các giải pháp nâng cao độ chính xác đo cao GPS trong điều kiện việt nam

Chia sẻ: Nguyen Van Dau | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:40

1
197
lượt xem
117
download

các giải pháp nâng cao độ chính xác đo cao GPS trong điều kiện việt nam

Mô tả tài liệu
  Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Đại học Mỏ - Địa chất Đại học Mỏ - Địa chất Đại học Mỏ - Địa chất Đại học Mỏ - Địa chất Đại học Mỏ - Địa chất Đại học Mỏ - Địa chất Viện nghiên cứu địa chính Cục đo đạc bản đồ Trung tâm viễn thám Tr-ờng Cao đẳng Tài nguyên và Môi tr-ờng Đề tài định h-ớng vào việc nghiên cứu các giải pháp nhằm nâng cao độ chính xác của kết quả đo cao GPS trong điều kiện Việt Nam mà mục tiêu cụ thể là đạt tới độ chính xác t-ơng đ-ơng thuỷ chuẩn...

Chủ đề:
Lưu

Nội dung Text: các giải pháp nâng cao độ chính xác đo cao GPS trong điều kiện việt nam

  1. 2
  2. c¸c bé khoa häc thùc hiÖn chÝnh cña ®Ò tµi 1. PGS.TS §Æng Nam Chinh §¹i häc Má - §Þa chÊt 2. TS. Lª Minh T¸ §¹i häc Má - §Þa chÊt 3. Th.S. TrÇn Thuú D-¬ng §¹i häc Má - §Þa chÊt 4. KS. Ph¹m Hoµng Long §¹i häc Má - §Þa chÊt 5. KS. Bïi Kh¾c Luyªn §¹i häc Má - §Þa chÊt 6. KS. NguyÔn Gia Träng §¹i häc Má - §Þa chÊt 7. KS. NguyÔn ThÞ Thu HiÒn ViÖn nghiªn cøu ®Þa chÝnh 8. KS. Phan Ngäc Mai Côc ®o ®¹c b¶n ®å 9. KS. NguyÔn TuÊn Anh Trung t©m viÔn th¸m 10. Th.S. Ph¹m ThÞ Hoa Tr-êng Cao ®¼ng Tµi nguyªn vµ M«i tr-êng 3
  3. Tãm t¾t §Ò tµi ®Þnh h-íng vµo viÖc nghiªn cøu c¸c gi¶i ph¸p nh»m n©ng cao ®é chÝnh x¸c cña kÕt qu¶ ®o cao GPS trong ®iÒu kiÖn ViÖt Nam mµ môc tiªu cô thÓ lµ ®¹t tíi ®é chÝnh x¸c t-¬ng ®-¬ng thuû chuÈn h¹ng III nhµ n-íc. Trªn c¬ së ph©n tÝch c«ng thøc c¬ b¶n cña ®o cao GPS vµ xÐt c¸c ph-¬ng ¸n triÓn khai ph-¬ng ph¸p ®o cao nµy trong thùc tÕ, ®Ò tµi ®· nªu ra c¸c yªu cÇu vÒ ®é chÝnh x¸c cho hai thµnh phÇn c¬ b¶n cña kÕt qu¶ ®o cao GPS ®ã lµ ®o GPS vµ x¸c ®Þnh dÞ th-êng ®é cao nh»m ®¸p øng môc ®Ých ®¹t ®é chÝnh x¸c ®Æt ra cho ®é cao chuÈn. §Ò tµi ®· ®i s©u ph©n tÝch kh¶o s¸t c¸c nguån sai sè trong kÕt qu¶ x¸c ®Þnh ®é cao tr¾c ®Þa b»ng GPS, cô thÓ ®· xÐt ¶nh h-ëng cña sai sè to¹ ®é mÆt b»ng còng nh- sai sè ®é cao cña ®iÓm ®Çu vÐct¬ c¹nh, ¶nh h-ëng cña chiÒu dµi vÐct¬ c¹nh, ¶nh h-ëng cña b¶n th©n sai sè ®o GPS . VÊn ®Ò tiÕp theo ®-îc nghiªn cøu gi¶i quyÕt lµ x¸c ®Þnh dÞ th-êng ®é cao, mµ cô thÓ ®· xÐt hai c¸ch gi¶i quyÕt c¬ b¶n, ®ã lµ : x¸c ®Þnh trùc tiÕp theo sè liÖu träng lùc vµ x¸c ®Þnh gi¸n tiÕp theo c¸c ph-¬ng ph¸p néi suy trªn c¬ së sö dông sè liÖu ®o GPS vµ ®o thuû chuÈn lµ chñ yÕu. Theo c¸ch thø nhÊt ®· xuÊt ph¸t tõ c¬ së lý thuyÕt råi ®i s©u kh¶o s¸t, luËn chøng c¸c yªu cÇu vÒ ®é chÝnh x¸c, mËt ®é vµ ®é réng vïng cÇn ®o träng lùc trong ®ã ®· ¸p dông lý thuyÕt hµm hiÖp ph-¬ng sai dÞ th-êng träng lùc kÕt hîp víi sè liÖu thùc tÕ cña ViÖt Nam, ®ång thêi sö dông lý thuyÕt x©y dùng m« h×nh träng tr-êng nhiÔu. §· kh¶o s¸t hai ph-¬ng ph¸p chÝnh trong viÖc tÝnh dÞ th-êng ®é cao theo sè liÖu träng lùc lµ sö dông c«ng thøc tÝch ph©n cña Stokes vµ sö dông collocation vµ trªn c¬ së ®ã rót ra nhËn xÐt, so s¸nh cho viÖc sö dông chóng. §¸ng chó ý lµ ®Ò tµi ®· xÐt mèi quan hÖ gi÷a dÞ th-êng ®é cao träng lùc víi ®é cao tr¾c ®Þa vµ ®é cao chuÈn ®Ó trªn c¬ së ®ã chØ ra sù cÇn thiÕt ph¶i tÝnh ®Õn nã khi sö dông kÕt hîp kÕt qu¶ ®o cao GPS víi kÕt qu¶ ®o thuû chuÈn vµ ®o träng lùc. Theo c¸ch x¸c ®Þnh gi¸n tiÕp dÞ th-êng ®é cao ®Ò tµi ®· kh¶o s¸t 5 ph-¬ng ph¸p néi suy dÞ th-êng ®é cao trªn m« h×nh, ®ã lµ néi suy tuyÕn tÝnh, néi suy theo ®a thøc bËc hai, néi suy kriging, néi suy collocation vµ néi suy spline. TiÕp ®ã ®· tiÕn hµnh kh¶o s¸t dùa trªn sè liÖu thùc tÕ ë n-íc ta trong ®ã cã c¶ sè liÖu träng lùc vµ sè liÖu ®é cao ®Þa h×nh. Cuèi cïng ®Ò tµi ®· triÓn khai thùc nghiÖm ®o cao GPS ë khu vùc ®ång b»ng chuyÓn tiÕp sang trung du thuéc ®Þa phËn Sãc s¬n- Tam ®¶o. KÕt qu¶ ®o ®¹c vµ xö lý tÝnh to¸n víi 3 d¹ng sè liÖu lµ ®o GPS, ®o thuû chuÈn vµ sè liÖu träng lùc cho thÊy ë khu vùc thùc nghiÖm ®· ®¹t ®-îc kÕt qu¶ ®o cao GPS víi ®é chÝnh x¸c t-¬ng ®-¬ng thuû chuÈn h¹ng III nhµ n-íc. Më ®Çu 4
