KY YEU "CAC BE TAl NGHIEN CUU KHOA HOC - CONG NGHE NGANH TAI NGUYEN VA MOl TRUONG GIAI BOAN 2002-2006"
DETAI: N G H I E N C 0 U C O S O K H O A H O C C U A V I E C X A Y D U l M G C A C MANG LUOI GPS CAC CAP HANG TRONG HE TOA DO DONG HOC
• • • • • • • Co quan chu tri de tai: Vien Nghien ctiu Dia chinh
Chu nhiem de tai: PGS. TSKH. Hd Minh Hod - Vien Nghien cuu Dia chinh Cac t h a n h v i e n :
Muc tieu nghien cuu:
1. Xac dinh cac hang va cac tieu chuan k y thuat cua cac mang ludi GPS trong He toa do dong hoc Qudc gia;
2. Xac dinh co sd cua viec kiem soat su thay ddi cua di thudng dd cao dudi tac ddng cua su bien thien trong trudng Qua da't;
3. Thiet lap quan he giua He toa dp ddng hoc va He toa dp Qudc gia.
Noi dung nghien cu*u:
l.Khao sat trang thai hien nay cua mang ludi IGS va xac dinh cac dich vu do IGS cung cap de xay dung He toa dp dpng hoc. Nghien cuu tinh hinh xay dung He toa dp dpng hoc d cac nude.
2.Nghien cuu cac yeu to anh hudng den viec do dac GPS dp chinh xac cao tren cac khoang each ldn.
3.Nghien cuu xac dinh cac tieu chuan k y thuat cho cac mang GPS cac cap hang trong He toa dp ddng hoc.
4.Nghien cuu kha nang kidm soat su thay ddi cua dp cao chuan (dupe xac dinh theo phuong phap thuy chuan GPS) dudi tac dpng cua su bien thien trong trudng Qua da't.
5.Xac dinh m d i quan he giua He toa dp dpng hoc va He toa dp qudc gia.
6. Khao sat cac tinh nang k y thuat cua phan mdm BERNESE dd ap dung trong viec xay dung He toa dp dpng hoc.
7. Khao sat cac thiet bi do GPS dupe ap dung trong vide xay dung He toa dp ddng hoc.
8.Xay dung Bao cao tdng ket.
Tom tat ket qua nghien cdu I. DAT VAN DE
M d t trong nhung phuong hudng nghidn cuu co ban cua khoa hoc trac dia trong the ky X X I la xay dung cac he thd'ng dinh v i vd tinh va ung dung cdng nghd vp tinh dd thanh
GS. TSKH. Dang Hung Vd GS. TSKH. Pliam HoangLan TS. Nguyin Ngoc Lau
TS. Le Trung Chon PGS. TS. Tran Dmh To
Bp Tai nguyen va Mdi trudng.
Trudng DHM6 - Dia chat.
Trudng DHBach Khoa. TPHCM.
Trudng DH Bach Khoa. TPHCM.
Vien Khoa hoc va Cdng nghe Viet Nam
KY YEU XAC BE TAI NGHIEN CUU KHOA HOC - CONG NGHE NGANH TAI NGUYEN VA MOI TRUONG GIAI BOAN 2002-2006"
lap. hien chinh cac the loai ban dd dia hinh dia chinh; nghien cuu chuyen dich ciia vo Trai dat vdi muc dich du bao cac tai bien cua tu nhien (dpng dat, song than, l u quet v . . . v ) va danh gia, giam sat trang thai tai nguyen - mdi trudng.
Mpt trong nhung co sd quan trong nhat de giai quyet cac bai toan neu tren la xay
dung he toa dp dpng hoc (Dynamic Datums), do la he toa dp thay doi theo thdi gian.
Thuc chat cua van de nay nam d chd nao? Toa dp cua ve tinh nhan tao hoan toan co the' xac dinh mpt each chinh xac trong he toa dp sao qudc te (International Celestial Reference Frame - I C R F ) . De su dung trong cac muc dich trac dia can chuyen toa dp ve tinh mpt each chinh xac tu he toa dp sao ve he toa dp khong gian Qua da't. Cong viec nay doi hoi phai tinh den 3 yeu to dia dpng hoc: su chuyen dpng cua cue tuc thdi cua Qua da't so vdi cue Qua da't quy udc; su quay khong dong deu cua Qua da't va su chuydn dpng cua tam vat chat cua Qua da't (so vdi mat vat ly cua Qua da't). Hai yeu to dia dong hoc dau tien thudng xuyen dupe To chdc dich vu quay Qua da't (International Earth Rotation Service) xac dinh nhd cac he thong DORIS, do khoang each bang laser den ve tinh (Satellite Laser Ranging - SLR), do khoang each bang laser den mat trang (Lunar Laser Ranging - L L R ) dudng day giao thoa canh dai ( Very Long Baseline Interferometry - V L B I ) va cung cap dich vu. Bdi vi he toa dp sao co gdc toa dp trung vdi tam vat chat cua Qua da't, nen su lech cua goc he toa dp khong gian Qua da't (tam cua ellipsoid chung Qua da't) so vdi tam vat chat cua Qua da't la yeu to co ban dac trung cho do chinh xac cua toa do ve tinh trong he toa dp khong gian Qua dat. Ve phan minh, dp chinh xac cua toa do ve tinh trong he toa dp khong gian Qua da't lai la nhan td co ban dam bao co sd cho viec xac dinh v i t r i mat bang va dp cao trac dia dp chinh xac cao ciia cac diem mat da't dua tren viec dng dung cong nghe ve tinh. Theo [1,2], he toa dp WGS84 va he toa do PZ90 cd gdc toa do sai lech vdi tam vat chat cua Qua da't d mdc 2 m. Didu nay cd nghla la cac he toa do neu tren chi dam bao do dac GPS tuong ddi vdi dp chinh xac d mdc cm va cho phep nhan duoc do cao trac dia o muc 1,5 - 2m. V d i dp chinh xac cua dp cao trie dia neu tren, viec su dung cac he toa dp neu tren dd xac dinh mat geoid khong con y nghla dang kd nua. Chinh'vi l y do nay vao thang 8 nam 1989 H o i trac dia qudc te ( I A G ) hop tai Edinburgh (Vuong qudc Anh) da quyet dinh thanh lap Td chuc dich vu GPS qudc te cho dia ddng hoc (International GPS Service for geodynamics - IGS). Td chuc nay cd nhiem vu su dung cac dich vu cua Td chuc dich vu quay Qua da't dd xay dung he quy chieu Qua da't qudc te '(International
