BỘ TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG VIÊN NGHIÊN CỨU ĐỊA CHÍNH
TẬP
BÁO CÁO CHUYÊN ĐỀ
NHIỆM VỤ 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, 2007
6436-4
Trang 2STT NOI DUNG
Báo cáo hiện trạng về hệ thống trọng lực ở Việt Nam Báo cáo kết quả đo nối trọng lực
Báo cáo kết quả đo cao thuỷ chuẩn vệ tỉnh
Luận chứng kinh tế - kỹ thuật nghiên cứu khả thi hệ thống trọng lực quốc gia
Chương trình tính số cải chính trọng lực Chương trình bình sai lưới trọng lực hạng I
Trang 3BAO CAO 1
HIEN TRANG VE HE THONG TRONG LUC
Ở VIỆT NAM
ĐẶT VẤN ĐỀ
Hệ thống trọng lực Việt Nam được xây đựng từ năm 70 của thế ký 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 mGal 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 lem; vấn để nghiên cứu sự chuyển dịch của vỏ trái đất, phát hiện sớm các nguyên nhân động đất, vấn để biến đối của vật chất, sự chuyển động của thêm lục địa và biến đổi của môi trường cũng như các bài toán về thăm dò dầu 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
Trang 41 HIEN TRANG VE HE THONG TRONG LUC 6 VIET 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 ở nước ta hệ thống trọng lực bao gồm: - Điểm gốc trọng lực ở Láng - Hà Nội; - Đường đáy trọng lực ở Tam Đảo, Phúc Yên và Bà Rịa - Vũng Tàu; - Lưới trọng lực hạng I; ~ Lưới trọng lực hạng l; - Lưới trọng lực hạng IH; - Hệ thống trọng lực chỉ tiết 4.1 Điểm gốc trọng lực
Điểm gốc trọng lực được xây dựng ở Láng - Hà Nội trong năm 1973 Đây là một toà nhà 1 tầng, nên nhà nơi đặt mốc điểm gốc trọng lực được đổ lớp cát dày 1,5m để tránh rung động Trong nhà điểm gốc trọng lực gồm có: ~ Mốc trọng lực gốc; - Phong kiếm nghiệm máy; - Phòng xử lý số liệu * Mốc trọng lực gốc:
Mốc trọng lực gốc được xây dựng có kích thước 100cm x 200cm x 270 cm Mốc được xây tách rời nên nhà để tránh rung động
* 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 nên 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 - 359C 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 = +0,04mGail Hiện nay, các điểm gốc trọng lực còn tốt, chỉ có hệ thống
Trang 51.2 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 bằng 10 máy trọng lực tương đối GAG-2 có độ chính xác +3.1.10^mGai 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“mGai Hiện đường đáy này các mốc đã bị mất 50%, cần phải
xây dựng lại (xem Phụ lục 2)
14.3 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) _ _ Điểm Đà Nẵng - — Điểm Nha Trang - _ Điểm Thành phố Hồ Chí Minh (xem Phụ lục 3)
Các điểm trọng lực cơ sở được chôn mốc bê tông cốt sắt 2 tầng Tầng trên có kích thước: 100cm x 100cm x 120cm Tầng dưới có kích thước 120cm x
120cm x 10cm
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: + 0,02mGal 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 mụ„ <+0,03mGai Như vậy, độ
chính xác của giá trị trọng lực tuyệt đối của điểm gốc Trọng lực ở nước ta đạt
Mg = (10.04 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 [12 cm,toạ độ với độ chính xác LJ100m
Hiện nay, các điểm trọng lực cơ sở ở Đà Nắng và Nha Trang đã bị mất
1.4 Lưới trọng luc hang !
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
Trang 6Đo lưới trong luc hang I bang 10 may trong luc tuyét d6i GAG-2, phuong tiện đo đùng máy bay IL14, 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 Ï trên thực địa, 18 mốc trọng lực đã
bi mat
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 ï Hệ thống trọng lực hạng
I có 10 điểm phân bố đêu 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 Ï: M, „ <30,03mGal
Độ cao các điểm trọng lực hạng Ì 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)
1.5 Lưới trong luc hang I
Lưới trọng lực hạng H được xây dung trong khoảng từ năm 1973 - 1977 có
tổng số 148 điểm trọng lực hạng II Các điểm trọng lực hạng I được chôn mốc
bê tông có kích thước 80cm x 100cm x 50cm Các điểm trọng lực hạng IÍ 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 áo theo sơ đồ A - B - A - B hoặc A - B- A Độ chính xác của điểm trọng lực hang II 14 + 0,05 mGal
Hiện nay, chỉ còn 45 điểm, các điểm khác đã mất
1.6 Lưới trọng lực hạng I!I và trọng lực chỉ tiết
Trong khoảng thời gian từ 1976 đến 1980 đã tiến hành xây dựng lưới trọng
lực hạng HH Ö nước ta, đã có tổng số hơn 500 điểm trọng lực hạng II được đo Lưới trọng lực hạng IJII 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 chi tiết phục vụ thăm đò khoáng sản và phục vụ mục đích trắc địa
Hệ thống các điểm trọng lực chỉ tiết được đo đọc 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 hơn 7000 điểm trọng lực chỉ tiết do Cục Đo đạc và Bản đồ Nhà nước
Trang 7Ngoài các dữ liệu trọng lực trên hiện còn có các đữ liệu trọng lực do Tổng cục Địa chất trước đây nay là Cục Địa chất khoáng sản Việt Nam thực hiệr Với
mục đích thăm đò, tìm kiếm khoáng sản, Cục Địa chất Việt Nam đã tiến hành đo trọng lực chỉ tiết ở toàn bộ lãnh thổ phần đất liên nước ta với mật độ vùng đồng bằng từ I-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 chỉ 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 Fai 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° (km 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 LJ5 đến L]6 mgail
1.7 Các 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 cơng ty nước ngồi 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 đữ 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 đữ
liệu trên đạt khoảng + 4mGai - 6 mGal
Ngoài các đữ liệu trọng lực đo chỉ tiết trên biển còn có các đữ liệu trọng lực
thu thập được từ cơ quan Ảnh và Bản đồ của Mỹ (NIMA) và cơ quan Hàng
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
