Nghiên cứu phương pháp bình sai ổn định mạng lưới độ cao quốc gia trong hệ độ cao dựa trên mặt geoid cục bộ ở Việt Nam.Nghiên cứu phương pháp bình sai ổn định mạng lưới độ cao quốc gia trong hệ độ cao dựa trên mặt geoid cục bộ ở Việt Nam.Nghiên cứu phương pháp bình sai ổn định mạng lưới độ cao quốc gia trong hệ độ cao dựa trên mặt geoid cục bộ ở Việt Nam.Nghiên cứu phương pháp bình sai ổn định mạng lưới độ cao quốc gia trong hệ độ cao dựa trên mặt geoid cục bộ ở Việt Nam.Nghiên cứu phương pháp bình sai ổn định mạng lưới độ cao quốc gia trong hệ độ cao dựa trên mặt geoid cục bộ ở Việt Nam.Nghiên cứu phương pháp bình sai ổn định mạng lưới độ cao quốc gia trong hệ độ cao dựa trên mặt geoid cục bộ ở Việt Nam.Nghiên cứu phương pháp bình sai ổn định mạng lưới độ cao quốc gia trong hệ độ cao dựa trên mặt geoid cục bộ ở Việt Nam.Nghiên cứu phương pháp bình sai ổn định mạng lưới độ cao quốc gia trong hệ độ cao dựa trên mặt geoid cục bộ ở Việt Nam.Nghiên cứu phương pháp bình sai ổn định mạng lưới độ cao quốc gia trong hệ độ cao dựa trên mặt geoid cục bộ ở Việt Nam.Nghiên cứu phương pháp bình sai ổn định mạng lưới độ cao quốc gia trong hệ độ cao dựa trên mặt geoid cục bộ ở Việt Nam.Nghiên cứu phương pháp bình sai ổn định mạng lưới độ cao quốc gia trong hệ độ cao dựa trên mặt geoid cục bộ ở Việt Nam.Nghiên cứu phương pháp bình sai ổn định mạng lưới độ cao quốc gia trong hệ độ cao dựa trên mặt geoid cục bộ ở Việt Nam.Nghiên cứu phương pháp bình sai ổn định mạng lưới độ cao quốc gia trong hệ độ cao dựa trên mặt geoid cục bộ ở Việt Nam.Nghiên cứu phương pháp bình sai ổn định mạng lưới độ cao quốc gia trong hệ độ cao dựa trên mặt geoid cục bộ ở Việt Nam.Nghiên cứu phương pháp bình sai ổn định mạng lưới độ cao quốc gia trong hệ độ cao dựa trên mặt geoid cục bộ ở Việt Nam.Nghiên cứu phương pháp bình sai ổn định mạng lưới độ cao quốc gia trong hệ độ cao dựa trên mặt geoid cục bộ ở Việt Nam.Nghiên cứu phương pháp bình sai ổn định mạng lưới độ cao quốc gia trong hệ độ cao dựa trên mặt geoid cục bộ ở Việt Nam.Nghiên cứu phương pháp bình sai ổn định mạng lưới độ cao quốc gia trong hệ độ cao dựa trên mặt geoid cục bộ ở Việt Nam.Nghiên cứu phương pháp bình sai ổn định mạng lưới độ cao quốc gia trong hệ độ cao dựa trên mặt geoid cục bộ ở Việt Nam.Nghiên cứu phương pháp bình sai ổn định mạng lưới độ cao quốc gia trong hệ độ cao dựa trên mặt geoid cục bộ ở Việt Nam.
