Đồ án Công tác chọn điểm và đo nối khống chế ảnh bằng công nghệ GPS

MỤC LỤC Lời mở đầu 2 Chương I: Những vấn đề cơ bản về điểm khống chế ngoại nghiệp và công nghệ dùng để đo nối 3 I.1. Quy trình thành lập bản đồ bằng phương pháp đo ảnh 3 I.2. Vị trí và nhiệm vụ của công tác đo nối khống chế ảnh đối với công tác đo ảnh 4 I.3. Các yêu cầu cơ bản đối với điểm khống chế ảnh 5 I.4. Các phương pháp đo nối khống chế ảnh 12 Chương II: Công nghệ GPS trong công tác đo nối khống chế ảnh ngoại nghiệp 14 II.1. Giới thiệu công nghệ GPS 14 II.2. Ứng dụng công nghệ GPS trong đo nối khống chế ảnh 30 Chương III: Công tác chọn điểm và đo nối khống chế ảnh bằng công nghệ GPS khu vực thành phố Hải Phòng phục vụ thành lập bản đồ nền địa lý 44 III.1 Khái quát chung về khu vực thực nghiệm 44 III.2 Hiện trạng thông tin tư liệu 47 III.3 Đánh giá độ chính xác và kết quả 56 Kết luận 58 Tài liệu tham khảo 59 Phụ lục 60 LỜI MỞ ĐẦU Với sự phát triển không ngừng của khoa học kỹ thuật ngày nay ,con người có thêm nhiều ứng dụng để giải phóng sức lao động của mình trông công việc. Một trong những ứng dụng đó là đưa hệ thống định vị toàn cầu GPS vào ứng dụng trong nhiều ngành như: Hàng hải, hàng không, an ninh quốc phòng và nhất là trong công tác trắc địa và bản đồ... Hệ thống định vị toàn cầu GPS (Global Positioning System) là hệ thống định vị, dẫn đường sử dụng các vệ tinh nhân tạo do Bộ Quốc Phòng Mỹ triển khai từ năm 1970. Ban đầu hệ thống này được sử dụng chủ yếu cho mục đích quân sự, nhưng do tính ưu việt của hệ thống này mà nó đã và đang được ứng dụng rộng rãi trong nhiều hoạt động kinh tế, xã hội. Trắc địa và bản đồ cũng là một trong những ngành ứng dụng công nghệ này có hiệu quả những tính năng ưu việt đó. Ở nước ta kỹ thật định vị toàn cầu GPS vào sử dụng trong công tác trắc địa và bản đồ từ đầu những năm 1990. Thực tế cho thấy ngành trắc địa nước ta đã làm chủ công nghệ này và đã giải quyết được nhiều nhiệm vụ quan trọng trong công tác trắc địa. Để tìm hiểu và chứng minh tính ứng dụng thực tiễn cao của công nghệ GPS trong lĩnh vực trắc địa - bản đồ nói chung và trong ngành trắc địa ảnh nói riêng em đã chọn đề tài:“ Công tác chọn điểm và đo nối khống chế ảnh bằng công nghệ GPS”. Nhằm nêu rõ khả năng ứng dụng công nghệ GPS trong việc xác định toạ độ điểm khống chế ảnh ngoại nghiệp phục vụ công tác tăng dày khống chế ảnh. Nội dung đồ án gồm: Chương I : Những vấn đề cơ bản về điểm khống chế ngoại nghiệp và công nghệ dùng để đo nối khống chế ngoại nghiệp Chương II : Công nghệ GPS trong công tác đo nối điểm khống chế ngoại nghiệp Chương III: Công tác chọn điểm và đo nối khống chế ảnh bằng công nghệ GPS khu vực thành phố Hải Phòng phục vụ thành lập bản đồ nền địa lý Kết luận Tài liệu tham khảo Phụ lục CHƯƠNG I NHỮNG VẤN ĐỀ CƠ BẢN VỀ ĐIỂM KHỐNG CHẾ ẢNH NGOẠI NGHIỆP VÀ CÔNG NGHỆ ĐO NỐI KHỐNG CHẾ NGOẠI NGHIỆP. I.1. QUY