JOMC 7
Tp chí Vt liu & Xây dng Tp 15 S 03 năm 2025
*Liên hệ tác giả: nnlau@hcmut.edu.vn
Nhận ngày 17/04/2025, sửa xong ngày 04/06/2025, chấp nhận đăng ngày 05/06/2025
Link DOI: https://doi.org/10.54772/jomc.03.2025.925
ng dng kết qu định v chính xác cao 1 giây để phát hin
thời điểm ảnh hưởng của động đất vào trạm đo GNSS thường trc
Nguyn Ngc Lâu1*
Trường Đi hc Bách khoa TP.HCM, Đại hc Quc gia Thành ph H Chí Minh
TỪ KHOÁ
TÓM TẮT
GNSS
Đ
nh v đim chính xác cao
Tr
ạm đo thường trc
Th
i đim đng đt
Đ
ng đt Noto
Vic xác đnh chính xác thi điểm ng địa chấn tác động vào các v trí khác nhau trong khu vc đng
đ
t s giúp cho chúng ta hiu rõ hơn v cơ chế động đt và cu trúc v trái đt. Nếu trong khu vc đng đ
t
có cài đ
t các trạm đo GNSS thường trc, v nguyên tc, da trên chui ta đ ta có th c định được th
i
đi
m ảnh hưởng. Chúng tôi xem xét vic x đnh v đim chính xác cao cho d liu đo ca các tr
m GNSS
có t
c đ thu 1 giây và th nghim x lý cho 4 trm đo ở trn đng đt Noto (Nht Bn) ngày 1-1-
2024.
Chu
i ta đ kết qu t phn mm PPPC ca chúng tôi, và t dch v x lý trc tuyến CSRS-PPP ca B
Tài
nguyên Canada hoàn toàn tương đ
ng vi nhau. Da vào nhng chui này, chúng ta có th xác đ
nh
chính xác th
ời điểm trạm đo bị động đt nh hưởng. Hơn thế na, cng còn đm b
o tính chính xác cho
vi
c xác đnh đ dch chuyn tc thi ca trạm đo ngay sau khi bị động đất tác động.
KEYWORDS
ABSTRACT
GNSS
PPP
CORS
Earthquake time
Noto Earthquake
Determining the exact time when seismic waves impact different locations in an earthquake area will help
us better understand the earthquake mechanism and the structure of the earth's crust. If permanent GNSS
stations are installed in the earthquake area, in principle, based on their coordinate series, we can determine
the time of impact. We consider the processing of precise point positioning for data of GNSS stations with an
interval of 1
-second and test the processing for 4 stations at the Noto earthquak
e (Japan) on January 1, 2024.
The coordinate series resulting from our PPPC software and from the online processing service CSRS
-
PPP of
the Ministry of Natural Resources of Canada are completely similar to each other. Based on these series, we
can accurately determine the time when the station was affected by the earthquake. Moreover, they also
ensure the accuracy of determining the instantaneous displacement of the station immediately after the
earthquake.
1. Gii thiu
Sóng xung kích đng đất, hay sóng địa chn, là do đng đt gây
ra và nh vào tác động rung chuyn mt đt ca nó mà ta biết động
đất xut hin. Có bn loại sóng xung kích đng đt: Sóng P, Sóng S,
Sóng Rayleigh và Sóng Love. Trong đó sóng P sóng đa chn nhanh
nht, là sóng nén lan truyn bên trong lòng Trái đất. Sóng S chậm hơn
sóng P, ch lan truyn trong cht rn hoc th đnh hình gn rn
làm rung chuyn mt đt.
Các nhà địa chn hc nghiên cu sóng đa chn bng máy đo đa
chn, thy âm hoặc máy đo gia tốc. Khong thi gian gia sóng P và
sóng S trên địa chn đ có th giúp các nhà khoa hc xác đnh đng đt
cách xa bao xa. H thường s dng ít nht 3 máy đo đa chn đ c
định v trí chính xác ca tâm chn bằng phương pháp tam giác. Biên
độ, tn s và thi gian lan truyn của sóng đa chn cung cp cho ta
thông tin v Trái đất và cu trúc bên dưi b mt ca nó.
