Ứng dụng công nghệ trạm Gnss/Cors trong quan trắc chuyển dịch phục vụ đánh giá tai biến công trình do biến đổi khí hậu ở Việt Nam

Trong nội dung bài báo trình bày nguyên lý hoạt động của trạm tham chiếu hoạt động liên tục CORS (Continuosly Operation Reference Station). Phân tích ưu, nhược điểm và khả năng ứng dụng của công nghệ này trong quan trắc chuyển dịch phục vụ đánh giá tai biến công trình do biến đổi khí hậu ở Việt Nam. Mời các bạn tham khảo!

ĐỊA KỸ THUẬT - TRẮC ĐỊA ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ TRẠM GNSS/CORS TRONG QUAN TRẮC CHUYỂN DỊCH PHỤC VỤ ĐÁNH GIÁ TAI BIẾN CƠNG TRÌNH DO BIẾN ĐỔI KHÍ HẬU Ở VIỆT NAM TS DIÊM CÔNG HUY Viện KHCN Xây dựng Tóm tắt: Trong nội dung báo trình bày nguyên lý hoạt động trạm tham chiếu hoạt động liên tục CORS (Continuosly Operation Reference Station) Phân tích ưu, nhược điểm khả ứng dụng công nghệ quan trắc chuyển dịch phục vụ đánh giá tai biến cơng trình biến đổi khí hậu Việt Nam Từ khóa: trạm tham chiếu hoạt động liên tục CORS, công nghệ GNSS Summary: The operating principle of CORS (Continuosly Operation Reference Station) is presented in this article Analysis of advantages and disadvantages and applicability of this technology in displacement monitoring for evaluation of work incidents caused by climate change in Vietnam Keywords: CORS Continuosly Reference Station, GNSS technology Operation Đặt vấn đề Hiện nước ta thường xảy tượng trượt, lở đất nghiêm trọng vùng địa đề biện pháp phòng ngừa để giảm thiểu tổn thất người vật chất thiên tai gây cần thiết nước ta Công nghệ trạm CORS (Continuosly Operation Reference Station) 2.1 Khái niệm trạm CORS Trạm CORS hệ thống trạm tham chiếu làm việc liên tục, hiểu nhiều trạm tham chiếu GNSS (Global Navigation Satellite System) vận hành liên tục điểm cố định, ứng dụng cơng nghệ máy tính đại internet truyền liệu tạo thành mạng lưới Do có nhiều thơng tin từ nhiều trạm tham chiếu truyền tới nên trạm chủ, người ta xây dựng mơ hình số cải vi phân tức thời hàm vị trí điểm trạm tham chiếu Trong mơ hình này, người ta xét tới số nguồn sai số sai số quỹ đạo vệ tinh, sai số đồng hồ vệ tinh, ảnh hưởng tầng đối lưu, tầng điện ly,… hình miền núi trung du nước hệ thống sông, suối trải rộng từ Bắc đến Nam ảnh hưởng biến đổi khí hậu hoạt động người Đặc biệt vùng đồng Sông Cửu Long, nơi chịu ảnh hưởng lớn tượng biến đổi khí hậu dâng cao mực nước biển ấm lên trái đất với khai thác cát, sỏi lòng sơng, vận hành nhà máy thủy điện, làm thay đổi dòng chảy, từ gây nên tượng trượt, lở đất làm ảnh hưởng tới cơng trình xây dựng khu vực lân cận dọc hai bên sông Các tượng trượt, lở thường diễn đột xuất, bất ngờ nguy Các trạm tham chiếu hoạt động liên tục xây dựng bảo đảm cho mật độ tương đối đồng đều, khoảng cách trạm tham chiếu tham số đặc trưng cho độ xác hệ thống Vị trí trạm tham chiếu xác định xác hệ thực dụng Tại trạm tham chiếu lắp đặt máy thu GNSS đa tần số độ xác cao liên tục thu tín hiệu vệ tinh Các trạm CORS kết nối với trạm chủ (MS) thông qua internet Trạm chủ có nhiệm vụ xử lý lưu giữ thông tin từ trạm tham chiếu gửi tới [2] 2.2 Cấu trúc trạm CORS hiểm gây tổn thất lớn vật chất người Vì vậy, việc ứng dụng công nghệ quan trắc liên tục dựa công nghệ trạm CORS nhằm chủ động Tạp chí KHCN Xây dựng - số 3/2019 Cấu trúc trạm CORS gồm 03 thành phần là: Hệ thống trạm tham chiếu; Trạm xử lý trung tâm (Trạm chủ) Phần người sử dụng (hình 1) 55 ĐỊA KỸ THUẬT – TRẮC ĐỊA Hình Cấu trúc trạm CORS a Hệ thống trạm tham chiếu b Trạm