Luận án: Xác định dị thường độ cao miền Trung Việt Nam kết hợp dữ liệu mặt đất và vệ tinh

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỎ - ĐỊA CHẤT NGUYỄN THÀNH LÊ NGHIÊN CỨU XÁC ĐỊNH DỊ THƯỜNG ĐỘ CAO TRÊN CƠ SỞ KẾT HỢP CÁC DỮ LIỆU MẶT ĐẤT VÀ VỆ TINH, ÁP DỤNG CHO KHU VỰC MIỀN TRUNG VIỆT NAM LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT Hà Nội - 2023 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỎ - ĐỊA CHẤT NGUYỄN THÀNH LÊ NGHIÊN CỨU XÁC ĐỊNH DỊ THƯỜNG ĐỘ CAO TRÊN CƠ SỞ KẾT HỢP CÁC DỮ LIỆU MẶT ĐẤT VÀ VỆ TINH, ÁP DỤNG CHO KHU VỰC MIỀN TRUNG VIỆT NAM LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT Ngành: Kỹ thuật Trắc địa- bản đồ Mã số: 9.520503 Người hướng dẫn khoa học 1.TS Nguyễn Văn Sáng 2.TS Bùi Tiến Diệu Hà Nội - 2023 i LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu khoa học độc lập của riêng tôi. Các kết quả nghiên cứu trong luận án có được trên cơ sở tìm hiểu nghiên cứu tài liệu, phân tích một cách trung thực, khách quan và áp dụng trong điều kiện thực tiễn của Việt Nam. Các kết quả này chưa từng được công bố trong bất kỳ nghiên cứu nào khác. Tác giả luận án Nguyễn Thành Lê ii MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN.

ii DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT TIẾNG VIỆT VÀ TIẾNG ANH. viii DANH MỤC CÁC BẢNG. xi DANH MỤC CÁC HÌNH. xii MỞ ĐẦU.

TỔNG QUAN VỀ NGHIÊN CỨU XÁC ĐỊNH DỊ THƯỜNG ĐỘ CAO Ở VIỆT NAM VÀ TRÊN THẾ GIỚI. Tổng quan về nghiên cứu xác định dị thường độ cao trên thế giới. Xác định dị thường độ cao và xây dựng mô hình Quasigeoid của Slovakia. Xác định dị thường độ cao và mô hình Geoid khu vực Châu Âu.

Xác định dị thường độ cao và xây dựng mô hình Geoid của Hoa Kỳ. Xác định dị thường độ cao và xây dựng mô hình Geoid của Canada. Xác định dị thường độ cao và xây dựng mô hình Quasigeoid của Ba Lan. Xác định dị thường độ cao và xây dựng mô hình Quasigeoid của Australia.

Xác định dị thường độ cao và xây dựng mô hình của New Zealand. Xác định mô hình Geoid cho lãnh thổ Iran. Tổng quan về nghiên cứu xác định dị thường độ cao ở Việt Nam. Thành lập hệ độ cao chuẩn thống nhất cho lãnh thổ và lãnh hải Việt Nam trên cơ sở không sử dụng mặt nước biển trung bình.

Xây dựng mô hình Geoid địa phương trên lãnh thổ Việt Nam. Xác định ảnh hưởng độ cao địa hình trong dị thường độ cao và độ lệch dây dọi. Chính xác hóa dị thường độ cao EGM2008 dựa trên dữ liệu GNSS-Thủy Chuẩn. Xây dựng mô hình Quasigeoid quốc gia khởi đầu VIGAC2017.

Nghiên cứu sử dụng dữ liệu trọng lực Việt Nam hiệu chỉnh các hệ số điều hòa của mô hình EGM2008. Nghiên cứu xây dựng mô hình Geoid khu vực miền Trung nước ta trên cơ sở số liệu quan trắc các yếu tố của thế nhiễu. Vấn đề nghiên cứu ứng dụng dữ liệu trọng lực vệ tinh trong xác định dị thường độ cao và xây dựng mô hình Quasigeoid ở Việt Nam. Những vấn đề cần tiếp tục nghiên cứu.

NGHIÊN CỨU PHƯƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH DỊ THƯỜNG ĐỘ CAO TRÊN CƠ SỞ KẾT HỢP CÁC DỮ LIỆU MẶT ĐẤT VÀ VỆ TINH CHO KHU VỰC MIỀN TRUNG VIỆT NAM. Dị thường độ cao và các đại lượng liên quan. Dị thường độ cao. Dị thường trọng lực.

Các loại dữ liệu sử dụng để xác định dị thường độ cao. Dữ liệu trọng lực vệ tinh CHAMP, GRACE và GOCE. Dữ liệu mô hình thế trọng trường Trái Đất. Dữ liệu địa hình.