Nếu trên khu vc đng đt có cài đt các trạm GNSS thường trc,
sóng địa chn lan truyn đến v trí trm đo s làm cho ăng ten rung lc
và dch chuyn. V nguyên tc, ta có th da vào chui ta đ theo thi
gian trạm đo để xác định chính xác thời điểm trạm đo này bị động đt
ảnh hưởng (nếu có). Có hai đòi hỏi cơ bn đ dùng được phương pháp
này trong thc tế: đ chính xác ta đ càng cao thì vic phát hin dch
chuyn bất thường trên chui thi gian càng tin cy, và tc đ thu d
liu càng cao thì thi điểm phát hin càng chính xác.
C hai đòi hỏi trên hin nay đu có th gii quyết được. Để nâng
cao đ chính c định v đim tc thi, ta có th kết hp x lý tr đo
đa hệ thng v tinh kết hp vi gii đa tr. Hin nay đã có các sn phm
h tr giải đa trị cho v tinh GPS và GALILEO. Tc đ thu d liu ph
biến ca các trạm GNSS thường trc là 15 giây hoc 30 giây. Nhưng
hin nay đã xut hin ngày càng nhiu các trm thu có tc đ 1 giây.
Điu này cho phép ta xem xét thời điểm b nh ng đng đt ca
trạm đo chính xác đến tng giây!
Trong bài báo này, chúng tôi s xem xét vic áp dng x PPP
tc thi trm đo d liu GNSS 1 giây, nhm xác đnh chính xác thi
đim mà trm đo này b ảnh hưởng ca đng đt (nếu có). Chúng tôi
JOMC 8
Tp chí Vt liu & Xây dng Tp 15 S 03 năm 2025
th nghiệm điều này cho trn đng đt Noto (Nht Bn) xy ra vào
ngày 1-1-2024.
2. Phương pháp x lý PPP động 1giây, đa h thng v tinh và gii
đa trị
Định v đim chính xác cao đưc áp dng ln đầu tiêno năm
1997 [1]. Phương pháp này x lý tr đo pha và mã ca 1 máy thu GNSS
duy nht có kết hp vi thông tin v bn lch chính xác và s hiu chnh
đồng h chính xác ca v tinh GNSS. Ban đu PPP ch x lý tr đo của
v tinh GPS và không có giải đa trị cho tr đo pha. Do đó đ chính xác
PPP tĩnh 24h giai đoạn này ch đạt vài cm [1], còn PPP đng có đ
chính xác thp mc dm.
Cm ơn nhng n lc không ngng ngh ca các nhà khoa hc
và t chức đã nghiên cứu cung cp min phí các sn phm bn lch
và đng h v tinh h tr cho vic giải đa trị trên tr đo pha (Ambiguity
Resolution AR). T cuối năm 2009, Trung tâm Nghiên cu Không gian
Quốc gia Pháp (Centre National d’Etudes Spatiales CNES) đã bắt đu
cung cp các sn phm PPP-AR cho v tinh GPS [10]. Không dng li
đó, t 12/2018 (GPS week 2034), CNES tiếp tc cung cp thêm sn
phm PPP-AR cho các v tinh GALILEO. Tương tự như CNES, Trung
tâm Xác định Qu đạo Châu Âu (Center for Orbit Determination in
Europe - CODE) cung cp các sn phm PPP-AR cho các v tinh GPS và
GALILEO bt đu t 6/2018 [9, 11].
Nh các sn phm PPP-AR trên, các nhà nghiên cứu đã bắt đầu
x lý PPP tích hp GPS+GALILEO vi vic giải đa trị và công b nhng
kết qu kh quan v độ chính xác đạt được cho định v tĩnh đng.
Glaner và Weber trong bàio [8] đã s dng các sn phm v tinh t
CNES, CODE và vài Trung tâm khác vào PPP-AR GPS+GALILEO ri so
sánh thi gian hi t ca nghim c định. Kết qu cho thy sn phm
v tinh ca CODE thc hin tt nht, còn CNES xếp v trí áp chót th
5. Đ chính xác định v 2D có th đạt tốt hơn 5 cm vi thi gian hi t
trung bình khong 6 phút. Katsigiani và nnk [12] đã x đng PPP-
AR vi sn phm ca CNES và kết lun đ chính xác đnh v khi ch
dùng tr đo GALILEO tương đương với khi ch dùng tr đo GPS và đt
khong 14 mm theo mt bng 31 mm theo độ cao. Khi x lý kết hp
GPS+GALILEO, đ chính xác định v đưc ci thin khong 30 %.
