phối hợp nghiên cứu để xây dựng và hoàn thiện hệ thống trọng lực phục vụ công tác nghiên cứu lãnh thổ và khai thác tài nguyên bảo vệ môi trường ở việt nam

Nhờ có các giá trị trọng lực trong thời kỳ những năm 70 và 80 của thế kỷ trước chúng ta đã xác định được độ chính xác của độ lệch dây doi 0’’,5 va di thường độ cao đạt độ chính xác 3,0m

BTNMT VNCĐC

BỘ TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG VIỆN NGHIÊN CỨU ĐỊA CHÍNH

Đường Hoàng Quốc Việt, Cầu Giấy, Hà Nội

BÁO CÁO TỔNG KẾT KHOA HỌC VÀ KỸ THUẬT

ĐỀ TÀI HỢP TÁC QUỐC TẾ VỀ KHOA HỌC CÔNG NGHỆ VÀ MÔI TRƯỜNG:

“PHỐI HỢP NGHIÊN CỨU ĐỂ XÂY DỰNG VÀ HOÀN THIỆN HỆ THỐNG

TRỌNG LỰC PHỤC VỤ CÔNG TÁC NGHIÊN CỨU LÃNH THÔ VÀ KHAI

THÁC TÀI NGUYÊN, BẢO VỆ MÔI TRƯỜNG Ở VIỆT NAM”

CHỦ NHIỆM: TS LÊ MINH

6736 12/2/2008

Hà Nội, 12-2007

Bản quyên thuộc VNCĐC

Đơn xin sao chép toàn bộ hoặc từng phần tài liệu này phải gửi đến Viện trưởng VNCDĐC trừ trường hợp sử dụng với mục đích nghiên cứu

BTNMT VNCĐC

BỘ TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG VIỆN NGHIÊN CỨU ĐỊA CHÍNH

Đường Hoàng Quốc Việt, Cầu Giấy, Hà Nội

BÁO CÁO TỔNG KẾT KHOA HỌC VÀ KỸ THUẬT

ĐỀ TÀI HỢP TÁC QUỐC TẾ VỀ KHOA HỌC CÔNG NGHỆ VÀ MÔI TRƯỜNG:

“PHỐI HỢP NGHIÊN CỨU ĐỂ XÂY DỰNG VÀ HOÀN THIỆN HỆ THỐNG TRỌNG LỰC PHỤC VỤ CÔNG TÁC NGHIÊN CỨU LÃNH THỔ VÀ KHAI

THÁC TÀI NGUYÊN, BẢO VỆ MÔI TRƯỜNG Ở VIỆT NAM”

Hà Nội ngày tháng năm 2007 Hà Nội ngày tháng năm 2007 Chủ nhiệm Đề tài Cơ quan chủ trì Đề tài

Q.Viện trưởng Viện Nghiên cứu Địa chính

TS Lê Minh TS Nguyễn Dũng Tiến

Hà Nội, 12-2007

DANH SÁCH NHỮNG NGƯỜI THUC HIỆN

3 KS Điều Văn Vân Viện Nghiên cứu Địa chính

4 | KS Tran Dinh Au Viện Nghiên cứu Địa chính

5 KS Lé Thanh Hai Cục Địa chất và Khoáng sản

6 KS Phan Xuan Hau Viện Nghiên cứu Địa chính

1 TS Trần Đình Lữ Viện Nghiên cứu Địa chính

8 TS Maiorov MA Viện Nghiên cứu Trắc địa Bản đồ Liên

BAI TOM TAT

Đề tài Hợp tác Quốc tế về Khoa học công nghệ và Môi trường “Phối hợp

nghiên cứu để xảy dựng và hoàn thiện hệ thống trọng lực phục vụ công tác nghiên cứu lãnh thổ và khai thác tài nguyên, bảo vệ môi trường ở Việt Nam”

là đề tài hợp tác với Liên hiệp Trắc địa Bản đồ ảnh của Liên bang Nga nhằm mục

đích xây dựng và hoàn thiện hệ thống trọng lực quốc gia ở nước ta Mục tiêu cơ bản của đề tài là phối hợp và hợp tác với cơ quan đo đạc và bản đồ của Liên bang Nga nhằm thực hiện dự án “Xây dựng và hoàn thiện hệ thống trọng lực quốc gia

ở Việt Nam” đã được Bộ Tài nguyên và Môi trường phê duyệt và đưa vào thực hiện từ năm 2003 Ngoài ra, còn xây dựng cơ sở khoa học cho việc thống nhất hệ thống độ cao khu vực thông qua việc ứng dụng phương pháp đo cao vệ tinh Đề tài đã giải quyết được các nội dung chính sau:

Xây dựng các yêu cầu cơ bản cho việc xây dựng hệ thống trọng lực nhà nước bao gồm lưới trọng lực cơ sở và lưới trọng lực hạng I Đưa ra các yêu cầu về độ chính xác của các lưới trọng lực phục vụ cho việc xác định sự thay

đổi của trọng lực với đại lượng thay đổi hàng năm từ 0,01 - 0,03 mGal cần

phải xác địh độ chính xác của giá trị trọng lực tuyệt đối là + 0,005 mGal Ngoài ra, còn xem xét đến độ chính xác trung bình của dị thường trọng lực theo các ô chuẩn 3° x 3” phục vụ xây dựng mô hình Geoid độ chính xác cao

ở Việt Nam Các yêu cầu về tọa độ và độ cao cần phải xác định cho các mốc trọng lực cơ sở và trọng lực hạng I được nghiên cứu có căn cứ khoa học

„ _ Đối với lưới trọng lực cơ sở: Mx y< 0,5 m, M,< 2,0 cm

„ _ Đối với lưới trọng lực hang I: My y< 2,0 m, M,< 5,0 cm

Trong báo cáo đã dé cập đến việc thu thập và đánh giá tổng quan về hệ thống trọng lực hiện có ở nước ta và ở CHDCND Lào Trên cơ sở các đánh giá trên đã đưa ra các yêu cầu kỹ thuật trong việc xây dựng hệ thống trọng lực nhà nước bao gồm:

„ _ Yêu cầu kỹ thuật xây dựng lưới trọng lực cơ sở;

„ _ Yêu cầu kỹ thuật xây dựng lưới trọng lực hạng I

Trong phần này đã xây dựng quy trình đo và xử lý kết quả đo trọng lực (đo trọng lực tuyệt đối và đo trọng lực tương đối), đã xây dựng phần mềm tính toán bình sai trọng lực tuyệt đối và lưới trọng lực (chương trình bình sai lưới trọng lực

đã được áp dụng cho lưới trọng lực điểm tựa) Trên cơ sở những nghiên cứu trên

đã đề xuất phương án xây dựng lưới trọng lực nhà nước ở Việt Nam bao gồm:

„ _ Lưới trọng lực cơ sở: có 12 điểm

- _ Lưới trọng lực hạng I: có 28 điểm

Lưới trọng lực cơ sở sử dụng máy trọng lực tuyệt đối GBL của Nga để đo Lưới trọng lực hạng I sử dụng bộ máy con lắc tương đối AGAT (Nga) để đo Các lưới trọng lực nhà nước có sự hợp tác với Liên bang Nga để thực hiện

Trong thời gian thực hiện Đề tài đã phối hợp với Xí nghiệp Trắc địa Ảnh

Matscova do được 4 điểm trọng lực tuyệt đối và 1 điểm trọng lực hạng I Đề tài

đã xây dựng phương án thống nhất hệ thống độ cao khu vực thông qua việc nghiên cứu phương pháp xác định độ chênh 6h giữa mặt nước biển trung bình và

mặt Geoid ở điểm khởi tính độ cao (ở nước ta ở điểm Hòn Dấu độ chính xác đó

khoảng 0,9 m) Đã xây dựng phương pháp thống nhất hệ thống độ cao thông qua việc xử lý hỗn hợp dữ liệu GPS - TC và độ cao Geoid trên cơ sở xây dựng lưới

GPS trên các mốc độ cao quốc gia Đề tài đã để xuất phương pháp bình phương

tối thiểu Collocation trong việc xử lý các dữ liệu trên Các kết quả của đề tài đã được Viện Nghiên cứu Địa chính đưa vào áp dụng trong việc thực hiện dự án

“Xây dựng và hoàn thiện hệ thống trọng lực nhà nước”