TRÌNH THÀNH LẬP BẢN ĐỒ BẰNG PHƯƠNG PHÁP ĐO ẢNH Trong trắc địa phương pháp đo ảnh hay còn gọi là phương pháp trắc địa ảnh, là một phương pháp cơ bản trong đo vẽ bản đồ địa hình, địa chính các loại. Trong đó, phương pháp trắc địa ảnh hàng không là phương pháp chủ yếu trong công tác đo vẽ bản đồ các loại tỷ lệ khác nhau đặc biệt bản đồ địa hình trung bình và nhỏ. Đo ảnh có 2 quá trình cơ bản là: Quá trình thu nhận hình ảnh thông tin ban đầu của đối tượng đo Quá trình dựng lại và đo đạc trên mô hình của đối tượng đo từ hình ảnh chụp hoặc các thông tin thu được Ngày nay với những thành tựu phát triển hiện đại về khoa học kỹ thuật và công nghệ, phương pháp đo ảnh có khả năng đáp ứng được các yêu cầu đa dạng về thành lập bản đồ địa hình, địa chính . Để thành lập bản đồ bằng phương pháp ảnh thì việc lựa chọn quy trình công nghệ đo vẽ cũng tuỳ thuộc vào đặc điểm địa hình, quy mô khu đo và các điều kiện kỹ thuật cụ thể. Ta có thể tổng quát quy trình công nghệ của phương pháp ảnh như sau. Đối tượng đo vẽ Công tác đo nối KC Công tác điều vẽ Công tác bay chụp ảnh Công tác tăng dày khống chế ảnh Các quá trình xử lý và đo vẽ ảnh trong phòng Phương pháp đo ảnh đơn Phương pháp đo ảnh lập thể Đo vẽ ảnh số Đo vẽ ảnh giải tích Đo vẽ ảnh quang cơ Các kết quả đo vẽ Hình 1.1. Sơ đồ quy trình công nghệ tổng quát của phương pháp đo ảnh. I.2. VỊ TRÍ VÀ NHIỆM VỤ CỦA CÔNG TÁC ĐO NỐI KHỐNG CHẾ ẢNH ĐỐI VỚI CÔNG TÁC ĐO ẢNH: Trong công tác đo vẽ ảnh hàng không các điểm khống chế là cơ sở cho việc xác định vị trí không gian trong hệ toạ độ trắc địa của chùm tia hoặc các mô hình lập thể được xác định từ các ảnh bay chụp, vì các nguyên tố định hướng ngoài của ảnh hàng không thường không được xác định bằng các phương pháp vật lý trong khi bay chụp với độ chính xác yêu cầu. Các điểm khống chế ảnh nói trên là những điểm địa vật được xác đánh dấu trên các ảnh đo và đồng thời được xác định toạ độ của chúng trong hệ toạ độ trắc địa. Toạ độ của các điểm khống chế ảnh có thể xác định bằng phương pháp đo đạc ngoài thực địa gọi là điểm khống chế ảnh ngoại nghiệp hoặc bằng phương pháp trong phòng gọi là điểm khống chế tăng dày. Những điểm khống chế được bố trí trên thực địa và toạ độ của chúng được xác định bằng phương pháp đo đạc ngoài trời, đồng thời vị trí của chúng được đánh dấu trên ảnh đo và có mặt trong lưới khống chế tăng dày được gọi là những điểm đo nối khống chế ảnh ngoại nghiệp. Toàn bộ công tác bố trí điểm, đo đạc và đánh dâú vị trí điểm trên ảnh đo được gọi là công tác đo nối khống chế ảnh. Tuy nhiên, nếu tất cả các điểm khống chế ảnh đều phải tiến hành đo đạc xác định ngoài thực địa thì khối lượng công tác sẽ tăng lên rất lớn. Vì vậy trong phương pháp đo ảnh, người ta dựa trên các tính chất hình học cơ bản của ảnh đo và nguyên lý để xây dựng các phương pháp đo đạc trong phòng nhằm xác định toạ độ trắc