Đang tải... (xem toàn văn)
Nghiên cứu phương pháp xây dựng và phát triển hệ quy chiếu tọa độ không gian quốc gia.Nghiên cứu phương pháp xây dựng và phát triển hệ quy chiếu tọa độ không gian quốc gia.Nghiên cứu phương pháp xây dựng và phát triển hệ quy chiếu tọa độ không gian quốc gia.Nghiên cứu phương pháp xây dựng và phát triển hệ quy chiếu tọa độ không gian quốc gia.Nghiên cứu phương pháp xây dựng và phát triển hệ quy chiếu tọa độ không gian quốc gia.Nghiên cứu phương pháp xây dựng và phát triển hệ quy chiếu tọa độ không gian quốc gia.Nghiên cứu phương pháp xây dựng và phát triển hệ quy chiếu tọa độ không gian quốc gia.Nghiên cứu phương pháp xây dựng và phát triển hệ quy chiếu tọa độ không gian quốc gia.Nghiên cứu phương pháp xây dựng và phát triển hệ quy chiếu tọa độ không gian quốc gia.Nghiên cứu phương pháp xây dựng và phát triển hệ quy chiếu tọa độ không gian quốc gia.Nghiên cứu phương pháp xây dựng và phát triển hệ quy chiếu tọa độ không gian quốc gia.Nghiên cứu phương pháp xây dựng và phát triển hệ quy chiếu tọa độ không gian quốc gia.Nghiên cứu phương pháp xây dựng và phát triển hệ quy chiếu tọa độ không gian quốc gia.
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG VIỆN KHOA HỌC ĐO ĐẠC VÀ BẢN ĐỒ LƯƠNG THANH THẠCH NGHIÊN CỨU PHƯƠNG PHÁP XÂY DỰNG VÀ PHÁT TRIỂN HỆ QUY CHIẾU TỌA ĐỘ KHÔNG GIAN QUỐC GIA LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT HÀ NỘI 2018 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG VIỆN KHOA HỌC ĐO ĐẠC VÀ BẢN ĐỒ LƯƠNG THANH THẠCH NGHIÊN CỨU PHƯƠNG PHÁP XÂY DỰNG VÀ PHÁT TRIỂN HỆ QUY CHIẾU TỌA ĐỘ KHÔNG GIAN QUỐC GIA NGÀNH: KỸ THUẬT TRẮC ĐỊA - BẢN ĐỒ MÃ SỐ: 9520503 LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC PGS.TSKH HÀ MINH HÒA HÀ NỘI 2018 LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan công trình nghiên cứu riêng tơi Các số liệu, kết luận án trung thực chưa cơng bố cơng trình khác Tác giả luận án Lương Thanh Thạch LỜI CẢM ƠN Luận án hồn thành Phịng Nghiên cứu Trắc địa, Viện Khoa học Đo đạc Bản đồ, thuộc Bộ Tài nguyên Môi trường, hướng dẫn khoa học PGS TSKH Hà Minh Hòa Trong trình học tập thực luận án, Nghiên cứu sinh ln nhận giúp đỡ nhiệt tình Ban lãnh đạo Viện đơn vị chức thuộc Viện Khoa học Đo đạc Bản đồ; Sự tạo điều kiện Ban giám hiệu Trường Đại học Tài nguyên Môi trường Hà Nội, ủng hộ Lãnh đạo khoa Trắc địa - Bản đồ thuộc Trường Đại học Tài nguyên Môi trường Hà Nội; Thầy cô giáo, chuyên gia, nhà khoa học bạn đồng nghiệp hoạt động lĩnh vực Trắc địa - Bản đồ đơn vị Trường Đại học Tài nguyên Môi trường Hà Nội; Trường Đại học Mỏ - Địa chất; Cục Đo đạc, Bản đồ Thông tin địa lý Việt Nam; Cục Bản đồ/Bộ tổng tham mưu, Hội Trắc địa - Bản đồ - Viễn thám Việt Nam, Viện Địa chất, Học viện Kỹ thuật quân sự, Trường Đại học Bách khoa - Thành phố Hồ Chí Minh, v.v Đặc biệt, Nghiên cứu sinh bày tỏ lòng biết ơn chân thành sâu sắc đến