BỘ TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO VIỆN KHOA HỌC ĐO ĐẠC VÀ BẢN ĐỒ NGUYỄN THỊ THANH HƯƠNG NGHIÊN CỨU PHƯƠNG PHÁP BÌNH SAI ỔN ĐỊNH MẠNG LƯỚI ĐỘ CAO QUỐC GIA TRONG HỆ ĐỘ CAO DỰA TRÊN MẶT GEOID CỤC BỘ Ở VIỆT NAM LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT Hà Nội - 2017 BỘ TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO VIỆN KHOA HỌC ĐO ĐẠC VÀ BẢN ĐỒ NGUYỄN THỊ THANH HƯƠNG NGHIÊN CỨU PHƯƠNG PHÁP BÌNH SAI ỔN ĐỊNH MẠNG LƯỚI ĐỘ CAO QUỐC GIA TRONG HỆ ĐỘ CAO DỰA TRÊN MẶT GEOID CỤC BỘ Ở VIỆT NAM Ngành: KỸ THUẬT TRẮC ĐỊA - BẢN ĐỒ Mã số: 62520503 LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC PGS.TSKH Hà Minh Hòa Hà Nội - 2017 LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan cơng trình nghiên cứu riêng tơi Các số liệu, kết luận án trung thực chưa công bố công trình khác Tác giả luận án Nguyễn Thị Thanh Hương i MỤC LỤC Danh mục chữ viết tắt iv Danh mục bảng v Danh mục hình vi MỞ ĐẦU .1 Chương TỔNG QUAN TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU PHƯƠNG PHÁP BÌNH SAI ỔN ĐỊNH MẠNG LƯỚI ĐỘ CAO QUỐC GIA TRONG HỆ ĐỘ CAO DỰA TRÊN MẶT GEOID CỤC BỘ 12 1.1 Sự cần thiết phải xây dựng hệ độ cao quốc gia dựa mặt geoid cục 12 1.2 Tình hình phát triển hệ độ cao đại dựa mặt geoid giới .17 1.3 Tình hình phát triển hệ độ cao đại dựa mặt geoid cục Việt Nam 27 1.3.1 Hiện trạng Hệ độ cao quốc gia Việt Nam 27 1.3.2 Tình hình nghiên cứu phát triển hệ độ cao đại dựa mặt geoid cục Việt Nam 33 1.4 Các yêu cầu phương pháp bình sai đại 35 1.5 Các vấn đề cần tiếp tục nghiên cứu .44 1.5.1 Nghiên cứu, đề xuất phương pháp bình sai để tìm kiếm trị đo thô mạng lưới độ cao quốc gia .45 1.5.2 Nghiên cứu nguyên lý tác động tượng triều Trái Đất đến kết đo thủy chuẩn quốc gia 46 1.5.3 Nghiên cứu đề xuất phương pháp xác định trọng số chênh cao đo trình bình sai mạng lưới độ cao quốc gia 47 1.6 Kết luận chương .48 Chương NGHIÊN CỨU NGUYÊN LÝ TÁC ĐỘNG CỦA HIỆN TƯỢNG TRIỀU TRÁI ĐẤT ĐẾN CÁC KẾT QUẢ ĐO THỦY CHUẨN QUỐC GIA 50 2.1 Sự biến dạng bề mặt Trái Đất tượng triều sức hút Mặt Trăng Mặt Trời 50 2.2 Hiệu địa hai mốc độ cao hệ triều .55 2.2.1 Chuyển chênh cao đo thành hiệu địa 55 ii 2.2.2 Chuyển hiệu địa từ hệ triều trung bình hệ triều 58 2.3 Kết luận chương 60 Chương PHƯƠNG PHÁP BÌNH SAI ỔN ĐỊNH MẠNG LƯỚI ĐỘ CAO QUỐC GIA TRONG HỆ ĐỘ CAO DỰA TRÊN MẶT GEOID CỤC BỘ HÒN DẤU 62 3.1 Phương pháp xác định trọng số chênh cao đo đường độ cao hạng I, II quốc gia 62 3.1.1 Nghiên cứu phương pháp xác định sai số ngẫu nhiên sai số hệ thống chênh cao km thủy chuẩn 62 3.1.2 Tính trọng số chênh cao đường độ cao hạng I, II .69 3.1.3 Xác định trọng số hiệu địa đường độ cao hạng I, II……… 71 3.2 Phát triển thuật tốn bình sai ổn định mạng lưới độ cao hạng I, II quốc gia dựa mặt geoid cục Hòn Dấu Việt Nam 73 3.2.1 Phát triển thuật toán phát tìm