địa của các điểm khống chế thay cho phần lớn công tác đo đạc ngoài trời. Công tác này gọi là công tác tăng dày khống chế ảnh . Qua đây ta có thể thấy công tác đo nối khống chế ảnh được thực hiện theo yêu cầu của công tác tăng dày khống chế ảnh và nó có vị trí then chốt trong quá trình đo vẽ ảnh như được biểu thị ở sơ đồ quy trình công nghệ phần I.1 . Từ quy trình công nghệ trên ta có thể thấy : Công tác đo nối khống chế ảnh là một khâu quan trọng trong toàn bộ quy trình công nghệ đo vẽ. Nhiệm vụ của công tác đo nối khống chế ảnh là xác định toạ độ trắc địa của các điểm khống chế đo vẽ ảnh được chọn và đánh dấu ở những vị trí thích hợp trên các ảnh đo nhằm làm cơ sở cho việc liên kết các đối tượng đo vẽ trong phòng với miền thực địa. Ngoài ra công tác đo nối khống chế ảnh còn có nhiệm vụ nữa là tính toán các yếu tố định hướng ngoài của ảnh. I.3. CÁC YÊU CẦU CƠ BẢN ĐỐI VỚI ĐIỂM KHỐNG CHẾ ẢNH I.3.1. Độ chính xác của điểm khống chế ảnh : I.3.1.1. Sai số trung phương vị trí mặt phẳng của điểm khống chế ảnh ngoại nghiệp, điểm khống chế đo vẽ ngoại nghiệp so với vị trí điểm tọa độ quốc gia gần nhất sau bình sai tính theo tỷ lệ bản đồ thành lập không vượt quá 0,1 mm ở vùng quang đãng và 0,15 mm ở vùng ẩn khuất. I.3.1.2. Sai số trung phương độ cao của điểm khống chế ảnh ngoại nghiệp, điểm khống chế đo vẽ sau bình sai so với điểm độ cao quốc gia gần nhất không vượt quá 1/10 khoảng cao đều đường bình độ cơ bản ở vùng quang đãng và 1/5 khoảng cao đều đường bình độ cơ bản ở vùng ẩn khuất. I.3.2. Sai số giới hạn của vị trí địa vật; của độ cao đường bình độ, độ cao điểm đặc trưng địa hình, độ cao điểm ghi chú độ cao; của vị trí mặt phẳng và độ cao điểm khống chế ảnh ngoại nghiệp, điểm khống chế đo vẽ không được vượt quá 2 lần các sai số quy định tại Mục I.3.1. Khi kiểm tra, sai số lớn nhất không được vượt quá sai số giới hạn. Số lượng các trường hợp có sai số vượt hạn sai nhưng nhỏ hơn sai số giới hạn phải bảo đảm về mặt phẳng không vượt quá 5% tổng số các trường hợp kiểm tra, về độ cao không vượt quá 5% tổng số các trường hợp kiểm tra ở vùng quang đãng và 10% tổng số các trường hợp kiểm tra ở vùng khó khăn, ẩn khuất. Trong mọi trường hợp các sai số đều không được mang tính hệ thống. I.3.3. Thiết kế, đo nối điểm khống chế ảnh ngoại nghiệp: I.3.2.1. Nguyên tắc thiết kế điểm khống chế ảnh ngoại nghiệp: a) Các điểm khống chế ảnh ngoại nghiệp phải khống chế được toàn bộ diện tích đo vẽ. Điểm khống chế ảnh ngoại nghiệp là điểm rõ nét có cả trên ảnh và ngoài thực địa, phải bố trí vào các vị trí ít nhất có độ phủ 3 với các điểm nằm trên một tuyến bay; độ phủ 4,6 với các điểm nằm trên hai tuyến bay và cách mép ảnh không nhỏ hơn 1cm. Khi sử dụng công nghệ GPS để đo nối các điểm khống chế ảnh, thì các điểm khống chế ảnh ngoại nghiệp phải được thiết kế nằm ở vị trí thoáng, thu sóng vệ tinh tốt, cách xa các