Nghiên cứu các giải pháp nâng cao độ chính xác đo cao GPS trong điều kiện Việt Nam
Tóm tắt 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 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. Từ đầu thập niên cuối cùng của thế kỷ trước, ngay sau khi công nghệ GPS được du nhập vào Việt Nam, công tác đo cao GPS đã được quan tâm kịp thời. Có nhiều công trình khảo sát và thực nghiệm đã được triển khai. Nhiều đơn vị sản xuất cũng đã mạnh dạn áp dụng đo cao GPS để xác định độ cao cho các điểm khống chế phục vụ đo vẽ địa hình, khảo sát giao thông, thuỷ lợi Thậm chí Tổng cục Địa chính đã có các quy định tạm thời cho công tác đo cao GPS. Song các kết quả khảo sát và đo đạc thực tế cho thấy là trong điều kiện số liệu trọng lực còn hạn chế và khó tiếp cận như hiện nay ở Việt Nam, phương pháp đo cao GPS mới chỉ đảm bảo xác định độ cao thuỷ chuẩn với độ chính xác phổ biến là tương đương thuỷ chuẩn kỹ thuật, trong một số trường hợp có thể đạt được tương đương thuỷ chuẩn hạng IV, mà chủ yếu lại là cho vùng đồng bằng và trung du, và điều quan trọng hơn là không thể dự đoán chắc chắn trước khi triển khai đo đạc. Do vậy, nâng cao độ chính xác của đo cao GPS trong điều kiện Việt Nam đã và đang là nhu cầu bức bách của thực tế đo đạc-bản đồ ở nước ta. Với mong muốn góp phần giải quyết bài toán được đặt ra, chúng tôi đã đề xuất và được Bộ Tài nguyên và Môi trường chấp thuận cho triển khai đề tài NCKH cấp Bộ có tiêu đề : “ Nghiên cứu các giải pháp nâng cao độ chính xác đo cao GPS trong điều kiện Việt Nam “. Dưới đây là mục tiêu nghiên cứu và các nhiệm vụ cụ thể đã giải quyết trong quá trình triển khai thực hiện đề tài nói trên. 1. Mục tiêu của đề tài Trên cơ sở phân tích bản chất, yêu cầu về độ chính xác và các yếu tố ảnh hưởng chính, đề xuất các giải pháp nhằm nâng cao độ chính xác đo cao GPS trong điều kiện nước ta. 2. Nhiệm vụ cụ thể cần giải quyết - Phân tích bản chất của đo cao GPS - Đánh giá các yếu tố ảnh hưởng chính đến kết quả xác định độ cao trắc địa bằng GPS. - Đánh giá các yếu tố ảnh hưởng chính đến kết quả xác định dị thường độ cao . - Thực nghiệm đo cao GPS với yêu cầu tương đương thuỷ chuẩn hạng III - Đề xuất các yêu cầu cho việc đảm bảo đo cao GPS tương đương thuỷ chuẩn hạng III ở Việt Nam. Các nhiệm vụ cụ thể nêu trên và kết quả giải quyết được trình bày trong 4 chương của Bản báo cáo tổng kết. Trong quá trình nghiên cứu thực hiện đề tài, chúng tôi luôn nhận được sự quan tâm, chỉ đạo của các đồng chí lãnh đạo và các bộ phận quản lý chức năng của Bộ Tài nguyên và Môi trường, Vụ khoa học-kỹ thuật, Viện nghiên cứu địa chính, sự hỗ trợ, giúp đỡ của Cục đo đạc và bản đồ, Trung tâm Viễn thám, Khoa Trắc địa trường Đại học Mỏ-Địa chất và nhiều đồng nghiệp. Chúng tôi xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành.
Bạn đang xem trước 20 trang tài liệu Nghiên cứu các giải pháp nâng cao độ chính xác đo cao GPS trong điều kiện Việt Nam, để xem tài liệu hoàn chỉnh bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên
thøc:
.
§¹i lîng chªnh kh¸c Dz=z’- z cã thÓ ®îc xem lµ sai sè thùc cña z’. §Ó cã ®îc gi¸ trÞ trung ph¬ng cña sai sè nµy, ta cÇn t×m kú väng to¸n M{(z’-z)2}. Qua qu¸ tr×nh biÕn ®æi tãan häc ta sÏ cã:
- ,
trong ®ã C lµ kÝ hiÖu cña hµm hiÖp ph¬ng sai dÞ thêng träng lùc:
Cij’ = M{DgiDgi’} ;
Ci,i’j’ = M{DgiDgi’j’} ;
Ci’,ij = M{Dgi’Dgij} ;
Cij,i’j’ = M{DgijDgi’j’} .
Gi¸ trÞ trung ph¬ng cña sai sè x¸c ®Þnh dÞ thêng ®é cao theo dÞ thêng träng lùc trong vïng gÇn (s) sÏ b»ng :
.
§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 tríc hÕt cÇn cã d¹ng cô thÓ cña hµm hiÖp ph¬ng sai dÞ thêng träng lùc C. Víi môc ®Ých nµy, chóng t«i ®· sö dông m« h×nh Jordan c¶i biÕn :
.
C¸c tham sè do chóng t«i rót ra tõ sè liÖu thùc tÕ cña ViÖt Nam cho mét sè vïng ®Æc trng nh sau :
Tªn vïng
D Dg (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 s ®îc g¸n cho kÝch thíc lÇn lît b»ng 40kmx40km, 80kmx80km, 120kmx120km, 160kmx160km vµ 200kmx200km. §· xÐt hai lo¹i « chuÈn, ®ã lµ lo¹i cã kÝch thíc 10kmx10km vµ lo¹i cã kÝch thíc 20kmx20km.
C¸c gi¸ trÞ sz t¬ng øng víi c¸c trêng hîp xÐt kh¸c nhau nªu trªn ®îc cho trong c¸c b¶ng sau:
¤ chuÈn cã kÝch thíc 10kmx10km
KÝch thíc vïng
gÇn
Tªn vïng
40x40km
80x80km
120x120km
160x160km
200x200km
§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 thíc 20kmx20km
KÝch thíc vïng
gÇn
Tªn vïng
40x40km
80x80km
120x120km
160x160km
200x200km
§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
C¸c kÕt qu¶ tÝnh to¸n kh¶o s¸t nªu trªn cho thÊy lµ:
- Gi¸ trÞ trung ph¬ng sz cña sai sè x¸c ®Þnh dÞ thêng ®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 thíc « chuÈn t¨ng lªn th× sai sè cña dÞ thêng ®é cao träng lùc t¨ng lªn.
- Dùa vµo xu thÕ t¨ng chËm dÇn cña sz theo sù t¨ng kÝch cì cña vïng gÇn, cã thÓ cho r»ng sai sè trung ph¬ng x¸c ®Þnh dÞ thêng ®é cao träng lùc trong trêng hîp c¸c « chuÈn cã kÝch thíc 10kmx10km sÏ kh«ng vît qu¸ 0,03m. T¬ng øng sai sè trung ph¬ng cña hiÖu dÞ thêng ®é cao träng lùc gi÷a hai ®iÓm xÐt sÏ b»ng 0,03m= 0.042m.
2. Kh¶o s¸t trªn m« h×nh träng trêng
Mét trong nh÷ng c¸ch ®¸nh gi¸ tin cËy nhÊt lµ dùa vµo sai sè thùc cña ®¹i lîng cÇn ®¸nh gi¸. Víi môc ®Ých nµy cÇn x©y dùng m« h×nh träng trêng 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 trêng nhiÔu, chóng t«i ®· xÐt m« h×nh träng trêng nhiÔu gåm N nguån nhiÔu víi khèi lîng vËt chÊt mi ®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 thêng 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:
;
.
Gäi täa ®é cña ®iÓm xÐt t¹i ®ã cÇn tÝnh dÞ thêng ®é cao lµ x0, y0 , ta cã c¸c c«ng thøc:
;
.
Trong c¸c c«ng thøc trªn f =6672.10-14m3/kg.s2 ; g = 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 trng chÝnh cña m« h×nh nh sau:
M« h×nh1: 4 nguån nhiÔu
3.5379 (m)
-0.9756 (m)
0.4529 (m)
198.3 (mgal)
-134.2 (mgal)
1.9 (mgal)
M« h×nh 2: 36 nguån nhiÔu
5.7363 (m)
-1.0854 (m)
0.9816 (m)
332.7 (mgal)
-291.6 (mgal)
4.3 (mal)
Ta gäi gÝa trÞ dÞ thêng ®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 thêng ®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:
.
§Ó kh¶o s¸t cô thÓ, ta chia vïng gÇn s 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 lît b»ng 1 km, 5 km, 10 km, vµ 20 km.
Vïng s cã d¹ng h×nh vu«ng vµ ®îc më réng dÇn víi kÝch thíc lÇn lît b»ng120km´120km, 200km´200km, 400km´400km, 600km´600km, vµ 800km´800km. KÕt qu¶ tÝnh dÞ th¬ng ®é cao theo dÞ thêng träng lùc th«ng qua ph¬ng ph¸p tÝch ph©n sè ®îc kÝ hiÖu lµ z. HiÖu sè gi÷a c¸c gi¸ trÞ z vµ cã thÓ ®îc xem lµ sai sè thùc cña kÕt qu¶ tÝnh z ; Ta kÝ hiÖu nã lµ dz. C¸c gi¸ trÞ dz øng víi c¸c « chuÈn nh c¸c vïng s cã kÝch thíc kh¸c nhau ®îc cho trong b¶ng sau:
Sai sè x¸c ®Þnh dÞ thêng ®é cao träng lùc dz (m) trong m« h×nh
36 nguån nhiÔu
KÝch thíc vïng xÐt
(km´km)
ChiÒu dµi c¹nh d chuÈn (km)
0.5
1
2
5
10
20
120´120
200´200
400´400
600´600
800´800
- 0.7684
- 0.1622
- 0.0305
- 0.0129
- 0.0071
- 0.7684
- 0.1623 - 0.0306
- 0.0129
- 0.0072
- 0.7692
- 0.1632
- 0.0315
- 0.0439
- 0.0081
- 0.7754
- 0.1699
- 0.0383
- 0.0206
- 0.0149
- 0.8009
- 0.1970
- 0.0656
- 0.0479
- 0.0422
- 0.8855
- 0.2886
- 0.1578
- 0.1402
- 0.1345
Sè liÖu trong c¸c b¶ng trªn cho thÊy:
- Sai sè dz t¨ng khi chiÒu dµi c¹nh « chuÈn t¨ng lªn vµ møc ®é phøc t¹p cña träng trêng 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 díi 10 km. ChØ khi chiÒu dµi « chuÈn t¨ng trªn 10km th× dz míi t¨ng râ rÖt. §iÒu nµy cã nghÜa lµ kh«ng cÇn gi¶m chiÒu dµi c¹nh « chuÈn xuèng díi 5 km ë vïng dÞ thêng träng lùc biÕn ®æi t¬ng ®èi m¹nh (m« h×nh 2) vµ xuèng díi 10 km ë vïng dÞ thêng träng lùc biÕn ®æi nhÑ (m« h×nh 1).
- Sai sè dz 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 trêng phøc t¹p. Cô thÓ, nÕu muèn dz 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 thíc 5km´5km cã 1 ®iÓm träng lùc ë vïng dÞ thêng träng lùc biÕn ®æi t¬ng ®èi m¹nh, cßn ë vïng dÞ thêng 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 thíc 10km´10km.
