Nghiên cứu các giải pháp nâng cao độ chính xác đo cao GPS

LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com CÁC BỘ KHOA HỌC THỰC HIỆN CHÍNH CỦA ĐỀ TÀI LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com PGS.TS Đặng Nam Chinh Đại học Mỏ - Địa chất TS Lê Minh Tá Đại học Mỏ - Địa chất Th.S Trần Thuỳ Dương Đại học Mỏ - Địa chất KS Phạm Hoàng Long Đại học Mỏ - Địa chất KS Bùi Khắc Luyên Đại học Mỏ - Địa chất KS Nguyễn Gia Trọng Đại học Mỏ - Địa chất KS Nguyễn Thị Thu Hiền Viện nghiên cứu địa KS Phan Ngọc Mai Cục đo đạc đồ KS Nguyễn Tuấn Anh Trung tâm viễn thám 10 Th.S Phạm Thị Hoa Trường Cao đẳng Tài ngun Mơi trường TĨM TẮT LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Đề tài định hướng vào việc nghiên cứu giải pháp nhằm nâng cao độ xác kết đo cao GPS điều kiện Việt Nam mà mục tiêu cụ thể đạt tới độ xác tương đương thuỷ chuẩn hạng III nhà nước Trên sở phân tích cơng thức đo cao GPS xét phương án triển khai phương pháp đo cao thực tế, đề tài nêu yêu cầu độ xác cho hai thành phần kết đo cao GPS đo GPS xác định dị thường độ cao nhằm đáp ứng mục đích đạt độ xác đặt cho độ cao chuẩn Đề tài sâu phân tích khảo sát nguồn sai số kết xác định độ cao trắc địa GPS, cụ thể xét ảnh hưởng sai số toạ độ mặt sai số độ cao điểm đầu véctơ cạnh, ảnh hưởng chiều dài véctơ cạnh, ảnh hưởng thân sai số đo GPS Vấn đề nghiên cứu giải xác định dị thường độ cao, mà cụ thể xét hai cách giải bản, : xác định trực số liệu trọng lực xác định gián phương pháp nội suy sở sử dụng số liệu đo GPS đo thuỷ chuẩn chủ yếu Theo cách thứ xuất phát từ sở lý thuyết sâu khảo sát, luận chứng yêu cầu độ xác, mật độ độ rộng vùng cần đo trọng lực áp dụng lý thuyết hàm hiệp phương sai dị thường trọng lực kết hợp với số liệu thực tế Việt Nam, đồng thời sử dụng lý thuyết xây dựng mơ hình trọng trường nhiễu Đã khảo sát hai phương pháp việc tính dị thường độ cao theo số liệu trọng lực sử dụng công thức tích phân Stokes sử dụng collocation sở rút nhận xét, so sánh cho việc sử dụng chúng Đáng ý đề tài xét mối quan hệ dị thường độ cao trọng lực với độ cao trắc địa độ cao chuẩn để sở cần thiết phải tính đến sử dụng kết hợp kết đo cao GPS với kết đo thuỷ chuẩn đo trọng lực Theo cách xác định gián tiếp dị thường độ cao đề tài khảo sát phương pháp nội suy dị thường độ cao mơ hình, nội suy tuyến tính, nội suy theo đa thức bậc hai, nội suy kriging, nội suy collocation nội suy spline Tiếp tiến hành khảo sát dựa số liệu thực tế nước ta có số liệu trọng lực số liệu độ cao địa hình Cuối đề tài triển khai thực nghiệm đo cao GPS khu vực đồng chuyển tiếp sang trung du thuộc địa phận Sóc sơn- Tam đảo Kết đo đạc xử lý tính tốn với dạng số liệu đo GPS, đo thuỷ chuẩn số liệu trọng lực cho thấy khu vực thực nghiệm đạt kết đo cao GPS với độ xác tương đương thuỷ chuẩn hạng III nhà nước MỞ ĐẦU LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Độ cao ba thành phần toạ độ xác định vị trí điểm xét Tuỳ thuộc vào bề mặt khởi tính chọn, có hệ thống độ cao khác Các hệ thống độ cao sử dụng rộng rãi thực tế thường có bề mặt khởi tính gần