nguồn phát sóng có thể gây ra sóng nhiễu ( như trạm truyền phát tín hiệu vô tuyền, đài phát thanh, trạm điện) khi đo GPS làm ảnh hưởng nghiêm trọng đến kết quả đo. Khoảng cách giữa các điểm KCNN phải thỏa mãn yêu cầu về khoảng cách giữa các điểm trong đo lưới sử dụng công nghệ GPS, cũng như cấp hạng lưới tương đương. b) Mật độ và vị trí của các điểm khống chế ảnh ngoại nghiệp phụ thuộc vào chương trình tăng dày nội nghiệp được sử dụng và phải được tính toán trên cơ sở đảm bảo độ chính xác về tọa độ mặt phẳng và độ cao của điểm chi tiết trên bản đồ. Đồ hình thiết kế điểm khống chế ảnh ngoại nghiệp trong khối tăng dày theo sơ đồ. Trong sơ đồ trên: là điểm khống chế tổng hợp (X, Y, H); là điểm khống chế độ cao; + là tâm chính ảnh. Công thức tính toán số lượng mô hình giữa các điểm khống chế ảnh: Khi tăng dày mặt phẳng: Khi tăng dày độ cao: Trong đó: - ms là sai số trung phương về mặt phẳng. - mh là sai số trung phương về độ cao. - mp, q là sai số trung phương đo thị sai đo tọa độ trên trạm xử lý ảnh số. - mxy là sai số trung phương đo tọa độ độ ảnh. - n là số đường đáy. - H là chiều cao bay chụp. - b là cạnh đáy ảnh. Điểm khống chế ảnh ngoại nghiệp có ba loại sau đây: - Điểm khống chế tổng hợp : xác định cả toạ độ mặt phẳng và độ cao - Điểm khống chế mặt phẳng - Điểm khống chế độ cao Những điểm khống chế ảnh ngoại nghiệp dù được xác định bằng phương pháp gì cũng đều phải thoả mãn các yêu cầu về độ chính xác, về khối lượng và vị trí điểm quy định sau đây: Số lượng điểm và phương án bố trí điểm khống chế ngoại nghiệp phụ thuộc vào độ chính xác cần đạt của điểm khống chế tăng dày để phục vụ cho nhiệm vụ đo vẽ cụ thể. Ngày nay, với những phát triển mới của các phương pháp tam giác ảnh cho phép nâng cao độ chính xác và hiệu quả của công tác tăng dày, nên số lượng điểm khống chế ngoại nghiệp được giảm tới mức tối thiểu và phương án bố trí điểm cũng rất linh hoạt. Hình 1.2.1 Hình 1.2.2 Hình 1.2 Các phương án bố trí điểm khống chế ngoại nghiệp Hình 1.2.1. Phương pháp bố trí điểm khống chế ảnh ngoại nghiệp cho lưới có tuyến bay chặn. Hình 1.2.2. Phương pháp bố trí điểm khống chế ảnh ngoại nghiệp cho lưới không có tuyến bay chặn. Ký hiệu: là điểm khống chế tổng hợp (X, Y, H) là điểm khống chế độ cao + là tâm chính ảnh Hình 1.2 mô tả một vài ví dụ về phương án bố trí điểm khống chế ngoại nghiệp cho công tác tăng dày theo các phương pháp khác nhau. c) Điểm kiểm tra ngoại nghiệp được xác định với độ chính xác tương đương điểm khống chế ảnh ngoại nghiệp. Điểm kiểm tra phải bố trí vào vị trí yếu nhất và rải đều trong khối tăng dày, mỗi khối phải có ít nhất một điểm; với những khối lớn bảo đảm từ 40 đến 60 mô hình có 1 điểm. I.3.4. Chọn, chích, tu chỉnh điểm khống chế ảnh : a) Điểm khống chế ảnh ngoại nghiệp được chọn phải tồn tại ở thực địa và có hình ảnh rõ nét trên ảnh, đảm bảo nhận biết và chích