Trạm CORS là gì? Khái niệm, Nguyên Lý hoạt động và Ứng Dụng

Trạm CORS – là giải pháp giúp cải thiện độ chính xác của tín hiệu GPS lên mức tối ưu. Trong bài viết này, chúng ta sẽ cùng tìm hiểu trạm CORS là gì, nguyên lý hoạt động và ứng dụng thực tiễn trong đời sống, từ đó giúp bạn hiểu rõ vì sao công nghệ này đang trở thành xu hướng không thể thiếu.

1. Trạm CORS là gì? Khái niệm

Trạm CORS (Continuously Operating Reference Station) là hệ thống trạm GNSS cố định, hoạt động liên tục 24/7 để cung cấp dữ liệu hiệu chỉnh vị trí. Nhờ đó, thiết bị GNSS RTK và các phương tiện tự hành có thể định vị với độ chính xác cao, lên tới từng centimet. Với khả năng cải thiện sai số đáng kể, trạm CORS ngày càng được ứng dụng rộng rãi trong các lĩnh vực như đo đạc bản đồ, xây dựng công trình, nông nghiệp chính xác và giao thông thông minh.

Các trạm CORS được bố trí theo mạng lưới phủ đều, với khoảng cách giữa các trạm được tính toán để đảm bảo độ chính xác định vị. Mỗi trạm lắp đặt một máy GNSS RTK đa tần số độ chính xác cao và liên tục thu tín hiệu vệ tinh và gửi dữ liệu về trạm chủ thông qua kết nối internet. Trạm chủ sẽ xử lý, lưu trữ và cung cấp dữ liệu hiệu chỉnh cho người dùng khi cần thiết.

2. Nguyên lý, cơ chế hoạt động của Trạm CORS

2.1. Nguyên lý hoạt động của Trạm CORS

Nguyên lý cơ bản của Trạm CORS là sử dụng một mạng lưới các trạm tham chiếu cố định, hoạt động liên tục tại những vị trí có tọa độ đã biết rất chính xác. Các trạm này được trang bị máy thu và ăng-ten có độ chính xác cao để liên tục thu thập tín hiệu từ các hệ thống vệ tinh dẫn đường toàn cầu (GNSS).

Do tín hiệu vệ tinh bị ảnh hưởng bởi nhiều nguồn sai số trong quá trình truyền đến mặt đất vị trí tính toán từ tín hiệu thô sẽ không chính xác. Tại các trạm CORS, với tọa độ đã biết, hệ thống có thể xác định được mức độ ảnh hưởng của các sai số này.

Bằng cách so sánh vị trí thực tế của trạm CORS (đã biết) với vị trí tính toán từ tín hiệu thu được, hệ thống sẽ tính toán ra các giá trị hiệu chỉnh (sửa lỗi). Nguyên lý này, được gọi là hiệu chỉnh vi sai.

2.2. Cơ chế hoạt động của Trạm CORS

Hệ thống Trạm CORS (Continuously Operating Reference Station) hoạt động dựa trên sự phối hợp chặt chẽ giữa ba thành phần chính: trạm định vị vệ tinh cố định, trạm điều khiển trung tâm và người dùng thực địa.

Trạm CORS cố định

Đây là các trạm GNSS được lắp đặt tại các vị trí chiến lược, hoạt động liên tục để thu tín hiệu từ vệ tinh. Mỗi trạm sử dụng máy thu đa tần (L1, L2…) có độ chính xác cao và ghi lại dữ liệu GNSS thô với chu kỳ từ 1 đến 30 giây. Hệ thống VNGEONET tại Việt Nam hiện có 65 trạm CORS, bao gồm:

• Geodetic CORS: mật độ 150–200 km/trạm, tạo khung tham chiếu quốc gia.
• NRTK CORS: mật độ 50–80 km/trạm, hỗ trợ đo động thời gian thực.

Trạm điều khiển trung tâm

Tọa lạc tại Hà Nội, trạm trung tâm có nhiệm vụ:

• Tiếp nhận và xử lý dữ liệu GNSS từ toàn bộ mạng lưới CORS qua Internet.
• Tính toán sai số, xây dựng mô hình hiệu chỉnh và cung cấp dịch vụ định vị chính xác.
• Sử dụng các phần mềm chuyên dụng như SpiderNet, Bernese, RTMon GPS để hiệu chỉnh thời gian thực hoặc xử lý sau.