Chóng t«i ®· xÐt yªu cÇu ®èi víi ®é chÝnh x¸c cña b¶n th©n gi¸ trÞ dÞ thêng träng lùc ®îc cho t¹i t©m « chuÈn.. Khi ®ã víi dg = 3.8mgal ®· nhËn ®îc cho « chuÈn cã kÝch thíc 9km´9km ë vïng ®ång b»ng vµ trung du níc ta vµ dg =2.5mgal cho « chuÈn kÝch thíc 5km´5km ta sÏ cã m =20%.dg = 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 ngêi 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 thêng ®é cao theo sè liÖu träng lùc
Khi tÝnh dÞ thêng ®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 hëng cña dÞ thêng träng lùc ë vïng xa x¸c ®Þnh theo c¸c hÖ sè triÓn khai ®iÒu hßa cô thÓ träng trêng Tr¸i ®Êt, cßn ¶nh hëng cña vïng gÇn trùc tiÕp bao quanh ®iÓm xÐt ®îc tÝnh b»ng tÝch ph©n sè th«ng qua dÞ thêng 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 thêng ®é cao träng lùc cho thÊy lµ hiÖn nay ®é chÝnh x¸c x¸c ®Þnh ®¹i lîng nµy bÞ h¹n chÕ chñ yÕu bëi sai sè cña c¸c th«ng sè cña m« h×nh träng trêng toµn cÇu. Song sù biÕn ®æi ¶nh hëng sai sè cña c¸c th«ng sè m« h×nh träng trêng 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 hëng ®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 hëng cña vïng gÇn thêng ®îc quan t©m réng r·i.
Mét kÜ thuËt hay thñ thuËt thêng ®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 ®æi Fourier, ph¬ng ¸n sö dông collocation, ph¬ng ¸n sö dông dÞ thêng träng lùc víi sè hiÖu chØnh ®Þa h×nh kh«ng ®Çy ®ñ .
Sau ®©y ta sÏ kh¶o s¸t kü h¬n vÒ hai ph¬ng ph¸p tÝnh dÞ thêng ®é cao theo sè liÖu dÞ thêng träng lùc, ®ã lµ ph¬ng ph¸p truyÒn thèng trªn c¬ së sö dông tÝch ph©n Stokes vµ ph¬ng ph¸p collocation th«ng qua hµm hiÖp ph¬ng sai dÞ thêng träng lùc.
1. Ph¬ng ph¸p sö dông tÝch ph©n Stokes
Ph¬ng ph¸p nµy thêng ®îc triÓn khai th«ng qua tÝch ph©n sè. B©y giê ta sÏ sö dông m« h×nh träng trêng phøc t¹p gåm 441 nguån nhiÔu ë d¹ng chÊt ®iÓm víi khèi lîng, ®é s©u vµ täa ®é ®îc cho cô thÓ. C¸c c«ng thøc cã liªn quan ®Õn m« h×nh ®· ®îc nªu ë phÇn tríc. C¸c gi¸ trÞ dÞ thêng träng lùc vµ dÞ thêng ®é cao ®îc tÝnh cho 16081 m¾t líi c¸ch ®Òu nhau 2km tr¶i réng trªn vïng cã kÝch thíc 800kmx800km. M« h×nh träng trêng ®ang xÐt cã gi¸ trÞ dÞ thêng träng lùc lín nhÊt b»ng 174.75 mgal, nhá nhÊt b»ng -193.03mgal; DÞ thêng ®é cao lín nhÊt b»ng 3,65m, nhá nhÊt b»ng -4.08m. Víi c¸c sè liÖu ®Æc trng nãi trªn, m« h×nh nµy t¬ng øng víi trêng träng lùc ë vïng trung du vµ vïng nói níc ta.
Gi¸ trÞ dÞ thêng ®é cao tÝnh theo tÝch ph©n sè trªn c¬ së c«ng thøc Stokes ®îc cho t¹i 9 ®iÓm xÐt trong ®ã cã xÐt c¸c « chuÈn víi kÝch thíc kh¸c nhau lµ 5kmx5km, 10kmx10km, 20kmx20km vµ vïng xÐt víi ®é réng thay ®æi tõ 140kmx140km, 240kmx240km ®Õn 300kmx300km. KÕt qu¶ tÝnh tãan cho trêng hîp « chuÈn 10kmx10km ®îc cho trong b¶ng sau :
Gi¸ trÞ dÞ thêng ®é cao
Täa ®é ®iÓm xÐt
TÝnh theo c«ng thøc Stokes
TÝnh theo collocation
« chuÈn 10kmx10km
« chuÈn 10kmx10km
x(km)
y(km)
140km
x140km
240km
x240km
300km
x300km
140km
x140km
240km
x240km
300km
x300km
-14
-14
1.898m
2.252m
2.467m
2.359m
2.472m
2.573m
-14
0
1.907
2.310
2.529
2.325
2.430
2.569
-14
14
1.770
2.173
2.452
2.134
2.183
2.401
0
-14
1.953
2.288
2.487
2.227
2.444
2.451
0
0
2.042
2.425
2.638
2.216
2.466
2.446
0
14
1.867
2.243
2.518
2.008
2.201
2.253
14
-14
1.783
2.123
2.298
2.017
2.119
2.185
14
0
1.830
2.214
2.408
1.968
2.071
2.147
14
14
1.704
2.084
2.344
1.706
1.813
1.010
Saisè trung ph¬ng
0.802 m
0.429 m
0.210 m
0.577 m
0.443 m
0.374 m
Sai sè trung ph¬ng cña gi¸ trÞ dÞ thêng ®é cao ®îc x¸c ®Þnh trªn c¬ së so s¸nh gi¸ trÞ tÝnh ®îc víi c¸c gi¸ trÞ t¬ng øng nhËn ®îc theo c«ng thøc cña m« h×nh.
2. Ph¬ng ph¸p collocation
DÞ thêng ®é cao t¹i ®iÓm P ®îc x¸c ®Þnh qua c¸c gi¸ trÞ dÞ thêng träng lùc ®· cho trong vòng xÐt bao quanh P theo ph¬ng ph¸p collocation nhê c¸c c«ng thøc sau:
zp = Cpi C-1ijDg ,
trong ®ã Cp i (i=1,2,...,n) lµ ma trËn hiÖp ph¬ng sai hçn hîp cña dÞ thêng ®é cao- dÞ thêng träng lùc gi÷a ®iÓm xÐt P vµ c¸c ®iÓm ch¹y i; Cij lµ ma trËn hiÖp ph¬ng sai cña dÞ thêng träng lùc gi÷a c¸c ®iÓm ch¹y ; Dg lµ ma trËn gi¸ trÞ dÞ thêng träng lùc t¹i c¸c ®iÓm ch¹y.
§Ó triÓn khai tÝnh to¸n, chóng t«i còng sö dông m« h×nh träng trêng ®· cho ë môc tríc. VÊn ®Ò cÇn gi¶i quyÕt lµ ph¶i cã ®îc c¸c hµm hiÖp ph¬ng sai cña dÞ thêng träng lùc vµ hµm hiÖp ph¬ng hçn hîp dÞ thêng ®é cao- dÞ thêng träng lùc.
Víi môc ®Ých nµy chóng t«i ®· tiÕn hµnh x¸c ®Þnh c¸c gi¸ trÞ hiÖp ph¬ng sai thùc nghiÖm cho mçi lo¹i råi lùa chän c¸c hµm hiÖp ph¬ng sai t¬ng øng.
§· xÐt mét sè m« h×nh hiÖp ph¬ng sai phæ biÕn nh sau: m« h×nh Hirvonen, m« h×nh Kaula, m« h×nh cosin-mò, m« h×nh Markov bËc ba.
Trong c¸c c«ng thøc trªn DDg lµ ph¬ng sai dÞ thêng träng lùc; L lµ b¸n kÝnh ®Æc trng; a lµ tham sè bæ sung; S lµ kho¶ng c¸ch gi÷a c¸c ®iÓm xÐt.
Gi¸ trÞ cña c¸c tham sè cña c¸c m« h×nh cô thÓ ®îc chóng t«i x¸c ®Þnh t¬ng øng víi m« h×nh träng trêng ®· nªu ë trªn. Víi c¸c hµm hiÖp ph¬ng sai dÞ thêng träng lùc vµ hiÖp ph¬ng sai dÞ thêng ®é cao- dÞ thêng träng lùc cã c¸c tham sè ®· nªu chóng t«i ®· tiÕn hµnh tÝnh dÞ thêng ®é cao b»ng ph¬ng ph¸p collocation cho c¸c trêng hîp kh¸c nhau cña kÝch thíc « chuÈn còng nh ®é réng vïng tÝnh. KÕt qu¶ tÝnh tãan víi c¸c ph¬ng ¸n sö dông hµm hiÖp ph¬ng sai kh¸c nhau cho thÊy lµ ph¬ng ¸n sö dông m« h×nh Kaula cho hµm hiÖp ph¬ng sai dÞ thêng träng lùc vµ m« h×nh Hirvonen cho hµm hiÖp ph¬ng sai dÞ thêng ®é cao- dÞ thêng träng lùc lµ tèt nhÊt. Sè liÖu tÝnh tãan cô thÓ ®îc nªu trong cïng b¶ng víi kÕt qu¶ tÝnh theo ph¬ng ph¸p Stokes.
3. NhËn xÐt, so s¸nh c¸c ph¬ng ph¸p tÝnh dÞ thêng ®é cao theo sè liÖu träng lùc
- Víi m« h×nh träng trêng cã ®é phøc t¹p t¬ng øng víi vïng trung du vµ vïng nói níc ta, kÕt qu¶ tÝnh dÞ thêng ®é cao theo c¶ hai ph¬ng ph¸p (c«ng thøc Stokes vµ collocation) ®Òu cho thÊy quy luËt chung lµ: møc ®é ¶nh hëng kh¸c biÖt gi÷a kÝch thíc « chuÈn kh¸c nhau trong ph¹m vi tíi 10km lµ kh«ng ®¸ng kÓ, trong khi ®é réng vïng xÐt l¹i lµ yÕu tè ¶nh hëng rÊt m¹nh ®Õn ®é chÝnh x¸c cña dÞ thêng ®é cao; Cã thÓ thÊy ngay lµ b¸n kÝnh cña vïng gÇn trong ®ã cÇn cã sè liÖu träng lùc ph¶i ®¹t tíi cì kh«ng nhá h¬n 150km.
- Ph¬ng ph¸p sö dông c«ng thøc tÝch ph©n cña Stokes cho kÕt qu¶ tÝnh dÞ thêng ®é cao víi ®é chÝnh x¸c xÊp xØ so víi ph¬ng ph¸p collocation khi b¸n kÝnh vïng tÝnh ®¹t kho¶ng 120km. Nhng ph¬ng ph¸p tÝch ph©n Stokes cho ®é chÝnh x¸c cao h¬n khi b¸n kÝnh vïng tÝnh t¨ng tíi cì 150km. §iÒu nµy còng cã nghÜa lµ kh«ng nªn dïng ph¬ng ph¸p collocation khi vïng xÐt cã b¸n kÝnh lín. §©y còng cã thÓ xem lµ mét h¹n chÕ n÷a cña ph¬ng ph¸p nµy.
Ngoµi ra cßn ph¶i tÝnh ®Õn nh÷ng trë ng¹i nhÊt ®Þnh vÒ mÆt tÝnh tãan khi kÝch cì cña ma trËn hiÖp ph¬ng sai cã thÓ trë nªn rÊt lín, ch¼ng h¹n, trong trêng hîp « chuÈn cã kÝch cì 5kmx5km, cßn vïng tÝnh më réng tíi 1000kmx1000km.
