Nguyên lý hoạt động của máy GPS RTK và ứng dụng thực tế

27/04/2024
99 lượt xem

Ngày nay với sự phát triển như vũ bão của khoa học kỹ thuật các thiết bị tích hợp các giải pháp công nghệ cao ra đời đã ngày càng nâng cao chất lượng công việc cho ngành trắc địa, cầu đường. Một trong những giải pháp công nghệ mang tính đột phá mang đến hiệu quả tuyệt vời cho công tác khảo sát trắc địa đó là sự ra đời của máy GPS RTK. Vậy nguyên lý hoạt động của máy GPS RTK là gì? ứng dụng thực tế như thế nào? Hãy cùng Việt Thanh Group đi sâu vào vấn đề này thông qua bài viết dưới đây nhé. 

Nguyên lý hoạt động của máy GPS RTK

RTK là gì? 

RTK là viết tắt của từ “Real-time kinematic positioning” là ứng dụng khảo sát thu phát tín hiệu từ các hệ thống định vị vệ tinh toàn cầu GNSS.

RTK sử dụng các phép đo pha của sóng tín hiệu bên cạnh nội dung thông tin của tín hiệu và dựa vào một trạm tham chiếu duy nhất hoặc trạm ảo nội suy để cung cấp cho các hiệu chỉnh theo thời gian thực.

Một máy thu GNSS truyền thống như điện thoại thông minh chỉ mang lại độ chính xác khi định vị là 2 – 4 mét, trong khi các thiết bị đo RTK chuyên dụng đạt đến độ chính xác định vị lên tới hàng milimet.

>> Xem thêm nguyên lý đo bù nghiêng trên máy GPS RTK là gì? 

Nguyên lý hoạt động của máy GPS RTK 

Thiết bị nào được sử dụng để đo RTK

Các thiết bị sử dụng khi đo RTK là những máy GPS RTK có khả năng thu tín hiệu vệ tinh mạnh, máy cần đảm bảo các yếu tố:

  • Phải là máy đa tần, tức là cùng lúc nhận được 2 tín hiệu ở 2 tần số khác nhau từ một vệ tinh. Ví dụ: Thu tín hiệu E1 và E5a từ vệ tinh Galileo. Hoặc cùng lúc thu về được tín hiệu L1 và L5 của GPS.
  • Phải có số kênh lớn từ 200 đến 800 kênh
  • Phải nhận được tín hiệu từ nhiều vệ tinh cùng lúc: GPS, Glonass, Galileo, Beidou, IRNSS, QZSS…
  • Máy thu GNSS phải nhận được từ các hệ thống vệ tinh cải chính như SBAS, L-Band,…

Nguyên lý hoạt động của máy GPS RTK

Để đo RTK, các kỹ sư cần tới 2 thiết bị thu phát tín hiệu GNSS chuyên dụng, một thiết bị đặt tại vị trí cố định – gọi là trạm Base, và một thiết bị di động tới các điểm cần đo, gọi là Rover Station.

  • Trạm Base có nhiệm vụ thu tín hiệu của nhiều vệ tinh cùng lúc, ở nhiều dải tần khác nhau để đảm bảo tính chính xác, sau đó truyền tín hiệu hiệu chỉnh tới trạm Rover.
  • Trạm Rover ngoài nhiệm vụ thu tín hiệu vệ tinh như trạm Base, nó còn phải nhận tín hiệu hiệu chỉnh từ trạm Base, sau đó so sánh, tính toán để từ đó đưa ra kết quả chính xác nhất cho phép đo.
nguyên lý hoạt động của máy GPS RTK
Nguyên lý hoạt động của máy GPS RTK

Độ chính xác của phép đo RTK hiện nay là bao nhiêu

Độ chính xác khi đo RTK tùy thuộc vào dòng máy RTK mà bạn đang sử dụng, nhưng phổ biến có độ chính xác như sau:

  • Đo tĩnh:
    • H: 2 mm + 0,1 trang/phút
    • V: 3 mm + 0,4 trang/phút
  • Đo RTK:
    • H: 8 mm + 1 trang/phút
    • V: 15 mm + 1 trang/phút

Ứng dụng máy GPS RTK trong đo đạc ở thực tế

Hiện nay, các máy GPS RTK đang được sử dụng nhiều trong công tác đo đạc và khảo sát ngoài thực địa. Với ưu điểm sử dụng trên nhiều loại địa hình, cho kết quả đo chính xác, hạn chế sai số các máy GPS RTK được nhiều kỹ sư tin dùng. Có 3 phương pháp để thiết lập thiết bị RTK để phục vụ cho việc đo đạc trắc địa.

