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

Cơ quan Trắc đạc Hoa Kỳ NGS (National Geodetic Survey) trực thuộc Cục Quản lý Đại dương và Khí quyển quốc gia Hoa Kỳ NOAA (The National Oceanic and Atmospheric Administration) là đơn vị trực tiếp quản lý và vận hành hệ thống các trạm tham chiếu hoạt động liên tục CORS xuất hiện sớm và có quy mô lớn nhất thế giới với hàng nghìn vị trí trạm trải dài trên lãnh thổ Hoa Kỳ, mỗi trạm CORS đều được trang bị các máy thu tín hiệu định vị dẫn đường bằng vệ tinh GNSS thế hệ mới. Hệ thống các trạm CORS Hoa Kỳ này hiện vẫn đang tăng về số lượng với tốc độ trung bình khoảng 15 trạm mỗi tháng. Trong hệ thống này NGS có nhiệm vụ thu nhận, xử lý và cấp phát số liệu từ tất cả các trạm CORS phục vụ cho các nhu cầu ứng dụng kỹ thuật định vị đa chiều trên khắp Hoa Kỳ, các vùng lãnh thổ và một số quốc gia lân cận. Số liệu từ các trạm CORS được sử dụng bởi các nhà đo đạc bản đồ, địa chất, khí tượng, nghiên cứu không gian, các nhà khoa học chuyên về tầng điện ly và rất nhiều các ứng dụng thực tiễn khác.

Những năm gần đây, tại Việt Nam và trên thế giới các nhà khoa học và kỹ thuật hoạt động trong lĩnh vực định vị dẫn đường, đo đạc và bản đồ … đã quen thuộc với thuật ngữ trạm tham chiếu hoạt động liên tục CORS (Continously Operating Reference Station). Ngay tại Việt Nam tới thời điểm hiện tại cũng đã xuất hiện một số hệ thống CORS hoạt động rời rạc. Tài liệu này được nhóm biên soạn Bản tin Công nghệ của Công ty TNHH ANTHI Việt Nam sưu tầm, dịch và biên soạn nhằm cung cấp cho Quý độc giả quan tâm tới kỹ thuật này một cái nhìn tổng quan về một trong những kỹ thuật ứng dụng công nghệ định vị vệ tinh GPS (hoặc GNSS) ngày càng phổ biến trên thế giới.

Giới thiệu về lịch sử của CORS

Lịch sử của trạm tham chiếu hoạt động liên tục CORS gắn liền với Cơ quan Trắc đạc Hoa Kỳ NGS và Cục Quản lý Đại dương và Khí quyển quốc gia Hoa Kỳ NOAA với giai đoạn khởi đầu là nhiệm vụ thành lập, vận hành, duy tu và cung cấp dịch vụ truy cập vào hệ thống các trạm tham chiếu không gian quốc gia Hoa Kỳ NSRS (U.S. National Spatial Reference System). NSRS là hệ thống tham chiếu chính thức trong lĩnh vực dân sự cho phép người sử dụng xác lập kinh độ, vỹ độ, cao độ và cao độ trực giao của bất kỳ điểm đo đạc nào trong quá trình nghiên cứu địa chất, trọng lực, đo đạc bản đồ trên tất cả các vùng lãnh thổ thuộc quyền quản lý của Hoa Kỳ. Hệ thống NSRS bao hàm thông tin liên quan tới thông số định hướng và tỷ lệ liên hệ mật thiết tới các hệ thống khung tham chiếu Quốc tế, cũng như thông tin chính xác về quỹ đạo của tất cả các vệ tinh được sử dụng trong quá trình xác định hoặc truy cập vào NSRS. Cuối cùng hệ thống NSRS còn bao hàm tất cả những thông tin cần thiết để mô tả một cách chi tiết những thay đổi về số lượng của các yếu tố nội dung đã đề cập ở trên theo thời gian như thế nào. NSRS là minh chứng một cách rõ ràng nhất cho một giải pháp cung cấp số liệu tập trung có khả năng đáp ứng những yêu cầu phát triển có liên quan trực tiếp tới kinh tế, xã hội và môi trường trên bình diện Quốc gia.