3.1.4. Mèi quan hÖ gi÷a dÞ thêng ®é cao träng lùc víi ®é cao tr¾c ®Þa vµ ®é cao chuÈn
MÆt ®Êt thùc
Teluroid
EllipsoidWGS-84
Ellipsoid chuÈn
H84
h84
H
D
M
z
hg
T¬ng øng víi h×nh vÏ ta cã c¸c biÓu thøc:
H = hg + z ; H84 = h84 + z .
Tõ ®©y ta rót ra
H84 - hg = z - D , DH84 - Dhg = Dz - dD . Nh ta thÊy, hiÖu gi÷a ®é cao tr¾c ®Þa so víi ellipsoid WGS-84 x¸c ®Þnh b»ng GPS vµ ®é cao chuÈn kh«ng b»ng dÞ thêng ®é cao mµ ta cã thÓ nhËn ®îc tõ viÖc gi¶i bµi tãan biÕn trÞ cña lý thuyÕt thÕ th«ng qua dÞ thêng träng lùc; CÇn ph¶i tÝnh ®Õn kho¶ng chªnh gi÷a mÆt ellipsoid WGS-84 vµ mÆt ellipsoid chuÈn n÷a. XÐt trêng hîp ellÝpoid chuÈn lµ ellÝpoid Helmert, ta cã:
HiÖu kho¶ng chªnh dD gi÷a hai ellipsoid
C¸c kinh tuyÕn
VÜ tuyÕn
104030’-104040’
104040’-104050’
104050’-105000’
0.0000m
0.0000m
0.0000m
21000’
- 0.0332
- 0.0331
- 0.0333
- 0.0663
- 0.0663
- 0.0665
0.0000
0.0000
0.0000
20050’
- 0.0331
- 0.0332
- 0.0333
- 0.0663
- 0.0664
- 0.0665
0.0000
0.0000
0.0000
20040’
- 0.0332
- 0.0333
- 0.0333
- 0.0664
- 0.0666
- 0.0666
0.0000
0.0000
0.0000
20030’
- 0.0332
- 0.0333
- 0.0334
- 0.0665
- 0.0665
- 0.0667
C¸c sè liÖu íc tÝnh cho thÊy:
- ë khu vùc ViÖt Nam vµ c¸c vïng phô cËn kho¶ng chªnh gi÷a ellipsoid Helmert vµ ellipsoid WGS-84 cã thÓ ®¹t tíi cì 10m vÒ trÞ sè.
- ë kho¶ng c¸ch cì 20km hiÖu kho¶ng chªnh gi÷a hai ellipsoid ®¹t 0,033m øng víi ®é lÖch t©m 10m vµ 0,066m øng víi ®é lÖch t©m 20m; Cßn ë kho¶ng c¸ch cì 40km hiÖu kho¶ng chªnh ®ã sÏ lµ 0,066m vµ 0,132m.
DÔ hiÓu lµ kh«ng thÓ bá qua ¶nh hëng cña ®¹i lîng nh thÕ trong kÕt qu¶ ®o cao GPS. §iÒu nµy cµng trë nªn bøc thiÕt trong trêng hîp ®ßi hái ®é chÝnh x¸c cao, cì centimÐt vµ nhá h¬n. §©y chÝnh lµ vÊn ®Ò cÇn ®îc tÝnh ®Õn khi ghÐp nèi sè liÖu träng lùc vµ sè liÖu ®o thuû chuÈn trong ®o cao GPS.
3.2. X¸c ®Þnh gi¸n tiÕp theo c¸c ph¬ng ph¸p néi suy
Trªn thùc tÕ kh«ng nhÊt thiÕt tÊt c¶ c¸c ®iÓm xÐt ph¶i cã dÞ thêng ®é cao ®îc x¸c ®Þnh trùc tiÕp theo sè liÖu träng lùc hoÆc trªn c¬ së ®ång thêi sö dông sè liÖu ®o GPS vµ sè liÖu ®o thñy chuÈn cã kÕt hîp sè liÖu träng lùc däc tuyÕn ®o thñy chuÈn. C¸c ®iÓm cã dÞ thêng ®é cao nh thÕ ®îc gäi lµ c¸c ‘’®iÓm cøng” ( xem môc 1.2) . Tõ mét sè ‘’®iÓm cøng” dÞ thêng ®é cao z hay (H-hg) sÏ ®îc néi suy cho ®iÓm xÐt bÊt k× cã c¸c ‘’®iÓm cøng” bao quanh.
Chóng t«i sö dông m« h×nh träng trêng vµ sö dông mét sè ph¬ng ph¸p néi suy kh¸c nhau ®· ®îc c«ng bè vµ sö dông nhiÒu trong thùc tÕ ë trong vµ ngoµi níc, ®ã lµ: néi suy tuyÕn tÝnh (®a thøc bËc nhÊt), néi suy theo ®a thøc bËc hai, néi suy kriging, néi suy collocation, néi suy spline.
§Ó kh¶o s¸t c¸c ph¬ng ph¸p néi suy ®îc tr×nh bµy ë trªn, chóng t«i ®· sö dông 3 m« h×nh trong trêng ®îc t¹o bëi c¸c nguån nhiÔu ®a d¹ng t¬ng øng víi møc ®é phøc t¹p kh¸c nhau cña trêng dÞ thêng ®é cao trong thùc tÕ.
M« h×nh sè 1:
Sè lîng nguån nhiÔu : 36 ; zMax = 6,277 m ; zMin = - 7,025 m ;
zTB = 1,244 m .
M« h×nh sè 2:
Sè lîng nguån nhiÔu : 36 ; zMax = 5,411 m ; zMin = - 4,900 m ;
zTB = 0,433 m .
M« h×nh sè 3:
Sè lîng nguån nhiÔu : 121 ; zMax = 10,339 m ; zMin = - 10,489 m ; zTB = - 2,910 m .
Trªn mçi m« h×nh ®Òu kh¶o s¸t c¶ 5 ph¬ng ph¸p néi suy ®· nªu. Kho¶ng c¸ch gi÷a c¸c “®iÓm cøng” ®îc lÊy lÇn lît b»ng 5 km, 10km, 15km, 20km. Khu vùc xÐt tr¶i réng mçi chiÒu 120km.
§é chÝnh x¸c cña kÕt qu¶ néi suy dÞ thêng ®é cao øng víi mçi ph¬ng ph¸p ®îc thÓ hiÖn qua c¸c ®¹i lîng sau :
mmax = |Dzj|max; mmin = |Dzj|min
;
n lµ sè lîng ®iÓm ®îc néi suy; Dz lµ hiÖu gi÷a gi¸ trÞ dÞ thêng ®é cao nhËn ®îc th«ng qua néi suy vµ gi¸ trÞ dÞ thêng ®é cao chÝnh x¸c tÝnh theo c¸c c«ng thøc cho tríc cña m« h×nh träng trêng.
KÕt qu¶ ®¸nh gi¸ sai sè cho tõng ph¬ng ph¸p néi suy ë c¸c kho¶ng c¸ch kh¸c nhau gi÷a c¸c “®iÓm cøng” cho thÊy:
-Sai sè néi suy trung ph¬ng cã trÞ sè lín h¬n sai sè néi suy trung b×nh. Do vËy, sau ®©y ta sÏ chØ xÐt ®Õn sai sè néi suy trung ph¬ng.
- Ph¬ng ph¸p néi suy ®a thøc víi 6 tham sè cho sai sè néi suy tíi hµng mÐt, tøc lµ qu¸ lín so víi c¸c ph¬ng ph¸p kh¸c.
- Trong c¸c ph¬ng ph¸p cßn l¹i th× ph¬ng ph¸p collocation cho kÕt qu¶ néi suy tèt nhÊt, råi ®Õn ph¬ng ph¸p spline vµ cuèi cïng lµ ph¬ng ph¸p kriging. §iÒu nµy thÓ hiÖn rÊt râ ë c¸c kho¶ng c¸ch néi suy kh«ng lín.
- Sai sè néi suy phô thuéc rÊt m¹nh vµo kho¶ng c¸ch néi suy. Ch¼ng h¹n víi ph¬ng ph¸p collocation, khi kho¶ng c¸ch néi suy t¨ng 2 lÇn th× sai sè néi suy cã thÓ t¨ng tíi cì 10 lÇn.
- Sai sè néi suy thay ®æi tïy thuéc vµo møc ®é phøc t¹p cña m« h×nh. ë kho¶ng c¸ch cì 5 km sai sè néi suy trªn c¶ 3 m« h×nh kh«ng vît qu¸ 0,01 m. Nhng ë kho¶ng c¸ch tíi 10 km sai sè néi suy trªn 2 m« h×nh víi møc ®é phøc t¹p võa ph¶i (m« h×nh 1 vµ m« h×nh 2), ®¹t cì 0,03 - 0,04 m, cßn ë m« h×nh phøc t¹p h¬n (m« h×nh 3) - tíi 0,11 m. ë kho¶ng c¸ch tíi 15 km, c¸c gi¸ trÞ sai sè néi suy t¬ng øng b»ng 0,16 m ; 0,11 m vµ 0,27 m.
3.2.2 Kh¶o s¸t dùa trªn sè liÖu thùc tÕ
Nh ®· thÊy ë trªn, trong phÇn kh¶o s¸t trªn m« h×nh, ph¬ng ph¸p néi suy collocation cho kÕt qu¶ tèt nhÊt. Sau ®©y ta sÏ xÐt thªm vÒ ph¬ng ph¸p nµy trªn c¬ së sö dông hµm hiÖp ph¬ng sai ®îc rót ra tõ sè liÖu träng lùc thùc tÕ ë ViÖt Nam.
1. X¸c ®Þnh hµm hiÖp ph¬ng sai dÞ thêng träng lùc ë ViÖt Nam
L·nh thæ ViÖt Nam ®îc chóng t«i chia ra 9 vïng víi ®é vÜ, ®é kinh vµ sè lîng ®iÓm träng lùc cô thÓ. Ngoµi ra cßn xÐt riªng vïng ®ång b»ng B¾c bé vµ thªm vïng VÞnh B¾c bé.
C¸c ®iÓm träng lùc ®îc sö dông cã gi¸ trÞ to¹ ®é ®îc tÝnh chuyÓn tõ hÖ HN-72 vÒ hÖ VN-2000. C¸c gi¸ trÞ dÞ thêng träng lùc ®îc sö dông lµ dÞ thêng Bouguer víi gi¸ trÞ träng lùc b×nh thêng ®· ®îc tÝnh chuyÓn tõ c«ng thøc Helmert (1901-1909) vÒ c«ng thøc øng víi hÖ to¹ ®é WGS-84.
Sö dông c¸c gi¸ trÞ dÞ thêng träng lùc thùc tÕ, theo c¸ch lµm ®· tr×nh bµy ë phÇn 2, chóng t«i nhËn ®îc c¸c th«ng sè cña m« h×nh hµm hiÖp ph¬ng sai dÞ thêng träng lùc Bouguer cho c¸c vïng cô thÓ ë níc ta.
2. Néi suy dÞ thêng ®é cao b»ng ph¬ng ph¸p collocation kh«ng dïng ®Õn sè liÖu träng lùc
Gi¶ sö c¸c “®iÓm cøng” n»m ë bèn ®Ønh cña « vu«ng víi c¹nh S cã c¸c gi¸ trÞ dÞ thêng ®é cao ®· biÕt lµ z1, z2, z3 vµ z4. Khi ®ã dÞ thêng ®é cao t¹i ®iÓm xÐt tuú ý j sÏ ®îc x¸c ®Þnh b»ng ph¬ng ph¸p néi suy theo c«ng thøc:
.