Trang 82 CAC DU LIEU TRONG LUC 6 LAO
Trong thdi gian tir 1983 dén 1984, trén lãnh thổ Cộng hoa Dân chủ Nhân dân Lào đã tiến hành xây dựng hệ thống trọng lực bao gồm:
- Điểm gốc trọng lực ở Viêng Chăn
- Lưới trọng lực hạng II
- Lưới trọng lực hạng II
- Đo trọng lực chỉ tiết trên các mốc thuỷ chuẩn hạng II và hạng TT,
Hệ thống trọng lực ở Lào do Liên Xô trước đây giúp đỡ * Diểm 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 trọng lực đạt M, = +0.05mGal Hé
thống trọng lực của Lào trong hệ IGSN-7I
* Lưới trọng lực hạng lÏ
Gém có 16 điểm được phân bố ở các sân bay thuộc Thành phố, Thị xã của Lào Do trong luc hang II bang các máy: máy con lắc AGAT, máy trọng lực
tương đối: GAG-2, GNU-K2, GAK-PT đo theo chương trình A-B-A hoặc A-B-B- A (đo máy AGAT)
Độ chính xác của lưới trọng lực hạng II; M„„ =#+0,10—0,15mGai, độ chính
xác này tương đương với độ chính xác trọng lực hạng III của Việt Nam
* Lưới trọng lực hạng II (điển 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 = (10.30 mgal
* Đo trọng lực chỉ tiết trên các điểm thuỷ chuẩn hạng IT va hang III
Để tính chuyển hệ thống độ cao về hệ độ cao chuẩn đã tiến hành đo trọng
lực chỉ tiết trên các mốc thuỷ chuẩn hạng II và hạng III Tổng cộng đã đo 330
điểm trọng lực chỉ tiết với độ chinh x4c M,, =+1,0mGal
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 III hoặc trọng lực hạng II
Trang 9NHAN XET CHUNG
Hệ thống trọng lực ở Việt Nam hiện nay với mật độ trên đất liền trung bình
là 10 km2/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 liên, vùng đồng bằng mật độ 2 - 4km”/điểm, vùng núi cao, biên giới tới 30km?/điểm, thậm 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
trọng lực đạt +I,0mGai —2,0mGal trên đất liên và 5- 6mGai ở trên biển Độ
chính xác nội suy cho đất liên đạt trung bình +3,5zGa/ và ở trên biển đạt
khoảng [l6-10mGai Độ chính xác giá trị trọng lực tuyệt đối đạt m, = +0,05mGal (Tính cả sai số điểm gốc 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 II 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 chỉ tiết có độ chính xác của dị thường trong lực +1,0mGai tương đương với độ chính xác trọng lực ở Việt Nam
KẾT LUẬN
Với các đữ liệu trọng lực trên có thể sử dụng làm cơ sở để tính chuyển hệ độ cao ở Việt Nam và Lào về hệ độ cao chuẩn;
Các dữ liệu trọng lực hiện có kết hợp với các số liệu trọng lưc toàn câu có thể xây dựng mô hình Geoid với độ chính xác vài decimeter phục vụ cho
việc xác định độ cao cho đo vẽ thành lập bản đồ tỷ lệ trung bình và tỷ lệ nhỏ;
Dữ liệu trọng lực hiện có còn phục vụ cho thăm đò 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 - 15cm;
Tuy nhiên, để phục vụ cho các đòi hỏi hiện nay hệ thống trọng lực hiện có
Trang 10Để phục vụ cho việc thiết lập một hệ thống trọng lực độ chính xác cao
thống nhất và phủ chùm trong cả nước phục vụ việc thiết lập mô hình Geoid độ chính xác cao và NC xác định sự thay đổi của trọng lực theo thời gian, cần xây dựng và hiện đại hoá hệ thống trọng lực nhà nước hiện có Trên cơ sở xây dựng hệ thống lưới trọng lực nhà nước hai cấp:
Lưới trọng lực cơ sở: Gôm các điểm trọng lực được xác định giá trị trọng
lực g với độ chính xác tuyệt đối từ 2⁄Ga!~5/KŒaF và tiến hành đo lặp
thường kỳ theo chu kì thời gian 8 năm Độ chính xác của giá trị trọng lực tuyệt đối g 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 vô trái
đất và phục vụ các nghiên cứu về cấu trúc kiến tạo vật chất của vỏ trái đất về thăm đồ 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 đêu trong cả nước với mật độ từ 10.000 - 12.000km?/điểm Độ chính xác đạt
Mg = (10.02 mgal Lưới trọng lực hạng 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 lcm cần phải xác định độ chính xác của dị thường trọng lực trong các ô chuẩn 3ˆ x 3° (5km x 5km) hoặc 2° x 2' (3km x 3km) có độ chính xác I1 - 2 mGal Như vậy, cần phải tăng mật độ các
Trang 11BAO CAO 2
BAO CAO KET QUA BO NOI TRONG LUC 1 LOI NOI DAU
Căn cứ theo các hợp đồng số 31/05 ký ngày 16.04.2005 và hợp đồng số 32/05 ký ngày 30.05.2005 về hợp tác giữa ông Lê Minh (bên A) - chủ nhiệm để tài hợp tác nghiên cứu khoa học “Phối hợp nghiên cứu xây dựng và hoàn thiện
Hệ thống Trọng lực phục vụ quản lý lãnh thổ và khai thác tài nguyên thiên nhiên, bảo vệ môi trường ở Việt Nam” và Xi nghiệp Trắc địa ảnh Matxcơva
huân chương lao động cờ đỏ FGUPMAGP thuộc Cơ quan Trắc địa và Bản đỗ Liên bang Nga, trong khoảng thời gian từ tháng 10/2005 đến tháng 12/2005 đã tiến hành nghiên cứu khoa học đo nối 4 điểm trọng lực tại Hà Nội, thành phố Hồ
Chí Minh, Đà Nẵng và Nha Trang
Để thực hiện hợp đồng, cả hai phía Nga và Việt Nam đã tổ chức nhóm chuyên gia và tiễn hành đo trọng lực tại 4 điểm trên bằng máy đo trọng lực rơi
tự đo laser GBL của Nga phối hợp với các máy đo trọng lực mặt đất khoảng làm
Trang 122 ĐO TRỌNG LỰC BẰNG MÁY ĐO TRỌNG LỰC ROI TY DO
LASER GBL
Hợp đồng thực hiện đo nối trọng lực bằng máy đo trọng lực rơi tự do laser GBL (Gravimeter Ballistic Laser) do FGUPMAGP ctia Nga cung cấp Máy
GBL được dùng để đo độ chính xác cao giá trị tuyệt đối của gia tốc lực trọng trường trên các điểm trọng lực của mạng lưới cơ sở quốc gia cũng như trên các điểm của mạng lưới trọng lực hạng 1 và các điểm của các pôlygon địa động lực
Tổ hợp máy đo trọng lực giao thoa laser GBL gồm các bộ phận sau đây (xem hình 1):
- Khối rơi tự do với chân máy;
- Máy bơm hơi đầu và máy bơm phun tạo chân không: - Máy đo giao thoa;
- Khối nguồn của laser;
- Khối tính toán điện tử,
- Máy tính;
- Bộ chuẩn tần số;
- May đo chân không VIT-2;
- Khối kiểm tra chiều đài bước song laser; - Dao động ký