với mực nước biển trung bình Trái đất Đó mặt geoid hệ thống độ cao hay mặt quasigeoid hệ thống độ cao chuẩn Thành phần chủ yếu hai loại độ cao độ cao đo đựơc- tổng chênh cao nhận trạm máy theo phương pháp đo cao hình học (đo cao thuỷ chuẩn) từ điểm gốc độ cao mặt biển đến điểm xét Bằng cách tính thêm vào độ cao đo số hiệu chỉnh tương ứng ta có độ cao chính, độ cao chuẩn hay độ cao động học Ngoại trừ độ cao động học thích ứng chủ yếu cho mục đích thuỷ văn, độ cao độ cao chuẩn sử dụng rộng rãi công tác trắc địa-bản đồ nói riêng cho nhiều ngành khoa học-kỹ thuật nói chung Hệ thống độ cao chuẩn biết đến cách không lâu, từ khoảng kỷ trước, có ưu điểm chặt chẽ mặt lý thuyết, đơn giản mặt tính toán Trên thực tế số hiệu chỉnh phân biệt độ cao chính, độ cao chuẩn độ cao đo thường nhỏ đến mức bỏ qua nhiều trường hợp khơng địi hỏi độ xác cao Chính phần tiếp theo, trừ trường hợp cần phân biệt rạch ròi, gọi chung ba loại độ cao “độ cao thủy chuẩn” để nhấn mạnh nguồn gốc xuất xứ chúng rút từ kết đo cao thuỷ chuẩn Đo cao thuỷ chuẩn phương pháp đo cao truyền thống có lịch sử hình thành phát triển từ nhiều kỷ Nó xem phương pháp đo cao xác với quy mơ trải dài hàng trăm, hàng nghìn kilơmét Tuy dạng đo đạc tốn cơng sức có hạn chế không khả thi điều kiện mặt đất có độ dốc lớn bị ngăn cách sình lầy, bị bao phủ biển Sự đời cơng nghệ định vị tồn cầu (GPS) đưa lại phương pháp cho việc xác định độ cao - phương pháp đo cao GPS Phương pháp cho phép khắc phục nhược điểm nêu phương pháp đo cao thuỷ chuẩn truyền thống, thu hút quan tâm ngày rộng rãi người làm công tác trắc địa-bản đồ khắp giới có Việt Nam Vấn đề đặt để nâng cao độ xác phương pháp đo cao GPS ngang tầm chí vượt so với đo cao thuỷ chuẩn Ở nước ngồi cơng nghệ GPS cho phép xác định vị trí tương đối mặt với sai số cỡ xentimét, chí milimét khoảng cách tới hàng trăm, hàng ngàn kilômét Công nghệ tỏ hữu hiệu việc truyền độ cao, song lại phụ thuộc chủ yếu trước hết vào mức độ phức tạp trọng trường Trái đất vùng xét Ở nước phát triển Mỹ, Nga , Đức , Úc có mạng lưới trọng lực dày đặc rộng khắp, người ta sử dụng đo cao GPS thay cho đo cao thuỷ chuẩn xác tới hạng II Ở Hungari có dự án sử dụng đo cao GPS để phát triển mạng lưới độ cao hạng III phạm vi toàn quốc Với mục đích tiếp tục nâng cao độ xác cơng tác đo cao GPS người ta tìm cách xây dựng mơ hình quasigeoid chi tiết với độ xác tới 1-2 xentimét phạm vi lãnh thổ quốc gia LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Từ đầu thập niên cuối kỷ trước, sau công nghệ GPS du nhập vào Việt Nam, công tác đo cao GPS quan tâm kịp thời Có nhiều cơng trình khảo sát thực nghiệm triển khai Nhiều đơn vị sản xuất mạnh dạn áp dụng đo cao GPS để xác định độ cao cho điểm khống chế phục vụ đo vẽ địa hình, khảo sát giao thơng, thuỷ lợi… Thậm chí Tổng cục Địa có quy định tạm thời cho cơng tác đo cao GPS Song kết khảo sát đo đạc thực tế cho thấy điều kiện số liệu trọng lực cịn hạn chế khó tiếp cận Việt Nam, phương pháp đo cao GPS đảm bảo xác định độ cao thuỷ chuẩn với độ xác phổ biến tương đương thuỷ chuẩn kỹ thuật, số