Luận án xây dựng hệ quy chiếu tọa độ không gian - Lương Thanh Thạch

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƢỜNG VIỆN KHOA HỌC ĐO ĐẠC VÀ BẢN ĐỒ LƢƠNG THANH THẠCH NGHIÊN CỨU PHƢƠNG PHÁP XÂY DỰNG VÀ PHÁT TRIỂN HỆ QUY CHIẾU TỌA ĐỘ KHÔNG GIAN QUỐC GIA NGÀNH: KỸ THUẬT TRẮC ĐỊA - BẢN ĐỒ MÃ SỐ: 9.03 LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT HÀ NỘI 2018 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƢỜNG VIỆN KHOA HỌC ĐO ĐẠC VÀ BẢN ĐỒ LƢƠNG THANH THẠCH NGHIÊN CỨU PHƢƠNG PHÁP XÂY DỰNG VÀ PHÁT TRIỂN HỆ QUY CHIẾU TỌA ĐỘ KHÔNG GIAN QUỐC GIA NGÀNH: KỸ THUẬT TRẮC ĐỊA - BẢN ĐỒ MÃ SỐ: 9.03 LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT NGƢỜI HƢỚNG DẪN KHOA HỌC PGS.TSKH HÀ MINH HÒA HÀ NỘI 2018 LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi. Các số liệu, kết quả trong luận án là trung thực và chưa từng được ai công bố trong bất kỳ công trình nào khác. Tác giả luận án Lƣơng Thanh Thạch LỜI CẢM ƠN Luận án đƣợc hoàn thành tại Phòng Nghiên cứu Trắc địa, Viện Khoa học Đo đạc và Bản đồ, thuộc Bộ Tài nguyên và Môi trƣờng, dƣới sự hƣớng dẫn khoa học của PGS. TSKH Hà Minh Hòa.

Trong quá trình học tập và thực hiện luận án, Nghiên cứu sinh luôn nhận đƣợc sự giúp đỡ nhiệt tình của Ban lãnh đạo Viện cùng các đơn vị chức năng thuộc Viện Khoa học Đo đạc và Bản đồ; Sự tạo điều kiện của Ban giám hiệu Trƣờng Đại học Tài nguyên và Môi trƣờng Hà Nội, sự ủng hộ của Lãnh đạo khoa Trắc địa - Bản đồ thuộc Trƣờng Đại học Tài nguyên và Môi trƣờng Hà Nội; các Thầy cô giáo, các chuyên gia, các nhà khoa học và các bạn đồng nghiệp hoạt động trong lĩnh vực Trắc địa - Bản đồ ở các đơn vị Trƣờng Đại học Tài nguyên và Môi trƣờng Hà Nội; Trƣờng Đại học Mỏ - Địa chất; Cục Đo đạc, Bản đồ và Thông tin địa lý Việt Nam; Cục Bản đồ/Bộ tổng tham mƣu, Hội Trắc địa - Bản đồ - Viễn thám Việt Nam, Viện Địa chất, Học viện Kỹ thuật quân sự, Trƣờng Đại học Bách khoa - Thành phố Hồ Chí Minh, v. Đặc biệt, Nghiên cứu sinh bày tỏ lòng biết ơn chân thành và sâu sắc đến PGS. TSKH Hà Minh Hòa - ngƣời Thầy rất tận tụy giúp đỡ Nghiên cứu sinh hoàn thành luận án này. MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN.

DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT BẰNG TIẾNG NƢỚC NGOÀI. v DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT BẰNG TIẾNG VIỆT. x DANH MỤC CÁC BẢNG. xi DANH MỤC CÁC HÌNH.

xii MỞ ĐẦU. Tính cấp thiết của đề tài. Mục tiêu nghiên cứu. Mục tiêu tổng quát.

Mục tiêu cụ thể. Đối tƣợng và phạm vi nghiên cứu. Đối tượng nghiên cứu. Phạm vi nghiên cứu.

Phƣơng pháp nghiên cứu. Các luận điểm bảo vệ. Các điểm mới của Luận án. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn.

Ý nghĩa khoa học. Ý nghĩa thực tiễn. Cơ sở tài liệu, số liệu. Cấu trúc luận án.

TỔNG QUAN TÌNH HÌNH XÂY DỰNG VÀ PHÁT TRIỂN HỆ QUY CHIẾU TỌA ĐỘ KHÔNG GIAN QUỐC GIA. Hệ quy chiếu tọa độ không gian quốc tế và hệ quy chiếu tọa độ không gian quốc gia. Vai trò của Hệ quy chiếu tọa độ không gian quốc gia. Thống nhất Hệ tọa độ mặt bằng quốc gia và Hệ độ cao quốc gia.

Nghiên cứu chuyển dịch vỏ Trái Đất. Quản lý sử dụng hạ tầng cơ sở dữ liệu trắc địa quốc gia. Liên kết với ITRF. Bình sai ghép nối để nâng cao độ chính xác của các điểm song trùng.

Tạo tiền đề cho việc xây dựng mô hình quasigeoid quốc gia độ chính xác cao trên cơ sở sử dụng các dữ liệu GNSS/thủy chuẩn. Tình hình nghiên cứu, xây dựng hệ quy chiếu tọa độ không gian quốc gia trên thế giới. Liên bang Nga. Vương quốc Anh.

Papua New Guinea. Tình hình nghiên cứu, xây dựng hệ quy chiếu tọa độ không gian quốc gia ở Việt Nam. Một số vấn đề khoa học kỹ thuật cần tiếp tục giải quyết. Đánh kết quả xây dựng mô hình quasigeoid quốc gia ở Việt Nam.