  4. §é cao lµ mét trong ba thµnh phÇn to¹ ®é x¸c ®Þnh vÞ trÝ cña mét ®iÓm xÐt. Tuú thuéc vµo bÒ mÆt khëi tÝnh ®-îc chän, chóng ta cã c¸c hÖ thèng ®é cao kh¸c nhau. C¸c hÖ thèng ®é cao ®· vµ ®ang ®-îc sö dông réng r·i trong thùc tÕ th-êng cã bÒ mÆt khëi tÝnh rÊt gÇn víi mùc n-íc biÓn trung b×nh trªn Tr¸i ®Êt. §ã cã thÓ lµ mÆt geoid trong hÖ thèng ®é cao chÝnh hay mÆt quasigeoid trong hÖ thèng ®é cao chuÈn. Thµnh phÇn chñ yÕu cña hai lo¹i ®é cao nµy lµ ®é cao ®o ®ù¬c- tæng cña c¸c chªnh cao nhËn ®-îc t¹i mçi tr¹m m¸y theo ph-¬ng ph¸p ®o cao h×nh häc (®o cao thuû chuÈn) tõ ®iÓm gèc ®é cao trªn mÆt biÓn ®Õn ®iÓm xÐt. B»ng c¸ch tÝnh thªm vµo ®é cao ®o ®-îc c¸c sè hiÖu chØnh t-¬ng øng ta sÏ cã ®é cao chÝnh, ®é cao chuÈn hay ®é cao ®éng häc. Ngo¹i trõ ®é cao ®éng häc thÝch øng chñ yÕu cho môc ®Ých thuû v¨n, c¶ ®é cao chÝnh vµ ®é cao chuÈn ®Òu ®-îc sö dông réng r·i trong c«ng t¸c tr¾c ®Þa-b¶n ®å nãi riªng vµ cho nhiÒu ngµnh khoa häc-kü thuËt nãi chung. HÖ thèng ®é cao chuÈn ®-îc biÕt ®Õn c¸ch ®©y kh«ng l©u, tõ kho¶ng gi÷a thÕ kû tr-íc, vµ cã -u ®iÓm c¬ b¶n lµ chÆt chÏ vÒ mÆt lý thuyÕt, ®¬n gi¶n h¬n vÒ mÆt tÝnh to¸n. Trªn thùc tÕ c¸c sè hiÖu chØnh ph©n biÖt ®é cao chÝnh, ®é cao chuÈn vµ ®é cao ®o ®-îc th-êng nhá ®Õn møc cã thÓ bá qua trong nhiÒu tr-êng hîp kh«ng ®ßi hái ®é chÝnh x¸c cao. ChÝnh v× vËy trong c¸c phÇn tiÕp theo, trõ tr-êng hîp cÇn ph©n biÖt r¹ch rßi, chóng ta sÏ gäi chung ba lo¹i ®é cao ®ã lµ “®é cao thñy chuÈn” ®Ó nhÊn m¹nh nguån gèc xuÊt xø cña chóng lµ ®-îc rót ra tõ kÕt qu¶ ®o cao thuû chuÈn. §o cao thuû chuÈn lµ ph-¬ng ph¸p ®o cao truyÒn thèng cã lÞch sö h×nh thµnh vµ ph¸t triÓn tõ nhiÒu thÕ kû nay. Nã ®-îc xem lµ ph-¬ng ph¸p ®o cao chÝnh x¸c nhÊt víi quy m« tr¶i dµi hµng tr¨m, hµng ngh×n kil«mÐt. Tuy vËy ®©y lµ d¹ng ®o ®¹c kh¸ tèn c«ng søc vµ cã h¹n chÕ c¬ b¶n lµ kh«ng kh¶ thi trong ®iÒu kiÖn mÆt ®Êt cã ®é dèc lín hoÆc bÞ ng¨n c¸ch bëi s×nh lÇy, bÞ bao phñ bëi biÓn c¶... Sù ra ®êi cña c«ng nghÖ ®Þnh vÞ toµn cÇu (GPS) ®· ®-a l¹i mét ph-¬ng ph¸p míi cho viÖc x¸c ®Þnh ®é cao - ph-¬ng ph¸p ®o cao GPS. Ph-¬ng ph¸p nµy cho phÐp kh¾c phôc c¸c nh-îc ®iÓm nªu ë trªn cña ph-¬ng ph¸p ®o cao thuû chuÈn truyÒn thèng, vµ do vËy nã thu hót ®-îc sù quan t©m ngµy cµng réng r·i cña nh÷ng ng-êi lµm c«ng t¸c tr¾c ®Þa-b¶n ®å trªn kh¾p thÕ giíi trong ®ã cã ViÖt Nam. VÊn ®Ò ®Æt ra lµ lµm sao ®Ó cã thÓ n©ng cao ®é chÝnh x¸c cña ph-¬ng ph¸p ®o cao GPS ngang tÇm vµ thËm chÝ v-ît h¬n so víi ®o cao thuû chuÈn. ë n-íc ngoµi c«ng nghÖ GPS cho phÐp x¸c ®Þnh vÞ trÝ t-¬ng ®èi vÒ mÆt b»ng víi sai sè cì xentimÐt, thËm chÝ milimÐt trªn kho¶ng c¸ch tíi hµng tr¨m, hµng ngµn kil«mÐt. C«ng nghÖ nµy còng tá ra rÊt h÷u hiÖu trong viÖc truyÒn ®é cao, song l¹i phô thuéc chñ yÕu vµ tr-íc hÕt vµo møc ®é phøc t¹p cña träng tr-êng Tr¸i ®Êt ë vïng xÐt. ë c¸c n-íc ph¸t triÓn nh- Mü, Nga , §øc , óc cã c¸c m¹ng l-íi träng lùc dµy ®Æc vµ réng kh¾p, ng-êi ta ®· cã thÓ sö dông ®o cao GPS thay thÕ cho ®o cao thuû chuÈn chÝnh x¸c tíi h¹ng II. ë Hungari còng ®· cã dù ¸n sö dông ®o cao GPS ®Ó ph¸t triÓn m¹ng l-íi ®é cao h¹ng III trªn ph¹m vi toµn quèc. Víi môc ®Ých tiÕp tôc n©ng cao ®é chÝnh x¸c cña c«ng t¸c ®o cao GPS ng-êi ta ®ang t×m c¸ch x©y dùng c¸c m« h×nh quasigeoid chi tiÕt víi ®é chÝnh x¸c tíi 1-2 xentimÐt trªn ph¹m vi l·nh thæ quèc gia. 5
  5. Tõ ®Çu thËp niªn cuèi cïng cña thÕ kû tr-íc, ngay sau khi c«ng nghÖ GPS ®-îc du nhËp vµo ViÖt Nam, c«ng t¸c ®o cao GPS ®· ®-îc quan t©m kÞp thêi. Cã nhiÒu c«ng tr×nh kh¶o s¸t vµ thùc nghiÖm ®· ®-îc triÓn khai. NhiÒu ®¬n vÞ s¶n xuÊt còng ®· m¹nh d¹n ¸p dông ®o cao GPS ®Ó x¸c ®Þnh ®é cao cho c¸c ®iÓm khèng chÕ phôc vô ®o vÏ ®Þa h×nh, kh¶o s¸t giao th«ng, thuû lîi… ThËm chÝ Tæng côc §Þa chÝnh ®· cã c¸c quy ®Þnh t¹m thêi cho c«ng t¸c ®o cao GPS. Song c¸c kÕt qu¶ kh¶o s¸t vµ ®o ®¹c thùc tÕ cho thÊy lµ trong ®iÒu kiÖn sè liÖu träng lùc cßn h¹n chÕ vµ khã tiÕp cËn nh- hiÖn nay ë ViÖt Nam, ph-¬ng ph¸p ®o cao GPS míi chØ ®¶m b¶o x¸c ®Þnh ®é cao thuû chuÈn víi ®é chÝnh x¸c phæ biÕn lµ t-¬ng ®-¬ng thuû chuÈn kü thuËt, trong mét sè tr-êng hîp cã thÓ ®¹t ®-îc t-¬ng ®-¬ng thuû chuÈn h¹ng IV, mµ chñ yÕu l¹i lµ cho vïng ®ång b»ng vµ trung du, vµ ®iÒu quan träng h¬n lµ kh«ng thÓ dù ®o¸n ch¾c ch¾n tr-íc khi triÓn khai ®o ®¹c. Do vËy, n©ng cao ®é chÝnh x¸c cña ®o cao GPS trong ®iÒu kiÖn ViÖt Nam ®· vµ ®ang lµ nhu cÇu bøc b¸ch cña thùc tÕ ®o ®¹c-b¶n ®å ë n-íc ta. Víi mong muèn gãp phÇn gi¶i quyÕt bµi to¸n ®-îc ®Æt ra, chóng