Trọng lượng chung của thiết bị khoảng 250kg (trọng lượng tịnh) và
Trang 13Hình 1: Cấu tạo khối rơi tự do và máy đo giao thoa
Các tính năng kỹ thuật của GBL:
- Khoảng đo thực tế không hạn chế;
- Kết quá đo được đưa ra máy vi tính và đưa ra máy in;
- Sự không ổn định chiều đài bước sóng laser do thiết bị laser i-ốt kiểm soát - không vượt quá 5x10;
- Sai số tương đối của tần số chuẩn — không vượt qué 1x10”,
- Áp suất của khí còn lại bên trong buồng chân không - nhỏ hơn 5x10
MM thủy ngân;
- Số lượng kết quá đo các khoảng đường đi và thời gian trong một lần rơi
của vật thể rơi tự do thay đối bằng chương trình từ 150 đến 600;
- Thời gian một chu kỳ đo trong một lần rơi của vật thể rơi tự do - 10+5s;
- Nguồn điện của thiết bị: mạng lưới điện xoay chiều 380 V +10%(50+0,5) Hz;
- Công suất cần thiết khoảng 2KV;
- Thiết bị có thế đặt trên phiến bê tông kích thước 100*100 cm;
Trang 14- Khi thực hiện quy trình làm việc và các nguyên tắc đo của Quy phạm,
sai số trung phương giá trị tuyệt đối của gia tốc lực trọng trường được quy chiếu vào gốc tọa độ tính quãng đường của vật thể rơi tự do không vượt quá 8x10
m/s? (8ugal);
- Máy GBL cần được sử dụng trong các phòng kín dưới các điều kiện khí hậu chuẩn: nhiệt độ môi trường xung quanh +10 - +30°C, độ âm tương đối đến 85% dưới nhiệt độ 20°C và áp suất khí quyển từ 75 đến 104 Kpa (từ 560 đến 780 mM thủy ngân)
Nguyên tắc làm việc của GBL:
Nguyên tắc làm việc của GBL là đo các khoảng thời gian mà vật thể rơi tự do đi qua các quãng đường cho trước (phương pháp đo không đối xứng)
Trang 153 TINH TOAN GIA TOC LUC TRONG TRUONG
Các kết quả đo bằng máy GBL nhận được từ nhiều kết quả xác định khoảng thời gian T; mà trong các khoảng đó vật thể rơi tự do đi qua các quãng đường S¡
Các khoảng T¡ và S; được tính từ một thời điểm i=1,2,3 N Số lượng các kết quả xác định N có thể thay đổi bằng lập trình từ 150 đến 600 tùy thuộc vào
loại thiết bị Giá trị của gia tốc lực trọng trường g được tính bằng phương pháp bình phương tối thiểu và phép xấp xi tốt nhất đối với các đặc trưng của quỹ đạo lý tưởng của vật thể rơi tự do Tất cả các giá trị S; được trừ đi ảnh hưởng đã biết
của gradient đứng của gia tốc lực trọng trường:
8= 81+ rH +Ag, + Ags + Aga + Agn + Agne + Agr +Agx+ Agn + Agrp
Gia tốc lực trong trường gị, tương ứng với vị trí trên cùng của vat thé rơi
tự do được tính theo công thức sau đây:
Giá trị g¡ nhận được theo gradient đứng y đã biết được quy chiếu và mức của phiến bê tông, H - khoảng cách từ tâm quang học của vật thé rơi tự do ở vị
trí trên cùng khởi đầu của nó đến mức của tâm mốc Có thể thực hiện quy chiếu
lên các mức khác nhau tương ứng với khoảng cách H
Số cải chính do sự hữu hạn của tốc độ truyền sóng (sự giảm chiều dài bước sóng) do hiệu ứng Doppler Ag, được máy tính tự động đưa vào kết quả do
và được tính theo công thức:
Trang 16Số cải chính do sự thay đổi chiều dài bước sóng laser Ag; (hiệu chỉnh chiều dài bước sóng trên máy tính) được tính theo các dữ liệu so sánh của laser i-6t được đưa vào thời điểm đo trung bình nhờ phép nội suy tuyến tính theo thời gian thay đổi chiều dài bước sóng laser
Số cải chính Ag„ tính đến ảnh hưởng của khí quyền được tính theo công thức:
Ag, = K( B, - By ) pgal,
Trong đó: B„ — giá trị của áp suất khí quyển chuẩn đối với điểm đã cho, tính bằng mm thủy ngân;
B, - đại lượng trung bình của áp suất khí quyển tại điểm trong thời gian
của loạt đo đã cho, tính bằng mm thủy ngân;
K = 0,4 gai trên mm thủy ngân
Nếu B, và B„ được biểu diễn trong mbar, thì hệ số K bằng 0,3 (do MAT dé xudt nam 1983, muc Ne 9)
Ap suất chuẩn B„ xác định theo công thức:
B, = 760,00 (288.15 - 6,5H)*”° mm thủy ngân,
288,15 -
Trong đó, H là độ cao của điểm đo so với mặt nước biên, đơn vị km
Số cải chinh Ag,, tinh đến ảnh hưởng của sức cản của không khí còn lại
trong ống rơi tự đo được tính theo công thức: Ag, = + œB 10 ngai,
Trong đó, B là áp suất còn lại trong ống được xác định theo máy đo chân không và có đơn vị là mm thủy ngân;
Hệ số œ xác định bằng thực nghiệm đối với các thiết bị dạng GBL và
bang + 3,5 gal trên 1x10 mm thủy ngân
Số cải chính do ảnh hưởng triều của Mặt trăng và Mặt trời Ag„, chuyển
giá trị đo gia tốc lực trọng trường về mức thế nhiễu
Trang 17Trong đó, Ky là hệ số ảnh hưởng đàn hồi của Quả đất và bằng 1,200 đối
với Việt Nam;
ọ - vĩ độ của điểm quan sắt
Số cải chính Ag, đo quy chiếu giá trị đo của gia tốc lực trọng trường về
tâm mốc trọng lực được xác định theo các dữ liệu đo trên phiển bê tông của
điểm nhờ các máy đo trọng lực tĩnh
Số cải chính do chuyển động của cực Quả đất Ag„ tính theo công thức:
Agn = - 3900 sin 2¢ (mj, cos A - m2 sin A) pgal,
x x
ở đây m =p — Hu m= p; x, y—cdc toa dé cla Cuc cé don vi gidy cung;
va A - vi độ và kinh độ của điểm
Các tham số chuyển động cực được chọn trong Bản tin của Trung tâm đo
lường cơ bản của Cơ quan thời gian và tần số quốc gia của Nga, hoặc từ Bản tin của Tổ chức dịch vụ quay Quả đất quốc tế Số cải chính đưa kết quả đo về cực Quả đất thống nhất
Số cải chính Ag,, do sự thay đối của độ sâu mực nước ngầm được xác định theo công thức:
Agrp=T (h - hạ ) Hgai,
Với T là hệ số thực nghiệm có được do đo gia tốc lực trọng trường dưới các mức
nước ngầm khác nhau tại điểm đã cho Giá trị của hệ số này phụ thuộc vào chất đất và nằm trong giới hạn 8-17 pgal/m;
h và hạ là các giá trị tương ứng của các độ sâu mực nước ngầm hiện thời và trung bình nhiều năm so với bề mặt Quả đất
Giá trị gị được chương trình NEBER tính toán và đưa vào các số cải
Trang 184 KET QUA DO GIA TOC LUC TRỌNG TRƯỜNG BẰNG MAY
GBL
Trước khi thực hiện đo gia tốc lực trong trường cần thực hiện công tác
