Giáo trình trắc địa biển

Vì một chính sách phát triển hàng hải của quốc gia, các kỹ sư trắc địa biển đòi hỏi phải có kiến thức cơ bản về địa lý, địa chất, địa vật lý đáy biển và bờ biển, các dòng chảy, thủy triề

TS ĐINH XUÂN VINH (CHỦ BIÊN)

TS TRẦN DUY KIỀU, THS NGUYỄN XUÂN THỦY, NCS CAO MINH THỦY

GIÁO TRÌNH

TRẮC ĐỊA BIỂN

TRẮC ĐỊA BIỂN

Hydrographic surveying

Một số thuật ngữ viết tắt

ADCP Acoustic Doppler Current Profiler

ARCS Admiralty Raster Chart Service

ALS Airborne Laser Sounding systems

AEM Airborne Electromagnetic Measurement

AIRSAR AIRborne SAR sensor, (J P L)

ASPRS American Society for Photogrammetry and Remote Sensing AVHRR Advanced Very High Resolution Radiometer

CAD Computer aided drafting

CEP Circular Error Probable

CD Compact Disk

CDS Cartographic Digital Standards

CMR Compact Measurement Record

C LOP Circular lines of position

CCD Charge Coupled Device

CCRS Canadian Centre for Remote Sensing

DNC Digital Nautical Chart

DGPS Differential GPS

DLR German Aerospace Research Establishment

DN Digital Number

DTM Digital Terrain Model

ECS Electronic Charting System

ENC Electronic Navigation Chart

ECDIS Electronic Chart Display and Information System

EDM Electronic Distance Measurement

EODM Electro-Optic Distance Measurement

EPS Electronic Positioning Systems

ERS European Remote Sensing Satellite

ESA European Space Agency

ETM Enhanced Thematic Mapper

FLS Forward Looking Sonars

GIS Geographic Information System

GALILEO European (ESA) Global Positioning Satellite System

GBAS Ground Based Augmentation System (Reference System for differential satellite positioning)

GCP Ground Control Point

GLONASS Global Navigation Satellite System (Russia)

GNSS Global Navigation Satellite System (GPS + GALILEO + GLONASS)

GPS Global Positioning System (USA)

HCRF Hydrographic Chart Raster Format

HTF Hydrographic Transfer Format

HI Project Instruction/Hydrographic Instruction

HRV High Resolution Visible

IHO International Hydrographic Organisation

IMO International Maritime Organisation

IMU inertial measurement unit

IFOV Instantaneous Field Of View

IHS Intensity Hue Saturation

IR InfraRed

IRS Indian Remote Sensing satellite

ISPRS International Society for Photogrammetry and Remote sensing JERS Japanese Earth Resources Satellite

JPL Jet Propulsion Laboratory

KFA 1000 Kosmologisher Fotoapparat with 1000 mm focal length

Lat Latitude

Long Longitude

LUT Look-Up Table

Laser Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation

LOP Lines of Position

LBL Long Baseline Method

LUSBL Long and Ultra Short Baseline

LSBL Long and Short Baseline

LSUSBL Long, Short and Ultra Short Baseline

MBES Multibeam echo sounders

MLLW Mean Lower Low Water

MSL Mean Sea Level

MSS MultiSpectral Scanner

NHO National Hydrographic Office

NOAA National Oceanic and Atmospheric Administration

NIMA National Imagery and Mapping Agency

NIS Nautical Information System

RNC Raster Nautical Chart

RTCM Radio Technical Commission for Maritime service

RBV Return Beam Vidicon

RGB Red Green Blue

RS Remote Sensing

RSI RadarSat International

RTK Real Time Kinematic (Precise GNSS rapid method)

S-44 Special Publication 44 (IHO Standards for Hydrographic Surveying)

SBES single beam echo sounders

SBL Short Baseline Method

SENC System Electronic Navigational Chart

SSS side scan sonar

SUSBL Short and Ultra Short Baseline

SONAR SOund NAvigation and Ranging

SAR Synthetic Aperture Radar

SBAS Satellite Based Augmentation System (Reference system for differential satellite positioning)

SPOT Satellite Pour l-Observation de la Terre (France)

SSMI Special Sensor Microwave Imager

TM Thematic Mapper

USFAA United States Federal Aviation Association

UTM Universal Transverse Mercator

UUV Unmanned Underwater Vehicles

VIR Visible and near InfraRed

VRF Vector Relational Form

WGS World Geodetic System

WAAS Wide Area Augmentation System

XS Multispectral

LỜI NÓI ĐẦU

Biển chiếm diện tích khoảng 71% bề mặt tự nhiên trên địa cầu Biển là nguồn lợi

tự nhiên nói chung và đặc biệt có ý nghĩa quan trọng đối với các quốc gia ven biển Không chỉ bờ biển mà cả biển và vùng ven biển có ý nghĩa rất quan trọng về chủ quyền quốc gia, an ninh quốc phòng, pháp luật và kinh tế Nhiều chỉ tiêu về kinh tế biển theo chuẩn mực chung của thế giới được xây dựng căn cứ theo chiều dài bờ biển Những thông tin quốc tế xác nhận bờ biển Việt Nam có chiều rộng đến 100km tính từ ven biển vào đất liền, theo đó, có tới 83% dân số Việt Nam sống trong vùng duyên hải Trong khi đó, bình quân chung thế giới chỉ có khoảng 39% dân số sống trong vùng duyên hải Các chuyên gia cho rằng, cần xây dựng các dữ liệu biển, tính toán thiết lập các luận cứ khoa học, các tiêu chí và chỉ tiêu liên quan đến biển để phục vụ chiến lược phát triển kinh tế–xã hội, chiến lược biển và chính sách hội nhập quốc tế của đất nước Tháng 5 năm 2014, Trung Quốc hạ đặt giàn khoan dầu trái phép trên vùng biển đặc quyền kinh tế của Việt Nam, càng làm dấy lên những lo ngại của nhân dân Việt Nam và cộng đồng quốc tế về vấn đề chủ quyền biển đảo

Theo tiến sỹ Bùi Quốc Nghĩa, chuyên gia kinh tế biển, có hơn một phương pháp

để xác định chiều dài bờ biển của một quốc gia, song thông thường có hai phương pháp

Thứ nhất là đo thủ công bằng thước thẳng trên bản đồ, chiều dài đoạn đo càng nhỏ thì độ chính xác càng lớn - đây là phương pháp truyền thống

Thứ hai là đo bằng công cụ GIS (hệ thống thông tin địa lý) với bản đồ kỹ thuật số được lập với độ chính xác rất cao và đã tính đến độ cong của bề mặt trái đất

Hiện nay chiều dài bờ biển Việt Nam được công bố trên website của Bộ Khoa học – Công nghệ là 3.350km được tính bằng tổng chiều dài bờ biển của các tỉnh ven biển Một số tổ chức nước ngoài, như CIA World Factbook tại website http:\\ www.cia.gov công bố chiều dài bờ biển Việt nam là 3.444km chưa tính chiều dài bờ biển đảo, đồng thời xếp hạng Việt Nam đứng thứ 32 về chiều dài bờ biển trong tổng số

156 nước có biển Riêng Viện Tài nguyên thế giới và Tổ chức Môi trường Liên hiệp quốc xác định bờ biển Việt Nam dài 11.409,1km Theo “định nghĩa” của ngành địa lý hiện đại, bờ biển bao gồm cả bờ biển ngoài (theo định nghĩa cổ điển cộng với bờ đảo biển) và bờ biển trong bao gồm đầm phá và các cửa sông chịu tác động mạnh của thuỷ triều thì chiều dài bờ biển Việt Nam là 11.409,1km

Chiều dài bờ biển là một trong những chỉ tiêu quan trọng để xác định một quốc gia có biển hay không có biển

Để thực hiện nhiệm vụ nghiên cứu, điều tra và khảo sát trên biển, đòi hỏi tất yếu

là Việt Nam phải có công tác trắc địa và bản đồ biển Nghĩa là, trắc địa biển là phần không thể thiếu của công tác trắc địa nói chung Trong thời gian từ 1990 đến 1994,

chúng ta đã tập trung xây dựng hệ thống lưới khống chế tọa độ và độ cao cho vùng ven biển, chuẩn bị các công nghệ và kỹ thuật để triển khai trắc địa – bản đồ biển Năm

1995, chúng ta tiếp nhận sự giúp đỡ của các nước tiên tiến như Na Uy, Thụy Điển về công nghệ và trang thiết bị đo vẽ biển Năm 2000, chúng ta tiến hành đo vẽ bản đồ vịnh Bắc bộ và phân chia ranh giới trên biển với Trung Quốc

Cuốn giáo trình Trắc địa biển được nhóm biên soạn kế thừa các bài giảng trước kia của trường cao đẳng Tài nguyên và Môi trường, đồng thời cập nhật các kiến thức chuyên sâu và hiện đại, phù hợp với thực tiễn khoa học ngày nay trên thế giới Cuốn giáo trình này được biên soạn theo Đề cương đã được phê duyệt của trường đại học Tài nguyên và Môi trường Hà Nội Chúng tôi hy vọng tài liệu này giúp cho sinh viên của Trường nắm vững kiến thức, đồng thời là tài liệu tham khảo của cán bộ làm công tác trắc địa biển ở Việt Nam Do trình độ có hạn, thời gian biên soạn ngắn, cuốn tài liệu này còn những khiếm khuyết, rất mong người đọc và các đồng nghiệp góp ý để chúng tôi bổ sung cho lần tái bản sau

CHƯƠNG 1

NHỮNG NGUYÊN TẮC CƠ BẢN CỦA TRẮC ĐỊA BIỂN

1.1 NHIỆM VỤ VÀ PHẠM VI CỦA TRẮC ĐỊA BIỂN

1.1.1 Nhiệm vụ

Tương tự như công tác trắc địa – bản đồ nói chung, công tác trắc địa biển và các

kỹ thuật khảo sát thủy văn bao gồm các kiến thức và kỹ năng rất quan trọng Nhằm phục vụ hoạt động hàng hải, khai thác tài nguyên khoáng sản, quản lý và giám sát công tác dầu khí, nghề cá, tuyến cáp ngầm, khảo cổ, tìm kiếm cứu nạn và an toàn hàng hải

Khảo sát thủy văn thường kéo dài nhiều ngày và đôi khi có những tình huống nguy hiểm Các kỹ sư trắc địa biển phải nắm vững các công cụ, thiết bị khác nhau, từ

hệ thống sonar tới các thiết bị ngoại vi và máy tính như GPS, thiết bị lấy mẫu và các thiết bị trên tàu thuyền

Mỗi cá nhân đều có thể làm các việc chung và các công việc chuyên môn sâu của mình Đó là nhiệm vụ: kỹ sư khảo sát, điều tra viên, kỹ sư vật lý, kỹ sư địa vật lý, giám sát sonar và các lĩnh vực kỹ thuật khác Các khóa học đều mong muốn cung cấp cho sinh viên kiến thức chuyên sâu và các kỹ năng dự kiến trong công tác trắc địa biển Các kiến thức đó bao gồm: hải dương học, vật lý, kỹ năng làm việc trên máy vi tính, công cụ dẫn đường, cơ khí hàng hải, khảo sát địa vật lý và đo hồi âm dưới nước