I errestnal Reference Frame - ITRF) vdi muc dich dinh tam chinh xac gdc cua he toa do nay vao cua tam vat chat Qua da't khi tinh den su chuydn dich vdi tdc dd 1-2 m m / l n a m cua tam vat chat Qua da't [3] dua tren cac du lieu GPS thu lien tuc tren cac tram la cac diem cua mang ludi IGS. Cho den ngay hdm nay, gdc cua ITRF2000 da duoc dinh v i vao tam vat chat Qua dat vdi dp chinh xac 5 cm. Didu nay cd nghla la k h i su dung lich vd tinh chinh xac o muc 5 cm do td chuc IGS cung cap, chung ta cd thd tie'n hanh do dac' GPS tuong doi voi sai sd trung phuong d mdc m m va nhd hon va cd thd xac dinh dd cao trac dia voii dp chinh xac o muc 5 cm. Day la co sd quan trong cho vide phat tridn phuong phap thuy chuan ve tinh de xac dinh mat geoid dp chinh xac cao d mdc mdt vai cm tren co sd phoi hop voi du lieu do dac trong luc. V d i y nghla nay, cac qudc gia cd thd su dung I T R F de xay dung he toa dp ddng hoc qudc gia cua rieng minh nham giai quyet cac bai toan khoa hoc - ky thuat trac dia dupe dat ra. Do tdc dp chuydn dich cua tam vat chat cua Qua dat tuong doi nho, nen ITRF chi dupe hieu chinh sau mdt vai nam tren co sd tinh den yd'u to dia dpng hoc nay. Do do ITRF chinh la he toa dp dpng hoc qudc te.
Ngay nay. mdt so nude nhu Lien bang Nga, Trung Qud'c, Australia, New Zeland v...v da xay dung cac he toa dp dpng hoc qudc gia dua tren ITRF.
^ KY YgU "CAC g£ TAI NGHIEN CU\J KHOA HOC - CONG NGHE NGANH TAI NGUYEN VA MOl TRUONG GIAI OOAN 2002-2006"
Trong tai lieu [4] da chi ra dinh hudng phat trien c6ng nghe ve tinh d Viet Nam
nham " Xac dinh he quy chieu qudc gia ket ndi vdi he quy chidu qudc te thdng qua mdt sd didm dinh v i cd dinh duac bd t r i vdi mat dd du dd giai quyet bai toan; viec ket ndi vdi ludi qudc te con cd muc dich tham gia cac dd tai nghidn cuu khoa hoc toan cau nhu quan trac chuydn dich giua cac luc dia" va " Quan trac dich ddng vd trai dat thdng qua mdt sd didm dinh v i cd dinh dugc bd t r i tai nhung khu vuc vd trai dat cd kha nang cd bidn ddng ldn".
G" Viet nam, van de nghidn cuu he toa dp ddng hoc qudc gia da dupe dat ra va duoc thuc hien trong khudn khd dd tai nay.
II. CAC YEU CAU DOI VOI DO DAC VA XlTLY DLTLIEU DO GPS DO CHINH XAC CAO TREN CAC KHOANG CACH L O N
Trdn ca sd cac nghien cuu cua cac thanh vien dd tai va cac ket qua nghien cuu tren the' gidi da hinh thanh cac yeu ciu ddi vdi do dac va x u l y du lieu do GPS dp chinh xac cao tren cac khoang each ldn nhu sau:
I L L D d i v d i yeu cau do dac GPS dp c h i n h xac cao t r e n cac khoang each l d n : - Su dung cac may thu tin hieu ve tinh hai tan so;
- Gdc nguong E cua tin hieu ve tinh so vdi dudng chan trdi dupe chon khdng nho hon 5 ° . K h i thoa man dieu kien nay, anh hudng cua hien tupng da dudng truydn se trd ndn manh hon. Dd han che anh hudng cua hien tupng nay phai chon didm do GPS each xa cac vat can, dam bao su thoang dang bau trdi va trong trudng hop tdt nha't sd dung cac anten vong cam khang cao tdn (choke ring);
- Dp cao anten may thu phai dupe do dac vdi dp chinh xac rat cao (khdng tha'p hon 1 mm). K h i x u l y du lidu do GPS bang cac phan mdm BERNESE, G A M I T phai tinh chuydn dp cao nghieng (do duoc trdn thuc dia) ve dp cao ddng. D d cao ddng ndu tr6n se dupe dua vao may tinh dd x d ly du lieu do GPS.
- Lua chon khoang thdi gian thu tin hieu ve tinh phu hop dd dam bao giai da tri vdi ldi giai cudi cung fixed. K h i cho trudc dp chinh xac can dat dupe cua cac thanh phan baseline, khoang thdi gian thu tin hidu cd thd dupe xac dinh khai lupc theo cdng thdc sau:
mAX - Kx/ T) 5 < m m >
mA Y - KY/T'-5 < m m >
mA z = Kz/T'5 , < m m >
d day T - khoang thdi gian thu tin hieu ve tinh ( don v i gid - h ), cac he sd Kx = 9,5 ± 2 , 1 mm.h0 5,
KY = 9,9 ± 3 , 1 mm.h0'5 Kz = 36,5 ± 9,1 m m . h0 5
- V d i muc dich dat hidu qua kinh te trong do dac GPS va dam bao xac dinh cac vecto baseline ddc lap can xac dinh so lupng ca do phu hop. So lupng ca do trong mang ludi GPS cd thd dupe danh gia theo cdng thdc sau:
n - R-\
a day Nr - tdng so cac vecta baseline trong mang ludi GPS dupe thid't ke; R - tdng sd may thu tham gia do dac mang ludi; dau [•] - lam trdn den so nguyen ldn nhat.
