Nguyên Lý Đo Bù Nghiêng Máy RTK Là Gì? Có nên trang bị cảm biến nghiêng IMU không?

Trong quá trình khảo sát bằng kỹ thuật RTK, người ta thường xuyên sử dụng tính năng đo nghiêng trên máy GNSS RTK khi gặp trường hợp cần thiết? Vậy cơ chế hoạt động của đo nghiêng là gì? có nên sử dụng thường xuyên?. Hãy cùng RTK CORS– Website cùng cấp máy trắc địa nghiên cứu về vấn đề này nhé!

Đo nghiêng trên máy GNSS RTK là gì?

Đo nghiêng (Hay đo bù nghiêng) là một tính năng quan trọng được tích hợp trên máy RTK. Khi kích hoạt tính năng này, người dùng có thể thu thập tọa độ điểm với độ chính xác hàng cen-ti-mét mà không cần dựng thẳng sào máy.

Tính năng đo nghiêng có quan trọng không?

Trong thực tế, không phải lúc nào người khảo sát cũng có thể dựng thẳng sào. Một số ví dụ điển hình như sau:

Trong những trường hợp trên, người dùng bắt buộc phải kích hoạt tính năng đo nghiêng để đặt chân sào vào điểm đo nhằm thu thập dữ liệu, trong khi vẫn đạt độ chính xác yêu cầu. Vậy nên, tính năng đo nghiêng có thể nói là không thể thiếu với một máy GNSS RTK hiện đại.

Nguyên lý hoạt động của tính năng đo bù nghiêng trong máy RTK

Thông thường, khi khảo sát, người dùng phải để sào máy thẳng đứng, vuông góc với mặt phẳng trái đất để máy RTK thu thập được tọa độ X,Y. Còn cao độ Z thì chỉ cần lấy cao độ hiện tại máy thu thập được, trừ đi chiều cao sào máy là được.

Vậy khi sào máy nghiêng, máy RTK chỉ có thể tính toán được tọa độ tại vị trí của đầu máy, làm sao để biết được tọa độ điểm tại chân máy? Câu trả lời là cảm biến IMU tích hợp bên trong máy và thuật toán được cài đặt sẵn trong main.

Cảm biến nghiêng IMU là gì?

IMU, viết tắt của Inertial Measurement Unit, là một cảm biến đo tốc độ góc, lực và đôi khi là từ trường. Nó sử dụng thông tin từ cảm biến quay (con quay hồi chuyển), cảm biến gia tốc (gia tốc kế), cảm biến từ tính (từ kế) và GNSS. Sử dụng các thông số này, cảm biến độ nghiêng IMU có thể liên tục xác định vị trí, vòng quay và mức độ nghiêng của nó. Với kỹ thuật này, bạn không cần phải điều chỉnh bộ thu RTK GNSS của mình mỗi khi bạn định đo một điểm mới. Cảm biến độ nghiêng IMU đảm bảo rằng ngay cả khi máy thu RTK GNSS của bạn không ngang bằng, nó vẫn tạo ra một phép đo chính xác. Vì vậy nếu bạn phải đo nhiều điểm thì cũng không phải là một phép tính khó, cảm biến độ nghiêng IMU sẽ giúp bạn tiết kiệm rất nhiều thời gian. Ngoài ra, các điểm khó tiếp cận sẽ rất dễ đo bằng cảm biến độ nghiêng IMU trong bộ thu GPS RTK của bạn,

Có thể nghiêng bao nhiêu độ với cảm biến nghiêng IMU trong bộ thu RTK GNSS ?