Ti Việt Nam, chúng tôi đã nghiên cu và s dng PPP t năm
2010 [4]. Chúng tôi đã tự viết ra phn mm x lý PPP bng ngôn ng
lp trình C, có tên là PPPC. Sau nhiu ln ci tiến và nâng cp, hin
PPPC có kh năng x lý đo tĩnh ln đo đng. PPPC có th x lý tích hp
tr đo ca các v tinh GPS, GALILEO, BEIDOU và GLONASS. Khi s dng
sn phm ca CNES hay CODE, PPPC có kh năng gii đa tr cho tr đo
pha ca v tinh GPS và GALILEO [6, 7]. Khi dùng PPPC x lý tích hp
tr đo 30s của GPS+GALILEO+GLONASS, độ chính xác định v tĩnh
24h là (2,1; 2,1; 5,8) mm, còn đnh v động đt (6,6; 6,2; 20,2) mm
các thành phn hưng Bc, Đông và đ cao [7].
Thách thc khi x PPP d liu GNSS 1giây ca các trm
thường trc là file d liu đo 24h quá ln. Điu này làm cho thi gian
x lý kéo dài. Tuy nhiên nếu ct ngn d liu thì có th s ảnh hưởng
đến kh năng giải đa trị, dn đến làm giảm độ chính xác định v, đc
bit là khi x đng. Để đm bo cho vic gii đa trị thành công khi
x PPP đng cho ng dng động đt, chúng tôi dùng d liu GNSS
2h trước và 2h sau thời điểm xy ra đng đt.
3. Th nghim trn đng đt Noto (Nht bn) ngày 1-1-2024
Trn đng đt M7.5 ngày 1- 1- 2024 b bin phía tây Nht Bn,
trên đảo Honshu, xy ra do đứt gãy ngược lp v Trái đất. Các gii
pháp cơ chế trng tâm cho trn đng đt ch ra rng đt gãy xy ra trên
một đứt y ngược đ dc va phi tn công v phía tây nam hoc
đông bắc. Trn đng đt này xy ra nơi biến dng v trái đất to ra
bi chuyn đng ca các mng rng hơn to nên các đt gãy nông.
Động đt nông gây ra nhiu thit hại hơn so với động đt có độ sâu
trung bình và ln năng lưng do các s kin nông to ra đưc gii
phóng gn b mt hơn và do đó to ra rung lc mnh hơn so với động
đất xảy ra sâu hơn trong lòng Trái đất. Trn đng đt ven bin này va
to ra rung lc mạnh trên đất lin va to ra sóng thn [2].
Hình 1. V trí ca tâm chn trn và các trạm GNSS thường trc trong
vùng b nh hưng (tham kho t [5]).
Mt nghiên cu v trn đng đt Noto do nhóm tác gi Gotou
Hideaki ti Đi hc Hiroshima thc hin [13]. Nghiên cu này ch yếu
s dng nh hàng không, chp sau trn đng đt Noto ngày 1-1-2024
trên mt khu vc rng khong 50 km dc theo b bin đông bc ca
Bán đo Noto. Kết qu cho thy trn đng đt ngày 1-1-2024 đã khiến
mặt đất b nâng lên ti hu hết b bin đông bc ca Bán đo Noto và
m rng ra khu vc ven bin. qun Kawaura, thành ph Suzu (trên
n đo Noto), có mt vùng ven bin m rng thêm 175 m. Theo nhóm
ca Hideaki, tng cng, khu vc Bán đảo Noto đã mở rng khong 2.4
km2 sau trn đng đt. Mt s cng phía bc ca bán đảo đã gần như
khô cn do mt đt b nâng lên.
Nm cách tâm chn khong 250km, có mt s trm GNSS thưng
trc. Các trm này hin đang tham gia vào mng lưi Dch v GNSS quc
tế (IGS) toàn cu. Vi tác đng khng khiếp ca trn đng đt đưc đ
cp trên, các trm này có kh năng b nh ng. Mi quan tâm ca
chúng tôi trong bài báo này là kim tra xem các trm GNSS đó có b nh
ng hay kng và sau đó xác đnh chính xác thi đim b nh hưng
ca chúng. Có 4 trm có d liu GNSS 1 giây gm: USUD, CHOF, TSK2
và ISHI. V trí ca các trm này đưc th hin trên hình 1. Trong đó USUD
gn tâm chn nht (179 km) và TSK2 xa nht (294 km).