Công việc của kỹ sư trắc địa biển có thể chia thành bốn nhóm chính như sau: 1/ Tiến hành khảo sát tiền khả thi, dịch vụ hậu cần trong chuyến đi biển dài ngày

và lập kế hoạch khảo sát;

2/ Thực hiện quy trình khảo sát biển;

3/ Quản lý dữ liệu đã thu thập;

4/ Bảo trì thiết bị

Trong mỗi nhóm chính, có nhiều nhiệm vụ phải thực hiện Ví dụ: Thực hiện quy

trình khảo sát biển liên quan đến các thiết bị khảo sát và cơ cấu dữ liệu đòi hỏi; Quản

lý dữ liệu đã thu thập liên quan đến định dạng dữ liệu, tổ chức dữ liệu và báo cáo hành

trình

Theo quy định trước đây, nhiệm vụ của trắc địa biển bao gồm:

1/ Xây dựng lưới khống chế trắc địa biển bao gồm các điểm khống chế bố trí ven

bờ, trên hải đảo, bãi ngầm hoặc trên các dàn khoan, phao tiêu Cũng có thể là các điểm khống chế trắc địa đặc biệt được xây dựng ngầm dưới đáy biển, là cơ sở phục vụ cho

công tác định vị thủy âm, dẫn đường, xác định vị trí hàng hải và phân định đường ranh giới quốc gia trên biển;

2/ Thành lập bản đồ địa hình đáy biển Các bản đồ này phục vụ cho giao thông hàng hải, điều tra khảo sát tài nguyên biển, thăm dò khoáng sản biển, quy hoạch và sử dụng tài nguyên biển Góp phần bảo vệ và phát triển bền vững kinh tế biển lâu dài Có thể chia thành hai giai đoạn: Giai đoạn một: thành lập bản đồ tỷ lệ 1/100 000 đến 200

000 cho toàn bộ lãnh hải, phục vụ công tác khảo sát địa chất biển, xác định các loại khoáng sản và đánh giá tính khai thác khả thi của khoáng sản Giai đoạn hai: thành lập bản đồ tỷ lệ 1/50 000 để xác định ranh giới, hình dạng và kích thước mỏ khoáng sản, tính trữ lượng và lập kế hoạch khai thác Giai đoạn ba: Thành lập bản đồ tỷ lệ 1/25 000 phục vụ công tác khai thác khoáng sản dưới đáy biển

3/ Trắc địa biển phải cung cấp các tài liệu cơ sở cho việc thiết kế, thi công xây dựng các công trình như: cảng biển, cầu vượt biển, giàn khoan, đường ống ngầm hoặc cáp ngầm và sân bay trên biển;

4/ Phục vụ công tác nghiên cứu khoa học trên biển và đại dương như: đo trọng lực trên biển, nghiên cứu hình dạng mặt đẳng thế trọng trường trên biển, khí tượng thủy văn biển và nghiên cứu môi trường biển;

5/ Nghiên cứu ứng dụng và hoàn thiện các thiết bị đo đạc trên biển, phương pháp

đo đạc và xử lý số liệu đo đạc biển

Vì một chính sách phát triển hàng hải của quốc gia, các kỹ sư trắc địa biển đòi hỏi phải có kiến thức cơ bản về địa lý, địa chất, địa vật lý đáy biển và bờ biển, các dòng chảy, thủy triều, tính chất vật lý của nước biển Các kiến thức này phải được sử dụng hợp lý và đúng đắn để có thể mô tả được bản chất của đáy biển, mối quan hệ giữa địa lý ven bờ với địa lý đại dương Trắc địa biển, theo định nghĩa, là chìa khóa để thực hiện các tiến bộ về hàng hải và có tầm quan trọng tuyệt đối với kinh tế quốc gia

Hình 1.1 Các môn học liên quan tới trắc địa biển

Hiện nay, nhiệm vụ của trắc địa biển được quy định như sau:

1/ Đảm bảo hoạt động an toàn và hiệu quả của giao thông hàng hải;

2/ Quản lý vùng ven biển;

3/ Thăm dò và khai thác tài nguyên biển;

4/ Bảo vệ môi trường biển và môi trường toàn cầu;

an toàn cho tàu thuyền đi biển, ra vào cảng biển thông qua các cửa sông, đóng vai trò rất quan trọng trong lý trình của các hãng tàu biển và các cảng biển

Ngành vận tải biển rất cần các thông tin về luồng tàu tới cảng biển Nếu thiếu thông tin, có thể gây cho chuyến đi biển thêm dài ngày, hàng hóa bị sắp xếp kém do chất lượng phục vụ của cảng biển, kế hoạch vận tải không tối ưu, từ đó dẫn tới tăng chi phí, tăng thời gian và tiền bạc không cần thiết, có thể gây đình trệ đối với nền thương mại và công nghiệp của quốc gia ven biển

Muốn giải quyết tốt vấn đề vận tải biển, cần phải có bản đồ biển và biểu đồ thủy văn biển, hơn nữa, chúng phải được thường xuyên cập nhật với những thông tin tốt nhất Các thông tin cho vận tải biển cũng phải được kết nối với các cảng biển trên thế giới, đáp ứng công ước quốc tế về luật biển và đáp ứng các lợi ích kinh tế của quốc gia ven biển

1.1.2.2 Quản lý vùng ven biển

Quản lý vùng ven biển bao gồm các hạng mục như: xây dựng cảng mới; duy trì

và phát triển các cảng biển hiện có; hoạt động nạo vét luồng tàu để duy trì độ sâu cửa sông cảng biển; giám sát và cải thiện chất lượng các luồng tàu và cửa sông; kiểm soát xói lở bờ biển; cải tạo đất đáy biển gần cửa sông; giám sát các cơ sở gây ô nhiễm môi trường cửa sông; giám sát chất thải công nghiệp; giám sát hoạt động khai thác khoáng sản; giám sát hoạt động nuôi trồng thủy sản; giám sát các dự án giao thông vận tải ven biển bao gồm: xây dựng cơ sở hạ tầng bờ biển và các công trình công cộng

Do sự thay đổi nhanh chóng của đường bờ biển, do hậu quả của biến đổi khí hậu Các cuộc điều tra, giám sát vùng ven biển cần được thực hiện với tần suất nhất định,

tiến hành nhanh và cập nhật liên tục theo thời gian Các dữ liệu thu thập được sẽ cung cấp đầu vào cần thiết để xây dựng Hệ thống thông tin địa lý (GIS) ven biển Các dữ liệu này giúp các nhà khoa học, nhà quản lý và các cơ quan của chính phủ sử dụng và đưa ra những quyết định tổng thể, đặc biệt trong trường hợp có xung đột vùng ven biển

1.1.2.3 Thăm dò và khai thác tài nguyên biển

Các dữ liệu quan trắc biển trong nhiều năm không chỉ phục vụ an toàn hàng hải,

mà còn hỗ trợ quản lý và khai thác hiệu quả các nguồn tài nguyên biển

Vùng ven biển và các vùng trầm tích ngoài khơi có thể chứa khoáng sản, dưới dạng hydrocarbons đặc biệt Với những khảo sát thăm dò đầy đủ, có thể xác định được trữ lượng các mỏ khoáng sản này Từ đó lập kế hoạch khai thác hiệu quả với địa hình ven biển và hình thái đáy biển Các dữ liệu quan trắc biển không chỉ đảm bảo an toàn hàng hải, mà còn đảm bảo an toàn cho dàn khoan và hệ thống truyền tải dưới đáy biển Việc xác định vị trí các lỗ khoan dưới đáy biển, lắp đặt đường ống dẫn dầu, dẫn khí liên quan tới không chỉ tọa độ mà còn liên quan tới độ sâu đáy biển, đặc biệt là dữ liệu

về khí tượng và thủy triều rất cần thiết đối với ngành công nghiệp dầu khí

Cá biển và thủy sản biển cũng là một tài nguyên của quốc gia Ngư dân cần thông tin hàng hải không chỉ nhằm dẫn đường cho chuyến ra khơi của họ, mà còn giúp họ triển khai an toàn các phương pháp đánh bắt cá và bảo quản ngư cụ, ngăn chặn những tốn kém do không nắm vững ngư trường Hiện nay, các biểu đồ hải dương học như độ mặn, độ sâu, chất đáy, các chướng ngại vật, vị trí bị cấm hay hạn chế đánh bắt cá, tốc

độ dòng chảy, nhiệt độ nước biển,… được sử dụng rộng rãi trong ngành công nghiệp đánh bắt cá Các loại thông tin này thường xuyên thay đổi, do đó cần cập nhật liên tục

Xu hướng của khoa học thủy sản hiện nay là quản lý môi trường thủy sản, đó là đầu vào để quản lý và phát triển thủy sản thích hợp với môi trường biển từng quốc gia

1.1.2.4 Bảo vệ và quản lý môi trường biển

Một yếu tố quan trọng cho việc quản lý môi trường biển là dẫn đường an toàn và chính xác cho các phương tiện vận tải biển Nguyên nhân của nó là: một số xác tàu đắm hay sự cố tràn dầu có thể gây thiệt hại với hậu quả kinh tế lớn Có những sự cố gây thiệt hại tới 3 tỷ đô la Mỹ Vậy nên, giá trị của biểu đồ thủy văn biển là cực kỳ quan trọng đối với an toàn hàng hải

1.1.2.5 Khoa học biển

Khoa học biển quan tâm tới thông tin về độ sâu luồng biển, thủy triều và mô hình dòng biển lưu thông toàn cầu và khu vực, địa chất đáy biển, địa vật lý, quá trình triển khai các thiết bị nghiên cứu khoa học biển và vị trí nghiên cứu khoa học biển

1.1.2.6 Cơ sở dữ liệu không gian của quốc gia

Trong thời đại thông tin với mô hình các chính phủ điện tử, việc quản lý dữ liệu không gian quốc gia là thành phần thiết yếu để phát triển kinh tế, thương mại và bảo

vệ môi trường Nhiều quốc gia đã có chính sách về cơ sở dữ liệu không gian, nhằm tập hợp và quy tụ các dịch vụ, dữ liệu quốc gia, ví dụ như dữ liệu địa hình, địa vật lý, khí tượng, thủy văn, … Dịch vụ biển là một phần quan trọng trong cơ sở hạ tầng dữ liệu không gian quốc gia

1.1.2.7 Phân định ranh giới trên biển

Dữ liệu bản đồ biển và các dữ liệu thủy văn cần thiết cho công tác phân định ranh giới trên biển như chi tiết trong Công ước Liên hợp quốc về Luật biển