Hầu hết các máy thu GPS RTK hiện đại có cảm biến nghiêng IMU trong chúng có thể nghiêng đến 60 °, nhưng một số chỉ có thể đến 30 ° hoặc thậm chí chỉ 15 °. Luôn có một chút bù đắp khi bạn sử dụng cảm biến nghiêng IMU. Vì vậy, nếu bạn đo một điểm ở góc 30 °, bạn sẽ thường có độ bù khoảng 2 cm, nếu bạn đo một điểm ở góc 60 °, bạn có thể thấy mình có độ bù là 5 cm. Vì vậy, hãy nhớ rằng nếu bạn đang đo thứ gì đó và giữ cực của máy thu RTK GNSS ở một góc 60 °, bạn có thể có độ lệch 5 cm. Một số bộ thu RTK GNSS trước tiên bạn phải lắc để khởi chạy cảm biến độ nghiêng IMU trong khi một số bộ thu khác sẵn sàng hoạt động ngay khi bạn bật bộ thu GPS RTK.

Ưu và nhược điểm của cảm biến nghiêng IMU trong bộ thu RTK GNSS 

Ưu điểm lớn nhất của việc có cảm biến nghiêng IMU trong bộ thu RTK GNSS là nó giúp giảm thời gian khảo sát của bạn. Với cảm biến độ nghiêng IMU, bạn không phải đảm bảo máy thu GPS RTK của mình luôn ngang bằng, điều này có nghĩa là bạn có thể đo điểm của mình nhanh hơn. Vì vậy, nếu bạn phải đo nhiều điểm trong một khu vực, bạn có thể nhảy từ điểm này sang điểm khác và thực hiện các phép đo của mình. Nếu bạn không có cảm biến nghiêng IMU trong bộ thu RTK GNSS, bạn sẽ phải cân bằng bộ thu của mình theo từng điểm. Vì vậy, nếu bạn phải đo 100 điểm, thời gian bạn giành chiến thắng với cảm biến độ nghiêng IMU sẽ tăng lên khá nhiều. Một ưu điểm khác của việc có cảm biến độ nghiêng IMU trong bộ thu RTK GNSS là bạn sẽ có thể đo các điểm khó. Như tôi đã đề cập trước đây, hãy nghĩ đến các cạnh của một tòa nhà, một độ dốc lớn hoặc các điểm dưới các vật thể. Nhược điểm lớn nhất của cảm biến nghiêng IMU là sự bù trừ có thể xảy ra nếu bạn đang đo các điểm bằng một góc. Nếu bạn thực sự cần chính xác nhất có thể, bạn không nên giữ bộ thu RTK GNSS của mình với cảm biến nghiêng IMU ở góc 60 °. Nếu sai lệch một vài cm không có vấn đề gì thì bạn không phải lo lắng về điều đó.

Các thuật toán được cài đặt trong bộ vi xử lý của máy RTK

Các thuật toán này là một loạt các công thức, để máy có thể tính toán ra tọa độ điểm cần đo sau khi biết được góc nghiêng, và hướng nghiêng của sào máy. Các thuật toán này khá phức tạp, đòi hỏi trình độ chuyên môn cao để hiểu & giải thích.

Tổng kết cơ chế hoạt động của đo nghiêng trên máy GNSS RTK

Trên cơ sở phân tích bên trên, có thể kết luận việc máy RTK có thể đo tọa độ điểm ngay cả khi sào máy đặt nghiêng là nhờ 2 yếu tố chính:

Có nên thường xuyên sử dụng tính năng đo nghiêng hay không?

Để có thể trả lời câu hỏi này, ta phải cân nhắc đến vấn đề về độ chính xác. Khi khởi tạo tính năng đo nghiêng, máy RTK sẽ phải thêm một bước tính toán nữa để xác định tọa độ điểm đo.

Kết luận

Một cảm biến nghiêng IMU trong bộ thu RTK GNSS của bạn có thể thực sự hữu ích. Nó làm giảm đáng kể thời gian khảo sát. Việc làm quen với nó có thể mất một khoảng thời gian nhưng khi bạn đã biết cách sử dụng nó, bạn sẽ không bao giờ muốn có bộ thu RTK GNSS mà không có cảm biến nghiêng IMU nữa. Nếu bạn hỏi những người khảo sát, 9 trên 10 người có thể sẽ gợi ý bạn mua một bộ thu RTK GNSS với cảm biến nghiêng IMU.