MUC LUC DAT VAN DE u.ecescsesscesscessessscssecsssesssessecsseessessessesseesscssesssetssetssenssessaesassvasevaseseseseeees

1.1 Các yêu cầu cơ bản cho lưới trọng lực quốc gia - - 10 1.2_ Yêu cầu về độ chính xác của lưới trọng lực quốc gia - 11

2 HIỆN TRẠNG CỦA HỆ THỐNG TRỌNG LỰC Ở VIỆT NAM VÀ KHẢ NĂNG SỬ

DỤNG VÀO MỤC ĐÍCH TRẮC ĐỊA -22-22222EEEE22111212111212111E2.11 tre

2.1 Hiện trạng về hệ thống trọng lực ở Việt Nam

2.8 Các dữ liệu trọng lực biển và trọng lực vũ trụ _ 2.9 Các dữ liệu trọng lực ở Lào . - ¿+ +2+2+s+++£ztztztseererersrrrrreree

3 XÂY DỰNG LƯỚI TRỌNG LỰC QUỐC GIA -2 22¿©22222+2E+zzrerrreez 23

3.1 Các yêu cầu và giải pháp kỹ thuật xây dựng lưới trọng lực hạng cao 24

3.1.1 Yêu cầu kỹ thuật của lưới trọng lực cơ bản quốc gia 24 3.1.2 Yêu cầu kỹ thuật của lưới trọng lực hạng Ï 25

4 PHƯƠNG ÁN ĐO TRỌNG LỰC ĐỘ CHÍNH XÁC CAO - 5-2 s+cccec 27 4.1 Đo trọng lực tuyệt đối . 5: +52 2+2 + + 22k 27 4.1.1 Nguyên tẮC CÏHHg .c-c55<<5ĂSsSSEsESEsEeEetetetetetetstetseetse 27 4.1.2 Một số máy trọng lực tuyệt đối 28 4.1.3 Đo trọng lực tuyệt đối bằng máy Lazer GBL (Nga) 30

4.1.4 Trình tự đo trọng lực bằng máy GBL ss<<s<s 33

4.2 Do trọng lực tương đối ¿+52 2+2+2+++t+t+Ekksrsxskrkrrrkrkrrrrekrke 34 4.2.1 Nguyên tẮC CÏUHg .c-c55<<5<SsS<SsESESESEsEeEetetstetststeeetse 34

5 TINH TOAN GIA TRI TRONG LUC VA ĐÁNH GIÁ ĐỘ CHÍNH XÁC 37

5.1 Tính toán giá trị trọng lực tuyệt đối - 37 5.2 Tinh giá trị trọng lực tương đối -¿ ¿+75 +c+c+c+t+zxsrsrseseserrer 40 5.2.1 Tính giá trị trọng lực từ các kết quả đo bằng máy trọng lực con lẮC ÍHƠïtg đổi 5< 5 5< S33 E9EE9E9ESEESESESESkSkekekssesesesrse 40 5.2.2 Đánh giá độ chính xác kết quả đo bằng máy trọng lực con lắc ẨLfOT-E (ỔỂÏ <5< << EESESEESESESESSESESEESESESESEESESEeesseseesrse 4I 5.2.3 Tính giá trị trọng lực từ kết quả đo bằng các máy trọng lực tĩnh

5.2.4 Số hiệu chỉnh các kết quả đo về tâm mốc

5

6 BINH SAI LUG! TRONG LUG o cccscsscsscsssssssseseesessssseseeseesessesecseeseersansseeseeseanesees 47

6.1 Nguy@n tc Chung .ccccesesssssescscsesesnesesssssesescscsceceeneseacecstscseseseeeeeees 47

7 PHUONG ÁN XÂY DUNG LƯỚI TRỌNG LỰC QUỐC GIA Ở VIỆT NAM 48 7.1 Thiết kế lưới trọng lực cơ SỞ -+-:+++++c+c+c+xszezerez 48

8 KET QUA ĐO TRỌNG LỰC TUYỆT ĐỐI 222-©222zc22CEeesErverrrrrrcee 54

8.1 Khái quát chung .94

8.2 Kết quả đo trọng lực tuyệt đối 55

9 PHƯƠNG ÁN ĐO VÀ THỐNG NHẤT HỆ THỐNG ĐỘ CAO B6 9.1 Giới thiệu chung . :c¿+2222seec2EExeerrrrrseere .B6

DAT VAN DE

Trọng lực là ngành khoa học về trái đất nghiên cứu xác định trường trọng lực của trái đất và xác định hình dạng của trái đất Trọng lực là ngành khoa học

chung của trái đất nhưng nó là một phần không thể tách biệt được của Trắc địa

Trọng lực trong Trắc địa đóng vai trò to lớn, nó giải quyết nhiều bài toán của

Trắc địa như xác định độ lệch dây dọi và dị thường độ cao trọng lực để chỉnh lý

các trị đo góc và các trị đo cạnh về mặt ellipsoid quy chiếu Dị thường độ cao trọng lực đóng vai trò quan trọng trong việc xác định mô hình Geoid cục bộ và toàn cầu Dị thường trọng lực còn phục vụ cho việc xác định các số cải chính trọng lực cho việc thành lập hệ độ cao chuẩn

Nhờ có các giá trị trọng lực trong thời kỳ những năm 70 và 80 của thế kỷ trước chúng ta đã xác định được độ chính xác của độ lệch dây doi 0’’,5 va di thường độ cao đạt độ chính xác 3,0m đáp ứng được việc chỉnh lý hệ thống trắc

địa bằng công nghệ cổ truyền

Ngày nay, với sự phát triển của khoa học trắc địa trong phạm vi toàn cẩu,

nhiều bài toán trắc địa được giải quyết với sự tham gia của nhiều nước đã cho kết

quả có độ chính xác hơn và khả năng ứng dụng cao hơn vào nhiều nhiệm vụ nghiên cứu khoa học và phát triển kinh tế của mỗi nước

Hệ thống các số liệu trọng lực toàn cầu đã được thiết lập với độ chính xác

cao bằng nhiều công nghệ và phương pháp khác nhau

Trước hết, công nghệ trọng lực mặt đất ngày nay các thiết bị đo trọng lực

trên đất liền và trên biển đã có những cải tiến đáng kể Với các thiết bị đo mặt

đất, hệ thống các máy trọng lực tuyệt đối thế hệ mới ra đời có kết hợp công nghệ điện tử và tin học cho phép xác định độ chính xác giá trị trọng lực tuyệt đối tới +2uKGal đối với máy trọng lực tuyệt đối FG-5 (Mỹ) hoặc +5/KGa¡ với các máy trọng lực tuyệt đối GBL (Nga)

Độ chính xác trên mở ra những ứng dụng hết sức quan trọng của trọng lực cho nghiên cứu xây dựng mô hình Geoid độ chính xác cao tới lcm, xác định sự

thay đổi của giá trị trọng lực do sự biến đổi thất thường của vật chất cũng như sự chuyển động của vỏ trái đất là cơ sở để phát hiện động đất Sự biến đổi của khí

hậu thời tiết, sự chuyển động của vật chất trong lòng đại dương cũng có thể thấy được qua việc xác định sự biến đổi của trọng lực

Hệ thống trọng lực tương đối cũng có những cải tiến và phát triển đáng kể

Thế hệ máy trọng lực tương đối Lacoste Rombert (G) (Mỹ) có biên độ đo tới

7000 mGal và độ chính xác đạt 0,01 mGal, các máy Ascania (Tây Đức) có biên

độ tới 5000 mGai, độ chính xác đạt tới + 0,01 mGal cho phép thiét lập các mang lưới trọng lực trong phạm vi từng quốc gia, từng khu vực với độ chính xác rất cao

và với mật độ điểm tuỳ ý Cũng cần lưu ý rằng sự dao động (xê dịch) của điểm

“0” của các máy này rất nhỏ, trong vòng 24h chỉ dat 0,1 - 0,2 mGal Hệ thống

máy đo trọng lực biển đã được cải tiến đáng kể, nếu trước đây các máy đo trọng lực biển đặt trên tàu do hiệu ứng EVOST chỉ có thể đạt độ chính xác từ 3-5 mGal thì ngày nay các máy trọng lực có thể đo được cả trên biển và trên không đạt độ

chính xác nhỏ hơn I1 mGai, đó là các loại máy của hãng Lacoste Rombert (Sea air Gravity) Độ chính xác đo trọng lực trên biển được nâng lên phần nhiều phụ thuộc vào việc tự động hoá hoàn toàn quá trình đo và xử lý các số liệu đo Hệ thống giám sát và kiểm soát các dữ liệu cũng được tự động hoá cao, hiệu ứng EVOST đã được xử lý tính toán đạt độ chính xác tới phần mười mGal Ngoài ra, việc định vị tàu bằng công nghệ GPS có độ chính xác tới 1 - 2m cũng làm tăng

