Trạm tham chiếu hoạt động liên tục CORS. Lịch sử - Ứng dụng và những nâng cấp trong tương lai - Số 2

Image Content

Richard A. Snay và Tomas Soler ANTHI Việt Nam tổng hợp dịch và biên soạn           

Các trạm CORS thế hệ đầu tiên được trang bị máy tính Mini-Mac 2816-AT và các máy thu hai tần số không sử dụng mã (Dual Frequency Codeless Receivers, được sản xuất bởi Aero Service Devision, Western Geophysical Company of America, Houston). Năm 1990, CIGNET bắt đầu được mở rộng sang phần phía nam bán cầu. Đến cuối năm 1991, CIGNET là lưới được cấu thành bởi 21 vị trí lắp đặt trạm thu trải khắp trên tất cả các châu lục ngoại trừ Châu Nam Cực. Mô hình này vẫn đang được duy trì tới hiện tại, tất cả số liệu theo dõi đều được thu nhận bởi một số đối tác của chương trình và công bố rộng rãi miễn phí cho tất cả các nhà nghiên cứu quan tâm tới GPS thông qua địa chỉ lưu trữ của NGS. NGS chính là đơn vị đã điều chỉnh lưới CIGNET, tổng hợp và tạo ra hợp phần lõi đối với mạng lưới các trạm GPS đầu tiên trên thế giới mà ở thời điểm đó còn chưa có được tên gọi rõ ràng, nhưng có một điểm đặc biệt đây chính là nền tảng quan trọng để sau này cho ra đời một tổ chức chuyên cung cấp số liệu và các dịch vụ liên quan tới kỹ thuật định vị toàn cầu bằng vệ tinh dưới tên gọi IGS (International Global Navigation Satellite System Service) đặt dưới sự bảo trợ của tổ chức trắc địa quốc tế IAG (International Association of Geodesy).

Ăng ten GPS của hãng Trimble trang bị tại một trạm CORS của NGS

Ý tưởng về việc phủ trùm toàn bộ lãnh thổ Hoa Kỳ bởi một lưới các trạm CORS nhằm nâng cấp và cải thiện chất lượng cho NSRS được đề xuất lần đầu tiên bởi Strange năm 1994. Ngay sau thời điểm này, Strange và Weston năm 1995 đã công bố những tài liệu đầu tiên mô tả về một hệ thống CORS sẽ triển khai trong tương lai. Cũng trong thời gian này một số các cơ quan tổ chức ở các bang cũng đã bắt tay vào xây dựng các lưới đo cấu thành bởi các trạm tham chiếu GPS hoạt động liên tục nhưng để phục vụ cho những mục đích ứng dụng khác nhau. Lực lượng Tuần duyên Hoa Kỳ USCG (U.S. Coast Guard) mong muốn có thêm giải pháp bổ trợ cho dịch vụ dẫn đường vô tuyến LORAN bằng dịch vụ hiệu chỉnh phân sai DGPS MSK Beacon nhằm hỗ trợ an toàn cho dẫn đường hàng hải trong vùng lãnh hải Hoa Kỳ. Tương tự như vậy USACE (U.S. Army Corps of Engineers) công bố một hệ thống dẫn đường hiệu quả với giá thành hợp lý có khả năng hỗ trợ cho các hoạt động trên các tuyến đường thủy nội địa của Hoa Kỳ như nạo vét, đo đạc thủy văn, nghiên cứu dòng chảy … USACE phối hợp với USCG mở rộng dịch vụ DGPS MSK Beacon dọc theo các tuyến đường thủy huyết mạch trên lãnh thổ Hoa Kỳ. Cuối cùng Cục Hàng không Liên bang FAA (Federal Aviation Administration) mong muốn sử dụng một vài dạng thức của các trạm CORS để hỗ trợ cho dẫn đường an toàn trong lĩnh vực hàng không. FAA đã nghiên cứu và phát triển hệ thống hiệu chỉnh riêng với tên gọi hệ thống hiệu chỉnh diện rộng WAAS (Wide Area Augmentation System). Các cơ quan liên bang khác như phòng thí nghiệm động cơ phản lực của NASA JPL (Jet Propulsion Laboratory) và Cơ quan đo đạc Địa chất Liên bang USGS (U.S. Geological Survey) đã đầu tư rất nhiều để phát triển các trạm CORS phục vụ nghiên cứu quỹ đạo vệ tinh, nghiên cứu kiến tạo và dịch chuyển mảng. Chính bởi sự chồng chéo này mà Văn phòng Ngân khố Liên bang Hoa Kỳ phải ban hành hướng dẫn cho tất cả các đơn vị phải trao đổi và hợp tác với nhau trong các hoạt động mua sắm trang thiết bị nhằm giảm chi tiêu sử dụng nguồn ngân sách của chính phủ liên bang. NGS đã trở thành nhà tư vấn giúp xác định các chỉ tiêu kỹ thuật cho các thiết bị GPS để có thể hỗ trợ các nhiệm vụ của tất cả các cơ quan và tổ chức đã nêu ở trên.