JOMC 9
Tp chí Vt liu & Xây dng Tp 15 S 03 năm 2025
ệm điề n đng đ
Phương p độ , đa h
đa trị
Đị đim chính xác cao đư đầu tiên vàom
]. Phương pháp này x đo pha và mã c
ế
đồ Ban đ đo củ
ải đa trị đo pha. Do đó đ
tĩnh giai đoạ đạ ],n PPP đng có đ
m ơn nh
ức đã nghiên cứ
và đ ải đa trị đo pha
ối năm 2009,
ốc gia Pháp (Centre National d’Etudes Spatiales đã bắt đ
đó, ế
Tương tự như CNES, Trung
tâm Xác đị đạ
t đ
ứu đã bắt đầ
ải đa trị
ế độ chính xác đạt đư đị tĩnh đ
trong bài báo [8] đã s
đị ế
ế
5. Đ chính xác đị đạ ốt hơn
[12] đã x lý đ
ế n đchính xác đ
đo GALILEO tương đương v đo GPS và đ
31 mm theo độ ế
GPS+GALILEO, đ chính xác đị đư
ệt Nam, chúng tôi đã nghiên c năm
]. Chúng tôi đã tự ế
ế
năng x lý đo nh lẫn đo đ
đo c
năng gii đa tr đo
đo 30s củ GPS+GALILEO+GLONASS, độ chính xác đị tĩnh
mm, còn đị động đ
n hư c, Đông và đ
thườ u đo 24h quá l. Đi
ế ảnh hưở
đế ng giải đa tr n đế m độ chính xác đị , đ
đ Để đả ải đa tr
PPP đ động đ
2h trướ ời điể y ra đng đ
n đng đ
n đng đ
trên đả y ra do đt gãy ngượ Trái đấ
pháp cơ chế n đng đ ng đ
ột đứt gãy ngược có đ
đông bắ n đng đ nơi ế trái đấ
n đ ng n các đ
Động đ ại n so với động đ độ
năng o ra đư
t hơn và do đó t nh hơn so với độ
đấ ảy ra sâu hơn trong lòng Trái đấ n đng đ
ạnh trên đấ
ạm GNSS thườ
nh hư
n đng đ
i Đ ế
n đng đ
n đông b
Bán đ ế n đng đ 2024 đã khiế
ặt đấ ế n đông b a Bán đ
n đ
c Bán đảo Noto đã mở
n đng đ a bán đảo đã gần như
t đ
m GNSS thư
n đang tham gia vào mng lư
ế i tác đ ế n đng đt đưc đ
năng b nh
m GNSS đó có b
ng hay kng sau đó xác đ i đi nh
m này đư n trên hình 1. Trong đó USUD
Chúng tôi dùng phn mm PPPC đ x đng d liu GNSS 1
giây ca 4 trm đo trên. Phương án x PPP đưc trình bày trong
Bng 1.
4. Phân tích kết qu
Kết qu x lý PPP 1giây ca 4 trm GNSS bng phn mm PPPC
đưc hin th trong Hình 2. Quan sát chui ta đ ca các trm, ta thy
tt c các trm đu có s dao đng và dch chuyn t thời điểm khong
7:11 tr đi. Theo thông báo của Cc Khảo sát Địa cht M (United States
Geological Survey USGS) [2], trn đng đt Noton xy ra vào lúc
2024-01-01 7:10:09 UTC, tc là khong 7:10:27 GPST. Tuy nhiên, khi
xem xét chui ta đ PPP 1 giây trong Hình 2, chúng ta thy thi đim
b ảnh hưởng đu tiên là khong 7:11:30 ti USUD, 7:11:52 ti CHOF,
và 7:12:00 tại ISHI và TSK2. Điều đó có nghĩa là có s chm tr 1-2
phút so vi thi gian ti tâm chn. Thi gian lan truyn có t l thun
vi khong cách t tâm chn. Tt c các trm đu có s dch chuyn
ngay lp tc sau trn đng đt vi giá tr ước tính mt bằng được
cho Bng 2, còn thành phn đ cao không th ước ng chính xác
do độ nhiu cao. Kết qu này da trên chui to độ PPP 1 giây trưc
và sau thời điểm đng đt 20 phút.
