Bài viết này sẽ giúp các bạn hiểu thêm về độ chính xác mà những máy GPS đem lại.
Như các bạn đã biết, GPS hay Global Positioning System hay Hệ thống định vị toàn cầu là một hệ thống gồm 24 vệ tinh bay xung quanh Trái đất nhằm cung cấp tọa độ các đối tượng trên khắp Trái đất ở bất kỳ lúc nào, bất kỳ nơi đâu.
Ở bất kỳ thời điểm nào, 6 vệ tinh trong số chúng sẽ có thể xác định được bởi máy thu GPS của bạn. Máy thu sẽ sử dụng sự truyền sóng radio để liên lạc với vệ tinh nhằm tìm ra vị trí của bạn và vẽ các lộ trình đến những địa điểm khác. Máy thu GPS sử dụng quy trình được gọi là phép đo ba cạnh tam giác (trilateration) để xác định vị trí của nó (và sau đó là vị trí của bạn, bởi vì máy thu nằm trong thiết bị bạn đang cầm).
Khoa học của nó hơi phức tạp, nhưng cách nó làm việc trong chiều hướng thực tế là khá dễ hiểu. Đầu tiên, khi GPS bắt liên lạc với một trong các vệ tinh, nó tính toán khoảng cách đến vệ tinh bằng cách đo xem 1 tín hiệu radio phải mất bao lâu để di chuyển giữa cả hai. Quy trình được lặp lại đối với nhiều vệ tinh – thường là 4 hoặc hơn. Giả dụ có 3 vệ tinh: A, B, C. Bây giờ hãy thử hình dung rằng có 1 quả cầu bao quanh mỗi vệ tinh với bán kính tương đương khoảng cách giữa máy thu và vệ tinh. Sau khi GPS biết khoảnh cách của nó với 3 vệ tinh kia, nó có thể dùng điểm giao nhau của các quả cầu (bằng cách xem hình cầu của trái đất và vị trí cố định của GPS trên nó như 1 hằng số) để xác định vị trí cụ thể.
Bởi vì sự chính xác của thiết bị GPS dựa vào sự tính toán thời gian của 1 tín hiệu giữa hai điểm, những yếu tố sau có thể ảnh hưởng trầm trọng đến độ chính xác: sự nhiễu loạn không khí, sự không đều của địa hình tự nhiên và những kiến trúc nhân tạo, tín hiệu giữa vệ tinh và máy thu thường bị cản trở theo một số cách.
Vì tín hiệu GPS di chuyển lên vũ trụ, những thay đổi trong mật độ không khí qua bầu khí quyển, tầng đối lưu và tầng điện ly sẽ ảnh hưởng đến tốc độ mà qua đó tín hiệu đến một vệ tinh. Vấn đề càng phức tạp hơn bởi độ cao. Ví dụ không khí ở trên một ngọn núi loãng hơn không khí ngang mực nước biển. Theo cách hiểu thông thường, sự trì hoãn được tạo ra bởi những điều kiện không khí phải được tính đến cho sự khác biệt đối với cả hai.
GPS đòi hỏi tầm nhìn thẳng giữa máy thu và vệ tinh, vì thế những kiến trúc vật chất, dù là nhân tạo hay tự nhiên, có thể chặn hoặc làm chệch hướng tín hiệu, dẫn đến sự sai lệch. Ví dụ, trong hẻm núi sâu, nhiều khả năng máy thu GPS của bạn sẽ không thể “nhìn thấy” rõ ràng số lượng vệ tinh cần thiết để có 1 tín hiệu chính xác. Mặc dù trong hầu hết trường hợp, chẳng hạn trong khu vực đô thị với nhiều tòa nhà cao tầng, công nghệ hiện thời có thể giảm bớt vấn đề về độ chính xác; song trong một số tình huống (chẳng hạn hẻm núi sâu), đôi khi nó hoàn toàn không thể bắt được tín hiệu.
Tuy nhiên công nghệ GPS đã phát triển đến mức mà hầu hết trở ngại đều được tính đến để làm cho máy thu GPS trở nên chính xác hơn, nhưng tín hiệu GPS tốt nhất sẽ luôn có sẵn với một bầu trời trong trẻo.
Giá trị của một chiếc máy GPS tỉ lệ thuận với độ chính xác mà chúng đem lại. Điều đó có nghĩa là, độ chính xác càng cao thì đòi hỏi chi phí đầu tư càng lớn.
Đối với dòng thiết bị GPS chuyên phục vụ cho thành lập bản đồ và thu thập dữ liệu thông tin địa lý (Mapping & GIS) thì độ chính xác cao nhất mà hãng Trimble đem lại đạt đến 10cm đối với cả hai phương pháp đo là đo xử lý thực (real-time) và đo xử lý sau (post-processed) (Dòng máy thu GPS Pathfinder ProXRT và GeoXH 2008 kết hợp với ăng ten ngoài Zephyr).
Ở bài viết này chúng ta sẽ dành ít sự quan tâm đối với phương pháp đo xử lý sau. Dựa vào các phần mềm mà hãng sản xuất cung cấp sẵn hoặc kinh nghiệm của người xử lý, bạn dễ dàng thu được độ chính xác đã được đề cập trong tài liệu kỹ thuật mô tả sản phẩm.
Tuy nhiên, đối với phương pháp đo xử lý thực, để đạt được độ chính xác như trong tài liệu giới thiệu nêu thì bạn cần phải lưu ý tới tín hiệu hiệu chỉnh thời gian thực DGPS hỗ trợ ở từng khu vực.
- Hiệu chỉnh SBAS bao gồm:
- WASS: khu vực Nam Mỹ;
- EGNOS: khu vực Châu Âu;
- MSAS: khu vực Nhật Bản;
- Ở Việt Nam đã được phủ sóng hiệu chỉnh DGPS chưa?
Câu trả lời là: Ở Việt Nam hiện nay đã được phủ sóng tín hiệu DGPS rồi, các trạm phát sóng được lắp đặt dọc theo đường bờ biển Việt Nam. Để biết rõ hơn về các trạm này, bạn có thể theo dõi loạt bài về MSK Station trên website rossmap.com.vn.
Như vậy, tại những khu vực chưa được hỗ trợ tín hiệu DGPS, hoặc ở quá xa trạm phát (trạm phát có công suất 750kW thì có bán kính phủ sóng là 500km) thì để đạt được độ chính xác dưới mét ngay tại thực địa là điều không tưởng đối với dòng máy này. Độ chính xác đạt được khi đó trong khoảng 10 mét. Bạn có thể biết được ngay thông số này trên màn hình hiển thị của thiết bị đo.
- Vậy giải pháp là gì?
Hoặc là bạn mua thiết bị hỗ trợ thu tín hiệu DGPS ở khu vực đó, hoặc thuê tín hiệu hiệu chỉnh mất phí ví dụ như của OmniSTAR.