So sánh định vị GPS RTK và DGPS? Nguyên lý và ứng dụng 

Ngày nay, thiết bị định vị đóng vai trò quan trọng trong cuộc sống từ lĩnh vực sản xuất đến khoa học. Trong đó, nổi bật với 2 thiết bị định vị là GPS-RTK và DGPS có khả năng nâng cao độ chính xác và giảm sai số trong quá trình xác định vị trí bằng cách sử dụng hệ thống định vị Toàn cầu GPS. Vậy 2 định vị GPS RTK và DGPS có gì giống và khác nhau? Cùng Trắc địa Hoàng Phát tìm hiểu cấu tạo, nguyên lý hoạt động và độ chính xác của GPS-RTK và DGPS trong bài viết dưới đây.

1. Định vị GPS RTK là gì?

Định vị GPS-RTK (Real-Time Kinematic) là công cụ định vị vệ tinh có độ chính xác cao, thường được sử dụng trong công tác đo khảo sát, đo địa hình và xác định vị trí trong xây dựng cũng như nông nghiệp mà yêu cầu tính chính xác đến cm hoặc thậm chí mm. Để đơn giản hóa quy trình, thao tác và nhân công thực hiện, máy định vị GPS-RTK là lựa chọn tưởng trong quá trình đo đạc, giúp bạn hoàn thành khảo sát nhanh chóng, hiệu quả.

2. Nguyên lý hoạt động của định vị GPS-RTK

Hệ thống định vị GPS-RTK sử dụng 2 máy thu phát tín hiệu GNSS chuyên dụng là: trạm tĩnh (Base Station) và trạm động (Rover Station). Cụ thể như sau:

• Trạm tĩnh (Base Station): là thiết bị cố định, có vai trò thu tín hiệu từ các vệ tinh GPS và tính toán ra một giá trị gọi là số gia cải chính (có thể hiểu là số nguyên đa trị N). Đồng thời, trạm tĩnh có hệ thống sẽ phát ra tín hiệu cải chính giữa hệ tọa độ quốc tế và hệ tọa độ Việt Nam một cách liên tục.
• Trạm động (Rover Station): là thiết bị di động, có nhiệm vụ thu tín hiệu từ các vệ tinh GPS và nhận dữ liệu hiệu chỉnh từ Trạm tĩnh nhằm xác định vị trí chính xác trong thời gian thực.

Trong quá trình xử lý dữ liệu định vị bằng công nghệ RTK, phương pháp hiệu đôi (dual differencing) được áp dụng nhằm nâng cao độ chính xác. Cùng với đó, trạm tĩnh (Base) và trạm động (Rover) đều thu nhận tín hiệu từ cùng một vệ tinh và thực hiện phép trừ giữa các dãy tín hiệu tương ứng. Nhờ đó, các thành phần sai số có bản chất giống nhau sẽ bị loại bỏ gần như hoàn toàn.

Chính cơ chế xử lý sai số hiệu quả này đã giúp máy định vị RTK đạt độ chính xác vượt trội so với phương pháp DGPS. Sai số vị trí của điểm xác định bằng RTK chỉ dao động trong phạm vi vài centimet hoặc thậm chí có thể đạt độ chính xác đến hàng milimet trong điều kiện lý tưởng.

3. Định vị DGPS là gì?

Định vị DGPS (Differential Global Positioning System) là hệ thống định vị cải tiến dựa trên GPS, sử dụng phương pháp hiệu chỉnh sai số nhằm nâng cao độ chính xác vị trí. Máy DGPS được sử dụng rộng rãi trong hàng hải, nông nghiệp, dẫn đường xe tự hành, khảo sát địa hình và quản lý tài nguyên nhờ độ chính xác vừa đủ, tính dễ triển khai, giúp quá trình đo đạc thuận lợi, tiết kiệm thời gian.