Các tác gi trong [5] đã dùng dịch v trc tuyến CSRS-PPP ca
B Tài nguyên Canada x lý PPP 24h cho d liu GNSS 1 năm trưc và
5 tháng sau thời điểm động đt Noto. Da trên chui ta đ PPP, h
xác định được đ dch chuyn ca các trạm đo, cho ở Bng 3. So sánh
Bng 3 và Bng 2, ta thy các đ lch mt bng ch chênh nhau vài mm.
Điu này chng t độ chính xác PPP 1 giây x lý bng PPPC là khá tt.
ới tác đng của sóng địa chn, các trạm đo bị dch chuyn gn
như tc thi thời điểm xy ra đng đt.
Bng 1. Các cài đặt khi x lý PPP đng bng PPPC.
Ni dung
Giá tr
Bn lch và s hiu chnh
đồng h v tinh chính xác
Sn phm CODE [11]
Tr đo
L3 và P3 ca GPS, GALILEO và GLONASS
Giải đa trị
Gii đa tr cho tr đo pha GPS và GALILEO
Góc cao v tinh gii hn
5 đ
Hàm ánh x đối lưu
VMF3/GPT3 [3]
Trng s tr đo
sin
, vi
là góc cao v tinh
Chiu dài d liu GNSS
2h trước và 2h sau đng đt
Bng 2. Dch chuyn mt bng do đng đt ca 4 trm đo da trên kết
qu PPP 1 giây.
Trạm đo Thời điểm nh hưng
Dch chuyn mt bng (mm)
North
USUD
7:11:30
+18
CHOF
7:11:52
+10
ISHI
7:12:00
+12
TSK2
7:12:00
+10
Bng 3. Dch chuyn do đng đt Noto ca 4 trm đo (tham kho t [5]).
Trạm đo
Độ dch chuyn (mm)
North
East
USUD
+22,9
-15,5
CHOF
+7,8
-5,2
ISHI
+7,5
-8,6
TSK2
+10,8
-8,4
Hình 2. Chui ta đ PPP 1 giây ca 4 trm GNSS, x lý bng PPPC.
Chúng tôi tiếp tc kim tra kết qu PPP 1giây ca mình, bng
cách gi d liu GNSS 1 giây đến dch v x lý trc tuyến CSRS-PPP
ca B Tài nguyên Canada. Kết qu x lý ca CSRS-PPP đưc hin th
Hình 3. Quan sát trên các chui ta đ 1 giây ca CSRS-PPP trên Hình
3, ta thy thi đim đu tiên mà trm đo b nh hưởng cũng giống như
Hình 2. Ngoài ra đ lch ta đ mt bằng do động đất cũng được nhìn
thy rõ rt ti USUD, CHOF và ISHI. Ch có TSK2 là không rõ ràng do
độ nhiu ta đ khá ln.
JOMC 10
Tp chí Vt liu & Xây dng Tp 15 S 03 năm 2025
Hình 3. Chui ta đ PPP 1 giây ca 4 trm GNSS, x lý bng CSRS-PPP.
5. Kết lun
Khi mt trn đng đt xy ra, ngưi ta rất quan tâm đến s lan
truyn sóng đa chn t tâm chn đến khu vc xung quanh, đc bit là
sóng S vì nó lan truyn trong môi trường rn, gây ra chn đng và
nhng hu qu khng khiếp khác. Hiu biết chính xác hơn về biên đ,
tn s và thi gian lan truyn ca sóng đa chn s giúp cho ta hiu biết
nhiu hơn v Trái đất và cu trúc bên dưi b mt ca nó.
Để giám sát động đt nhng khu vc có nhiu kh năng xy ra,
các t chc khoa hc đã cài đt mt s trạm GNSS thường trc. Tc đ
thu d liu ca nhng trm này hiện đã tăng lên 1 giây. Ngoài ra máy
thu GNSS đều là loại đa hệ thng v tinh, có th thu tín hiu t GPS,
GLONASS, GALILEO, Đây chính điu kin thun lợi để chúng ta
x lý và s dng kết qu PPP 1 giây nhm c đnh chính xác thời điểm
sóng chn động tác động đến ăng ten trạm đo.
