào tạo theokhung trình độ quốc gia Việt nam thuộc bậc 6: hệ đại học 4 năm đào tạo cử nhân có năng lựcthực hành. Rất mong nhận được các ý kiến đóng góp. Xin chân thành cảm ơn và trân trọng giới thiệutài liệu cùng bạn đọc. Người biên soạn PGS.TS Phạm Văn Chuyên Trường Đại học Xây dựng Hà Nội 2PGS.TS Phạm Văn Chuyên1. Ưu điểm của công nghệ định vị toàn cầu GPS. Định vị toàn cầu GPS là đặt máy tại một điểm trên mặt đất đo ngắm đến các vệ tinh baytrên bầu trời để xác định ra tọa độ không gian của điểm đang đặt máy đó . Định vị toàn cầu GPS (Global Positioning System) là công nghệ đo đạc trắc địa hiện đạivà tiên tiến của thế kỷ 21,có những ưu điểmvượt trội sau: 1/Cho phép định vị điểm thống nhất trong toàn cầu. 2/Cho phép định vị điểm tại bất kỳ nơi nào trên Trái đất. 3/Cho phép định vị điểm vào bất kỳ lúc nào trong suốt 24h của ngày đêm. 4/Cho phép định vị điểm trong mọi thời tiết (nắng, mưa, gió, bão…). 5/Cho phép định vị điểm mục tiêu tĩnh và điểm mục tiêu di động(đặt trên các phương tiệngiao thông như ô tô, tàu thủy, máy bay…). 6/Giữa các điểm đo không cần thông hướng như trong đo đạc trắc địa truyền thống. 7/Độ chính xác định vị cao. 8/Ứng dụng nhiều công nghệ điện tử và công nghệ thông tin làm cho việc đo đạc đạt trìnhđộ tự động hóa cao,tạo ra năng suất lao động cao. 9/Không đắt tiền. 10/Kỹ thuật định vị toàn cầu GPS được ứng dụng rất rộng rãi trong nhiều lĩnh vực khácnhau: trắc địa, bản đồ, xây dựng, giao thông vận tải, quốc phòng, an ninh tình báo, địa chất, địalý, hải dương học, thám hiểm không gian, quản trị thông tin, lâm nghiệp, nông nghiệp, du lịch,… 11/Định vị toàn cầu GPS cho phép xác định tọa độ các điểm thuộc Trái đất rất thuận tiệnvà chính xác cao , đáp ứng mọi yêu cầu đòi hỏi của thực tiễn .Bởi vậy , trong ngành xây dựngđịnh vị toàn cầu GPS được ứng dụng rất nhiều trong tất cả các giai đoan khảo sát , thiết kế , thicông và sử dụng công trình .2. Dụng cụ đo trong định vị toàn cầu GPS. Dụng cụ đo trong định vị toàn cầu GPS gồm có hai bộ phận: 1/Bộ phận thứ nhấtlà các máy đo GPS gồm có phần cứng và phần mềm. 2/ Bộ phận thứ hai là các vệ tinh nhân tạo bay trên bầu trời quanh Trái đất, chúnghoạt động theo sự chỉ huy của con người thông qua các trạm điều khiển tại mặt đất. Ở đây máy đo GPS đóng vai trò như máy toàn đạc (chủ thể đo thứ nhất ), còn vệ tinhnhân tạo bay trên bầu trời đóng vai trò như mia (chủ thể đo thứ hai ) trong đo đạc trắc địa truyềnthống.3. Nguyên lý đo trong định vị toàn cầu GPS. 3PGS.TS Phạm Văn Chuyên Để định vị một vật đang vận động trong vũ trụ cần phải có bốn yếu tố về không gian vàthời gian (X,Y,Z,T). Do đó, nguyên tắc đo GPS là ở mỗi địa điểm và vào một thời điểm nhấtđịnh phải đo ngắm được đến bốn vệ tinh,để xác định được bốn khoảng cách từ máy thu GPS đếnbốn vệ tinhtương ứng ,từ đó lập được bốn mô hình toán học,suy ra bốn phương trình, giải ra bốnẩn số (X,Y,Z,T).4. Các phương pháp đo GPS. 1/ Phương pháp đo GPS tuyệt đối. 1/ Đo GPS tuyệt đối là trường hợp sử dụng máy thu GPS đặt ngay tại điểm cần đo để xácđịnh ngay ra tọa độ địa tâm quốc tế WGS-84 (X,Y,Z) hoặc ra tọa độ trắc địa quốc tế WGS-84(B,L,H*) của điểm cần đo ấy. 2/ Máy thu GPS tiến hành tính toán định vị với tần xuất cứ mỗi giây được một kết quả vịtrí và độ chính xác đạt được cỡ mét. Phương pháp này thường được áp dụng cho mục đích dẫnđường gắn trên vật thể cần theo dõi như ô tô, tàu thủy, máy bay…. 2/ Phương pháp đo GPS tương đối. +Khi cần xác định vị trí điểm với độ chính xác đạt được cỡ xăng ti mét hay cỡ mi li métthì phải áp dụng phương pháp đo GPS tương đối. +Đo GPS tương đối là trường hợp sử dụng ít nhất hai máy thu GPS đặt ở hai điểm quansát khác nhau A và B để xác định hiệu tọa độ địa tâm quốc tế WGS-84 (X,Y,Z) ...