kiểm định:
a) Kiểm tra thân máy bên ngoài và các bộ phận của máy bằng mắt
b) Kiểm tra sự xoay của GBL tương ứng với mục 9.1.12 của Quy phạm về
phát triển mạng lưới trọng lực độ chính xác cao của Nga năm 2004
c) Kiểm tra sự ỗn định của chiều dài bước sóng của laser
Chiều dài bước sóng của laser được xác định khi so sánh nó với bước sóng của laser i-ốt và sự xác định chiều đài bước sóng của laser được tiến hành trên dao động ký theo vị trí điểm biến thiên 0 Sự bức xạ của laser làm việc và laser i-ét được trộn lên bộ thu quang, được khuếch đại và được đưa lên dao động ký Khi
quét chiều dài của bộ cộng hưởng của laser i-ốt trên màn hình của đao động ký sẽ quan sát được các điểm biến thiên 0 nảy sinh khi làm trùng tần số của các laser Điểm này được quan sát trên nền đồ hình với các cao điểm của công suất (xem bảng dưới đây) Chiều dài của bước sóng của laser i-ốt tương ứng với mỗi cao điểm đã được biết nhờ đo lường Chiểu đài bước sóng của laser làm việc
được xác định trên dao động ký vị trí của điểm biến thiên 0 tương ứng với các
Trang 19Để xác định sự không ổn định chiều đài bước sóng của laser làm việc tiến
hành không ít hơn 10 lần so sánh trong vòng 30 phút và theo sự hội tụ các kết quả nhận được sự không ổn định tương ứng trong thời gian so sánh (không được vượt quá 4 10” Sự kiểm tra chiều dài bước sóng của laser làm việc nhận tử sự
so sánh với laser i-ốt bởi tập hợp không ít hơn 20 lần so sánh được phân chia bởi sự tắt laser được phân bố đều trong khoảng thời gian không ít hơn 1 tháng Sai
số tái kiểm tra chiều dài bước sóng không vượt quá 5 10° trong thời gian so sánh
đ) Kiểm tra hệ thống chân không bao gồm các bơm phun và tạo chân không, các van và các ống dẫn nước Hệ thống chân không của máy GBL cần đảm bảo hút không khí từ ống chân không của khối rơi tự do đến áp suất còn lại nhỏ hơn 5x10 mm thủy ngân trong thời gian nhỏ hơn 12 tiếng Tốc độ truyền vào của không khí cần nhỏ hơn 1x10 mm thủy ngân trong 10s
e) Kiểm tra sự chống rung Thực hiện 3 lần đo gia tốc lực trọng trường với sự chống rung Sai số trung phương đo gia tốc lực trọng trường được thực
hiện với sự bảo vệ rung và không có sự chống rung cần khác nhau hơn 4 lần
f) Kiểm tra sai số tương đối của chuẩn tần số (< 1x1019,
g) Xác định hệ số œ thực nghiệm dựa trên biểu thức:
g= gi + OB;
với g là giá trị của gia tốc lực trọng trường dưới B = 0;
gi — gid tri gia téc luc trọng trường được hiệu chỉnh bởi tất cả các số cải chính, ngoại trừ số cải chính do áp suất còn lại bên trong buồng khí áp;
B — 4p suất còn lại trong buồng
h) Xác định sai số máy của việc đo gia tốc lực trọng trường thực hiện trên
điểm trọng lực cơ sở không ít hơn 15 loạt đo Giá trị trung bình trọng số nhận
được của gia tốc lực trọng trường không được chênh hơn 50 ugal so với giá tri
đã biết từ trước trên điểm đo
Kết quả 6 phép đo gradient đứng và 5 phép đo tuyệt đối gia tốc lực trọng
Trang 201 Điểm Láng (Hà Nội) G=978659,1084 mgai m„a=+0,0034 mgai
2, Điểm Điện Biên
3 Điểm Đà Nẵng
4 Điểm Hồ Chí Minh
5 Điểm Nha Trang 6 Điểm Nha Trang II
Ag grad thang dimg=0,3252mgal/m+0,0023
G=978502,3470 mgal myec=+0,0035 mgal
Ag grad thẳng đứng=0,3132mgal/w+0,0024
G=978403,5695 mgal m,.,=+0,0054 mgal
Ag grad thắng đứng=0,3110mgal/w+0,0022
G=978214,7472 mgal m;¿=+0,0052 mgal
Ag grad thing dimg=0,3246mgal/m-t0,0023 G=978245,1529 mgal Mgec=+0,0187 mgal
Ag grad thăng đứng=0,3272mgal/w+0,0016 Ag grad thắng đứng=0,3057mgal/w+0,0019
Trang 215 KÉT LUẬN
Công việc xác định trọng lực độ chính xác cao trên các điểm cơ sở của mạng lưới trọng lực Việt Nam đã được thực hiện trong giai đoạn từ tháng
10/2005 đến tháng 12/2005 Do điều kiện thời tiết nóng và âm nên việc xác định
giá trị trọng lực đã được tiến hành trong giới hạn khả năng của thiết bị Tại điểm
Nha Trang II, khối điện tử của máy đo giao thoa đã bị hỏng nên không thể tiếp
tục đo được
Tại các điểm Láng, Điện Biên, Đà Nẵng, Hồ Chí Minh kết quả đo trọng
lực thu được độ chính xác 5 gai có thể sử dụng để phát triển mạng lưới trọng lực cơ sở của Việt Nam Tại điểm Nha Trang, đo gần bờ biển nên kết quả thu
Trang 22BAO CAO 3
BAO CAO KET QUA DO CAO THUY CHUAN VE TINH
CƠ SỞ CỦA PHƯƠNG PHÁP
Ngày nay bằng công nghệ định vị vệ tỉnh độ chính xác siêu cao cho phép
chúng ta truyền tọa độ, độ cao trắc địa với khoảng càch vài ngàn km với độ
chính xác về tọa độ đạt cỡ milimét và độ chính xác về độ cao Trắc địa đạt độ chính xác từ 1 đến 2 cm, điều này cho phép việc truyền tọa độ, độ cao vượt ra khỏi giới hạn lãnh thổ 1 Quốc gia với mạng lưới các điểm khống chế mặt đất bố trí trải đều, liên tục Công nghệ này cho phép truyền tọa độ, độ
cao ra những khu vực hải đảo xa xôi, truyền liên lục địa giữa các châu lục
hoặc giữa các Quốc gia lân cận từ đó cho phép giải quyết bài toán truyền
tọa độ, độ cao liên lục địa hoặc thống nhất hệ thống tọa độ, độ cao trong một khu vực
Đối với hệ thống độ cao bằng công nghệ định vị vệ tỉnh, chúng ta chỉ thu
được giá trị độ cao Trấc địa trên mặt Ellipsoid toán học,
o Để thu được giá trị độ cao thủy chuẩn, chúng ta cần có giá trị di thường
độ cao cục bộ tại vị trí đo
o Để thực hiện việc truyền độ cao thủy chuẩn, chúng ta cần xây dựng mô hình Geoid bao phủ trong phạm vi khu đo
o Dé thực hiện việc xác định chênh cao mức 0 giữa các hệ thống độ cao của các Quốc gia lân cận nhằm thống nhất hệ thống độ cao trong một khu vực chúng ta cần có giá trị đo độ cao thủy chuẩn chính xác tại mỗi
điểm đo cao vệ tỉnh, mô hình Geoid chính xác của mỗi Quốc gia hoặc
thực hiện việc đo cao vệ tính tại vị trí các trạm nghiệm triều khới tính
độ cao