PGS TSKH Hà Minh Hòa - người Thầy tận tụy giúp đỡ Nghiên cứu sinh hoàn thành luận án MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN LỜI CẢM ƠN DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT BẰNG TIẾNG NƯỚC NGOÀI .v DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT BẰNG TIẾNG VIỆT .x DANH MỤC CÁC BẢNG xi DANH MỤC CÁC HÌNH xii MỞ ĐẦU .1 Tính cấp thiết đề tài .1 Mục tiêu nghiên cứu 2.1 Mục tiêu tổng quát 2.2 Mục tiêu cụ thể 2.3 Nhiệm vụ .7 Đối tượng phạm vi nghiên cứu 3.1 Đối tượng nghiên cứu 3.2 Phạm vi nghiên cứu Phương pháp nghiên cứu .8 Các luận điểm bảo vệ Các điểm Luận án Ý nghĩa khoa học thực tiễn .9 7.1 Ý nghĩa khoa học 7.2 Ý nghĩa thực tiễn Cơ sở tài liệu, số liệu .9 Cấu trúc luận án 10 Chương TỔNG QUAN TÌNH HÌNH XÂY DỰNG VÀ PHÁT TRIỂN HỆ QUY CHIẾU TỌA ĐỘ KHÔNG GIAN QUỐC GIA .11 1.1 Hệ quy chiếu tọa độ không gian quốc tế hệ quy chiếu tọa độ không gian quốc gia 11 1.2 Vai trị Hệ quy chiếu tọa độ khơng gian quốc gia .14 1.2.1 Thống Hệ tọa độ mặt quốc gia Hệ độ cao quốc gia 14 1.2.2 Nghiên cứu chuyển dịch vỏ Trái Đất .15 1.2.3 Quản lý sử dụng hạ tầng sở liệu trắc địa quốc gia .15 1.2.4 Liên kết với ITRF 16 1.2.5 Bình sai ghép nối để nâng cao độ xác điểm song trùng 18 1.2.6 Tạo tiền đề cho việc xây dựng mơ hình quasigeoid quốc gia độ xác cao sở sử dụng liệu GNSS/thủy chuẩn 19 1.3 1.3.1 Tình hình nghiên cứu, xây dựng hệ quy chiếu tọa độ không gian quốc gia giới 19 Nước Mỹ 20 i 1.3.2 Liên bang Nga .23 1.3.3 Canada 24 1.3.4 Châu Âu 25 1.3.5 Vương quốc Anh 26 1.3.6 Australia 28 1.3.7 Papua New Guinea 30 1.3.8 Colombia .30 1.3.9 New Zealand 31 1.3.10 Đức 31 1.3.11 Nhật Bản 31 1.3.12 Hàn Quốc 31 1.3.13 Malaysia 32 1.4 Tình hình nghiên cứu, xây dựng hệ quy chiếu tọa độ không gian quốc gia Việt Nam 32 1.5 Một số vấn đề khoa học kỹ thuật cần tiếp tục giải 35 1.5.1 Đánh kết xây dựng mơ hình quasigeoid quốc gia Việt Nam .35 1.5.2 Nghiên cứu sở khoa học phương pháp bình sai ghép nối mạng lưới GNSS quốc gia phủ trùm vào hệ quy chiếu tọa độ không gian quốc gia .35 1.5.3 Nghiên cứu phương pháp phát triển hệ quy chiếu tọa độ không gian quốc gia xuất điểm sở không gian quốc gia 36 1.6 Kết luận chương .36 Chương CƠ SỞ KHOA HỌC VÀ MỘT SỐ TIÊU CHÍ XÂY DỰNG HỆ QUY CHIẾU TỌA ĐỘ KHÔNG GIAN QUỐC GIA .38 2.1 Hiện trạng hệ quy chiếu tọa độ mặt bằng, độ cao trọng lực quốc gia Việt Nam 38 2.1.1 Hiện trạng hệ quy chiếu tọa độ mặt quốc gia 38 2.1.2 Hiện trạng hệ quy chiếu độ cao quốc gia 39 2.1.3 Hiện trạng hệ quy chiếu trọng lực quốc gia 42 2.2 Đánh giá số mơ hình geoid Việt Nam 43 2.3 Các mạng lưới GNSS phục vụ xây dựng hệ quy chiếu tọa độ không gian quốc gia Việt Nam 47 2.3.1 Mạng lưới GNSS CORS quốc gia 50 2.3.2 Mạng lưới GNSS quốc gia phủ trùm .51 2.4 Cơ sở khoa học số tiêu chí việc xây dựng hệ quy chiếu tọa độ không gian quốc gia 53 2.4.1 Một số thành tựu khoa học công nghệ tiên tiến giới 53 