Tính chuyển giá trị trọng lực giữa các hệ triều

Mục tiêu của bài báo là tính chuyển giá trị trọng lực giữa các hệ triều. Bài viết nghiên cứu về hệ triều trung bình, hệ triều không, hệ không phụ thuộc triều và ảnh hưởng của triều đến trọng lực, tìm hiểu và ứng dụng các công thức tính số hiệu chỉnh cho trị đo trọng lực khi tính chuyển giữa các hệ triều.

Tạp chí Khoa học Kỹ thuật Mỏ - Địa chất Tập 60, Kỳ (2019) 67 - 72 67 Tính chuyển giá trị trọng lực hệ triều Nguyễn Thành Lê 1, Nguyễn Văn Sáng 2, * Viện Kỹ thuật cơng trình đặc biệt, Học viên kỹ thuật quân sự, Việt Nam Khoa Trắc địa Bản đồ Quản lý Đất đai, Trường Đại học Mỏ - Địa chất, Việt Nam THƠNG TIN BÀI BÁO TĨM TẮT Quá trình: Nhận 10/05/2019 Chấp nhận 20/07/2019 Đăng online 30/08/2019 Mục tiêu báo tính chuyển giá trị trọng lực hệ triều Bài báo nghiên cứu hệ triều trung bình, hệ triều khơng, hệ không phụ thuộc triều ảnh hưởng triều đến trọng lực, tìm hiểu ứng dụng cơng thức tính số hiệu chỉnh cho trị đo trọng lực tính chuyển hệ triều Các số hiệu chỉnh tính tốn thực nghiệm cho điểm phân bố dọc đất nước Việt Nam Các kết tính tốn cho thấy ảnh hưởng triều đến giá trị trọng lực đáng kể; Chúng thay đổi theo độ vĩ; Giữa hệ triều khác nhau, giá trị trọng lực điểm khác Đối với Việt Nam, số hiệu chỉnh tính chuyển từ hệ triều trung bình hệ triều khơng dao động từ 0.0141 mGal đến 0,0286 mGal, từ hệ triều trung bình hệ không phụ triều thuộc dao động từ 0.0164 mGal đến 0,0332 mGal, từ hệ triều không sang hệ không phụ triều thuộc dao động từ 0.0023 mGal đến 0.0046 mGal Do đó, trước giải tốn trắc địa cao cấp cần phải quy chuyển trị đo trọng lực hệ triều Từ khóa: Triều Hệ triều Trọng lực © 2019 Trường Đại học Mỏ - Địa chất Tất quyền bảo đảm Mở đầu Trọng lực trị đo quan trọng Trắc địa Số liệu trọng lực phục vụ nghiên cứu hình dáng, kích thước, trọng trường Trái đất, tính chuyển kết đo trắc địa xác, xây dựng mơ hình quasigeoid quốc gia (Małgorzata and Jan , 2014; Featherstone et al., 2018) thiết lập số liệu gốc trắc địa quốc gia (Phạm Hoàng Lân nnk., 2012) Số liệu trọng lực dùng để nghiên cứu tài nguyên, khoáng sản, cấu trúc vật chất lòng đất (Nguyễn Tuấn Dũng nnk., 2019) _ *Tác giả liên hệ E - mail: nguyenvansang@humg.edu.vn Triều tượng biến dạng Trái đất sức hút mặt trăng, mặt trời Triều chia làm thủy triều, khí triều địa triều Triều làm ảnh hưởng đến trị đo trắc địa nói chung có trị đo trọng lực (Hà Minh Hòa, 2014) Trước đây, kết đo trọng lực có độ xác chưa cao số hiệu chỉnh triều trị đo tương đối nhỏ so với sai số đo nên bỏ qua Hiện nay, độ xác đo trọng lực tăng lên số hiệu chỉnh ảnh hưởng triều trị đo trọng lực đáng kể cần phải xem xét, tính tốn (Chen, 2009) Hơn nữa, triều có nhiều thành phần: thành phần trực tiếp, thành phần gián tiếp, thành phần cố định, thành phần biến đổi theo chu kỳ Tương ứng với số hiệu chỉnh cho thành phần 68 Nguyễn Thành Lê, Nguyễn Văn Sáng/Tạp chí Khoa học Kỹ thuật Mỏ - Địa chất 60 (4), 67 - 72 có hệ triều khác như: hệ triều trung bình, hệ triều không, hệ không phụ thuộc triều Khi xử lý tốn trắc địa có sử dụng nhiều loại số liệu khác phải đảm bảo số liệu đưa hệ triều (Jaak, 2008) Vì vậy, báo nghiên cứu hệ triều, cách tính số