KY YEU XAC 0£ TAl NGHIEN CUU KHOA HOC - CONG NGHE NGANH TAl NGUYEN VA MOI TRLfCING GIAI BOAN 2002-2006° ^
II.2. Ddi vdi yeu cau xd ly dd lieu do dac GPS do chinh xac cao tren cac khoang each ldn:
Cac phin mem duoc ap dung de x u ly du lieu GPS dp chinh xac cao phai co cac tinh chat sau :
- Su dung sdng mang tan sd L3 de loai bo anh hudng cua ting dien l y den ket qua do GPS;
- Co cac cong cu phat trien de kiem tra va sua chua cac dp trupt chu ky trong cac t r i do pha tren co sd sd dung cac td hop cua cac pha va cac gia cu l y dupe xac dinh theo cac tri do ma cua cac song mang;
- Sd dung lich ve tinh vdi dp chinh xac d mdc 5 cm do To chdc IGS cung cap va cac du lieu dia vat l y ( Lich Mat trang - Mat trdi, cac toa dp cua cue tdc thdi cua Qua dat) dd tinh cai chinh vao toa dp cua may thu vao m d i thdi didm thu t i n hidu ve tinh do anh hudng cua hien tupng trieu cua Qua da't dudi sdc hut cua Mat trang va M a t trdi va hien tupng trieu cue Qua dat do su chuydn dpng cua cue Qua da't trong qua trinh x u l y cac tri do GPS (cac pha va cac gia cu l y dupe xac dinh theo cac t r i do ma cua cac sdng mang);
- Co kha nang su dung mo hinh k h i quyen chuan dd tinh sd cai chinh do anh hudng cua thanh phin kho cua tang ddi luu va su dung ham anh xa dd quy chieu cac sd cai chinh dp trd phuong thien dinh ve phuong truyen tin hieu ve tinh. Ngoai ra, trong phuong trinh tri do phase co su dung in phu dd tinh den anh hudng con chua dupe tinh den cua thanh ph^n udt cua ting ddi luu;
- Co tinh den mo hinh anten may thu trong qua trinh hidu chinh t r i do pha do dp lech va su bien thien cua tam pha so vdi tam vat ly.
Cac phan mem co cac tinh chat neu tren la cac phan mdm G A M I T , BERNESE v...v.
Khi dap dng tat ca cac yeu cau neu tren ddi vdi qua trinh do dac va x u ly du lieu do GPS, sai so trung phuong cua chieu dai cua baseline dupe danh gia theo cdng thdc:
ms = 2,5 • 10"9 • S,
Sai so trung phuong cua cac thanh phan cua vecto baseline dupe danh gia theo cdng thdc:
2,5. lO"9^
mA x = mA y = mA z = j= , V3
Sai so trung phuong ldn nha't cua hieu dp cao trac dia giua hai didm GPS dupe danh gia theo cdng thdc:
2,5.10_9.S
d day S - chieu dai cua baseline.
III. HINH THANH CAC CHUC NANG CUA HE TOA DO DONG HOC QUOC GIA
UJ.1. Chdc nang t h d nha't: D a m bao co sd sd d u n g dong bp cac d u lieu t r o n g luc, thuy chuan nha nude va GPS de xay d u n g m d h i n h quasigeoid dp c h i n h xac cao
Van de 1: K h i chi su dung thuan tuy du lieu trong lire, chung ta khdng thd xay dung md hinh quasigeoid dp chinh xac cao.
KY YE"U "CAC Qg TAI NGHIEN CUU KHOA HOC - CONG NGHE NGANH TAI NGUYEN VA MOl TRUONG GIAI BOAN 2002-2006"
Trong trudng hop xac dinh di thudng do cao thuan tuy dua tren du lieu trong luc, theo danh gia trong[13], vdi dieu kien mat do cac diem trong luc l O k m / l d i e m , do chinh xac do trong luc 0,3 m g l , bac khai trien dieu hoa the trong trudng n=150, ban kinh vung tinh trong luc quanh diem xet <j/0 = 3 ° (vung gan) thi ddi vdi lanh thd Viet Nam sai sd trung phuong di thudng do cao dupe tinh dua tren du lidu trong luc trong vung gan dupe danh gia bang 0,03m, con sai sd trung phuang cua thanh phan di thudng dp cao do anh hudng cua vung xa dupe xac dinh theo cac he so khai trien dieu hoa the trong trudng dupe danh gia bang 0,687m [14]. Sai sd trung phuang tdng hap cua d i thudng dp cao dupe xac dinh bang phuang phap trong luc dupe danh gia bang mc = 0,688m. N h u vay chi thuan tuy su dung du lieu do trong luc dd xay dung mo hinh quasigeoid, chung ta khdng thd xay dung dupe md hinh quasigeoid du dam bao cho viec dng dung cdng nghd GPS dd xac dinh dp cao chuan vdi dp chinh xac d mdc 15 cm. Nguyen nhan ca ban cua van de neu tren la do anh hudng rat ldn cua viec tinh toan thanh phan di thudng dp cao do anh hudng cua vung xa dupe xac dinh theo cac he so khai tridn didu hoa the trong trudng.
Van de 2: D p cao quasigeoid dupe xac dinh theo phuang phap thuy chuan - ve tinh cd dp chinh xac cao.
Ban chat cua phuong phap thuy chuan - ve tinh la xac dinh dp cao quasigeoid nhd ket qua do dac GPS dp chinh xac cao va do dan thuy chuan nha nude vao cac didm GPS.
De lam rd van de nay, trong [12] da nghien cuu xac dinh sai sd trung phuang ldn nha't cua cac didm thuy chuan td cac hang nha nude, thuy chua'n ky thuat cho den cac didm do chi tiet theo cac ty le ban do ty Id ldn. Muc dich xac dinh "sai sd trung phuang ldn nha't" neu tren la dd xac dinh dp chinh xac tdi nhat cua cac didm GPS - thuy chuan cd thd nhan dupe khi ap dung he toa dp dpng hoc.