Người dùng thực địa

Người sử dụng thiết bị GNSS di động (rover) có thể truy cập hệ thống CORS thông qua Internet để nhận dữ liệu hiệu chỉnh theo hai phương thức:

• Định vị thời gian thực (RTK): Người dùng kết nối trực tiếp với hệ thống qua Internet và nhận dữ liệu hiệu chỉnh tức thời (qua các phương pháp như VRS, iMAX, MAC), đạt độ chính xác cỡ centimet.
• Xử lý sau (Post-Processing): Người dùng tải dữ liệu GNSS thô từ trạm CORS (định dạng RINEX), rồi xử lý cùng dữ liệu đo của mình để đạt độ chính xác đến mức milimet.

Tóm lại, hệ thống CORS giúp thu thập tín hiệu GNSS chính xác từ các trạm cố định, xử lý sai số tại trung tâm, và cung cấp dữ liệu hiệu chỉnh cho người dùng – từ đó đảm bảo khả năng định vị chính xác cao trong thời gian thực hoặc hậu xử lý, phục vụ hiệu quả cho đo đạc, bản đồ, xây dựng và nhiều lĩnh vực kỹ thuật khác.

3. Ưu điểm và hạn chế của Trạm CORS

Ưu điểm của Trạm CORS

• Độ chính xác cao: Trạm CORS giúp máy rover định vị chính xác đến centimet, thậm chí milimet với dữ liệu GNSS tĩnh 24 giờ. Khi kết hợp với phương pháp RTK, độ chính xác tăng đáng kể – phù hợp cho khảo sát, bản đồ, xây dựng, đo đạc địa chính.
• Hỗ trợ thời gian thực: CORS cho phép định vị theo thời gian thực, đặc biệt thông qua giải pháp RTK sử dụng internet (như mạng VNGEONET). Điều này giúp người dùng đưa ra quyết định nhanh chóng và chính xác.
• Tiết kiệm thời gian và công sức: Đo RTK với CORS nhanh gọn và linh hoạt, chỉ cần thiết bị rover và kết nối đến trạm, không cần đặt Base tại hiện trường. Giảm phụ thuộc vào thời tiết hay điều kiện địa hình.
• Hỗ trợ đa hệ thống GNSS: Các trạm có khả năng thu nhận và xử lý đồng thời nhiều hệ thống vệ tinh như GPS, GLONASS, Galileo, BeiDou, giúp tăng tính ổn định và độ phủ vệ tinh.
• Hạ tầng chiến lược: Trạm CORS là nền tảng thiết yếu cho cơ sở dữ liệu không gian quốc gia, góp phần hiện đại hóa ngành đo đạc bản đồ.

Hạn chế và thách thức

• Yêu cầu tầm nhìn thoáng: Máy thu cần tầm nhìn không bị che khuất với trạm tham chiếu. Khu vực nhiều vật cản (cây, nhà cao tầng) sẽ ảnh hưởng đến chất lượng tín hiệu. Một số nơi cần thiết bị phát sóng Base riêng.
• Dễ bị nhiễu tín hiệu: Trạm CORS có thể bị ảnh hưởng bởi nhiễu sóng vô tuyến (RFI), tầng điện ly,… dẫn đến sai số định vị trong một số thời điểm.
• Phụ thuộc vào kết nối Internet: Hệ thống RTK hoạt động dựa vào truyền dữ liệu qua Internet, nên nếu đường truyền không ổn định, dịch vụ dễ bị gián đoạn.
• Thủ tục sử dụng và thu phí: Người dùng cần đăng ký tài khoản, ký điện tử hoặc gửi giấy tờ bản gốc, quy trình có thể mất thời gian. Từ 1/9/2024, dịch vụ bắt đầu thu phí tại một số khu vực, với mức phí tùy theo thời gian và loại hình dịch vụ.

4. Vai trò của Trạm CORS gắn với thiết bị đo đạc thực tế

Trong ngành trắc địa – bản đồ, Trạm CORS không hoạt động đơn lẻ, mà đóng vai trò hạ tầng định vị nền tảng giúp các thiết bị đo đạc đạt độ chính xác cao, từ đó phục vụ đa dạng nhu cầu đo vẽ, khảo sát và lập bản đồ. Dưới đây là mối liên hệ cụ thể:

4.1. Máy GNSS RTK

Kết nối với trạm CORS qua Internet (NTRIP) để nhận dữ liệu hiệu chỉnh theo thời gian thực.

Ứng dụng trong:

• Đo ranh giới đất đai, đo điểm chi tiết, stakeout cọc tim móng.
• Khảo sát địa hình phục vụ bản đồ địa chính, quy hoạch.

