Ngày nay, được thừa hưởng thành quả của công nghệ hàng không vũ trụ, các nhà khảo sát đã có thêm một phương pháp khảo sát, trắc địa mới đó là RTK. Vậy RTK là gì, và nguyên lý của phép đo RTK thế nào, chúng ta cùng tìm hiểu nhé!
Mục Lục
1. RTK là gì?
RTK – Viết tắt của Real-Time Kinematic – Dịch sang tiếng Việt là đo động thời gian thực, đây là một kỹ thuật giúp định vị tọa độ một điểm trên mặt đất đạt độ chính xác cao tới hàng milimet dựa vào tín hiệu từ các vệ tinh GNSS đang bay xung quanh trái đất.Để thực hiện phép đo này, người ta sử dụng cùng lúc 2 bộ thu tín hiệu vệ tinh GNSS, một máy đặt cố định một điểm để thực hiện đo tĩnh, gọi là trạm Base, một máy di động để đặt tại các điểm cần xác định tọa độa, gọi là trạm Rover.
2. Các Máy Thu Tín Hiệu Vệ Tinh GNSS Tốt Nhất Để Đo RTK
Để đạt độ chính xác hàng milimet, người ta cần các máy thu tín hiệu vệ tinh GNSS chuyên dụng đạt các yêu cầu sau:
- Máy phải thu được tín hiệu của nhiều vệ tinh cùng lúc
- Các tín hiệu phải được thu ở nhiều dải tần khác nhau.
- Các máy thu phải được tích hợp các giao tiếp như radio, 3G, 4G, wifi để thực hiện kết nối giữa các máy với nhau.
Tại thị trường Việt Nam, các kỹ sư thường sử dụng các máy thu tín hiệu vệ tinh dưới đây để thực hiện đo RTK phục vụ công tác khảo sát, đo vẽ bản đồ:
3. Nguyên Lý Của Phép Đo RTK
Có 2 vấn đề để tìm hiểu trong phép đo RTK: Nguyên lý xác định, tính toán tọa độ điểm của một máy thu tín hiệu vệ tinh GNSS và nguyên lý của phép đo RTK:
3.1 Máy Thu GNSS Xác Định Tọa Độ Thế Nào?
Để giải thích nguyên lý định vị nhờ tín hiệu vệ tinh một cách đơn giản nhất, ta có cách giải thích sau:
- Mỗi vệ tinh quay quanh trái đất hai lần một ngày và gửi một tín hiệu duy nhất về các thông số quỹ đạo và thời gian của nó tới trái Đất.
- Tại bất kỳ thời điểm nào, thiết bị định vị cũng có thể thu được tín hiệu vệ tinh.
- Một vệ tinh phát tín hiệu vi sóng được thiết bị định vị và được sử dụng để tính khoảng cách từ thiết bị định vị đến vệ tinh.
- Khi một vệ tinh gửi tín hiệu, nó sẽ tạo ra một vòng tròn có bán kính được đo từ thiết bị định vị đến vệ tinh.
- Khi thu thêm được tín hiệu từ vệ tinh thứ hai, thiết bị tạo ra một vòng tròn thứ hai và vị trí được thu hẹp xuống một trong hai điểm nơi các vòng tròn giao nhau.
- Với vệ tinh thứ ba, vị trí của thiết bị cuối cùng cũng có thể được xác định, vì thiết bị nằm ở giao điểm của cả ba vòng tròn.
3.2 Nguyên Lý Của Phép Đo RTK
Trong quá trình đo RTK, người ta sử dụng 2 máy GPS 2 tần:
- 1 máy đặt tại vị trí cố định, gọi là trạm tĩnh hay Base Station, liên tục thu tín hiệu của tất cả các vệ tinh đang hoạt động, tính toán và hiệu chỉnh tọa độ điểm ở vị trí đó sao cho kết quả đạt được có độ chính xác cao nhất. Thông thường độ chính xác đo tĩnh sẽ rất cao, đạt H: 2 mm + 0.1 ppm; V: 3 mm + 0.4 ppm.