Cac kd't qua nghien cdu cho tha'y rang vdi muc dich xac dinh mat quasigeoid phuc vu viec thanh lap ban do dia hinh ty le ldn, chung ta chi can xac dinh di thudng dp cao vdi do chinh xac 12,8 cm. K h i dd neu nhan sai so trung phuong cua dp cao trac dia cua cac didm GPS trong he toa dp dpng hoc qudc gia bang 5 cm, thi khi do ndi thuy chuan nha nude cac hang vao cac didm GPS chung ta se nhan dupe di thudng dp cao GPS - thuy chua'n vdi do chinh xac dupe trinh bay d bang 1 dudi day.
Bang 1 H a n g cua dp cao chua'n
tren cac d i d m GPS
Sai so t r u n g phifOng cho phep cua d i t h t f d n g dp cao (m)
I 0,085
I I 0,093
I I I 0,106
IV 0,127
Bang 1 cho tha'y rang dp chinh xac cua di thudng dp cao GPS - thuy chuan cao hon rat nhidu so vdi dp chinh xac cua quasigeoid trong luc. Didu nay lam ndi bat vai trd cua he toa dp ddng hoc trong vide nghidn cuu xac dinh mat quasigeoid dp chinh xac cao trong lanh thd Viet Nam. Do su dung sai so trung phuong ldn nha't cua dp cao chuan cac hang dd tinh toan, nen sai so trung phuong cho phep cua d i thudng dp cao trong bang 1 ldn hon nhieu so vdi thuc te.
Trong bang 2 da chi ra yeu cau dp chinh xac cua md hinh di thudng dp cao can thiet dd xac dinh dp cao chuan nha nude cac hang nhd he toa dp dpng hoc.
KY YEU 'CAC BE TAI NGHIEN CUU KHOA HOC - CONG NGHE NGANH TAl NGUYEN VA MOI TRUONG GIAI BOAN 2002-2006"
Bang 2 Hang va cap cua dp cao
chuan trdn cac d i e m GPS
Sai sd t r u n g p h t f d n g cho phep cua d i t h t f d n g dp cao (m)
I 0,048
II 0,061
III 0,078
IV 0,106
Cac yeu cau dupe tinh toan va dupe trinh bay trong bang 2 hoan toan phu hop vdi cac yeu cau xac dinh di thudng dp cao tren the gidi hien nay [ 2 ] . Viec xay dung he toa dp dpng hoc vdi muc dich sd dung phuang phap thuy chuan - ve tinh ket hop vdi du lieu trong luc de xay dung mo hinh quasigeoid vdi dp chinh xac dam bao cho viec xac dinh dp cao chuan hang I I I , I V la hoan toan thuc te ddi vdi cac nude dang phat trien trong giai doan hien nay.
Van de 3: V a i tro cua cac mang ludi GPS cac hang trong he toa dp dpng hoc ddi vdi viec truyen dp cao trac dia dp chinh xac cao ra toan lanh tho qudc gia.
Trong [5,9] da xay dung dupe cong thdc danh gia dp chinh xac hieu dp cao trac dia dupe xac dinh dua trdn cdng nghe GPS. Do viec sd dung he toa dp dpng hoc hoan toan dam bao xac dinh hieu dp cao trac dia tren cac khoang each den 1000 k m vdi dp chinh xac d mdc m m [9], nen cac mang ludi GPS cac hang trong he toa dp dpng hoc hoan toan dam bao truyen dp cao trac dia vdi dp chinh xac 5 cm ra toan lanh tho qudc gia. Day la ca sd quan trong nhat dam bao cho vipc ap dung phuang phap thuy chuan - ve tinh ket hop vdi du lieu trong luc do chi tiet de xay dung m d hinh quasigeoid dp chinh xac cao va xac dinh dp cao chuan cua cac diem do chi tiet theo phuang phap do dpng d hang, cap dupe quy dinh bdi dp chinh xac cua mo hinh quasigeoid dupe sd dung.
Van de 4: Su dung cac phuang phap npi suy di thudng dp cao t d cac didm GPS - thuy chuan (diem ca sd) de xay dung mo hinh quasigeoid dp chinh xac cao tren co sd sd dung dong bp cac du lidu do GPS, thuy chuan nha nude va trong luc.
T d ket qua nghien cuu ly thuyet va thuc nghiem thuc te, trong tai lieu [15] da khao sat viec ap dung phuang phap collocation de xac dinh di thudng dp cao td cac diem ca sd.
Dac diem cua phuang phap nay la khong su dung du lieu trong luc trong qua trinh tinh toan ndi suy di thudng dp cao. Cac ket qua nghidn cuu cho thay dp chinh xac cua di thudng dp cao ndi suy cua diem can xac dinh giam dan k h i tang khoang each S giua diem can xac dinh va diem can xac dinh. V d i khoang each S nhd hon 25 k m , k h i ap dung phuang phap ndi suy nay dp chinh xac cua di thudng dp cao npi suy so vdi cac diem co sd dat mdc cao nhat (2 cm) d vung Nam Bp, con d cac viing khac cua dat nude - dp chinh xac neu tren chi d mdc 7 - 9cm. Do dd phuang phap collocation chi thich hop ddi vdi trudng hop khoang each giua cac diem ca sd ngan. Kd't luan nay hoan toan dung dan trong thuc te, bdi v i khi xay dung m d hinh geoid dp chinh xac cao d nude M y [21] ngudi ta da sd dung phuang phap collocation vdi mat dp diem ca sd la 10 k m / 1 didm.