trên ảnh với độ chính xác 0,1 mm. Nếu điểm chọn vào vị trí giao nhau của các địa vật hình tuyến thì góc giao nhau phải nằm trong khoảng từ 300 đến 1500, nếu điểm chọn vào địa vật hình tròn thì đường kính phải nhỏ hơn 0,3 mm trên ảnh. Ngoài các yêu cầu trên, cần chọn điểm khống chế ảnh ngoại nghiệp vào vị trí thuận tiện cho đo nối. b) Điểm khống chế ảnh ngoại nghiệp phải đóng cọc gỗ hoặc dùng sơn đánh dấu vị trí ở thực địa, đảm bảo tồn tại ổn định trong thời gian thi công và kiểm tra, nghiệm thu. c) Các điểm khống chế ảnh ngoại nghiệp, điểm kiểm tra, điểm tọa độ và độ cao quốc gia được sử dụng làm cơ sở để đo nối khống chế ảnh ngoại nghiệp nếu đủ điều kiện về vị trí địa vật để chích đều phải chích lên ảnh khống chế tại thực địa, đường kính lỗ chích không vượt quá 0,15 mm trên ảnh. d) Tất cả các điểm được chích lên ảnh khống chế đều phải được tu chỉnh lên mặt phải và mặt trái của ảnh. Trên mặt phải ảnh, các điểm được khoanh vị trí, ghi tên điểm; trên mặt trái vẽ sơ đồ ghi chú điểm gồm sơ đồ tổng quan và sơ đồ mô tả chi tiết vị trí điểm. Cách thức tu chỉnh như ( Hình 1.3 và Hình 1.4). Các điểm tọa độ và độ cao quốc gia được sử dụng làm cơ sở để đo nối khống chế ảnh ngoại nghiệp nhưng không đủ điều kiện để chích lên ảnh phải tu chỉnh lên mặt phải của ảnh. Hình1.3. Tu chỉnh mặt phải ảnh khống chế F-48-68- (256-k) N1002 H309 11514 11521 N1003 I(HN-HP)7LD N1002 - Điểm khống chế ảnh mặt phẳng (vòng tròn màu đỏ đường kính 1 cm và số hiệu điểm màu đỏ). H309 - Điểm khống chế ảnh độ cao (vòng tròn màu xanh đường kính 1 cm, số hiệu điểm màu xanh). N1003 - Điểm khống chế ảnh mặt phẳng và độ cao (vòng tròn ngoài màu đỏ đường kính 1cm, vòng tròn trong màu xanh đường kính 0,6cm và số hiệu điểm màu đỏ). 11514 - Điểm toạ độ quốc gia (tam giác màu đỏ cạnh 1 cm, số hiệu điểm màu đỏ). 11521 - Điểm toạ độ quốc gia chích không chính xác (tam giác cạnh 1 cm màu đỏ; số hiệu điểm màu đỏ). I(HN-HP)7LD - Điểm độ cao quốc gia (vòng tròn màu xanh lá cây đường kính 1 cm, số hiệu điểm màu xanh lá cây). Hình 1.4. Tu chỉnh mặt trái ảnh khống chế Người chích: Lê Quốc Sáng Ngày chích: 12/6/2010 Chích ở giữa ngã 3 bờ ruộng N1002 H309 8,35 Người chích: Lê Quốc Sáng Ngày chích: 12/6/2008 Chích ở góc bờ ruộng 0,6 N1002 - Điểm khống chế mặt phẳng. H309 - Điểm khống chế độ cao. 8,35 - Độ cao của điểm ; 0,6 - Tỷ cao hoặc tỷ sâu của điểm. (Đường kính các vòng tròn đều bằng 3 mm, kích thước ô vuông 4 cm x 4 cm; nội dung tu chỉnh vẽ và ghi chú bằng chì đen). I.3.5. Đo nối điểm khống chế ảnh ngoại nghiệp: a) Điểm khống chế ảnh ngoại nghiệp phải được đo nối với ít nhất 2 điểm có tọa độ và độ cao quốc gia. b) Đo vẽ bản đồ bằng phương pháp đo vẽ phối hợp thì tất cả các điểm khống chế ảnh đều phải xác định độ cao với độ chính xác theo quy định tại Mục I.3.1 c) Việc đo nối điểm khống chế ảnh ngoại nghiệp bằng máy GPS, máy toàn đạc