2.4.2 Xác định số tiêu chí xây dựng hệ quy chiếu tọa độ không gian quốc gia 54 2.4.3 Cơ sở khoa học việc xây dựng hệ quy chiếu tọa độ không gian quốc gia 56 2.5 Phương hướng xây dựng phát triển hệ quy chiếu tọa độ không gian quốc gia Việt Nam 58 2.6 Kết luận chương 59 ii Chương PHƯƠNG ÁN XỬ LÝ DỮ LIỆU TRONG XÂY DỰNG VÀ PHÁT TRIỂN HỆ QUY CHIẾU TỌA ĐỘ KHÔNG GIAN QUỐC GIA .61 3.1 Lý thuyết bình sai khối 64 3.1.1 Bình sai gộp chung hai mạng lưới 65 3.1.2 Bình sai riêng rẽ mạng lưới ghép nối .66 3.1.3 Triển khai thực tế mơ hình tốn học tốn bình sai ghép nối 67 3.2 Nghiên cứu phương pháp bình sai ghép nối mạng lưới GNSS quốc gia phủ trùm vào hệ quy chiếu tọa độ không gian quốc gia 73 3.2.1 Bình sai riêng rẽ mạng lưới GNSS quốc gia phủ trùm ITRF tương ứng với ellipsoid quy chiếu quốc tế 73 3.2.2 Bình sai ghép nối mạng lưới GNSS quốc gia phủ trùm vào hệ quy chiếu tọa độ không gian quốc gia .78 3.3 Phát triển hệ quy chiếu tọa độ không gian quốc gia 82 3.3.1 Phát triển hệ quy chiếu tọa độ không gian quốc gia trường hợp bổ sung điểm sở trắc địa 82 3.3.2 3.4 Các biện pháp nâng cao hiệu khai thác sử dụng hệ quy chiếu tọa độ không gian quốc gia .84 Kết luận chương 85 Chương THỰC NGHIỆM .87 4.1 Khái quát chung số liệu thực nghiệm 87 4.1.1 Mơ hình quasigeoid .87 4.1.2 Mạng lưới sở điểm địa động lực Miền Bắc 88 4.2 Thực nghiệm đánh giá số mơ hình quasigeoid quốc gia Việt Nam .90 4.2.1 Thực nghiệm đánh giá mơ hình quasigeoid hỗn hợp VIGAC2014 90 4.2.2 Thực nghiệm đánh giá mơ hình quasigeoid quốc gia khởi đầu VIGAC2017 97 4.3 Thực nghiệm bình sai ghép nối mạng lưới GNSS quốc gia phủ trùm vào hệ quy chiếu tọa độ không gian quốc gia .100 4.4 Thực nghiệm phát triển hệ quy chiếu tọa độ không gian quốc gia trường hợp bổ sung điểm sở trắc địa .105 4.4.1 Bình sai tổng thể mạng lưới 107 4.4.2 Bình sai phần mạng lưới 108 4.4.3 Bình sai bổ sung trị đo làm thay đổi ẩn số 109 4.5 Kết luận chương 110 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 111 A Kết luận 111 B Kiến nghị 112 CÁC CƠNG TRÌNH KHOA HỌC ĐÃ CƠNG BỐ 113 TÀI LIỆU THAM KHẢO 115 iii PHỤ LỤC 128 Phụ luc Đánh giá kết xây dựng mơ hình quasigeoid 128 Phục lục Một số kết tính tốn thực nghiệm việc bình sai ghép nối mạng lưới GNSS quốc gia phủ trùm vào hệ quy chiếu tọa độ không gian quốc gia 138 Phục lục Một số kết tính tốn thực nghiệm việc phát triển hệ quy chiếu tọa độ không gian quốc gia bổ sung điểm sở trắc địa không gian quốc gia 150 PHỤ LỤC Mã code số Module tính tốn ngơn ngữ lập trình .202 iv DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT BẰNG TIẾNG NƯỚC NGOÀI Ký hiệu viết tắt AUSPOS ATRF BIH CACS CBN CBN CGVD2013 CGVD28 CGCS2000 CGG2013 CSRS CORS CIO CTP CTS DGNSS DSMM DTM EGM EGM96 Viết đầy đủ tiếng nước A Online GPS Processing Service - Geoscience Australia Australian Terrestrial Reference Frame Bureau International (International Time Bureau) B