chủ Tại vị trí trạm tham chiếu lắp đặt máy thu GPS/GNSS liên tục thu tín hiệu vệ tinh Các điểm đặt trạm CORS phải đảm bảo thu nhận tín hiệu vệ tinh ổn định nhất, cách xa nguồn phát sóng, đường dây điện cao thế,… thông tin từ trạm tham chiếu gửi tới Tại đây, Một số yêu cầu cần thiết máy thu: Máy thu phải loại đa tần hai tần số thu 10 vệ tinh có độ cao > Cung cấp L1 C/A – code khoảng cách giả P – code khoảng cách giả L1, L2 với đủ bước sóng mang Tần suất thu tín hiệu 30s Ghi liệu hàng giờ, hàng ngày, dòng thời gian thực khả cung cấp điện liên tục Trạm chủ nơi xử lý, điều khiển lưu giữ người ta xây dựng mơ hình số cải vi phân tức thời hàm vị trí điểm trạm tham chiếu Tất liệu từ trạm tham chiếu truyền qua internet đến trung tâm điều khiển trạm chủ, việc tính tốn lưới hiệu chỉnh vị trí thực gửi chúng đến người sử dụng Trạm chủ có phần mềm phần cứng bền vững c Người sử dụng Người sử dụng dùng trạm CORS với phương pháp định vị tức thời RTK (Real Time Kinematic) phương pháp định vị xử lý sau Với phương pháp định vị tức thời, trạm chủ nhận thông tin từ máy thu người sử dụng, tính tốn gửi giá trị hiệu chỉnh tới trạm tham chiếu gần để hiệu chỉnh ln vào kết đo Hiện trạng xây dựng trạm CORS Việt Nam Hình Trạm CORS xây dựng mặt đất 56 Việt Nam trình xây dựng lưới GNSS/CORS Quốc gia Hệ thống Việt Nam thiết kế với mục tiêu lưới đa mục đích, đồng thời đáp ứng nhiều nhiệm vụ với Tạp chí KHCN Xây dựng - số 3/2019 ĐỊA KỸ THUẬT - TRẮC ĐỊA độ xác khác Bộ Tài nguyên Môi trường phục vụ công tác Hiện nay, Cục Đo đạc, Bản đồ Thông tin địa lý Việt Nam thực xây dựng 65 trạm GNSS CORS lãnh thổ Việt Nam với mục tiêu quan trọng cung cấp dịch vụ số liệu hiệu chỉnh độ xác cao, phục vụ cho tất ứng dụng xác định vị trí dẫn đường chế độ thời gian thực dựa tảng truyền số liệu qua Internet Trong số 65 trạm xây dựng nêu có 24 trạm Geodetic CORS, trạm lại NTRK CORS 24 trạm Geodetic CORS xây dựng dựa sở nâng cấp trạm DGNSS có Bộ Tài nguyên Môi trường 18 trạm xây dựng trạm hoạt động phân giới cắm mốc biên giới Việt Nam - Trung Quốc phục vụ khảo sát, đo đạc biển dẫn đường cho phương tiện hoạt động biển Ngoài ra, trạm DGNSS/CORS Bộ Quốc phòng có chức phát số hiệu chỉnh phân sai DGNSS phục vụ khảo sát, đo đạc biển dẫn đường cho phương tiện hoạt động biển phục vụ cho việc xây dựng hệ quy chiếu, hệ tọa độ quân sự, nghiên cứu địa động lực, đánh giá hậu thảm họa thiên tai gây (động đất, núi lửa, sóng thần, ) nước, khu vực giới, tham gia vào việc khẳng định chủ quyền lãnh thổ lãnh hải đất nước Bảng Nhiệm vụ độ xác yêu cầu lưới GNSS/CORS quốc gia STT Độ xác yêu cầu Nhiệm vụ Đáp ứng yêu cầu công tác đo đạc đồ ≤ 10 cm Đáp ứng u cầu cơng tác địa ≤ cm Đáp ứng yêu cầu đạo hàng giám sát ≤ 3m Đáp ứng yêu cầu nghiên cứu dịch chuyển đại vỏ trái đất cỡ mm Đóng vai trò thiết lập khung quy chiếu trắc địa quốc gia cỡ mm Kết nối với IGS (International GNSS Service) quốc tế, số điểm thuộc lưới IGS quốc tế để giải nhiệm vụ khoa học mang tính khu vực tồn cầu cỡ mm Ứng dụng công nghệ trạm GNSS/CORS “Nghiên cứu ứng dụng công nghệ quan trắc liên tục quan trắc chuyển dịch cơng trình Việt Nam dịch chuyển biến dạng cơng trình địa bàn Hiện nay, Việt Nam công tác quan trắc chuyển dịch cơng trình trọng triển khai cơng trình lớn theo quy định, cơng nghệ GNSS ứng dụng số cơng trình, kết độ xác đạt cỡ mm Cụ thể có số đề tài nghiên cứu sau: Viện Công thành phố Hà Nội” Kết nghiên cứu, thực nghiệm cho thấy hệ thống quan trắc chuyển dịch ứng dụng công nghệ trạm GNSS/CORS quan