kiếm trị đo thơ bình sai mạng lưới độ cao quốc gia dựa mặt geoid cục Hòn Dấu Việt Nam…… .73 3.2.2 Phương pháp bình sai truy hồi với phép biến đổi xoay (thuật toán T thuận) 83 3.3 Bình sai ổn định mạng lưới độ cao quốc gia dựa mặt geoid cục Việt Nam 90 3.4 Kết luận chương 91 Chương KẾT QUẢ THỰC NGHIỆM BÌNH SAI MẠNG LƯỚI ĐỘ CAO HẠNG I, II QUỐC GIA TRÊN MẶT GEOID CỤC BỘ HÒN DẤU 93 4.1 Khái quát chung số liệu thực nghiệm .93 4.2 Tìm kiếm phát sai số thô 95 4.3 Bình sai mạng lưới độ cao quốc gia với trị đo hiệu địa 96 4.3.1 Tính trọng trường WL6 mốc độ cao khởi đầu 96 4.3.2 Chuyển chênh cao hiệu địa hai mốc i j 96 4.3.3 Truyền trọng trường từ điểm khởi tính tồn lưới 98 iii 4.3.4 Tính trọng số đường độ cao hạng I, II 99 4.3.5 Lập phương trình số cải đường ij 99 4.3.6 Tính giá trị bình sai trọng trường mốc độ cao đánh giá độ xác 100 4.3.7 Đánh giá độ xác 100 4.3.8 Chuyển giá trị bình sai trọng trường mốc M giá trị bình sai độ cao chuẩn 101 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ .103 A KẾT LUẬN 103 B KIẾN NGHỊ 105 DANH MỤC BÀI BÁO, CƠNG TRÌNH KHOA HỌC CÓ LIÊN QUAN ĐẾN NỘI DUNG LUẬN ÁN 106 TÀI LIỆU THAM KHẢO .108 iv DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT Từ Giải thích DEM Digital Elevation Model DNSC the Danish National Space Center DTU Denmark’sTechnical University EGM Earth Gravitational Model EIGEN ENVISAT European Improved Gravity model of the Earth by New techniques ENVIronmental SATellite ERS European Remote-sensing Satellite EVRF European Vertical Reference Frame GFO Geosat Follow-On GGM the GEOSAT Geodetic Mission GNSS Global Navigation Satellite System GSD The Geodetic Survey Division GVRF Geoid - based Vertical Reference Frame for North America IAG International Association of Geodesy ITRF International Terrestrial Reference Frame MDT MSS Mean Dynamic Topography (Sea Topography Surface) MeanSea Surface NAD North America Datum NAP Normal Amsterdams Peil NAVD NGS North America Vertical Datum the US National Geodetic Survey NRCan Natural Resources Canada SIRGAS TEG SIstema de Referencia Geocéntrico para las AméricaS (South American Geocentric Reference System) Texas Earth Gravity TGO Tide Gauge Offset TOPEX ocean TOPography EXpeniment USGG2012 the U.S Gravimetric Geoid of 2012 USGG United States’ Gravimetric Geoid IERS Internatioal Earth Rotation Service v DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 1.1 Thế trọng trường thực mặt geoid cục số quốc gia Châu Âu, Bắc Mỹ, Canada Australia 23 Bảng 1.2 Một số kết bình sai mạng lưới UELN EVRF2007 .26 Bảng 1.3 Các đường độ cao hạng I, II quốc gia 31 Bảng 2.1 Sai