Nghiên cứu cơ sở khoa học của phương pháp bình sai ghép nối mạng lưới GNSS quốc gia phủ trùm vào hệ quy chiếu tọa độ không gian quốc gia. Nghiên cứu phương pháp phát triển hệ quy chiếu tọa độ không gian quốc gia khi xuất hiện các điểm cơ sở không gian quốc gia mới. Kết luận chƣơng 1. CƠ SỞ KHOA HỌC VÀ MỘT SỐ TIÊU CHÍ XÂY DỰNG HỆ QUY CHIẾU TỌA ĐỘ KHÔNG GIAN QUỐC GIA.

Hiện trạng các hệ quy chiếu tọa độ mặt bằng, độ cao và trọng lực quốc gia ở Việt Nam. Hiện trạng hệ quy chiếu tọa độ mặt bằng quốc gia. Hiện trạng hệ quy chiếu độ cao quốc gia. Hiện trạng hệ quy chiếu trọng lực quốc gia.

Đánh giá một số mô hình geoid ở Việt Nam. Các mạng lƣới GNSS phục vụ xây dựng hệ quy chiếu tọa độ không gian quốc gia ở Việt Nam. Mạng lưới GNSS CORS quốc gia. Mạng lưới GNSS quốc gia phủ trùm.

Cơ sở khoa học và một số tiêu chí của việc xây dựng hệ quy chiếu tọa độ không gian quốc gia. Một số thành tựu khoa học công nghệ tiên tiến trên thế giới. Xác định một số tiêu chí xây dựng hệ quy chiếu tọa độ không gian quốc gia. Cơ sở khoa học của việc xây dựng hệ quy chiếu tọa độ không gian quốc gia.

Phƣơng hƣớng xây dựng và phát triển hệ quy chiếu tọa độ không gian quốc gia ở Việt Nam. Kết luận chƣơng 2. 59 ii Chƣơng 3. PHƢƠNG ÁN XỬ LÝ DỮ LIỆU TRONG XÂY DỰNG VÀ PHÁT TRIỂN HỆ QUY CHIẾU TỌA ĐỘ KHÔNG GIAN QUỐC GIA.

Lý thuyết về bình sai khối. Bình sai gộp chung hai mạng lưới. Bình sai riêng rẽ từng mạng lưới và ghép nối. Triển khai thực tế mô hình toán học của bài toán bình sai ghép nối.

Nghiên cứu phƣơng pháp bình sai ghép nối mạng lƣới GNSS quốc gia phủ trùm vào hệ quy chiếu tọa độ không gian quốc gia. Bình sai riêng rẽ mạng lưới GNSS quốc gia phủ trùm trong ITRF tương ứng với ellipsoid quy chiếu quốc tế. Bình sai ghép nối mạng lưới GNSS quốc gia phủ trùm vào hệ quy chiếu tọa độ không gian quốc gia. Phát triển hệ quy chiếu tọa độ không gian quốc gia.

Phát triển hệ quy chiếu tọa độ không gian quốc gia trong trường hợp bổ sung các điểm cơ sở trắc địa mới. Các biện pháp nâng cao hiệu quả khai thác sử dụng hệ quy chiếu tọa độ không gian quốc gia. Kết luận chƣơng 3. Khái quát chung về số liệu thực nghiệm.

Mô hình quasigeoid. Mạng lưới cơ sở của các điểm địa động lực Miền Bắc. Thực nghiệm đánh giá một số mô hình quasigeoid quốc gia ở Việt Nam. Thực nghiệm đánh giá mô hình quasigeoid hỗn hợp VIGAC2014.

Thực nghiệm đánh giá mô hình quasigeoid quốc gia khởi đầu VIGAC2017. Thực nghiệm bình sai ghép nối mạng lƣới GNSS quốc gia phủ trùm vào hệ quy chiếu tọa độ không gian quốc gia. Thực nghiệm phát triển hệ quy chiếu tọa độ không gian quốc gia trong trƣờng hợp bổ sung các điểm cơ sở trắc địa mới. Bình sai tổng thể mạng lưới.

Bình sai một phần của mạng lưới. Bình sai bổ sung trị đo làm thay đổi ẩn số. Kết luận chƣơng 4. 108 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ.

110 CÁC CÔNG TRÌNH KHOA HỌC ĐÃ CÔNG BỐ. 111 TÀI LIỆU THAM KHẢO. 113 iii PHỤ LỤC. Đánh giá kết quả xây dựng mô hình quasigeoid.

Một số kết quả tính toán thực nghiệm việc bình sai ghép nối mạng lƣới GNSS quốc gia phủ trùm vào hệ quy chiếu tọa độ không gian quốc gia. Một số kết quả tính toán thực nghiệm việc phát triển hệ quy chiếu tọa độ không gian quốc gia khi bổ sung điểm cơ sở trắc địa không gian quốc gia mới. Mã code một số Module tính toán bằng ngôn ngữ lập trình. 201 iv DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT BẰNG TIẾNG NƢỚC NGOÀI Ký hiệu Viết đầy đủ Giải thích viết tắt bằng tiếng nƣớc ngoài bằng tiếng Việt A Online GPS Processing Service - Geoscience Dịch vụ xử lý số liệu GNSS AUSPOS Australia trực tuyến của Australia Australian Terrestrial Reference Frame Khung quy chiếu Trái đất ATRF (của Australia) B Bureau International de I’Heure Cơ quan giờ quốc tế BIH (International Time Bureau) C Canadian Active Control System Hệ thống khống chế tích cực CACS Canada CBN Canadian Base Network Mạng lƣới cơ sở Canada Cooperative Base Network Mạng lƣới trắc địa cơ sở CBN phối hợp (ở Mỹ).