trắc dịch chuyển cơng trình theo phương nằm ngang đến 3mm dịch chuyển thẳng đứng đến 5mm [3] nghệ Vũ trụ thuộc Viện Hàn lâm Khoa học Công Từ kết nghiên cứu nêu trên, nghệ Việt Nam triển khai nghiên cứu đề tài thấy công nghệ GNSS/CORS mở “Nghiên cứu đề xuất sử dụng công nghệ GPS độ công nghệ lĩnh vực Kỹ thuật Trắc địa - xác cao việc xác định độ dịch chuyển Bản đồ nói chung lĩnh vực Quan trắc chuyển cơng trình xây dựng ven bờ” Kết thực dịch biến dạng cơng trình nói riêng Nó cho phép nghiệm cho thấy độ dịch chuyển khoảng 5mm ứng dụng đo vẽ đồ, bố trí, quan trắc cơng đến 11mm/năm với số mốc gắn cơng trình trình mà khơng cần phải xây dựng lưới khống chế ven bờ bãi Tử Long, Quảng Ninh Viện Khoa học trắc địa phương pháp truyền thống Đặc Đo đạc Bản đồ - Bộ Tài nguyên Môi trường biệt công nghệ GNSS/CORS cho phép thu tín ứng dụng cơng nghệ GPS việc xác định hiệu nhiều hệ thống vệ tinh (GPS, Glonass, chuyển dịch vỏ Trái đất khu vực đứt gãy Lai Compass ) cho phép nâng cao độ Châu - Điện Biên đạt kết tốt Trường Đại học xác định vị mà đo nhiều Mỏ - Địa chất triển khai nghiên cứu đề tài khu vực có độ thơng thống Phạm vi sử dụng Tạp chí KHCN Xây dựng - số 3/2019 57 ĐỊA KỸ THUẬT – TRẮC ĐỊA trạm CORS có bán kính rộng hàng chục thiên tai gây km với độ xác nhỏ 3cm [2] Nếu TÀI LIỆU THAM KHẢO đầu tư nghiên cứu chuyên sâu phần mềm xử lý số liệu tương lai số lượng trạm Bùi Thị Hồng Thắm (2013), Nghiên cứu sở lý G N S S / CORS tăng dày lên cơng nghệ thuyết cho việc đại hóa lưới khống chế trắc địa trạm GNSS/CORS cho phép định vị với độ quốc gia Việt Nam hệ thống vệ tinh dẫn xác đạt cỡ mm [3] đường tồn cầu GNSS Kết luận công nghệ trạm CORS Trắc địa cơng trình, Báo - Hiện giới, với ưu điểm cáo học thuật Bộ mơn Trắc địa Cơng trình, Đại học cơng nghệ trạm GNSS/CORS, có nhiều ứng Mỏ - Địa chất, Hà Nội dụng hiệu phân tích chuyển dịch mảng lục địa, cảnh báo thảm họa thiên tai, phân tích tầng Phạm Trung Dũng (2013), Khả ứng dụng Phạm Công Khải (2018), Nghiên cứu ứng dụng cơng khí ứng dụng rộng rãi, hiệu lĩnh nghệ quan trắc liên tục dịch chuyển Biến dạng vực Trắc địa - Bản đồ Đặc biệt có hiệu cơng cơng trình địa bàn thành phố Hà Nội, Báo cáo nghệ trạm CORS ứng dụng cảnh báo tổng kết đề tài Khoa học Công nghệ cấp thành thiên tai ứng phó khẩn cấp giúp cung cấp phố, Mã số 01C-04/08-2016-3 thông tin cảnh báo sớm cho trận động đất, núi lửa phun trào sạt lở đất…; - Ở Việt Nam trạm GNSS/CORS Hasanuddin Z ABIDIN, Cecep SUBARYA, Buldan MUSLIM, Farid H ADIYANTO, Irwan MEILANO, Heri ANDREAS, Irwan GUMILAR, Indonesia The xây dựng trải nước (65 trạm) Application of GPS CORS in Indonesia: Status, hồn tồn ứng dụng cơng Prospect and Limitation 2010 nghệ để quan trắc chuyển dịch phục vụ đánh giá tai biến cơng trình biến đổi khí hậu giảm thiểu tổn thất người vật chất 58 Ngày nhận bài: 15/8/2019 Ngày nhận sửa lần cuối: 26/8/2019 Tạp chí KHCN Xây dựng - số 3/2019 ... nhiệm vụ khoa học mang tính khu vực tồn cầu cỡ mm Ứng dụng cơng nghệ trạm GNSS/CORS “Nghiên cứu ứng dụng công nghệ quan trắc liên tục quan trắc chuyển dịch cơng trình Việt Nam dịch chuyển biến. .. Viện Công thành phố Hà Nội” Kết nghiên cứu, thực nghiệm cho thấy hệ thống quan trắc chuyển dịch ứng dụng công nghệ trạm GNSS/CORS quan trắc dịch chuyển cơng trình theo phương nằm ngang đến 3mm dịch. .. Indonesia The xây dựng trải nước (65 trạm) Application of GPS CORS in Indonesia: Status, hồn tồn ứng dụng công Prospect and Limitation 2010 nghệ để quan trắc chuyển dịch phục vụ đánh giá tai biến