số hệ thống biến dạng triều theo vĩ độ .55 Bảng 2.2 Số cải để chuyển hiệu địa từ hệ triều trung bình hệ triều .60 Bảng 3.1 Các hạn sai đa giác khép kín bình sai mạng lưới độ cao hạng I, II quốc gia dựa mặt geoid cục 71 Bảng 4.1 Dữ liệu đầu vào .94 Bảng 4.2 Chuyển chênh cao thành hiệu địa hai mốc 97 Bảng 4.3 Truyền trọng trường từ điểm khởi tính tồn lưới 98 Bảng 4.4 Tính trọng số đường độ cao hạng I, II .99 Bảng 4.5 Giá trị bình sai trọng trường mốc độ cao 100 Bảng 4.6 Sai số trung phương trị bình sai điểm cần tìm .101 Bảng 4.7 Độ cao chuẩn sau bình sai theo hiệu địa .101 Bảng 4.8 So sánh với kết bình sai theo phương pháp truyền thống 102 vi DANH MỤC CÁC HÌNH Hình 1.1 Quan hệ mặt lý thuyết Molodenxkii M.X 19 Hình 1.2 Sơ đồ mạng lưới độ cao hạng I, II Nhà nước 32 Hình 2.1 Bề mặt Trái Đất khơng bị biến dạng triều .52 Hình 2.2 Sự nâng lên quasigeoid không bị biến dạng triều 53 Hình 2.3 Quan hệ mặt quasigeoid hệ triều .54 Hình 3.1 Đường thủy chuẩn 63 Hình 4.1 Sơ đồ mạng lưới thử nghiệm 93 MỞ ĐẦU Tính cấp thiết đề tài Vào năm cuối Thế kỷ 20 đầu Thế kỷ 21, quốc gia phát triển Châu Âu Châu Mỹ hoàn thiện Hệ độ cao dựa mặt geoid Các nước Châu Âu hoàn thành việc xây dựng Hệ độ cao Châu Âu EVRF 2007 vào năm 2007 với mặt khởi tính mặt geoid cục qua Normaal Amsterdams Peil (NAP) trạm nghiệm triều Amsterdam (Hà Lan) với trọng trường thực WNAP =(62636857,25 ± 0,53) m2.s-2 [Fortes P., Lauría E., Brunini C., Amaya W., Sánchez L., Drewes H., Seemuller W., 2006] Các nước Nam Mỹ xây dựng Hệ quy chiếu độ cao SIRGAS dựa mặt geoid với trọng trường thực W0 = 62636853,4 m2s-2 [Sánchez L., 2005] Trong giai đoạn 2002-2013, Phân ban Đo đạc Trắc địa (GSD) trực thuộc Bộ Tài nguyên Canada (NRCan) thực dự án đại hóa Hệ độ cao Canada GVRF, theo Hệ độ cao dựa mặt geoid cục với trọng trường thực W = W0 = 62636864,61 m2/s2 qua mặt biển trung bình trạm nghiệm triều Rimouski [Mäkinen J.(2008); Marc Veronneau (2010a)] Cơ quan Trắc địa quốc gia Mỹ (NGS) hoàn thiện Hệ độ cao đại dựa mặt geoid dự kiến hoàn thành vào năm 2018 [Marc Veronneau (2010b)] Tiền đề để thúc đẩy việc xây dựng hệ độ cao dựa mặt geoid nước khu vực giới xuất phát từ việc xác định trọng trường thực W0 mặt geoid toàn cầu biển đại dương giới nhờ liệu đo cao vệ tinh (altimetry) Thế trọng trường thực W = 62636856.0m2 s-2 mặt geoid toàn cầu Tổ chức Dịch vụ quay Trái Đất IERS công nhận Quyết định 2003 2010 [Dennis D McCarthy, Gerard Petit (2004); Petit G., Luzum B (2010)] sử dụng nhiều mơ hình trọng trường Trái Đất GOCE, GRACE, EGM2008, USGG2012, mơ hình địa hình động lực trung bình MDT mơ hình mặt biển trung bình MSS