1.1.2.8 Quốc phòng

Lực lượng hải quân là người sử dụng các sản phẩm hải đồ, họ có thể phải triển khai lực lượng trên toàn thế giới Những rủi ro liên quan tới quá trình vận chuyển vũ khí, khí tài chiến tranh rất đáng quan tâm Do vậy, các dữ liệu về biển phải được cung cấp thường xuyên và cập nhật liên tục cho hải quân Hoạt động của hải quân có thể là trên mặt nước biển, dưới bề mặt biển, không gian biển, … liên quan tới môi trường biển và đại dương Tất cả các dữ liệu về biển đều cần có sẵn để đầu tư cho quốc phòng, nhằm tối ưu hóa lực lượng hải quân

1.1.2.9 Du lịch biển

Du lịch biển là một ngành công nghiệp quan trọng, có thể đem về nhiều lợi nhuận cho các quốc gia ven biển Tiềm năng du lịch bằng tàu biển cũng mở ra những ngành nghề mới cho các quốc gia ven biển Điều quan trọng là định hướng phát triển

du lịch biển phải cần những bản đồ biển và dữ liệu thủy văn, nhằm ngăn chặn hoặc hạn chế những rủi ro cho các chuyến tàu du lịch Đây là ngành công nghiệp phát triển trong thế kỷ 21

1.1.2.10 Thể thao và giải trí

Hoạt động thể thao và giải trí trên các vùng biển đang được đánh giá cao theo tiêu chí của nhiều quốc gia Sự ra đời của thông tin kỹ thuật số cho phép người dân sẵn sàng cập nhật các thông tin về địa điểm du lịch biển trên các trang web Nhờ đó, người dân trở thành đối tượng sử dụng nhiều nhất các dữ liệu thủy văn và dữ liệu bản đồ ven biển Thêm nữa, thu nhập từ lĩnh vực này cũng quan trọng đối với nhiều quốc gia

1.2 NHỮNG NGUYÊN TẮC CƠ BẢN

1.2.1 Mục tiêu

Khảo sát biển bao gồm xác định địa hình đáy biển và địa hình khu vực ven biển, bao gồm cả sông, hồ, bến cảng và các dạng môi trường nước khác có liên quan Trước kia, khảo sát biển chỉ là khảo sát một vùng nước ven biển Hiện nay, nó bao gồm một

loạt các nhiệm vụ như: đo thủy triều, đo trọng lực và từ trường trái đất, xác định các tính chất vật lý và hóa học của nước biển và vùng nước ven biển Mục tiêu chính của các cuộc khảo sát thủy văn là cung cấp dữ liệu cho thành lập biểu đồ thủy văn biển Các mục tiêu khác là dẫn đường trên biển, quản lý vùng bờ biển và nghiên cứu khoa học

Mục tiêu của khảo sát biển là:

a/ Thu thập và điều tra có hệ thống dữ liệu vùng bờ biển và hải đảo:

- Vẽ bản đồ đường đi trên biển, bao gồm cả những đường do con người tạo ra với tất cả các tính năng cần thiết để đi biển

- Độ sâu những vùng cần quan tâm, bao gồm cả những nguy hiểm tiềm tàng trong việc dẫn đường và các hoạt động đánh bắt cá

- Thành phần chất đáy biển

- Thủy triều và dòng chảy

- Tính chất vật lý của nước biển trong vùng

b/ Xử lý thông tin đã thu thập được nhằm tạo ra cơ sở dữ liệu có khả năng biên tập bản đồ chuyên đề về biển, biểu đồ hải trình và các tài liệu hướng dẫn:

- Dẫn đường hàng hải và quản lý giao thông biển

- Hướng dẫn cho hoạt động của hải quân

- Quản lý vùng bờ ven biển

- Bảo vệ môi trường biển

- Khai thác tài nguyên biển, lắp đặt cáp ngầm và đường ống ngầm dưới đáy biển

- Phân định ranh giới hàng hải

- Nghiên cứu khoa học

Hải đồ là sản phẩm cuối cùng của khảo sát thủy văn Tính chính xác và đầy đủ của nó phản ánh chất lượng các dữ liệu thu thập được trong các cuộc điều tra

Hải đồ biểu diễn môi trường biển cần thể hiện tính chất và hình dáng của đường

bờ biển, độ sâu của nước và các tính chất chung, địa hình đáy biển và các địa điểm nguy hiểm để dẫn đường, mức độ thủy triều, các đặc điểm của từ trường trái đất Hải

đồ có thể là bằng giấy hoặc điện tử

Hải đồ điện tử không đơn giản là phiên bản kỹ thuật số của hải đồ giấy Đó là phương pháp mới so với hải đồ giấy và ngày nay trở thành Quy phạm của Tổ chức Hàng hải quốc tế (International Maritime Organization) Với các kỹ thuật như hồi âm

đa tia và biểu diễn độ sâu bằng biến đổi màu sắc Hải đồ còn là công cụ dẫn đường cho các tàu ngầm, nghiên cứu khoa học hải dương và khai thác dầu khí dưới biển

Khảo sát thủy văn đang trải qua những thay đổi lớn trong công nghệ, đó là hệ thống hồi âm đa tia, hệ thống laser và viễn thám Khả năng xác định vị trí với độ chính xác cao do kết hợp với hệ thống định vị vệ tinh toàn cầu

1.2.2 Yêu cầu độ chính xác của khảo sát biển

Yêu cầu đối với khảo sát thủy văn được phát sinh từ các chính sách của chính phủ, nhu cầu quốc phòng và các nhu cầu khác Ban đầu, dự án khảo sát thủy văn thường ưu tiên các nhu cầu của quốc gia, sau đó mới là các nhu cầu của tổ chức và cá nhân

Tổ chức IHO (International Hydrographic Organisation) đã xác định bốn cấp

khảo sát (S44 phiên bản 1998-Tiêu chuẩn đối với khảo sát biển) được thể hiện như sau:

1/ Cấp đặc biệt:

Khảo sát thủy văn giới hạn cho những khu vực quan trọng và được xác định cụ thể ví dụ như bến cảng, cửa sông, kênh dẫn tàu, … Nơi mà các mối nguy hiểm ảnh hưởng trực tiếp đến lườn tàu và đáy tàu Các máy quét sonar kết hợp đầu dò đa tia hoặc máy hồi âm đa tia có độ phân giải cao phải được sử dụng Vật thể lớn hơn 1m phải được xác định bởi máy hồi âm Việc sử dụng các máy quét sonar bên hông tàu kết hợp với máy hồi âm đa tia có thể phát huy khả năng đo đạc khi gặp những chướng ngại vật mỏng

2/ Cấp một:

Khảo sát thủy văn cho khu vực hải cảng, cửa sông hoặc khu vực ven biển có mật

độ giao thông cao Điều kiện địa hình và địa chất đáy ít gây nguy hiểm cho tàu thuyền,

ví dụ chất đáy là phù xa hoặc cát Nơi có độ sâu dưới 100m Yêu cầu xác định chất đáy

ít nghiêm ngặt hơn so với cấp đặc biệt Khu vực này có yêu cầu mô tả và xác định địa hình, địa chất đáy đối với những vật thể lớn hơn 2m ở độ sâu 40m, với độ sâu trên 40m có thể tăng lên 10% kích thước

chất đáy Bắt buộc

Lựa chọn theo khu vực

Có thể theo từng khu vực

Không bắt buộc Khả năng dò

tìm

Vật thể trên 1m

Vật thể trên 2m với độ sâu 40m Như cấp một Không bắt

buộc Khoảng cách

giữa các luồng

hồi âm đa tia

Không áp dụng

3 lần độ sâu trung bình hoặc 25m

3 đến 4 lần độ sâu trung bình hoặc 200m

4 lần độ sâu trung bình

Sai số giới hạn được tính như sau:

với: a là sai số đo sâu của máy theo chứng chỉ xuất xưởng; b là sai số đo sâu liên quan tới môi trường; d là độ sâu

1.2.3 Lập kế hoạch khảo sát

Lập kế hoạch khảo sát bao gồm một loạt các hoạt động, từ một ý tưởng ban đầu cho đến kế hoạch chi tiết, tổ chức đội tàu và nhiệm vụ thực tế Nó cũng bao gồm các kênh liên lạc với các văn phòng cấp bộ, thậm chí cấp chính phủ và cấp ngoại giao Một số yếu tố cần xác định rõ trong kế hoạch:

- Xác định chính xác khu vực cần khảo sát;

- Xác định loại hình khảo sát (cấp độ chính xác) và quy mô khảo sát;

- Xác định phạm vi khảo sát và thời gian khảo sát;

- Dự kiến tàu thuyền và phương tiện;

- Công nghệ hoặc thiết bị hỗ trợ lúc cần thiết: ảnh hàng không, ảnh vệ tinh, hệ thống khống chế trắc địa, thủy triều;

- Các yếu tố hạn chế: ngân sách, chính trị, hệ thống định vị, hậu cần

Khi các vấn đề đã được quyết định, các thông tin đã sẵn sàng, bao gồm ảnh hàng không, dữ liệu vệ tinh, bản đồ địa hình, hải đồ, thông tin về thủy triều và các thông tin

có ảnh hưởng đến kế hoạch khảo sát Nhóm khảo sát cũng cần phối hợp với các tổ chức liên ngành, đề xuất thông tin chi tiết như sau:

- Giới hạn điều tra khảo sát;

- Yêu cầu dữ liệu và độ phân giải;

- Phương pháp kiểm soát vị trí trên biển và độ chính xác có thể đạt được;

- Chuẩn bị máy sonar

- Phối hợp với cấp trên và các đơn vị liên quan thống nhất nội dung báo cáo;

- Mô tả chi tiết nội dung và lý do khảo sát, phương pháp tiến hành, những phương pháp đặc biệt

Ngoài ra, cũng cần quan tâm các vấn đề sau:

- Khung quy chiếu mặt bằng và múi chiếu;

- Vị trí xác tàu đắm trong khu vực;

- Vị trí trạm nghiệm triều gần nhất và các yêu cầu quan trắc thủy triều;

- Cần có hướng dẫn cụ thể khi thu thập dữ liệu hải dương học, địa vật lý, hướng dòng hải dương, sử dụng ảnh hàng không và ảnh viễn thám

Sau khi lập kế hoạch khảo sát, dự án được hình thành Các kỹ sư phải thu thập dữ liệu về vật lý và hóa học của nước trong khu vực dự án, điều tra diễn biến thời tiết, thu thập các dữ liệu về thủy văn, về hệ thống đèn tiêu trên biển, hướng dẫn luồng tàu, thông tin thủy triều, địa điểm đo thủy triều, thiết bị đo thủy triều, thiết bị đo sâu, thiết

bị định vị mặt bằng trên biển, xác định các trang web có liên quan tới hệ thống định vị trong khu vực

Các dự án cần phải có kế hoạch dự phòng về nhân lực, phần mềm, thiết bị, hậu cần, tiến độ, an toàn và thời tiết