4. Nguyên lý hoạt động của định vị DGPS

• Hệ thống định vị DGPS hoạt động dựa trên cơ chế hiệu chỉnh sai số của hệ thống GPS thông thường bằng cách sử dụng thêm một mạng lưới các trạm mặt đất cố định, gọi là trạm tham chiếu (Base Station).
• Tại mỗi trạm tham chiếu, một máy thu GPS sẽ thu tín hiệu từ các vệ tinh để xác định vị trí của chính nó. Vì vị trí địa lý của trạm tham chiếu đã được biết chính xác từ trước, nên việc so sánh giữa vị trí xác định được và vị trí thực tế sẽ cho ra giá trị sai số của hệ thống GPS tại thời điểm đó.
• Thông tin về sai số này được chuyển đến một bộ xử lý tại trung tâm điều khiển DGPS. Sau đó, bộ phận này có thể thu thập dữ liệu từ nhiều trạm tham chiếu khác nhau để tăng độ chính xác. Sau khi đối chiếu và phân tích dữ liệu, hệ thống sẽ quyết định phát đi một tín hiệu hiệu chỉnh, chứa thông tin về sai số, để các thiết bị thu khác sử dụng.
• Được biết, tín hiệu hiệu chỉnh có thể được truyền qua nhiều phương thức khác nhau như sóng radio UHF, sóng dài (dùng trong hàng hải), sóng FM (cho ứng dụng khảo sát) hoặc các kênh hiện đại hơn như tín hiệu băng tần L-band từ vệ tinh hoặc mạng truyền thông như Internet hoặc GSM.
• Bên cạnh đó, thiết bị thu di động (Rover Receiver) sẽ đồng thời nhận cả tín hiệu GPS gốc từ vệ tinh và tín hiệu hiệu chỉnh từ trạm tham chiếu để điều chỉnh vị trí xác định được, giúp giảm đáng kể sai số định vị.
• Trong điều kiện tối ưu có thể dưới 60cm đến 30cm, độ chính xác của DGPS thường đạt dưới 5m. Đặc biệt, hệ thống DGPS có thể đạt sai số cao nhất là 8cm. Tuy nhiên, về bản chất thì độ chính xác phổ biến của DGPS nằm trong phạm vi mét.

5. Điểm tương đồng giữa GPS RTK và DGPS

Điểm giống nhau giữa máy định vị GPS RTK và DGPS bao gồm:

• Định vị GPS RTK và DGPS đều là các phương pháp sử dụng công nghệ định vị vệ tinh GPS. Trong đó, GPS thu tín hiệu từ các vệ tinh nhân tạo bay quanh Trái Đất để xác định vị trí và đều yêu cầu ít nhất 3 vệ tinh để xác định vị trí chính xác.
• Cả hai hệ thống này đều sử dụng các trạm mặt đất cố định. Trong DGPS là trạm tham chiếu, còn trong GPS-RTK là trạm tĩnh. Các trạm này sẽ hiệu chỉnh tín hiệu từ vệ tinh, từ đó giúp nâng cao độ chính xác và giảm thiểu sai số định vị.
• DGPS và GPS-RTK đều có thể được sử dụng trong nhiều khu vực khảo sát khác nhau bao gồm mặt đất và gần bờ. Tuy nhiên, nhiều người cho rằng DGPS vẫn có thể sử dụng ở xa bờ, trong khi RTK chỉ thích hợp với các khu vực gần bờ.
• Đều được ứng dụng rộng rãi trong lĩnh vực đo đạc trắc địa, khảo sát địa hình và thiết lập bản đồ.

6. Điểm khác biệt giữa GPS RTK và DGPS

Bảng so sánh thiết bị định vị GPS RTK và DGPS:

7. Vì sao RTK chính xác hơn DGPS?

• DGPS sử dụng trạm hiệu chỉnh để xử lý sai số khi thu nhận tín hiệu và gửi số hiệu chỉnh đi, nên độ chính xác tối đa chỉ đạt mức mét.
• Công nghệ GPS RTK, cả trạm Base và Rover cùng thu nhận các dãy tín hiệu phát ra từ cùng một vệ tinh và thực hiện các phép xử lý bù trừ cho nhau, gọi là phép hiệu đôi. Khi trừ các dãy tín hiệu này, các thành phần sai số có bản chất giống nhau sẽ được loại bỏ gần như hoàn toàn. Do đó, độ chính xác có thể đạt ở mức centimet.
  • Độ chính xác của DGPS: Từ <1m đến 30cm, cao nhất đến 8cm, trung bình từ 2-4m.
  • Độ chính xác của RTK: Sai số vị trí chỉ khoảng vài cm. Độ chính xác có thể đạt từ vài milimet đến centimet. Có thể đạt độ chính xác cao khi cách trạm CORS khoảng 40km.

