Độ tin cậy trong đo GNSS: Nền tảng cho dữ liệu định vị chính xác

Công nghệ hệ thống vệ tinh định vị toàn cầu (GNSS) đã trở thành một công cụ không thể thiếu trong nhiều lĩnh vực, từ trắc địa, xây dựng, giao thông vận tải, đến nông nghiệp. Mặc dù GNSS mang lại khả năng định vị với độ chính xác cao, nhưng giá trị cốt lõi của dữ liệu thu thập được lại phụ thuộc vào một yếu tố then chốt: độ tin cậy trong đo GNSS.

Độ tin cậy trong đo GNSS là gì?

Do-tin-cay-trong-do-gnss-1 — *Độ tin cậy trong đo GNSS đảm bảo độ chính xác và ổn định của kết quả đo lường từ các thiết bị GNSS*

Độ tin cậy trong đo GNSS được hiểu là mức độ chắc chắn và ổn định của kết quả định vị và đo lường thu được từ các thiết bị GNSS. Một phép đo GNSS được coi là có độ tin cậy cao không chỉ khi nó đạt được độ chính xác theo yêu cầu (sai số nhỏ), mà quan trọng hơn, nó phải có khả năng phát hiện, cách ly và loại bỏ được các sai số bất thường hoặc sai số thô có thể xuất hiện trong quá trình đo.

Nói cách khác, độ tin cậy trong đo GNSS có hai khía cạnh chính:

Độ tin cậy bên trong: Khả năng của mô hình toán học và phần mềm xử lý trong máy thu GNSS tự phát hiện các sai số bất thường ngay trong tập hợp dữ liệu đo.
Độ tin cậy bên ngoài: Mức độ ảnh hưởng của các sai số bất thường không thể phát hiện được đến kết quả tính toán vị trí cuối cùng.

Độ tin cậy là yếu tố quyết định để khẳng định rằng tọa độ đo được là đáng tin cậy và có thể sử dụng được cho các mục đích thiết kế, thi công, hay ra quyết định quan trọng.

Trong đó, phổ biến nhất hiện nay là các máy GNSS RTK hiện đại có vai trò thiết yếu trong việc đảm bảo độ tin cậy trong đo GNSS một cách nhanh chóng và chính xác.

>>> Xem thêm: Kinh nghiệm đo RTK hiệu quả – Chìa khóa vàng cho độ chính xác tuyệt đối

Tầm quan trọng của độ tin cậy trong đo GNSS

Do-tin-cay-trong-do-gnss-2 — *Độ tin cậy trong đo GNSS có vai trò cực kỳ quan trọng trong các dự án*

Việc đảm bảo độ tin cậy trong đo GNSS đóng vai trò cực kỳ quan trọng, đặc biệt trong các dự án đòi hỏi độ chính xác cao và an toàn tuyệt đối:

Đảm bảo chất lượng dữ liệu và an toàn công trình: Trong các dự án xây dựng cầu, đường, hay quan trắc biến dạng công trình, dữ liệu GNSS thiếu tin cậy có thể dẫn đến sai sót nghiêm trọng trong thiết kế, thi công, gây tổn thất về kinh tế và thậm chí là nguy hiểm về an toàn. Độ tin cậy cao đảm bảo rằng các tọa độ mốc khống chế, cọc tim tuyến là chính xác và ổn định.
Tối ưu hóa chi phí và thời gian: Dữ liệu có độ tin cậy trong đo GNSS thấp buộc kỹ sư phải quay lại hiện trường để đo kiểm tra, đo bổ sung, hoặc thậm chí đo lại toàn bộ, làm tăng đáng kể chi phí nhân công, vận hành thiết bị và kéo dài tiến độ dự án.
Cơ sở cho quyết định pháp lý: Trong đo đạc địa chính và quản lý đất đai, ranh giới và diện tích được xác định bằng GNSS có ý nghĩa pháp lý. Độ tin cậy của phép đo phải được đảm bảo để tránh tranh chấp và kiện tụng.
Nâng cao hiệu suất hệ thống: Các hệ thống tự động hóa như xe tự lái, máy bay không người lái (Drone), hay các ứng dụng điều hướng cần độ tin cậy liên tục và tức thời để vận hành an toàn. Hệ thống phải có khả năng tự đánh giá độ tin cậy của vị trí để kịp thời đưa ra cảnh báo hoặc chuyển sang chế độ dự phòng khi cần thiết.

>>> Xem thêm: Thuê trọn bộ máy RTK đo tĩnh – Giải pháp tiết kiệm từ Việt Thanh Group

Các yếu tố ảnh hưởng đến độ tin cậy trong đo GNSS

Do-tin-cay-trong-do-gnss-3 — *Có nhiều yếu tố ảnh hưởng đến độ tin cậy trong đo GNSS mà cần lưu ý*

Có nhiều yếu tố khách quan và chủ quan có thể tác động, làm suy giảm độ tin cậy trong đo GNSS, bao gồm:

Ảnh hưởng của vệ tinh

Số lượng vệ tinh: Để có thể định vị 3 chiều (X, Y, Z), máy thu cần tối thiểu 4 vệ tinh. Tuy nhiên, để đảm bảo độ tin cậy và độ chính xác cao, việc thu được tín hiệu từ số lượng vệ tinh lớn (đa chòm sao: GPS, GLONASS, Galileo, BeiDou,…) là điều kiện tiên quyết.
Hình học vệ tinh (DOP): Phân bố vị trí của các vệ tinh trên bầu trời ảnh hưởng trực tiếp đến chất lượng định vị. Chỉ số DOP (Dilution of Precision) càng nhỏ, hình học càng tốt, và độ tin cậy của kết quả đo càng cao.