trường hợp đạt tương đương thuỷ chuẩn hạng IV, mà chủ yếu lại cho vùng đồng trung du, điều quan trọng dự đoán chắn trước triển khai đo đạc Do vậy, nâng cao độ xác đo cao GPS điều kiện Việt Nam nhu cầu bách thực tế đo đạc-bản đồ nước ta Với mong muốn góp phần giải tốn đặt ra, chúng tơi đề xuất Bộ Tài nguyên Môi trường chấp thuận cho triển khai đề tài NCKH cấp Bộ có tiêu đề : “ Nghiên cứu giải pháp nâng cao độ xác đo cao GPS điều kiện Việt Nam “ Dưới mục tiêu nghiên cứu nhiệm vụ cụ thể giải trình triển khai thực đề tài nói Mục tiêu đề tài Trên sở phân tích chất, yêu cầu độ xác yếu tố ảnh hưởng chính, đề xuất giải pháp nhằm nâng cao độ xác đo cao GPS điều kiện nước ta Nhiệm vụ cụ thể cần giải - Phân tích chất đo cao GPS - Đánh giá yếu tố ảnh hưởng đến kết xác định độ cao trắc địa GPS - Đánh giá yếu tố ảnh hưởng đến kết xác định dị thường độ cao - Thực nghiệm đo cao GPS với yêu cầu tương đương thuỷ chuẩn hạng III - Đề xuất yêu cầu cho việc đảm bảo đo cao GPS tương đương thuỷ chuẩn hạng III Việt Nam Các nhiệm vụ cụ thể nêu kết giải trình bày chương Bản báo cáo tổng kết Trong trình nghiên cứu thực đề tài, nhận quan tâm, đạo đồng chí lãnh đạo phận quản lý chức Bộ Tài nguyên Môi trường, Vụ khoa học-kỹ thuật, Viện nghiên cứu địa chính, hỗ trợ, giúp đỡ Cục đo đạc đồ, Trung tâm Viễn thám, Khoa Trắc địa trường Đại học Mỏ-Địa chất nhiều đồng nghiệp LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Chúng xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành Chương CƠ SỞ LÝ THUYẾT CHUNG VỀ ĐO CAO GPS 1.1.Công thức M Mặt đất thực M Mặt teluroid uN=const N hM hM Q G Mặt quasigeoid Mặt biển M u0=const M G Ellipsoid chuẩn(E) Ký hiệu trọng trường thực Trái đất M WM, ta chọn pháp tuyến với Ellipsoid chuẩn qua M điểm N cho UN=WM Khi khoảng cách MN dị thường độ cao điểm M; Nó kí hiệu  M Khoảng cách NM gọi độ cao chuẩn điểm M kí hiệu h M Ta có : HM = h M +  M ; γ h M = HM -  M Như vậy, độ cao chuẩn điểm xét xác định, biết độ cao trắc địa dị thường độ cao Độ cao trắc địa điểm xác định từ kết đo GPS Chính lí mà phương pháp đo cao xét gọi đo cao GPS 1.2 Các phương án triển khai Các phương án đo cao GPS dựa dạng số liệu chung độ cao trắc địa H xác định từ kết đo GPS Chúng khác cách xác định thành phần thứ hai đại lượng  1.2.1 Trong trường hợp xác định trực tiếp  Số liệu sử dụng giá trị dị thường trọng lực chân không cho phạm vi toàn bề mặt Trái đất: g = gs -  LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Giá trị dị thường độ cao  điểm xét xác định sở giải toán biên trị lý thuyết thể theo cách đặt vấn đề Molodenski Lời giải cuối dạng xấp xỉ bậc đảm bảo thoả mãn yêu cầu độ xác cao thực tế vùng có bề mặt địa hình biến đổi phức tạp vùng núi, có dạng: (B,L,hγ) = R G1 = 2 R   h  (  g  G   h r 30  p )S (4)d ;  gd  , R,  bán kính trung bình giá trị trọng lực chuẩn trung bình Trái đất ; r0 khoảng cách tính theo dây cung điểm xét điểm chạy mặt cầu ; d phần tử góc nhìn G1 ảnh hưởng bề mặt địa hình giá trị dị thường trọng lực Nó làm cho giá trị dị thường độ cao  thay đổi tới 5-7 cm Chính cần đạt