t«i ®· ®Ò xuÊt vµ ®-îc Bé Tµi nguyªn vµ M«i tr-êng chÊp thuËn cho triÓn khai ®Ò tµi NCKH cÊp Bé cã tiªu ®Ò : “ Nghiªn cøu c¸c gi¶i ph¸p n©ng cao ®é chÝnh x¸c ®o cao GPS trong ®iÒu kiÖn ViÖt Nam “. D-íi ®©y lµ môc tiªu nghiªn cøu vµ c¸c nhiÖm vô cô thÓ ®· gi¶i quyÕt trong qu¸ tr×nh triÓn khai thùc hiÖn ®Ò tµi nãi trªn. 1. Môc tiªu cña ®Ò tµi Trªn c¬ së ph©n tÝch b¶n chÊt, yªu cÇu vÒ ®é chÝnh x¸c vµ c¸c yÕu tè ¶nh h-ëng chÝnh, ®Ò xuÊt c¸c gi¶i ph¸p nh»m n©ng cao ®é chÝnh x¸c ®o cao GPS trong ®iÒu kiÖn n-íc ta. 2. NhiÖm vô cô thÓ cÇn gi¶i quyÕt - Ph©n tÝch b¶n chÊt cña ®o cao GPS - §¸nh gi¸ c¸c yÕu tè ¶nh h-ëng chÝnh ®Õn kÕt qu¶ x¸c ®Þnh ®é cao tr¾c ®Þa b»ng GPS. - §¸nh gi¸ c¸c yÕu tè ¶nh h-ëng chÝnh ®Õn kÕt qu¶ x¸c ®Þnh dÞ th-êng ®é cao . - Thùc nghiÖm ®o cao GPS víi yªu cÇu t-¬ng ®-¬ng thuû chuÈn h¹ng III - §Ò xuÊt c¸c yªu cÇu cho viÖc ®¶m b¶o ®o cao GPS t-¬ng ®-¬ng thuû chuÈn h¹ng III ë ViÖt Nam. C¸c nhiÖm vô cô thÓ nªu trªn vµ kÕt qu¶ gi¶i quyÕt ®-îc tr×nh bµy trong 4 ch-¬ng cña B¶n b¸o c¸o tæng kÕt. Trong qu¸ tr×nh nghiªn cøu thùc hiÖn ®Ò tµi, chóng t«i lu«n nhËn ®-îc sù quan t©m, chØ ®¹o cña c¸c ®ång chÝ l·nh ®¹o vµ c¸c bé phËn qu¶n lý chøc n¨ng cña Bé Tµi nguyªn vµ M«i tr-êng, Vô khoa häc-kü thuËt, ViÖn nghiªn cøu ®Þa chÝnh, sù hç trî, gióp ®ì cña Côc ®o ®¹c vµ b¶n ®å, Trung t©m ViÔn th¸m, Khoa Tr¾c ®Þa tr-êng §¹i häc Má-§Þa chÊt vµ nhiÒu ®ång nghiÖp. Chóng t«i xin bµy tá lßng biÕt ¬n ch©n thµnh. Ch-¬ng 1 6
  6. C¬ së lý thuyÕt chung vÒ ®o cao GPS 1.1.C«ng thøc c¬ b¶n M MÆt ®Êt thùc M MÆt teluroid N uN=const h M  hM G Q MÆt quasigeoid MÆt biÓn M u0=const Ellipsoid G M chuÈn(E) Ký hiÖu thÕ träng tr-êng thùc cña Tr¸i ®Êt t¹i M lµ WM, ta h·y chän trªn ph¸p tuyÕn víi Ellipsoid chuÈn ®i qua M mét ®iÓm N nµo ®ã sao cho UN=WM. Khi ®ã kho¶ng c¸ch MN chÝnh lµ dÞ th-êng ®é cao cña ®iÓm M; Nã ®-îc kÝ hiÖu lµ M. Kho¶ng c¸ch NM ®-îc gäi lµ ®é cao chuÈn cña ®iÓm M vµ ®-îc kÝ hiÖu lµ hM. Ta cã : HM = hM + M ; hγM = HM - M . Nh- vËy, ®é cao chuÈn cña ®iÓm ®ang xÐt cã thÓ ®-îc x¸c ®Þnh, nÕu biÕt ®é cao tr¾c ®Þa vµ dÞ th-êng ®é cao cña nã. §é cao tr¾c ®Þa cña ®iÓm x¸c ®Þnh tõ kÕt qu¶ ®o GPS. ChÝnh v× lÝ do nµy mµ ph-¬ng ph¸p ®o cao ®ang xÐt ®-îc gäi lµ ®o cao GPS. 1.2 C¸c ph-¬ng ¸n triÓn khai C¸c ph-¬ng ¸n ®o cao GPS ®Òu dùa trªn d¹ng sè liÖu c¬ b¶n chung lµ ®é cao tr¾c ®Þa H ®-îc x¸c ®Þnh tõ kÕt qu¶ ®o GPS. Chóng chØ kh¸c nhau ë c¸ch x¸c ®Þnh thµnh phÇn thø hai lµ ®¹i l-îng . 1.2.1. Trong tr-êng hîp x¸c ®Þnh trùc tiÕp  Sè liÖu ®-îc sö dông lµ c¸c gi¸ trÞ dÞ th-êng träng lùc ch©n kh«ng ®-îc cho trªn ph¹m vi toµn bé bÒ mÆt Tr¸i ®Êt: g = gs -  . Gi¸ trÞ dÞ th-êng ®é cao  t¹i ®iÓm xÐt sÏ ®-îc x¸c ®Þnh trªn c¬ së gi¶i bµi to¸n biªn trÞ cña lý thuyÕt thÓ theo c¸ch ®Æt vÊn ®Ò cña Molodenski. Lêi gi¶i cuèi 7
  7. cïng ë d¹ng xÊp xØ bËc nhÊt ®¶m b¶o tho¶ m·n yªu cÇu ®é chÝnh x¸c cao cña thùc tÕ c¶ ë vïng cã bÒ mÆt ®Þa h×nh biÕn ®æi phøc t¹p nh- vïng nói, cã d¹ng: R (B,L,hγ) = 4  (  g  G  1 ) S (4)d ;   R 2 h  h  p G1 =  gd  , 2  r 30 trong ®ã R,  lµ b¸n kÝnh trung b×nh vµ gi¸ trÞ träng lùc chuÈn trung b×nh cña Tr¸i ®Êt ; r0 lµ kho¶ng c¸ch tÝnh theo d©y cung gi÷a ®iÓm xÐt vµ ®iÓm ch¹y trªn mÆt cÇu ; d lµ phÇn tö gãc nh×n. G1 chÝnh lµ ¶nh h-ëng cña bÒ mÆt ®Þa h×nh trong gi¸ trÞ dÞ th-êng träng lùc. Nã cã thÓ lµm cho gi¸ trÞ dÞ th-êng ®é cao  thay ®æi tíi 5-7 cm. ChÝnh v× vËy khi cÇn ®¹t ®é chÝnh x¸c cao còng nh- ë vïng nói, nhÊt thiÕt ph¶i tÝnh ®Õn ¶nh h-ëng nµy. Trong tr-êng hîp ng-îc l¹i cã thÓ sö dông c«ng thøc Molodenski ë d¹ng xÊp xØ bËc 0, ®ã chÝnh lµ c«ng thøc Stokes ®· ®-îc biÕt ®Õn tõ rÊt l©u. 1.2.2. Trong tr-êng hîp x¸c ®Þnh gi¸n tiÕp  CÇn cã sè liÖu ®o GPS vµ sè liÖu ®o thuû chuÈn kÕt hîp víi sè liÖu träng lùc däc tuyÕn ®o cao. Khi ®ã ta sÏ tÝnh ®-îc hiÖu  = ( H - h) cho mét sè Ýt “®iÓm cøng”, ch¼ng h¹n N ®iÓm. B»ng c¸ch sö dông c¸c ph-¬ng ph¸p néi suy kh¸c nhau, ch¼ng h¹n, b»ng ®a thøc, hµm spline, kriging, collocation … ta cã thÓ néi suy c¸c liÖu ®ã tõ “®iÓm cøng” sang cho ®iÓm xÐt bÊt kú ®-îc bao quanh bëi c¸c “®iÓm cøng”. Ngoµi sè liÖu ®o GPS vµ ®o cao thuû chuÈn ta cßn cã thÓ sö dông c¸c sè liÖu bæ sung nh- : sè liÖu dÞ th-êng träng lùc trong mét ph¹m vi h¹n chÕ nµo ®ã, sè liÖu ®é cao ®Þa h×nh. Chóng cã kh¶ n¨ng “lµm nh½n” mÆt quasigeoid vµ do vËy cho phÐp ®¬n gi¶n ho¸ qu¸ tr×nh néi suy ®Ó cã thÓ ®¹t tíi ®é chÝnh x¸c cao h¬n. 1.3 Yªu cÇu vÒ ®é chÝnh x¸c 1.3.1 Tr-êng hîp x¸c ®Þnh trùc tiÕp  m2h = m2H + m2 Dùa trªn nguyªn t¾c ®ång ¶nh h-ëng, ta rót ra: mh m H  m  . 2 NÕu yªu cÇu cho sai sè ®o cao GPS t-¬ng ®-¬ng víi ®o cao thuû chuÈn, ta ph¶i ®Æt ®iÒu kiÖn : m h   L , trong ®ã  lµ sai sè trung ph-¬ng (tÝnh b»ng milimet) trªn mét km dµi; L (tÝnh b»ng kilomet) lµ kho¶ng c¸ch gi÷a hai ®iÓm xÐt. 8