Phải cần thận trong quá trình xử lý dữ liệu thô ban đầu Đảm bảo rằng các sai số thô và sai số hệ thống được loại bỏ Chỉ sửa chữa những dữ liệu khi thực sự cần thiết,

ví dụ như sai số hiệu chuẩn của nhà máy đối với các cảm biến, vận tốc âm thanh Quá trình xử lý nên tận dụng các thông tin có sẵn để nhận diện các tín hiệu dẫn hướng và đảm bảo chất lượng dữ liệu Các bước xử lý có thể như sau:

- Về vị trí: kết hợp các dữ liệu vị trí từ các nguồn đo đạc khác nhau, có thể loại

bỏ các đoạn dữ liệu vị trí bị đứt đoạn

- Về độ chính xác đo sâu: nên hiệu chỉnh dữ liệu khi mực nước thay đổi, căn cứ

dữ liệu cảm biến nghiêng và cảm biến vận tốc trên tàu để xác định vị trí tàu bị thay đổi tốc độ hay bị lên, xuống, xoay theo con sóng

- Về độ chính xác vị trí: Dữ liệu vị trí của con tàu khi nó bị xoay theo trục z (heading) – hướng dây dọi, xoay theo trục x (roll) – hướng tiến, xoay theo trục y (pitch) – hướng ngang phải đầy đủ, dữ liệu đứt đoạn bị loại bỏ

- Về vận tốc âm thanh: Tính toán hiệu chỉnh hiện tượng khúc xạ âm Những hiệu chỉnh tức thời có thể được ghi đè trong file dữ liệu thông qua MBES (Multibeam echo sounders)

- Kết hợp dữ liệu về vị trí và độ sâu: thời gian bổ sung do trễ tín hiệu và cấu hình hình học bổ sung giữa những cảm biến phải được xem xét

1.2.5 Phân tích dữ liệu

Độ chính xác của kết quả đo đạc phải được đánh giá đúng và tin cậy Bởi vì không có thiết bị đo đạc nào mà không có sai số Ngoài các sai số làm tròn trong tính toán, kỹ thuật quan trắc phải được áp dụng các phương pháp loại bỏ sai số thô và sai

số hệ thống, chỉ còn tồn tại sai số ngẫu nhiên trong dữ liệu Do vậy, cần phải tiến hành những thủ tục để loại bỏ sai số thô và sai số hệ thống

năng Sai số cố định Thường nhỏ, ổn định Có thủ tục hiệu chỉnh Sai số theo chu kỳ Thường nhỏ, biến động Thực hiện quy trình lặp Sai số ngẫu nhiên Thường nhỏ

Sai số cố định, sai số hệ thống và sai số theo chu kỳ được gọi chung là sai số hệ thống Tính chất của sai số này là tích lũy Sai số ngẫu nhiên hiện diện trong mọi quan trắc

Để cô lập những sai số không phải ngẫu nhiên trong dữ liệu đo, cần tiến hành kiểm tra và so sánh trong nội bộ các trị đo, hoặc với các trị đo đã có trước đó Đó là quá trình xử lý sơ bộ dữ liệu Thậm trí có thể dùng những phương pháp như Phân tích Hồi quy, lọc Kalman để cô lập những trị đo xấu Nếu chỉ có sai số ngẫu nhiên tồn tại trong dữ liệu, thì độ lệch của trị đo so với trung bình của nó thường mang dấu ngược nhau và dễ dàng bù trừ lẫn nhau Nếu sai số hệ thống có mặt, thì độ lệch này sẽ có xu hướng Sai số thô làm cho độ lệch rất lớn so với trung bình

Dữ liệu tốt phải là dữ liệu đã qua xử lý sơ bộ Người kỹ sư trắc địa phải dựa vào kiến thức và kinh nghiệm của mình để loại trừ và cô lập các sai số lớn, sai số không ngẫu nhiên có thể ảnh hưởng đến kết quả khảo sát thủy văn

1.2.6 Chất lượng dữ liệu

Chất lượng dữ liệu phụ thuộc vào những điều kiện sau:

- Dữ liệu khảo sát cần được ghi rõ ngày tháng, thiết bị sử dụng, số hiệu, phương pháp tiến hành;

- Hệ thống cơ sở trắc địa bao gồm: mốc tọa độ, mốc độ cao, khung tham chiếu (ví dụ: VN2000, WGS84), múi chiếu;

- Quy trình bình sai và tính toán, kết quả;

- Vận tốc âm thanh;

- Hệ thống thủy triều tham chiếu;

- Độ chính xác đạt được và mức độ tin cậy của dữ liệu

Dữ liệu nên được để ở dạng số, chỉ cần in ra một phần làm báo cáo khảo sát Chất lượng dữ liệu nên được kiểm soát bằng phần mềm tự động, cũng có thể kiểm soát bằng phương pháp thủ công

1.2.7 Trình bày dữ liệu

1.2.7.1 Biểu đồ và sơ đồ

Chất lượng các dữ liệu địa hình là vấn đề chính Các biểu đồ và sơ đồ là cách thể hiện rõ ràng và sinh động nhất kết quả khảo sát, ví dụ như phạm vi khảo sát, khoảng cách các dòng (tuyến) đo địa hình đáy biển, thời gian thực hiện khảo sát Bản chất của thông tin được hiển thị trên biểu đồ phụ thuộc chất lượng dữ liệu Nếu chất lượng dữ liệu bị hạn chế, ví dụ khi ta không có đủ thiết bị khảo sát địa hình đáy nước, nghĩa là

có thể phải nội suy địa hình, thì độ tin cậy của biểu đồ phải được hiểu theo một khái niệm mới Đó là vùng tin cậy

1.2.7.2.Vùng tin cậy (ZOC - Zones of Confidence)

Khái niệm vùng tin cậy được phát triển bởi IHO để cung cấp mức độ tin cậy trong phân loại dữ liệu khảo sát thủy văn và địa hình đáy biển Vùng tin cậy là sự kết hợp các tiêu chí sau:

- Độ chính xác đo sâu và xác định vị trí;

- Độ phân giải của địa hình đáy biển;

- Sự phù hợp với kê hoạch khảo sát của dự án

Vùng tin cậy được chia thành các bậc như trong bảng 1.2 Cần nhấn mạnh rằng, ZOC chỉ là một tiêu chuẩn xếp hạng nhằm xếp loại của dự án theo tiêu chí của IHO

Đặc điểm chính

Độ sâu => Độ CX

Khảo sát toàn diện Sử dụng mọi thiết bị đo

Kiểm soát hệ thống với độ chính xác cao Sử dụng

10m => 0,6m 30m => 0,8m 100m => 1,5m 1000m => 10,5m

sâu DGPS hoặc đo

LOP, máy quét đa tia hoặc cơ khí

= 1,0+2%d

Độ sâu => Độ CX 10m=> 1,2m 30m=> 1,6m 100m=> 3,0m 1000m=> 21m

Khảo sát toàn diện Sử dụng mọi thiết bị đo sâu

Kiểm soát hệ thống với độ chính xác cao cả về vị trí và

độ sâu nhưng kém hơn A1 Sử dụng máy hồi âm đơn tia

độ chính xác cao và sonar hoặc hệ thống cơ khí

= 1,00+2%d

Độ sâu => Độ CX 10m => 1,2m 30m => 1,6m 100m => 3,0m 1000m=> 21m

Khảo sát một phần Khảo sát thám hiểm

Dẫn đường mặt biển

Kiểm soát hệ thống với độ chính xác cao về đo sâu nhưng kém chính xác về vị trí so với A2 Sử dụng máy hồi âm đơn tia nhưng không có sonar và hệ thống

cơ khí

= 2,00+2%d

Độ sâu => Độ CX 10m=> 2,5m 30m=> 3,5m 100m=> 7,0m 1000m=> 52m

Khảo sát không đầy đủ chức năng Chỉ khảo sát độ sâu dị thường

Độ chính xác thấp

Dữ liệu âm thanh chỉ ghi nhận dị thường về độ sâu

D Tồi hơn ZOC

C Tồi hơn ZOC C

Chất lượng kém

Dữ liệu không đánh giá được do thiếu thông tin

1.2.8 Hệ thống thông tin hải đồ (NIS)

Hệ thống thông tin hải đồ được được tạo bởi những người có nhiều kinh nghiệm

và kiến thức về biển, nó bao gồm các dữ liệu mô tả về thủy văn và không gian, phương pháp phân tích và phần mềm tính toán trên máy tính, được tự động hóa để quản lý và cung cấp thông tin cho người sử dụng Trước đây, hải đồ chủ yếu biểu diễn trên giấy, ngày nay đã có hải đồ điện tử với độ chính xác ngày càng cao Các sản phẩm kỹ thuật

số được chuyển giao dưới định dạng S-57, là hải đồ điện tử dẫn đường (electronic navigational chart -ENC)

Hình 1.2 Thành phần của NIS

Hình 1.3 Toàn bộ hệ thống chức năng NIS

1.2.9 Quy trình biên soạn tài liệu hải đồ

Tổng hợp tất cả các số liệu liên quan đến không gian và dữ liệu thuộc tính trong NIS Bản đồ thông thường phải đủ tỷ lệ, tọa độ và phối hợp được các dữ liệu mô tả

môi trường biển Khi các dữ liệu khảo sát được kết hợp, ta có một cơ sở dữ liệu theo một tiêu chuẩn nhất định Một bản đồ biển đúng hơn là một tập hợp toàn diện các dữ liệu không gian và thuộc tính chứa trong NIS

Khi các dữ liệu đo đạc biển được lắp ráp với bản đồ nền, ta chuyển chúng vào một dạng mới, định dạng dùng trong máy tính hay còn gọi là dạng số hoặc số hóa Số hóa có thể thực hiện bằng các kỹ thuật khác nhau

Hải đồ cần mô tả được hình dạng tự nhiên của bờ biển, độ sâu của nước và các đặc tính chung, địa hình đáy biển, phạm vi hay vị trí nguy hiểm đối với dẫn đường hàng hải, con nước lớn và con nước cạn của thủy triều, vùng nước phải dẫn đường thủ công, đặc điểm của từ trường trái đất… Ngoài những điều đó ra, hải đồ được sử dụng bởi các thủy thủ, nên nó phải là bản đồ chỉ dẫn đường trên biển đồng thời là một bảng tính mô tả các thuộc tính của biển trong khu vực

Hải đồ số (The Digital Nautical Chart -DNC) là một cơ sở dữ liệu dạng vector được sử dụng trong hệ thống hàng hải khi trên tàu tích hợp hệ thống thông tin địa lý (GIS)

Hải đồ ảnh là định dạng dữ liệu raster theo tiêu chuẩn mỗi inch vuông có 254 pixel Chúng có thể được tạo ra bằng cách scanne hải đồ ban đầu bằng giấy và lưu trữ dưới dạng ảnh được tham chiếu với một hệ thống tọa độ địa lý Độ chính xác của mạng lưới kinh vĩ độ có liên quan tới mật độ điểm ảnh Các dữ liệu dạng số được thêm vào trong hải đồ ảnh như các mốc trắc địa cơ sở, mô tả thuộc tính nước biển, và các thông tin khác