điện tử, máy kinh vĩ phải tuân theo quy định kỹ thuật áp dụng đối với từng loại thiết bị. d) Điểm khống chế ảnh ngoại nghiệp phải được tính toán và bình sai trong hệ toạ độ quốc gia VN-2000, hệ độ cao quốc gia. I.4. CÁC PHƯƠNG PHÁP ĐO NỐI KHỐNG CHẾ ẢNH Đo nối khống chế ảnh xác định toạ độ điểm khống chế phục vụ cho tăng dày tam giác ảnh hoặc khống chế cho từng mô hình đơn. Có thể dùng phương pháp đo đạc như đo nối bằng máy toàn đạc, bằng công nghệ GPS. I.4.1. Đo nối khống chế ảnh bằng máy toàn đạc: Hiện nay có rất nhiều máy toàn đạc có độ chính xác cao có thể dùng để: Lập lưới lưới cơ sở, lưới đo vẽ cho đến quá trình đo vẽ cho độ chính xác cao và nhanh chóng. Khi đo nối khống chế ảnh ngoại nghiệp ta có thể dùng máy toàn đạc, ta tiến hành đo góc và đo cạnh từ các điểm Nhà nước đến điểm khống chế ảnh đã được bố trí ngoài thực địa. Sau đó tiến hành bình sai và đánh giá độ chính xác. Một số tham số kỹ thuật của các máy toàn đạc điện tử TT Tên máy Hãng sản xuất Độ chính xác đo góc ( ” ) Độ chính xác đo cạnh (mm) Khoảng cách đo 1 gương (m) 1 SET 3000 SOKKIA 3 2 + 2ppm 2200 2 SET 2B,C SOKKIA 2 3 + 2ppm 2900 3 TC 2003 Leica 0.5 1 + 1ppm 2000 Hình 1.5. Một số loại máy toàn đạc Nhưng đo bằng phương pháp nay thì có nhược điểm là chịu ảnh hưởng của điều kiện thời tiết, các điểm phải thông hướng với nhau, cạnh bố trí ngắn trong khi điểm KCANN lại chiếm trên diện tích rất rộng, do đó ảnh hưởng đến tính chặt chẽ của mô hình phân bố điểm và năng suất công việc. I.4.2. Đo nối khống chế ảnh bằng công nghệ GPS: Hiện nay công nghệ GPS được ứng dụng rộng rãi, có thể dùng máy thu GPS đặt tại các điểm Nhà nước đo nối để xác định toạ độ điểm khống chế ảnh ngoại nghiệp. Nếu sử dụng phương pháp này sẽ giảm đáng kể mật độ điểm khống chế toạ độ địa chính các cấp cũng như đảm bảo được tính chặt chẽ của các mô hình phân bố điểm.Trong đo nối khống chế ảnh ngoại nghiệp bằng GPS cần xác định các session đo thông qua đồ hình lưới. Việc bình sai GPS có sử dụng mô hình Geoid bình sai sẽ dùng được độ cao để làm khống chế ảnh. Ví dụ: Đồ hình secsion đo bằng 3 máy thu GPS. Các vòng khép cùng session. Các vòng khép khác session. CHƯƠNG II CÔNG NGHỆ GPS TRONG CÔNG TÁC ĐO NỐI KHỐNG CHẾ ẢNH NGOẠI NGHIỆP II.1. GIỚI THIỆU CÔNG NGHỆ GPS: II.1.1. Lịch sử ra đời và phát triển của hệ thống định vị toàn cầu GPS Hệ thống định vị toàn cầu GPS ( Global Positioning System ) là hệ thống định vị và đạo hàng, hệ thống này ra đời nhằm đáp ứng ý tưởng sử dụng vệ tinh nhân tạo của trái đất vào mục đích định vị dẫn đường trên mặt đất, ít phụ thuộc vào thời tiết và thời điểm trong ngày. Nó đã được các nhà khoa học Liên Xô và Mỹ đề cập đến từ những năm của thập niên 50-60 (thế kỷ XX), khi Liên Xô phóng thành công vệ tinh nhân tạo đầu tiên của trái đất( vệ tinh Sputnhich-1) vào năm 1957, từ đó các nhà khoa học quân sự của hai nước và các nhà