  8. Tõ hai biÓu thøc trªn ta rót ra: L m H  m   . 2 Cho kho¶ng c¸ch gi÷a ®iÓm GPS cã ®é cao thuû chuÈn ®· biÕt vµ ®iÓm GPS cã ®é cao thuû chuÈn cÇn x¸c ®Þnh lµ L = 20 km, øng víi yªu cÇu cña thuû chuÈn h¹ng II ta ph¶i b¶o ®¶m cho MH = m = 15,8mm, cßn øng víi thuû chuÈn h¹ng III - 31,6 mm . §iÒu nµy cã nghÜa lµ ®Ó ®¶m b¶o cho kÕt qu¶ x¸c ®Þnh ®é cao thuû chuÈn b»ng ®o cao GPS cã ®é chÝnh x¸c t-¬ng ®-¬ng víi thuû chuÈn h¹ng II hay h¹ng III th× chªnh cao tr¾c ®Þa còng nh- hiÖu dÞ th-êng ®é cao trªn kho¶ng c¸ch cì 20 km cÇn ®ù¬c x¸c ®Þnh víi sai sè trung ph-¬ng cì 1,6 cm hay 3,2 cm. 1.3.2 Tr-êng hîp x¸c ®Þnh gi¸n tiÕp  Ph-¬ng ph¸p néi suy ®-îc chÊp nhËn phæ biÕn lµ néi suy tuyÕn tÝnh. Gi¶ sö cã 3 ®iÓm cøng lµ A, B, C ®-îc ph©n bè c¸ch ®Òu nhau vµ c¸ch ®Òu ®iÓm xÐt M. Ký hiÖu dÞ th-êng ®é cao t¹i c¸c ®iÓm cøng lµ A, B, C th× gi¸ trÞ dÞ th-êng ®é cao M t¹i ®iÓm xÐt M ®-îc x¸c ®Þnh theo c¸ch néi suy tuyÕn tÝnh sÏ b»ng: M = 1/3(a + B + C). T-¬ng øng ta cã 1 m M  m2A  m2B  m C . 2 3 m Cho m  m  m  m , ta rót ra: m M  . A B C 3 Trong tr-êng hîp tæng qu¸t cã N “®iÓm cøng” ph©n bè c¸ch ®Òu nhau vµ c¸ch ®Òu ®iÓm xÐt, ®ång thêi c¸c gi¸ trÞ dÞ th-êng ®é cao t¹i c¸c “®iÓm cøng” cã cïng ®é chÝnh x¸c lµ mi. Khi ®ã ta sÏ cã : 1 N M   i N i 1 m i m M  N DÞ th-êng ®é cao t¹i c¸c “®iÓm cøng” ®-îc x¸c ®Þnh theo sè liÖu ®o GPS vµ ®o cao thuû chuÈn trªn c¬ së c«ng thøc: i = Hi - hi . Sai sè trung ph-¬ng t-¬ng øng b»ng : m i  m Hi  mhi 2 2 . Còng theo nguyªn t¾c ®ång ¶nh h-ëng, ta ®Æt yªu cÇu t¹i “®iÓm cøng” : m i mHi = mhi = . 2 9
  9. Thay gi¸ trÞ mi = mM N , ta cã : N mH i  mhi  m M . 2 §é cao thuû chuÈn cña ®iÓm xÐt M sÏ nhËn ®-îc theo biÓu thøc: hM = HM - M . §Æt ®iÒu kiÖn mh   L víi L lµ kho¶ng c¸ch tõ ®iÓm xÐt M tíi “®iÓm M cøng” i, ta cã thÓ viÕt : mhM  mH M  m2M   2 L 2 2 . Còng theo nguyªn t¾c ®ång ¶nh h-ëng ta suy ra : L mH M  m M   . 2   mHi  mhi  N .L . 2 Cho L = 20km, N = 3, ta rót ra : 19,4mm øng víi thuû chuÈn h¹ng II mHi = mhi = 3,87  38,7mm øng víi thuû chuÈn h¹ng III m H M  3,16   15,8mm øng víi thuû chuÈn h¹ng II  31,6mm øng víi thuû chuÈn h¹ng III Nh- vËy lµ trong tr-êng hîp ®o cao GPS cã sö dông 3 ®iÓm GPS - thuû chuÈn víi t- c¸ch lµ c¸c “®iÓm cøng” n»m c¸ch ®Òu ®iÓm xÐt cì 20km th× ®é cao thuû chuÈn cña c¸c ®iÓm nµy ph¶i cã sai sè kh«ng v-ît qu¸ 19mm, cßn ®é cao tr¾c ®Þa x¸c ®Þnh tõ kÕt qu¶ ®o GPS t¹i ®iÓm xÐt ph¶i cã sai sè kh«ng v-ît qu¸ 16mm, nÕu ®Æt yªu cÇu ®o cao GPS cã ®é chÝnh x¸c t-¬ng ®-¬ng ®o thuû chuÈn h¹ng II; Cßn nÕu ®Æt yªu cÇu t-¬ng ®-¬ng thuû chuÈn h¹ng III th× c¸c ®ßi hái t-¬ng øng sÏ lµ 39mm vµ 32mm. “§iÓm cøng” i cã thÓ ®-îc dÉn tõ mét ®iÓm thuû chuÈn kh¸c, ch¼ng h¹n j , nh-ng ph¶i cã cÊp h¹ng kh«ng thÊp h¬n “®iÓm cøng” i. Gäi kho¶ng c¸ch gi÷a i vµ j lµ Lij , ta rót ra : 2 mhi Lij   15(km) . 2 §iÒu nµy cã nghÜa lµ ®iÓm thuû chuÈn j cã thÓ n»m c¸ch xa “®iÓm cøng” i trong bµi to¸n cña ta tíi 15km. Ch-¬ng 2 10
  10. X¸c ®Þnh ®é cao tr¾c ®Þa tõ kÕt qu¶ ®o GPS 2.1. C¸c c«ng thøc tÝnh Z M3 M P H M0 Y O M1 B M2 L X P’ Trªn h×nh vÏ : M lµ ®iÓm xÐt ; X, Y, Z lµ c¸c thµnh phÇn täa ®é tr¾c ®Þa vu«ng gãc kh«ng gian, cßn B, L, H lµ c¸c thµnh phÇn täa ®é tr¾c ®Þa mÆt cÇu cña M. §Ó tÝnh chuyÓn gi÷a hai hÖ to¹ ®é nµy, cã thÓ sö dông c¸c c«ng thøc quen biÕt. §Ó tÝnh X, Y, Z thµnh B, L, H chóng t«i ®· ®-a ra c«ng thøc : ∆H = H2- H1 = ΔL = 2 (N2+H2) Sin2 + 2 ΔB cosL1 .X  SinL1 .  2(N1  H1)SinBm .Sin + 2 CosB2 - 2b2 Sin(2Bm). Sin(  ) + 2b4 Sin(4Bm). Sin(2 ) - 2b6 Sin(6Bm). Sin(3 ) + 2b8 Sin(8Bm). Sin(4 ) - 2b10 Sin(10Bm). Sin(5 ) + 2b12 Sin(12Bm). Sin(6 ), 1   2 Bm = ; 2 11