Ph¬ng sai cña sai sè néi suy t¬ng øng b»ng :
szzj = Dz - Czj z C-1zS CTzjz ; .
Trong c¸c biÓu thøc trªn DDg lµ ph¬ng sai cña dÞ thêng träng lùc; L lµ b¸n kÝnh ®Æc trng; g lµ gi¸ trÞ träng lùc chuÈn.
s
§Ó thùc hiÖn tÝnh toµn cô thÓ, chóng t«i ®· sö dông c¸c th«ng sè DDg vµ L ®îc rót ra theo sè liÖu träng lùc thùc tÕ nh ®· nªu ë môc tríc.
Kho¶ng c¸ch S gi÷a c¸c “®iÓm cøng” ®îc lÊy lÇn lît b»ng 25km, 50km, 75km, 100km, 150km vµ 200km. Sè liÖu tÝnh to¸n cô thÓ ®îc cho trong b¶ng sau:
Sai sè néi suy dÞ thêng ®é cao
S(km)
Vïng xÐt
25
50
75
100
T©y b¾c B¾c bé
DDg = 1037 mgal2
L = 55,6 km
0,07m
0,23m
0,44m
0,68m
§«ng b»ng B¾c bé
DDg = 146,9 mgal2
L = 10,4 km
0,07
0,14
0,16
0,16
Trung bé
DDg = 370,8 mgal2
L = 17,8 km
0,09
0,23
0,34
0,40
Nam bé
DDg = 91,2 mgal2
L = 43,0 km
0,02
0,08
0,15
0,22
Sè liÖu trong b¶ng trªn cho thÊy lµ khi “®iÓm cøng” ®îc bè trÝ c¸ch ®Òu nhau víi kho¶ng c¸ch lµ 25km th× ta cã thÓ néi suy dÞ thêng ®é cao b»ng ph¬ng ph¸p collocation víi sai sè tèi ®a lµ 0,07m ë B¾c bé; 0,09m ë Trung bé vµ 0,02m ë Nam bé.
3. Néi suy dÞ thêng ®é cao b»ng ph¬ng ph¸p tuyÕn tÝnh cã dïng ®Õn sè liÖu träng lùc
DÞ thêng ®é cao träng lùc, nh ®· nãi, lµ do dÞ thêng träng lùc trong vïng gÇn trùc tiÕp bao quanh ®iÓm xÐt vµ dÞ thêng träng lùc trong vïng xa lµ phÇn cßn l¹i cña bÒ mÆt Tr¸i ®Êt g©y ra. Thµnh phÇn do vïng gÇn g©y ra thêng biÕn ®æi m¹nh va kh«ng ®Òu ®Æn gi÷a c¸c ®iÓm, vµ v× thÕ nã thêng cã sai sè lín khi ®îc néi suy, nhÊt lµ ë khu vùc cã trßng träng lùc phøc t¹p. Râ rµng lµ ®Ó n©ng cao ®é chÝnh x¸c néi suy dÞ thêng ®é cao, cÇn tÝnh ®Õn ¶nh hëng nµy, cô thÓ lµ cÇn lo¹i bá ¶nh hëng cña dÞ thêng träng lùc trong vïng gÇn ra khái c¸c gi¸ trÞ dÞ thêng ®é cao ®îc ®em néi suy. Thµnh phÇn dÞ thêng ®é cao cßn l¹i t¬ng øng sÏ biÕn ®æi ®Òu ®Æn h¬n, vµ khi ®ã ta cã thÓ sö dông c¸c ph¬ng ph¸p néi suy phï hîp, thËm chÝ ®¬n gi¶n h¬n mµ vÉn ®¹t yªu cÇu mong muèn. §¬ng nhiªn, ta sÏ ph¶i bï tr¶ l¹i cho gi¸ trÞ néi suy phÇn ¶nh hëng cña vïng gÇn ®· bÞ lo¹i ra tríc ®ã tøc lµ ë ®©y l¹i ¸p dông kÜ thuËt remove-compute-restore ®· cã dÞp ®Ò cËp ë môc 3.1.3.
Gi¶ sö cã hai ®iÓm ®é cao c¬ së A, B t¹i ®ã ®· biÕt ®é cao geoid lµ zA vµ zB ë c¸ch nhau mét kho¶ng b»ng yAB ; i lµ ®iÓm cÇn ®îc néi suy ®é cao geoid tõ c¸c ®iÓm c¬ së, n»m c¸ch A mét kho¶ng lµ yAi. Ta cßn cho r»ng trong ph¹m vi b¸n kÝnh y0 xung quanh mçi ®iÓm xÐt cã sè liÖu träng lùc ë d¹ng c¸c gi¸ trÞ dÞ thêng träng lùc.
§é cao geoid z cã thÓ ®îc biÓu diÔn nh sau: z = z1 + z2,, trong ®ã z1 lµ thµnh phÇn do dÞ thêng träng lùc trong vïng å1 víi b¸n kÝnh y0 g©y ra, z2 lµ thµnh phÇn do dÞ thêng träng lùc trong vïng å2 cßn l¹i trªn bÒ mÆt Tr¸i ®Êt g©y ra.
§é cao geoid zi t¹i ®iÓm i cã thÓ ®îc x¸c ®Þnh b»ng c¸ch néi suy tuyÕn tÝnh tõ A, B theo c«ng thøc sau:
z1 = zi + ;
.
HiÖu sè gi÷a gi¸ trÞ zi2 vµ lµ ®¹i lîng ®Æc trng cho sai sè néi suy ®é cao geoid t¹i ®iÓm i. Gi¸ trÞ trung ph¬ng cña ®¹i lîng nµy ®îc ®¸nh gi¸ theo c«ng thøc:
Trong (3.60) DCm, Snm lµ c¸c hÖ sè ®iÒu hßa chuÈn hãa bËc n cÊp m cña thÕ träng trêng Tr¸i ®Êt; Pn lµ ®a thøc Legendrc bËc n; lµ hµm sè chÆn bËc n.
§Ó tÝnh tãan thùc nghiÖm, chóng t«i ®· sö dông c¸c gi¸ trÞ hÖ sè ®iÒu hßa cña thÕ träng trêng Tr¸i ®Êt theo m« h×nh RAPP-81 víi c«ng thøc nªu trªn cho c¸c gi¸ trÞ y0, y AB, yAi kh¸c nhau. KÕt qu¶ tÝnh tãan cho thÊy cã gi¸ trÞ lín nhÊt khi i n»m chÝnh gi÷a ®o¹n AB. Sau ®©y chóng t«i chØ nªu kÕt qu¶ tÝnh tãan cho ®iÓm nµy. KÝ hiÖu , ta cã:
yAB
y0
10
20
30
40
50
60
00
0.64m
1.14m
1.55m
1.91m
2.22m
2.50m
20
0.05
0.14
0.27
0.44
0.64
0.88
40
0.03
0.09
0.17
0.27
0.41
0.56
BiÓu diÔn c¸c gi¸ trÞ trong b¶ng lªn ®å thÞ, cã thÓ nhËn thÊy lµ khi yAB = 0.50 th× sai sè £ 0.02m, nÕu y0 = 20. §iÒu nµy cã nghÜa lµ khi cã ®îc sè liÖu träng lùc trong ph¹m vi b¸n kÝnh cì 200km xung quanh mçi ®iÓm xÐt, ta cã thÓ néi suy ®é cao geoid tõ hai ®iÓm c¸ch nhau kho¶ng 55km víi sai sè kh«ng vît qu¸ 0.02m.
§Ó cã ®îc gi¸ trÞ ®é cao geoid zi, ta cßn ph¶i tÝnh zi1 th«ng qua sè liÖu dÞ thêng träng lùc trong vïng n1 víi b¸n kÝnh y0 (dïng c«ng thøc Stokes). T¬ng øng, ta ph¶i tÝnh ®Õn sai sè §¹i lîng nµy ®· ®îc chóng t«i ®¸nh gi¸ cã trÞ sè kh«ng vît qu¸ 0.03m, nÕu y0 » 200km vµ mËt ®é ®iÓm träng lùc trong ®ã ®îc b¶o ®¶m lµ 1 ®iÓm/100km2. B©y giê ta cã thÓ viÕt:
ChÊp nhËn £ 0.03m, £ 0.02m, ta sÏ cã £ 0.04m.
0.05
0.10
0.15
0.20
0.25
0.30
1
2
3
y0AB
y0 = 40
y0 = 20
(m)
Nh vËy, nÕu cã ®îc c¸c ®iÓm träng lùc víi mËt ®é 1 ®iÓm/100km2 trong ph¹m vi b¸n kÝnh cì 200km xung quanh ®iÓm xÐt, ta cã thÓ nhËn ®îc gi¸ trÞ dÞ thêng ®é cao néi suy tõ hai ®iÓm c¸ch nhau tíi 50-60km víi sai sè kh«ng vît qu¸ 0.04m.
4. Néi suy dÞ thêng ®é cao cã dïng sè liÖu ®Þa h×nh
ë vïng trung du vµ nhÊt lµ ë vïng nói, ®é cao bÒ mÆt ®Þa h×nh biÕn ®æi m¹nh vµ nãi chung phøc t¹p, kÐo theo sù dao ®éng cña c¸c gÝa trÞ dÞ thêng ®é cao víi biªn ®é nhá, bíc sãng ng¾n vµ rÊt ng¾n trªn mét khu vùc thêng kh¸ hÑp, b¸n kÝnh cì 15 - 20km xung quanh ®iÓm xÐt. ChÝnh v× thÕ, khi muèn cã ®îc c¸c gi¸ trÞ dÞ thêng ®é cao víi sai sè nhá, ta cÇn tiÕn hµnh néi suy chóng trªn c¬ së tÝnh ®Õn ¶nh hëng cña ®é cao ®Þa h×nh vµ còng l¹i ¸p dông kÜ thuËt “remove-compute-restore”.
Khèi vËt chÊt bªn trong Tr¸i ®Êt cã thÓ ®îc chia lµm 2 phÇn: phÇn phÝa díi mÆt biÓn trung b×nh kÐo dµi vµ phÇn phÝa trªn nã lªn tíi bÒ mÆt tù nhiªn cña Tr¸i ®Êt. PhÇn phÝa díi lµ phÇn chÝnh, quyÕt ®Þnh ®é lín vµ t¹o ra sù thay ®æi quy m« khu vùc víi bíc sãng dµi, cßn phÇn phÝa trªn t¹o ra sù thay ®æi côc bé víi bíc sãng t¬ng ®èi ng¾n, trong ®ã cã ¶nh hëng cña ®é cao ®Þa h×nh víi bíc sãng ng¾n mµ ta ®· nh¾c tíi ë ®Çu tiÓu môc nµy. KÝ hiÖu c¸c thµnh phÇn t¬ng øng trong dÞ thêng ®é cao z lµ z’ vµ Dz , ta cã thÓ viÕt:
z = z’ +Dz
VÊn ®Ò ®Æt ra lµ cÇn tÝnh ®îc thµnh phÇn Dz ®Ó lo¹i trõ nã ra khái gi¸ trÞ dÞ thêng ®é cao vµ khi ®ã viÖc néi suy sÏ chØ tiÕn hµnh víi phÇn cßn l¹i lµ z’ = z - Dz .