khoa học trên thế giới đã tiếp tục nghiên cứu và đạt được những thành công trong việc sử dụng vệ tinh của mình. Để xác định vị trí của các điểm trên mặt đất hoặc trên đại dương phục vụ cho việc dẫn đường tàu, thuyền, máy bay và các phương tiện quân sự khác. Bước đầu các hệ thống định vị vệ tinh khu vực được xây dựng nhằm đáp ứng nhu cầu định vị chính xác cao cho cả một vùng rộng lớn mà ít phụ thuộc vào các điều kiện không gian và thời gian. Người ta xây dựng các hệ thống định vị vệ tinh khu vực trong đó vệ tinh thường được sử dụng là vệ tinh địa tĩnh. Một số hệ thống định vị vệ tinh được xây dựng thuộc loại này như: - Hệ thống STAR - FIX. - Hệ thống EUTELTRACS và hệ thống OMNITRACS. - Hệ thống NAVSTAR. Vào những năm đầu của thập niên 60 ( thế kỷ XX) thì hệ thống định vị toàn cầu được ra đời như: - Hệ thống TRANSIT của Mỹ. - Hệ thống TSICADA của Liên Xô. Vào khoảng giữa những năm 60 (thế kỷ XX) Bộ quốc phòng Mỹ khuyến khích xây dựng một hệ thống đạo hàng vệ tinh hoàn hảo so với hệ thống TRANSIT. Ý tưởng chính của đề án do Hải quân Mỹ đề xuất là sử dụng khoảng cách đo từ các điểm trên mặt đất đến vệ tinh trên cơ sở biết chính xác tốc độ và thời gian lan truyền tín hiệu vô tuyến, đề án có tên là TIMATION. Các công trình nghiên cứu tương tự cũng được không quân Mỹ tiến hành trong khuôn khổ chương trình mang mã số 612B. Song từ năm 1973 Bộ quốc phòng Mỹ quyết định đình chỉ cả hai chương trình này để triển khai phối hợp nghiên cứu xây dựng hệ thống đạo hàng vô tuyến vệ tinh trên cơ sở kết quả của chương trình TRANSIT và hai chương trình vừa nói tới. Hệ thống này có tên gọi đúng là NAVSTAR GPS (Navigation Satellite Providing Timing and Ranging Global Poisitioning Sytem). Nhiệm vụ chủ yếu của hệ thống là xác định tọa độ không gian và tốc độ chuyển động của điểm xét trên tàu vũ trụ, máy bay, tàu thủy và trên đất liền phục vụ cho Bộ quốc phòng Mỹ và các cơ quan dân sự. Khi được hoàn tất, hệ thống sẽ gồm 21 vệ tinh hoạt động và 3 vệ tinh dự trữ, các vệ tinh bay trên 6 quỹ đạo gần như tròn, ở độ cao cỡ 20200 km với chu kỳ xấp xỉ 12 giờ. Với cách bố trí này thì trong suốt 24 giờ tại bất kỳ điểm nào trên trái đất cũng sẽ quan sát được ít nhất 4 vệ tinh. Các vệ tinh đầu tiên của hệ thống được phóng lên quy đạo vào ngày 22 tháng 2 năm 1978. Từ ngày 8 tháng 12 năm 1993, trên 6 quỹ đạo của hệ thống GPS đã đủ 24 vệ tinh, toàn bộ hệ thống 24 vệ tinh được đưa vào hoạt động hoàn chỉnh từ tháng 5 năm 1994. II.1.2. Cấu trúc chung của hệ thống định vị toàn cầu GPS Hệ thống định vị toàn cầu GPS bao gồm ba bộ phận cấu thành ( hình 2.1), đó là: - Đoạn không gian (Space Segment) - Đoạn điều khiển (Control Segment) - Đoạn sử dụng (User Serment) Hình 2.1 Các phần của hệ thống định vị toàn cầu Đoạn không gian (Space Segment) Đoạn này gồm 24 vệ tinh, trong đó có 3 vệ tinh dự trữ, chuyển động trên 6 mặt phẳng quỹ