- 1 máy di động, gọi là trạm động hay Rover Station, máy này cũng thu tín hiệu của các vệ tinh và tính toán vị trí trong quá trình di chuyển. Tuy nhiên, trong thời gian đó, trạm động cũng thu luôn tín hiệu từ trạm tĩnh để tự động hiệu chỉnh kết quả để cho ra kết quả định vị có độ chính xác tới hàng milimet. Thông thường độ chính xác đo động có thể đạt tới H: 8 mm + 1 ppm; V: 15 mm + 1 ppm ở điều kiện lý tưởng.
- Trạm tĩnh và trạm động truyền tín hiệu cải chính cho nhau bằng sóng radio hoặc sóng 3G, 4G
4. Các Phương Pháp Đo RTK Tại Việt Nam
Tại Việt Nam, người ta thường sử dụng 2 cách để đo RTK như sau:
4.1 Đo RTK Sử Dụng Trạm Cors
Trạm Cors đđược xây dựng và phát triển bởi Cục Đo Đạc Bản Đồ, các trạm Cors được lắp đặt rải rác khắp 3 miền toàn quốc. Các trạm này có vai trò như một trạm tĩnh nhưng làm việc ở hiệu suất cao, có thể cho phép nhiều Rover kết nối cùng lúc.
Để thực hiện phép đo này, người dùng chỉ cần sử dụng một máy GPS 2 tần duy nhất đóng vai trò là trạm động, và thực hiện kết nối với trạm Cors gần nhất bằng mạng internet là có thể thực hiện đo RTK.
Tham khảo: Trạm Cors Là Gì, Cách Đăng Ký Lấy Mã Trạm Cors
4.2 Đo RTK Bằng Radio Ngoài
Đây là cách đo RTK truyền thống nhất. Để thực hiện phép đo, người ta sử dụng 3 thiết bị chính:
- 1 trạm tĩnh
- 1 trạm động
- 1 bộ phát radio ngoài công suất cao.
Tác dụng của trạm tĩnh và trạm động như đã đề cập ở trên. Còn bộ phát radio ngoài có tác dụng khuếch tán tín hiệu từ trạm tĩnh ở công suất lớn, giúp việc kết nối giữa trạm tĩnh và trạm động được liền mạch, ổn định ở khoảng cách xa lên tới 25 – 30km.
5. Ưu Điểm Và Nhược Điểm Của Phép Đo RTK
5.1 Ưu Điểm
- Độ chính xác cao: Độ chính xác đảm bảo trong việc đo vẽ bản đồ 1:2000 và có thể nhỏ hơn
- Tiết kiệm thời gian: Thời gian đo đạc khảo sát nhanh bởi thời gian đo 1 điểm chỉ vài giây. Trong một khu vực đo rộng lớn, tốc độ đo đạc của các máy đo RTK chỉ kém hơn so với máy bay khảo sát UAV nhưng lại nhanh hơn nhiều so với các máy trắc địa truyền thống khác như máy toàn đạc, máy thủy bình.
- Tiết kiệm nhân lực: Chỉ cần một nhân sự cũng có thể độc lập thực hiện công việc khảo sát. Trong khi các phương pháp khác cần nhiều nhân sự hơn.
- Tối ưu ngân sách: Tiết kiệm thời gian và nhân lực cũng có nghĩa là tiết kiệm được rất nhiều ngân sách trong các gói khảo sát, các doanh nghiệp sẽ cảm nhận rõ điều này hơn.
5.2 Nhược điểm
- Tính ổn định thấp: So với các phương pháp đo khác, đo RTK có tính ổn định không cao do phụ thuộc vào tín hiệu vệ tinh. Tại các khu vực có nhiều vật cản như rừng rậm, đồi núi, hang động thì việc đo RTK là rất khó.
- Chưa có quy phạm pháp luật chính thức: Bởi độ chính xác chỉ đạt ở hàng milimet, nên việc đo đạc bằng máy RTK không được sử dụng trong các công việc như xây dựng chi tiết, đo thửa đất cấp sổ đỏ…. và các bản đồ khảo sát bằng máy GPS 2 tần cũng chưa được công nhận chính thức từ Pháp Luật.