Dữ liệu trọng lực đo trực tiếp trên đất liền và dự án đo cao vệ tinh trên biển. Dữ liệu dị thường độ cao GNSS-Thủy chuẩn. Nguyên tắc xử lý dữ liệu từ các nguồn khác nhau. Tính đổi và tính chuyển tọa độ.

Tính chuyển dữ liệu về cùng hệ triều. Thống nhất cơ sở toán học trong xử lý các nguồn dữ liệu kết hợp. Phát hiện và loại bỏ sai số thô trong dữ liệu đo. Phát hiện và loại bỏ sai số thô trong dữ liệu dị thường trọng lực.

Phát hiện và loại bỏ sai số thô trong dữ liệu dị thường độ cao của điểm song trùng GNSS- Thủy chuẩn. Loại bỏ thành phần bước sóng dài từ mô hình thế trọng trường Trái Đất trong dữ liệu dị thường trọng lực và dữ liệu dị thường độ cao. Các mô hình thế trọng trường Trái Đất. Đánh giá và lựa chọn mô hình thế trọng trường Trái Đất phù hợp với khu vực nghiên cứu.

Giới thiệu mô hình thế trọng trường Trái Đất EIGEN-6C4. Loại bỏ thành phần bước sóng dài từ mô hình thế trọng trường Trái Đất trong dữ liệu dị thường trọng lực. Loại bỏ thành phần bước sóng dài từ mô hình thế trọng trường Trái Đất trong dữ liệu dị thường độ cao. Loại bỏ ảnh hưởng của địa hình trong dữ liệu dị thường trọng lực và dữ liệu dị thường độ cao theo phương pháp RTM.

Phương pháp RTM. Cơ sở lựa chọn dị thường RTM tại Việt Nam. Mô hình địa hình phần dư RTM. Loại bỏ thành phần bước sóng ngắn và bước sóng trung do ảnh hưởng của địa hình trong dữ liệu dị thường trọng lực.

Loại bỏ thành phần bước sóng ngắn và bước sóng trung do ảnh hưởng của địa hình trong dữ liệu dị thường độ cao GNSS-Thủy chuẩn. Tính phần dư dị thường độ cao từ dị thường phần dư trọng lực theo phương pháp Collocation bình phương nhỏ nhất. Cơ sở của phương pháp Collocation bình phương nhỏ nhất. Xác định hiệp phương sai thực nghiệm.

Xác định các tham số của hàm hiệp phương sai lý thuyết. Nội suy phần dư dị thường độ cao từ phần dư dị thường trọng lực theo phương pháp Collocation bình phương nhỏ nhất. Nội suy phần dư dị thường độ cao từ phần dư dị thường độ cao trọng lực theo phương pháp Collocation bình phương nhỏ nhất. Nội suy phần dư dị thường độ cao từ phần dư dị thường trọng lực và dị thường độ cao GNSS-Thủy chuẩn theo phương pháp Collocation bình phương nhỏ nhất.

Nội suy phần dư dị thường độ cao từ phần dư dị thường độ cao trọng lực và dị thường độ cao GNSS-Thủy chuẩn theo phương pháp Collocation bình phương nhỏ nhất. Phục hồi thành phần bước sóng dài từ mô hình thế trọng trường Trái Đất và thành phần bước sóng trung, bước sóng ngắn do ảnh hưởng của địa hình vào kết quả tính phần dư dị thường độ cao. Đánh giá độ chính xác xác định dị thường độ cao trên cơ sở kết hợp các dữ liệu. Xây dựng quy trình xác định dị thường độ cao trên cơ sở kết hợp các dữ liệu cho khu vực miền Trung Việt Nam.

Các bước xác định dị thường độ cao trên cơ sở kết hợp các dữ liệu. Quy trình xác định dị thường độ cao trên cơ sở kết hợp các dữ liệu cho khu vực miền Trung Việt Nam. Xây dựng các module chương trình phục vụ việc xác định dị thường độ cao trên cơ sở kết hợp các dữ liệu. Giới thiệu phần mềm GRAVSOFT Ver 2.

Xây dựng module chương trình xác định phương sai mức và sai số phương sai mức77 2. Xây dựng module chương trình xác định dị thường trọng lực và dị thường độ cao từ các hệ số hàm điều hòa cầu. Xây dựng module chương trình xác định ảnh hưởng của địa hình theo phương pháp RTM. Xây dựng module chương trình xác định hiệp phương sai thực nghiệm.