Trường hợp lý tưởng nhất, đó là phiên bản tổng hợp tất cả các dữ liệu bản đồ được tổ chức dưới dạng vector Điều đó sẽ gia tăng năng lực của hệ thống máy vi tính hiện nay, mở ra một kỷ nguyên kỹ thuật số với việc sử dụng kết hợp (hybrid) kỹ thuật raster/vector Kỹ thuật raster dần được thay thế bằng kỹ thuật vector theo một trình tự được xác định bởi chi phí và mục tiêu kinh doanh

1.3 MỘT SỐ ĐẶC ĐIỂM CỦA VÙNG BIỂN VIỆT NAM

Chiều dài bờ biển Việt Nam được công bố trên website của Bộ Khoa học – Công nghệ là 3.350km được tính bằng tổng chiều dài bờ biển của các tỉnh ven biển Một số

tổ chức nước ngoài, như CIA World Factbook tại website http:www.cia.gov công bố chiều dài bờ biển Việt nam là 3.444km chưa tính chiều dài bờ biển đảo, đồng thời xếp hạng Việt Nam đứng thứ 32 về chiều dài bờ biển trong tổng số 156 nước có biển Riêng Viện Tài nguyên thế giới và Tổ chức Môi trường Liên hiệp quốc xác định bờ biển Việt Nam dài 11.409,1km Theo “định nghĩa” của ngành địa lý hiện đại, bờ biển bao gồm cả bờ biển ngoài (theo định nghĩa cổ điển cộng với bờ đảo biển) và bờ biển trong bao gồm đầm phá và các cửa sông chịu tác động mạnh của thuỷ triều, thì chiều

dài bờ biển Việt Nam là 11.409,1km Biển Việt Nam có 2779 đảo, trong đó có 82 đảo

có diện tích lớn trên 1km vuông và 3 đảo có diện tích lớn trên 100 km vuông, đó là Phú Quốc (567km2, Kiên Giang), Cái Bàu (200km2, Quảng Ninh), Cát Bà (149km2, Hải Phòng)

Các đảo có nhiều nguồn lợi về kinh tế và có vị trí địa chính trị rất quan trọng về quốc phòng và an ninh Quần đảo Hoàng Sa (Bãi Cát Vàng - Paracel Islands) là một nhóm đảo gồm khoảng 30 đảo và bãi san hô (giáo sư Sơn Hồng Đức cho rằng số lượng

là hơn 120 đảo vì phụ thuộc vào nước triều lên xuống), cách đảo Lý Sơn, Quảng Ngãi khoảng 200 hải lý và cách đảo Hải Nam, Trung Quốc khoảng 230 hải lý Quần đảo trải dài từ 15°45′ đến 17°15′ Bắc và từ 111°00′ đến 113°00′ Đông, có bốn điểm cực bắc-nam-tây-đông lần lượt tại đá Bắc, bãi Ốc Tai Voi, đảo Tri Tôn và bãi Gò Nổi Độ dài đường bờ biển đạt 518 km Điểm cao nhất của quần đảo là một vị trí trên đảo Đá với cao độ 14 m (nguồn khác: 15,2 m) Quần đảo Hoàng Sa được chia làm hai nhóm đảo

là nhóm đảo An Vĩnh và nhóm đảo Lưỡi Liềm Có tài liệu chia quần đảo làm ba phần, trong đó ngoài hai nhóm trên thì còn có một nhóm nữa gọi là nhóm Linh Côn

Hình 1.3 Bản đồ Đàng Ngoài Việt Nam (Ton Kin), Đàng Trong Việt Nam (Cochin Chin) cùng quần đảo Hoàng Sa (le Paracel) (có cùng một cách tô đường viền màu xanh dương nhạt), Lào (Laos), Trung Hoa (Chine) cùng đảo Hải Nam (Hainam I.), năm 1771 Trong bản

đồ gốc cương vực Vương quốc Trung Hoa được giới hạn bằng đường viền màu vàng và không bao gồm quần đảo Hoàng Sa (le Paracel)

Nhờ nằm giữa biển Đông nên quần đảo Hoàng Sa có khí hậu điều hòa, không quá lạnh về mùa đông, không quá nóng về mùa hè nếu so với những vùng đất cùng vĩ độ trong lục địa Mưa ngoài biển qua nhanh, ở Hoàng Sa không có mùa nào ảm đạm kéo dài, buổi sáng cũng ít khi có sương mù Lượng mưa trung bình trong năm là 1.170 mm Tháng 10 có 17 ngày mưa / 228 mm và là tháng mưa nhiều nhất Không khí Biển Đông tương đối ẩm thấp hơn những vùng biển khác trên thế giới Ở cả Hoàng

Sa lẫn Trường Sa, độ ẩm đều cao, ít khi nào độ ẩm xuống dưới 80% Trung bình vào tháng 6, độ ẩm ở Hoàng Sa suýt soát 85%

Quần đảo Trường Sa (Spratly Islands) là một tập hợp thực thể địa lí được bao quanh bởi những vùng đánh cá trù phú và có tiềm năng dầu mỏ và khí đốt thuộc biển Đông Tuy nhiên, quần đảo này đang trong tình trạng tranh chấp ở các mức độ khác nhau giữa sáu bên là Brunei, Trung Hoa Dân Quốc (Đài Loan), Malaysia, Philippines, Cộng hoà Nhân dân Trung Hoa (Trung Quốc) và Việt Nam Ở cấp độ quốc tế, phạm vi của khái niệm Spratly Islands vẫn chưa được xác định rõ và đang trong vòng tranh cãi

Hình 1.4 Quần đảo Trường Sa Quần đảo Trường Sa là một tập hợp gồm nhiều đảo san hô, cồn cát, rạn đá (ám tiêu) san hô nói chung (trong đó có rất nhiều rạn san hô vòng, tức rạn vòng hay còn gọi

là ám tiêu san hô vòng, "đảo" san hô vòng) và bãi ngầm rải rác từ 6°12' đến 12°00' vĩ

khác: 410.000 km²) ở giữa biển Đông Quần đảo này có độ dài từ tây sang đông là

800 km, từ bắc xuống nam là 600 km với độ dài đường bờ biển đạt 926 km Mỗi tài liệu lại có một con số thống kế riêng về số lượng thể địa lí của quần đảo này: hơn 100 đảo và rạn đá ngầm (CIA World Factbook), 137 "đảo-đá-bãi" (Nguyễn Hồng Thao), khoảng 160 đảo nhỏ-cồn cát-rạn đá ngầm-bãi cát ngầm/bãi cạn-bãi ngầm đã đặt tên Tổng diện tích đất nổi của quần đảo rất nhỏ, không quá 5 km² (nguồn khác:

11 km²[Nguyễn, Nhã (2002), Quá trình xác lập chủ quyền của Việt Nam tại quần đảo Hoàng Sa và Trường Sa (luận án tiến sĩ), Trường Đại học Khoa học Xã hội và Nhân văn (Đại học Quốc gia Thành phố Hồ Chí Minh)]) do số lượng đảo thực sự rất ít mà chủ yếu là các rạn san hô thường và rạn san hô vòng chìm ngập dưới nước khi thủy triều lên Các hòn đảo san hô ở Trường Sa tương đối bằng phẳng và thấp, ngay cả khi

so sánh với một quần đảo san hô khác gần đó là quần đảo Hoàng Sa Theo CIA World Factbook, điểm cao nhất của Trường Sa nằm trên đảo Song Tử Tây với cao độ 4 m so với mực nước biển

Các nhà khoa học Việt Nam đã nghiên cứu một số đảo như Nam Yết, Song Tử Tây, Trường Sa và phân chia địa hình tại đây thành ba mực địa hình theo độ cao, gồm 0,5-1,5 m; 2,0-3,5 m và 4,5–6 m, trong đó mực địa hình 4,5–6 m chỉ có ở phía tây đảo Song Tử Tây (cao nhất quần đảo) Trên một số đảo có một số túi nước ngọt ngầm ở tầng nông, hình thành khi nước mưa ngấm xuống Tuy nhiên, trữ lượng và chất lượng loại nước này thay đổi theo không gian - thời gian và bị lẫn tạp chất ở tầng đất mặt cũng như lẫn nước biển; tính kiềm yếu là đặc trưng của nguồn nước này Ngoài ra, diện tích các đảo cũng thay đổi tuỳ theo mùa; vào mùa đông diện tích giảm và tăng vào mùa hè Sự sống còn của đảo lệ thuộc vào sự phát triển của san hô; nếu san hô chết sẽ khiến đảo dễ bị sóng và gió bão bào trụi

Theo công ước quốc tế và luật biển, vùng lãnh hải của Việt Nam được tính từ đường cơ sở ra 12 hải lý (trên 22 km), vùng đặc quyền kinh tế được tính từ đường cơ

sở ra 200 hải lý (370 km)

Đường cơ sở là đường ranh giới phía trong của lãnh hải và phía ngoài của nội

thủy, do quốc gia ven biển hay quốc gia quần đảo định ra phù hợp với công ước của Liên hợp quốc về luật biển năm 1982 để làm cơ sở xác định phạm vi của các vùng biển thuộc chủ quyền và quyền tài phán quốc gia

1.3.1 Khí hậu và thủy văn

Biển Việt Nam thuộc vùng nhiệt đới gió mùa, bị ảnh hưởng bởi các đợt áp thấp nhiệt đới và bão nhiệt đới ven Thái Bình Dương Đây là nguyên nhân làm giảm thời gian tiến hành công tác khảo sát và đo đạc trên biển.Bão và áp thấp thường xẩy ra vào tháng 6 đến tháng 8 đối với miền bắc, tháng 8 đến tháng 10 đối với miền trung và tháng 9 đến tháng 11 đối với miền Nam Như vậy, thời tiết thuận lợi cho công tác khảo sát đo đạc chỉ nằm trong khoảng tháng 12 đến tháng 6 hàng năm

Hình 1.5 Khái niệm đường cơ sở theo Công ước Quốc tế Luật biển 1982 Chế độ thủy triều là một đặc trưng hải văn quan trọng Thủy triều là sự thay đổi mực nước biển do tương tác bởi sức hút của mặt Trăng và mặt Trời Thủy triều còn phụ thuộc địa hình đáy biển và hướng của bờ biển Thủy triều có liên quan trực tiếp đến kết quả đo sâu đáy nước trong khảo sát thủy văn, nên chúng ta cần hiểu rõ hiện tượng này

Chế độ thủy triều tại Việt Nam khá phức tạp, bao gồm:

- Nhật triều thuần khiết;

- Nhật triều không đều;

- Bán nhật triều và bán nhật triều không đều

Biên độ triều tại các vùng khác nhau chênh nhau từ 0,5m đến 4m Tùy theo tính chất của thủy triều, có thể phân thành hai khu vực, thủy triều ven bờ và thủy triều ngoài khơi xa