độ xác cao vùng núi, thiết phải tính đến ảnh hưởng Trong trường hợp ngược lại sử dụng công thức Molodenski dạng xấp xỉ bậc 0, cơng thức Stokes biết đến từ lâu 1.2.2 Trong trường hợp xác định gián tiếp  Cần có số liệu đo GPS số liệu đo thuỷ chuẩn kết hợp với số liệu trọng lực dọc tuyến đo cao Khi ta tính hiệu  = ( H - h) cho số “điểm cứng”, chẳng hạn N điểm Bằng cách sử dụng phương pháp nội suy khác nhau, chẳng hạn, đa thức, hàm spline, kriging, collocation … ta nội suy liệu từ “điểm cứng” sang cho điểm xét bao quanh “điểm cứng” Ngoài số liệu đo GPS đo cao thuỷ chuẩn ta cịn sử dụng số liệu bổ sung : số liệu dị thường trọng lực phạm vi hạn chế đó, số liệu độ cao địa hình Chúng có khả “làm nhẵn” mặt quasigeoid cho phép đơn giản hố q trình nội suy để đạt tới độ xác cao 1.3 Yêu cầu độ xác 1.3.1 Trường hợp xác định trực tiếp  m2h = m2H + m2 Dựa nguyên tắc đồng ảnh hưởng, ta rút ra: m H  m  mh Nếu yêu cầu cho sai số đo cao GPS tương đương với đo cao thuỷ chuẩn, ta phải đặt điều kiện : LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com m h   L ,  sai số trung phương (tính milimet) km dài; L (tính kilomet) khoảng cách hai điểm xét Từ hai biểu thức ta rút ra: m H  m   L Cho khoảng cách điểm GPS có độ cao thuỷ chuẩn biết điểm GPS có độ cao thuỷ chuẩn cần xác định L = 20 km, ứng với yêu cầu thuỷ chuẩn hạng II ta phải bảo đảm cho MH = m = 15,8mm, ứng với thuỷ chuẩn hạng III - 31,6 mm Điều có nghĩa để đảm bảo cho kết xác định độ cao thuỷ chuẩn đo cao GPS có độ xác tương đương với thuỷ chuẩn hạng II hay hạng III chênh cao trắc địa hiệu dị thường độ cao khoảng cách cỡ 20 km cần đựơc xác định với sai số trung phương cỡ 1,6 cm hay 3,2 cm 1.3.2 Trường hợp xác định gián tiếp  Phương pháp nội suy chấp nhận phổ biến nội suy tuyến tính Giả sử có điểm cứng A, B, C phân bố cách cách điểm xét M Ký hiệu dị thường độ cao điểm cứng A, B, C giá trị dị thường độ cao M điểm xét M xác định theo cách nội suy tuyến tính bằng: M = 1/3( a+ B + C) Tương ứng ta có m M  m2A  m2B  m2C Cho m  m  m  m , A B C ta rút ra: m M  m Trong trường hợp tổng quát có N “điểm cứng” phân bố cách cách điểm xét, đồng thời giá trị dị thường độ cao “điểm cứng” có độ xác m i Khi ta có : M  m M  N  i N i 1 m i N Dị thường độ cao “điểm cứng” xác định theo số liệu đo GPS đo cao thuỷ chuẩn sở công thức: i = Hi - hi Sai số trung phương tương ứng : LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com m i  m Hi  m hi2 Cũng theo nguyên tắc đồng ảnh hưởng, ta đặt yêu cầu “điểm cứng” : mHi = mhi = m i Thay giá trị m i = m N , ta có : M N mH i  mhi  m M Độ cao thuỷ chuẩn điểm xét M nhận theo biểu thức: hM = HM - M Đặt điều kiện mh   L với L khoảng cách từ điểm xét M tới “điểm M cứng” i, ta viết : mh2M  mH2 M  m2M   L Cũng theo nguyên tắc đồng ảnh hưởng ta suy : mH M  m M   mHi  mhi  L  N L Cho L = 20km, N = 3, ta rút : mHi = mhi = 3,87  mH M  3,16  19,4mm ứng với thuỷ chuẩn hạng II 38,7mm ứng với thuỷ chuẩn hạng III 15,8mm ứng với thuỷ chuẩn hạng II 31,6mm ứng với thuỷ chuẩn hạng III Như trường hợp đo cao GPS có sử dụng điểm GPS - thuỷ chuẩn với tư cách “điểm cứng” nằm cách điểm xét cỡ 20km độ cao thuỷ chuẩn điểm phải có sai số khơng vượt q 19mm, cịn độ cao trắc địa xác định từ kết đo GPS điểm xét phải có sai số khơng vượt 16mm, đặt yêu cầu đo cao GPS có độ xác tương đương đo thuỷ chuẩn hạng II; Còn đặt yêu cầu tương đương thuỷ chuẩn hạng III địi hỏi tương ứng 39mm 32mm “Điểm cứng” i dẫn từ điểm thuỷ chuẩn khác, chẳng hạn j , phải có cấp hạng khơng thấp “điểm cứng” i Gọi khoảng cách i j Lij , ta rút : Lij  mhi2  15(km) 2 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com 10 Khoảng cách S “điểm cứng” lấy 25km, 50km, 75km, 100km, 150km 200km Số liệu tính tốn cụ thể cho bảng sau: S(km) Vùng xét Tây bắc Bắc Dg = 1037 mgal2 L = 55,6 km Đông Bắc Dg = 146,9 mgal2 L = 10,4 km Trung Dg = 370,8 mgal2 L = 17,8 km Nam Dg = 91,2 mgal2 L = 43,0 km Sai số nội suy dị thường độ cao 25 50 75 100 0,07m 0,23m 0,44m 0,68m 0,07 0,14 0,16 0,16 0,09 0,23 0,34 0,40 0,02 0,08 0,15 0,22 Số liệu bảng cho thấy “điểm cứng” bố trí cách với khoảng cách 25km ta nội suy dị thường độ cao phương pháp collocation với sai số tối đa 0,07m Bắc bộ; 0,09m Trung 0,02m Nam Nội suy dị thường độ cao phương pháp tuyến tính có dùng đến số liệu trọng lực Dị thường độ cao trọng lực, nói, dị thường trọng lực vùng gần trực tiếp bao quanh điểm xét dị thường trọng lực vùng xa phần lại bề mặt Trái đất gây Thành phần vùng gần gây thường biến đổi mạnh va không đặn điểm, thường có sai số lớn nội suy, khu vực có trưịng trọng lực phức tạp Rõ ràng để nâng cao độ xác nội suy dị thường độ cao, cần tính đến ảnh hưởng này, cụ thể cần loại bỏ ảnh hưởng dị thường trọng lực vùng gần khỏi giá trị dị thường độ cao đem nội suy Thành phần dị thường độ cao lại tương ứng biến đổi đặn hơn, ta sử dụng phương pháp nội suy phù hợp, chí đơn giản mà đạt yêu cầu mong muốn Đương nhiên, ta phải bù trả lại cho giá trị nội suy phần ảnh hưởng vùng gần bị loại trước tức lại áp dụng kĩ thuật remove-computerestore có dịp đề cập mục 3.1.3 Giả sử có hai điểm độ cao sở A, B biết độ cao geoid A B cách khoảng AB ; i điểm cần nội suy độ cao geoid từ điểm sở, nằm cách A khoảng Ai Ta cho phạm vi bán kính xung quanh điểm xét có số liệu trọng lực dạng giá trị dị thường trọng lực LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com 27 Độ cao geoid biểu diễn sau: = + 2,, thành phần dị thường trọng lực vùng 1 với bán kính  gây ra, thành phần dị thường trọng lực vùng 2 lại bề mặt Trái đất gây Độ cao geoid i điểm i xác định cách nội suy tuyến tính từ A, B theo cơng thức sau: ~ = i +  2i ;  ~  2i   B   1B    A   1A  Ai  AB ~ Hiệu số giá trị i2  2i đại lượng đặc trưng cho sai số nội suy độ   cao geoid điểm i Giá trị trung phương đại lượng đánh giá theo công thức: ~ R2 M  2i       1  Ai   B  n  (n  1)Q n   Ai 1    B  2  ( ) (C nm  S nm )  m0     1  Pn (cos AB   1  Ai    B     Pn (cos Ai )  Ai Pn (cos Bi )  AB   Trong (3.60) Cm, Snm hệ số điều hòa chuẩn hóa bậc n cấp m trọng trường Trái đất; Pn đa thức Legendrc bậc n; Qn ( O ) hàm số chặn bậc n  QO ( O )   S ( )  S ( ).P (cos ) sin d o n o Để tính