Nhom cac phuang phap ndi suy dua tren viec sd dung ddng bp cac du lieu do GPS, thuy chuan nha nude va trpng luc bao gdm phuang phap ndi suy tuyen tinh va phuang phap Spline. Cac phuang phap nay da dupe nghien cuu va thuc nghiem thuc te trong cac tai lieu [15, 16, 17]. Dac didm co ban cua viec ap dung cac phuang phap nay la su dung du lieu trpng luc d vung gin ban kinh iy0 = 3° dd xac dinh thanh phan cua dp cao geoid
KY YEU -CAC eg TAI NGHIEN CUU KHOA HOC - CONG NGHE NGANH TAl NGUYEN VA MOl TRUONG GIAI DOAN 2002-2006'
vdi do chinh xac 6 mdc 3 cm, va tiep theo sd dung cac phuang phap neu tren de xac dinh thanh phan do anh hudng cua vung xa tren ca sd su dung di thudng dd cao GPS - thuy chuan tai cac didm ca sd va m d hinh trong trudng Qua da't E G M . V d i each lam nhu trdn, anh hudng cua cac sai sd he thd'ng cua m d hinh trong trudng Qua da't b i giam thidu.
Cac kd't qua nghien cuu cho tha'y, k h i khoang each giua hai didm co sd la 100 k m , dd chinh xac cua thanh phan v d i <^2 duac xac dinh theo phuang phap Spline nhd bd qua, con trong trudng hop su dung phuong phap ndi suy tuyen tinh - dd chinh xac cua thanh phan vdi £2 nam d mdc 3 - 5 cm. Mang ludi GPS hang A trong he toa do ddng hoc duoc trinh bay se dap ung dupe ydu cdu nay.
Neu khoang each giua hai didm co sd la 50 k m , do chinh xac cua thanh phan vdi
^2 duoc xac dinh theo phuang phap ndi suy tuyen tinh d mdc 2 cm. N h u vay viec tang day mat dd didm co sd, tdc thuc hien vide phan hang cac mang ludi GPS la co sd dd dam bao xac dinh di thudng dd cao dd chinh xac cao theo cac phuong phap ndi suy duac dd cap d tren. Mang ludi GPS hang B trong he toa dd ddng hoc se dap dng duac yeu cau vda neu.
I I I . 2 . Chdc nang t h d h a i : T h i e t lap m d i q u a n he d o n t r i gifia he toa do ddng hoc va he toa do qudc gia.
Vide thiet lap m d i quan he don t r i gida he toa dd ddng hoc va he toa do qudc gia nham dam bao vide chuydn ddi chinh xac cac kd't qua x d l y cac kd't qua do dac GPS trong he toa dd ddng hoc vd he toa dd qudc gia nham phuc vu cdng tac thanh lap ban dd. Viec thiet lap mdi quan he don t r i neu tren dupe thuc hidn nhd viec giai quyet bai toan binh sai ghep ndi mang ludi GPS vao he toa dp qudc gia. Vide giai quyet bai toan neu tren se lam nang cao dp chinh xac cua mang ludi thidn van - trac dia qudc gia va xac dinh mdt each tin cay 7 tham so chuydn ddi toa dp theo m d hinh Bursa - W o l f k h i coi cac tham sd nay la cac an so trong bai toan neu tren. Cac co sd l y thuye't cua viec giai quyet bai toan nay da duoc chdng minh trong cac tai lieu [6, 7, 8].
Mang ludi GPS hang B trong he toa dp ddng hoc la ca sd dam bao thuc hidn chuc nang nay k h i tinh dd'n ydu cau dam bao su trung cua cac didm GPS hang B vdi cac didm thien van - trac dia qudc gia.
I I I . 3 . Chuc nang t h d ba: D a m bao co sd ap d u n g cac p h u o n g phap do GPS ddng t r o n g do dac chi tiet phuc v u cdng tac t h a n h lap ban do
Phu thupc vao cac thiet bi do GPS ddng (Real Time, Postprocessing Kinematic), khoang each giua tram thu GPS cd dinh (base) va tram thu GPS d i ddng (Rover) khdng vupt qua 20 k m . Bdi v i vide x u l y du lieu do GPS dpng trong he toa dp dpng hoc dam bao vide xac dinh dp cao trac dia cua cac didm d i ddng d mdc 5 - 6 cm, nen viec thuc hiSn chdc nang nay la co sd dam bao cho viec xac dinh dp cao chuan cua cac didm d i ddng khi da cd m d hinh quasigeoid dp chinh xac cao dupe xay dung nhd hd toa dp dpng hoc. Mang ludi GPS hang B trong he toa dp ddng hoc la ca sd dam bao thuc hidn chdc nang nay.
111.4. Chdc nang t h d t u : D a m bao viec nghien c u u su o n d i n h cua co sd trac d|a qudc gia.
K h i tinh dd'n su hidu chinh thudng xuyen he toa dp dpng hoc do su chuydn dich cua tam vat chat cua Qua da't vdi tdc dp 2 m m / 1 nam, trong Bao cao tdng kd't cua de tai da chung minh duoc rang chu k y do lap cac mang GPS trong he toa dp ddng hoc la 8 nam.
Vide do lap neu tren la co sd cua vide nghien cuu su dn dinh cua ca sd trac dia qudc gia.
KY YEU "CAC OE TAl NGHIEN CUU KHOA HOC - CONG NGHg NGANH TAl NGUYEN VA MOl TRUONG GIAI DOAN 2002-2006'
I I I . 5 . Churc nang t h d n a m : D a m bao co1 sd k i e m soat su bien t h i e n cua tang dien l y va nghien curu xac d i n h do a m cua k h o n g k h i phuc v u d u bao k h i tuang.
Chuc nang nay dupe thuc hien nhd viec xay dung cac tram thu tin hieu ve tinh GPS thuang true va tham gia vao du an phat tridn mang ludi IGS cua To chuc IGS. Cac tram thu tin hidu ve tinh GPS thudng true thudc mang ludi GPS hang A A se dupe trinh bay d muc V . Thiet bi thu tin hidu vd tinh GPS tren tram thudng true cua Hang T R I M B L E cd k y hieu T R M 23903.00 (Permanent L I / L 2 . M o d e l 23903.00). Vide nghien cuu xac dinh mat dp dien td tu do trong bai toan kiem soat su bien thien cua tang dien l y da dupe chung minh trong Bao cao tdng kd't cua de tai. Vide giai quyet bai toan nay se cd y nghla ldn ddi vdi linh vuc quan su va dam bao viec tinh toan sd cai chinh do anh hudng cua ting didn l y cho cac may thu mdt tin so dupe su dung rdng rai trong thuc te do dac GPS d nude ta.