Xây dựng module chương trình xác định hàm hiệp phương sai lý thuyết. THỰC NGHIỆM XÁC ĐỊNH DỊ THƯỜNG ĐỘ CAO CHO KHU VỰC MIỀN TRUNG VIỆT NAM TRÊN CƠ SỞ KẾT HỢP CÁC DỮ LIỆU MẶT ĐẤT VÀ VỆ TINH. Khu vực thực nghiệm và dữ liệu sử dụng. Đặc điểm khu vực thực nghiệm.

Dữ liệu sử dụng. Xác định dị thường độ cao trên cơ sở kết hợp dữ liệu mô hình EIGEN-6C4 và dữ liệu GNSS-Thủy chuẩn (PA1). Các bước thực hiện. Thực nghiệm PA1.

Xác định dị thường độ cao trên cơ sở kết hợp dữ liệu trọng lực, dữ liệu mô hình EIGEN- 6C4 và dữ liệu GNSS-Thủy chuẩn (PA2). Các bước thực hiện. Thực nghiệm PA2. Xác định dị thường độ cao trên cơ sở kết hợp dữ liệu trọng lực, dữ liệu mô hình EIGEN- 6C4, dữ liệu địa hình và dữ liệu GNSS-Thủy chuẩn (PA3).

Tính ảnh hưởng của địa hình theo phương pháp RTM. Thực nghiệm PA3. Tổng hợp kết quả của các phương án tính toán thực nghiệm. 128 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ.

132 DANH MỤC CÁC BÀI BÁO, CÔNG TRÌNH KHOA HỌC ĐÃ CÔNG BỐ. 134 TÀI LIỆU THAM KHẢO. BẢNG TỔNG HỢP KẾT QUẢ TÍNH TOÁN LOẠI BỎ ẢNH HƯỞNG BƯỚC SÓNG DÀI, BƯỚC SÓNG TRUNG VÀ BƯỚC SÓNG NGẮN CỦA DỮ LIỆU ĐO NHẰM PHÁT HIỆN SAI SỐ THÔ. 142 vii PHỤ LỤC 2.

BẢNG MINH HỌA TỔNG HỢP DỊ THƯỜNG ĐỘ CAO GNSS-THỦY CHUẨN VÀ DỊ THƯỜNG ĐỘ CAO TƯƠNG ỨNG CỦA 04 MÔ HÌNH: EIGEN-6C4, SGG-UGM-1, GECO, EGM2008 VỚI DỮ LIỆU 131 ĐIỂM SONG TRÙNG. KẾT QUẢ SO SÁNH GIỮA CÁC MODULE CHƯƠNG TRÌNH MÁY TÍNH MỚI VÀ CHƯƠNG TRÌNH TRONG BỘ GRAVSOFT. MINH HỌA BỘ DỮ LIỆU DỊ THƯỜNG TRỌNG LỰC. DỮ LIỆU ĐIỂM SONG TRÙNG GNSS-THỦY CHUẨN THAM GIA TÍNH.

DỮ LIỆU ĐIỂM SONG TRÙNG GNSS-THỦY CHUẨN ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ TÍNH. QUY TRÌNH THỰC NGHIỆM PA1. MINH HỌA TỔNG HỢP CÁC KẾT QUẢ TÍNH TOÁN CỦA PHƯƠNG ÁN 1. QUY TRÌNH THỰC NGHIỆM PA2.

MINH HỌA TỔNG HỢP CÁC KẾT QUẢ TÍNH TOÁN CỦA PHƯƠNG ÁN 2. MINH HỌA TỔNG HỢP CÁC KẾT QUẢ TÍNH TOÁN CỦA PHƯƠNG ÁN 3. MÃ CODE MINH HỌA MỘT SỐ MODULE CHƯƠNG TRÌNH TÍNH 166 1 MỞ ĐẦU 1. Tính cấp thiết của đề tài Nghiên cứu xác định dị thường độ cao, xây dựng mô hình Geoid/Quasigeoid là nhiệm vụ quan trọng đối với mỗi quốc gia, khu vực và toàn cầu.

Hiện nay, nhờ có công nghệ GNSS, việc xác định độ cao trắc địa có thể cho độ chính xác cao và rất cao. Tuy nhiên, với độ cao chuẩn, đây vẫn còn là nhiệm vụ khó khăn, vì việc xác định độ cao phải thực hiện trực tiếp trên bề mặt tự nhiên của Trái Đất. Mặt khác, khi đo độ cao chuẩn bằng phương pháp thủy chuẩn, bắt buộc phải có giá trị đo trọng lực dọc theo tuyến đo. Đối với khu vực đồng bằng, việc thực hiện tương đối thuận lợi.

Tuy nhiên, với khu vực đồi núi, sông ngòi thì việc đo đạc cực kỳ khó khăn, thậm chí không thể thực hiện được. Theo lý thuyết, mối liên hệ giữa Ellipsoid và bề mặt Quasigeoid chính là giá trị dị thường độ cao.