Máy GPS RTK và DGPS đều là các phương pháp định vị vệ tinh sử dụng trạm mặt đất để tăng độ chính xác. Tuy nhiên, GPS RTK vượt trội hơn về độ chính xác, đạt tới mức milimet và centimet nhờ cơ chế xử lý sai số hiệu quả hơn. Do đó, thiết bị định vị GPS RTK là lựa chọn ưu tiên cho các ứng dụng yêu cầu định vị chính xác cao.

8. Ứng dụng thực tế của thiết bị định vị GPS RTK và DGPS

Ứng dụng của định vị GPS-RTK trong đo đạc:

• GPS-RTK được lựa chọn trong các công việc đo đạc đòi hỏi độ chính xác cao, nhờ khả năng định vị đến mức centimet hoặc milimet. Công nghệ này thường được dùng để khảo sát địa hình, địa chất, lập bản đồ địa chính và bản đồ địa hình, cũng như trong các công trình thi công xây dựng yêu cầu độ chính xác tuyệt đối.
• Ngoài ra, RTK còn được tích hợp với thiết bị bay không người lái (UAV) để nâng cao độ chính xác định vị trong các nhiệm vụ khảo sát từ trên không. Hệ thống RTK thích hợp cho đo đạc tại khu vực mặt đất và gần bờ, nơi có thể duy trì kết nối ổn định với trạm tham chiếu.

Ứng dụng của định vị DGPS trong đo đạc

• DGPS được áp dụng rộng rãi trong các lĩnh vực đo đạc cần độ chính xác tương đối cao. Trong khảo sát địa hình và lập bản đồ, hệ thống này giúp giảm sai số, cung cấp dữ liệu nền phục vụ nghiên cứu địa chất, quy hoạch đô thị, giám sát môi trường, và phát triển cơ sở hạ tầng.
• Trong ngành xây dựng, DGPS hỗ trợ định vị chính xác các thành phần như cột móng, đo đạc độ cao, diện tích, thể tích và khoảng cách, từ đó phục vụ triển khai mạng lưới đo đạc cho các công trình lớn cũng như kiểm tra tính chính xác trong thi công.
• Đối với lĩnh vực trắc địa, DGPS cho phép thu thập dữ liệu địa hình chính xác, giúp lập bản đồ địa chính và theo dõi chuyển động của vỏ Trái Đất, các mảng kiến tạo hoặc khu vực có nguy cơ sạt lở. Hệ thống này cũng có thể ứng dụng trong các khu vực mặt đất, gần bờ, xa bờ hoặc hẻo lánh.

9. Đơn vị cung cấp thiết bị định vị chính hãng, tốt nhất hiện nay

Nếu bạn đang tìm kiếm thiết bị định vị tốt, có khả năng đo chính xác cao và phù hợp với mọi nhu cầu đo đạc thực tế, hãy lựa chọn những giải pháp uy tín từ các chuyên gia hàng đầu. Trắc Địa Hoàng Phát tự hào là đơn vị cung cấp các thiết bị định vị xác định vị trí, khảo sát địa hình chất lượng, cam kết chính hãng, giá tốt cùng dịch vụ hỗ trợ kỹ thuật tận tâm. Liên hệ qua Hotline: 0912.982.333

Với nhu cầu khảo sát và quản lý dữ liệu không gian ngày càng yêu cầu độ chính xác cao, máy định vị là công cụ không thể thiếu trong quá trình đo đạc. Bài viết trên đã cung cấp đầy đủ thông tin về điểm giống và khác nhau giữa GPS-RTK và DGPS, hy vọng giúp bạn hiểu rõ hơn về từng thiết bị định vị và dễ dàng lựa chọn sản phẩm phù hợp với nhu cầu sử dụng cũng như lĩnh vực hoạt động.