Vai trò của CORS: Thay thế trạm base thủ công, nâng độ chính xác lên cỡ 2–3 cm, tiết kiệm thời gian và nhân lực.

4.2. Máy toàn đạc điện tử (Total Station)

Dù là thiết bị đo bằng góc – cạnh, toàn đạc vẫn cần tọa độ điểm gốc chính xác. Trạm CORS cung cấp tọa độ chuẩn qua máy GPS RTK → dùng điểm này làm mốc đặt máy toàn đạc.

Ứng dụng trong:

• Thi công công trình (đo stakeout, định vị cấu kiện).
• Kiểm tra độ chính xác trong lắp dựng kết cấu.

Vai trò của CORS: Giúp đồng bộ hệ tọa độ toàn công trình và kết hợp đa thiết bị chính xác.

4.3. Máy GNSS cầm tay

Một số thiết bị hỗ trợ kết nối với hệ thống CORS (thường qua mạng di động).

Ứng dụng trong:

• Thu thập điểm GPS đơn giản cho kiểm tra thực địa, xác minh ranh giới, đo tuyến sơ bộ.
• Phù hợp cho cán bộ địa chính, khảo sát lâm nghiệp – nông nghiệp.

Vai trò của CORS: Cung cấp số hiệu chỉnh để máy GNSS cầm tay nâng độ chính xác từ mét xuống còn decimet hoặc centimet tùy điều kiện.

4.4. UAV tích hợp GNSS RTK

Máy bay không người lái có GNSS RTK cần truy cập trạm CORS để đo ảnh chính xác theo từng tọa độ pixel.

Ứng dụng:

• Đo vẽ bản đồ bằng ảnh chụp.
• Đo địa hình, khối lượng, công trình quy mô lớn.

Vai trò của CORS: Cung cấp hiệu chỉnh chuẩn cho từng ảnh UAV → dữ liệu đầu ra chuẩn xác, giảm cần đo GCP.

5. Hiện trạng Xây dựng trạm CORS tại Việt Nam

Trạm CORS tại Việt Nam được xây dựng từ năm 2016 và hoàn thành cuối năm 2019, do Cục Đo đạc, Bản đồ và Thông tin địa lý Việt Nam (VNGEONET) quản lý. Mục tiêu chính là cung cấp dịch vụ hiệu chỉnh tọa độ độ chính xác cao trong thời gian thực, thông qua Internet.

Hiện tại, Cục Đo đạc, Bản đồ và Thông tin địa lý Việt Nam đã hoàn thành và đưa vào sử dụng 65 trạm CORS trải đều trên khắp lãnh thổ Việt Nam, mặc dù một nguồn khác đề cập là 66 trạm đang được xây dựng.

Trong số này, có 24 trạm Geodetic CORS (được dùng làm khung tham chiếu cho hệ tọa độ quốc gia, mật độ khoảng 200km/Trạm) và 41 trạm NRTK CORS (được sử dụng để cung cấp số liệu phục vụ đo GNSS động thời gian thực độ chính xác cỡ cm, mật độ 50km-80km/Trạm)

• 24 trạm Geodetic CORS: Phân bố đều trên phạm vi cả nước với mật độ khoảng 150km đến 200km/Trạm. Các trạm này và được sử dụng làm khung tham chiếu cho hệ tọa độ quốc gia. 6 trong số 24 trạm này được nâng cấp từ trạm DGNSS hiện có của Bộ Tài nguyên và Môi trường, 18 trạm được xây dựng mới. Các trạm DGNSS/CORS nâng cấp này phục vụ công tác phân giới cắm mốc biên giới, khảo sát/đo đạc biển và dẫn đường cho phương tiện trên biển.
• 41 trạm NRTK CORS (hoặc các trạm NTRK CORS còn lại): Chêm dày kết hợp với 24 trạm Geodetic CORS, phân bố với mật độ 50km-80km/Trạm. Các trạm này bố trí tại các khu vực đồng bằng Bắc Bộ, ven biển Trung Bộ, Nam Bộ. Chúng được sử dụng để cung cấp số liệu phục vụ đo GNSS động thời gian thực độ chính xác cỡ cm.

Các trạm DGNSS/CORS của Bộ Quốc phòng có chức năng phát số hiệu chỉnh phân sai DGNSS cho hoạt động trên biển, xây dựng hệ quy chiếu/tọa độ quân sự, nghiên cứu địa động lực, đánh giá hậu quả thiên tai, và khẳng định chủ quyền lãnh thổ/lãnh hải.