Ảnh hưởng của môi trường truyền tín hiệu

Tán xạ đa đường: Đây là một trong những nguồn sai số lớn nhất, xảy ra khi tín hiệu vệ tinh bị phản xạ từ các bề mặt gần đó (tòa nhà, tường, mặt nước,…) trước khi đến ăng-ten. Tín hiệu phản xạ làm tăng đường đi, gây sai lệch thời gian và làm giảm độ tin cậy.
Ảnh hưởng của khí quyển (tầng điện ly và tầng đối lưu): Tín hiệu GNSS bị chậm lại và bẻ cong khi đi qua các tầng khí quyển. Mặc dù các mô hình và giải pháp đa tần số có thể giảm thiểu, nhưng sự thay đổi đột ngột của điều kiện khí quyển vẫn là nguồn gây sai số và làm giảm độ tin cậy.
Che khuất tín hiệu: Việc đo trong các khu vực bị che khuất bởi tán cây rậm rạp, hẻm núi hoặc các tòa nhà cao tầng làm giảm số lượng vệ tinh thu được và làm suy yếu tín hiệu, ảnh hưởng nghiêm trọng đến độ tin cậy trong đo GNSS, đặc biệt là trong đo RTK.

Ảnh hưởng của thiết bị và phương pháp đo

Chất lượng thiết bị: Máy thu GNSS chuyên dụng, đa tần số, đa chòm sao, với ăng-ten chất lượng cao và khả năng xử lý nhiễu tốt, sẽ cho kết quả có độ tin cậy cao hơn.

Ưu tiên sử dụng các dòng máy GNSS RTK hiện đại, chất lượng với độ chính xác cao như Hi-target V500, Hi-Target iRTK 5, Hi-Target vRTK, Satlab SL9,…

Phương pháp đo:

– Đo tĩnh: Thường cho độ tin cậy và độ chính xác cao nhất (cấp milimet) do thời gian đo dài, có thể xử lý hậu kỳ để loại bỏ nhiều sai số.

– Đo động thời gian thực (RTK): Dễ bị ảnh hưởng bởi sự gián đoạn của tín hiệu truyền từ trạm Base đến Rover, làm giảm độ tin cậy khi mất kết nối hoặc ở xa trạm Base.

>>> Xem thêm: Lập bản đồ quy hoạch với giải pháp GNSS: Tìm hiểu chi tiết

Giải pháp nâng cao độ tin cậy trong đo GNSS

Do-tin-cay-trong-do-gnss-4 — *Kết hợp quy trình đo đạc chuẩn và ứng dụng công nghệ tiên tiến nhằm nâng cao độ tin cậy trong đo GNSS*

Để tối ưu hóa độ tin cậy trong đo GNSS, người dùng cần kết hợp giữa quy trình đo đạc chuẩn và ứng dụng công nghệ tiên tiến, gồm có:

Lập kế hoạch và kiểm soát thực địa

Phân tích hình học vệ tinh: Luôn sử dụng phần mềm để dự đoán thời điểm có hình học vệ tinh tốt nhất (DOP thấp) và số lượng vệ tinh tối đa trước khi triển khai đo.
Thiết lập môi trường tối ưu: Đặt ăng-ten ở vị trí quang đãng, cách xa các vật cản và nguồn nhiễu điện từ. Kiểm tra và đảm bảo ăng-ten được đặt thẳng đứng và tâm vị trí (phase center) được xác định chính xác.
Kiểm tra và hiệu chuẩn định kỳ: Thiết bị GNSS cần được bảo dưỡng, hiệu chuẩn định kỳ và cập nhật phần mềm, firmware theo khuyến cáo để duy trì hiệu suất và độ tin cậy của dữ liệu.

Ứng dụng công nghệ và thuật toán tiên tiến

Sử dụng đa tần số và đa chòm sao: Việc thu nhận cùng lúc nhiều loại tín hiệu từ nhiều hệ thống vệ tinh giúp tăng cường tính dư thừa của dữ liệu, cải thiện DOP, và giảm ảnh hưởng tầng điện ly, từ đó nâng cao độ tin cậy.
Hệ thống kiểm tra toàn vẹn: Các thuật toán như RAIM hay ARAIM cho phép máy thu tự đánh giá và cảnh báo về độ tin cậy của vị trí tính toán trong thời gian thực, là yếu tố sống còn trong các ứng dụng an toàn và tự động hóa.
Công nghệ triệt tiêu đa đường: Sử dụng các thiết kế anten chuyên dụng và các thuật toán lọc tín hiệu tiên tiến để loại bỏ ảnh hưởng của tín hiệu phản xạ.

Quy trình kiểm soát chất lượng nghiêm ngặt

Đo lặp và kiểm tra chéo: Tiến hành đo lặp lại các điểm quan trọng vào các thời điểm khác nhau hoặc sử dụng các mốc đã biết để kiểm tra chéo, giúp phát hiện các sai số thô do người dùng hoặc do môi trường gây ra.
Phân tích dữ liệu hậu kỳ: Đối với các phép đo tĩnh, xử lý hậu kỳ cho phép áp dụng các mô hình hiệu chỉnh chi tiết hơn, từ đó tối đa hóa độ tin cậy và độ chính xác của kết quả.

>>> Xem thêm: Dịch vụ cho thuê thiết bị đo đạc chính hãng, giá tốt

Độ tin cậy trong đo GNSS không phải là một tùy chọn mà là yêu cầu bắt buộc đối với mọi phép đo chuyên nghiệp. Bằng việc kết hợp giữa thiết bị công nghệ cao, quy trình làm việc chuẩn mực và sự hiểu biết sâu sắc về các yếu tố gây sai số, chúng ta có thể tối đa hóa độ tin cậy trong đo GNSS, từ đó nâng cao chất lượng và tính an toàn của các dự án.