Phương pháp 1: Thiết lập RTK bằng trạm Base cá nhân

Phương pháp này người dùng sẽ cần 2 máy GNSS RTK:

  • Một máy thiết lập cấu hình trạm Base được đặt cố định trên một điểm mốc đã biết trước tọa độ.
  • Một máy thiết lập cấu hình Rover, di chuyển để thu thập dữ liệu định vị trên khu đo nhằm phục vụ công tác đo vẽ bản đồ.

Trạm base và rover được kết nối với nhau bằng radio trong (Nếu khoảng cách base và rover ngắn) hoặc bằng radio ngoài nếu cần tăng khoảng cách giữa base và rover. 

Trường hợp đo radio ngoài, người dùng còn cần mang theo ắc-quy để cung cấp điện cho radio.

Ưu điểm của phương pháp này là luôn chủ động trong quá trình đo đạc, và có thể đo được cả ở khu vực hẻo lánh.

Nhược điểm của nó là thiết bị mang theo rất cồng kềnh và chi phí đầu tư cao (Do phải mua 2 bộ đầu thu GNSS)

>> Xem thêm khắc phục lỗi máy GPS RTK không thu được tín hiệu vệ tinh

Nguyên lý hoạt động của máy GPS RTK
Ứng dụng của đo RTK ngoài thực tế

Phương pháp 2: Thiết lập RTK sử dụng trạm Cors

Hiện nay, để phục vụ công tác đo đạc thành lập bảng đồ bằng kỹ thuật đo RTK, Cục đo đạc bản đồ đã lắp đặt hệ thống trạm Cors trên khắp 53 tỉnh thành. Tín hiệu trạm cors được truyền tải ổng định thông qua internet.

Nguyên lý hoạt động của máy GPS RTK cũng dựa trên các trạm cors. Trạm cors có vai trò như một trạm Base trong kỹ thuật đo RTK. Qua đó, để thiết lập kỹ thuật đo RTK, người dùng chỉ cần một máy thu GNSS duy nhất có kết nối inter để cấu hình trạm rover và kết nối với trạm Cors của Cục đo đạc bản đồ.

Ưu điểm của phương pháp này là khởi tạo RTK nhanh, đảm bảo độ chính xác, thiết bị mang theo gọn nhẹ và mức đầu tư thấp (Do mã Cors hiện đang được cấp miễn phí cho người dùng)

Nhược điểm của phương pháp này là khó kết nối ở khu vực hẻo lánh với sóng 3G, 4G kém, và kết nối không ổn định khi cách trạm Cors ở khoảng cách xa.

Phương pháp 3: Thiết lập RTK bằng trạm Base của bên thứ 3

Hiện nay, một số doanh nghiệp đã tiến hành lắp đặt hệ thống trạm Base hoạt động 24h nhằm phục vụ công tác đo RTK của chính doanh nghiệp. Hệ thống trạm base này có tác dụng tương tự như trạm Cors, cho phép thiết lập RTK mà chỉ cần một máy thu GNSS cấu hình RTK.

Các trạm base truyền tín hiệu thông qua sóng internet 3G hoặc 4G. Người dùng có thể liên hệ những doanh nghiệp này để lấy tài khoản đăng nhập trạm Base.

Ưu điểm của phương pháp đo RTK so với đo đạc khảo sát truyền thống

Công nghệ đo GPS RTK đã không còn xa lạ tại Việt Nam. Là một công nghệ mới, tiên tiến, nhờ nguyên lý hoạt  công nghệ đo GPS RTK sở hữu nhiều ưu điểm nổi bật như:

Không đòi hỏi phải thông hướng ngắm giữa các điểm đo đạc

  • Trong công tác khảo sát, việc khu vực khảo sát có địa hình phức tạp, nhiều vật cản, việc lựa chọn các điểm đặt mốc và phải đảm bảo tính thông hướng giữa các mốc khá khó khăn. Đối với phương pháp đo đạc truyền thống việc thông hướng giữa các điểm mốc là bắt buộc. Tuy nhiên với phương pháp đo RTK vấn đề thông hướng giữa các mốc đã được giải quyết một cách dễ dàng.
Nguyên lý hoạt động của máy GPS RTK
Ưu điểm của phương pháp đo RTK so với khảo sát truyền thống