đáng kể độ chính xác của dị thường trọng lực

Hệ thống trọng lực toàn cầu được thiết lập không chỉ nhờ vào việc đo trọng lực trên đất liền và trên biển mà còn nhờ vào công nghệ vũ trụ Nhờ vào kết quả

đo liên tục khoảng cách từ vệ tỉnh tới mặt nước biển người ta có thể xác định

được độ cao Geoid trên biển với độ chính xác tới decimeter và xác định dị thường trọng lực với độ chính xác nhỏ hơn 10 mGail Trong giai đoạn hiện nay, các mô hình trọng trường trái đất đã được thiết lập như mô hình EGM-96 (Mỹ) hoặc GAO-97 (Nga) xác định được nhờ các hệ số điều hoa cầu có bậc n = m =360, đồng thời nhờ các hệ số điều hoà này có thể xác định dị thường trọng lực toàn cầu với độ chính xác cho vùng đất liên từ 20 - 30 mGal, cho vùng biển từ 6 - 10mGal Với độ chính xác của dị thường trọng lực trên cho phép xác định độ cao Geoid với độ chính xác từ 0,5 - 1,5m trong phạm vi toàn cầu Từ năm 2004, Mỹ

đã đưa vào hoạt đông hệ thống trọng lưc vệ tỉnh Grace cho phép xác định giá trị trọng lực trong phạm vi toàn cầu với độ chính xác cao gấp nhiều lần so với mô hình trọng trường EGM-96 Độ chính xác trọng lực đạt tới 5-10 mgal

Ngoài ra, ngày nay với việc sử dụng các thiết bị đo trọng lực vũ trụ như gradiometer có thể xác định giá trị trọng lực với độ chính xác tới 1 - 2 mGai

Ở Việt Nam, từ năm 1998 đã tiến hành nghiên cứu sử dụng các dữ liệu trọng lực đo được trên đất liên, trên biển và các dữ liệu từ các mô hình trọng trường trái đất phục vụ cho việc xây dựng mô hình Geoid đáp ứng cho nhiệm vụ chỉnh lý hệ thống lưới toạ độ ở Việt Nam

Hệ thống trọng lực Việt Nam được xây dựng từ năm 70 của thế kỷ trước, có điểm gốc trọng lực ở Hà Nội được đo nối với hệ thống trọng lực quốc tế thông qua điểm PoCoVo (Nga) với độ chính xác đo tương đối + 0,04 mGail Hệ thống trọng lực trên đã được truyền tới các điểm trọng lực hạng I, hạng II phủ trùm cả nước Năm 1998, hệ thống trọng lực Việt Nam đã được hiện đại hoá, tuy nhiên

độ chính xác cũng không được tăng lên Hiện nay, hệ thống trọng lực cũ đã có nhiều thay đổi tới 70% số mốc trọng lực hạng I và hạng II đã bị mất ở thực địa Các giá trị trọng lực, nhất là về toạ độ và độ cao chưa được xác định với độ chính xác cần thiết Yêu cầu đòi hỏi phải xây dựng hệ thống trọng lực với độ chính xác

cao theo các tiêu chuẩn quốc tế đã được đặt ra cho công tác trắc địa ở Việt Nam

để giải quyết các bài toán về xây dựng mô hình Geoid độ chính xác cao cỡ vài centimeter, thậm chí là lcm; vấn đề nghiên cứu sự chuyển dịch của vỏ trái đất,

phát hiện sớm các nguyên nhân động đất; vấn dé biến đổi của vật chất, sự chuyển

động của thêm lục địa và biến đổi của môi trường cũng như các bài toán về thăm

đò dâu khí, khoáng sản, tài nguyên thiên nhiên đòi hỏi phải xây dựng một hệ thống trọng lực có độ chính xác tới phần trăm mGal hoặc phần nghìn mGal mới

đáp ứng thoả mãn được các nhiệm vụ nghiên cứu lãnh thổ và phát triển kinh tế,

phòng tránh thiên tai trong thời gian hiện nay và các năm tiếp theo

Hệ thống trọng lực quốc gia ở nước ta được xây dựng và sẽ hoàn thành trong thời gian 2003- 2007 Trong dự án này chúng tôi sẽ trình bày các chuyên mục chính sau:

- _ Yêu cầu cho lưới trọng lực quốc gia;

- Hiện trạng hệ thống trọng lực ở Việt Nam và khả năng sử dụng trong trắc địa;

- _ Các giải pháp kỹ thuật công nghệ đo trọng lực hạng cao:

„ _ Đo trọng lực tuyệt đối

+ Do trong luc tương đối

- Xay dựng phương án xử lý toán học các số liệu trọng lực hạng cao;

- _ Xây dựng phương án đo trọng lực độ chính xác cao;

- _ Xây dựng quy trình công nghệ đo và xử lý kết quả đọ trọng lực hạng cao;

- Chương trình xử lý, tính toán các kết quả đo trọng lực;

- Xây dựng phương án đo và xử lý thống nhất hệ thống độ cao

1

1.1

Thực hiện các chuyên mục trên có sự tham gia của các chuyên gia trong nước và các chuyên gia Nga từ Viện Nghiên cứu Trắc địa Bản đồ Liên Bang Nga và Xí nghiệp Đo vẽ Ảnh Địa hình Moskva - Liên Bang Nga

CÁC YÊU CẦU CHO LƯỚI TRỌNG LỰC QUỐC GIA

Các yêu cầu cơ bản cho lưới trọng lực quốc gia

Lưới trọng lực quốc gia là một trong ba thành phần cơ bản của hệ thống trắc địa quốc gia Lưới trọng lưc quốc gia có vai trò quan trọng cho việc nghiên cứu trường trọng lực, xác định kích thước hình dạng của trái đất trong phạm vi toàn cầu và trong từng khu vực (phần lãnh thổ của mỗi quốc gia) và nghiên cứu sự biến thiên của trọng trường theo thời gian, đồng thời còn phuc vụ cho việc giải quyết các nhiệm vụ khoa học về trái đất, các nhiệm vụ khảo sát thăm đò khoáng sản Hệ thống trọng lực quốc gia còn phục vụ cho việc thiết lập trong cả nước mạng lưới trọng lực thống nhất có độ chính xác cao Như vậy, để đảm bảo các yêu cầu của các nhiệm vụ trên hệ thống trọng lực ngày nay cần được xây dựng phải thoả mãn các yêu cầu sau :

Lưới trọng lực quốc gia được xây dựng phủ chùm lãnh thổ, các điểm của lưới được xây bằng các mốc bê tông vững chắc, trên mỗi điểm được đo trọng

lực tuyệt đối (xác định giá trị g) hoặc giữa các điểm đo trọng lực tương đối

(xác định 48 ),

Lưới trọng lực quốc gia đươc phân thành hai cấp:

— Lưới trọng lực cơ sở, nhiệm vụ cơ bản của lưới trọng lực cơ sở để nghiên cứu sự biến thiên của trọng lưc theo thời gian;

— Lưới trọng lực hạng I để thiết lập hệ thống trọng lực thống nhất độ chính xác cao phủ chùm trong cả nước

Lưới trọng lực quốc gia cần được xây dựng với độ chính xác cao đảm bảo cho việc nghiên cứu xác định sự biến thiên của trọng lực theo chu kì hàng

năm với đại lượng thay đổi trung bình khoảng từ 0.01 - 0.03 mgal/y

Lưới trọng lực quốc gia đạt độ chính xác cao để làm cơ sở cho việc thiết lập

mô hình trọng trường phủ chùm lãnh thổ với độ chính xác 1,0 đến 2,0 mgal cho các ô chuẩn có kích thước 3, x 3, (5km x 5km) phục vụ cho việc xây dựng mô hình Geoid độ chính xác cao và phục vụ nghiên cứu về các khoa học trái đất ở Việt Nam