tóan thực nghiệm, chúng tơi sử dụng giá trị hệ số điều hòa trọng trường Trái đất theo mơ hình RAPP-81 với cơng thức nêu cho giá trị 0, AB, Ai khác Kết tính tóan cho thấy M  2i  có giá trị lớn i nằm đoạn AB Sau nêu kết tính     , ta có: tóan cho điểm Kí hiệu m  M  2i  i       1.14m 0.14 0.09 1.55m 0.27 0.17 1.91m 0.44 0.27 2.22m 0.64 0.41       0.64m 0.05 0.03 2.50m 0.88 0.56 Biểu diễn giá trị m bảng lên đồ thị, nhận thấy i = 0.50 sai số m  0.02m, i AB = 20 Điều có nghĩa có số liệu trọng lực phạm vi bán kính cỡ 200km xung quanh điểm xét, ta nội suy độ cao geoid từ hai điểm cách khoảng 55km với sai số khơng vượt q 0.02m Để có giá trị độ cao geoid i, ta cịn phải tính i1 thơng qua số liệu dị thường trọng lực vùng n1 với bán kính (dùng cơng thức Stokes) LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com 28 Tương ứng, ta phải tính đến sai số m Đại lượng chúng tơi đánh i giá có trị số khơng vượt 0.03m,  200km mật độ điểm trọng lực bảo đảm điểm/100km2 Bây ta viết: m  m2 i  m2~ i Chấp nhận m  0.03m, m~  0.02m, ta có m  0.04m i i i (m)  = 20 0.30 0.25  = 0 0.20 0.15 0.10 0.05  0AB Như vậy, có được1 2điểm 3trọng lực với mật độ điểm/100km2 phạm vi bán kính cỡ 200km xung quanh điểm xét, ta nhận giá trị dị thường độ cao nội suy từ hai điểm cách tới 50-60km với sai số không vượt 0.04m Nội suy dị thường độ cao có dùng số liệu địa hình Ở vùng trung du vùng núi, độ cao bề mặt địa hình biến đổi mạnh nói chung phức tạp, kéo theo dao động gía trị dị thường độ cao với biên độ nhỏ, bước sóng ngắn ngắn khu vực thường hẹp, bán kính cỡ 15 - 20km xung quanh điểm xét Chính thế, muốn có giá trị dị thường độ cao với sai số nhỏ, ta cần tiến hành nội suy chúng sở tính đến ảnh hưởng độ cao địa hình lại áp dụng kĩ thuật “remove-compute-restore” Khối vật chất bên Trái đất chia làm phần: phần phía mặt biển trung bình kéo dài phần phía lên tới bề mặt tự nhiên Trái đất Phần phía phần chính, định độ lớn tạo thay đổi quy mơ khu vực với bước sóng dài, cịn phần phía tạo thay đổi cục với bước sóng tương đối ngắn, có ảnh hưởng độ cao địa hình với bước sóng ngắn mà ta nhắc tới đầu tiểu mục Kí hiệu thành phần tương ứng dị thường độ cao  ’  , ta viết:  = ’ + Vấn đề đặt cần tính thành phần  để loại trừ khỏi giá trị dị thường độ cao việc nội suy tiến hành với phần lại ’ =  -  Đại lượng  xác định theo cơng thức sau: LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com 29   f    h  hm d r , f số hấp dẫn,  mật độ vật chất lớp địa hình;  giá trị trọng lực chuẩn trung bình Trái đất; h độ cao bề mặt địa hình (mặt đất thực) so với mặt biển; hm độ cao bề mặt tham khảo; r khoảng cách từ điểm xét đến phần tử bề mặt d ;  vùng bề mặt địa hình cần lấy tích phân xung quanh điểm xét Ta chọn hệ toạ độ cục với gốc toạ độ đặt trùng điểm xét, trục x hướng phía Bắc, trục y hướng phía Đơng Khi ta có : r  x2  y2 ; d  dxdy Việc lấy tích phân theo vùng  tiến hành cách áp dụng tính phân số Theo ta có : f    i I ik  imax kmax  h ik  hm  I ik imin k k   i 1 k 1 dxdy x2  y2 Về thực chất vùng  chia thành vng giới hạn hồnh độ xi-1 , xi