1.3.1.1 Thủy triều ven bờ

Tại Việt Nam, có thể chia thành 6 vùng thủy triều như sau:

1.Vùng ven biển Bắc bộ và Thanh Hóa: Chế độ nhật triều thuần nhất Mỗi ngày

có một lần nước lớn và một lần nước nhỏ Biên độ triều ở vùng này thuộc loại lớn nhất

4,21m so với mực chuẩn 0 hải đồ Càng về phía nam, chế độ nhật triều càng kém thuần nhất Biên độ thủy triều cũng giảm dần từ bắc vào nam

2 Vùng ven biển Nghệ An đến Cửa Việt: Chế độ nhật triều không đều Mỗi tháng có tới 15 ngày có hai lần nước lớn và hai lần nước nhỏ Ngày có hai lần nước lớn và hai lần nước nhỏ thường xảy ra vào thời kỳ con nước ròng

Chế độ thủy triều Cửa Hội là đặc trưng cho vùng thủy triều này

Biên độ thủy triều Cửa Việt thấp nhất miền bắc

3.Vùng Quảng Trị đến bắc Quảng Nam: Chế độ nhật triều không đều Vùng bắc Quảng Nam có từ 5 đến 10 ngày trong tháng diễn biến theo nhật triều Biên độ thủy triều nhỏ, từ 0,5m đến 1m và biến động phức tạp

4.Vùng biển từ Quảng Nam đến bắc Nam Bộ: Chế độ bán nhật triều không đều, chiếm từ 18 đến 22 ngày mỗi tháng Càng vào nam, chế độ nhật triều yếu dần và phức tạp Thời gian triều dâng kéo dài hơn thời gian triều rút

5.Vùng biển Nam Bộ đến mũi Cà Mau: Chế độ bán nhật triều không đều Mỗi ngày có hai lần nước lớn và hai lần nước nhỏ Độ chênh mực nước giữa hai lần nước ròng và nước cường trong ngày khá rõ Biên độ thủy triều vùng này cao nhất Việt Nam Thời kỳ nước cường có biên độ đến 4m Thời kỳ nước ròng có biên độ đến 2m 6.Vùng biển tây Nam Bộ: Vùng biển thuộc vịnh Thái Lan Tính chất thủy triều khác với các vùng trên Chế độ nhật triều thuần khiết và không đều Biên độ thủy triều vùng này thấp, khoảng 1m

1.3.1.2 Thủy triều ngoài khơi xa

Chế độ thủy triều ngoài khơi xa có thể chia làm hai khu vực:

1.Ngoài khơi vịnh Bắc Bộ: Tính chất nhật triều thuần khiết Biên độ và tính chất

giống với Hòn Dáu Ở phía nam vịnh Bắc Bộ, chế độ triều và biên độ giống với vùng ven bờ tương ứng Cường độ triều có xu hướng giảm dần từ bắc xuống nam

2.Biển Đông và vinh Thái Lan: Bao gồm quần đảo Hoàng Sa và Trường Sa

Chế độ nhật triều không đều, tương tự chế độ thủy triều Quy Nhơn

Vùng quần đảo Trường Sa, thủy triều tăng cường độ về phía đông nam quần đảo Vùng biển từ đảo Bạch Hổ đên Côn Đảo: Chế độ nhật triều không đều và giảm dần, chế độ bán nhật triều không đều và tăng dần khi hướng vào đất liền

Vùng vịnh Thái Lan bao gồm đảo Thổ Chu Chế độ nhật triều đều và không đều

1.3.2 Một số đặc trưng thủy văn khác

1.3.2.1 Độ muối mặn

Đây là chỉ tiêu để phân biệt giữa nước biển với nước sông, ngòi, hồ; và giữa nước biển (32%) với nước đại dương (35%) Độ mặn ảnh hưởng tới kết quả đo hồi âm trong nước biển

Độ mặn thay đổi theo vị trí địa lý, theo mùa và theo chu kỳ Nói chung, độ mặn của vùng biển vịnh Bắc Bộ thấp hơn vùng biển miền Trung và miền Nam Độ mặn thay đổi theo độ sâu do kết quả của các dòng chảy

1.3.2.2 Nhiệt độ

Đây là đặc trưng vật lý quan trọng của nước biển Sự thay đổi nhiệt độ nước biển

là nguyên nhân của các dòng hải lưu và sóng biển

Kết quả quan trắc nhiều năm cho thấy, nhiệt độ trung bình năm ở biển Đông là 27,50C Vùng nước gần bờ có trung bình năm là 26,60C Nhiệt độ vùng biển phía nam cao hơn vùng biển phía bắc

Sự chênh lệch nhiệt độ theo độ vĩ là khá lớn Nhiệt độ nước biển tháng 1 tại Móng Cái so với Ca Mau thấp hơn 80C Vào mùa hè, sự chênh lệch này giảm nhiều và chỉ còn khoảng 20C

Nhiệt độ nước biển thay đổi theo độ sâu và theo mùa khá rõ (Hình 1.6)

Hình 1.6 Biến trình nhiệt độ nước biển Khánh Hòa (//voer.edu.vn)

1.3.2.3 Sóng biển

Đây là yếu tố thủy văn quan trọng và cơ bản của động lực học hải dương Yếu tố sóng của Biển Đông phụ thuộc nhiều vào Thái Bình Dương Các yếu tố ảnh hưởng đến sóng biển gồm:

- Khí tượng thủy văn biển;

- Độ sâu đáy biển;

Hình 1.8 Nhiệt độ trái đất (hình trên bên trái), mực nước biển (hình trên bên phải) và hàm lượng các khí gây hiệu ứng nhà kính (hình giữa bên trái) tăng theo thời gian trong thế kỷ

20 Sự gia tăng nhiệt độ trái đất tương quan với biến đổi chu kỳ mặt trời rõ ràng hơn so với sự gia tăng nồng độ CO2 trong không khí (hình giữa bên phải) Các giai đoạn nhiệt độ trái đất tăng trong ba nghìn năm gần đây cũng tương đương như sự gia tăng nhiệt độ trong thế kỷ 20 (hình dưới) (tiasang.com.vn-05/10/2010)

Hải lưu gió thay đổi theo mùa và biến động phức tạp Mùa đông có thể đến 70cm/s, mùa hè thường chỉ 30cm/s

Dòng chảy thẳng đứng là một hiện tượng đặc biệt của sự vận động nước biển Các dòng chảy thẳng đứng tạo lên vùng nước trồi (upwelling) và vùng nước chìm (sinking)

1.3.3 Đặc điểm địa hình đáy biển

1.3.3.1 Địa hình đáy biển vùng ven bờ

1 Ven biển phía bắc từ Móng Cái đến Thanh Hóa

Phía bắc khu vực này gồm nhiều đảo ven bờ, đáy biển ven đảo thường dốc đột xuất Đáy biển ven bờ đất liền nói chung thoải, ít có đột biến về độ sâu

Vùng bờ biển này có nhiều cửa sông thuộc tam giác đồng bằng Bắc Bộ Do ảnh hưởng bởi dòng chảy, các cửa sông lớn thường có nhiều cồn cát Vị trí các cồn cát này thường biến động Do vậy, địa hình đáy biển có biến đổi theo thời gian, phụ thuộc mùa

lũ Độ sâu đáy biển cách bờ khoảng 10km trung bình là 30m Đáy biển có xu hướng thoải dần về phía nam

2.Vùng biển miền trung từ Thanh Hóa đến Phan Thiết

Đặc điểm chung có độ sâu đáy biển lớn, có đột biến về độ sâu Độ sâu đáy biển cách bờ khoảng 10km là từ 50m đến 100m

3.Vùng biển phía nam từ Phan Thiết đến Cà Mau và vùng vịnh Thái Lan

Vùng biển này có dạng tương tự như vùng vịnh Bắc Bộ Độ sâu nhỏ, địa hình tương đối phẳng Phía vịnh Thái Lan có độ sâu lớn hơn phía đông Vùng biển phía đông Nam Bộ gần mũi Cà Mau có bồi đắp lớn và có xu hướng tiến ra biển Bờ biển phía tây Nam Bộ (vịnh Thái Lan) có xu hướng sụt lở và dần thu hẹp vào bờ

4.Vùng biển ven quần đảo Trường Sa

Quanh các quần đảo phần lớn là thềm san hô, có độ sâu từ 1m đên 3m Thềm san

hô này bao quanh các đảo đến 2km Ngoài thềm san hô là đáy biển, có đột biến về độ sâu Vùng biển quanh quần đảo có độ sâu trung bình từ 1500m đến 2000m

1.3.3.2 Địa hình đáy biển vùng lãnh hải và đặc quyền kinh tế

Vùng lãnh hải nước ta có độ sâu không quá 200m, trong đó, vùng biển phía bắc,

từ Móng Cái đến Thanh Hóa có độ sâu trung bình 30m đến 40m

Vùng biển miền trung cso độ sâu tăng dần từ Thanh Hóa đến Phan thiết Độ sâu trung bình từ 100m đến 200m

Vùng biển phía nam và vinh Thái Lan có độ sâu nhỏ, địa hình tương đối bằng phẳng, độ sâu trung bình từ 20m đến 30m

Vùng biển đặc quyền kinh tế có thể chia 3 vùng sau:

1.Vùng vinh Bắc Bộ, từ Đồng Hới đến Đà Nẵng, giáp đảo Hải nam – Trung

Quốc

Đây là vùng biển nông, độ sâu trung bình từ 50m đến 60m Nơi sâu nhất vịnh Bắc Bộ không quá 90m Trên vùng biển này có đảo Bạch Long Vĩ cách bờ 135km, có

vị trí tiền tiêu rất quan trọng về kinh tế và quốc phòng

2.Vùng biển miền trung, từ Đà Nẵng đến Phan Thiết

Vùng biển này có độ dốc lớn, độ sâu lớn Độ sâu cách bờ 20km đến 30km là 200m đến 300m Vùng biển giữa quần đảo Hoàng Sa và quần đảo Trường Sa có độ sâu trung bình 2000m đến 3000m, có nơi tới 4000m

3.Vùng biển phía đông nam và tây nam Nam Bộ

Vùng biển này có địa hình đáy biển khá bằng phẳng, độ sâu đáy biển trung bình

từ 20m đến 30m Cá biệt có nơi sâu 50m

1.4 CÔNG ƯỚC QUỐC TẾ VỀ LUẬT BIỂN 1982

Công tác trắc địa được tiến hành trên biển, do vậy các kỹ sư trắc địa phải hiểu rõ

về Công ước quốc tế về Luật biển 1982 đã được Việt Nam và nhiều nước trên thế giới tham gia ký kết

1.4.1 Lịch sử hình thành luật biển

Luật biển bao gồm luật biển quốc tế và luật biển của từng quốc gia Luật biển (Law of the Sea) khác với luật hàng hải (Maritime Law) Đây là hai lĩnh vực pháp lý lớn liên quan đến hoạt động trên biển, chúng bổ sung cho nhau Luật biển điều chỉnh chế độ pháp lý của các vùng biển và các hoạt động sử dụng biển, nó mang tính quyền lực và tính nhà nước nhiều hơn luật hàng hải

