Trong khoảng thời gian từ 20 tháng 3 đến ngày 2 tháng 4 năm 2014, Viện khoa học Đo đạc và Bản đồ (VIGAC) được nhận chuyển giao và bay đo thử công nghệ TAGS-6 dưới sự hướng dẫn của chuyên gia của hãng Micro-g Lacoste - Scintrex Ltd. Sau quá trình chuyển giao chúng ta đã làm chủ được công nghệ và các bước xử lý số liệu bay đo trọng lực, đây là những bước chuẩn bị cho dự án đo đạc trọng lực vùng núi Việt Nam bằng trọng lực hàng không.
Nghiên cứu - Ứng dụng HỆ THỐNG ĐO TRỌNG LỰC HÀNG KHÔNG TAGS-6 VÀ KẾT QUẢ BAY ĐO THỬ NGHIỆM TẠI VIỆT NAM TS NGUYỄN PHI SƠN, TS PHẠM MINH HẢI, ThS ĐINH XUÂN MẠNH, KS NGUYỄN XUÂN THẮNG Viện Khoa học Đo đạc Bản đồ Tóm tắt: TAGS-6 hệ máy đo trọng lực hàng không hãng Micro-g Lacoste sau phiên cũ sản xuất từ năm 1958 TAGS-6 nâng cấp máy đo trọng lực hàng khơng TAGS-3 có tác dụng: thành lập mơ hình Geoid, điều tra tượng địa vật lý, thăm dị khống sản tìm kiếm dầu mỏ Hiện nay, giới Việt Nam nước sở hữu cơng nghệ đại bậc Thụy Điển, Ấn Độ, Việt Nam Nam Phi Trong khoảng thời gian từ 20 tháng đến ngày tháng năm 2014, Viện khoa học Đo đạc Bản đồ (VIGAC) nhận chuyển giao bay đo thử công nghệ TAGS-6 hướng dẫn chuyên gia hãng Micro-g Lacoste - Scintrex Ltd Sau trình chuyển giao làm chủ công nghệ bước xử lý số liệu bay đo trọng lực, bước chuẩn bị cho dự án đo đạc trọng lực vùng núi Việt Nam trọng lực hàng không Giới thiệu chung Trong nhiều năm qua, lĩnh vực Đo đạc đồ Địa chất khống sản thực nhiều cơng trình đo đạc trọng lực cấp hạng, số liệu phủ kín khu vực đồng bằng, trung du Việt Nam Đối với trắc địa đồ, số liệu trọng lực toàn lãnh thổ đảm bảo cho việc giải toán xây dựng mơ hình Geoid độ xác cao hệ độ cao quốc gia đại Phần núi cao, biên giới chiếm 1/3 diện tích nước chưa có liệu trọng lực chi tiết, Chiến lược phát triển ngành Đo đạc Bản đồ1 xác định công tác đo đạc trọng lực cần phải bổ sung lấp đầy khu vực trống nhằm hoàn chỉnh toàn liệu trọng lực Việt Nam, phục vụ không cho Đo đạc đồ mà lĩnh vực Bộ Tài nguyên Môi trường, đặc biệt phục vụ Quốc phòng an ninh Căn nhu cầu thực tiễn cần phải đổi công nghệ nhằm ứng dụng thành tựu hàng đầu giới tiên phong đo đạc trọng lực, quan tâm Bộ Tài nguyên Môi trường, Viện Khoa học Đo đạc Bản đồ trang bị máy đo trọng lực hàng không TAGS-6 TAGS-6 đại diện cho hệ máy đo trọng lực hàng không hãng Micro-g Lacoste sau phiên cũ bắt đầu tiến hành sản xuất từ năm 1958 TAGS-VI nâng cấp máy đo trọng lực hàng không TAGS/ Air III Hệ thống cấu tạo kết hợp hệ thống kiểm tra độ tin cậy (a time-tested), cảm biến có phạm vi đo trọng lực toàn giới 20.000 milliGals, v.v… Hiện nay, giới có máy TAGS-6 sử dụng nước Thụy Điển, Ấn Độ, Việt Nam Nam Phi TAGS-6 lắp đặt máy bay đo đất liền biển Quyết định số 33/2008/QĐ-TTg ngày 7/0/2008 phê duyệt Chiến lược phát triển ngành Đo đạc Bản đồ Việt Nam n nm 2020 tạp chí khoa học đo đạc đồ số 24-6/2015 17 Nghiờn cu - ng dụng Sau nhận máy trọng lực hàng không TAGS-6 mang số hiệu S-183, hãng Micro-g Lacoste cử chuyên gia John Seibert đến Hà Nội để chuyển giao công nghệ hướng dẫn sử dụng máy cho Viện khoa học Đo đạc Bản đồ Trong khoảng thời gian từ 20 tháng đến ngày tháng năm 2014, qua trình bay đo thử nghiệm hướng dẫn ông John Seibert, cán Viện Khoa học Đo