Thời gian đo GNSS ngắn mang lại kết quả chính xác cao

  • Với phương pháp đo đạc truyền thống bằng máy toàn đạc, máy thuỷ bình cần ít nhất 2 người đo. Tuy nhiên đối với phương pháp đo RTK không cần sử dụng nhiều nhân lực trong quá trình làm việc, với khả năng đo chi tiết ở khoảng cách lớn, nên tốc độ đo nhanh, do chỉ phụ thuộc vào khả năng tiếp cận điểm đo của người đo. Với một máy đo, người đo kinh nghiệm có thể đạt đến con số 800 đến 1000 điểm đo chi tiết trong một ngày, khi khảo sát ở những khu vực địa hình không quá phức tạp và thời tiết tốt.
    • Tiết kiệm 20-30% thời gian khảo sát so với các phép đo truyền thống
    • Tiết kiệm 30-50% nhân lực so với phương pháp đo phổ thông

Các kết quả của phép đo đạc sử dụng công nghệ GPS đều nằm trong một hệ tọa độ thống nhất trên toàn thế giới

Số liệu đo đạc thu được bằng công nghệ GPS đều ở dạng số, rất dễ chuyển đổi sang cho các hệ bản đồ tự động

  • Trong quá trình đo đạc bằng phương pháp RTK, số liệu đều được lưu dưới dạng số, nên giảm tối đa ảnh hưởng của sai số do con người đến kết quả đo, có thể xuất theo nhiều định dạng như: csv, txt, dat… nên việc lưu trữ và tích hợp được với rất nhiều ứng dụng, phần mềm chuyên ngành.
  • Giá trị tọa độ đều theo hệ toạ độ VN 2000 nên không cần xử lý thêm.

Độ chính xác cực cao, sai số của kết quả đo luôn nhỏ hơn sai số điểm theo quy phạm- được chứng thực qua rất nhiều lần đo thực tế

  • Sai số của phương pháp này có thế đạt được là:
    • Sai số vị trí điểm: 8mm + 1ppm Rms
    • Sai số cao độ: 15mm + 1ppm Rms

Đa dạng sự lựa chọn

  • Hiện nay trên thế giới có rất nhiều các hãng sản xuất máy GPS-RTK như: Hi-Target, Satlab, Nikon… nên người dùng có rất nhiều lựa chọn, để phù hợp với mục đích sử dụng của mình.

Nhược điểm của phương pháp đo RTK

Phương pháp đo RTK có rất nhiều ưu điểm so với phương pháp đo đạc truyền thống, tuy nhiên phương pháp này cũng có một số nhược điểm như:

Giá thành đầu tư ban đầu khá cao

  • Trong khi một máy toàn đạc và bộ phụ kiện đủ tiêu chuẩn để đo có giá giao động từ 70-150 triệu, thì bộ máy GPS có 2  Tần Số RTK có giá trị trên 150 triệu đồng.

Phụ thuộc vào tín hiệu sóng khi đo

  • Tại những khu vực có địa hình phức tạp, cây cố rậm rạp không đảm bảo thông thoáng thì phương pháp đo RTK cũng không đảm bảo hiệu quả cao.

>> Xem thêm nên mua máy RTK nào ổn định nhất

Trên đây, Việt Thanh Group đã tổng hợp những thông tin về máy GPS RTK và nguyên lý hoạt động của máy GPS RTK. Việt Thanh Group là đơn vị phân phối các máy GPS RTK chính hãng đến từ các thương hiệu như: Hi-Target (Trung Quốc), Satlab (Thuỵ Điển)…Quý khách hàng có nhu cầu về sản phẩm vui lòng liên hệ Việt Thanh Group để được tư vấn và hỗ trợ.

Tags:
Share this post
(0)
lượt đánh giá

Bài viết cùng chủ đề

There are no reviews yet.

Be the first to review “Nguyên lý hoạt động của máy GPS RTK và ứng dụng thực tế”

Your email address will not be published.

Đánh giá