  11. HÖ thèng ®Þnh vÞ toµn cÇu GPS sö dông hÖ täa ®é WGS-84 víi ellipsoid cã kÝch th-íc a =6378137m, =1/298,2572 . T©m ellipsoid rÊt gÇn víi t©m qu¸n tÝnh cña Tr¸i ®Êt. Trôc Z ®-îc lÊy trïng víi trôc quay trung b×nh cña Tr¸i ®Êt vµo thêi ®¹i 1980. Nh- vËy lµ tõ kÕt qu¶ ®o GPS, cô thÓ lµ tõ X,Y,Z trong tr-êng hîp ®o tuyÖt ®èi hay tõ X, Y, Z trong tr-êng hîp ®o t-¬ng ®èi, ta cã thÓ cã ®-îc gi¸ trÞ ®é cao tr¾c ®Þa H cña ®iÓm xÐt trong bÊt k× hÖ täa ®é nµo ta muèn. 2.2. C¸c nguån sai sè trong kÕt qu¶ x¸c ®Þnh H B»ng c¸ch lÊy vi ph©n vµ dùa vµo lý thuyÕt sai sè, ta cã:  2 2 ΔΗ 2 2  2 2  2 2  2 2 m 2 =(  ) m B +( ) m L +( ) m H +( ) m  +( ) m  . 1 1 L1 1  1 1  L Chóng t«i ®· rót ra c¸c biÓu thøc triÓn khai cô thÓ cho c¸c ®¹o hµm riªng vµ sö dông chóng ®Ó lÇn l-ît xÐt ¶nh h-ëng cña sai sè täa ®é mÆt b»ng, sai sè ®é cao cña ®iÓm ®Çu vÐct¬ c¹nh, ¶nh h-ëng cña chiÒu dµi vÐct¬ c¹nh vµ ¶nh h-ëng cña sai sè ®o GPS ®Õn kÕt qu¶ x¸c ®Þnh ®é cao tr¾c ®Þa cña ®iÓm xÐt Víi môc ®Ých nµy ta cho B, L c¸c gi¸ trÞ kh¸c nhau vµ thay ®æi mX, mY, mH cña ®iÓm ®Çu vect¬ c¹nh (®iÓm gèc) còng nh- mX, mY . Täa ®é tr¾c ®Þa cña ®iÓm gèc ®-îc lÊy b»ng B1= 210, L1= 1050, H1= 100m. C¸c kÕt qu¶ kh¶o s¸t, tÝnh to¸n cô thÓ ®-îc cho trong c¸c b¶ng d-íi ®©y: 2.2.1 ¶nh h-ëng cña sai sè täa ®é mÆt b»ng cña ®iÓm gèc Sè TT B L Sai sè vÞ trÝ ®iÓm gèc mH (m) mX1 (m) mY1(m) 1 -5’.0 5’.0 0.1 0.1 0.000 2 -10’.0 10’.0 0.1 0.1 0.000 3 -20’.0 20’.0 0.1 0.1 0.001 4 -30’.0 30’.0 0.1 0.1 0.001 0 0 5 -1 1 0.1 0.1 0.002 6 -30 30 0.1 0.1 0.007 2.2.2 ¶nh h-ëng cña sai sè ®é cao ®iÓm gèc Sè TT B L mH1 (m) mH (m) 1 -5’.0 5’.0 0.5 0.000 2 -10’.0 10’.0 0.5 0.001 3 -20’.0 20’.0 0.5 0.001 4 -30’.0 30’.0 0.5 0.002 5 -10 10 0.5 0.003 6 -30 30 0.5 0.009 12
  12. 2.2.3. ¶nh h-ëng cña chiÒu dµi vect¬ c¹nh ®o SèTT B L mX1 (m) mY1 (m) mH1 (m) mH (m) 1 -5’.0 5’.0 1.0 1.0 1.0 0.002 2 -10’.0 10’.0 1.0 1.0 1.0 0.004 3 -20’.0 20’.0 1.0 1.0 1.0 0.008 4 -30’.0 30’.0 1.0 1.0 1.0 0.012 5 -10 10 1.0 1.0 1.0 0.024 6 -30 30 1.0 1.0 1.0 0.062 2.2.4 ¶nh h-ëng cña sai sè ®o GPS Trong c¸c b¶ng d-íi ®©y c¸c sai sè mX , mY ®-îc kÝ hiÖu chung lµ mGPS. , SèTT B L MGPS (m) mH (m) 1 -5’.0 5’.0 0.005 0.005 2 -10’.0 10’.0 0.005 0.005 3 -20’.0 20’.0 0.005 0.005 4 -30’.0 30’.0 0.005 0.005 5 -10 10 0.005 0.005 6 -30 30 0.005 0.005 C¸c sè liÖu tÝnh tãan øng víi c¸c sè liÖu kh¸c nhau mµ c¸c b¶ng nªu trªn lµ vÝ dô minh ho¹ cho thÊy lµ: - Sai sè cña hiÖu ®é cao tr¾c ®Þa ®-îc x¸c ®Þnh tõ kÕt qu¶ ®o GPS phô thuéc vµo ®é chÝnh x¸c cña c¶ täa ®é mÆt b»ng vµ ®é cao ®iÓm gèc. Sù phô thuéc nµy gÇn nh- tuyÕn tÝnh; Song mèi phô thuéc trong tr-êng hîp vÞ trÝ mÆt b»ng m¹nh h¬n nhiÒu so víi tr-êng hîp ®é cao cña ®iÓm gèc. Cô thÓ, cïng mét gÝa trÞ sai sè lµ 0,5m, nh-ng sai sè nµy trong täa ®é mÆt b»ng dÉn ®Õn sai sè trong hiÖu ®é cao tr¾c ®Þa lµ 0,012m trong khi sai sè nh- thÕ trong ®é cao chñ yÕu chØ g©y ra sai sè t-¬ng øng lµ 0,003m. KÕt qu¶ kh¶o s¸t nªu trªn chØ ra r»ng ®Ó n©ng cao ®é chÝnh x¸c cña hiÖu ®é cao tr¾c ®Þa x¸c ®Þnh b»ng GPS, tr-íc hÕt vµ chñ yÕu, cÇn lµm gi¶m sai sè täa ®é mÆt b»ng cña ®iÓm gèc. NÕu muèn ®¹t ®é chÝnh x¸c cña hiÖu ®é cao tr¾c ®Þa cì 1-3mm th× täa ®é mÆt b»ng cña ®iÓm gèc ph¶i ®-îc biÕt víi sai sè kh«ng lín qu¸ 0,1m , cßn ®é cao cña ®iÓm gèc-víi sai sè kh«ng v-ît qu¸ 0,5m. - Sai sè x¸c ®Þnh hiÖu ®é cao tr¾c ®Þa phô thuéc hÇu nh- tuyÕn tÝnh vµo chiÒu dµi vect¬ c¹nh.. NÕu sai sè täa ®é mÆt b»ng ë møc kh«ng v-ît qu¸ 0,1m, cßn sai sè ®é cao kh«ng qu¸ 0,5m th× ®Ó cho sai sè hiÖu ®é cao tr¾c ®Þa kh«ng lín h¬n 0,003m, nªn h¹n chÕ chiÒu dµi vect¬ c¹nh ®o GPS cì 100km trë xuèng, thËm chÝ kh«ng v-ît qu¸ 50-60km. 13
  13. - Sai sè x¸c ®Þnh hiÖu ®é cao tr¾c ®Þa cã trÞ sè cïng cì víi sai sè x¸c ®Þnh hiÖu täa ®é gi÷a hai ®Çu vect¬ c¹nh, nghi· lµ ®-îc quyÕt ®Þnh trùc tiÕp bëi b¶n th©n ®é chÝnh x¸c cña kÕt qu¶ ®o GPS. Tæng hîp l¹i, cã thÓ rót ra kÕt luËn lµ ®Ó ®¶m b¶o ®é chÝnh x¸c cña hiÖu ®é cao tr¾c ®Þa H kh«ng thÊp h¬n 1cm cÇn ®o X, Y, Z víi sai sè kh«ng v-ît qu¸ 0,005m; Mét trong hai ®Çu vect¬ c¹nh ph¶i cã täa ®é mÆt b»ng ®· biÕt víi sai sè kh«ng v-ît qu¸ 0,1m vµ ®é cao víi sai sè kh«ng v-ît qu¸ 0,5m ; ChiÒu dµi vect¬ c¹nh chØ nªn giíi h¹n ë møc 50-60km trë l¹i. Ch-¬ng 3 X¸c ®Þnh hiÖu dÞ th-êng ®é cao 3.1. X¸c ®Þnh trùc tiÕp theo sè liÖu träng lùc 3.1.1. C¬ së lý thuyÕt DÞ th-êng ®é cao t¹i ®iÓm cho tr-íc ®-îc x¸c ®Þnh th«ng qua c¸c gi¸ trÞ dÞ th-êng träng lùc ch©n kh«ng ®-îc cho trªn kh¾p bÒ mÆt Tr¸i ®Êt vµ sè hiÖu chØnh ®Þa h×nh trªn c¬ së sö dông c«ng thøc ®· nªu ë ch-¬ng 1. Trong tr-êng hîp bÒ mÆt ®Þa h×nh kh«ng biÕn ®æi phøc t¹p, ch¼ng h¹n nh- vïng trung du vµ ®ång b»ng, cã thÓ sö dông c«ng thøc Stokes ë d¹ng:  2 R   4   gS ( ) sinddA . 