Viec nghien cuu xac dinh dp am khdng k h i phuc vu du bao k h i tupng nhd cac tram thudng true da dupe de cap trong [19, 22].
IV. CAC CD SO DE XAC DINH TIEU CHUAN KY THUAT CHO CAC HANG CUA CAC MANG LUOI GPS TRONG HE TOA D 0 D 0 N G HOC
Trong tai lieu [9] da chdng minh dupe rang neu trong mdt hang cua mang ludi GPS cac chidu dai giua cac didm khac nhau ldn, thi dinh thdc cua ma tran chuan se trd nen nhd di (ma tran chu^n trd nen kern on dinh) va vet cua ma tran chu^n se tang len (dp chinh xac cua cac tham so sau binh sai mang ludi GPS se tha'p di). Do dd dd khac phuc tinh trang neu trdn, canh nhd nha't Sm i n va canh ldn nha't Sm a x phai tuan theo quy luat sau:
^ MAX = 1>333.5,5W/W =0,777.5,
cua md hinh ting ddi luu se nhd bd qua. Do dd gdc nguong vd tinh E d mdc 5° la mdt
tieu chuan ky thuat trong do dac GPS dd chinh xac cao trong qua trinh xay dung he toa dp dpng hoc. Tuy nhien cung can luu y rang vdi gdc nguong vd tinh neu tren, anh hudng cua hien tupng da dudng truyen d day S - chidu dai trung binh cua cac canh cua mang ludi GPS trong cung mpt hang.
Trong tai lieu [20] dua tren kd't qua nghien cuu cua Sjoberg L . E . da chdng minh dupe rang khi gdc ngudng vd tinh E d mdc 5° thi dp chinh xac cua hidu dp cao t r i e dia se dupe nang len. Trong tai lieu [11] da chdng minh dupe rang k h i gdc ngudng vd tinh E d mdc 5°, trong trudng hop su dung sdng mang tan sd'/_3 dd x d l y dd lieu do GPS, anh hudng cua su gan dung (multipath) se manh len. Dd khac phuc hidn tupng nay can sd dung anten cao tin cam khang (Choke Ring) trong qua trinh do dac GPS va chon v i t r i didm thoang dang, khdng cd vat can.
Trong qua trinh x d l y du lieu do GPS can tinh den anh hudng cua cac hidn tupng dia vat ly nhu sdc hut cua Mat trang - M a t trdi, su chuydn dich cua cue Qua da't dua tren cac dich vu do To chdc IGS cung ca'p.
Trong Bao cao tdng kd't cua dd tai da chi ra rang sai so v i t r i tuong hd mat bang giua cac didm GPS trong he toa dp dpng hoc rat nhd d mdc nhd hon m m va khdng con ia ca sd dd thiet ke cac mang ludi nhu ddi vdi cac mang ludi trdc dia truydn thd'ng. Yd'u to ca ban cua vide thiet ke cac mang ludi GPS trong he toa dp ddng hoc la dp chinh xac cua lich vd tinh duoc sd dung tren co sd da loai bo cac ngudn sai so do GPS khac bang cac td hop pha sdng mang va gia cu l y dupe xac dinh theo ma P trong qua trinh x d l y cac t r i do GPS nhd ky thuat sai phan.
KY YEU "CAC BE TAI NGHIEN CPU KHOA HOC - CONG NGHE NGANH TAI NGUYEN VA MOl TRUONG GIAI DOAN 2002-2006"
Do dac GPS trong he toa do dong hoc phai dupe thuc hien bang may thu hai t i n so.
Viec phat hien va sua chua dp trupt chu k y (cycle slips) trong cac t r i do pha la mpt trong nhung co so co ban dam bao cho viec dat dp chinh xac cua baseline 6 muc m m va cao hon.
V. PHAN D I N H CAC H A N G CUA CAC M A N G LUQl GPS TRONG HE TQA DO DONG HQC QUOC GIA
V . l . M a n g l u d i GPS ca sd hang A A
Mang ludi GPS co sd bao gom cac tram thudng true thu t i n hieu ve tinh GPS lien tuc la mang ludi GPS dp chinh xac cao nhat. Mang ludi nay cd cac chuc nang sau:
1. Dam bao ca sd de tham gia vdi TP chuc IGS trong viec phat trien mang ludi IGS phu trum tren be mat Qua dat;
2. Dam bao viec nhan dupe cac toa dp khdng gian dp chinh xac cao trong he quy chieu Qua dat qudc te (ITRF) hien hanh nham phat trien cac mang ludi GPS cac hang A va B va xac dinh ca sd de chuyen doi he toa dp dpng hoc qudc gia giua cac ITRF khac nhau theo cac yeu cau cua cong tac do dac - ban do;
3. Dam bao viec kiem soat su bien thien cua tang didn l y dd phuc vu cdng tac nghien cuu k h i tupng thuy van va cac muc dich qudc phong va cung cap cac thdng t i n vd dp am khdng k h i phuc vu cdng tac nghien cuu k h i tupng thuy van.
Khoang each trung binh cua cac didm hang A A la 900 k m . Khoang each ldn nhat giua cac didm hang A ke nhau khdng vupt qua 1200 k m , khoang each nhd nhat khdng nhd hon 600 k m . D d i vdi mang ludi GPS hang A A , sai so v i t r i mat bang tuang hd giua hai didm GPS d mdc 3,3mm, sai sd trung phuang hidu dp cao trac dia giua hai didm GPS kd nhau d muc 0,7mm. Sai sd trung phuang vi t r i tuang ddi giua hai didm hang A A kd nhau d mdc 1: 300.000.000.