hiệu chỉnh tính chuyển trị đo trọng lực hệ triều tính toán thực nghiệm khu vực Việt Nam Phương pháp tính chuyển trị đo trọng lực hệ triều 2.1 Hiện tượng triều hệ triều Triều tượng biến dạng trái đất thay đổi ngoại lực (như sức hút mặt trăng, mặt trời, vật thể vũ trụ) lực quán tính Các lực tác động vào nước biển gọi thủy triều, tác động vào phần cứng trái đất gây địa triều, tác động vào khí gây triều khí (khí triều) Ảnh hưởng triều trái đất chia làm phần: phần có tính chất chu kỳ (gọi sóng triều chu kỳ) phần khơng theo chu kỳ (gọi sóng vùng) Các tác động sóng triều chu kỳ gọi hiệu ứng triều trực tiếp chu kỳ (cycle direct tide effect) Bằng cách lấy trung bình từ kết đo nhiều lần đại lượng khoảng thời gian xác định loại bỏ làm giảm ảnh hưởng sóng triều chu kỳ Các tác động sóng vùng gọi hiệu ứng triều trực tiếp thường trực (permanent direct tide effect) Ảnh hưởng sóng vùng đến trị đo không loại bỏ cách lấy trung bình kết đo Mặt khác, trái đất có tính chất đàn hồi Dưới tác động yếu tố gây triều tính chất đàn hồi trái đất gây nên hiệu ứng triều gián tiếp (Indirect tide effect) Hiện tượng đặc trưng hệ số “Love” Hiệu chỉnh ảnh hưởng thành phần triều khác có khái niệm hệ thống triều khác (gọi hệ triều) Trên giới, triều chia thành hệ triều (Hà Minh Hòa, 2014) là: hệ triều trung bình, hệ triều không hệ không phụ thuộc triều: - Hệ triều trung bình (Mean Tide System): hệ triều mà hiệu ứng triều chu kỳ bị loại bỏ, biến dạng triều thường trực (cả trực tiếp gián tiếp) tồn - Hệ triều khơng (Zero Tide System): hệ triều mà hiệu ứng triều trực tiếp bị loại bỏ, hiệu ứng triều gián tiếp tồn - Hệ khơng phụ thuộc triều (Tide-Free Nontidal System): hệ triều mà tất hiệu ứng triều (trực tiếp gián tiếp) loại bỏ Các trị đo trắc địa nói chung đo trọng lực nói riêng quốc gia tính tốn hệ triều trung bình Các mơ hình giới mơ hình EGM, MDT…, khung quy chiếu quốc tế thường xây dựng hệ không phụ thuộc triều Theo họp Hội Trắc địa quốc tế IAG năm 1983 Hamburg Nghị số 16, theo trị đo sử dụng Trắc địa phải tương ứng với hệ triều khơng (Hà Minh Hòa, 2014) Ở hệ triều khác giá trị trị đo khác Do đó, xử lý kết hợp loại trị đo trọng lực nước với mơ hình quốc tế cần phải quy chuyển trị đo hệ triều thống Như vậy, việc tính tốn chuyển đổi giá trị trọng lực hệ triều cần thiết 2.2 Tính chuyển giá trị trọng lực hệ triều - Tính chuyển gi�ừ hệ triều trung bình sang hệ triều khơng STT 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 Độ vĩ độ 25 24 24 23 23 22 22 21 21 20 20 19 19 18 18 17 17 16 16 15 15 14 14 13 13 12 12 11 11 10 10 9 8 phút 30 30 30 30 30 30 30 30 30 30 30 30 30 30 30 30 30 Số hiệu chỉnh (mGal) -0.0141 -0.0147 -0.0153 -0.0159 -0.0165 -0.0170 -0.0176 -0.0181 -0.0187 -0.0192 -0.0197 -0.0202 -0.0207 -0.0212 -0.0217 -0.0222 -0.0226 -0.0230 -0.0235 -0.0239 -0.0243 -0.0247 -0.0251 -0.0254 -0.0258 -0.0261 -0.0265 -0.0268 -0.0271 -0.0274 -0.0276 -0.0279 -0.0282 -0.0284 -0.0286 70 Nguyễn Thành Lê, Nguyễn Văn Sáng/Tạp chí Khoa học Kỹ thuật Mỏ - Địa chất 60 (4), 67 - 72 Bảng Số hiệu chỉnh chuyển trị đo trọng lực từ hệ triều trung bình sang hệ khơng phụ thuộc triều STT 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 Độ vĩ độ 25 