1.2 Yêu cầu về độ chính xác của lưới trọng lực quốc gia

- Xác định sự biến thiên của giá trị trọng lực theo thời gian

Sự thay đổi của trọng lực trong phạm vi toàn cầu, trong khu vực và trong từng địa phương (trong từng nước) có thể xác định nhờ việc đo lặp trọng lực (đo tuyệt đối hoặc đo tương đối) theo từng chu kì thời gian trên các điểm trọng lực nhà nước Kết quả đo lặp trọng lực được tiến hành xử lý như sau:

- _ Bình sai đánh giá độ chính xác của lưới trọng lưc theo mỗi lần đo lặp;

„ So sánh kết quả của mỗi lần đo lặp và tiến hành đánh giá thống kê sự thay đổi của giá trị trọng lực theo thời gian;

„ Mô hình hoá sự thay đổi tạm thời của trọng lực theo từng chu kỳ thời gian trên các điểm của lưới trọng lực;

- NO6i suy các giá trị thay đổi theo từng đơn vị thời gian

Sự thay đổi theo thời gian có thể biểu diễn bằng công thức sau:

2

a(=20t,)+(%), +(t-t,) +2 củ, (t-t,) 2 Ya, cosa,t +b, sinw,t) (1.1)

2

Ở đây: ø=2z:7T(T =chu ki), ø: tân số, biên độ A=v(?+??) và pha

@=arctanb/a đối với sóng 0

Công thức (1.1) chỉ đúng khi số lượng các trị quan sát ít Trường hợp các số liệu

quan trắc với số lượng lớn trên nhiều điểm và thời gian quan sát kéo dài trong

nhiều chu kì, sử dụng công thức tính hàm hiệp phương sai giữa các sai số biến

đổi của ög theo từng đơn vị thời gian A: và khoảng cách giữa các điểm quan sát

s Hàm hiệp phương sai có dạng sau:

cov ((ög,ög) = aexp(-b(” + &A/?)'”) (1.2) k: tham số đặc trưng cho khoảng thời gian giữa các lần quan sát Để xác định các đại lượng a,b,k cần phải sử dụng các hàm thực nghiệm, thông thường các hàm

Y 68 68 i

thực nghiệm có dạng: CG)„„ ==————— (1.3)

1y

Ở đây nu: số điểm quan sát

Trên cơ sở các công thức (1.1) và (1.2) chúng ta tính đươc sự biến thiên của trọng lực theo thời gian

Sự thay đổi của giá trị trọng lực g theo thời điểm quan trắc lần 1 và lần 2 có thể biểu diễn bằng công thức sau:

ow, Ow O(dw,_,)

be =e, —¢, = B= 82— 8 =“ 2 My _ (C1) (1A )E-C ) 4)

Ở đây oh là đạo hàm của sự thay đổi thế trọng trường theo độ cao ở từng thời

Công thức (1.6) là biểu thức cơ bản của trắc địa vật lý có thể sử dụng để

xác định sự biến thiên của giá trị trọng lực Các giá trị ówvà dg = g, —g, C6 thé

xác định bằng đo lặp thủy chuẩn và đo lặp trọng lực ở điểm quan trắc

Theo kết quả đo trọng lực trong 2 chu kì trong năm 1988 và 2005 ở 3 điểm

trọng lực đó là: điểm gốc trọng lực (điểm Láng), điểm Đà Nắng và điểm trọng lực TP Hồ Chí Minh có sự thay đổi theo bảng sau:

STT Tên điểm tuyệt đối | xác Mg ong tue | 6 gian đo thoi lan cao (m) Vg (mGal)

mGai _ | (mGal) &

1_ | Lang (Hà Nội) 659,1490 | 0,0200 | 1989 16 8,972 | 0,0025 mGal/N Láng (Hà Nội) 659,1084 | 0,0034 | 2005 8,972

Nhu vay, để xác định được sự biến thiên hàng năm của trọng lực, cần đo trọng lực tuyệt đối với độ chính xác 0,002 mGail Tuy nhiên, do giá trị trọng lực thay đổi rất ít nên có thể sau 8 năm - 10 năm đo lặp trọng lực tuyệt đối với độ chính xac 0,005 mGal

- Yêu cầu độ chính xác trong lực cho việc xây dựng mô hình Geoid độ chính xác cao

Như đã biết, để xác định độ cao Geoid cần phải có các giá trị của dị thường

trọng lực trong phạm vi toàn cầu hoặc trong một khu vực có bán kinh r đủ rộng (tính theo tích phân Stoks) Theo W.E Featherstone và I.G Oliver ta có công thức

Trong trường hợp xem xét mô hình trọng lực toàn cầu được xây dựng trên cơ

sở các số hạng bậc n của hàm điều hoà cầu thì phương sai mô hình Geoid bậc n theo Wolfgang Torge có thể viết dưới dạng công thức sau:

Rˆ?

——9,(Az) Œ-Đ?? „(Ag) (1.9) (1.9 theo công thức trên nếu n = 360 ta có ổ,(N) =1.5đ,(Ag) Như vậy, nếu sai số của

5; (N) =

di thường trọng lực ImGal thì ảnh hưởng tới độ cao Geoid 1.5 cm

- — Yêu cầu độ chính xác toa độ và độ cao điểm trong lực tuyệt đối và điểm

trong luc hang I

Tọa độ và độ cao của điểm trọng lực cần thiết để xác định các số cải chính trọng lực, trong đó tọa độ điểm trọng lực (X, Y) sử dụng để tính giá trị trọng lực

bình thường (Y,) trên bề mặt Elipsoid, còn độ cao dùng để xác định số cải chính trọng lực (xác định dị thường khoảng không tự do và dị thường Bouger)

„ — Độ chính xác của tọa độ:

-_ Độ chính xác tọa độ của điểm trọng lực tuyệt đối cần được xác định là:

19.m,

~ sin 20

Theo (1.3) ta có: m, Q

Trong đó: ọ: vĩ độ diém tinh; yo: di thuéng binh thudng (mS”)

Để cho giá trị m„ không ảnh hưởng đến độ chính xác của giá trị trọng luc g

ta cho: m„ < + m Yo 10 &

m, = 0,005 mGal = my, < 0,0005 mGal

Nếu @ = I5” thì mụ = 0,02 ~ 0,5m

- Đối với tọa độ điểm trọng lực hạng I:

Khi m, = 0,02 mGal > my < 0,1 m, = 0,002 mGal

Nếu @ = 15” thì my = 2,0 m

ÖÒ _ Độ chính xác của độ cao:

Từ công thức tính số cải chính khoảng không tự do ta có mạ, = 0,3 my

- _ Đối với điểm trọng lực tuyệt đối ta cho:

mạ,< 0,005 mGal thi my < 0,02 m

- _ Đối với điểm trọng lực hạng I:

mạ, < 0,02 mGal thi m,, < 0,05 m Trường hợp số cải chính địa hình (số cải chính Bouger) ta có công thức:

+ Đối với điểm trọng lực tuyệt đối: m, < 2 cm

+ Đối với điểm trọng lực hạng I: mụ < 5 cm

Để thiết lập hệ thống trọng lực đáp ứng đươc các nhiệm vụ nêu ở trên lưới trọng lực quốc gia cần có các chỉ tiêu kỹ thuật như sau:

2 Lưới trọng luc hang I 0.02 +2.0 +5.0 hạng II

Xung quanh các điểm trọng lực cơ sở và các điểm trọng lực hạng I cần thiết

phải xây dựng hệ thống các điểm trọng lực vệ tinh, tạo thành lưới trọng lực độ chính xác cao ở các khu vực đó Các điểm trọng lực vệ tinh phục vụ cho các mục đích sau:

- Thiết lập một hệ thống các lưới trọng lực khu vực xung quanh các điểm trọng lực cơ sở hoặc trọng lực hang I để nghiên cứu sự biến thiên của trọng trường ở khu vực đó;

- _ Các điểm trọng lực vệ tinh dùng làm điểm khống chế cho phát triển các lưới

trọng lực hạng thấp;

- _ Các điểm trọng lực vệ tinh dùng để lưu giữ giá trị trọng lực độ chính xác cao khi các điểm trọng lực cơ sở hoặc trọng lực hạng I bị mất và dùng để khôi phục lại các điểm này

Để nghiên cứu sự biến thiên của trọng trường quanh các điểm trọng lực cơ

sở có từ 4 đến 20 điểm trọng lực vệ tinh được xây dựng phân bố đều xung quanh

điểm trọng lực cơ sở Khoảng cách giữa điểm trọng lực vệ tinh với điểm trọng lực

cơ sở từ 20 km - 80 km, các điểm trọng lực vệ tinh được xác định với độ chính

xác +0.02mGal

Mỗi điểm trọng lực hạng I có từ 2 đến 4 điểm trọng lực vệ tinh được xây

dựng xung quanh với khoảng cách giữa các điểm từ 20km - 60km Độ chính xác

của các điểm vệ tinh đạt +0.04nGai

2 HIỆN TRẠNG CỦA HỆ THỐNG TRỌNG LỰC Ở VIỆT NAM VÀ KHẢ NĂNG SỬ DỤNG VÀO MỤC ĐÍCH TRẮC ĐỊA

2.1 Hiện trạng về hệ thống trọng lực ở Việt Nam

Hệ thống trọng lực ở Việt Nam được xây dựng trong khoảng thời gian từ

1973 - 1977 và được hiện đại hoá trong các năm 1987 - 1988 Trong các giai

đoạn thời gian trên với sự giúp đỡ của chuyên gia Liên Xô trước đây đã thiết lập

* Phòng kiểm nghiệm máy:

Phòng kiểm nghiệm máy được bố trí gần kể phòng đặt mốc trọng lực gốc

Phòng có diện tích khoảng 30m”, có nhiều bệ chứa máy xây bằng bê tông liền với

nền nhà dọc theo tường, mỗi bệ máy có kích thước 1,0m x 0,5m x 1,0m Trong

phòng có nhiều ổ cắm điện (220V) Phòng dùng để kiểm nghiệm các máy trọng

lực xác định hệ số tỷ lệ và hiệu ứng nhiệt ở các nhiệt độ từ 15°C - 35°C Điểm gốc trọng lực được đo nối với điểm Liodovo ở Moskva (Nga) bằng hệ thống máy

con lắc tương đối OVM (1975) và bằng hệ thống máy con lắc tương đối AGAT

(1988) của Liên Xô cũ nay là Liên bang Nga, độ chính xác của điểm gốc Mg = + 0,04mGal Hiện nay, các điểm gốc trọng lực còn tốt, chỉ có hệ thống điện bị

hỏng nhiều

2.3 Đường đáy trọng lực

Để xác định hệ số tỷ lệ của máy trọng lực bằng phương pháp ngoài trời đã xây dựng 2 đường đáy:

- — Đường đáy Vĩnh Yên - Tam Đảo: Đường đáy có 8 mốc được đo bang 10

máy trọng lực tương đối GAG-2 có độ chính xác +3.1.10°Gai Hiện đường đáy vẫn đang được sử dụng, các mốc đều tốt (xem Phụ lục 1)

- Đường đáy Sài Gòn - Vũng Tàu: đường đáy có 8 mốc được đo với độ chính xác +6.1.10*mGal Hiện đường đáy này các mốc đã bị mất 50%, cần phải xây dựng lại (xem Phụ lục 2)

2.4 Lưới trọng lực cơ sở

Lưới trọng lực cơ sở được xây dựng năm 1988 trên cơ sở hiện đại hoá lưới trọng lực Nhà nước xây dựng từ các năm từ 1973 - 1977 Tất cả có 4 điểm trọng lực cơ sở:

- _ Điểm Hà Nội (Điểm gốc trọng lực)

Các điểm trọng lực cơ sở được đo bằng hệ thống máy con lắc tương đối (4 máy) loại AGAT (Nga)

Độ chính xác của điểm trọng lực cơ sở đạt: + 0,02mGail Các điểm trọng lực

gốc Hà Nội, điểm cơ sở Thành phố Hồ Chí Minh được đo nối với điểm gốc trọng lực Liodovo của Liên Xô cũ với độ chính xác m„, < +0,03mGal Nhu vay, d6 chính xác của giá trị trọng lực tuyệt đối của điểm gốc Trọng lực ở nước ta đạt Mg = +0.04 mgal Hệ thống trọng lực của Việt Nam trong hệ IGSN-71

Các mốc trọng lực cơ bản được xác định độ cao với độ chính xác của thuỷ chuẩn hạng I với độ chính xác +2 cm,toạ độ với độ chính xác +100m

Hiện nay, các điểm trọng lực cơ sở ở Đà Nắng và Nha Trang đã bị mất 2.5 Lưới trọng lực hạng |

Trong thời gian từ 1973 - 1977 đã xây dựng lưới trọng lực hạng I phân bổ

đều trong cả nước gồm có 25 điểm, các điểm trọng lực ở trên đất liền và trên các đảo Khoảng cách giữa các điểm 150 - 300 km (xem Phụ lục 4)

Đo lưới trọng lực hạng I bằng 10 máy trọng lực tuyệt đối GAG-2, phương tiện đo dùng máy bay ILI14, DC8 Các điểm trọng lực đều được chôn mốc bê tông cốt sắt có kích thước: 100cm x 150cm x 50cm Độ chính xác đo trọng lực hang I: M,, < +0,04mGal

Hiện nay, chỉ còn 7 mốc trọng lực hạng I trên thực địa, 18 mốc trọng lực đã

bị mất

Trong thời gian 1987- 1988, với mục đích hiện đại hoá hệ thống trọng lực quốc gia đã tiến hành xây dựng lại lưới trọng lực hạng I Hệ thống trọng lực hạng

I có 10 điểm phân bố đều trong cả nước Khoảng cách giữa các mốc từ 200 - 400

km Các mốc chủ yếu được đặt ở sân bay

Độ chính xác của các điểm trọng lực hạng I: M ¿„ <3003mGal

Độ cao các điểm trọng lực hạng I được đo với độ chính xác của thuỷ chuẩn hang II (SmmVL)

Hiện nay, chỉ còn 7 điểm trọng lực, 3 điểm đã bị mất mốc (xem Phụ lục 5)

2.6 Lưới trọng lực hạng II

Lưới trọng lực hạng II được xây dựng trong khoảng từ năm 1973 - 1977 có

tổng số 148 điểm trọng lực hạng II Các điểm trọng lực hạng II được chôn mốc

bê tông có kích thước 80cm x 100cm x 50cm Các điểm trọng lực hạng II được đặt dọc theo các đường quốc lộ, sân bay Đo trọng lực bằng các ô tô giảm sóc và

bằng máy bay trực thăng Mi-8, Mi-4

Sử dụng 6 máy trọng lực GAG-2 để đo theo sơ đồ A - B - A - B hoặc A - B-

A Độ chính xác của điểm trọng lực hạng II là + 0,05 mGal

Hiện nay, chỉ còn 45 điểm, các điểm khác đã mất

2.7 Lưới trọng lực hạng III và trọng lực chỉ tiết

Trong khoảng thời gian từ 1976 đến 1980 đã tiến hành xây dựng lưới trọng

lực hạng II Ở nước ta, đã có tổng số hơn 500 điểm trọng lực hạng III được đo

Lưới trọng lực hạng III được xây dựng dựa trên lưới trọng lực hạng II Khoảng cách trung bình giữa hai điểm từ 15 - 25km, độ chính xác của trọng lực hạng II đạt + 0,1 mGal Đến nay nhiều mốc trọng lực hạng III đã mất ở thực địa Tuy vậy, giá trị trọng lực vẫn còn có ý nghĩa sử dụng cho các mục đích phát triển các lưới trọng lực chỉ tiết phục vụ thăm dò khoáng sản và phục vụ mục đích trắc địa

Hệ thống các điểm trọng lực chỉ tiết được đo dọc các tuyến thuỷ chuẩn hạng

1 và hạng II để phục vụ cho việc tính chuyển về hệ độ cao chuẩn Tổng cộng có

khoảng hon 7000 diém trong luc chi tiét do Cuc Do dac va Ban đồ Nhà nước trước đây và Viện Nghiên cứu Địa Chính thực hiện

Ngoài các dữ liệu trọng lực trên hiện còn có các dữ liệu trọng lực do Tổng cục Địa chất trước đây nay là Cục Địa chất khoáng sản Việt Nam thực hiện Với mục đích thăm dò, tìm kiếm khoáng sản, Cục Địa chất Việt Nam đã tiến hành đo trọng lực chi tiết ở toàn bộ lãnh thổ phần đất liền nước ta với mật độ vùng đồng

bằng từ 1-2 km/điểm, vùng trung du từ 3-4 km/điểm, vùng núi 7-8 km/điểm, tuy

vậy những khu vực núi cao, giáp biên giới Lào và Trung Quốc mật độ chỉ từ 10- 15km/điểm Đặc biệt, ở một vài khu vực phục vụ cho mục đích thăm dò chi tiết

mật độ điểm trọng lực rất dày đã đạt tới 200- 400 m/điểm như ở Tây Nguyên và

miền Trung Việt Nam Tổng cộng có khoảng gần 32.000 điểm trọng lực đã được thu thập và đánh giá độ chính xác Các điểm trọng lực chỉ tiết được đo với độ chính xác khoảng 0,6 mGal Tuy nhiên, dị thường trọng lực Bouger hoặc dị thường Eai có độ chính xác khoảng từ I - 2 mGal (do sai số xác định toạ độ và độ

cao các điểm trọng lực chỉ tiết)

Trên cơ sở số liệu trọng lực trên đã xây dựng được mô hình GRID trọng lực với các ô có kích thước 3” x 3° (5km x 5km) có độ chính xác: M,„„, < +0,35mGal

Tuy vậy, ở các khu vực Tây Bắc, Việt Bắc và dọc biên giới Việt Nam - Trung

Quốc, biên giới Việt Nam - Lào có mật độ điểm trọng lực thưa, độ chính xác đạt

khoảng từ +5 đến +6 mgal

2.8 Cac dữ liệu trọng lực biển và trọng lực vũ trụ

Đã thu thập được khoảng 30.000 điểm trọng lực chỉ tiết đo trên biển chủ yếu

là của các công ty nước ngoài đo đạc trọng lực chỉ tiết để thăm dò, tìm kiếm dầu khí Các dữ liệu trọng lực trên được đo theo từng dải đo và tập trung vào từng khu vực rất không đồng đều Các dữ liệu trọng lực ở dạng trọng lực Fai và trọng lực Bouger có cải chính đo sâu của nước biển Độ chính xác của các dữ liệu trên đạt khoảng + 4mGal - 6 mGail

Ngoài các dữ liệu trọng lực đo chỉ tiết trên biển còn có các dữ liệu trọng lực thu thập được từ cơ quan Ảnh và Bản đồ của My (NIMA) va co quan Hang không Vũ trụ của Mỹ (NASA) đã cho phép xác định được dị thường trọng lực trên đất liền với độ chính xác từ 15- 30 mGal (Vùng đồng bằng có độ chính xác khoảng từ 13 - 20 mGal, vùng núi có độ chính xác khoảng từ 25 - 30 mGal) Dị thường trọng lực ở trên biển xác định từ đo cao Altimetry có độ chính xác từ 6 - 8 mGal độ chính xác này gần tương đương với độ chính xác đo trọng lực trực tiếp trên biển.Các độ chính xác trên được đánh giá dựa trên các số liệu so sánh với

các số liệu trọng lực đo trực tiếp ở trên đất liền và ở trên biển và số liệu đấnh giá của nước ngoài

- Đo trọng lực chi tiết trên các mốc thuỷ chuẩn hạng II va hang III

Hệ thống trọng lực ở Lào do Liên Xô trước đây giúp đỡ

* Điểm gốc trọng lực

Điểm gốc trọng lực ở Lào được xây dựng ở thủ đô Viêng Chăn Điểm gốc

được đo nối với điểm gốc trọng lực ở Liodovo của Nga bằng 4 máy trọng lực

tương đối con lắc AGAT Độ chính xác đo trong luc dat M, =+0.05mGal Hé

thống trọng lực của Lào trong hệ IGSN-71

* Lưới trọng lực hạng lI

Gồm có 16 điểm được phân bố ở các sân bay thuộc Thành phố, Thị xã của

Lào Do trọng lực hạng II bằng các máy: máy con lắc AGAT, máy trong luc tương đối: GAG-2, GNU-K2, GAK-PT đo theo chương trình A-B-A hoặc A-B-B-

A (do may AGAT)

Độ chính xác của lưới trọng lực hạng II: 1, =+0,10-0,15mGzï, độ chính xác này tương đương với độ chính xác trọng lực hạng II của Việt Nam

* Lưới trọng lực hạng III (điểm trọng lực cơ sở)

Tổng cộng có 11 điểm Đo trọng lực hạng III cũng sử dụng các máy trọng lực tương đối như đo trọng lực hạng II Độ chính xác của lưới trọng lực hạng III dat Mg = +0.30 mgal

* Do trong luc chi tiét trén cdc diém thuy chudn hang II va hang III

Để tính chuyển hệ thống độ cao về hệ độ cao chuẩn đã tiến hành đo trọng

lực chi tiết trên các mốc thuỷ chuẩn hạng II và hạng II Tổng cộng đã đo 330

điểm trọng lực chỉ tiết với độ chính xác M„„ = +I.0mGal

Sử dụng máy trọng lực loại GNU-K2 và GAK-PT để đo Đo theo chương trình A - B-C-D -M

Ở đây: A, M là điểm trọng lực hạng II hoặc trọng lực hạng II

B, C, D là các mốc thuỷ chuẩn hạng II va hang III

NHẬN XÉT CHUNG

Hệ thống trọng lực ở Việt Nam hiện nay với mật độ trên đất liền trung bình

là 10 km”/điểm (khoảng cách giữa các điểm trung bình là 3km) và trên biển khoảng 40km”/điểm Tuy vậy, mật độ trên là rất không đồng đều;

Ở đất liền, vùng đồng bằng mật độ 2 - 4km”/điểm, vùng núi cao, biên giới tới 30km2/điểm, thạm chí 60- 80 km?/điểm Ở trên biển mật độ rất không đồng đều, các điểm trọng lực hầu hết được đo tâp trung theo tuyến vì vậy có

nhiều khu vực bỏ trống chưa có giá trị đo trọng lực chỉ tiết;

Độ chính xác của dị thường trọng lực chưa cao, độ chính xác dị thường trong luc dat +1,0mGal—2,0mGal trén dat liên và 5—6mGal ở trên biển Độ chính xác nội suy cho đất liền đạt trung bình +3,5mGal và ở trên biển đạt khoảng +6-10nGai Độ chính xác giá trị trọng lực tuyệt đối đạt

m, =+0,05mGal (Tinh ca sai s6 diém géc Moskva);

Các dữ liệu trọng lực ở Cộng hoà Dân chủ Nhân dân Lào có rất ít, chỉ có

khoảng gần 4000 điểm trọng lực đo dọc theo các đường thuỷ chuẩn hạng II

và hạng III ở Lào, còn ở Campuchia chưa có giá trị trọng lực đo trực tiếp nào Độ chính xác của các giá trị dị thường trọng lực ở Lào không cao Các điểm trọng lực chi tiết có độ chính xác của dị thường trong lực +1,0mGal tương đương với độ chính xác trọng lực ở Việt Nam

Dữ liệu trọng lực hiện có còn phục vụ cho thăm dò và tìm kiếm khoáng sản

ở mức độ tổng thể trong cả nước và làm cơ sở cho đo vẽ tăng dầy trọng lực

chỉ tiết ở các khu vực nhỏ;

Mô hình Geoid trọng lực xây dựng nhờ các số liệu trọng lực hiện có kết hợp

với các dữ liệu GPS - TC (các điểm GPS có đo độ cao thuỷ chuẩn) có thể

xây dựng mô hình Geoid địa phương với độ chính xác cao đạt tới 10cm —

+ Lưới trọng lưc cơ sở: Gồm các điểm trọng lực được xác định giá trị trọng

lực g với độ chính xác tuyệt đối tir 24KGal —SuKGal va tign hành đo lặp

thường kỳ theo chu kì thời gian 8 năm Độ chính xác của giá trị trọng lực tuyệt đối ø ở trên không chỉ cho phép xác định sự biến thiên của giá trị trọng lực, xây dựng trường trọng lực thống nhât độ chính xác cao trong

cả nước mà còn cho phép xác định được cả sự chuyển động đứng của vỏ trái đất và phục vụ các nghiên cứu về cấu trúc kiến tạo vật chất của vỏ

trái đất về thăm dò khoáng sản và các ứng dụng trong nghiên cứu về các

hiện tượng tai biến thiên tai như động đất và núi lửa

_ Lưới trọng lực hạng Ï: Gồm các điểm trọng lực được xây dựng và phân

bố đều trong cả nước với mật độ từ 10.000 - 12.000km?/điểm Độ chính

xác dat Mg = +0.02 mgal Ludi trong luc hang I phục vụ cho thiết lập hệ thống trọng lực thống nhất độ chính xác cao trong cả nước và là cơ sở để

phát triển các lưới trọng lực hạng thấp

Xây dựng thống nhất trường trọng lực trong phạm vi nước ta và khu vực sẽ phục vụ cho các bài toán phục vụ quân sự như dẫn đường cho tên lửa, cho các đạn pháo tầm xa, cho các nghiên cứu về công nghệ vũ trụ ở nước ta

Để phục vụ cho việc xây dựng mô hình Geoid độ chính xác cao cỡ 3 - 5 cm, thậm chí đạt độ chính xác 1cm cần phải xác định độ chính xác của dị thường trọng lực trong các ô chuẩn 3° x 3” (5km x 5km) hoặc 2° x 2° (3km x 3km)

có độ chính xác 1 - 2 mGal Như vậy, cần phải tăng mật độ các điểm trọng luc chỉ tiết trung bình từ 2 - 3km”/điểm, đối với khu vực vùng núi mật độ phải bảo đảm 20 - 25 km”/điểm và tăng độ chính xác của đo trọng lực chỉ tiết cả về xác định giá trị trọng lực đến độ chính xác xác định tọa độ, độ cao

các điểm trọng lực chi tiết

3 XAY DUNG LƯỚI TRỌNG LỰC QUOC GIA

Lưới trọng lực quốc gia là lưới cơ sở để thực hiện các nghiên cứu về trọng lực với mục đích nghiên cứu trường trọng lực và hình dạng trái đất, nghiên cứu sự thay đổi của trọng trường theo thời gian đồng thời giải quyết các nhiệm vụ khoa

học và phát triển kinh tế khác

Lưới trọng lực quốc gia còn có nhiệm vụ truyền phát trong toàn lãnh thổ hệ thống trọng lực thống nhất trên cơ sở xử lý tính toán đồng thời các đữ liệu trọng lực tuyệt đối và tương đối

Lưới trọng lực quốc gia Việt Nam được xây dựng trong giai đoạn hiện nay bao gồm lưới trọng lực cơ sở quốc gia và lưới trọng lực hạng I Đây là hệ thống các điểm trọng lực được xác định ở thực địa và được xác định các giá trị trọng lực

g bằng đo trọng lực tuyệt đối và đo trọng lực tương đối, được xác định toạ độ và

độ cao và giữa chúng có các quan hệ bằng các giá trị đo nối với nhau Lưới trọng lực cơ sở quốc gia là lưới trọng lực hạng cao nhất ở Việt Nam phục vụ cho việc xác định và chính xác hoá hệ thống trọng lực ở Việt Nam Lưới được đo nối với

hệ thống trọng lực quốc tế và khu vực nhằm thống nhất và chuẩn hoá hệ thống

trọng lực Lưới trọng lực cơ sở quốc gia làm khống chế để phát triển hệ thống

cơ sở nhằm truyền bá trong cả nước hệ trọng lực thống nhất có độ chính xác cao Các điểm trọng lực hạng I được phân bố đều trong cả nước với mật độ 10.000 - 12.000 km”/điểm Điểm trọng lực được đặt ở những vị trí thuận tiện cho do trong

lực bằng ô tô hoặc máy bay, thường là gần đường ô tô hoặc gần bãi đỗ trực thăng Lưới trọng lực hạng I được tính toán bình sai chung với lưới trọng lực cơ sở và được gắn với hệ thống lưới toạ độ cơ sở quốc gia

3.1 Cac yêu cầu và giải pháp kỹ thuật xây dựng lưới trọng lực hang cao

3.1.1 Yêu cầu kỹ thuật của lưới trọng lực cơ bẩn quốc gia

- Để đảm bảo các điều kiện cho việc đo trọng lực đạt độ chính xác cao nhất và bảo vệ lâu dài các mốc trọng lực cơ bản Tất cả các mốc trọng lực cơ bản

đều được đặt ở trong phòng có diện tích tối thiểu 10m”, có nên nhà ổn định,

bền vững, ít bị chấn động, có điện (công suất không nhỏ hơn 2KBT), có nước và tiện lợi vận chuyển, nhiệt độ trong phòng từ +10° - +30° Nên đặt các mốc trọng lực tuyệt đối ở các trạm quan trắc thiên văn, ở các phòng thí nghiệm địa động học hoặc đặt ở vị trí gần chúng Đo trọng lực trên các điểm trọng lực cơ sở sử dụng các thiết bị, công nghệ hoàn thiện nhất

- Vị trí các điểm trọng lực cơ sở tốt nhất được chọn trùng với các điểm toạ độ

cơ sở Nhà nước, trong trường hợp hai điểm cách xa nhau hơn 10km cần phải

đo nối truyền giá trị trọng lực sang điểm toạ độ cơ sở bằng các máy trọng lực tương đối loại Lacoste Rombert hoặc GNUKV với độ chính xác

5uuKmGal _

- _ Các điểm trọng lực cơ sở được chôn mốc bê tông cốt thép: 150 x 100 x 100

cm, phía dưới có đổ lớp bê tông dày 10cm và lớp cắt dày 50 cm để tránh bị

- Mật độ các điểm trọng lực cơ sở bảo đảm cho phát triển trọng lực ở trên đất

liền và trên biển là 30.000 - 40.000 km”/điểm

- Xung quanh mỗi điểm trọng lực cơ sở có ít nhất 4 điểm trọng lực vệ tinh phân bố đều với khoảng cách từ điểm trọng lực vệ tinh đến điểm trọng lực

cơ sở không quá 80km Các điểm trọng lực vệ tinh dùng để phát hiện khả

năng biến đổi cục bộ của trọng lực trong khu vực Nếu điểm trọng lực tuyệt

đối nằm trong vùng động đất hoặc ở nơi không ổn định của trường trọng lực thì số điểm trọng lực vệ tinh có thể lên tới 20 điểm được phân bố trong bán kính tới 150km quanh điểm trọng lực cơ sở Các điểm trọng lực vệ tỉnh được

chôn mốc như mốc trọng lực hạng I

- Mỗi điểm trọng lực cơ sở được nối với ít nhất 4 điểm trọng lực hạng I được

phân bố đều theo các hướng Bắc, Nam, Đông, Tây

Việc đo lặp trọng lực trên các điểm trọng lực cơ sở được tiến hành từ 5-8 năm 1 lần hoặc ngay sau khi có động đất hoặc có các hiện tượng chồi đất dẫn đến có sự biến đổi của trọng lực Đo lặp trong lực được thực hiện bằng

đo trọng lực tuyệt đối

Các điểm trọng lực tuyệt đối và các điểm trọng lực vệ tinh được chọn cách

xa những nơi nhà máy, khu công nghiệp, đường sắt, đường ô tô, đường điện

cao thế với khoảng cách:

« _ Cách xa nhà máy, hầm mỏ, đường sắt từ 1 km trở lên

„ — Cách xa đường cao tốc (ôtô, đường phố chính) khoảng cách từ 200 m trở lên

+ Cách xa các hồ chứa nước, các sông lớn từ 1 km trở lên

„ _ Cách xa đường dây cao thế từ 300 m trở lên

„ — Cách xa các ống khói nhà máy, đường ống dẫn nước, tháp nước từ 200

m trở lên

„ _ Cách xa cây to đứng một minh từ 100 m trở lên

Độ chính xác đo nối trọng lực giữa điểm trọng lực cơ sở và điểm trọng lực hạng I phai dat +0,030mGal còn độ chính xác đo nối giữa điểm trọng lực tuyệt đối và điểm trọng lực vệ tính và giữa chúng với nhau phải đạt