đạc Bản đồ làm chủ công nghệ, vận hành hệ thống từ khâu tháo lắp, kết nối hệ thống, setup chuyến bay đo xử lý liệu bay đo trọng lực liệu mặt đất Giới thiệu nguyên lý thông số kỹ thuật trội máy TAGS-6 2.1 Nguyên lý hoạt động máy Máy trọng lực Micro-g Lacoste TagsAir hệ thống đo trọng lực theo phương pháp tương đối Mỗi chuyển bay đo xuất phát từ điểm gốc trọng lực hạng cao kết thúc điểm gốc xuất phát Máy trọng lực Air gồm có một chống rung cao, Loại lị xo cảm biến trọng lực đặt quay hồi chuyển có ổn định với thiết bị điện tử có liên quan để có đọc số trọng lực Khoảng đo máy lên đến 20.000 mGal Bộ cảm biến hiệu chỉnh đường chuẩn núi Rocky gần Denver, Colorado với chênh giá trị trọng lực khoảng 500 mGal Mỗi máy trọng lực sau phịng thí nghiệm kiểm tra số hệ thống thử nghiệm chuyển động chủ yếu để kiểm soát khác gia tốc ngang gia tốc đứng biên độ lên đến ±100.000 mGal Bộ cảm biến Air hợp 18 với lắc có khớp hỗ trợ lị xo có chiều dài khơng đổi (Zerolength) Bộ cảm biến trọng lực có mức độ trì bất chấp chuyển động máy bay cách đặt ổn định Cả hai điều kiện tồn máy trọng lực Air Đó chống rung cao làm nhạy cách sử dụng lị xo độ dài khơng đổi để hỗ trợ lắc Lị xo độ dài khơng đổi lị xo mà tính chất vật lý tương đương với lị xo có chiều dài khơng trạng thái không co giãn Công thức xác định số đọc máy trọng lực lắc hoạt động là: g = S + kB’ + CC (1) Cơng thức (1) trích tài liệu “TAGS Hardware and Operating Manual” hãng Micro-g Lacoste cung cấp, đó: g đơn vị đọc số số đọc máy trọng lực; S sức căng lò xo; K số hàm độ nhạy trung bình lắc độ rung; B’ Tốc độ lắc; CC số hiệu chỉnh khớp trục ngang 2.2 Một số thông số kỹ thuật TAGS-6 So với hệ TAGS-3, hệ TAGS6 có nhiều đặc điểm sau: Hệ thống cân bằng/bộ cảm nhỏ hệ cũ 40%; Trọng lượng hệ thống cân bằng/bộ cảm nhỏ hệ cũ 30%; Hệ thống giảm chấn thủy lực với giảm chấn giảm chấn chân không giúp tạp chí khoa học đo đạc đồ số 24-6/2015 Nghiên cứu - Ứng dụng hệ thống cân hoạt động linh hoạt ổn định (xem hình 1) Các góc xoay quanh trục X Y lớn Khả phản hồi đầy đủ 500,000 mGal lần đo thời tiết khơng thuận lợi Kiểm sốt nhiệt độ cảm đảm bảo hoạt động ổn định máy; Hệ thống kiểm soát nhiệt độ cảm điện; Khả kiểm soát vi xử lý; Các nguồn điện máy tính nguồn cho xử lý thiết kế riêng rẽ tạo tính linh hoạt thuận tiện xử dụng; Khóa hệ thống cân thiết kế thuận tiện (xem hình 2) Thiết kế chi tiết TAGS-6 TAGS-3 (xem bảng 1) Bảng 1: Thông số kỹ thuật TAGS-3 TAGS-6 TAGS-6 TAGS-3 Xoay theo trục X 250 220 Xoay theo trục Y 300 250 Thời gian lặp lại đo tĩnh 0.02 0.05 millGals Giảm yêu cầu điện 75W 240W 55x 53x 56cm 71x 56x 84cm 73kg 140kg Giảm kích thước 48% Giảm trọng lượng Hình 1: Chân giảm chấn máy trọng lực TAGS-6 2.3 Điều kiện hoạt động máy TAGS-6 Đảm bảo nhiệt độ cảm trì mức 45oC Ln đảm bảo trì điện Bộ cảm suốt trình đo di chuyển để không thời gian làm nóng q trình làm nóng lên tới nửa ngày Để tiến hành đo đạc, tín hiệu GPS thu phải có chất lượng tốt, trạm base phải đặt vị trí thơng thống đo Theo chun gia hướng dẫn, bật máy vệ tinh định vị điểm gốc đặt trụ sở công ty Micro G Lacoste Denver nên q trình nhận tín hiệu chậm vài giây Bay đo thử nghiệm vùng núi huyện Thanh Sơn - Phú Thọ 3.1 Công tác chuẩn bị - Chuẩn bị