Trong bao cáo kỹ thuật này, chúng tôi tập chung vào vấn đề độ cao với việc
Trang 23nhất hệ thống độ cao trong một khu vực Cơ sở toán học của phương pháp như sau:
Đối với việc đo cao thủy chuẩn vệ tinh: Đây là phương pháp kết hợp giữa việc xác định độ cao Trắc địa bằng phương pháp định vị vệ tinh kết hợp với mô hình Geoid trọng lực để xác định độ cao thủy chuẩn tại điểm do
H,,=H,-N Trong đó:
Htc: Là độ cao thủy chuẩn cần xác định
Hạ: Là độ cao Trắc địa trên Ellipsoid xác định bằng công
nghệ định vị vệ tính
- _N: Giá trị dị thường độ cao xác định được trên mô hình Geoid trọng lực tại vị trí đo
o Như vậy bằng việc xác định được giá trị dị thường độ cao chính xác
trên mô hình Geoid trọng lực, kết hợp với việc xác định độ cao trắc địa
bằng phương pháp định vị vệ tỉnh chúng ta có thể xác định được độ cao
thủy chuẩn của bất kỳ điểm nào, phương pháp này chúng tôi gọi là
phương pháp đo cao thủy chuẩn vệ tỉnh
Đối với việc xác định chênh cao mức 0 giữa các hệ thống độ cao của các
Quốc gia lân cận nhằm thống nhất hệ thống độ cao trong một khu vực
o_ Giả sử Hạ! là giá trị độ cao Trắc địa trên mặt Ellipsoid tại trạm nghiệm
triểu của Quốc gia thứ nhất
o_ Bằng công nghệ định vị vệ tỉnh, chúng ta xác định được chênh cao Trắc địa giữa hai trạm nghiệm triều của hai Quốc gia la: AH,
o Nhu vay d6 cao Trắc địa của trạm nghiệm triểu thứ hai được tính truyền theo độ cao Trắc địa của trạm nghiệm triều thứ nhất là:
H,2 =H,'+ AH,
o Đồng thời tại trạm nghiệm triều 2 chúng ta đo được giá trị độ cao thủy chuẩn so với mực nước biển trung bình (Mức không của mặt Geoid
Trang 24o Vi tai vi tri trạm nghiệm triểu là nơi khởi tính độ cao theo giá trị mực nước biển trung bình, tức giá trị dị thường độ cao tại đó bằng khơng:
Đạ=0
o Nhưng trong thực tế giá trị: (Hạ! + AH;) - H,? lại khác không, đây chính là vấn để sự không thống nhất hệ thống độ cao giữa các nước
trong cùng một khu vực (mặc dù ở cùng một lục địa), điều này có thể
được giải thích bằng hiện tượng chế độ thủy chiều khác nhau trong phạm vị bờ biển kéo dài theo phương kinh tuyến và các nguyên nhân khách quan do cấu tạo, phân bố phức tạp của các lớp vật chất trong lòng lớp vỏ Trái đất cũng như các yếu tố chủ quan khác do con người và phương pháp tính toán xử lý số liệu gây ra
IL TỔ CHỨC THỰC HIỆN TRUYỀN ĐỘ CAO TRẮCĐỊA ĐỘ CHÍNH XÁC CAO BẰNG CÔNG NGHỆ ĐỊNH VỊ VỆ TINH GPS TRONG PHAM VI KHU VỰC HANOI
Tiến hành đo đạc tại 4 mốc Trắc địa cơ bản quanh khu vực Hà nội, các mốc này đảm bảo các điều kiện thu tín hiệu vệ tinh GPS độ chính xác cao Bao gồm các mốc sau:
HNO2 đặt tại Tiên Dương - Đông Anh - Hà Nội HNO3 đặt tại Phú Thị — Gia Lâm — Hà Nội HNO4 đặt tại Vĩnh Quỳnh — Thanh Trì - Hà Nội HN10 dat tai Ninh Hoa - Hoa Lu — Ninh Binh Bước tiên xử lý:
Sau khi công việc đo GPS tại các trạm quan trắc kết thúc, chúng ta thu được
các đữ liệu thô là các Data files Các Data files sẽ được kiểm tra, chuẩn hố các
thơng tin về loại máy đo, loại Antenna, phương pháp đo cao Antenna, giá trị độ
cao Antenna sau đó được chuyển thống nhất sang dạng RINEX 2.1 Các bước tiên xử lý thực hiện cho từng ngày như sau:
Sử dụng file quỹ đạo vệ tỉnh chính xác cho từng ngày, tham chiếu tới Frame
Trang 25Sử dụng toạ độ có trước của các trạm IGS được cấp chính thức từ cơ quan
IERS
Sử dụng bảng đữ liệu căn chỉnh tâm Phase Antenna: Phas_IGS.01
Chuyển đổi dữ liệu RINEX sang định dạng chuẩn của Bernese, lấy thống nhất thời gian giữa các Epoch là 30 giây
Chuyển đổi dữ liệu quỹ đạo vệ tỉnh chính xác sp3 thành định dạng chuẩn của Bemese với việc đưa vào các số cải chính thuỷ triều đại đương trong mô hình OT-SCRC và bang toạ độ của các hành tỉnh thuộc hệ mặt trời trong hệ
toạ độ sao DE200
Định vị điểm đơn bằng việc xử lý giả khoảng cách trên trị đo Code L3
Ước tính số hiệu chỉnh đồng hồ máy thu
Hiệu chỉnh sai lệch đồng hồ vệ tỉnh bằng cách xử lý trị đo phân sai kép
Tạo ra các trị đo phân sai đơn độc lập bằng cách tự định nghĩa các Baselines
ngắn nhất nối các mảng kiến tạo cục bộ liên kể
Tạo ra các trị đo phân sai thứ ba để: kiểm tra dữ liệu, sửa chữa các Cycle Slips, đánh dấu các khoảng trống dữ liệu nhỏ, các trị đo không đồng thời và thống kê các số nguyên đơn trị cần phải giải
Trang 27Sau khi dữ liệu được đưa vào và chuẩn hoá theo định dạng của
Bernese, so d6 quy trình công nghệ các bước tiền xử lý dữ liệu như sau:
—
Cade Zero Phase Zero
Trang 28Xử lý dữ liêu của mét ngay do
Tính toán các tham số dựa trên trị phân sai kép, tạo ra lời giải cho 1 ngày đo như sau:
Hiệu chỉnh các phân sai kép với trị đo Carrier Phase và khử ảnh hưởng của tầng điện ly bằng tần số L3 kết hợp tuyến tính từ L1 và L⁄2
Các tham số ngưng trễ tín hiệu khi qua tầng đối lưu được ước tính 2h/1 lần
đựa trên mô hình Saastamoinen
Giải quyết các số nguyên đơn trị bằng chiến lược QIF (Quasi lonosphere Free) theo chế độ cho từng Baseline Các tham số tầng điện ly được đưa vào khi xử lý các Baselines dài hơn 500km Có khoảng 80% các số nguyên đơn trị đã được giải khi áp dụng chiến lược này
Lời giải của một ngày đo với các baselines độc lập (đã được định nghĩa
Trang 29So dé xt ly cho 1 ngay do:
- Đọc và kiểm tra các lựa chọn đầu vào - Khởi động quá trình xử lý - Thiết lập các tham số xử lý - Lựa chọn các Files để xử lý cùng nhau - Correlation=CORRECT: Xử lý tất cả các file
- Thiết lập các tham số cho mỗi Epoch - Đọc và xử lý các trị đo trên từng Epoch - Cập nhật các hệ số của phương trình
chuẩn
- Khử các tham số tại mỗi Epoch
- Giải các tham số Ambiguities nếu có thể - Khử các tham số cho cả một ngày đo ~ Tính toán các sai số - Giải số nguyên đơn trị
- Khử các tham số mà các bước trước