Thế kỷ 15, văn kiện phân chia biển đầu tiên ra đời Đó là sắc lệnh “Inter Coetera” của Giáo hoàng Alexandre VI (04/5/1493) Với sự phát triển của nghề cá, khai thác khoáng sản và quốc phòng an ninh đối với các quốc gia ven biển Luật biển dần hình thành và được nhiều nước công nhận Nó bao gồm các điều khoản hướng dẫn hoạt động trên biển và là cơ sở để giải quyết các tranh chấp trên biển

Năm 1702, thế giới đã có học thuyết: “Quyền lực của quốc gia chấm dứt tại nơi sức mạnh vũ khí của quốc gia đó chấm dứt” Theo đó, chiều rộng lãnh hải của mỗi quốc gia ven biển được xác định bởi tầm súng thần công Năm 1782, chiều rộng lãnh hải được cụ thể hóa là 3 hải lý

Hiện nay, Công ước quốc tế về luật biển quy định: Chiều rộng lãnh hải là 12 hải

lý tính từ đường cơ sở

Sau đây là một số sự kiện liên quan tới quá trình hình thành luật biển quốc tế

- Hội nghị Pháp điển hóa La Haye, 1930;

- Hội nghị lần thứ nhất của Liên hợp quốc về luật biển tổ chức tại Genève năm

1958 và đã ra đời bốn Công ước;

- Hội nghị lần thứ hai của Liên hợp quốc về luật biển tổ chức tại Genève năm 1960;

- Hội nghị lần thứ ba của Liên hợp quốc về luật biển tổ chức tại New York năm

1972 Dẫn tới Công ước về luật biển 1982, ký ngày 10/12/1982, có 117 quốc gia tham gia ký kết, trong đó có Việt Nam

Luật biển của Việt Nam được hình thành theo nhiều giai đoạn

Trước tiên là luật biển 1874 còn gọi là Hòa ước Giáp Tuất 1874 Đây là bản Hiệp định thứ hai giữa triều định nhà Nguyễn với Pháp, ký ngày 15 tháng 3 năm 1874 Đại diện triều Nguyễn là Lê Tuấn, Chánh sứ toàn quyền đại thần và đại diện Pháp là Dupré –Toàn quyền đại thần, Thống đốc Nam kỳ Hòa ước gồm 22 điều khoản với nội dung chính là thay thế Hòa ước Nhâm Tuất 1862 Hòa ước Giáp Tuất 1874 công nhận quyền lực của nhà vua An Nam tại các vùng biển và hải đảo bao gồm Trường Sa và Hoàng

vị hành chính, xây trạm khí tượng, đài vô tuyến điện, trạm đèn biển

Thời kỳ 1954 - 1976: Việt Nam Cộng hòa (VNCH) với tư cách là chủ thể trong

quan hệ quốc tế theo quy định của Hiệp định Genève, là thành viên của hơn 30 tổ chức quốc tế, đã có mặt tại Hội nghị của LHQ về Luật Biển lần thứ nhất tại Genève năm

1958 Bằng Tuyên bố ngày 27/4/1965, VNCH đã chính thức thiết lập chiều rộng lãnh hải rộng 3 hải lý Ngày 01/4/1972, VNCH tuyên bố vùng đánh cá đặc quyền rộng 50 hải lý tính từ ranh giới ngoài của lãnh hải Năm 1967, Tổng thống VNCH đã tuyên bố

về thẩm quyền riêng biệt và quyền kiểm soát trực tiếp trên thềm lục địa tiếp giáp với lãnh hải Năm 1970, VNCH thông qua Luật Dầu khí Ngày 09/6/1971 công bố sơ đồ phân chia 33 lô dầu khí trên thềm lục địa theo quan điểm đơn phương của mình Trong thời gian này, Việt Nam Dân chủ Cộng hòa (VNDCCH) chưa đưa ra yêu sách và chưa công bố một văn bản quy phạm pháp luật nào về biển, ngoại trừ đã ký một số hiệp

định nghề cá trong vịnh Bắc Bộ với Cộng hòa Nhân dân Trung Hoa (CHND Trung Hoa) vào các năm 1957, 1960 và 1963

Thời kỳ sau năm 1976: Sau khi chính quyền VNCH sụp đổ vào năm 1975, Chính phủ cách mạng lâm thời Cộng hòa miền Nam Việt Nam (CHMNVN) trở thành người đại diện chính thức của nhân dân miền Nam Việt Nam Vì vậy tại phiên họp ngày 07/5/1975, Ủy ban kiểm tra tư cách thành viên tham gia Hội nghị của LHQ về Luật Biển lần thứ ba đã tuyên bố công nhận quyền đại diện của Chính phủ cách mạng lâm thời CHMNVN Sau khi thống nhất đất nước, quyền đại diện tham gia hội nghị này là Chính phủ nước Cộng hòa xã hội chủ nghĩa Việt Nam Đoàn đại biểu của Chính phủ Việt Nam tham dự Hội nghị đã ủng hộ việc xác lập lãnh hải rộng 12 hải lý, vùng đặc quyền về kinh tế 200 hải lý theo như tuyên bố về các vùng biển và thềm lục địa của Việt Nam ngày 12/5/1977 Việt Nam đã trở thành nước đầu tiên trong khu vực Đông Nam Á thiết lập vùng đặc quyền về kinh tế 200 hải lý Về thềm lục địa, Việt Nam khẳng định quan điểm dựa theo nguyên tắc kéo dài tự nhiên của lãnh thổ đất liền của quốc gia ven biển ra cho đến mép ngoài của rìa lục địa Việt Nam cũng tham gia vào nhóm ủng hộ nguyên tắc công bằng áp dụng trong phân định các vùng biển và thềm lục địa chồng lấn giữa các quốc gia ven biển đối diện hoặc kế cận

Ngày 12/11/1982, Chính phủ Việt Nam ra Tuyên bố về đường cơ sở để tính

chiều rộng lãnh hải Theo đó, đường cơ sở của Việt Nam là hệ thống đường cơ sở

thẳng gồm 11 đoạn đi từ điểm 0 nằm trên đường thẳng nối liền đảo Thổ Chu và đảo Poulo Wai (Campuchia) qua các điểm A1 - A11 nối liền các đảo chạy dọc theo bờ biển Việt Nam trừ phần trong vịnh Bắc Bộ Tuyên bố cũng nêu rõ đường cơ sở để tính

chiều rộng lãnh hải của các quần đảo Hoàng Sa và Trường Sa sẽ được quy định cụ thể trong một văn bản tiếp theo phù hợp với 5 điểm của bản Tuyên bố ngày 12/5/1977 của Chính phủ Việt Nam với nội dung các đảo và quần đảo thuộc lãnh thổ Việt Nam đều

có lãnh hải, vùng tiếp giáp lãnh hải, vùng đặc quyền kinh tế và thềm lục địa riêng Ngày 23/6/1994, Quốc hội nước Cộng hòa xã hội chủ nghĩa Việt Nam (CHXHCN Việt Nam) đã ra Nghị quyết về việc phê chuẩn văn kiện pháp lý quan trọng này Điểm 1 trong Nghị quyết nêu rõ: "Bằng việc phê chuẩn Công ước của LHQ về Luật Biển năm 1982, nước CHXHCN Việt Nam biểu thị quyết tâm cùng cộng đồng quốc tế xây dựng một trật tự pháp lý công bằng, khuyến khích sự phát triển và hợp tác trên biển" Quốc hội khẳng định chủ quyền của Việt Nam đối với các vùng nội thủy, lãnh hải, quyền chủ quyền và quyền tài phán đối với vùng tiếp giáp lãnh hải, vùng ĐQKT và thềm lục địa Việt Nam trên cơ sở các quy định của Công ước và các nguyên tắc của pháp luật quốc tế, yêu cầu các nước khác tôn trọng các quyền nói trên của Việt Nam

Ngày 21/6/2012, Quốc hội nước CHXHCN Việt Nam thông qua Luật Biển Việt Nam Luật này gồm 7 chương, 55 điều, có hiệu lực thi hành từ ngày 01/01/2013 Chủ quyền của Việt Nam trên hai quần đảo Hoàng Sa và Trường Sa được khẳng định từ

điều 1 của Luật Biển Việt Nam Bộ luật này được soạn phù hợp với Công ước của LHQ về Luật Biển năm 1982

1.4.2 Các vùng biển và chế độ pháp lý chung

Theo Công ước quốc tế về Luật Biển 1982, biển được chia thành những vùng như sau: (Hình 1.9 và hình 1.5)

1 Vùng nước nội thủy: là vùng nước nằm bên trong đường cơ sở, dùng để tính

chiều rộng lãnh hải chạy dọc theo bờ biển Nó bao gồm hồ, cửa sông, các vịnh, cảng biển, vũng đậu tàu Cơ sở pháp lý của quốc gia đối với vùng nội thủy hoàn toàn giống như đối với đất liền

2 Vùng nước quần đảo: là vùng nằm trong đường cơ sở quần đảo do các quốc

gia quần đảo thiết lập

3 Lãnh hải: là đường tính từ đường cơ sở mở rộng ra biển tới một khoảng cách

nhất định Công ước 1982 quy định lãnh hải tối đa là 12 hải lý (12 x 1852m) Ranh giới ngoài của lãnh hải được coi là đường biên giới quốc gia trên biển

Phao số 0 không phải là điểm mốc của đường biên giới quốc gia trên biển, nó

là điểm đầu tiên của hệ thống tiêu mốc dẫn đường cho tàu thuyền vào cảng, được quy định theo luật Hàng Hải

Hình 1.9 Mô tả vùng lãnh hải và quyền tài phán (http://www.seasfoundation.org/)

Luật biển coi lãnh hải như một lãnh thổ chìm, một bộ phần hữu cơ của lãnh thổ quốc gia đối với quốc gia ven biển Quốc gia đó thực hiện thẩm quyền của mình về phòng thủ quốc gia, cảnh sát, thuế quan, đánh bắt cá, khai thác tài nguyên thiên nhiên, chống ô nhiễm và thực hiện phát triển bền vững

4 Vùng tiếp giáp lãnh hải mở rộng ra tới khoảng cách tối đa 24 hải lý tính từ

đường cơ sở Thẩm quyền quốc gia ven biển trong vùng tiếp giáp lãnh hải là quyền cảnh sát

5 Vùng đặc quyền kinh tế mở rộng tối đa 200 hải lý tính từ đường cơ sở

Vùng đặc quyền kinh tế được đặt dưới một chế độ pháp lý riêng, được điều chỉnh theo quy định của Công ước về Luật Biển 1982

Quốc gia ven biển có quyền đối với vùng đặc quyền kinh tế như sau:

a Thực hiện quyền chủ quyền về thăm dò và khai thác tài nguyên, bảo tồn và

quản lý tài nguyên sinh vật hoặc không phải sinh vật của vùng nước và đáy biển

b Thực hiện quyền tài phán theo quy định của Công ước 1982 về:

- Lắp đặt và sử dụng các đảo nhân tạo;

- Nghiên cứu khoa học về biển;

- Bảo vệ môi trường biển

Trong vùng đặc quyền kinh tế biển, các quốc gia có biển và các quốc gia không

có biển được hưởng các quyền lợi sau:

- Quyền được tự do hàng hải;

- Quyền được tự do hàng không;

- Quyền được tự do lắp đặt dây cáp và ống dẫn ngầm;

- Quyền được tự do sử dụng biển vào các mục đích hợp pháp quốc tế

6 Thềm lục địa bao gồm đáy biển và lòng đất dưới biển bên ngoài lãnh hải của

một quốc gia, trên toàn bộ phần kéo dài tự nhiên của quốc gia đó ra biển, với khoảng cách tối đa 200 hải lý tính từ đường cơ sở Nếu bờ ngoài của rìa lục địa có giơi hạn mở rộng, thì được phép kéo dài tới rìa lục địa theo Công ước 1982

7 Biển cả tiếp liền với vùng đặc quyền kinh tế Đây là vùng biển nằm ngoài

vùng đặc quyền kinh tế, nằm ngoài phạm vi chủ quyền và quyền tài phán của quốc gia ven biển Tất cả các quốc gia đều được hưởng các quyền tự do ở vùng biển cả Điều ấy bao gồm:

- Tự do đánh bắt hải sản;

- Tự do nghiên cứu khoa học

8 Vùng di sản chung của loài người bao gồm đáy biển và lòng đất dưới biển

nằm ngoài ranh giới của thềm lục địa

Hiện nay đang tồn tại hai khái niệm về đường cơ sở Đường cơ sở thông thường

và đường cơ sở thẳng

Hình 1.10 Đường cơ sở của biển Việt Nam gồm 11 điểm

a Đường cơ sở thông thường là đường ngấn nước thủy triều thấp nhất Phương

pháp tính đường cơ sở thông thường liên quan tới sự thay đổi mực nước triều, mực nước 0 của hải đồ Múc 0 của hải đồ rất khác nhau giữa các quốc gia và giữa các vùng biển Phương pháp này khó xác định khách quan và chính xác, nên ít được dùng

b Đường cơ sở thẳng được áp dụng cho trường hợp sau:

- Bờ biển khúc khuỷu, bị khoét sâu, lồi lõm;

- Bờ biển có đảo nằm gần sát và chạy dọc theo bờ;

- Bờ biển có điều kiện tự nhiên không ổn định do có sự hiện diện của các đồng bằng châu thổ của các sông

Một số địa chỉ URL tham khảo

2 Caris Marine http://www.caris.com

3 Coastal Oceanographic, Inc http://www.coastalo.comNational

4 ESRI Software http://www.esri.com/library/

5 Federal Geographic Data Committee http://fgdc.er.usgs.gov/fgdc.html

6 Hydrographic Society of America http://www.thsoa.org

7 Imagery and Mapping Agency (NIMA) http://www.nima.mil

8 International Hydrographic Organisation http://www.iho.shom.fr/iho.html

9 JANUS Technologies http://www.janus-tech.com

10 NOAA National Coast Survey http://chartmaker.ncd.noaa.gov

11 Offshore Systems Ltd http://www.osl.com/corporate

12 Primar Organisation http://www.primar.org

12 SeaBeam Instruments http://www.seabeam.com/

14 The Laser-scan Ltd., http://www.Laser-Scan.com/papers

15 The GIS Primer http://www.innovativesgis.com

CHƯƠNG 2 ĐỊNH VỊ TRÊN BIỂN

Xác định vị trí điểm trên biển gán với một hệ quy chiếu hay một khung tham chiếu quốc tế, nhằm liên kết với hệ thống thông tin địa lý GIS là mục đích chính của định vị trên biển

Xác định vị trí các điểm trên bề mặt trái đất đòi hỏi phải thành lập một khung tham chiếu thích hợp (DATUM), bao gồm các điểm tọa độ cơ sở, các tham số phù hợp với hình dạng và kích thước của trái đất Hiện nay thế giới sử dụng chủ yếu hệ tọa độ WGS 84 và khung tham chiếu quốc tế ITRF, điều này đảm bảo:

- Các tham số mô tả đầy đủ khung tham chiếu;

- Các giá trị tọa độ biểu diễn được chi tiết các hình thể và điểm trên bản đồ

2.1 NGUYÊN LÝ ĐỊNH VỊ TRÊN BIỂN

2.1.1 Trái đất

Tính toán, xác định vị trí và biểu diễn một điểm trên bề mặt trái đất lên một mặt phẳng là vấn đề trung tâm của trắc địa bản đồ trong lịch sử, đó cũng là lý do để hình thành ngành trắc địa bản đồ

Vị trí một điểm trên bề mặt trái đất khi biểu diễn trên bản đồ buộc phải liên quan đến những định nghĩa toán học Khi biểu diễn một bề mặt tự nhiên lên bản đồ, cần có hai cơ sở sau:

- Các định nghĩa toán học;

- Sự phù hợp chặt chẽ giữa địa hình tự nhiên với một mặt toán học quy chiếu

Hình 2.1 Mặt quy chiếu trái đất

Một mặt toán học quy chiếu được sử dụng cho một phạm vi nhất định thường là:

- Mô tả trái đất có hình dạng Elipxoid tròn xoay;

- Có bề mặt cong của hình cầu để biểu diễn vị trí điểm tự nhiên trên mặt đất;

- Có hệ thống tọa độ để xác định vị trí của địa hình tự nhiên lên mặt toán học;

- Có mô hình Geoid

Ba điều đầu tiên liên quan đến các định nghĩa toán học Điều thứ tư liên quan đến đặc tính vật lý Các thuộc tính vật lý và toán học đó có liên quan chặt chẽ với nhau nhằm xác định các giá trị độ cao hay chênh cao trong hệ tọa độ 3 chiều, gồm có 2 chiều tọa độ phẳng và 1 chiều độ cao, đó là độ cao so với mặt toán học tham chiếu

2.1.2 Elipxoid

Hình 2.2 Elipxoid trái đất Elipxoid là mặt toán học bậc bốn, khi mà tất cả các đường cong giao nhau tại một

vị trí trên elipxoid là các vòng tròn Tại bất kỳ điểm nào trên bề mặt Elipxoid, có vô số

mặt phẳng trực giao chứa pháp tuyến với Elipxoid đi qua điểm ấy Tại điểm bất kỳ trên Elipxoid, luôn tồn tại một góc lệch nhỏ, giữa pháp tuyến của nó với phương của dây dọi Góc lệch này thay đổi theo vĩ độ và theo các tham số xây dựng mô hình Elipxoid

Bề mặt Elipxoid có nguồn gốc toán học, cho nên nó được sử dụng rộng rãi như là một khung tham chiếu, nhằm biểu diễn các thành phần tọa độ của điểm bất kỳ trên trái đất Tuy nhiên, có hạn chế về độ cao, khi nó phải xấp xỉ với bề mặt tự nhiên của địa hình trái đất

2.1.3 Elipxoid địa phương

Hình 2.3 Mô tả Elipxoid địa phương Mặt đất là mặt cong, để biểu diễn trên mặt phẳng sao cho chính xác, ít biến dạng nhất cần phải thực hiện theo một quy luật toán học nhất định gọi là phép chiếu bản đồ

Để thực hiện phép chiếu bản đồ, trước tiên chiếu mặt đất tự nhiên về mặt elipxoid,sau

đó chuyển từ mặt chuẩn này sang mặt phẳng Tùy theo vị trí địa lý của từng quốc gia

mà có thể áp dụng elipxoid và các phép chiếu bản đồ cho phù hợp

Phép chiếu bản đồ UTM (Universal Transverse Mercator) là phép chiếu hình trụ

ngang đồng góc Phép chiếu UTM có ưu điểm là độ biến dạng được phân bố đều và có trị số nhỏ; mặt khác hiện nay để thuận tiện cho việc sử dụng hệ tọa độ chung trong khu vực và thếgiới, Việt Nam đã sử dụng lưới chiếu này trong hệ tọa độ Quốc gia VN-

2000 thay cho phép chiếu Gauss-Kruger trong hệ tọa

độ cũ HN-72

Trong phép chiếu UTM, các múi chiếu đều có

kinh tuyến trục suy biến thành đường thẳng đứng được

chọn làm trục OX; xích đạo suy biến thành đường nằm

ngang chọn làm trục OY, đường thẳng OX vuông góc

với OY tạo thành hệ tọa độ vuông góc phẳng UTM

trên các múi chiếu Hình 2.4

Để trị số hoành độ Y không âm, người ta quy ước

rời trục OX qua phía tây 500km và quy định ghi hoành độ Y có kèm số thứ tự múi chiếu ở phía trước Trên bản đồ địa hình, để tiện cho sử dụng người ta đã kẻ những đường thẳng song song với trục OX và OY tạo thành lưới ô vuông tọa độ Hệ tọa độ vuông góc phẳng UTM này được sử dụng trong hệ tọa độ VN-2000

Hệ tọa độ VN-2000 được Thủ tướng Chính phủ ký quyết định là hệ tọa độ Trắc địa Bản đồ Quốc gia Việt Nam và có hiệu lực từ ngày 12/8/2000 Hệ tọa độ này có các đặc điểm:

- Sử dụng Elipxoid WGS-84 (World Geodesic System1984) làm Elip thực dụng,

Elip này có bán trục lớn a = 6378137, độ dẹt α= 1:298,2

- Sử dụng phép chiếu và hệ tọa độ vuông góc phẳng UTM

- Gốc tọa độ trong khuôn viên Viện Khoa học Đo đạc và Bản đồ, Hoàng Quốc Việt, Hà Nội

Về độ cao của điểm tự nhiên trên bề mặt trái đất đối với mặt Geoid và Elipxoid địa phương mà nó tham chiếu Ta có mô hình 2.5 chỉ ra mối liên hệ giữa độ cao Elipxoid và độ cao Geoid

Hình 2.5 Các thành phần độ cao điểm P địa hình tự nhiên Việc tính xấp xỉ với độ chính xác vài mm có thể như sau:

với là độ cao Elipxoid xác định bằng công nghệ GNSS; là trị đo thủy chuẩn có hiệu chỉnh trọng lực; còn gọi là độ cao Geoid Công thức này là xấp xỉ bởi

vì nó chưa xem xét đến sự khác biệt về chiều dài của mô hình Elipxoid với Geoid Trị đo được dẫn từ trạm nghiệm triều quy định của quốc gia ven biển Tiêu chuẩn SP-32 của IHO quy định: “Độ cao trung bình của mặt biển tại trạm nghiệm triều được tham chiếu từ số liệu đo nghiệm triều trong 19 năm liên tục Các số liệu nghiệm triều được xác định theo giờ và tham chiếu với mực chuẩn 0 cố định”