điểm gốc (trọng lực hạng III) bao gồm: tọa độ, độ cao giá trị trọng lực; - Xác định vị trí đỗ máy bay: giá trị trọng lực, tọa độ độ cao gần đúng; - Chuẩn bị thủ tục cấp phép bay: Sơ Hình 2: Khố cõn bng TAGS-6 tạp chí khoa học đo đạc đồ số 24-6/2015 19 Nghiờn cu - ng dng đồ tuyến bay; dẫn đường tự động, khu vực bay, độ cao bay đo, kiểm sốt khơng lưu, trực thời tiết; - Lắp đặt thiết bị máy bay (Tháo lắp thiết bị TAGS 6, antenna, nguồn điện, kết nối modul) 3.2 Khái quát bay đo thử nghiệm tham số Những chi tiết bay đo thử nghiệm sau: Vị trí bay: Sân bay Nội Bài, ngày 30/3/2014; Máy bay: PCA P-750 XSTOL VH-KZC; Máy trọng lực: TAGS6 S-183; Hằng số kiểm nghiệm máy trọng lực: 1.054; Độ cao bay: độ cao ban đầu 7000 feet, thấp đến 3000 feet, hầu hết chuyến bay đo độ cao 4000 feet (1300m) Bay điều khiển kiểm sốt lưu khơng độ cao phạm vi khảo sát không nằm kiểm sốt phi hành đồn bay; Trạm chủ GPS: Vị trí (Nằm ngồi khu vực sân bay): Có tọa độ: 21o13’14.35’’; 105o46’06.68’’; Độ cao: 10.68m; Độ cao angten máy GPS trạm chủ (Novatel 702GG) HI =1.358 m; Độ bù máy bay (để ta truyền giá trị trọng lực từ mặt đất vị trí máy bay đỗ đến tâm máy trọng lực máy bay): Ta đo từ Angten GPS tới tâm máy trọng lực: 1,115 m; Từ tâm máy trọng lực tới mặt đất: 1,323 m Giá trị trọng lực gốc vị trí đỗ máy bay: 978674,447 mgal Số đọc trước bay: (xem hình 3) Số đọc kết thúc bay: (xem hình 4) 3.3 Xử lý liệu bay đo thử Dữ liệu bay đo thử xử lý ông Seibert sau nhân viên VIGAC với phần mềm Micro-g/LaCoste AGSys6 (xem hình 5, hình 6, hình 7) Dữ liệu địa hình DEM phục vụ cải địa hình dùng cho khu vực thử nghiệm tải từ liệu DEM toàn cầu, phần mềm AGSys6 sử dụng để tính với thơng số khai báo hệ WGS84 tọa độ Hình 3: Số đọc vị trí đỗ máy bay trước bay đo 20 tạp chí khoa học đo đạc đồ sè 24-6/2015 Nghiên cứu - Ứng dụng Hình 4: Số đọc vị trí đỗ máy bay sau kết thúc chuyến bay đo Hình 5: Màn hình phần mềm xử lý số liệu AGSys6 Hình 6: Những liệu đầu vào chuyến bay thử nghiệm Hình 7: Các tuyến bay chọn trình bay đo thử Hình 8: Mơ hình địa hình (DEM) liệu đầu vào cho việc cải địa hình khu vực bay đo thử nghiệm t¹p chÝ khoa häc đo đạc đồ số 24-6/2015 21 Nghiờn cu - Ứng dụng Hình 9: Biểu diễn đường đồ thị trung bình tuyến bay lặp Bắc-Nam Bảng 2: Ví dụ liệu đầu kết xử lý liệu B, L khu đo, độ cao so với mặt nước biển, độ cao bay trung bình, giá trị tọa độ, độ cao, giá trị trọng lực khởi đo, độ cao anten GPS, tần số thu đồng thời …phục vụ tính giá trị trọng lực Bouguer (BGA) trọng lực Fai (FAA) (xem hình 8) 3.4 Đánh giá kết bay đo thử nghiệm Những đồ thị dị thường trọng lực chân không (FAA) tuyến bay trình bày đường đồ thị chồng lên để so sánh bốn tuyến bay Nam-Bắc lặp lặp lại thể hình Các tuyến Nam Bắc cho thấy khả bay lặp tốt cho khoảng 22 cách ngắn Kết bay lặp tuyến tốt, giá trị độ lệch hai tuyến lớn khoảng 4mgal thường thường từ 1-2mgal (xem hình 9) Các liệu xử lý đầu dãy số dạng ASCII vùng chọn định dạng csv Rất nhiều cách ghi liệu đầu tạo để phù hợp với nhu cầu mục đích sử dụng đo đạc lập đồ cụ thể (xem bảng 2) Dữ liệu xử lý tải vào loạt gói phần mềm để bình sai điểm giao cắt đường bay theo phương pháp số bình phương nhỏ nhất, phân tích hồ sơ liu v bn tạp chí khoa học đo