Ngay từ cuối những năm 80, số liệu GPS thu được từ các trạm quan trắc cố định thuộc hai hệ thống CIGNET và JPL đã được sử dụng để hỗ trợ cho quá trình tính toán quỹ đạo các vệ tinh GPS. Năm 1994, NGS chính thức bắt đầu xây dựng lưới CORS Hoa Kỳ bằng việc lắp đặt máy thu GPS đầu tiên tại khuôn viên của Viện nghiên cứu quốc gia về các tiêu chuẩn và kỹ thuật công nghệ NIST (National Institutes of Standards and Technology) tại Gaithersburg. Sáu tháng sau thời điểm đó, NGS tiếp tục lắp đặt máy thu GPS gần Boulder, bang Colorado đồng thời kết hợp ngay với lưới CORS gồm một số trạm thu số liệu GPS liên tục là một phần của hệ thống CIGNET. Số liệu từ tất cả các vị trí trạm GPS hoạt động liên tục này được công bố ngay trên Internet. Mạnh mẽ hơn, NGS đã tiến hành lựa chọn và bổ sung một số trạm cố định GPS của Hoa Kỳ vào lưới CORS mới hình thành.

Song song với các hoạt động của NGS, USCG và USACE cũng bắt đầu lắp đặt các trạm DGPS MSK Beacon mới theo kế hoạch mở rộng cho các hoạt động đường thủy nội địa vào năm 1995, cùng thời gian này FAA cũng bắt tay vào triển khai dự án WAAS. NGS đã làm việc và thảo luận với cả USCG, USACE và FAA để đưa các trạm DGPS và WAAS tham gia với lưới CORS Hoa Kỳ. Giai đoạn khởi động dự án xây dựng lưới trạm DGPS của USCG đã hoàn thành được rất nhiều hạng mục vào tháng 1/1996, mặc dù sau thời điểm này còn rất nhiều vị trí trạm khác được triển khai xây dựng và lắp đặt thiết bị. Các cơ quan và tổ chức liên bang, bang và địa phương cũng tài trợ khá mạnh cho các hoạt động xây dựng trạm cố định GPS và trang bị máy thu ngay cho những trạm mới xây này, số lượng các trạm gia nhập lưới CORS tăng lên nhanh chóng kể từ năm 1995. Đến cuối năm 1995, NGS có thể truy cập vào hơn 50 máy thu GPS chất lượng và độ chính xác cao, hầu hết trong số 50 máy thu GPS này được triển khai với USCG cùng với các đối tác khác mà không cần tới các hoạt động lắp đặt, vận hành và duy tu bảo dưỡng của NGS. Cục Giao thông bang Texas là đơn vị cấp bang đầu tiên tham gia vào hệ thống CORS bằng việc đưa 10 trạm tham chiếu khu vực vào lưới của NGS phủ trùm toàn bộ lãnh thổ của bang Texas.

Cuối năm 1996 số lượng trạm CORS trên lãnh thổ Hoa Kỳ đã tăng lên con số 85 trạm. Thông qua việc liên hệ với các đối tác có cùng mối quan tâm cùng chia sẻ số liệu GPS, NGS đã mở rộng lưới lên con số 108 trạm thu số liệu vào cuối tháng 12/1997. Cột mốc quan trọng đạt 200 trạm đã cán đích năm 2000 và cũng kể từ thời điểm này số lượng trạm CORS trong lưới liên tục tăng nhanh và đạt tới con số 1.350 trạm tính tới thời điểm hiện tại và quan trọng hơn là số lượng trạm CORS tham gia vào lưới của NGS vẫn không ngừng tăng, đây cũng là cách thức tốt nhất để cộng đồng các nhà đo đạc chuyên nghiệp truy cập vào hệ thống NSRS. Tới thời điểm hiện tại lưới CORS Hoa Kỳ bao gồm các trạm CORS phân bố trên lãnh thổ Hoa Kỳ, Canada, Mexico, Trung và Nam Mỹ, vùng Caribbean và Iraq với hơn 200 cơ quan tổ chức tham gia vào chương trình.

 (Còn nữa)

Mọi thông tin xin liên hệ với chúng tôi qua hòm thư: info@anthi.com.vn