de Canadian Base Network Cooperative Base Network Canadian Geodetic Vertical Datum of 2013 Canadian Geodetic Vertical Datum of 1928 Chinese geodetic coordinate system 2000 Canadian Gravimetric Geoid model of 2013 Canadian Spatial Reference System Continuously Operating Reference Station Conventional International Origin Conventional Terrestrial Pole Conventional Terrestrial System D Differential GNSS The Department of Survey and Mapping Malaysia Digital Topographic Model E Earth Gravitational Model v Dịch vụ xử lý số liệu GNSS trực tuyến Australia Khung quy chiếu Trái đất (của Australia) I’Heure Cơ quan quốc tế C Canadian Active Control System Earth Gravitational Model 1996 Giải thích tiếng Việt Hệ thống khống chế tích cực Canada Mạng lưới sở Canada Mạng lưới trắc địa sở phối hợp (ở Mỹ) Hệ quy chiếu độ cao trắc địa Canada năm 2013 Hệ quy chiếu độ cao trắc địa Canada năm 1928 Hệ tọa độ trắc địa Trung Quốc 2000 Mô hình geoid trọng lực năm 2013 Canada Hệ thống quy chiếu không gian Canada Trạm tham chiếu hoạt động liên tục Gốc quy ước quốc tế Cực quy ước Trái đất Hệ thống trái đất quy ước GNSS vi phân Cục Đo đạc Bản đồ Malaysia Mơ hình số địa hình Mơ hình trọng trường tồn cầu Mơ hình trọng trường tồn cầu cơng bố năm 1996 EGM2008 EGG97 ETRS89 EUREF Earth Gravitational Model 2008 European geoid model 1997 European Terrestrial Reference System 1989 EUropean Reference Earth Frame EPOCH EPN FAA FAGN FBN FGCC GCG2016 GCRC GDA1994 GDA2020 GDM2000 GNSS GOCE GPS GLONASS GSI GSRS EUREF Permanent Network F Federal Aviation Administration Fiducial Astronomo-Geodetic Network Federal Base Network Federal Geodetic Control Committe G Germany Combined Quasigeoid of 2016 Global Coordinate Reference System Geocentric Datum of Australia 1994 Geocentric Datum of Australia 2020 Geocentric Datum for Malaysia 2000 Global Navigation Satellite System Gravity field and steady-state Ocean Circulation Explorer Global Positioning Sytems GLObal Navigation Satellite Sytems Geospatial information Authority of Japan Global Spatial Reference System vi Mơ hình trọng trường tồn cầu cơng bố năm 2008 Mơ hình geoid Châu Âu 1997 Hệ thống tham chiếu mặt đất Châu Âu năm 1989 Khung tham chiếu mặt đất Châu Âu Thời điểm chuẩn Mạng lưới thường trực Châu Âu Cục quản lý hàng không liên bang Mạng lưới thiên văn – trắc địa truyền thống (của Nga) Mạng lưới trắc địa liên bang (ở Mỹ) Ủy ban Kiểm sốt Trắc địa Liên bang (ở Mỹ) Mơ hình quasigeoid hỗn hợp Đức năm 2016 Hệ quy chiếu tọa độ toàn cầu Hệ tọa độ trắc địa Australia năm 1994 Hệ tọa độ trắc địa Australia năm 2020 Hệ tọa độ trắc địa Malaysia năm 2000 Hệ thống vệ tinh dẫn đường toàn cầu Dự án vệ tinh nghiên cứu trọng trường Trái Đất Trung tâm điều hành vũ trụ châu Âu Hệ thống định vị toàn cầu Hệ thống vệ tinh định vị toàn cầu Cơ quan thông tin địa không gian Nhật Bản Hệ quy chiếu khơng gian tồn cầu