V.2. Mang ludi GPS hang A
Mang ludi GPS hang A dupe phat tridn t d cac didm cua mang ludi GPS ca sd hang A A nham thuc hidn cac nhidm vu sau:
1. Xac dinh di thudng dp cao GPS - thuy chuan dp chinh xac cao tren cac didm GPS cua mang ludi nay nham phuc vu vide ndi suy di thudng dp cao;
2. Xay dung ca sd dd chuydn ddi He toa dp dpng hoc Qudc gia giua cac he quy chieu Qua da't qudc te ITRF-yy;
3. Xay dung ca sd dd phat tridn mang ludi GPS hang B.
Khoang each trung binh cua cac didm hang A la 100km. Khoang each ldn nha't giua cac didm hang A ke nhau khdng vupt qua 130 k m , khoang each nho nha't khdng nhd han 70km. N h u vay cd thd chon cac didm GPS cap " 0 " hidn nay cua V i e t N a m lam mang ludi GPS hang A cua He toa dp ddng hoc Qudc gia. Dieu nay se dam bao su ke thda cac thanh tuu khoa hoc- k y thuat cua ltnh vuc trac dia - ban dd Viet N a m trong nhung nam gan day trong vide phat tridn cdng nghd GPS. Tuy nhien, neu khdng thd truydn d i n thuy chuan Nha nude len cac didm GPS cap " 0 " thi can phai cau true lai mang ludi GPS ca'p " 0 " cho phu hop vdi nhidm vu cua mang ludi hang A k h i luu y thuc te rang yeu cau do dac GPS tren cac didm hang A cao han nhidu so vdi dp chinh xac cua mang ludi ca'p " 0 " .
Cac didm hang A can phai triing vdi cac didm cua mang ludi thien van - trac dia Qudc gia hang I va I I cua He toa dp Qudc gia.
KY YEU "CAC OE TAl NGHIEN CUU KHOA HOC - CONG NGHE NGANH TAl NGUYEN VA MOI TRUONG GIAI 60AN 2002-2006"
Khi xay dung mang ludi GPS hang A , thai gian thu t i n hieu ve tinh tren mot diem GPS la 3 ngay dem, goc nguong ve tinh E khong nho han 5". K h i x u l y du lieu do GPS sir dung lich ve tinh chinh xac cua to chuc IGS a muc do chinh xac 5 cm va cac phan mdm BERNESE, G A M I T hoac tuang duang vdi su su dung cac d u lieu bo sung nhu lich Mat trang - Mat trdi va cac tham sd chuydn dich cue cua Qua dat.
Ddi vdi mang ludi GPS hang A , sai sd v i t r i mat bang tuang hd giua hai didm GPS d mdc 0,3mm, sai sd trung phuang hieu dd cao trac dia giua hai didm GPS ke nhau d mdc 0,1mm. Sai sd trung phuang v i t r i tuang ddi giua hai diem hang A ke nhau d mdc 1:
250.000.000.
V.3. M a n g ludi GPS hang B
Mang ludi GPS hang B dugc phat tridn t d cac didm cua mang ludi GPS hang A nham thuc hien cac nhiem vu sau:
1. Chem day di thudng do cao ra toan lanh thd da't nude va dam bao ca sd cua m d hinh quasigeoid dd chinh xac cao;
2. X u ly binh sai ghep ndi vdi cac mang ludi thien van - trac dia thudc he toa dd qudc gia dd nang cao dp chinh xac cua mang ludi nay va thiet lap m d i quan he giua he toa dp dpng hoc qudc gia va he toa dp qudc gia;
3. Xay dung ca sd dd phat tridn mang ludi GPS chem day cap tha'p han lam ca sd do ve ban dd dia hinh bang cdng nghd GPS ddng va khdng che do ve khdng anh.
Mang ludi GPS hang B ciia Viet Nam cd khoang each trung binh giua cac didm kd nhau bang 40 k m , khoang each ldn nha't giua cac didm kd nhau khdng vupt qua 50km, con khoang each nho nha't khdng nhd hon 30km. V d i khoang each ldn nhat giua cac didm hang B kd nhau khdng vupt qua 50km, viec ndi suy di thudng dp cao cua cac didm nam giua cac didm hang B dupe npi suy td cac didm hang B cd dp chinh xac d mdc 36mm so vdi cac didm hang B.
Khi do ndi thuy chuan hang I vao cac diem hang A , thi m d hinh geoid dupe xay dung d Viet nam se cd sai so trung phuong ldn nha't la 102mm va hoan toan dap dng dupe yeu cau xac dinh dp cao chuan hang I I I bang cdng nghd GPS. Trong trudng hop do ndi thuy chuan hang I I vao cac diem hang A , thi mo hinh quasigeoid dupe xay dung d Viet nam se cd sai so trung phuang ldn nhat la 110mm va hoan toan dap dng dupe yeu cau xac dinh dp cao chuan hang I V bang cong nghe GPS.
K h i xay dung mang ludi GPS hang B, thdi gian thu t i n hidu vd tinh tren mdt didm GPS tdi da la 2 ngay dem va khdng it hon 1 ngay dem, gdc ngudng ve tinh E khdng nhd han 5 ° . K h i x u l y du lieu do GPS su dung lich ve tinh chinh xac cua td chdc IGS d mdc dp chinh xac 5cm va cac phan mdm BERNESE, G A M I T hoac tuang duang vdi su su dung cac du lieu bd sung nhu lich Mat trang - Mat trdi va cac tham so chuydn dich cue cua Qua dat.
Ddi vdi mang ludi GPS hang B, sai so v i t r i mat bang tuang hd giua hai didmGPS d mdc 0,2mm, sai so trung phuang hidu dp cao trac dia giua hai didm GPS kd nhau d mdc 0,1 mm. Sai sd trung phuang v i t r i tuang ddi giua hai didm hang B ke nhau d mdc 1:
200.000.000.
