2
CÁC BỘ KHOA HỌC THỰC HIỆN CHÍNH CỦA ĐỀ TÀI
3
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
10.
PGS.TS Đặng Nam Chinh
TS. Lê Minh Tá
Th.S. Trần Thuỳ Dương
KS. Phạm Hoàng Long
KS. Bùi Khắc Luyên
KS. Nguyễn Gia Trọng
KS. Nguyễn Thị Thu Hiền
KS. Phan Ngọc Mai
KS. Nguyễn Tuấn Anh
Th.S. Phạm Thị Hoa
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
Trường Cao đẳng Tài nguyên
và Môi trường
TÓM TẮT
4
Đề tài định hướng 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 tương đương thuỷ chuẩn hạng III nhà nước.
Trên cơ sở phân tích công thức cơ bản của đo cao GPS và xét các phương
án triển khai phương pháp đo cao này trong thực tế, đề tài đã nêu ra các yêu cầu
về độ chính xác cho hai thành phần cơ bản của kết quả đo cao GPS đó là đo GPS
và xác định dị thường độ cao nhằm đáp ứng mục đích đạt độ chính xác đặt ra
cho độ cao chuẩn.
Đề tài đã đi sâu phân tích khảo sát các nguồn sai số trong kết quả xác định
độ cao trắc địa bằng GPS, cụ thể đã xét ảnh hưởng của sai số toạ độ mặt bằng
cũng như sai số độ cao của điểm đầu véctơ cạnh, ảnh hưởng của chiều dài véctơ
cạnh, ảnh hưởng của bản thân sai số đo GPS .
Vấn đề tiếp theo được nghiên cứu giải quyết là xác định dị thường độ cao,
mà cụ thể đã xét hai cách giải quyết cơ bản, đó là : xác định trực tiếp theo số liệu
trọng lực và xác định gián tiếp theo các phương pháp nội suy trên cơ sở sử dụng
số liệu đo GPS và đo thuỷ chuẩn là chủ yếu.
Theo cách thứ nhất đã xuất phát từ cơ sở lý thuyết rồi đi sâu khảo sát, luận
chứng các yêu cầu về độ chính xác, mật độ và độ rộng vùng cần đo trọng lực
trong đó đã áp dụng lý thuyết hàm hiệp phương sai dị thường trọng lực kết hợp
với số liệu thực tế của Việt Nam, đồng thời sử dụng lý thuyết xây dựng mô hình
trọng trường nhiễu. Đã khảo sát hai phương pháp chính trong việc tính dị
thường độ cao theo số liệu trọng lực là sử dụng công thức tích phân của Stokes
và sử dụng collocation và trên cơ sở đó rút ra nhận xét, so sánh cho việc sử dụng
chúng. Đáng chú ý là đề tài đã xét mối quan hệ giữa dị thường độ cao trọng lực
với độ cao trắc địa và độ cao chuẩn để trên cơ sở đó chỉ ra sự cần thiết phải tính
đến nó khi sử dụng kết hợp kết quả đo cao GPS với kết quả đo thuỷ chuẩn và đo
trọng lực. Theo cách xác định gián tiếp dị thường độ cao đề tài đã khảo sát 5
phương pháp nội suy dị thường độ cao trên mô hình, đó là nội suy tuyến tính,
nội suy theo đa thức bậc hai, nội suy kriging, nội suy collocation và nội suy
spline. Tiếp đó đã tiến hành khảo sát dựa trên số liệu thực tế ở nước ta trong đó
có cả số liệu trọng lực và số liệu độ cao địa hình.
Cuối cùng đề tài đã triển khai thực nghiệm đo cao GPS ở khu vực đồng
bằng chuyển tiếp sang trung du thuộc địa phận Sóc sơn- Tam đảo. Kết quả đo
đạc và xử lý tính toán với 3 dạng số liệu là đo GPS, đo thuỷ chuẩn và số liệu
trọng lực cho thấy ở khu vực thực nghiệm đã đạt được kết quả đo cao GPS với
độ chính xác tương đương thuỷ chuẩn hạng III nhà nước.
MỞ ĐẦU
5
Độ cao là một trong ba thành phần toạ độ xác định vị trí của một điểm xét.