0 0 Th«ng th-êng  ®-îc t¸ch lµm hai thµnh phÇn: mét thµnh phÇn ®-îc tÝnh theo dÞ th-êng träng lùc ch©n kh«ng trong mét ph¹m vi b¸n kÝnh 0 nµo ®ã trùc tiÕp bao quanh ®iÓm xÐt mµ ta gäi lµ vïng gÇn, cßn thµnh phÇn thø hai ®-îc tÝnh cho toµn bé phÇn cßn l¹i cña bÒ mÆt Tr¸i ®Êt, mµ ta sÏ gäi lµ vïng xa, theo c¸c hÖ sè ®iÒu hoµ triÓn khai dÞ th-êng träng lùc vµo chuçi hµm sè cÇu .  = 1 + 2 ;  0 2 R 1  4   g sinddA ; 0 0 n max n R 2  2  Q  (a n 0 n m 0 nm cos mL  bnm sin mL) Pnm (sin B) ;   Qn   Pn (cos ) S ( ) sind . 0 Thµnh phÇn 1 th-êng ®-îc tÝnh theo ph-¬ng ph¸p tÝch ph©n sè. Ng-êi ta còng ®· ®Ò xuÊt nhiÒu c¸ch tÝnh kh¸c, ch¼ng h¹n, ph-¬ng ph¸p collocation, ph-¬ng ph¸p biÕn ®æi Fourier nhanh, ph-¬ng ph¸p Hartley. §Ó tÝnh thµnh phÇn 2 , cã thÓ sö dông c¸c m« h×nh kh¸c nhau cho thÕ träng tr-êng Tr¸i ®Êt, ch¼ng h¹n m« h×nh OSU-91A, EGM-96, GAO-98. 14
  14. Trªn thùc tÕ khi triÓn khai ®o cao GPS ng-êi ta th-êng kh«ng ®Æt bµi to¸n x¸c ®Þnh h, mµ chñ yÕu nh»m môc ®Ých x¸c ®Þnh h. ChÝnh v× vËy, t-¬ng øng ta còng sÏ chØ tËp trung xÐt hiÖu dÞ th-êng ®é cao : = 1 + 2 . Tr-íc hÕt ta xÐt tr-êng hîp tÝnh 1. §Ó thuËn tiÖn cho viÖc diÔn gi¶i, ta cho r»ng dÞ th-êng ®é cao ®-îc tÝnh theo ph-¬ng ph¸p tÝch ph©n sè. Khi ®ã sai sè x¸c ®Þnh 1 ®-îc ®¸nh gi¸ bëi c«ng thøc: s  m 1  0.00175. .g    2 s m 1  2m 1  0.00175. .g  2 trong ®ã S (tÝnh b»ng km) lµ kÝch th-íc « vu«ng mµ vïng xÐt bao quanh ®iÓm xÐt ®-îc chia nhá ra ; Ta sÏ gäi chóng lµ « chuÈn; g (tÝnh b»ng miligal) lµ sai sè “®¹i diÖn” cña gi¸ trÞ dÞ th-êng träng lùc ®· biÕt ®-îc quy vÒ t©m cña « chuÈn ; m1 ®-îc tÝnh b»ng mÐt. Víi môc ®Ých ®¸nh gi¸ sai sè x¸c ®Þnh thµnh phÇn 2 do ¶nh h-ëng cña c¸c hÖ sè ®iÒu hßa cña thÕ träng tr-êng Tr¸i ®Êt ta cã thÓ vËn dông kÕt qu¶ ®¸nh gi¸ cho hiÖu ®é lÖch d©y däi mµ chóng t«i ®· c«ng bè, theo ®ã m2 = 0”10 øng víi kho¶ng c¸ch gi÷a hai ®iÓm xÐt b»ng L = 500km. T-¬ng øng ta cã: L 0"10.500.10 3 m m 2  m 2   0,25m .  2".10 5 m 2 m 2    0,011  (m) . L Cho r»ng kho¶ng c¸ch trung b×nh l=25km, ta rót ra : m 2  0,011 25  0,055 (m) . Quay trë l¹i xÐt m1 , ta thÊy sai sè nµy phô thuéc trùc tiÕp vµo kÝch th-íc cña « chuÈn, tøc lµ phô thuéc vµo møc ®é chi tiÕt cña sè liÖu dÞ th-êng träng lùc trong vïng gÇn; §ång thêi nã cßn phô thuéc vµo sai sè “®¹i diÖn” cña gi¸ trÞ dÞ th-êng träng lùc trong « chuÈn, tøc lµ cßn phô thuéc vµo møc ®é phøc t¹p cña tr-êng träng lùc ë vïng xÐt. Dùa trªn sè liÖu träng lùc thùc tÕ ë ViÖt Nam, chóng t«i ®· nhËn ®-îc sai sè ”®¹i diÖn” cña dÞ th-êng träng lùc trong « chuÈn cã kÝch th-íc 9km x 9km b»ng 3,8mgal cho vïng ®ång b»ng vµ trung du miÒn B¾c n-íc ta; Cßn trong tr-êng hîp « chuÈn cã kÝch th-íc 5km x 5km sai sè ®ã lµ 2,5mgal. T-¬ng øng víi c¸c sè liÖu nµy sai sè m1 sÏ cã c¸c gi¸ trÞ b»ng 0,042m vµ 0,015m. NÕu tÝnh ®Õn c¶ sai sè x¸c ®Þnh ¶nh h-ëng cña vïng xa, sau khi thay trÞ sè cô thÓ ta sÏ cã: 0.069m víi « chuÈn 9kmx9km m  m 1  m 2  2 2 0.057m víi « chuÈn 5kmx5km 15
  15. C¸c kÕt qu¶ -íc tÝnh nhËn ®-îc ë trªn cho thÊy lµ hiÖu dÞ th-êng ®é cao gi÷a hai ®iÓm n»m c¸ch nhau cì 25km x¸c ®Þnh theo sè liÖu träng lùc trong ®iÒu kiÖn ViÖt Nam cã sai sè cì 7cm, nÕu mËt ®é ®iÓm träng lùc lµ 1 ®iÓm/80km2, vµ sÏ gi¶m xuèng 6cm, nÕu b¶o ®¶m cø 25km2 cã 1 ®iÓm träng lùc. 3.1.2.Yªu cÇu vÒ ®é chÝnh x¸c, mËt ®é vµ ®é réng vïng cÇn ®o träng lùc 1. Kh¶o s¸t trªn c¬ së sö dông hµm hiÖp ph-¬ng sai dÞ th-êng träng lùc Trong c¸c kh¶o s¸t d-íi ®©y chóng t«i h¹n chÕ kÝch cì cña vïng gÇn trong ph¹m vi  mµ mÆt ®Êt ®-îc coi lµ mÆt ph¼ng. Khi ®ã dÞ th-êng ®é cao cã thÓ ®-îc x¸c ®Þnh theo biÓu thøc sau: 1 gdxdy   2   x2  y2 . Do gi¸ trÞ g chØ cã thÓ cã ®-îc t¹i c¸c ®iÓm rêi r¹c, mµ th-êng lµ t¹i t©m c¸c « chuÈn, nªn trong thùc tÕ ng-êi ta chia toµn bé vïng  thµnh n phÇn tö « vu«ng víi kÝch th-íc x¸c ®Þnh nµo ®ã vµ triÓn khai tÝnh tãan th«ng qua tÝch ph©n sè ë d¹ng sau: x2 y 2 1 n gdxdy   2  g F j j ; Fj   . j 1 x1 y1 x2  y2 Do môc ®Ých h¹n chÕ tèn kÐm vÒ c«ng søc, tiÒn cña vµ thêi gian, ng-êi ta chØ cã thÓ tiÕn hµnh ®o träng lùc t¹i c¸c ®iÓm kÒ nhau ë mét kho¶ng d·n c¸ch nµo ®ã, ch¼ng h¹n 5km, 10km hay 20km. Khi ®ã toµn bé vïng  ®-îc chia thµnh N « chuÈn víi kÝch cì t-¬ng øng (N
  16. Gi¸ trÞ trung ph-¬ng cña sai sè x¸c ®Þnh dÞ th-êng ®é cao theo dÞ th-êng träng lùc trong vïng gÇn () sÏ b»ng :    M { 2 } . §Ó cã ®-îc c¸c kÕt qu¶ b»ng sè, ta cÇn tiÕn hµnh tÝnh to¸n víi c¸c m« h×nh cô thÓ, mµ tr-íc hÕt cÇn cã d¹ng cô thÓ cña hµm hiÖp ph-¬ng sai dÞ th-êng träng lùc C. Víi môc ®Ých nµy, chóng t«i ®· sö dông m« h×nh Jordan c¶i biÕn :   S S2  S C  Dg e L 1   2   d  L 2L  .   C¸c tham sè do chóng t«i rót ra tõ sè liÖu thùc tÕ cña ViÖt Nam cho mét sè vïng ®Æc tr-ng nh- sau : Tªn vïng Dg (mgal2) d (mgal2) L (km) §ång b»ng B¾c bé 150.4 3.5 10.4 T©y b¾c b¾c bé 1628.8 590.9 55.6 Trung bé 436.2 65.4 17.8 Nam bé 106.5 15.3 43.0 Vïng gÇn  ®-îc g¸n cho kÝch th-íc lÇn l-ît b»ng 40kmx40km, 80kmx80km, 120kmx120km, 160kmx160km vµ 200kmx200km. §· xÐt hai lo¹i « chuÈn, ®ã lµ lo¹i cã kÝch th-íc 10kmx10km vµ lo¹i cã kÝch th-íc 20kmx20km. C¸c gi¸ trÞ  t-¬ng øng víi c¸c tr-êng hîp xÐt kh¸c nhau nªu trªn ®-îc cho trong c¸c b¶ng sau: ¤ chuÈn cã kÝch th-íc 10kmx10km KÝch th-íc vïng 40x40km 80x80km 120x120km 160x160km 200x200km gÇn Tªn vïng §ång b»ng B¾c bé 0.0199m 0.0208 m 0.0213 m 0.0216 m 0.0218 m T©y b¾c b¾c bé 0.0067 0.0079 0.0086 0.0091 0.0093 Trung bé 0.0173 0.0188 0.0192 0.0194 0.0195 Nam bé 0.0024 0.0030 0.0031 0.0032 0.0033 ¤ chuÈn cã kÝch th-íc 20kmx20km KÝch th-íc vïng 40x40km 80x80km 120x120km 160x160km 200x200km gÇn Tªn vïng §ång b»ng B¾c bé 0.0774m 0.0834m 0.0861m 0.0882m 0.0899m T©y b¾c b¾c bé 0.0303 0.0365 0.0397 0.0415 0.0426 Trung bé 0.0729 0.0814 0.0837 0.0849 0.0859 Nam bé 0.0111 0.0133 0.0143 0.0148 0.0150 17
  17. C¸c kÕt qu¶ tÝnh to¸n kh¶o s¸t nªu trªn cho thÊy lµ: - Gi¸ trÞ trung ph-¬ng  cña sai sè x¸c ®Þnh dÞ th-êng ®é cao träng lùc t¨ng dÇn theo kÝch cì cña vïng gÇn, song møc ®é t¨ng nµy chËm l¹i khi b¸n kÝnh vïng gÇn ®¹t cì 100km.  - Khi mËt ®é ®iÓm träng lùc gi¶m ®i, tøc lµ khi kÝch th-íc « chuÈn t¨ng lªn th× sai sè cña dÞ th-êng ®é cao träng lùc t¨ng lªn. - Dùa vµo xu thÕ t¨ng chËm dÇn cña theo sù t¨ng kÝch cì cña vïng gÇn, cã thÓ cho r»ng sai sè trung ph-¬ng x¸c ®Þnh dÞ th-êng ®é cao träng lùc trong tr-êng hîp c¸c « chuÈn cã kÝch th-íc 10kmx10km sÏ kh«ng v-ît qu¸ 0,03m. T-¬ng øng sai sè trung ph-¬ng cña hiÖu dÞ th-êng ®é cao träng lùc gi÷a hai ®iÓm xÐt sÏ b»ng 0,03m 2 = 0.042m. 2. Kh¶o s¸t trªn m« h×nh träng tr-êng Mét trong nh÷ng c¸ch ®¸nh gi¸ tin cËy nhÊt lµ dùa vµo sai sè thùc cña ®¹i l-îng cÇn ®¸nh gi¸. Víi môc ®Ých nµy cÇn x©y dùng m« h×nh träng tr-êng nhiÔu. Chóng t«i sö dông mÆt ®¼ng thÕ chuÈn cã d¹ng mÆt ph¼ng, nguån nhiÔu cã d¹ng chÊt ®iÓm. Song ®Ó lµm t¨ng ®é phøc t¹p cña tr-êng nhiÔu, chóng t«i ®· xÐt m« h×nh träng tr-êng nhiÔu gåm N nguån nhiÔu víi khèi l-îng vËt chÊt m i ®-îc ®Æt ë ®é s©u ai so víi mÆt ®¼ng thÕ chuÈn vµ ë t¹i vÞ trÝ cã täa ®é xi, yi so víi gèc täa ®é (i=1,2,...,N). DÞ th-êng träng lùc do c¸c nguån nhiÔu g©y ra t¹i ®iÓm ch¹y víi täa ®é x, y ®-îc tÝnh theo c¸c c«ng thøc sau: fmi ai g i  ; ( x  x ) i 2  ( y  y i ) 2  ai  2 3/ 2 N g   g i . i 1 Gäi täa ®é cña ®iÓm xÐt t¹i ®ã cÇn tÝnh dÞ th-êng ®é cao lµ x0, y0 , ta cã c¸c c«ng thøc: fmi i  ;   ( x 0  xi ) 2  ( y 0  y i ) 2  ai 2  1/ 2 N    i . i 1 Trong c¸c c«ng thøc trªn f =6672.10-14m3/kg.s2 ; = 980gal. Chóng t«i ®· xÐt hai m« h×nh víi sè nguån nhiÔu còng nh- c¸c th«ng sè nhiÔu kh¸c nhau. C¸c ®Æc tr-ng chÝnh cña m« h×nh nh- sau: 18
  18. M« h×nh1: 4 nguån nhiÔu « h×nh 2: 36 nguån nhiÔu  max 3.5379 (m)  max 5.7363 (m)  min -0.9756 (m)  min -1.0854 (m)  TB 0.4529 (m)  TB 0.9816 (m) g max 198.3 (mgal) g max 332.7 (mgal) g min -134.2 (mgal) g min -291.6 (mgal) g TB 1.9 (mgal) g TB 4.3 (mal) Ta gäi gÝa trÞ dÞ th-êng ®é cao tÝnh theo m« h×nh lµ gi¸ trÞ chÝnh x¸c vµ kÝ hiÖu lµ  . MÆt kh¸c ta sÏ tÝnh gi¸ trÞ dÞ th-êng ®é cao cho chÝnh ®iÓm xÐt nµy b»ng ph-¬ng ph¸p tÝch ph©n sè theo c¸c hÖ sè cã d¹ng triÓn khai nh- sau: xk ym dxdy xk  xk  ym 2 2 Fj    x k 1 y m 1 x2  y2  ym ln xk 1  xk 1  ym 2 2  xk  xk  ym 1 2 2 y m  xk  y m 2 2  ym 1 ln  xk ln  xk 1  xk 1  ym 1 2 2 ym 1  xk  ym 1 2 2 y m  xk 1  y m 2 2  xk 1 ln . y m 1  xk 1  y m1 2 2 §Ó kh¶o s¸t cô thÓ, ta chia vïng gÇn  thµnh c¸c « chuÈn cã c¹nh b»ng 0.5 km. Sau ®ã c¸c « chuÈn nhá nµy ®-îc ghÐp thµnh c¸c « chuÈn cã c¹nh lín dÇn, lÇn l-ît b»ng 1 km, 5 km, 10 km, vµ 20 km. Vïng  cã d¹ng h×nh vu«ng vµ ®-îc më réng dÇn víi kÝch th-íc lÇn l-ît b»ng120km120km, 200km200km, 400km400km, 600km600km, vµ 800km800km. KÕt qu¶ tÝnh dÞ th-¬ng ®é cao theo dÞ th-êng träng lùc th«ng qua ph-¬ng ph¸p tÝch ph©n sè ®-îc kÝ hiÖu lµ . HiÖu sè gi÷a c¸c gi¸ trÞ  vµ  cã thÓ ®-îc xem lµ sai sè thùc cña kÕt qu¶ tÝnh  ; Ta kÝ hiÖu nã lµ . C¸c gi¸ trÞ  øng víi c¸c « chuÈn nh- c¸c vïng  cã kÝch th-íc kh¸c nhau ®-îc cho trong b¶ng sau: Sai sè x¸c ®Þnh dÞ th-êng ®é cao träng lùc  (m) trong m« h×nh 36 nguån nhiÔu KÝch th-íc ChiÒu dµi c¹nh  chuÈn (km) vïng xÐt 0.5 1 2 5 10 20 (kmkm) 120120 - 0.7684 - 0.7684 - 0.7692 - 0.7754 - 0.8009 - 0.8855 200200 - 0.1622 - 0.1623 - 0.1632 - 0.1699 - 0.1970 - 0.2886 400400 - 0.0305 - 0.0306 - 0.0315 - 0.0383 - 0.0656 - 0.1578 600600 - 0.0129 - 0.0129 - 0.0439 - 0.0206 - 0.0479 - 0.1402 800800 - 0.0071 - 0.0072 - 0.0081 - 0.0149 - 0.0422 - 0.1345 19
  19. Sè liÖu trong c¸c b¶ng trªn cho thÊy: - Sai sè  t¨ng khi chiÒu dµi c¹nh « chuÈn t¨ng lªn vµ møc ®é phøc t¹p cña träng tr-êng t¨ng. NÕu xÐt kÜ h¬n, ta sÏ nhËn ra r»ng: sai sè nµy t¨ng rÊt chËm, thËm chÝ lµ gÇn nh- kh«ng t¨ng khi chiÒu dµi c¹nh « chuÈn t¨ng ®Õn d-íi 10 km. ChØ khi chiÒu dµi « chuÈn t¨ng trªn 10km th×  míi t¨ng râ rÖt. §iÒu nµy cã nghÜa lµ kh«ng cÇn gi¶m chiÒu dµi c¹nh « chuÈn xuèng d-íi 5 km ë vïng dÞ th-êng träng lùc biÕn ®æi t-¬ng ®èi m¹nh (m« h×nh 2) vµ xuèng d-íi 10 km ë vïng dÞ th-êng träng lùc biÕn ®æi nhÑ (m« h×nh 1). - Sai sè  gi¶m nhanh khi b¸n kÝnh vïng lÊy tÝch ph©n t¨ng tíi cì 200km, sau ®ã møc ®é gi¶m sÏ chËm l¹i. §iÒu nµy cã nghÜa lµ nªn ®¶m b¶o cho vïng cÇn ®o träng lùc cã b¸n kÝnh kh«ng nhá h¬n 200 km xung quanh mçi ®iÓm xÐt. Yªu cÇu nµy cã thÓ t¨ng lªn ë vïng cã träng tr-êng phøc t¹p. Cô thÓ, nÕu muèn  cã trÞ sè cì 0.01 - 0.02m th× ph¶i ®o träng lùc trong b¸n kÝnh kh«ng nhá h¬n 300km víi mËt ®é trong mçi « chuÈn kÝch th-íc 5km5km cã 1 ®iÓm träng lùc ë vïng dÞ th-êng träng lùc biÕn ®æi t-¬ng ®èi m¹nh, cßn ë vïng dÞ th-êng träng lùc Ýt biÕn ®æi cÇn ®o träng lùc trong ph¹m vi b¸n kÝnh kh«ng nhá h¬n 200km víi mËt ®é 1 ®iÓm cho mçi « chuÈn cã kÝch th-íc 10km10km. Chóng t«i ®· xÐt yªu cÇu ®èi víi ®é chÝnh x¸c cña b¶n th©n gi¸ trÞ dÞ th-êng träng lùc ®-îc cho t¹i t©m « chuÈn.. Khi ®ã víi g = 3.8mgal ®· nhËn ®-îc cho « chuÈn cã kÝch th-íc 9km9km ë vïng ®ång b»ng vµ trung du n-íc ta vµ g =2.5mgal cho « chuÈn kÝch th-íc 5km5km ta sÏ cã m =20%.g = 0.76mgal vµ 0.5mgal. Ta h·y chÊp nhËn yªu cÇu cao h¬n lµ m =0.5mgal ®Ó cã ®é an toµn dù phßng cÇn thiÕt. Nh÷ng ng-êi lµm c«ng t¸c ®o träng lùc hiÓu r»ng yªu cÇu nh- thÕ lµ kh«ng khã thùc hiÖn ®èi víi thùc tÕ s¶n xuÊt. 3.1.3. Kh¶o s¸t mét vµi ph-¬ng ph¸p chÝnh cho viÖc tÝnh dÞ th-êng ®é cao theo sè liÖu träng lùc Khi tÝnh dÞ th-êng ®é cao theo sè liÖu träng lùc, kÕt qu¶ chÝnh x¸c nhÊt sÏ ®¹t ®-îc nhê ph-¬ng ph¸p kÕt hîp do Molodenski M.S. ®Ò xuÊt trong ®ã ¶nh h-ëng cña dÞ th-êng träng lùc ë vïng xa x¸c ®Þnh theo c¸c hÖ sè triÓn khai ®iÒu hßa cô thÓ träng tr-êng Tr¸i ®Êt, cßn ¶nh h-ëng cña vïng gÇn trùc tiÕp bao quanh ®iÓm xÐt ®-îc tÝnh b»ng tÝch ph©n sè th«ng qua dÞ th-êng träng lùc ®-îc trung b×nh hãa theo c¸c « chuÈn. C¸c ph-¬ng ¸n chÝnh cña phÐp gi¶i kÕt hîp ®-îc Eremeev V.F. vµ Yurkina M.I., Ostach O.M., Brovar V.V. ®-a ra. C¸c tµi liÖu ph©n tÝch kÕt qu¶ dÞ th-êng ®é cao träng lùc cho thÊy lµ hiÖn nay ®é chÝnh x¸c x¸c ®Þnh ®¹i l-îng nµy bÞ h¹n chÕ chñ yÕu bëi sai sè cña c¸c th«ng sè cña m« h×nh träng tr-êng toµn cÇu. Song sù biÕn ®æi ¶nh h-ëng sai sè cña c¸c th«ng sè m« h×nh träng tr-êng toµn cÇu mang tÝnh chÊt ®¬n ®iÖu vµ khi kho¶ng c¸ch gi÷a c¸c ®iÓm n»m trong kho¶ng 100-150 km th× ¶nh h-ëng ®ã hÇu nh- bÞ lo¹i trõ nhê viÖc néi suy tõ c¸c “®iÓm cøng”. ChÝnh v× vËy, trªn thùc tÕ bµi to¸n tÝnh ¶nh h-ëng cña vïng gÇn th-êng ®-îc quan t©m réng r·i. Mét kÜ thuËt hay thñ thuËt th-êng ®-îc ¸p dông cã hiÖu qu¶ lµ kÜ thuËt remove-compute-restore (lo¹i ra – tÝnh - råi hoµn tr¶ l¹i). KÜ thuËt nµy cã thÓ ®-îc triÓn khai mét sè ph-¬ng ¸n kh¸c nhau nhu: ph-¬ng ¸n sö dông phÐp biÕn 20

CÓ THỂ BẠN MUỐN DOWNLOAD

Đồng bộ tài khoản