§¹i lîng Dz cã thÓ ®îc x¸c ®Þnh theo c«ng thøc sau:
,
trong ®ã f lµ h»ng sè hÊp dÉn, d lµ mËt ®é vËt chÊt cña líp ®Þa h×nh; g lµ gi¸ trÞ träng lùc chuÈn trung b×nh cña Tr¸i ®Êt; h lµ ®é cao bÒ mÆt ®Þa h×nh (mÆt ®Êt thùc) so víi mÆt biÓn; hm lµ ®é cao cña bÒ mÆt tham kh¶o; r lµ kho¶ng c¸ch tõ ®iÓm xÐt ®Õn phÇn tö bÒ mÆt ds ; s lµ vïng bÒ mÆt ®Þa h×nh cÇn lÊy tÝch ph©n xung quanh ®iÓm xÐt. Ta h·y chän hÖ to¹ ®é côc bé víi gèc to¹ ®é ®Æt trïng ®iÓm xÐt, trôc x híng vÒ phÝa B¾c, trôc y híng vÒ phÝa §«ng.
Khi ®ã ta cã :
ViÖc lÊy tÝch ph©n theo vïng s cã thÓ tiÕn hµnh b»ng c¸ch ¸p dông tÝnh ph©n sè. Theo ®ã ta cã :
VÒ thùc chÊt vïng s ®îc chia thµnh c¸c « vu«ng giíi h¹n bëi c¸c hoµnh ®é xi-1 , xi vµ c¸c tung ®é yk-1, yk. §é cao hm cña bÒ mÆt tham kh¶o cã thÓ ®îc x¸c ®Þnh theo m« h×nh sè ®Þa h×nh hoÆc chØ cÇn lÊy b»ng ®é cao trung b×nh cña bÒ mÆt ®Þa h×nh trong ph¹m vi b¸n kÝnh vµi ba kil«mÐt xung quanh ®iÓm xÐt.
Ph¬ng ph¸p tÝnh ¶nh hëng cña ®é cao ®Þa h×nh trong dÞ thêng ®é cao theo c¸c c«ng thøc nªu trªn ®· ®îc chóng t«i ¸p dông cho vïng thùc nghiÖm cã ®Þa h×nh ®åi nói n»m s¸t biÓn víi kÝch thíc 15kmx 10km thuéc vïng CÈm ph¶- M«ng d¬ng tØnh Qu¶ng ninh ; §é cao ®Þa h×nh cña vïng xÐt n»m trong kho¶ng tõ 0m ®Õn 820m vµ cã gi¸ trÞ trung b×nh lµ 73,7m. Chóng t«i ®· sö dông 9 ®iÓm võa cã ®o GPS b»ng m¸y Trimble 4600LS, võa cã ®o thuû chuÈn h¹ng III. Gi¸ trÞ ®é cao ®Þa h×nh ë khu vùc thùc nghiÖm ®· ®îc lÊy tõ b¶n ®å ®Þa h×nh tØ lÖ 1/50.000. C¸c gÝa trÞ ¶nh hëng ®Þa h×nh Dz tÝnh ®îc cho ®iÓm xÐt cã thÓ ®¹t tíi trÞ sè 7cm, tøc lµ b»ng kho¶ng mét nöa ®¹i lîng H-h vµ mang c¶ dÊu d¬ng vµ dÊu ©m.
Víi 3 ph¬ng ¸n chän c¸c “®iÓm cøng” kh¸c nhau c¶ vÒ sè lîng vµ vÞ trÝ, chóng t«i ®· tiÕn hµnh néi suy c¸c ®¹i lîng (H-h) cã tÝnh ®Õn vµ kh«ng tÝnh ®Õn ®¹i lîng Dz. C¸c ph¬ng ph¸p néi suy ®îc sö sông lµ: néi suy tuyÕn tÝnh, néi suy b»ng ®a thøc bËc hai vµ néi suy spline. §é lÖch trung ph¬ng néi suy ®îc x¸c ®Þnh trªn c¬ së so s¸nh gi¸ trÞ nhËn ®îc b»ng néi suy vµ gi¸ trÞ ®· biÕt tÝnh to¸n thùc tÕ; Chóng ®îc cho trong b¶ng díi.
§é lÖch trung ph¬ng néi suy dÞ thêng ®é cao
Ph¬ng ph¸p néi suy
TuyÕn tÝnh
Spline
Sè lîng “®iÓm cøng”
5
6
7
5
6
7
Cã tÝnh ®Õn ¶nh hëng ®Þa h×nh (b¸n kÝnh tíi 15 km)
0.043m
0.047m
0.057m
0.044m
0.046m
0.053m
Cã tÝnh ®Õn ¶nh hëng ®Þa h×nh (b¸n kÝnh tíi 10 km)
0.049
0.052
0.063
0.047
0.047
0.058
Kh«ng tÝnh ®Õn ¶nh hëng ®Þa h×nh
0.065
0.068
0.047
0.061
0.053
0.061
Sè liÖu tÝnh to¸n nªu trong b¶ng tÝnh trªn cho thÊy:
- Néi suy dÞ thêng ®é cao trong trêng hîp cã tÝnh ®Õn ¶nh hëng ®Þa h×nh cho kÕt qu¶ tèt h¬n so víi trêng hîp kh«ng tÝnh ®Õn ¶nh hëng ®Þa h×nh. Cô thÓ, sè liÖu trung ph¬ng gi¶m ®i kho¶ng 2cm ( so s¸nh hµng 3 víi hµng 5 cña b¶ng)
- Vïng tÝnh ®Õn ¶nh hëng ®Þa h×nh cã b¸n kÝnh lín h¬n sÏ cho ta kÕt qu¶ néi suy dÞ thêng ®é cao tèt h¬n. Cô thÓ, ë vïng ®ang xÐt, khi b¸n kÝnh vïng tÝnh t¨ng tõ 10km lªn 15km, ®é lÖch trung ph¬ng néi suy gi¶m ®i 5mm. Tuy vËy, ch¾c ch¾n ®Õn mét ph¹m vi ®ñ réng nµo ®ã tuú thuéc vµo khu vùc cô thÓ viÖc t¨ng kÝch thíc vïng tÝnh sÏ trë nªn kh«ng cÇn thiÕt.
- Sè lîng “®iÓm cøng” ¶nh hëng kh«ng m¹nh ®Õn kÕt qu¶ néi suy. Do ®ã kh«ng cÇn thiÕt ph¶i dïng nhiÒu “®iÓm cøng”.
- ë vïng xÐt, ph¬ng ph¸p néi suy tuyÕn tÝnh vµ néi suy spline cho ®é chÝnh x¸c t¬ng ®¬ng, khi cã tÝnh ®Õn ¶nh hëng ®Þa h×nh. Cßn khi kh«ng tÝnh ®Õn ¶nh hëng ®Þa h×nh, hai ph¬ng ph¸p nµy cho kÕt qu¶ kh¸c nhau Ýt nhiÒu.
T¬ng øng, sai sè néi suy ®¹t 0,04m khi kho¶ng c¸ch trung b×nh gi÷a c¸c “®iÓm cøng” kÒ nhau b»ng 6,5km vµ kho¶ng c¸ch lín nhÊt tÝnh theo ®êng chÐo lµ 11,5km.
Ch¬ng 4
thùc nghiÖm ®o cao GPS ë khu vùc Sãc S¬n-Tam §¶o
4.1. Thùc tr¹ng sè liÖu träng lùc, sè liÖu thuû chuÈn, sè liÖu GPS vµ sè liÖu ®é cao ®Þa h×nh
4.1.1 T×nh h×nh sè liÖu träng lùc
C«ng t¸c ®o träng lùc ë ViÖt Nam ®îc b¾t ®Çu tiÕn hµnh tõ thêi Ph¸p thuéc, vµo n¨m 1930 díi sù chØ ®¹o vµ trùc tiÕp tham gia cña nhµ ®Þa vËt lý ngêi Ph¸p tªn lµ Lejay. C¶ th¶y ®Õn nay ë níc ta ®· ®o ®îc 4600 ®iÓm träng lùc phôc vô cho viÖc thµnh lËp b¶n ®å dÞ thêng träng lùc tØ lÖ 1:500.000 trªn ph¹m vi toµn quèc (sai sè dÞ thêng Bouguer <0,95-1,15 mgal), 3000 ®iÓm phôc vô cho viÖc thµnh lËp b¶n ®å dÞ thêng träng lùc tØ lÖ 1:200.000 cho vïng Hµ néi (sai sè dÞ thêng Bouguer <0,4 mgal), trªn 7400 ®iÓm cho viÖc thµnh lËp b¶n ®å dÞ thêng träng lùc tØ lÖ 1:100.000 - 1:200.000 cho vïng HËu giang, An giang, Minh h¶i (sai sè dÞ thêng 0,30-0,41 mgal) vµ hµng chôc ngh×n ®iÓm phôc vô cho tØ lÖ 1:100.000 - 1:50.000 trªn diÖn tÝch kho¶ng 80.000 km2 n»m r¶i r¸c ë c¸c vïng kh¸c nhau (sai sè dÞ thêng 0,25 - 0,35 mgal) còng nh nhiÒu khu vùc nhá hÑp trªn ph¹m vi l·nh thæ. Ngoµi ra Bé Tµi nguyªn vµ M«i trêng còng ®· cho ®o träng lùc däc c¸c tuyÕn thuû chuÈn h¹ng cao Nhµ níc víi kho¶ng trªn 5200 ®iÓm víi ®é chÝnh x¸c ®o ®¹c 0,30 mgal.
Trªn biÓn còng ®· cã nhiÒu vïng riªng biÖt ®îc ®o träng lùc däc theo tuyÕn víi gi·n c¸ch gi÷a c¸c tuyÕn kho¶ng 20-30 km, cßn gi÷a c¸c ®iÓm trªn tuyÕn - cì 1-2 km. Song c¸c sè liÖu ®o chñ yÕu do c¸c c«ng ty dÇu khÝ níc ngoµi qu¶n lÝ; chóng ta cha tiÕp nhËn vµ tËp hîp ®îc ®Çy ®ñ.
§iÒu ®¸ng lu ý lµ mËt ®é c¸c ®iÓm träng lùc rÊt kh«ng ®ång ®Òu gi÷a c¸c vïng kh¸c nhau trªn l·nh thæ còng nh l·nh h¶i. Trung b×nh trªn toµn quèc cø kho¶ng 50 -70 km2 cã 1 ®iÓm träng lùc. ë vïng ®ång b»ng B¾c bé vµ ®ång b»ng Nam bé mËt ®é cã thÓ t¨ng tíi 1 ®iÓm trªn 10 - 20 km2, nhng ë vïng nói phÝa B¾c, ë miÒn Trung vµ khu vùc Nam Trung bé mËt ®é l¹i gi¶m xuèng 300- 400 km2 thËm chÝ 700 - 800 km2 míi cã 1 ®iÓm.
Trªn vïng biÓn trong ph¹m vi tíi 300 - 400 km tÝnh tõ bê mËt ®é ®iÓm träng lùc cßn thÊp h¬n thÕ nhiÒu.
4.1.2. T×nh h×nh sè liÖu ®o cao thuû chuÈn
M¹ng líi ®é cao quèc gia ë níc ta ®îc x©y dùng theo nguyªn t¾c tõ tæng qu¸t ®Õn chi tiÕt gåm bèn h¹ng : h¹ng I , h¹ng II, h¹ng III vµ h¹ng IV. §iÓm khëi tÝnh ®é cao ®îc lÊy theo mùc níc biÓn trung b×nh nhiÒu n¨m t¹i tr¹m nghiÖm triÒu Hßn DÊu. M¹ng líi ®é cao quèc gia bao gåm c¸c tuyÕn ®o ®îc bè trÝ chñ yÕu däc theo c¸c tuyÕn ®êng giao th«ng tr¶i réng trªn ®Þa bµn c¶ níc trong ®ã cã 87 tuyÕn h¹ng I, h¹ng II víi 2076 mèc t¹o thµnh 30 vßng khÐp. M¹ng líi ®îc ®o tu©n thñ theo c¸c quy tr×nh, quy ph¹m ®· ban hµnh vµ sau gÇn 30 n¨m ®· ®îc hoµn thµnh trªn quy m« toµn quèc.