Chúng tôi đã dùng phần mm t viết PPPC và dch v x lý trc
tuyến CSRS-PPP ca B Tài nguyên Canada để x lý d liu GNSS 1giây
ca 4 trm đo nm trong vùng nh hưởng ca trn đng đt Noto (Nht
Bn) ngày 01-01-2024. Chui ta đ PPP 1 giây xut ra t 2 phn mm
rất tương tự như nhau, và đ độ chính xác để xác đnh đúng thời điểm
b nh ng tng trạm đo. Hơn thế na, chúng ta còn có th xác
định đưc đ dch chuyn ta đ ca tng trm đo xy ra gn như ngay
sau thời điểm b ảnh ng. Kết qu này đã được khng đnh là tin cy
khi so sánh vi mt nghiên cu khác dùng chui ta đ PPP 24h vi 1
năm trước và 5 tháng sau động đt.
Tài liu tham kho
[1]. Zumberge J.F., Heflin M.B., Jefferson D.C., Watkins M.M., Webb F.H.,
Precise point positioning for the efficient and robust analysis of GPS data
from large networks. J. Geophys. Res., 102, 50055017, 1997.
[2]. Adam Voiland, “Earthquake Lifts the Noto Peninsula”, NASA Earth Observatory,
January 2, 2024, https://earthobservatory.nasa.gov/images/152350/earthquake-
lifts-the-noto-peninsula.
[3]. Daniel Landskron, Johannes Böhm, VMF3/GPT3: refined discrete and
empirical troposphere mapping functions, Journal of Geodesy, 92:349360,
2018, https://doi.org/10.1007/s00190-017-1066-2.
[4]. Nguyn Ngc Lâu, Trn Trng Đc, Dương Tun Vit, Đng Văn Công Bng,
“Automatic GPS precise point processing via internet”. Báo cáo đ i cp B
B2010-30-33, 107 trang, 2010.
[5]. Nguyen Ngoc Lau and Trinh Dinh Vu, Determine the displacement of some
IGS permanent GNSS stations due to the 1 January 2024 Noto (Japan)
earthquake, accepted for ICSCEA2025, 2025.
[6]. Nguyn Ngc Lâu, “Định v đim chính xác cao dùng v tinh GALILEO có
gii đa tr, Tp chí Khoa hc Đo đc và Bn đ, s 46, 1-6pp, 2020.
[7]. Nguyn Ngc Lâu và Nguyn Th Thanh Hương, Định v đim chính xác
cao có gii đa tr và x lý kết hp đa h thng v tinh định v, Tp chí Khoa
hc Đo đc và Bản đồ, s 49, 1-7pp, 2021.
[8]. Marcus Glaner, Robert Weber, PPP with integer ambiguity resolution for
GPS and Galileo using satellite products from different analysis centers,
GPS Solution, 25:102, 2021.
[9]. S. Schaer, A. Villiger, D. Arnold, R. Dach, L. Prange, A. Jaggi, The CODE
ambiguity-fixed clock and phase bias analysis products: generation,
properties, and performance, Journal of Geodesy, 95:81, 2021.
[10]. Katsigianni G, Loyer S, Perosanz F, Mercier F, Zajdel R, Sośnica K,
Improving Galileo orbit determination using zero-difference ambiguity
fixing in a Multi-GNSS processing”, Adv Space Res, 63(9):29522963, 2019,
https://doi.org/10.1016/j.asr.2018.08.035
[11]. Prange L, Arnold D, Dach R, Kalarus M, Schaer S, Stebler P, Villiger A, Jäggi
A, CODE product series for the IGS MGEX project”, Published by
Astronomical Institute, University of Bern; ftp://ftp.aiub.unibe.ch/CODE,
2020, https://doi.org/10.7892/boris.75882.3
[12]. Georgia Katsigianni, Sylvain Loyer and Felix Perosanz, PPP and PPP-AR
Kinematic Post-Processed Performance of GPS-Only, Galileo-Only and Multi-
GNSS, Remote Sens., 11(21), 2477, 2019,
https://doi.org/10.3390/rs11212477.
[13]. Yomiuri Shimbun, Noto Peninsula Earthquake Exposes 200 Meters of New
Coastline”, The Japan News, January 7, 2024.