NGS đã sớm nhận ra những đóng góp tiềm năng của kỹ thuật định vị mới sử dụng hệ thống vệ tinh định vị toàn cầu GPS (Global Positioning System) để cải thiện và nâng cấp cho NSRS ngay từ những ngay đầu tiên Hoa Kỳ định hướng phát triển hệ thống GPS. Vì thế ngay từ những năm đầu của thập kỷ 80, NGS đã đã bắt đầu sử dụng các thiết bị GPS cũng như các kỹ thuật ứng dụng trên thực địa để nâng cấp và cải thiện cho hệ thống NSRS. NGS nhanh chóng chuyển đổi các hoạt động đo đạc thực địa theo phương ngang truyền thống (sử dụng các thiết bị đo bắt buộc phải thông hướng) sang phương pháp định vị ba chiều (3D Positioning) trên thực địa sử dụng các thiết bị đo GPS thế hệ mới. Năm 1989 trong một báo cáo A. Snay đã chỉ ra rằng các kỹ thuật đo đạc truyền thống buộc phải thông hướng có khả năng cung cấp tọa độ điểm với độ chính xác quan hệ ước khoảng 1:250.000 khi tham chiếu tới các trạm nằm trên mặt phẳng trong hệ NSRS. Với kỹ thuật GPS, dễ dàng đạt được độ chính xác quan hệ vượt ngưỡng 1:1.000.000. Hơn thế nữa vì bắt buộc phải thông hướng trong quá trình đo nên rất nhiều trạm tham chếu NSRS buộc phải đặt ở các điểm cao như đỉnh núi, đỉnh đồi, đỉnh tháp … và rất khó để có thể tiếp cận được những vị trí này.

Với ứng dụng triển khai đầu tiên, NGS sử dụng GPS để xác định tọa độ của các vị trí điểm cho các điểm mốc Quốc gia, mốc đồng theo quy chuẩn được sử dụng để phục vụ cho lưới tham chiếu truyền thống của Hoa Kỳ. Bắt đầu tại bang Tennessee vào năm 1987, NGS phối hợp với rất nhiều bang cũng như các cơ quan liên bang có liên quan để hình thành nên hệ thống lưới tham chiếu khống chế có độ chính xác cao hơn với tên gọi HARN (High Accuracy Reference Network), hay còn được biết đến với tên gọi khác là lưới khống chế trắc địa độ chính xác cao hiện diện trên tất cả 50 bang của Hoa Kỳ. Trong mỗi phiên đo của HARN, có thêm nhiều điểm tham chiếu mới được xác định và được sử dụng để so sánh với các điểm tham chiếu hiện đang tồn tại trong hệ thống NSRS, điểm đặc biệt nữa là các điểm trong hệ thống HARN mới đều được đặt ở những vị trí dễ tiếp cận như gần đường giao thông, khu dân cư … mà không bị che khuất bởi các đối tượng liền kề như nhà cao tầng, cây xanh tán lớn … Sau thời gian triển khai xây dựng HARN đã trở thành hệ thống phủ trùm diện rộng và được nhúng vào mạng lưới khống chế Quốc gia với độ chính xác cao hơn và tất cả các điểm khống chế đều được định vị dựa trên kỹ thuật đo đạc định vị vệ tinh GPS lần đầu vào năm 1987 và lần đo lại vào năm 1990. NGS cũng đưa ra quy định cứ mỗi hệ thống HARN hoàn thiện ở một bang, NGS sẽ tiến hành bình sai lại số liệu HARN của bang đó dựa trên số liệu đo mới kết hợp với số liệu liên bang nhằm đảm bảo tính toàn vẹn của số liệu đo mới cũng như đảm bảo độ chính xác và tính gắn kết trong toàn bộ lưới HARN bang cũng như liên bang.

Thấy trước được tầm quan trọng của việc đo đạc chính xác để xây dựng hệ thống HARN cũng nhứng ứng dụng của lưới HARN trong thực tiễn, vào cuối năm 1986 NGS đã giới thiệu mạng lưới GPS phối hợp Quốc tế CIGNET (Cooperative International GPS Network), đây chính là tiền thân và định dạng đầu tiên của hệ thống lưới các trạm tham chiếu hoạt động liên tục CORS sau này. Mỗi trạm CIGNET được trang bị một máy thu GPS hai tần số chất lượng cao có khả năng ghi nhận số liệu liên tục từ tất cả các vệ tinh GPS trong tầm quan sát với mục đích quan trọng đầu tiên là thu thập số liệu vệ tinh một cách độc lập tại các trạm sau đó gộp nhóm số liệu từ các trạm này để tính toán một cách chính xác quỹ đạo của tất cả các vệ tinh GPS. Cuối năm 1989, CIGNET gồm có ba trạm trên lãnh thổ Hoa Kỳ (MOJA tại Mojave, California; RICH ở Richmond, Florida; WEST ở Westford, Massachusetts).

(Còn nữa)

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