N¨m 1996 ®· hoµn thµnh viÖc b×nh sai tæng thÓ m¹ng líi ®é cao h¹ng I, h¹ng II toµn quèc, c¶ líi ”0” vµ líi ®é cao ”gèc” theo mÆt níc biÓn trung b×nh míi víi gi¸ trÞ h0 = 1.90 m. Trong qu¸ tr×nh tÝnh to¸n b×nh sai ®· c¶i chÝnh träng lùc vµ gi¸ trÞ ®é cao ®· ®îc ®a vÒ HÖ ®é cao chuÈn. §é chÝnh x¸c sau b×nh sai ®èi víi líi h¹ng I , II ®¹t ®îc nh sau:
+ Sai sè trung ph¬ng träng sè ®¬n vÞ m = + 0.00286 m;
+ Sai sè trung ph¬ng trªn 1 km lµ + 2.9 mm.
HiÖn nay c¸c tuyÕn thuû chuÈn ®ang ®îc ®o träng lùc däc tuyÕn ®Ó hoµn thiÖn viÖc tÝnh sè c¶i chÝnh do träng trêng Tr¸i ®Êt cho m¹ng líi ®é cao quèc gia. NhiÒu tuyÕn míi còng ®· vµ ®ang ®îc ®o nh»m t¨ng dµy mËt ®é ®iÓm thuû chuÈn nhµ níc trªn toµn l·nh thæ, ®Æc biÖt ë vïng nói. Tuy vËy, cã thÓ t¹m íc tÝnh lµ hiÖn nay mËt ®é c¸c ®iÓm h¹ng I, h¹ng II míi ë møc 1 ®iÓm/ 800 -1000 km2 ; ë vïng trung du, miÒn nói mËt ®é thùc tÕ cßn thÊp h¬n thÕ ®Õn 1,5 - 2 lÇn.
4.1.3. T×nh h×nh sè liÖu ®o GPS
C¸c m¸y thu GPS ®îc ®a vµo thùc tÕ s¶n xuÊt tr¾c ®Þa - b¶n ®å ë níc ta tõ ®Çu nh÷ng n¨m 90 cña thÕ kû tríc. §Õn nay c«ng nghÖ GPS ®· kh¸ phæ biÕn ë ViÖt Nam vµ ®· ph¸t huy u thÕ râ rµng vÒ mÆt x¸c ®Þnh to¹ ®é mÆt b»ng. Tuy vËy, tËn dông kh¶ n¨ng tiÒm Èn cña c«ng nghÖ nµy ®Ó gi¶i quyÕt bµi tãan x¸c ®Þnh ®é cao víi ®é chÝnh x¸c mong muèn cì thuû chuÈn nhµ níc, mµ tríc m¾t lµ thuû chuÈn h¹ng IV, cßn lµ vÊn ®Ò cÇn ®îc ®Çu t thÝch ®¸ng.
Trªn thùc tÕ viÖc truyÒn ®é cao theo ph¬ng ph¸p ®o cao GPS ë níc ta míi chØ ®îc triÓn khai ë mét sè khu vùc t¬ng ®èi hÑp vµ kh¸ t¶n m¹n. Nh×n chung, hÇu hÕt c¸c m¹ng líi GPS trong thùc tÕ s¶n xuÊt ë níc ta míi chØ ®¹t ®é chÝnh x¸c x¸c ®Þnh chªnh cao tr¾c ®Þa trªn 1 km cì t¬ng ®¬ng thuû chuÈn h¹ng IV nhµ níc, ngo¹i trõ rÊt Ýt trêng hîp c¸ biÖt ®¹t tíi cì thuû chuÈn h¹ng III.
M¹ng líi GPS cÊp ”0” víi 69 ®iÓm ®îc x©y dùng vµo cuèi n¨m 1995, M¸y ®o lµ lo¹i hai tÇn sè 4000SST vµ 4000SSE. ChiÒu dµi c¹nh trung b×nh gi÷a c¸c ®iÓm kÒ nhau lµ 70 km. §é chÝnh x¸c cña chªnh cao tr¾c ®Þa mDH < 0.03m. T¬ng øng cã thÓ suy ra sai sè trung ph¬ng trªn 1 km lµ .
4.1.4. T×nh h×nh sè liÖu ®é cao ®Þa h×nh
Trªn ph¹m vi l·nh thæ ViÖt Nam cã b¶n ®å ®Þa h×nh tØ lÖ 1/100.000 ®îc thµnh lËp trong thêi Ph¸p thuéc. Tõ sau n¨m 1954 ®Õn 1975 Mü ®· thµnh lËp b¶n ®å ®Þa h×nh tØ lÖ 1/150.000 trªn c¬ së tµi liÖu tr¾c ®Þa mÆt ®Êt vµ chôp ¶nh m¸y bay cho toµn bé l·nh thæ miÒn nam ViÖt Nam vµ hÇu hÕt l·nh thæ miÒn B¾c trong ®ã cã sö dông t liÖu b¶n ®å tõ thêi Ph¸p. §é chÝnh x¸c cña ®é cao lÊy tõ b¶n ®å nµy ®îc ®¸nh gi¸ cì 10 - 20m.
Trªn ph¹m vi miÒn B¾c Côc §o ®¹c B¶n ®å nhµ níc ®· tiÕn hµnh ®o vÏ b¶n ®å ®Þa h×nh tØ lÖ 1/25.000 ë hÇu hÕt khu vùc ®ång b»ng vµ trung du, tØ lÖ 1/10.000 ë mét sè vïng kinh tÕ ph¸t triÓn trong ®o chñ yÕu lµ vïng ®ång b»ng s«ng Hång vµ ven biÓn. §é chÝnh x¸c cña ®é cao x¸c ®Þnh theo b¶n ®å tØ lÖ nµy ®îc ®¸nh gi¸ cì 1 – 3 m.
Vµo nh÷ng n¨m 1995 – 1997 Liªn X« ®· thµnh lËp bé b¶n ®å ®Þa h×nh tØ lÖ 1/100.000 trªn toµn bé l·nh thæ ViÖt Nam dùa trªn sè liÖu chôp ¶nh m¸y bay vµ ¶nh vÖ tinh.
Vµo ®Çu nh÷ng n¨m 2000 Bé Tµi nguyªn vµ M«i trêng ®· hoµn thµnh bé b¶n ®å ®Þa h×nh tØ lÖ 1/50.000 cho toµn bé l·nh thæ vµ gÇn ®©y ®· sè ho¸ tÊt c¶ c¸c sè liÖu b¶n ®å nãi trªn.
Nh×n chung trªn toµn bé l·nh thæ níc ta cã thÓ cã ®îc c¸c sè liÖu ®é cao ®Þa h×nh víi ®é chÝnh x¸c trung b×nh cì 10 – 15 m. ë mét sè vïng sai sè ®é cao ®Þa h×nh ®îc b¶o ®¶m ë møc 3 – 5 m vµ ë mét sè khu vùc nhá – ë møc 1 – 3 m.
4.2. Giíi thiÖu khu vùc thùc nghiÖm
4.2.1 VÞ trÝ ®Þa lý, ®Þa h×nh
Khu vùc thùc nghiÖm cÇn cã mét sè lîng ®ñ lín c¸c ®iÓm cã ®é cao thuû chuÈn tõ h¹ng II trë lªn ®Ó sö dông víi t c¸ch lµ c¸c ®iÓm khëi tÝnh vµ c¸c ®iÓm kiÓm tra.
C¸c ®iÓm xÐt trong khu vùc thùc nghiÖm cÇn ®îc bè trÝ ë vïng cã sè liÖu träng lùc trong ph¹m vi cµng réng cµng tèt, Ýt nhÊt tíi b¸n kÝnh 150 - 200 km ®Ó cã thÓ kh¶o s¸t kh¶ n¨ng sö dông sè liÖu träng lùc trong ®o cao GPS.
Khu vùc thùc nghiÖm ph¶i ph¶n ¸nh ®Þa h×nh ë c¶ hai d¹ng : ®ång b»ng vµ vïng nói.
Ph¹m vi thùc nghiÖm ®îc xÐt cã quy m« cì vµi ba chôc kil«mÐt gi÷a c¸c ®iÓm cøng.
C¨n cø vµo c¸c yªu cÇu trªn ®©y vµ ®èi chiÕu víi t×nh h×nh sè liÖu thùc tÕ c¶ vÒ träng lùc, vÒ ®é cao thuû chuÈn chÝnh x¸c cao vµ vÒ ®Þa h×nh, chóng t«i ®· chän khu vùc ®Ó thùc nghiÖm lµ vïng Sãc s¬n-Tam ®¶o víi hai ®êng chÐo xÊp xØ 30 km vµ 34 km. C¸c gi¸ trÞ ®é vÜ vµ ®é kinh giíi h¹n cña khu vùc nµy nh sau :
BN = 210 20’ ; BS = 200 07’ ;LW = 1050 36’ ; LE = 1050 52’ .
§Þa h×nh khu ®o cã d¹ng trung du chuyÓn tiÕp gi÷a ®ång b»ng ë phÝa Nam vµ vïng ®åi nói ë phÝa B¾c - §«ng b¾c. §é cao lín nhÊt trªn ph¹m vi bè trÝ c¸c ®iÓm ®o lµ 55 m, thÊp nhÊt lµ 7 m vµ trung b×nh lµ 26 m.
4.2.2 Sè liÖu ®o ®¹c
Víi môc ®Ých thùc nghiÖm ®o cao GPS chóng ta cÇn cã hai d¹ng sè liÖu ®o chÝnh lµ : ®o GPS vµ ®o thuû chuÈn.
1. §o thuû chuÈn
Trªn ph¹m vi khu thùc nghiÖm cã s½n 6 mèc thuû chuÈn h¹ng I vµ 2 mèc h¹ng II nhµ níc. Dùa trªn c¸c mèc cã s½n, chóng t«i ph¸t triÓn thªm 7 mèc míi b»ng c¸ch ®o tuyÕn treo thuû chuÈn h¹ng II hai chiÒu tõ mèc gÇn nhÊt. Nh vËy lµ trªn khu ®o chóng ta cã ®îc 15 ®iÓm cã ®é cao thuû chuÈn víi cÊp h¹ng kh«ng thÊp h¬n h¹ng II, cô thÓ sai sè khÐp chªnh cao gi÷a ®o ®i vµ ®o vÒ kh«ng vît qu¸ 10mm.
2. §o GPS
ViÖc ®o GPS ®ù¬c tiÕn hµnh cho tÊt c¶ 15 ®iÓm thuû chuÈn ®· nªu ë trªn theo ph¬ng ph¸p ®o tÜnh t¬ng ®èi. M¸y GPS ®îc sö dông lµ m¸y thu hai tÇn, hai hÖ (Navstar-Glonass) lo¹i GB 1000 do h·ng Topcon (NhËt B¶n) chÕ t¹o. C¸c vÐct¬ c¹nh ®¸y (baseline) ®îc ®o ®éc lËp víi nhau b»ng 2 m¸y thu víi ca ®o kÐo dµi kh«ng díi 90m. C¶ th¶y ®· ®o ®îc 25 baseline gi÷a 15 ®iÓm.