Tuỳ thuộc vào bề mặt khởi tính được chọn, chúng ta có các hệ thống độ cao
khác nhau. Các hệ thống độ cao đã và đang được sử dụng rộng rãi trong thực tế
thường có bề mặt khởi tính rất gần với mực nước biển trung bình trên Trái đất.
Đó có thể là mặt geoid trong hệ thống độ cao chính hay mặt quasigeoid trong hệ
thống độ cao chuẩn. Thành phần chủ yếu của hai loại độ cao này là độ cao đo
đựơc- tổng của các chênh cao nhận được tại mỗi trạm máy theo phương pháp đo
cao hình học (đo cao thuỷ chuẩn) từ điểm gốc độ cao trên mặt biển đến điểm
xét. Bằng cách tính thêm vào độ cao đo được các số hiệu chỉnh tương ứng ta sẽ
có độ cao chính, độ cao chuẩn hay độ cao động học. Ngoại trừ độ cao động học
thích ứng chủ yếu cho mục đích thuỷ văn, cả độ cao chính và độ cao chuẩn đều
được sử dụng rộng rãi trong công tác trắc địa-bản đồ nói riêng và cho nhiều
ngành khoa học-kỹ thuật nói chung. Hệ thống độ cao chuẩn được biết đến cách
đây không lâu, từ khoảng giữa thế kỷ trước, và có ưu điểm cơ bản là chặt chẽ về
mặt lý thuyết, đơn giản hơn về mặt tính toán. Trên thực tế các số hiệu chỉnh
phân biệt độ cao chính, độ cao chuẩn và độ cao đo được thường nhỏ đến mức có
thể bỏ qua trong nhiều trường hợp không đòi hỏi độ chính xác cao. Chính vì vậy
trong các phần tiếp theo, trừ trường hợp cần phân biệt rạch ròi, chúng ta sẽ gọi
chung ba loại độ cao đó là “độ cao thủy chuẩn” để nhấn mạnh nguồn gốc xuất
xứ của chúng là được rút ra từ kết quả đo cao thuỷ chuẩn.
Đo cao thuỷ chuẩn là phương pháp đo cao truyền thống có lịch sử hình
thành và phát triển từ nhiều thế kỷ nay. Nó được xem là phương pháp đo cao
chính xác nhất với quy mô trải dài hàng trăm, hàng nghìn kilômét. Tuy vậy đây
là dạng đo đạc khá tốn công sức và có hạn chế cơ bản là không khả thi trong
điều kiện mặt đất có độ dốc lớn hoặc bị ngăn cách bởi sình lầy, bị bao phủ bởi
biển cả...
Sự ra đời của công nghệ định vị toàn cầu (GPS) đã đưa lại một phương
pháp mới cho việc xác định độ cao - phương pháp đo cao GPS. Phương pháp
này cho phép khắc phục các nhược điểm nêu ở trên của phương pháp đo cao
thuỷ chuẩn truyền thống, và do vậy nó thu hút được sự quan tâm ngày càng rộng
rãi của những người làm công tác trắc địa-bản đồ trên khắp thế giới trong đó có
Việt Nam. Vấn đề đặt ra là làm sao để có thể nâng cao độ chính xác của phương
pháp đo cao GPS ngang tầm và thậm chí vượt hơn so với đo cao thuỷ chuẩn.
Ở nước ngoài công nghệ GPS cho phép xác định vị trí tương đối về mặt
bằng với sai số cỡ xentimét, thậm chí milimét trên khoảng cách tới hàng trăm,
hàng ngàn kilômét. Công nghệ này cũng tỏ ra rất hữu hiệu trong việc truyền độ
cao, song lại phụ thuộc chủ yếu và trước hết vào mức độ phức tạp của trọng
trường Trái đất ở vùng xét. Ở các nước phát triển như Mỹ, Nga , Đức , Úc có
các mạng lưới trọng lực dày đặc và rộng khắp, người ta đã có thể sử dụng đo cao
GPS thay thế cho đo cao thuỷ chuẩn chính xác tới hạng II. Ở Hungari cũng đã
có dự án sử dụng đo cao GPS để phát triển mạng lưới độ cao hạng III trên phạm
vi toàn quốc. Với mục đích tiếp tục nâng cao độ chính xác của công tác đo cao
GPS người ta đang tìm cách xây dựng các mô hình quasigeoid chi tiết với độ
chính xác tới 1-2 xentimét trên phạm vi lãnh thổ quốc gia.