+0,020mGal

Để xác định các đại lượng lệch tam dấu mốc trọng lực tiến hành đo số gia

trọng lực bằng các máy trọng lực tương đối kiểu GNUKV với độ chính xác không lớn hơn 0,003 mGal

Độ cao các điểm trọng lực vệ tỉnh được xác định với độ chính xác của thuỷ

chuẩn hạng II, toạ độ với độ chính xác 2,0 m

Tất cả các điểm trọng lực cơ sở, các điểm trọng lực vệ tinh đều được lập theo

các tài liệu mẫu và được lưu trữ, bảo quản theo qui định

3.1.2 Yêu cầu kỹ thuật của lưới trọng lực hang I

Các điểm trọng lực hạng I được xây dựng phân bổ đều trong cả nước với

khoảng cách từ 100 - 200 km/điểm

Để xác định gia tốc trọng trường g sử dụng các máy trọng lực tuyệt đối loại GBL (Nga), A-10 (Mỹ) hoặc các máy trọng lực tương đối con lắc loại AGATT (Nga) và các máy trọng lực tương đối loại Lacoste Rombert (Mỹ)

Để xác định giá trị trong trudng g trén các diém trong luc hang I bang phương pháp đo trọng lực tương đối các điểm khởi tinh là các điểm trọng lực

cơ sở (đo trọng lực bằng phương pháp tuyệt đối)

Các điểm trọng lực hạng I được xây dựng tạo thành các vòng khép kín, trong mỗi vòng khép không vượt quá 5 điểm trọng lực, các vòng khép được xây dựng sao cho việc truyền gia tốc trọng lực g từ các điểm trọng lực cơ sở tới

bất kỳ điểm trọng lực hạng I nào không quá 2 cạnh (3 điểm) (xem Phụ lục

4)

Các điểm trọng lực hạng I có thể đặt ở trong nhà hoặc ở ngoài trời, phải đảm

bảo vị trí là nơi đất ổn định, vững chắc và xa đường cao tốc, đường ô tô từ

100m trở lên, cách xa nhà máy, hầm mỏ, hồ chứa nước từ 500m trở lên, cách

xa đường dây cao thế, tháp nước từ 200m trở lên

Mỗi điểm trọng lực hạng I có các điểm trọng lực vệ tính đặt ở các sây bay

(hoặc vị trí thuận tiện cho đo ngắm) với khoảng cách không xa quá 60km

Các điểm trọng lực vệ tinh được chôn mốc hoặc gắn dấu Nếu điểm trọng

lực hạng I được đặt gần các bến tàu thì ở các bến tàu cần đặt điểm trọng lực

vệ tinh Các điểm trọng lực vệ tinh được xây dựng nhằm tiện lợi cho phát

triển hoặc đo nối với các điểm trọng lực ở các cấp hạng thấp hơn, đồng thời

gìn giữ giá trị trọng lực trong trường hợp điểm trọng lực hạng I bi mat

Trong khi đo trọng lực bằng các máy trọng lực con lắc để xác định gia tốc

trọng lực truyền từ điểm khởi tính (điểm trọng lực cơ sở) đến các điểm trọng

lực hạng I là B, C, D, E theo chương trình đi A - B - A hoặc A- B- C C-B -

A

Trong trường hợp đo bằng các máy trọng lực tương đối giữa hai điểm thực hiện chương trình đo A-B-A, nếu như trong tuyến đo xác định nhiều hơn 1 điểm thì tiến hành đo theo chương trình đo kép A-B-A-B-C-B-C

Khi đo bằng các máy trọng lực tương đối cần sử dụng ít nhất 3 máy trọng lực loại Lacoste Rombert hoặc từ 4 máy trở lên loại GNUKYV Số lần đo với các máy trọng lực Lacoste Rombert không ít hơn 3 trị đo Ag cho mỗi máy, đối với các máy khác không ít hơn 4 tri do Ag cho méi may

Để đo các điểm trọng lực vệ tinh từ các điểm trong luc hang I sử dụng máy

trọng lực GNUKV và các máy có độ chính xác tương đương

Sai số trung phương hiệu giá trị trọng lực (Az ) giữa hai điểm trọng lực hạng

I được xác định với độ chính xác không lớn hơn 0,02mGal Tương ứng với

độ chính xác trên sai số xác định của một máy con lắc trong bộ máy không

vượt quá 0,07mGal, đối với máy trọng lực tương đối không vượt quá 0,10mGal Sai số này được tính như giá trị trung bình trung phương của sai

số trung phương Các kết quả đo giữa hai điểm trọng lực liền kề nhau được

tính toán từ ít nhất từ 5 kết quả đo Sự sai khác giữa các kết quả đo nhận được từ các máy trọng lực khác nhau của bộ máy đo không vượt quá 0,25mGai đối với máy con lắc và 0,30mGai đối với máy trọng lực tương đối

- Sai số trung phương kết quả trung bình các trị đo của các điểm trọng lực hạng I với các điểm trọng lực vệ tinh không vượt quá 0,02mGai

- Trong trường hợp có 1 máy trọng bộ máy trọng lực con lắc bị hỏng nhưng kết quả đo và độ chính xác vẫn đạt yêu cầu đề ra thì thành quả của tuyến đo

- Độ cao các điểm trọng lực hạng I và điểm trọng lực vệ tinh được xác định

với độ chính xác của thuỷ chuẩn hạng II, toạ độ với độ chính xác 2,0 m

- Các điểm trọng lực hạng I được chôn mốc bê tông cốt thép có kích thước 80m x 80m x 120m, phía dưới có lớp vữa bêtông 140m x 140m x 15m Cac

điểm trọng lực vệ tinh được chôn mốc hoặc gắn dấu vào các vị trí kiên cố ổn

định như: bản đồ sân bay, nhà thờ, nhà kiên cố có điều kiện bảo vệ dài lâu (xem Phụ lục 7) Mốc các điểm vệ tinh có kích thước 50m x 50m x 100m

- Sau khi thực hiện xong việc tính toán khái lược sẽ tiến hành phân tích đánh giá kết quả nhận được và bình sai toàn bộ lưới, lập các bảng thành quả và kết

quả của các điểm trọng lực

4 PHƯƠNG ÁN ĐO TRỌNG LỰC ĐỘ CHÍNH XÁC CAO

4.1 Đo trọng lực tuyệt đối

Phương pháp này dựa trên nguyên lý xác định gia tốc trọng trường của vật rơi tự do khi đo được chính xác khoảng cách và thời gian rơi của vật

Phương pháp này được mô tả như sau:

Giả sử có vật rơi trong môi trường trọng lực đồng nhất, ở các thời điểm tị, t;, t¿ xác định được cac vi tri tuong ting 14 S,(t,), S,(t,), S„(t;) Gia tốc trọng trường ø

xác định được bằng công thức:

F _a(Š —8,Xt; =t)—(S, =8; —f,)

(; —t,Xt; =1; =t;)

Trong thực tế đối với các máy trọng lực tuyệt đối người ta đo nhiều hơn 3 vị

trí và sử dụng phương pháp bình phương tối thiểu để xác định giá trị gia tốc g

Trong đó: 1 - độ dài con lắc

T - Chu kỳ dao động của con lắc

Trong trường hợp ở các chu kỳ dao động T;, T;¿ của con lắc đo được độ dài

con lắc ở l¡, l; thì gia tốc trọng trường gø được xác định bằng công thức:

II

4.1.2 Một số máy trọng lực tuyệt đốt

Hiện nay, trên thế giới chỉ có một số nước sản xuất máy trọng lực tuyệt đối, trong đó có Mỹ, Canada và Liên bang Nga Sau đây chúng tôi xin giới thiệu một

số máy trọng lực có độ chính xác cao hiện đang được sử dụng ở nhiều nước trên thế giới (chủ yếu là của Mỹ)

Máy trọng lực tuyệt đối FG5 (Mỹ)

Nguyên lý hoạt đông:

Chế độ đo hoàn toàn tự động

Đo chế độ thời gian thực

Đo tự động và đo chế độ thời gian thực

Kích thước nhỏ gọn, tiện cho đo ngoại nghiệp, dễ vận chuyển

Độ chính xác og < 10 Gal

Nhiệt độ đo: - 200C đến +350C

Điện năng: 100V - 240V

29