Cã 2 ®iÓm thuéc m¹ng líi GPS nãi trªn ®· ®îc xö lý kÕt hîp víi c¸c tr¹m GPS quèc gia ë Hµ giang, Cao b»ng vµ §iÖn biªn cã ®o nèi víi m¹ng líi GPS quèc tÕ. Nhê vËy, chóng cã to¹ ®é trong hÖ ITRF. Sai sè ®é cao tr¾c ®Þa cña 2 ®iÓm ®ã còng nh cña 3 tr¹m quèc gia ®îc ®¸nh gi¸ kh«ng lín h¬n 0,1m.
M¹ng líi thùc nghiÖm ( sau ®©y ta sÏ gäi lµ m¹ng líi Sãc s¬n-Tam ®¶o) ®îc xö lý b»ng phÇn mÒm GPSurvey 2.35. KÕt qu¶ tÝnh to¸n b×nh sai ®îc cho trong hÖ ITRF víi ellipsoid WGS-84. Dùa vµo c¸c chªnh cao tríc b×nh sai, ta sÏ tÝnh ®îc sai sè khÐp theo c¸c vßng khÐp kÝn. C¶ th¶y trong m¹ng líi cã 13 vßng ®o ®éc lËp.
§èi víi m¹ng líi GPS ®ang xÐt ta cã :
mDH = 0.008 m trªn 1km.
KÕt qu¶ ®¸nh gi¸ ®é chÝnh x¸c cña chªnh cao x¸c ®Þnh b»ng GPS th«ng qua sè liÖu b×nh sai cña 25 vec t¬ c¹nh cho ta:
m’DH = 0.015m trªn 1 km.
4.3 Xö lý tÝnh to¸n
4.3.1 TÝnh ®é cao chuÈn cho c¸c mèc thuû chuÈn
C¸c mèc thuû chuÈn trong khu vùc thùc nghiÖm ®Òu lµ mèc h¹ng II trë lªn, do vËy chóng cÇn ®îc tÝnh ®é cao trong mét hÖ ®é cao chÆt chÏ, cô thÓ lµ hÖ ®é cao chuÈn. Víi môc ®Ých nµy chóng t«i ®· dïng bé sè liÖu dÞ thêng träng lùc trung b×nh ho¸ theo c¸c « chuÈn 5’ x 5’ cho toµn bé l·nh thæ ViÖt Nam mµ chóng t«i ®· cã dÞp sö dông trong qu¸ tr×nh xö lý to¸n häc m¹ng líi ®é cao quèc gia cña níc ta vµo n¨m 1996. Trªn c¬ së ®ã chóng t«i ®· tÝnh ra hiÖu gi÷a ®é cao tr¾c ®Þa vµ ®é cao chuÈn cho tÊt c¶ 15 ®iÓm xÐt.
4.3.2. TÝnh hiÖu gi÷a ®é cao tr¾c ®Þa vµ ®é cao chuÈn
4.3.3 Thµnh lËp b¶n ®å dÞ thêng ®é cao khu vùc thùc nghiÖm
1.Theo sè liÖu ®é cao tr¾c ®Þa vµ ®é cao chuÈn
2. Theo sè liÖu träng lùc, cô thÓ lµ:
- DÞ thêng Bouguer trong ph¹m vi b¸n kÝnh 55’ (» 100 km) vµ trong ph¹m vi b¸n kÝnh 40 (» 440 km) xung quanh ®iÓm xÐt, cßn vïng ngoµi dïng hÖ sè ®iÒu hoµ cña m« h×nh träng trêng EGM-96.
- DÞ thêng Faye trong ph¹m vi b¸n kÝnh 55’ (» 100 km) vµ trong ph¹m vi b¸n kÝnh 40 (» 440 km) xung quanh ®iÓm xÐt, cßn vïng ngoµi dïng hÖ sè ®iÒu hoµ cña m« h×nh träng trêng EGM-96.
- ChØ dïng hÖ sè ®iÒu hoµ cña m« h×nh träng trêng EGM-96.
§Ó minh ho¹ chóng t«i xin giíi thiÖu b¶n ®å dÞ thêng ®é cao x©y dùng theo sè liÖu GPS-thuû chuÈn trong h×nh vÏ trªn trang 35.
4.3.4 Néi suy hiÖu gi÷a ®é cao tr¾c ®Þa vµ ®é cao chuÈn
C¸c gi¸ trÞ ( H - hg ) ®îc néi suy tõ c¸c “®iÓm cøng” theo c¸c ph¬ng ¸n kh¸c nhau :
Thay ®æi sè lîng “®iÓm cøng”
Sè lîng “®iÓm cøng” ®îc lÊy lÇn lît lµ : 8, 7, 4 .
2. Dïng c¸c ph¬ng ph¸p néi suy kh¸c nhau
§· tiÕn hµnh néi suy theo 3 ph¬ng ph¸p kh¸c nhau, ®ã lµ : néi suy tuyÕn tÝnh, néi suy b»ng ®a thøc bËc 2, néi suy spline.
3. Sö dông thªm sè liÖu träng lùc
Trong khi néi suy chóng t«i ®· sö dông thªm c¸c gi¸ trÞ dÞ thêng ®é cao träng lùc ®îc tÝnh theo c¸c lo¹i dÞ thêng träng lùc kh¸c nhau ®· cho ë phÇn tríc.
4.3.5 TÝnh ®é cao chuÈn vµ ®¸nh gi¸ ®é chÝnh x¸c
Trªn c¬ së nhËn ®îc (H-hg)n«isuy , ta tÝnh ®é cao chuÈn t¹i ®iÓm xÐt theo biÓu thøc :
.
§©y chÝnh lµ gi¸ trÞ ®é cao chuÈn cÇn x¸c ®Þnh b»ng ph¬ng ph¸p ®o cao GPS. §é chÝnh x¸c cña kÕt qu¶ ®îc ®¸nh gi¸ nh sau:
,
trong ®ã lµ gi¸ trÞ ®é cao chuÈn ®· biÕt tríc cña ®iÓm j .
KÕt qu¶ tÝnh to¸n cô thÓ ®îc cho trong b¶ng díi :
Sai sè x¸c ®Þnh ®é cao chuÈn b»ng ®o cao GPS
Sè lîng ®iÓm cøng
Ph¬ng ph¸p néi suy
8
7
4
TuyÕn tÝnh
- ThuÇn tuý
- Thªm ¶nh hëng cña dÞ thêng Bouguer (55’-55’)
T Thªm ¶nh hëng cña dÞ thêng Bouguer (55’- 40)
T Thªm ¶nh hëng cña dÞ thêng Faye (55’-55’)
T Thªm ¶nh hëng cña dÞ thêng Faye (55’-40)
Thªm m« h×nh EGM -96
§a thøc bËc 2
ThuÇn tuý
Thªm ¶nh hëng cña dÞ thêng Bouguer (55’-55’)
Thªm ¶nh hëng cña dÞ thêng Bouguer (55’- 40)
Thªm ¶nh hëng cña dÞ thêng Faye (55’-55’)
Thªm ¶nh hëng cña dÞ thêng Faye (55’-40)
Thªm m« h×nh EGM -96
Spline
ThuÇn tuý
Thªm ¶nh hëng cña dÞ thêng Bouguer (55’-55’)
Thªm ¶nh hëng cña dÞ thêng Bouguer (55’- 40)
Thªm ¶nh hëng cña dÞ thêng Faye (55’-55’)
Thªm ¶nh hëng cña dÞ thêng Faye (55’-40)
Thªm m« h×nh EGM -96
0.008 m
0.013
0.015
0.027
0.038
0.028
0.008 m
0.012
0.011
0.029
0.039
0.008
0.010 m
0.014
0.015
0.023
0.028
0.010
0.009 m
0.012
0.014
0.029
0.029
0.034
0.010 m
0.011
0.011
0.056
0.048
0.010
0.013 m
0.016
0.015
0.058
0.056
0.015
0.012 m
0.016
0.020
0.030
0.034
0.036
7.351 m
0.341
0.254
0.134
1.327
1.306
0.015 m
0.020
0.024
0.034
0.037
0.029
Sè liÖu tÝnh to¸n nªu trong b¶ng trªn cho thÊy :
- ë khu vùc thùc nghiÖm víi 4 “®iÓm cøng” bè trÝ c¸ch nhau kho¶ng 15-28 km vµ ®iÓm xÐt n»m c¸ch “®iÓm cøng” trung b×nh cì 15 km th× ®é cao chuÈn ®îc x¸c ®Þnh b»ng ®o cao GPS cã sai sè trung ph¬ng kh«ng vît qu¸ 0,015 m, tøc lµ ®¹t ®é chÝnh x¸c kh«ng thÊp h¬n thuû chuÈn h¹ng III nhµ níc. Khi mËt ®é “®iÓm cøng” t¨ng lªn gÊp 2 lÇn, ®é chÝnh x¸c t¬ng øng sÏ t¨ng lªn Ýt nhiÒu, ®¹t cì 0,01 m.
- §é chÝnh x¸c nªu trªn chØ ®ßi hái cã sè liÖu ®o GPS vµ ®o thuû chuÈn. C¸c sè liÖu bæ sung nh : dÞ thêng ®é cao x¸c ®Þnh theo dÞ thêng träng lùc chi tiÕt còng nh m« h×nh träng trêng cña Tr¸i ®Êt kh«ng cho kÕt qu¶ tèt h¬n.
- C¸c ph¬ng ph¸p néi suy kh¸c nhau cho kÕt qu¶ hÇu nh kh«ng kh¸c biÖt khi sè liÖu “®iÓm cøng” ®¹t tõ tèi thiÓu trë lªn øng víi mçi ph¬ng ph¸p. Tuy vËy sè lîng “®iÓm cøng” trong ph¬ng ph¸p tuyÕn tÝnh vµ ph¬ng ph¸p spline chØ lµ 3 - 4 ®iÓm còng ®· ®¶m b¶o ®é chÝnh x¸c ë møc cao trong bµi to¸n x¸c ®Þnh ®é cao chuÈn b»ng ®o cao GPS.
KÕt luËn
Trªn c¬ së kh¶o s¸t lý thuyÕt trong ®ã cã sö dông m« h×nh träng trêng nhiÔu kÕt hîp víi sè liÖu träng lùc vµ sè liÖu ®Þa h×nh thùc tÕ cña níc ta, ®ång thêi triÓn khai thùc nghiÖm ë mét khu vùc ®Þa h×nh trung du chuyÓn tiÕp gi÷a ®ång b»ng vµ vïng nói , ®Ò tµi ®· thu nhËn ®îc c¸c kÕt qu¶ chÝnh sau ®©y :
- §· chØ ra r»ng ®Ó cã thÓ ®¹t ®îc kÕt qu¶ x¸c ®Þnh ®é cao chuÈn b»ng ®o cao GPS víi ®é chÝnh x¸c t¬ng ®¬ng víi thñy chuÈn truyÒn thèng ®îc ®Æc trng bëi sai sè trung ph¬ng trªn 1 km lµ m th× sai sè x¸c ®Þnh ®é cao tr¾c ®Þa trªn c¬ së ®o GPS còng nh sai sè x¸c ®Þnh trùc tiÕp dÞ thêng ®é cao ph¶i kh«ng lín h¬n , trong ®ã L tÝnh b»ng km lµ kho¶ng c¸ch gi÷a “®iÓm cøng” vµ “®iÓm xÐt”; cßn trong trêng hîp dÞ thêng ®é cao ®îc x¸c ®Þnh trªn c¬ së néi suy tõ N “®iÓm cøng” th× sai sè ®é cao tr¾c ®Þa còng nh sai sè ®é cao thñy chuÈn t¹i c¸c “®iÓm cøng” ph¶i kh«ng lín h¬n vµ sai sè x¸c ®Þnh ®é cao tr¾c ®Þa t¹i ®iÓm xÐt ph¶i kh«ng vît qu¸ . Víi N = 3, L = 20 km th× yªu cÇu t¬ng ®¬ng thñy chuÈn h¹ng III ®ßi hái c¸c gi¸ trÞ sai sè nªu trªn t¬ng øng b»ng 39 mm vµ 32 mm.