6. Ứng dụng của Hệ thống CORS

Ứng dụng của hệ thống CORS hiện tại rất đa dạng, cụ thể như:

• Đo đạc, khảo sát và thành lập bản đồ: Vai trò đặc biệt quan trọng, cải thiện hiệu suất, giảm không nhất quán dữ liệu. Kết hợp với Drone, máy thu GNSS đa tần để thu thập tọa độ chính xác phục vụ đo vẽ bản đồ.
• GIS (Hệ thống thông tin địa lý): Thu thập, quản lý và phân tích dữ liệu không gian địa lý, xây dựng hệ thống GIS hiệu quả, chính xác.
• Quan trắc chuyển dịch mạng Trái Đất: Xác định hoạt động trồi/lún, quan trắc chuyển dịch vỏ Trái Đất, quan trọng trong dự báo thiên tai.
• Hỗ trợ xe tự hành: Cung cấp số hiệu chỉnh độ chính xác cao (cm) cho các phương tiện tự hành (ví dụ: trong nông nghiệp như tưới, bón, gieo hạt).
• Xây dựng công trình dân dụng và công nghiệp: Cung cấp định vị chính xác cao trong thi công tòa nhà, cầu, đường, hầm, công trình thủy lợi, nhà máy, v.v..
• Quản lý và sử dụng đất đai: Tạo điều kiện phát triển hệ thống thông tin đất đai chính xác, minh bạch (quyền sử dụng, thuế, quy hoạch). Hỗ trợ ghi tọa độ trên giấy chứng nhận quyền sử dụng đất.
• Sản xuất nông nghiệp chính xác: Đo đạc, quản lý, giám sát khu vực canh tác. Cung cấp định vị chính xác cao cho thiết bị tự động (máy gặt, cày, phun thuốc).
• Giao thông và vận tải: Cung cấp định vị chính xác cho phương tiện, hỗ trợ điều hướng và giám sát giao thông. Phát triển ứng dụng điều hành đường bộ, đường sắt, hàng không.
• Nghiên cứu khoa học và địa lý: Quan trọng trong nghiên cứu địa lý, địa chất, thủy văn, địa kỹ thuật, khí tượng, v.v..
• Thiết bị di động và ứng dụng thông minh: Hỗ trợ định vị chính xác trên smartphone, tablet (điều hướng, ứng dụng vị trí).
• Quy hoạch nông thôn, đô thị: Kết hợp CORS với UAV RTK để đo chụp, xác định tọa độ điểm ảnh, xử lý dữ liệu văn phòng, chuyển dữ liệu ra thực địa bằng máy toàn đạc (Stakeout)

7. Kết luận

Trạm CORS là một bước tiến quan trọng trong công nghệ định vị hiện đại, mang lại độ chính xác cao, tính ổn định và khả năng ứng dụng linh hoạt trên nhiều thiết bị đo đạc như GNSS RTK, máy toàn đạc, UAV và máy cầm tay. Với mạng lưới phủ rộng khắp Việt Nam, CORS không chỉ hỗ trợ nâng cao chất lượng công tác đo đạc bản đồ, mà còn góp phần xây dựng nền tảng dữ liệu không gian hiện đại, chính xác và đồng bộ. Trong bối cảnh số hóa và tự động hóa ngành địa chính – xây dựng – nông nghiệp, việc khai thác hiệu quả hệ thống CORS chính là chìa khóa để tối ưu chi phí, nâng cao hiệu suất và đảm bảo độ tin cậy trong mọi dự án.

Câu hỏi thường gặp

Muốn sử dụng dữ liệu từ trạm CORS thì cần thiết bị gì?

Bạn cần một thiết bị GNSS hỗ trợ RTK (như máy GNSS RTK, máy toàn đạc có GNSS, UAV RTK,…) và có thể kết nối Internet để nhận hiệu chỉnh từ hệ thống trạm CORS.

Trạm CORS có dùng được cho máy đo cầm tay không?

CÓ. Một số máy GNSS cầm tay hỗ trợ nhận hiệu chỉnh từ CORS qua mạng di động, giúp tăng độ chính xác từ mét xuống decimet hoặc centimet.

Tôi có thể đăng ký sử dụng trạm CORS ở đâu?

Tại Việt Nam, bạn có thể đăng ký sử dụng hệ thống CORS quốc gia qua cổng thông tin của Cục Đo đạc, Bản đồ và Thông tin địa lý Việt Nam (VNGEONET). Một số khu vực đang áp dụng thu phí từ 01/09/2024.