đạc đồ số 24-6/2015 Nghiờn cu - ng dng Kết luận Lần Việt Nam có hệ thống đo trọng lực hàng khơng đại, đảm bảo cho công tác đo trọng lực vùng núi cao, biên giới đặc biệt tồn vùng biển nước ta thực năm tới Làm chủ công nghệ vận hành cách hiệu mục tiêu đợt chuyển giao cơng nghệ Micro-g LaCoste thực Việt Nam Việc phối hợp đơn vị có liên quan chuyển giao cơng nghệ bay đo trọng lực Cục đồ Bộ Tổng tham mưu, Công ty dịch vụ bay VASCO, Cảng hàng khơng quốc tế Nội Bài cho VIGAC có kinh nhiệm định triển khai dự án bay đo trọng lực hàng không Kết bay đo thử nghiệm vùng núi tỉnh Phú Thọ đạt yêu cầu đề ra, cán VIGAC tích cực học hỏi chủ động nắm bắt công nghệ Hệ thống TAGS-6 vận hành thông suốt đảm bảo tiêu chuẩn kỹ thuật yêu cầu độ xác đo đạc trọng lực chi tiết vùng núi theo tiêu chuẩn Việt Nam Có hệ thống khơng phải th cơng ty nước ngồi vào bay đo trọng lực khu vực vùng núi mà chủ động có yêu cầu Bên cạnh nước CHDCND Lào, Vương quốc Campuchia nước chưa có điều kiện bay đo trọng lực vùng núi, phối hợp tương lai.m Tài liệu tham khảo [1] Micro-g LaCoste (2013), Airborne Gravity Field Determination [2] Micro-g LaCoste (2013), TAGS Hardware and Operating Manual [3] Micro-g LaCoste (2013), TAGS Features and Specifications [4] Micro-g LaCoste (2013), TAGS-6 Brochure [5] Micro-g LaCoste (2013), AeroGrav Data Processing Manual.m Summary TAGS-6 air gravity survey system and testing results in Vietnam Dr Nguyen Phi Son, Dr Pham Minh Hai, MSc Dinh Xuan Manh, Eng Nguyen Xuan Thang Vietnam Institute of Geodesy and Cartography TAGS-6 represents the lastest development in a long line of Lacoste-based airbone gravity systems, stretching back to the first successful airborne gravity flights in 1958 TAGS-6 is an upgrade to the TAGS/Air III gravity meter, and is designed specifically for geoid mapping, geophysical survey, oil and mineral exploration Currently, Vietnam is one of the countries, including Sweden, India, Vietnam and South Africa, owning this modern technology During the period from 20th March to 2nd April 2014, Vietnam Institute of Geodesy and Cartography (VIGAC) received the technology transfer and conducted test flights using TAGS-6 technology under the direction of Mr John Seibert, an expert from the company Micro-g Lacoste - Scintrex Ltd After the technology transfer program, VIGAC have gradually mastered this modern techonogly as well as steps for processing airborne gravity data, thereby giving appropriate steps, serving for the development of geodesy and cartography sectors in the next period.m t¹p chí khoa học đo đạc đồ số 24-6/2015 23 ... trình bay đo thử nghiệm hướng dẫn ông John Seibert, cán Viện Khoa học Đo đạc Bản đồ làm chủ công nghệ, vận hành hệ thống từ khâu tháo lắp, kết nối hệ thống, setup chuyến bay đo xử lý liệu bay đo trọng. .. nghệ Hệ thống TAGS-6 vận hành thông suốt đảm bảo tiêu chuẩn kỹ thuật yêu cầu độ xác đo đạc trọng lực chi tiết vùng núi theo tiêu chuẩn Việt Nam Có hệ thống thuê công ty nước vào bay đo trọng lực. .. Tổng tham mưu, Công ty dịch vụ bay VASCO, Cảng hàng không quốc tế Nội Bài cho VIGAC có kinh nhiệm định triển khai dự án bay đo trọng lực hàng không Kết bay đo thử nghiệm vùng núi tỉnh Phú Thọ đạt