tung độ yk-1, yk Độ cao hm bề mặt tham khảo xác định theo mơ hình số địa hình cần lấy độ cao trung bình bề mặt địa hình phạm vi bán kính vài ba kilơmét xung quanh điểm xét Phương pháp tính ảnh hưởng độ cao địa hình dị thường độ cao theo công thức nêu áp dụng cho vùng thực nghiệm có địa hình đồi núi nằm sát biển với kích thước 15kmx 10km thuộc vùng Cẩm phả- Mông dương tỉnh Quảng ninh ; Độ cao địa hình vùng xét nằm khoảng từ 0m đến 820m có giá trị trung bình 73,7m Chúng tơi sử dụng điểm vừa có đo GPS máy Trimble 4600LS, vừa có đo thuỷ chuẩn hạng III Giá trị độ cao địa hình khu vực thực nghiệm lấy từ đồ địa hình tỉ lệ 1/50.000 Các gía trị ảnh hưởng địa hình  tính cho điểm xét đạt tới trị số 7cm, tức khoảng nửa đại lượng H-h mang dấu dương dấu âm Với phương án chọn “điểm cứng” khác số lượng vị trí, chúng tơi tiến hành nội suy đại lượng (H-h) có tính đến khơng tính đến đại lượng  Các phương pháp nội suy sử sụng là: nội suy tuyến tính, nội suy đa thức bậc hai nội suy spline Độ lệch trung phương nội suy xác định sở so sánh giá trị nhận nội suy giá trị biết tính toán thực tế; Chúng cho bảng Độ lệch trung phương nội suy dị thường độ cao LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com 30 Tuyến tính Phương pháp nội suy Số lượng “điểm cứng” Có tính đến ảnh hưởng địa hình (bán kính tới 15 km) Có tính đến ảnh hưởng địa hình (bán kính tới 10 km) Khơng tính đến ảnh hưởng địa hình Spline 7 0.043m 0.047m 0.057m 0.044m 0.046m 0.053m 0.049 0.052 0.063 0.047 0.047 0.058 0.065 0.068 0.047 0.061 0.053 0.061 Số liệu tính tốn nêu bảng tính cho thấy: - Nội suy dị thường độ cao trường hợp có tính đến ảnh hưởng địa hình cho kết tốt so với trường hợp khơng tính đến ảnh hưởng địa hình Cụ thể, số liệu trung phương giảm khoảng 2cm ( so sánh hàng với hàng bảng) - Vùng tính đến ảnh hưởng địa hình có bán kính lớn cho ta kết nội suy dị thường độ cao tốt Cụ thể, vùng xét, bán kính vùng tính tăng từ 10km lên 15km, độ lệch trung phương nội suy giảm 5mm Tuy vậy, chắn đến phạm vi đủ rộng tuỳ thuộc vào khu vực cụ thể việc tăng kích thước vùng tính trở nên khơng cần thiết - Số lượng “điểm cứng” ảnh hưởng không mạnh đến kết nội suy Do khơng cần thiết phải dùng nhiều “điểm cứng” - Ở vùng xét, phương pháp nội suy tuyến tính nội suy spline cho độ xác tương đương, có tính đến ảnh hưởng địa hình Cịn khơng tính đến ảnh hưởng địa hình, hai phương pháp cho kết khác nhiều Tương ứng, sai số nội suy đạt 0,04m khoảng cách trung bình “điểm cứng” kề 6,5km khoảng cách lớn tính theo đường chéo 11,5km Chương THỰC NGHIỆM ĐO CAO GPS Ở KHU VỰC SÓC SƠN-TAM ĐẢO 4.1 Thực trạng số liệu trọng lực, số liệu thuỷ chuẩn, số liệu GPS số liệu độ cao địa hình 4.1.1 Tình hình số liệu trọng lực LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com 31 Công tác đo trọng lực Việt Nam bắt đầu tiến hành từ thời Pháp thuộc, vào năm 1930 đạo trực tiếp tham gia nhà địa vật lý người Pháp tên Lejay Cả thảy đến nước ta đo 4600 điểm trọng lực phục vụ cho việc thành lập đồ dị thường trọng lực tỉ lệ 1:500.000 phạm vi toàn quốc (sai số dị thường Bouguer