- Sai sè x¸c ®Þnh hiÖu ®é cao tr¾c ®Þa tõ kÕt qu¶ ®o GPS cã trÞ sè cïng cì víi sai sè x¸c ®Þnh hiÖu täa ®é vu«ng gãc kh«ng gian gi÷a hai ®Çu vÐc t¬ c¹nh ®o. §Ó cho sai sè nµy kh«ng vît qu¸ 0,03 m th× sai sè ®o GPS ph¶i nhá h¬n 0,03 m, ®ång thêi sai sè täa ®é mÆt b»ng cña ®iÓm ®Çu c¹nh ®o ph¶i ®¹t cì 0,1 m, cßn sai sè ®é cao – cì 0,5 m vµ chiÒu dµi c¹nh kh«ng nªn lín h¬n 50 – 60 km.
-NÕu dÞ thêng ®é cao ®îc x¸c ®Þnh trùc tiÕp theo sè liÖu träng lùc th× cÇn ph¶i b¶o ®¶m sao cho cã ®ñ gi¸ trÞ dÞ thêng träng lùc trong ph¹m vi b¸n kÝnh kh«ng nhá h¬n 150 km xung quanh ®iÓm xÐt víi mËt ®é kh«ng tha h¬n 1 ®iÓm / 100 km2. Sai sè cña gi¸ trÞ träng lùc ®o ®îc chØ cÇn ®¹t ë møc kh«ng vît qu¸ 0,5 mgal. T¬ng øng sai sè cña dÞ thêng ®é cao trong ®iÒu kiÖn níc ta kh«ng vît qu¸ 0,04 m.
-§Ó tÝnh dÞ thêng ®é cao theo sè liÖu träng lùc th× ph¬ng ph¸p sö dông tÝch ph©n Stokes lµ tiÖn lîi h¬n c¶, trong ®ã ¶nh hëng cña vïng gÇn ®îc tÝnh theo tÝch ph©n sè, cßn ¶nh hëng cña vïng xa – theo hÖ sè ®iÒu hßa cña m« h×nh träng trêng Tr¸i ®Êt.
- Khi dÞ thêng ®é cao ®îc x¸c ®Þnh gi¸n tiÕp trªn c¬ së néi suy th× nªn sö dông ph¬ng ph¸p néi suy spline, thËm chÝ, ®¬n gi¶n h¬n – ph¬ng ph¸p néi suy tuyÕn tÝnh, v× c¸c ph¬ng ph¸p nµy ®¶m b¶o ®é chÝnh x¸c cao, tho¶ m·n c¸c yªu cÇu cña thùc tÕ, trong khi ®ã l¹i ®ßi hái sè lîng “®iÓm cøng” ë møc thÊp nhÊt, cì 3- 4 ®iÓm.
- Khi néi suy dÞ thêng ®é cao gi÷a c¸c ®iÓm cøng víi sè liÖu GPS vµ thñy chuÈn cã thÓ sö dông thªm sè liÖu träng lùc vµ sè liÖu ®é cao ®Þa h×nh. Sè liÖu träng lùc cho phÐp kÐo gi·n kho¶ng c¸ch gi÷a c¸c “®iÓm cøng” tíi 50-60 km, nhng sÏ kh«ng ®em l¹i hiÖu qu¶ cao khi c¸c “®iÓm cøng” ®îc bè trÝ kh«ng qu¸ tha, ch¼ng h¹n c¸ch nhau cì 20 – 30 km.
- ë vïng nói sè liÖu ®é cao ®Þa h×nh cã thÓ cho phÐp c¶i thiÖn ®é chÝnh x¸c néi suy dÞ thêng ®é cao; Tuy vËy kho¶ng c¸ch gi÷a c¸c “®iÓm cøng” chØ nªn giíi h¹n cì 5 - 10 km.
- Sù chªnh kh¸c gi÷a c¸c gi¸ trÞ ®é cao chuÈn ®îc x¸c ®Þnh b»ng ®o cao GPS vµ b»ng ®o thñy chuÈn kÕt hîp víi sè liÖu träng lùc theo c¸ch lµm truyÒn thèng lµ kh«ng nhá. Trªn ph¹m vi l·nh thæ níc ta vµ c¸c vïng phô cËn, kho¶ng chªnh nãi trªn ë kho¶ng c¸ch 20 km cã thÓ thay ®æi tíi 0,03 – 0,06 m, thËm chÝ ë kho¶ng c¸ch 40 km – tíi 0,13 m. §iÒu nµy cÇn ®îc tÝnh ®Õn khi ghÐp nèi kÕt qu¶ x¸c ®Þnh ®é cao chuÈn theo ph¬ng ph¸p truyÒn thèng vµ theo ph¬ng ph¸p ®o cao GPS, nhÊt lµ trong trêng hîp yªu cÇu ®é chÝnh x¸c cao.
- Trªn c¬ së thùc nghiÖm ®o cao GPS ë vïng Sãc S¬n – Tam §¶o cã thÓ thÊy lµ trªn thùc tÕ ®· ®¹t ®îc kÕt qu¶ ®o cao GPS nh»m x¸c ®Þnh ®é cao chuÈn víi ®é chÝnh x¸c t¬ng ®¬ng thñy chuÈn h¹ng III nhµ níc. §©y cã thÓ ®îc xem lµ kÕt qu¶ ®Çu tiªn trªn híng nghiªn cøu nµy ë níc ta.
Quy tr×nh c«ng nghÖ ®o cao GPS t¬ng ®¬ng
thuû chuÈn h¹ng III ë ViÖt Nam
1. Khu vùc triÓn khai ®o cao GPS nªn giíi h¹n trong ph¹m vi cì 30km´30km trªn ®ã bè trÝ 4 - 5 “®iÓm cøng” t¹o thµnh mét ®a gi¸c khÐp kÝn bao quanh c¸c ®iÓm xÐt.
C¸c “®iÓm cøng” cÇn ®îc dÉn ®é cao thñy chuÈn víi ®é chÝnh x¸c kh«ng thÊp h¬n h¹ng II nhµ níc, tõ ®iÓm c¸ch ®ã kh«ng qu¸ 15 km.
C¸c “®iÓm cøng” cÇn ®îc x¸c ®Þnh hiÖu ®é cao tr¾c ®Þa b»ng GPS víi sai sè kh«ng vît qu¸ 0,04 m, cßn c¸c ®iÓm xÐt – kh«ng qu¸ 0,03 m. T¬ng øng cÇn sö dông m¸y thu GPS lo¹i 2 tÇn sè víi ®é dµi ca ®o (session) kh«ng nhá h¬n 90 phót. Sai sè to¹ ®é mÆt b»ng cña ®iÓm khëi tÝnh cho mçi vect¬ c¹nh (baseline) ph¶i kh«ng lín 0,1 m, cßn sai sè ®é cao – kh«ng lín h¬n 0,5 m. Sai sè x¸c ®Þnh hiÖu täa ®é vu«ng gãc kh«ng gian b»ng GPS trªn vÐct¬ c¹nh ph¶i kh«ng vît qu¸ 0,03 m.
DÞ thêng ®é cao ®îc x¸c ®Þnh b»ng c¸ch lÊy hiÖu gi÷a ®é cao tr¾c ®Þa x¸c ®Þnh tõ GPS vµ ®é cao chuÈn tõ ®o thuû chuÈn kÕt hîp träng lùc t¹i c¸c “®iÓm cøng” råi néi suy sang cho ®iÓm xÐt. ViÖc néi suy nªn tiÕn hµnh theo ph¬ng ph¸p sö dông hµm spline hoÆc hµm tuyÕn tÝnh.
ë vïng cã ®Þa h×nh biÕn ®æi m¹nh, nhÊt lµ vïng nói nªn sö dông thªm sè liÖu ®é cao ®Þa h×nh. Gi¸ trÞ ®é cao ®Þa h×nh cÇn cã sai sè kh«ng vît qu¸ 10 – 15 m vµ ®îc lÊy trong ph¹m vi b¸n kÝnh tíi 15 – 20 km xung quanh mçi ®iÓm xÐt. Sè hiÖu chØnh ®Þa h×nh nªn tÝnh theo c«ng thøc chÆt chÏ trong ®ã cã sö dông tÝch ph©n sè ®· ®îc giíi thiÖu trong ®Ò tµi nµy.
NÕu cÇn t¨ng kho¶ng c¸ch gi÷a c¸c “®iÓm cøng” lªn tíi cì 50 km th× cÇn sö dông thªm sè liÖu träng lùc trong ph¹m vi b¸n kÝnh kh«ng nhá h¬n 150 km xung quanh ®iÓm xÐt. Trong trêng hîp nµy sai sè chªnh cao tr¾c ®Þa trªn vect¬ c¹nh gi÷a c¸c “®iÓm cøng” cÇn ®¹t kh«ng lín h¬n 0.07 m, cßn t¹i c¸c ®iÓm xÐt - kh«ng lín h¬n 0.05 m.
KiÕn nghÞ
C¸c ®Ò xuÊt nªu trªn ®îc x©y dùng trªn c¬ së c¸c kh¶o s¸t lý thuyÕt vµ thùc nghiÖm trong khu«n khæ ®Ò tµi mµ chóng t«i ®· thùc hiÖn. Chóng cã ý nghÜa vµ t¸c dông ®Þnh híng cho viÖc triÓn khai ph¬ng ph¸p ®o cao GPS cã ®é chÝnh x¸c kh«ng thÊp h¬n thuû chuÈn h¹ng III truyÒn thèng. §©y lµ nh÷ng kÕt qu¶ cã c¬ së luËn cø khoa häc vµ ®îc thÓ nghiÖm trªn mét ®Þa bµn cô thÓ ë níc ta.
Tuy vËy, chóng t«i mong muèn ®îc c¸c cÊp qu¶n lý t¹o ®iÒu kiÖn cho kh¶o nghiÖm thªm ®Ó trªn c¬ së ®ã cã nh÷ng bæ sung, ®iÒu chØnh cÇn thiÕt vµ cã søc thuyÕt phôc ch¾c ch¾n h¬n nh»m hoµn chØnh vµ sím ®a vµo sö dông réng r·i mét ph¬ng ph¸p x¸c ®Þnh ®é cao hiÖn ®¹i cã nhiÒu u thÕ tiÒm n¨ng trong ®iÒu kiÖn ViÖt Nam. Cô thÓ, trªn c¬ së nghiªn cøu cña ®Ò tµi nµy cã thÓ sím cho thùc hiÖn mét Dù ¸n thö nghiÖm cÊp Bé triÓn khai ë mét sè ®Þa bµn kh¸c nhau víi c¸c d¹ng ®Þa h×nh ®Æc trng vµ t×nh h×nh sè liÖu cô thÓ trªn ph¹m vi c¶ níc.
Các file đính kèm theo tài liệu này:
Cac_giai_phap_nang_cao_dcx_do_cao_GPS.doc