chưa giải quyết được và đã đánh dấu
trong File hé PTC
IiIllil
Trang 30c Xử bí tính toán lời giải cho cả ba ngày của đợt ảo
e _ Xử lý kết hợp các files hệ phương trình chuẩn của từng ngày đo trong đợt
đo
e _ 4 điểm IGS: COCO, ISC, WUHN, GUAM được dùng làm điểm tham chiếu
với toạ độ trong Frame IGb00 được tính chuyển tới ngày giữa của dot do
e _ Sử dụng hai phương pháp cho việc tính toán lời giải tổng hợp ba ngày của đợt đo
e _ Bình sai lưới tự do, với việc đưa vào phép biến đổi Helmert e = Contrain rat chat tai cdc tram IGS,
e Cả hai trường hợp đều cho kết quả sai số trung phương trung bình là hợp lý, nằm trong giới hạn cho phép
II KET QUA DAT ĐƯỢC
Sau khi xử lý, thu được kết quả toạ độ của các điểm như sau:
LOCAL GEODETIC DATUM: IGb00 EPOCH: 2005-12-27 12:00:00 NUM STATION NAME X (M) Y (M) Z (M)
Trang 32BAO CAO 4
LUAN CHUNG KINH TE - KY THUAT NGHIEN CUU
KHA THI HE THONG TRONG LUC QUOC GIA
1- MỤC ĐÍCH, YÊU CAU VA PHAM VI CUA NHIEM VU 1.1 Mục đích yêu cầu:
Hệ thống trọng lực ở nước ta đã được xây dựng và hiện đại hóa trong giai
đoạn 1973-1988 Trong thời gian trên, hệ thống trọng lực đã đóng góp vai trò đáng kể đáp ứng kịp thời cho công tác phát triển kinh tế và nghiên cứu khoa học
không chỉ cho các ngành Trắc địa bản đồ mà còn nhiều ngành khoa học khác
Tuy nhiên, từ năm 1988 tới nay, công tác trọng lực đã không được phát triển, hệ thống trọng lực Nhà nước chưa được xem xét, đánh giá, sử dụng một
cách hợp lý Các điểm trọng lực trên toàn quốc bị hư hỏng và mất quá nhiều Vì vậy, nhiều nhiệm vụ không được triển khai giải quyết kịp thời
Hiện nay, do yêu cầu cấp bách nhằm Xây dựng hoàn thiện hệ thống các số liệu cơ bản quốc gia: Hệ toạ độ, độ cao, hệ trọng lực phục vụ cho nghiên cứu khoa học và phát triển kinh tế đặt ra cho chúng ta cần phải quan tâm đến cơng tác xây dựng và hồn thiện hệ thống trọng lực để giải quyết nhiều bài toán quan trọng của ngành Trắc địa bản đồ, thăm đồ khoáng sản và các ngành khoa học
khác
Xác lập các số liệu trọng lực cơ bản có độ chính xác cao làm cơ sở thống
nhất hệ thống trọng lực quốc gia, nghiên cứu xác định mặt Geoid trên lãnh thổ
Việt Nam và tham gia nghiên cứu trọng trường khu vực và thế giới
Nghiên cứu sự biến thiên trọng trường theo thời gian trong phạm vi nước ta,
khu vực và thế giới nhằm tìm ra những quy luật của sự biến thiên ấy
Là cơ sở cho việc phát triển các phương pháp trọng lực phục vụ không chỉ
cho công tác trắc địa mà còn trực tiếp giải quyết nhiều bài toán của địa vật lý của thăm dò khoáng sản, và của ngành nghiên cứu vũ trụ
Để nghiên cứu sự biến thiên trọng trường Quả đất phục vụ giải quyết các bài toán địa động lực học trên lãnh thổ Việt Nam và làm cơ sở phát triển mạng lưới trọng lực hạng I cần xây dựng 10 - 12 điểm trọng lực tuyệt đối Trong khuôn khổ để tài cấp Nhà nước “Phối hợp nghiên cứu để xây dựng và hoàn thành hệ
thống trọng lực phục vụ công tác nghiên cứu lãnh thổ và khai thác tài nguyên,
Trang 33Minh
Vì vậy bổ sung thêm các điểm trọng lực tuyệt đối và xây đựng, hoàn thiện hệ thống trọng lực hạng I Nhà nước là việc làm rất cần thiết
Xây dựng và hoàn thiện hệ thống trọng lực tuyệt đối và trong luc hang I 1a
một phân trong Dự án “ Xây dựng và hoàn chính hệ thống trọng lực Nhà nước” đã được Bộ trưởng Bộ Tài nguyên và Môi trường phê duyệt theo quyết định số 208/QĐ-BTNMT ngày 25 tháng 2 năm 2003
L2 Phạm vi nhiệm vụ:
- Khảo sát, thu thập, đánh giá số liệu - Lập thiết kế kỹ thuật - Dự toán
- Chọn điểm, chôn mốc hai đường đáy trọng lực - Do va tinh toán giá trị trọng lực các điểm đường đáy - Chuẩn máy trọng lực
- Chọn điểm, chôn mốc các điểm trọng lực tuyệt đối - Ðo trọng lực các điểm tuyệt đối
- Chọn điểm, chôn mốc các điểm trọng lực hạng I, trọng lực vệ tinh - Ðo trọng lực các điểm trọng lực hạng J, trọng lực vệ tinh
- Đo thuỷ chuẩn hạng I đến các điểm trọng lực tuyệt đối - Tính toán độ cao các điểm trọng lực tuyệt đối
- Đo thuỷ chuẩn hạng II đến các điểm trọng lực hạng I, trọng lực vệ tinh - Tính toán độ cao các điểm trọng luc hang I, trong lực vé tinh
- Tính toán, xử lý số liệu trọng lực các điểm trọng lực hang I, trong lực vệ tỉnh
- Đo toạ độ các điểm trọng lực hang J, trọng lực vệ tinh và các điểm phụ
của điểm trọng lực tuyệt đối bằng công nghệ GPS,
- Tính toạ độ các điểm trọng lực hạng I, trọng lực vệ tinh và các điểm phụ
của điểm trọng lực tuyệt đối bằng công nghệ GPS - Báo cáo tổng kết, bàn giao sản phẩm
II CƠ SỞ PHÁP LÝ CỦA VIỆC LẬP THIẾT KẾ - DỰ TOÁN
- Quyết định số 208/QĐ-BTNMT ngày 25 tháng 02 năm 2003 của Bộ
trưởng Bộ Tài nguyên và Môi trường về việc phê duyệt Dự án tổng thể “ Xây dựng và hoàn chỉnh hệ thống trọng lực Nhà nước “°
- Quyết định số 36/QĐ-BTNMT ngày 12 tháng 01 năm 2007 của Bộ Tài nguyên và Môi trường về việc giao kế hoạch và dự toán Ngân sách Nhà nước
năm 2007 cho Viện Nghiên cứu Địa chính
- Thông báo số 02/TB-KHTC ngày 15 tháng 01 năm 2007 của Bộ Tài
Trang 34HI KHÁI QUAT CHUNG VỀ KHU VỰC LẬP THIẾT KẾ - DỰ TOÁN TII.1 Tình hình và đặc điểm khu đo:
1 Vị trí khu đo: Phạm vi đo lưới trọng lực tuyệt đối trải dài trên toàn bộ
lãnh thổ Việt Nam ( phần đất liên và hải đảo )
Từ 102908” đến 116220 kinh độ Đông; Tit 8°02’ dén 23°23 vi dé Bac
Phía Bắc giáp Trung Quốc;
Phía Tây giáp Lào và CamPuChia;
Phía Đông và phía Nam giáp Biển Đông;
2 Địa lý tự nhiên của khu đo:
a Đặc điểm địa hình: Bao gôm tất cả các dạng địa hình từ đồng bằng,
trung du và miền núi, 3/4 diện tích đất liền là đồi núi, độ cao trung bình dưới