24 24 23 23 22 22 21 21 20 20 19 19 18 18 17 17 16 16 15 15 14 14 13 13 12 12 11 11 10 10 9 8 phút 30 30 30 30 30 30 30 30 30 30 30 30 30 30 30 30 30 Số hiệu chỉnh (mGal) -0.0164 -0.0171 -0.0178 -0.0184 -0.0191 -0.0198 -0.0204 -0.0211 -0.0217 -0.0223 -0.0229 -0.0235 -0.0241 -0.0246 -0.0252 -0.0257 -0.0262 -0.0267 -0.0272 -0.0277 -0.0282 -0.0286 -0.0291 -0.0295 -0.0299 -0.0303 -0.0307 -0.0311 -0.0314 -0.0318 -0.0321 -0.0324 -0.0327 -0.0330 -0.0332 Nhận xét - Từ kết thực nghiệm bảng 1, bảng cho thấy ảnh hưởng triều đến trị đo trọng lực lãnh thổ Việt Nam tăng dần từ Bắc vào Nam, gần Xích đạo ảnh hưởng nhiều - Bảng cho thấy số hiệu chỉnh tính chuyển từ hệ triều trung bình hệ triều không dao động từ 0.0141 mGal đến 0,0286 mGal, chênh lệch ảnh hưởng điểm cực Nam điểm cực Bắc đất nước khoảng 0.0145 mGal Chênh lệch hai điểm có khoảng cách vĩ độ 30’ lớn 0.6 μGal Bảng Số hiệu chỉnh chuyển trị đo trọng lực từ hệ triều không sang hệ không phụ thuộc triều Độ vĩ Số hiệu chỉnh STT (mGal) độ phút 25 -0.0023 24 30 -0.0024 24 -0.0025 23 30 -0.0025 23 -0.0026 22 30 -0.0028 22 -0.0028 21 30 -0.0030 21 -0.0030 10 20 30 -0.0031 11 20 -0.0032 12 19 30 -0.0033 13 19 -0.0034 14 18 30 -0.0034 15 18 -0.0035 16 17 30 -0.0035 17 17 -0.0036 18 16 30 -0.0037 19 16 -0.0037 20 15 30 -0.0038 21 15 -0.0039 22 14 30 -0.0039 23 14 -0.0040 24 13 30 -0.0041 25 13 -0.0041 26 12 30 -0.0042 27 12 -0.0042 28 11 30 -0.0043 29 11 -0.0043 30 10 30 -0.0044 31 10 -0.0045 32 30 -0.0045 33 -0.0045 34 30 -0.0046 35 -0.0046 - Từ kết Bảng cho thấy số hiệu chỉnh tính chuyển từ hệ triều trung bình hệ khơng Nguyễn Thành Lê, Nguyễn Văn Sáng/Tạp chí Khoa học Kỹ thuật Mỏ - Địa chất 60 (4), 67 - 72 phụ triều thuộc dao động từ 0.0164 mGal đến 0,0332 mGal, chênh lệch ảnh hưởng điểm cực Nam điểm cực Bắc đất nước khoảng 0.0168 mGal Chênh lệch hai điểm có khoảng cách vĩ độ 30’ lớn 0.7 μGal - Từ kết Bảng cho thấy số hiệu chỉnh tính chuyển từ hệ triều khơng sang hệ không phụ triều thuộc dao động từ 0.0023 mGal đến 0.0046 mGal - Nếu so sánh giá trị hiệu chỉnh với độ xác điểm trọng lực hạng I ±0.03mGal giá trị có ảnh hưởng tới độ xác đo trọng lực Như cần phải xem xét đến số hiệu chỉnh xây dựng hệ thống trọng lực cho Việt Nam - Trong thực toán trắc địa cao cấp có sử dụng nhiều loại số liệu khác cần phải quy chuyển chúng hệ triều trước đưa vào tính toán Kết luận - Ảnh hưởng triều đến trị đo trọng lực lãnh thổ Việt Nam đáng kể, tăng dần từ Bắc vào Nam, gần xích đạo ảnh hưởng nhiều Do cần hiệu chỉnh ảnh hưởng triều vào kết đo để nâng cao độ xác cho trị đo, đặc biệt mạng lưới trọng lực hạng cao - Với điểm trọng lực, hệ triều khác giá trị trọng lực khác nhau, xử lý tốn trắc địa cao cấp u cầu độ xác cao có sử dụng số liệu trọng lực từ nhiều nguồn gốc khác cần tính chuyển hệ triều - Đối với Việt Nam, số hiệu chỉnh tính chuyển từ hệ triều trung bình hệ triều khơng dao động từ 0.0141 mGal đến 0,0286 mGal, từ hệ triều trung bình hệ khơng phụ triều thuộc dao động từ 71 0.0164 mGal đến 0,0332 mGal, từ hệ triều không sang hệ không phụ triều thuộc dao động từ 0.0023 mGal đến 0.0046 mGal Tài liệu tham khảo Chen J Y., 2009 Permanent tides and Geodetic Datum Acta Geodetic et