Nghiên cứu ứng dụng GPS động thời gian thực trong thủy đạc phục vụ an toàn hàng hải Việt Nam

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỎ - ĐỊA CHẤT NGUYỄN THỊ HỒNG NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ GPS ĐỘNG THỜI GIAN THỰC TRONG CÔNG TÁC THỦY ĐẠC PHỤC VỤ BẢO ĐẢM AN TOÀN HÀNG HẢI TRONG ĐIỀU KIỆN VIỆT NAM LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT Hà Nội - 2021 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỎ - ĐỊA CHẤT NGUYỄN THỊ HỒNG NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ GPS ĐỘNG THỜI GIAN THỰC TRONG CÔNG TÁC THỦY ĐẠC PHỤC VỤ BẢO ĐẢM AN TOÀN HÀNG HẢI TRONG ĐIỀU KIỆN VIỆT NAM Ngành: Kỹ thuật trắc địa – bản đồ Mã số: 9520503 Người hướng dẫn khoa học: 1.TS ĐẶNG NAM CHINH 2.TS TRẦN KHÁNH TOÀN Hà Nội- 2021 i LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi. Các số liệu, kết quả nghiên cứu được trình bày trong luận án là chính xác, trung thực, khách quan và chưa từng được công bố trong công trình nghiên cứu nào khác. Tác giả luận án Nguyễn Thị Hồng ii MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN. ii DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT.v DANH MỤC CÁC BẢNG.

ix DANH MỤC CÁC HÌNH. xi MỞ ĐẦU. TỔNG QUAN TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU VỀ CÔNG TÁC THỦY ĐẠC PHỤC VỤ BẢO ĐẢM AN TOÀN HÀNG HẢI. Công tác thủy đạc phục vụ bảo đảm an toàn hàng hải.

Nhiệm vụ công tác thủy đạc phục vụ bảo đảm an toàn hàng hải. Một số tiêu chuẩn kỹ thuật quan trọng áp dụng trong công tác thủy đạc phục vụ BĐATHH. Cơ sở toán học áp dụng trong công tác thủy đạc phục vụ BĐATHH. Ảnh hưởng của điều kiện tự nhiên đến công tác thủy đạc trên các vùng ven biển Việt Nam.

Sóng, gió, dòng chảy. Tổng quan về công nghệ GNSS động thời gian thực trong công tác thủy đạc. Các nghiên cứu ở nước ngoài. Các nghiên cứu ở trong nước.

Tổng quan về quy chiếu trị đo sâu ĐHĐB dựa trên mô hình mặt biển. Kết quả xây dựng một số mô hình mặt biển toàn cầu trên thế giới. Kết quả nghiên cứu xây dựng một số mô hình mặt biển ở Việt Nam. Những vấn đề cần tiếp tục nghiên cứu .42 iii CHƯƠNG 2.

NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ GNSS CORS RTK TRONG CÔNG TÁC THỦY ĐẠC PHỤC VỤ BẢO ĐẢM AN TOÀN HÀNG HẢI TRÊN VÙNG BIỂN VEN Bờ VIỆT NAM. Công nghệ GNSS động thời gian thực. Nguyên lý đo GNSS Base RTK. Nguyên lý đo GNSS CORS RTK.

Khả năng ứng dụng GNSS CORS RTK trong công tác khảo sát thủy đạc phục vụ BĐATHH cho vùng biển ven bờ Việt Nam. Tích hợp GNSS CORS RTK với công nghệ đo sâu hồi âm khảo sát địa hình dưới nước phục vụ bảo đảm an toàn hàng hải. XỬ LÝ TOÁN HỌC SỐ LIỆU ĐO SÂU ĐỊA HÌNH ĐÁY BIỂN .71 TRONG CÔNG TÁC THỦY ĐẠC BẢO ĐẢM AN TOÀN HÀNG HẢI. Sử dụng một số mô hình mặt biển trong công tác thủy đạc phục vụ bảo đảm an toàn hàng hải.

Mô hình mặt biển trung bình và mô hình mặt biển thấp nhất. Sử dụng mô hình MIKE 21 Flow Model FM để xác định độ cao mực nước. Quy chiếu trị quan trắc mực nước. Quy chiếu trị quan trắc mực nước dựa trên mặt biển trung bình và mặt biển thấp nhất tại trạm quan trắc mực nước ven bờ.

Quy chiếu trị quan trắc mực nước dựa trên các mô hình mặt biển. Quy chiếu độ cao mực nước của mô hình MIKE 21 FM. Quy chiếu trị đo sâu địa hình đáy biển. Quy chiếu độ sâu địa hình đáy biển dựa trên mặt biển thấp nhất tại trạm quan trắc mực nước ven bờ.

Quy chiếu trị đo sâu địa hình đáy biển dựa trên mô hình MBTNKV170. Quy chiếu trị đo độ sâu ĐHĐB dựa trên MBTN và mô hình MBTNKH170 theo số liệu mực nước của mô hình MIKE 21 FM .94 CHƯƠNG 4 ĐO THỰC NGHIỆM VÀ XỬ LÝ KẾT QUẢ. Nội dung thực nghiệm. Nội dung thực nghiệm.

Khu vực thực nghiệm. Thực nghiệm đánh giá độ chính xác đo GNSS CORS RTK và GNSS Base RTK phục vụ công tác đo đạc thành lập hải đồ, bình đồ khu vực biển ven bờ và luồng hàng hải. Thực nghiệm đánh giá độ chính xác đo GNSS CORS RTK và GNSS Base RTK trên đất liền. Thực nghiệm đánh giá độ chính xác đo GNSS CORS RTK và GNSS Base RTK khi tích hợp với máy đo sâu hồi âm.

Xây dựng mô hình MIKE 21 Flow Model FM cho khu vực thực nghiệm. Số liệu phục vụ xây dựng mô hình:. Xây dựng bài toán tính mực nước tại khu vực biển Hải Phòng. Tính toán thực nghiệm quy chiếu trị đo mực nước dựa trên MBTB tại trạm QTMN và dựa trên các mô hình MBTBKV98 và MBTNKV170.

Số liệu phục vụ tính toán thực nghiệm. Tính toán thực nghiệm. Tính toán thực nghiệm quy chiếu trị đo sâu ĐHĐB. Tính toán thực nghiệm quy chiếu trị đo sâu ĐHĐB dựa trên MBTB tại trạm quan trắc mực nước và dựa trên mô hình MBTNKV170.

Đánh giá độ chính xác .124 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ.134 DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH ĐÃ CÔNG BỐ CỦA TÁC GIẢ .136 TÀI LIỆU THAM KHẢO .148 v DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT STT Viết tắt Tiếng Anh Ý nghĩa 1 BĐATHH Bảo đảm an toàn hàng hải BeiDou Navigation Satellite Hệ thống dẫn đường bằng vệ tinh 2 BDS System toàn cầu của Trung Quốc 3 BTS Base Transceiver Station Trạm thu phát sóng di động Continuously Operating 4 CORS Trạm tham chiếu hoạt động liên tục Reference Station 5 CPU Central Processing Unit Bộ xử lý trung tâm 6 DGPS Differential GPS Định vị GPS vi phân 7 ĐHĐB Địa hình đáy biển 8 DTM Digital Terrain Model Mô hình số địa hình Denmark’s Technical Trường Đại học Tổng hợp kỹ thuật 9 DTU University Đan Mạch Mô hình địa hình động lực trung bình 10 DTU10 MDT toàn cầu do Đan Mạch xây dựng Đơn vị đo năng lực vận tải an toàn 11 DWT Dead Weight Tonnage của tàu thủy tính bằng tấn Electronic Chart Display Hệ thống hiển thị thông tin và bình 12 ECDIS and Information System đồ luồng hàng hải điện tử 13 EGM Earth Gravitational Model Mô hình trọng trường trái đất 14 ENC Electronic Navigation Chart Hải đồ điện tử Flanchen Korrektur 15 FKP Kỹ thuật thông số hiệu chỉnh khu vực parameter 16 FTP File Transfer Protocol Giao thức chuyển nhượng tập tin Giải pháp kết nối cáp quang trực tiếp 17 FTTH Fiber to the Home từ nhà mạng đến người dùng vi STT Viết tắt Tiếng Anh Ý nghĩa Hệ thống dẫn đường bằng vệ tinh 18 GALILEO toàn cầu của Liên minh Châu Âu Định vị GPS vi phân cải chính toàn 19 GcDGPS Globally Corrected DGPS cầu Geographic information 20 GIS Hệ thống thông tin địa lý system Global Navigation Satellite Hệ thống dẫn đường bằng vệ tinh 21 GLONASS System toàn cầu của Nga Global Navigation Satellite 22 GNSS Hệ thống vệ tinh dẫn đường toàn cầu System 23 GPS Global Positioning System Hệ thống định vị toàn cầu International Earth Rotation Tổ chức dịch vụ quốc tế về chuyển 24 IERS and Reference Systems động quay trái đất và hệ quy chiếu Service 25 IGS International GNSS Service Tổ chức dịch vụ GNSS quốc tế International Hydrographic 26 IHO Tổ chức thuỷ đạc quốc tế Organization Dịch vụ cải chính sử dụng giải pháp Individual Master Auxiliary 27 iMAX công nghệ trạm chính - phụ có điều Corrections chỉnh International Maritime 28 IMO Tổ chức hàng hải quốc tế Organization 29 INS Inertial Navigation System Hệ thống dẫn đường quán tính Quy định của IHO về chữ viết tắt và 30 INT1 số hiệu hải đồ quốc tế International Terrestrial 31 ITRF Khung quy chiếu Trái Đất quốc tế Reference Frame 32 KHCN Khoa học công nghệ 33 MAC Master Auxiliary Concept Công nghệ trạm chính -phụ vii STT Viết tắt Tiếng Anh Ý nghĩa Master Auxiliary Dịch vụ cải chính sử dụng giải pháp 34 MAX Corrections công nghệ trạm chính - phụ 35 MBES MultiBeam EchoSounder Đo sâu hồi âm đa tia 36 MBTB Mặt biển trung bình 37 MBTBKV Mặt biển trung bình khu vực 38 MBTN Mặt biển thấp nhất 39 MBTNKV Mặt biển thấp nhất khu vực Mô đun mô phỏng, tính toán 40 MIKE 21 FM MIKE 21 Flow Model FM các quá trình thủy động lực 2 chiều. 41 MDT Mean Dynamic Topography Mô hình địa hình động lực trung bình Mean Dynamic Topography Mô hình địa hình động lực trung bình 42 MDTVN Viet Nam Việt Nam 43 MSS Mean Sea Surface Mô hình mặt biển trung bình 44 NGS National Geodetic Survey Cơ quan Trắc đạc Hoa Kỳ National Marine Electronic Chuẩn dữ liệu do Hiệp hội điện tử 45 NMEA Association hàng hải quốc gia Mỹ thiết lập Network Real-Time Mạng lưới định vị động thời gian 46 NRTK Kinematic thực Networked Transport of Truyền tải cấu trúc dữ liệu RTCM 47 NTRIP RTCM via Internet Protocol qua mạng Internet 48 PPP Precise Point Positioning Định vị điểm chính xác 49 QTMN Quan trắc mực nước 50 RACON Radar Beacon Tiêu Radar Receiver Independent Định dạng dữ liệu độc lập với máy 51 RINEX Exchange format thu 52 RTCM Radio Technical Chuẩn cấu trúc dữ liệu để truyền cải viii STT Viết tắt Tiếng Anh Ý nghĩa Commission for Maritime chính phân sai được phát triển bởi services Ủy ban kỹ thuật vô tuyến cho các dịch vụ hàng hải 53 RTE Radar Target Enhancers Phản xạ ra đa chủ động Phương pháp đo động thời gian thực 54 RTK Real-Time Kinematic (đo động tức thời) 55 SBES SingleBeam EchoSounder Máy đo sâu hồi âm đơn tia International Convention for Công ước của hội nghị quốc tế về an 56 SOLAS the Safety of Life at Sea toàn sinh mạng trên biển 57 TNHH Trách nhiệm hữu hạn 58 UHF Ultra High Frequency Tần số cực cao 59 USACE US Army Corps Engineers Cơ quan Công binh của quân đội Mỹ Universal Transverse 60 UTM Lưới chiếu hình trụ ngang đồng góc Mercator 61 VHF Very High Frequency Tần số cực thấp Hệ tọa độ quốc gia Việt Nam VN- 62 VN-2000 2000 63 VRS Virtual Reference Station Trạm tham chiếu ảo Hệ thống giám sát và điều phối giao 64 VTS Vessel traffic service thông hàng hải World Geodetic System- 65 WGS-84 Hệ tọa độ trắc địa quốc tế 1984 1984 ix DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 1.1- Phân hạng khảo sát và các tiêu chuẩn của IHO.2- Một số quy định thủy đạc của USACE .3-Tiêu chuẩn kỹ thuật khảo sát đo đạc-bản đồ biển (Hải quân Việt Nam) .4- Tiêu chuẩn xác định báo hiệu hàng hải .5- Phân hạng và các tiêu chuẩn khảo sát độ sâu (TCVN 10336:2015) .6- Tiêu chuẩn độ chính xác định vị các công trình báo hiệu hàng hải .7- Khoảng cách giữa các tuyến đo .8- Mật độ điểm trên mỗi tuyến đo .9- Lựa chọn chỉ tiêu kỹ thuật công tác thủy đạc phục vụ BĐATHH .10- Tỷ lệ bình đồ tương ứng với các đối tượng khảo sát .