1000m chiếm 85% diện tích Miền Bắc và Đông Bắc Bắc Bộ có nhiều dãy núi hình cánh cung và đồng bằng lớn Miền Tây Bác và Bắc trung bộ có nhiều núi non trùng điệp Miền Nam Trung bộ và Nam bộ có các cao nguyên và đồng bằng rộng, như vậy địa hình rất đa dạng và phong phú
b Đặc điểm về chất đất và thực phú
Khu do bao gồm nhiều loại đất: đất nông nghiệp chiếm 22,2%, đất lâm nghiệp chiếm 29,12% diện tích đất tự nhiên Chủ yếu là đất Feralit và còn lại là các loại đất phù sa, Nhìn chung nền đất trong toàn khu vực là ổn định đảm bảo cho việc chôn mốc
Diện tích rừng tự nhiên chiếm dưới 30% diện tích cả nước Rừng nhiệt đơí rụng ]á vào mùa khô, vùng ven biển có rừng ngâp mặn
c Đặc điểm về khí hậu, thuỷ văn
Nước ta chịu ảnh hưởng của khí hậu nhiệt đới gió mùa, chia làm 4 mùa
Xuân - Hạ - Thu - Đông
Nhiệt độ trung bình hàng năm là 24°C Nhiệt độ cao nhất từ 30°+35°C vào
mùa hè, thấp nhất 8°+15°C vào mùa đông
Sông của Việt Nam thường là sông nhỏ, ngắn và đốc, các hướng chảy hâu hết là hướng Tây Bắc Đông Nam, lượng chảy phân bô không đều bởi mùa lũ và
mùa cạn tương ứng là mùa mưa và mùa khô
3 Kinh tế xã hội:
Trang 35thớt, cơ sở hạ tầng kém phát triển,
b Dân cư: Tổng số dân của cả nước hơn 80 triệu người; phân bố dân cư không đều, phần lớn tập trung ở các vùng thấp, các thị xã, thị trấn, huyện ly, thành phố và dọc theo các trục giao thông Có 54 dân tộc chung sống đa số là
người Kinh
c Kinh tế“xã hội:
Trong mấy năm gần đây, thực hiện chủ trương chính sách đổi mới của Đảng và Nhà nước về phát triển kinh tế, xã hội, xoá đói giảm nghèo, chuyển dịch cơ cấu kinh tế, sản xuất theo hướng cơng nghiệp hố, hiện đại hoá với định hướng chung là phát triển nông - lâm - công nghiệp - thương mại dịch vụ
IIL2 Hiện trạng thông tin tư liệu:
THI.2.1 Hệ thống tư liệu trọng lực:
Công tác trọng lực ở nước ta được bất đầu từ những năm 1960, vào thời kỳ này, với sự giúp đỡ của Liên Xô cũ đã tiến hành đo Trọng lực chi tiết, chủ yếu
phục vụ thăm đò địa chất khống sản và cơng tác địa vật lý Các số liệu trọng lực
trên có độ chính xác thấp và được phân bổ rải rác ở các khu vực nhỏ theo yêu cầu của công tác thăm dò khoáng sản Đến năm 1971, theo quyết định số
111/VP15/TM ngày 9/ 9/ 1971 của Thủ tướng Chính phủ giao cho Cục Đo đạc
và Bản đồ Nhà nước phối hợp với Liên Xô cũ xây dựng lưới trọng lực hạng I, II ở miền Bắc nước ta Từ đó, công tác trọng lực đã được phát triển tương đối cơ bản
và hiện đại Từ năm 1973 đến năm 1988, Cục Đo đạc và Bản đồ Nhà nước đã xây dựng được hệ thống trọng lực Nhà nước bao gồm:
A - Giai đoạn 1973 - 1978:
Nhà điểm gốc trọng lực ở Láng - Hà Nội: Trong nhà gồm có:
- Méc trong luc géc
- Phong kiém nghiệm máy
- Phong xtrly số liệu
1 - Mốc trọng lực gốc:
Mốc trọng lực gốc được xây dựng theo tiêu chuẩn Quốc tế là một khối bê
tông có kích thước: 100 cm x 200 cm x 270 cm, dưới đế đổ lớp cát dày 20cm,
mốc được xây tách rời nền nhà để tránh rung
Điểm gốc trọng lực đã được đo nối với điểm gốc Ledovo ở Moskva (Nga)
Trang 36Chương trình đo là: A-B-A-B-A bằng một bộ máy trọng lực con lắc tương
đối loại OVM và AGATT (Nga) Giá trị trọng lực của điểm gốc Hà Nội được xác định
g, =8, + Ag,
z, - Gid tri trong luc điểm trọng lực Liodova (Nga) 4g, - Hiệu trọng lực do được bằng máy AGAT
Độ chính xác trên chỉ đảm bảo làm điểm gốc cho việc xây dựng lưới trọng
lực độ chính xác cao trong những năm 1980 phục vụ cho các bài toán trắc địa và
thăm dò khoáng sản Tuy nhiên nhiều bài toán nghiên cứu về sự biến thiên của trường trọng lực, xác định độ dịch chuyển của vỏ trái đất, nghiên cứu cấu tạo của vỏ trái đất với độ chính xác trên chưa giải quyết được
2 - Phòng kiểm nghiệm máy:
Phòng kiểm nghiệm máy được xây dựng trong nhà điểm gốc trọng lực bao gồm các bệ chuẩn máy xây liên với nên nhà, ở đây có thể xác định được hệ số tỷ
lệ và hiệu ứng nhiệt của các máy trọng lực chỉ tiết ở các nhiệt độ 25°C - 35°C 3 - Các đường đáy trọng lực:
Để xác định hệ số tỷ lệ của máy trọng lực bằng phương pháp ngoài trời, đã
xây dựng xong 2 đường đáy:
- Đường đáy Vĩnh Yên - Tam Đảo - _ Đường đáy Sài Gòn - Vũng Tầu
Các đường đáy đều có chôn mốc trọng lực, mỗi đường đáy 8 mốc kiên cố - _ Đường đáy Vĩnh Yên - Tam Đảo: đo với độ chính xác + 0.031 mGai - _ Đường đáy Sài Gòn - Vũng Tâu: đo với độ chính xác + 0.061 mGal
B - Giai đoạn 1987 - 1988: 1 - Lưới trọng lực cơ sở:
- Trong thời gian này đã tiến hành xây dựng lưới trọng lực cơ sở trên toàn quốc Lưới trọng lực cơ sở gồm 4 điểm: Hà Nội, Đà Nắng, Nha Trang và thành
phố Hồ Chí Minh
Các điểm đã có chôn mốc bê tông cốt sắt 100cm x 100cm x 120cm, ở dưới đáy là bệ bằng bê tông 120cm x 120cm x 10cm
Các điểm trọng lực cơ sở được đo với độ chính xác Ma, = + 0.02 mGal
Điểm gốc Hà Nội và điểm cơ sở ở thành phố Hồ Chí Minh được đo nối với điểm gốc của Liên Xô cũ với độ chính xác Mg = + 0.03 mGai
Trang 37cm
- Để đo trọng lực tại điểm gốc và các điểm trọng lực cơ sở, Liên Xô cũ đã đưa sang Việt Nam hệ thống các máy trọng lực con lắc tương đối
+ Giai đoạn 1973 - 1978: Sử đụng bộ máy con lắc OVM (2 máy ) + Giai đoạn 1987 - 1988: Sử dụng bộ máy con lắc AI'AT (4 máy)
2 - Luoi trong luc hang I:
Trong những năm 1973 đến năm 1988 trên toàn quốc đã xây dung được 36
diém trong luc hang I
( Xem phụ lục 3 và phụ lục 4)
C - Hiện trạng tư liệu trọng lực như sau:
Trong thời gian từ tháng 8/2001 đến 4/2002, Viện Nghiên cứu Địa chính đã tiến hành khảo sát thực địa, xem xét đánh giá hiện trạng các mốc trọng lực quốc gia trong cả nước Cụ thể có các số liệu sau;
1 - Điểm gốc trọng lực:
Điểm Láng Hà Nội bao gồm mốc trọng lực gốc, phòng kiểm nghiệm máy,
phòng xử lý số liệu trọng lực được gọi là Nhà điểm gốc trọng lực hiện nay còn
nguyên vẹn Tuy nhiên, toàn bộ nhà điểm gốc trọng lực được Trung tâm Viễn thám sử dụng là nơi xử lý ảnh vũ trụ, không kiểm nghiệm máy được