KET LUAN VA KIEN NGHI KET LUAN
Viec nghien cuu xay dung he toa dp dpng hoc d Viet nam nham muc dich dinh hudng phat tridn tiep theo ha tang co sd cua viec dng dung cdng nghe GPS trong cdng tac
KY YEU "CAC BE TAI NGHIEN CUU KHOA HOC • CONG NGHE NGANH TAI NGUYEN VA MOl TRUONG GIAI BOAN 2002-2006°
do dac - thanh lap ban d6 va cac cong tac khac lidn quan den viec danh gia va giam sat tai nguyen - m d i trudng cua da't nude. Cac kd't qua nghien cuu da cap nhat cac kd't qua nghien cuu mdi nhat cua cac nha khoa hoc trac dia tren the gidi va trong nude trdn co sd dinh hudng tiep theo cho vide hop tac qudc te nham hoan thien co sd khoa hoc - k y thuat cua linh vuc D o dac - Ban do.
Cac kd't qua nghien cuu trong dd tai cd thd dupe tdng kd't dudi dang cac kd't luan sau.
He toa dp dpng hoc qudc gia dupe xay dung dua tren cdng nghd GPS va He quy chidu Qua dat ( I T R F ) nham thuc hien cac nhidm vu sau:
1. Phat tridn mang ludi cac tram thudng true thu tin hidu vd tinh trdn co sd hop tac vdi Td chdc IGS dd nhan dupe cac toa dp khdng gian dp chinh xac cao nha't trong ITRF, nghien cuu xac dinh su bidn thien cua tang didn ly va dp am khdng k h i phuc vu viec nghidn cuu du bao k h i tupng va cac nhu cau qudc phong, tao co sd cho vide hop tac vdi cac nude trong khu vuc va tren the gidi trong vide giai quyet cac bai toan khoa hoc ky thuat cd lien quan den viec sd dung cdng nghd GPS ( v i du bai toan thd'ng nhat Hd dp cao giua cac nude v...v) va dap dng cac nhu cau cua To chdc IGS trong vide phat tridn mang ludi IGS phuc vu viec hoan thien Hd quy chieu Qua da't qudc te;
2. Dam bao vide xac dinh dp cao trac dia dp chinh xac d mdc 5 cm tren toan lanh thd Qudc gia phuc vu viec xay dung m d hinh quasigeoid dp chinh xac cao theo phuong phap thuy chuan - ve tinh kd't hop vdi du lieu do dac trpng luc chi tie't dd dap dng cac yeu cau do dac - thanh lap ban dd dia hinh ty Id ldn va con hon the - dd xac dinh dp cao chuan cac hang Nha nude bang cong nghd GPS. V d i dp chinh xac do dac trpng luc chi tiet d mdc 0,3 mgal, mat dp cac didm trpng luc 10km/ l d i d m va ban k i n h vung lay tich phan quanh didm xet khoang 200 - 300 k m , He toa dp dpng hoc se cho phep xay dung md hinh quasigeoid dp chinh xac d mdc 102 m m . Didu nay dam bao cho vide xac dinh dp cao chuan. hang I I I bang cdng nghd GPS;
3. Dam bao co sd cho vide sd dung cac dich vu cua T d chdc IGS bao gdm lich v6 tinh chinh xac (d mdc 5 cm), lich Mat trang- Mat trdi, cac tham sd chuydn dich cua cue Qua dat de phuc vu vide x d l y tinh toan cac vecto baseline v d i dp chinh xac d mdc m m va cao hon tren cac khoang each ldn dap ung cac ydu c l u phat tridn cac mang ludi GPS cac hang trong He toa dp dpng hoc qudc gia va cac nhu cau khac, v i du nghidn cuu chuydn dich cua vd trai da't bang cong nghd GPS;
4. Dam bao co sd cho vipc dng dung cac thiet b i do dpng dd do dac - thanh lap ban dd dia hinh ty le ldn ( dam bao xac dinh dp cao trac dia cua cac didm do chi tie't d mdc 5 cm tren toan lanh thd Qudc gia dd xac dinh dp cao chudn cua chung vdi dp chinh xac cao hon 15 cm k h i sd dung m d hinh quasigeoid vdi dp chinh xac cao hon 12,8 cm) va nang cao dp chinh xac cua kd't qua do GPS bang may thu mdt tan so tren co sd sd dung cac du lieu bidn thien cua tang didn l y do cac tram thudng true cung cap;
5. Thiet lap cac m d i quan he don t r i giua H d toa dd dpng hoc va Hd toa dd qudc gia va hoan thien He toa dp qudc gia tren co sd x u l y tinh toan binh sai chung mang ludi GPS vdi mang ludi thidn van - trac dia, va tao co sd dd xay dung He thd'ng thdng t i n trac dia qudc gia;
6. Gop phan nghidn cuu chuydn dich cua vo trai da't tren co sd sd dung cac kd't qua do lap cac mang ludi GPS trong He toa dp ddng hoc theo chu k y .
KIEN NGHI
1. Bp Tai nguyen va M d i trudng can xem xet vide xay dung He toa dp dpng hoc Qudc gia nham tao co sd cho vide giai quyet bai toan xac dinh m d hinh quasigeoid dd
KY YEU 'CAC BE TAl NGHIEN CUU KHOA HOC - CONG NGHE NGANH TAl NGUYEN VA MOl TRUflNG GIAI DOAN 2002-2006" ^
chinh xac cao theo phuong phap thuy chuan ve tinh - trong luc va xac dinh cac co so de ung dung c6ng nghe GPS trong viec do ve ban do dia hinh ty le Ion.
2. Dinh hudng phat tridn He thdng thdng tin trac dia Qudc gia de x u l y toan hoc ddng thdi cac du lieu thien van trac dia, thuy chua'n Qudc gia, GPS va trong luc vdi cac muc dich xay dung m d hinh quasigeoid chinh xac d Viet nam, hoan thien mang ludi thidn van- trac dia trong he toa dd Qudc gia va thiet lap cac m d i quan he don t r i giua he toa dd Qudc gia va he toa dd ddng hoc Qudc gia.
3. Nganh D o dac - Ban dd can tiep tuc hoan thien Quy pham do dac va x d l y du lieu do GPS dap dng cac yeu cau hien dai cua viec dng dung cdng nghe GPS trong cdng tac do dac - thanh lap ban dd.
4. Phat tridn cdng tac nghien cuu va xay dung cac phan mdm x d l y du lieu do GPS dd chinh xac cao cua Viet Nam.