Cartograpica Sinica 29(1) Featherstone W E., McCubbine J C., Brown N J., Claessens S J., Filmer M S., Kirby J F., 2018 The first Australian gravimetric quasigeoid model with location-specific uncertainty estimates Journal of Geodesy 92(2) 149 - 168 Hà Minh Hòa, 2014 Lý thuyết thực tiễn trọng lực trắc địa Nhà xuất khoa học kỹ thuật Hà Nội Jaak M., 2008 The treatment of the permanent tide in EUREF products Finnish Geodetic Institute (FGI) Masala Finland Małgorzata S and Jan K., 2014 GDQM-PL13 - the new gravimetric quasigeoid model for Poland Geoinformation 6(1) 5-19 Nguyễn Tuấn Dũng, Kulinich R G., Nguyễn Văn Sáng, Bùi Công Quế, Nguyễn Bá Đại, Nguyễn Kim Dũng, Trần Tuấn Dương, Trần Trọng Lập, 2019 Nâng cao độ xác dị thường trọng lực xác định số liệu đo cao vệ tinh phục vụ nghiên cứu cấu trúc đáy biển Việt Nam Tạp chí Địa chất Thái Bình Dương 62-73 DOI: 10 30911/ 0207 – 4028 - 2019 - 38 - - 62 – 73 (Tiếng Nga) Phạm Hoàng Lân (chủ biên), Đặng Nam Chinh, Dương Vân Phong, Vũ Văn Trí, 2017 Trắc địa cao cấp đại cương (tái lần thứ có chỉnh sửa) Nhà xuất khoa học kỹ thuật 72 Nguyễn Thành Lê, Nguyễn Văn Sáng/Tạp chí Khoa học Kỹ thuật Mỏ - Địa chất 60 (4), 67 - 72 ABSTRACT Transformation of the gravity observations between tide systems Le Thanh Nguyen 1, Sang Van Nguyen 2*, Institute of Techniques for Special Engineering, Military Technical Academy, Vietnam and Geology, Vietnam Faculty of Geomatics and Land Administration, Hanoi University of Minning The target of this paper is transformation of the gravity observations between the tide systems In this paper the mean-tide, zero-tide, nontidal systems and the effect of tide on gravity observations were reseached Then, the formulas for transformation of the gravity observations between the tide systems were searched and applied The gravity contributions of the tide were computed for the points distributed along the Vietnam territory The experimental results have show that the effect of the tide on gravity are remarkable; They depend on latitude of the observation points; In the diffirent tide systems the gravity contribution of the tide are diffirence For Vietnamese territory, the corrections for transformation from the mean tide system to the zero tide system varies from 0.0141 mGal to 0.0286 mGal, from the mean tide system to the nontidal system varies from 0.0164 mGal to 0,0332 mGal, from the zero tide system to nontidal system varies from 0.0023 mGal to 0.0046 mGal So, after solving the geodesy problems, the gravity observations need to be transfered to the united tide system  ... hệ triều, cách tính số hiệu chỉnh tính chuyển trị đo trọng lực hệ triều tính tốn thực nghiệm khu vực Việt Nam Phương pháp tính chuyển trị đo trọng lực hệ triều 2.1 Hiện tượng triều hệ triều Triều... quốc tế cần phải quy chuyển trị đo hệ triều thống Như vậy, việc tính tốn chuyển đổi giá trị trọng lực hệ triều cần thiết 2.2 Tính chuyển giá trị trọng lực hệ triều - Tính chuyển giừ .. .trọng lực từ nhiều nguồn gốc khác cần tính chuyển hệ triều - Đối với Việt Nam, số hiệu chỉnh tính chuyển từ hệ triều trung bình hệ triều không dao động từ 0.0141 mGal đến 0,0286 mGal, từ hệ triều