2 - Các đường đáy trọng lực:
- Đường đáy Vĩnh Yên - Tam Đảo gồm: 08 mốc
Trang 38+ Số mốc còn tồn tại: 12 mốc + Số mốc đã mất: 24 mốc
( Chỉ tiết xem phụ lục 3 và phụ lục 4)
D - Một số nhận xét:
Trong thời gian từ năm 1973 - 1988 hệ thống trọng lực Việt Nam đã được
xây dựng tương đối hiện đại và đồng bộ, bao gồm: - Điểm gốc trọng lực ở Láng
- Đường đáy trọng lực: 2 đường
- Lưới trọng lực cơ bản: 4 điểm - Lưới trọng lực hạng I: 36 điểm
- Giá trị trọng lực thường yạ được tính theo công thức Hetmert (1901-1909)
đã hiệu chỉnh về hệ thống trọng lực quốc tế Posdam 1971
- Các giá trị dị thường trọng lực được tính theo hệ tọa độ HN-72 và hệ độ cao Hòn Dấu
Về độ chính xác:
- Các điểm gốc trọng lực Hà Nội, thành phố Hồ Chí Minh có độ chính xác: Mgi < +0.03 mGai so với điểm gốc quốc tế Posdam (Đức)
- Đường đáy trọng lực:
- - Đường đáy Vũng Tàu - Tam Đảo: Mạ, < + 0.031 mGal
- _ Đường đáy Sài Gòn - Vũng Tàu: Mạ, < + 0.061 mGal - Lưới trọng lực cơ sở:
_ Sai số trung phương hiệu giá trị trọng lực: MAgi < + 0.02 mGal - _ Sai số trung phương giá tri trong luc gi: Mgi < + 0.04 mGal
- Lu6i trong luc hang I:
Sai số trung phương hiệu giá trị trong luc: MAgi < + 0.04 mGal
IH.2.2 Hiện trạng hệ thống thuỷ chuẩn hạng LÌI:
Trong những năm vừa qua Tổng cục Địa chính ( nay là Bộ Tài nguyên và Môi trường ) đã giao nhiệm vụ cho Công ty đo đạc địa chính và công trình thực
hiện Dự án “ Hoàn thiện và hiện đại hoá mạng lưới độ cao Nhà nước hạng I va hạng II” Số lượng đã thi công như sau:
- Điểm thuỷ chuẩn hạng I: 1121 điểm; - Điểm thuỷ chuẩn hạng II: 1088 điểm Nhưng đến nay chưa có số liệu chính thức
III.2.3 Hiện trạng bản đồ địa hình trên khu vực thì công:
Trang 39- Bản đồ địa hình tỷ lệ 1/500 000 Do quân đội xuất bản năm 1996 lưới chiếu
Gauss,
- Bản đồ địa hình tỷ lệ 1/250 000 do Cục đo đạc bản đồ NN hiện chỉnh bằng anh vé tinh nam 1990 và biên vẽ từ các bản đồ tỷ lệ 1/50 000 - 1/500000 của
Tổng cục Địa chính và Cục bản đồ Bộ tổng tham mưu 82 - 96, lưới chiếu Gauss,
- Bản đồ địa hình tỷ lệ 1/100 000 do Tổng cục Địa chính phát hành, được
chỉnh lý và bổ sung tài liệu năm 1991, lưới chiếu ƯTM Các loại bản đồ này
dùng để tham khảo
- Bản đồ địa hình tỷ lệ 1/50 000 lưới chiếu ƯTM, hệ toa độ VN-2000, xuất bản năm 2000 đến 2003 Loại bản đồ này dùng để thiết kế, triển điểm ra thực địa và đọc toạ độ của các điểm trọng lực
- Bản đồ địa hình tỷ lệ 1/50 000 Xuất bản năm 1964 - 1968 in lai nam 1978
- 1979 lưới chiếu UTM Loại bản đồ này dùng để bổ sung thiết kế, triển điểm ra
thực địa và đọc toạ độ của các điểm trọng lực ( những khu vực chưa có bản đồ
địa hình tỷ lệ 1/50 000 lưới chiếu ƯTM, hệ toạ độ VN-2000, xuất bản năm 2000
đến 2003)
IV THIẾT KẾ KỸ THUẬT
IV.I Qui định chung:
IV.1.1 Xây dựng bổ sung lưới trọng lực tuyệt đối:
Trong năm 2005 Viện nghiên cứu Địa chính đã tiến hành xây dựng lưới
trọng lực tuyệt đối Tuy nhiên, do điều kiện thời tiết và máy đo trọng lực tuyệt
đối bị hỏng nên vẫn chưa được hoàn thiện hệ thống lưới trọng lực tuyệt đối trên toàn quốc Để phục vụ cho công tác nghiên cứu biến thiên trọng trường quả đất
trên lãnh thổ Việt Nam và tăng thêm các điểm khống chế cho mạng lưới trọng lực hạng I cơ bản Nhà nước, cần bổ sung các điểm trọng lực tuyệt đối
Lưới trọng lực tuyệt đối trên toàn quốc được bổ sung thêm 08 điểm và phân bố đều trên toàn quốc
- Một số điểm trọng lực tuyệt đối được chọn ở khu vực hay xảy ra động đất và ở trên các đảo để làm cơ sở cho việc phát triển trọng lực biển
- Mỗi điểm trọng lực tuyệt đối có ít nhất 4 điểm vệ tinh phân bố đều quanh điểm, khoảng cách từ điểm vệ tinh đến điểm tuyệt đối trong khoảng 20 km + 50 km ( trường hợp đặc biệt có thể từ 10km + 50km )
-_ Các điểm trọng lực tuyệt đối được chôn mốc bê tông cốt sắt ( hình chữ T ngược ) có kích thước 100x100x100cm và đế mốc gắn liền 120x120x50cm Dưới
Trang 40- Thời gian đo trên các điểm trọng lực tuyệt đối phụ thuộc vào độ chính xác
của máy đo nhưng không ít hơn hai ngày
- Giá trị trọng lực g, của các điểm trọng lực tuyệt đối được xác định với độ chính xác m, = + 5 uGal + + 8 nGai
- Các điểm trọng lực tuyệt đối được xác định tọa độ với độ chính xác m„y< 0,10 m
- Độ cao của các điểm trọng lực tuyệt đối được xác định theo qui trình đo
thủy chudn hang I
IV.1.2 Xây dựng lưới trọng lực hang I:
Lưới trọng lực hạng I được xây dựng dựa trên những nguyên tắc sau:
- Lưới được phát triển dựa trên các điểm trọng lực tuyệt đối với khoảng cách từ 80-150 km/điểm - Lưới được thành lập đựa trên các lưới trọng lực hạng I xây dựng trong các năm 1973-1977 và 1987-1988 - Các điểm của lưới được phân bổ trong cả nước và trên một số đảo phục vụ đo trọng lực biển
- Mỗi điểm của lưới trọng lực hạng I có hai điểm vệ tỉnh, tạo thành một góc 150 < œ< 210, khoảng cách từ điểm vệ tỉnh tới điểm hạng I từ 10 - 40km
- Xác định giá trị trọng trường g trên các điểm trọng lực hạng I bằng phương pháp đo trọng lực tương đối Các điểm khởi tính là các điểm trọng lực
tuyệt đối
- Các điểm trọng lực hạng I được chôn mốc bê tông cốt sắt ( hình chữ T
ngược ) có kích thước 80 x 80 x 70m và đế mốc gắn liên 100x100x50cm Dưới đáy là lớp bê tông có kích thước 140 x 140 x 20m ( Xem phụ lục 12)
- Lưới trọng lực hạng I là cơ sở để xây dựng các lưới điểm trọng lực hạng TH để phục vụ đo trọng lực chỉ tiết
- Độ chính xác của giá trị trọng luc hang I: my, < + 0.02 mGal
m„; < + 0.03 mGal
- Độ cao của các điểm trọng lực hạng T được xác định với độ chính xác của thủy chuẩn hạng II,
- Tọa độ với độ chính xác my y< + 0,10 m IV.1.3 Xây dựng lưới trọng lực vệ tỉnh: