Bài giảng hàng hải cơ bản cho nghề cá

TRƯỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG TRẦN ĐỨC LƯỢNG HÀNG HẢI CƠ BẢN CHO NGHỀ CÁ NHA TRANG 2017 CHƯƠNG MỤC NỘI DUNG TRANG MỤC LỤC PHẦN I CHƢƠNG I CHƢỚNG II NHỮNG KIẾN THỨC CƠ BẢN TRÁI ĐẤT I.1 Hình dạng kích thƣớc Trái Đất I.2 Hệ tọa độ địa lý I.3 Hƣớng thẳng đứng, loại vĩ độ I.4 Câu hỏi ôn tập CÁC KHÁI NIỆM CƠ BẢN TRONG HÀNG HẢI II.1 Đơn vị đo chiều dài tốc độ hàng hải II.2 Hiệu vĩ độ, hiệu kinh độ II.3 Độ cao hàng hải II.4 Chân trời nhìn thấy II.5 Tầm nhìn xa ánh sáng mục tiêu II.6 Các hệ thống phân chia phƣơng hƣớng mặt phẳng chân trời II.7 Câu hỏi tập 1 7 8 10 11 12 13 15 18 CHƢƠNG III PHƢƠNG HƢỚNG CHUYỂN ĐỘNG CỦA TÀU III.1 Sơ lƣợc thiết bị hƣớng tàu III.2 Từ trƣờng Trái Đất III.3 Phƣơng hƣớng chuyển động tàu III.4 Xác định độ lệch riêng la bàn từ III.5 Khử độ lệch riêng la bàn từ III.6 Tính tốn lập bảng độ lệch dƣ III.7 Câu hỏi tập 20 20 24 28 32 36 40 42 CHƢƠNG IV XÁC ĐỊNH QUÃNG ĐƢỜNG TÀU ĐI ĐƢỢC TRÊN BIỂN IV.1 Tốc độ tàu biển IV.2 Các yếu tố ngoại cảnh làm thay đổi tốc độ tàu IV.3 Các thiết bị đo tốc độ quãng đƣờng IV.4 Xác định tốc độ tàu biển IV.5 Xác định quãng đƣờng tàu đƣợc biển IV.6 Xác định số hiệu chỉnh máy tính đƣờng IV.7 Câu hỏi tập 44 44 45 46 47 49 50 51 PHẦN II CHƢƠNG V HẢI ĐỒ - THỦY TRIỀU SỬ DỤNG HẢI ĐỒ V.1 Khái niệm công dụng hải đồ V.2 Phân loại hải đồ V.3 Nội dung hải đồ V.4 Độ tin cậy hải đồ V.5 Hải đồ Việt Nam V.6 Các toán tác nghiệp hải đồ Mercator V.7 Chuẩn bị hải đồ biển – Bảo quản hải đồ V.8 Tu chỉnh hải đồ V.9 Câu hỏi ôn tập 52 52 52 54 56 57 71 75 76 80 CHƢƠNG VI TÍNH TỐN THỦY TRIỀU TRONG HÀNG HẢI VI.1 Vai trò thủy triều hàng hải VI.2 Các thuật ngữ định nghĩa thủy triều VI.3 Tính tốn thủy triều theo bảng thủy triều Việt Nam VI.4 Một số phƣơng pháp tính tốn khác 81 81 81 84 87 CHƯƠNG MỤC VI.5 Câu hỏi ôn tập PHẦN III NỘI DUNG TRANG 96 CÁC PHƯƠNG PHÁP HÀNG HẢI BẰNG ĐỊA VĂN 97 CHƢƠNG VII HÀNG HẢI DỰ ĐOÁN VII.1 Khái niệm chung VII.2 Một số quy định tác nghiệp hải đồ VII.3 Đƣờng vị trí tàu khơng có ngoại cảnh tác dụng VII.4 Đƣờng vị trí tàu có gió tác dụng VII.5 Xác định độ dạt gió VII.6 Đƣờng vị trí tàu có dịng chảy tác dụng VII.7 Xác định góc dạt dịng chảy tốc độ tàu VII.8 Đƣờng vị trí tàu có gió dịng chảy tác dụng VII.9 Xác định góc dạt tổng hợp VII.10 Sai số vi trí dự đoán phƣơng pháp vẽ VII.11 Hàng hải dự đốn cách tính VII.12 Câu hỏi tập 97 97 98 99 101 104 105 107 109 111 114 117 124 CHƢƠNG VIII XÁC ĐỊNH VỊ TRÍ TÀU BẰNG QUAN SÁT MỤC TIÊU NHÌN THẤY VIII.1 Khái niệm chung VIII.2 Đƣờng đẳng trị đƣờng vị trí VIII.3 Sự dịch chuyển đƣờng vị trí VIII.4 Quan trắc đo đạc thông số hàng hải VIII.5 Các loại sai số quan sát xác định vị trí tàu VIII.6 Đánh giá sai số đo đạc VIII.7 Xác định vị trí tàu hai góc kẹp ngang VIII.8 Xác định vị trí tàu ba phƣơng vị VIII.9 Xác định vị trí tàu hai phƣơng vị VIII.10 Xác định vị trí tàu ba khoảng cách VIII.11 Xác định vị trí tàu hai khoảng cách VIII.12 Xác định vị trí tàu phƣơng vị khoảng cách VIII.13 Xác định vị trí tàu phƣơng vị góc kẹp ngang VIII.14 Xác định vị trí tàu khoảng cách góc kẹp ngang VIII.15 Câu hỏi ơn tập 126 TÀI LIỆU THAM KHẢO 126 127 131 135 139 140 143 145 147 148 149 150 151 151 152 Hàng hải Cơ cho nghề cá Chương I PHẦN I NHỮNG KIẾN THỨC CƠ BẢN CHƯƠNG I TRÁI ĐẤT I.1 HÌNH DẠNG VÀ KÍCH THƯỚC TRÁI ĐẤT Trái Đất hành tinh thuộc Thái dương hệ (Hệ Mặt Trời), hình dạng kích thước nghiên cứu từ thời xa xưa Suốt thời gian dài lịch sử người ta cho bề mặt Trái Đất phẳng, từ thời thượng cổ người ta biết chứng bề mặt cong Trái Đất Vào khoảng kỷ XVII hình dạng kích thước Trái Đất xác định cách chắn Các cơng trình nghiên cứu từ kỷ XVII đến kỷ XX phần khác Trái Đất cho thấy khơng hồn tồn hình cầu Hiện có quan niệm hình dạng kích thước Trái Đất sau: Trái Đất vật lý: Trái Đất có hình dạng phức tạp khơng giống vật thể hình học biết Bề mặt khơng phẳng, khơng cong mà lồi lõm, có tổng diện tích khoảng 510.083.000 Km2 Nhìn từ ngồi vũ trụ, Trái Đất cầu nước Lục địa, đất liền hịn đảo nhỏ chiếm khoảng 29% diện tích bề mặt, có khoảng 1% lục địa quanh năm bị băng tuyết bao phủ, độ cao trung bình so với mặt nước biển khoảng 870m, chỗ cao khoảng 8000m Cịn đại dương chiếm tới 71% diện tích bề mặt với độ sâu trung bình so với mặt nước biển khoảng 3800m, chỗ sâu khoảng 11.000m Trái Đất với bề mặt tự nhiên gọi Trái Đất vật lý, hình I-1a Trái Đất Geoid: Trái Đất vật lý có hình dạng vơ phức tạp, nhiên so sánh chênh lệch độ cao độ sâu với kích thước Trái Đất lồi lõm bề mặt không đáng kể Từ nảy sinh khái niệm “Mặt nước gốc” (MNG) Trái Đất Người ta quy ước lấy bề mặt đại dương yên tĩnh kéo dài xuyên qua lục địa tạo thành mặt cong khép kín làm Mặt nước gốc Trái Đất Hình dạng Trái Đất tạo MNG khép kín gọi Trái Đất Geoid (hay cịn gọi Trái Đất bình qn), hình I-1b Đặc điểm Trái Đất Geoid điểm phương đường pháp tuyến trùng với phương dây dọi (phương trọng lực) tổng bình phương khoảng cách từ mặt Geoid đến mặt đất nhỏ nhất, tức bề mặt gần với bề mặt vật lý (bề mặt thật) Trái Đất Tuy nhiên, phân bố vật chất không đồng cấu tạo vỏ c.Ellipsoid Thiên đỉnh a.Vật lý PN b.Geoid b a Hướng dây dọi PS Hình I-1 TĐL Hình I-2 Hàng hải Cơ cho nghề cá Chương I Trái Đất, nên trạng thái yên tĩnh Geoid có hình dạng phức tạp, khơng thể biểu diễn quy luật tốn học định Mỗi quốc gia quy ước chọn riêng MNG lấy cao độ cịn gọi mặt chuẩn “số lục địa” Ở nước ta quy định lấy giá trị mực nước biển trung bình quan trắc nhiều năm trạm nghiệm triều Hòn Dấu - Đồ Sơn - Hải Phòng làm mặt chuẩn “số lục địa” cho nước Mọi điểm lục địa xác định độ cao so với MNG coi hệ thống độ cao Trái Đất Ellipsoid: Để tiện cho việc sử dụng tính tốn cần có mặt quy ước xác định theo quy luật toán học định gần với bề mặt thật Trái Đất Bề mặt quy ước xác định sau: Lấy hình Ellip có bán trục lớn a bán kính Trái Đất xích đạo, bán trục nhỏ b bán kính Trái Đất hai cực, cho Ellip quay quanh bán trục nhỏ b thu mặt Ellipsoid, hình I-2 Mặt Ellipsoid định vị cho trục quay trùng với trục quay Trái Đất, tâm trùng với tâm trọng lực (tâm vật chất) Trái Đất Kết có bề mặt quy ước xác định toán học gần với bề mặt thật Trái Đất Trái Đất gọi Trái Đất Ellipsoid, hình I-1c Các thông số đặc trưng Trái Đất Ellipsoid là: - Bán trục lớn a (Equatorial radius) - Bán trục nhỏ b (Polar radius) - Độ dẹt  (Ellipticity):  ab a -Độ lệch tâm e (Eccentricity): e  a  b2 a2 (1.1) (1.2) Nếu thông số Ellipsoid xác định hợp lý khoảng cách mặt Geoid Ellipsoid không vượt 150m Việc xác định giá trị địi hỏi phải tiến hành đo đạc toàn bề mặt Trái Đất, nhiệm vụ khó khăn phức tạp, nước lại sử dụng Ellip tham khảo riêng nước mình, có kích thước xác định dựa kết đo đạc lãnh thổ nước kết hợp đo lãnh thổ nước lân cận Như nước khu vực có Ellipsoid tham khảo có kích thước định định vị cho gần trùng với mặt Geoid lãnh thổ nước Hình I-3 khu vực đó, hình I-3 Các số liệu trắc địa đo mặt đất tính chuyển lên mặt Ellipsoid tham khảo sau tính chuyển lên mặt phẳng Hiện nay, giới có đến hàng trăm Ellipsoid tham khảo, bảng I-1 giới thiệu số Ellip sử dụng phổ biến Ở nước ta, trước 1975 miền Bắc sử dụng Ellip Krasovsky, miền Nam sử dụng Ellip Clark (trước 1955) Ellip Everest (sau 1955) Từ 1975 đến 2000 nước thống sử dụng Ellip Krasovsky Từ 12/8/2000 trở Chính phủ có định chuyển TĐL Hàng hải Cơ cho nghề cá Chương I sang sử dụng Ellip WGS-84 cho hoạt động trắc địa đo vẽ đồ Hệ tọa độ quốc gia VN-2000 Tên Ellipsoid Airy Astronomical Union Bessel Clark Everest International Krasovsky WGS – 72 WGS – 84 Bảng I-1: Một số Ellipsoid Trái Đất Năm Nước sử dụng a (m) b (m) tính 1844 Anh 6.377.563 6.356.257 1968 Quốc tế 6.378.160 6.356.775 1841 Đức, Nhật… 6.377.397 6.356.079 1880 Pháp,Nam phi 6.378.249 6.356.515 1830 Ấn độ… 6.377.276 6.356.075 1924 Quốc tế 6.378.388 6.356.912 1940 Nga, … 6.378.245 6.356.863 1972 Quốc tế 6.378.135 6.356.750 1984 Quốc tế 6.378.137 6.356.752  1:299,33 1:298,25 1:299.15 1:243,47 1:300,80 1:297,00 1:298,30 1:298,26 1:298,26 Trên giới, xu hướng sử dụng Ellipsoid hệ thống Trắc địa giới WGS – 84 (World Geodetic System) Chẳng hạn hệ thống định vị vệ tinh GPS, WGS – 84 sử dụng để tính tốn, dự đốn thơng báo lịch vệ tinh (từ 1987) Trái Đất hình cầu: Khi giải tốn hàng hải khơng địi hỏi độ xác cao, Trái Đất quan niệm hình cầu có khối lượng với Trái Đất Ellipsoid Bán kính Trái Đất R xác định dựa vào quan hệ: 4 R  a b 3 (1.3) Nếu thay thông số Ellip Krasovsky vào (I.3) thu R = 6371,1 Km I.2 HỆ TỌA ĐỘ ĐỊA LÝ Các điểm mặt đất xác định tọa độ, đại lượng đặc trưng cho vị trí điểm so với điểm gốc, đường gốc hay mặt gốc hệ tọa độ chọn Trong hàng hải sử dụng rộng rãi hệ tọa độ địa lý Hệ tọa độ địa lý quy định chung thống cho toàn Trái Đất, PN PN A φ λ N M PS Hình I-4 TĐL PS Hình I-5 Hàng hải Cơ cho nghề cá Chương I hệ tọa độ địa lý trục tọa độ xích đạo kinh tuyến gốc (kinh tuyến số 0), tọa độ điểm vị trí vĩ tuyến kinh tuyến qua điểm thể vĩ độ kinh độ Hệ tọa độ địa lý xây dựng sau, hình I-4 hình I-5: Trái Đất có trục quay PNPS qua hai cực địa lý cực Bắc (PN) cực Nam (PS), mặt phẳng chứa trục quay Trái Đất gọi mặt phẳng Kinh tuyến Giao tuyến mặt phẳng kinh tuyến với bề mặt Trái Đất đường cong, nửa đường cong giao tuyến kéo dài từ cực Bắc đến cực Nam Trái Đất gọi kinh tuyến (Meridian) Có thể dựng vơ số mặt phẳng nên có vơ số kinh tuyến, để định vị vị trí kinh tuyến mặt đất phải chọn kinh tuyến làm kinh tuyến gốc Hội nghị Quốc tế thủ đô Washington (Hoa kỳ) năm 1884 định lựa chọn kinh tuyến qua đài thiên văn Greenwich, gần thủ đô London (Anh) làm Kinh tuyến gốc (Prime Meridian) gọi Kinh tuyến số Mặt phẳng kinh tuyến gốc chia Trái Đất làm hai phần, người đứng kinh tuyến gốc, mắt nhìn phía cực Bắc phần bên phải gọi Đông bán cầu, phần bên trái gọi Tây bán cầu Mặt phẳng vng góc với trục quay Trái Đất cắt mặt đất gọi mặt phẳng vĩ tuyến, giao tuyến mặt phẳng vĩ tuyến với mặt đất đường tròn gọi vĩ tuyến (Parallel) Mặt phẳng vĩ tuyến qua tâm Trái Đất gọi mặt phẳng xích đạo, giao tuyến mặt phẳng xích đạo với mặt đất gọi đường xích đạo (Equator) Mặt phẳng xích đạo chia Trái Đất làm hai phần, phần phía có chứa cực Bắc địa lý PN gọi Bắc bán cầu, phần phía có chứa cực Nam địa lý PS gọi Nam bán cầu, vị trí vĩ tuyến định vị dựa vào mặt phẳng xích đạo Qua điểm A bề mặt Trái Đất ta dựng kinh tuyến vĩ tuyến, vị trí kinh tuyến vĩ tuyến qua A tọa độ địa lý (vĩ độ kinh độ) điểm A, hình I-5 Vĩ độ (Latitude), ký hiệu : Là góc tạo đường thẳng đứng qua điểm A với mặt phẳng xích đạo Vĩ độ tính từ mặt phẳng xích đạo đến hai cực Bắc Nam, tùy thuộc vị trí điểm cần xác định tọa độ thuộc bán cầu Điểm A nằm bán cầu Bắc có vĩ độ Bắc, ký hiệu N tính tốn lấy dấu dương (+) Điểm A nằm bán cầu Nam có vĩ độ Nam, ký hiệu S tính tốn lấy dấu âm (–) Vĩ độ có giá trị 00 điểm đường xích đạo đến 900 hai cực Bắc Nam Kinh độ (Longitude), ký hiệu : Là góc nhị diện mặt phẳng kinh tuyến gốc PNMPS mặt phẳng kinh tuyến PNNPS qua điểm A, độ lớn tính đơn vị góc đoạn cung nhỏ xích đạo MN nằm chắn kinh tuyến gốc kinh tuyến qua điểm A Kinh độ có giá trị từ 00 kinh tuyến gốc đến 1800 hai phía Đông Tây Điểm A nằm Đông bán cầu có kinh độ Đơng, ký hiệu E tính tốn lấy dấu dương (+) Điểm A nằm Tây bán cầu có kinh độ Tây, ký hiệu W tính tốn lấy dấu âm (−) Tóm lại: Tọa độ địa lý điểm bề mặt Trái Đất xác định hai giá trị vĩ độ  kinh độ  kèm theo tên nó, theo thơng lệ đề cập đến tọa độ địa lý điểm thể giá trị vĩ độ trước, giá trị kinh độ sau Ví dụ: Vũng Tàu có tọa độ: ( 10020/ N; 107004/ E) Đà Nẵng có tọa độ: (16007/ N; 108013/ E) TĐL Hàng hải Cơ cho nghề cá Chương I Hệ tọa độ địa lý đơn giản nên sử dụng rộng rãi ngành kinh tế kỹ thuật nói chung ngành Hàng hải nói riêng để thể vị trí tàu, vị trí mục tiêu, ngư trường, bãi cá.v.v…Tuy nhiên hệ tọa độ địa lý tính theo đơn vị góc nên giải toán Trắc địa, kỹ thuật định vị vệ tinh.v.v… khơng thuận lợi Do bên cạnh hệ tọa độ địa lý, người ta sử dụng số hệ tọa độ khác dùng đơn vị dài để giúp giải toán thuận lợi hơn, sau chuyển kết sang hệ tọa độ địa lý Bên cạnh hệ tọa độ địa lý có hệ tọa độ khác ứng dụng như: Hệ tọa độ địa tâm: Để thể vị trí điểm bề mặt Trái Đất, cịn sử dụng hệ tọa độ địa tâm Oxyz (Earth Centered Earth Fixed), cịn gọi Hệ tọa độ vng góc khơng gian Hệ tọa độ địa tâm xây dựng sau: Gốc tọa độ trùng với tâm Trái Đất, trục Oz trùng với trục Trái Đất có chiều dương hướng phía cực Bắc (PN), trục Ox giao tuyến mặt phẳng Kinh tuyến gốc với mặt phẳng xích đạo có chiều dương hướng từ tâm phía kinh tuyến gốc, trục Oy nằm mặt phẳng xích đạo vng góc với Ox có chiều dương hướng phía Đơng bán cầu, hình I-6 z PN Z F Rdt φ/ O X Y y λ x PS Hình I-6 Ellip kinh tuyến qua điểm F có phương trình sau: x  y2 z2  1 a2 b (1.4) Tọa độ điểm F biểu diễn sau F(X,Y,Z), đó: X  R dt cos  / cos   / Y  R dt cos  sin   / Z  R dt sin  (1.5) Trong đó: / vĩ độ địa tâm; Rdt mô đun véc tơ bán kính địa tâm R dt  a(1   sin ) (1.6) *Trong Hệ thống Trắc địa Thế giới (WGS-84), giá trị tọa độ địa tâm xác định sau: X  N  h  cos  cos   Y  N  h  cos  sin  Z  N  e  h sin     TĐL   (1.7) Hàng hải Cơ cho nghề cá Trong đó: Chương I φ, λ, h: Lần lượt vĩ độ, kinh độ độ cao điểm F so với mặt Ellipsoid N: Bán kính cong thiết diện pháp tuyến F e: Độ lệch tâm Trái Đất Ellipsoid * Trong Hệ tọa độ Quốc gia VN-2000 giá trị tọa độ địa tâm (X/, Y/, Z/) xác định theo công thức: X /  X  k X  0 Y   Z  / Y  Y0  k 0 X  Y   Z  / Z  Z  k   X   Y  Z Trong đó: (1.8) k: tỷ lệ biến dạng chiều dài hệ WGS – 84 Quốc tế so với Hệ VN-2000; (ω0, ψ0, ε0) góc quay Ơ-le trục tọa độ Hệ WGS – 84 Quốc tế so với Hệ VN-2000; ΔX0, ΔY0, ΔZ0 tọa độ tâm Hệ Hệ VN-2000 Trong ngành Trắc địa, Đồ bản, Thiên văn, Vũ trụ.v.v…Hệ tọa độ địa tâm sử dụng rộng rãi để xây dựng đồ, đo đạc, xác định vị trí mặt đất, vị trí thiên thể, vị trí vệ tinh… Chẳng hạn hệ thống định vị vệ tinh GPS, tọa độ vệ tinh XS,YS,ZS tọa độ người sử dụng (vị trí tàu) XU,YU,ZU, thể tính tốn hệ tọa độ địa tâm, sau máy tính chuyển kết sang hệ tọa độ địa lý để thị lên hình y Hệ tọa độ vng góc: Trong số trường hợp mặt cắt kinh tuyến biết, vị trí điểm xác định hệ tọa độ vng góc thuận tiện Hệ tọa độ vng góc Oxy có tâm trùng với tâm Trái Đất, trục Ox giao tuyến mặt phẳng kinh tuyến biết với mặt phẳng xích đạo, trục Oy trùng với trục Trái Đất, hình I-7 Vị trí điểm F kinh tuyến xác định hai giá trị x y; F(x,y) F/ ds x = r dy dx dφ O φ F y x O1 D Hình I-7 Phương trình Ellip kinh tuyến qua F là: x y2  1 a b2 xr y a cos   e sin  a (1  e ) sin   e sin  (1.9) (1.10) (1.11) Hệ tọa độ vng góc ứng dụng nhiều trắc địa xây dựng đồ TĐL Hàng hải Cơ cho nghề cá Chương I I.3 HƯỚNG THẲNG ĐỨNG, CÁC LOẠI VĨ ĐỘ Hướng thẳng đứng sở để giải nhiều toán hàng hải quan trọng, hướng cần xác định sử PN dụng cách hợp lí tính tốn hàng hải Tưởng xác định hướng thẳng đứng toán đơn giản sử dụng lắc tự thực tế khơng hồn tồn / vậy, đặc biệt hình dạng Trái Đất, φ O φ Q E quay phân bố trường lực làm cho toán phức tạp nhiều Nếu cho hướng thẳng đứng qua tâm Trái Đất tức trùng với véc tơ bán kính địa tâm hướng thẳng đứng gọi hướng PS thẳng đứng địa tâm, góc hướng thẳng đứng địa tâm với mặt phẳng xích đạo Hình I-8 gọi vĩ độ địa tâm, ký hiệu / (Hình I-8) Đo hướng thẳng đứng địa tâm toán phức tạp, chưa có thiết bị đo Trong thực tiễn để xác định hướng thẳng đứng người ta sử dụng dây dọi, hướng dây dọi vng góc với mặt Geoid thường không qua tâm Trái Đất, góc hướng dây dọi mặt phẳng xích đạo vĩ độ địa lí  Hướng dây dọi biểu thị hướng véc tơ gia tốc trọng trường, gia tốc tổng gia tốc hút gia tốc hướng tâm Trái Đất tự quay quanh trục Mối liên hệ vĩ độ địa lý vĩ độ địa tâm thể qua biểu thức: dRdt  sin 2 /   tg (   )   Rdt d  sin  / / Tính gần đúng:      /  11,6 sin 2 (1.12) (1.13) Trong γ (reduction) biến thiên vĩ độ địa lý vĩ độ địa tâm, giá trị 11,6 chênh lệch trung bình bán kính Trái Đất cực xích đạo tính hải lý Ở vĩ độ 450,  đạt giá trị cực đại 11,57 cịn xích đạo cực  = 1.7 CÂU HỎI ÔN TẬP Các dạng bề mặt kích thước Trái Đất? Các đường mặt hệ tọa độ địa lý? Tọa độ địa lý điểm, ứng dụng? Hệ toạ địa tâm, ứng dụng? Hệ tọa độ vng góc, ứng dụng? Các bán kính cong Trái Đất, tính tốn chiều dài cung kinh tuyến, vĩ tuyến? Các khái niệm hướng thẳng đứng, vĩ độ? TĐL Hàng hải Cơ cho nghề cá Chương VIII VIII.5 CÁC LOẠI SAI SỐ TRONG QUAN SÁT XÁC ĐỊNH VỊ TRÍ TÀU Như đề cập trên, vị trí tàu xác định phương pháp quan sát mục tiêu nhìn thấy kết nhiều hoạt động nghiệp vụ người cán hàng hải như: Sử dụng thiết bị máy móc hàng hải để quan trắc, đo đạc thông số hàng hải Hiệu chỉnh kết đo đạc Thao tác đo vẽ đường đẳng trị, đường vị trí hải đồ, v.v… Tất gặp phải sai số Bên cạnh đó, thân dụng cụ, thiết bị sử dụng để quan trắc tồn sai số Khả quan sát mắt, đặc điểm mục tiêu quan sát yếu tố môi trường ảnh hưởng không nhỏ đến kết đo vẽ Vì vị trí tàu tìm gặp phải sai số phải biết phân tích đánh giá độ xác vị trí tìm được, kịp thời hiệu chỉnh sai sót để đảm bảo cho tàu thuyền hoạt động an toàn Trong lý thuyết sai số đo đạc, theo nguyên nhân đặc điểm sai số, sai số phân thành loại sau: VIII.5.1 Sai số nhân tạo (nhầm lẫn): Nguyên nhân chủ yếu người, sai số có giá trị tuyệt đối lớn gấp nhiều lần giá trị thật, chúng là nhầm lẫn đo đạc, đọc số liệu, ghi chép, hiệu chỉnh kết đo, nội suy từ bảng tính, tác nghiệp lên hải đồ dụng cụ đo không hiệu chỉnh, kiểm nghiệm, điều chỉnh Có thể phát sai số cách tiến hành đo lại, kiểm tra lại loại trừ khỏi kết đo VIII.5.2 Sai số hệ thống: Là sai số lặp lặp lại quy luật suốt trình đo đạc, có tính chất đặc trưng khơng thay đổi dấu giá trị Đây loại sai số mà người biết nguyên nhân, giá trị hay quy luật tác động Nguyên nhân chủ yếu dụng cụ đo gây nên sai số có giá trị cố định vạch chia thước đo độ, sai số lắp đặt khung anten lệch khỏi mặt phẳng trục dọc tàu góc gây sai số trình phương vị mục tiêu, sai số la bàn từ, v.v… Loại tác động có quy luật ví dụ sai số số tốc độ kế gây sai số quãng đường, thời gian tác động lớn giá trị sai số lớn lên… Để loại trừ giảm bớt ảnh hưởng sai số hệ thống cần kiểm nghiệm hiệu chỉnh dụng cụ đo cách thận trọng, áp dụng phương pháp đo hợp lý tính số hiệu chỉnh vào kết đo VIII.5.3 Sai số ngẫu nhiên: Sai số ngẫu nhiên nhiều ngun nhân mn hình muôn vẻ mâu thuẫn lẫn gây Là sai số có giá trị tác động đến kết đo khác nhau, dấu độ lớn khơng thể xác định trước Tuy nhiên, qua khảo sát lý thuyết thực tế cho thấy sai số ngẫu nhiên xem đại lượng toán học ngẫu nhiên tuân theo quy luật xác suất định (quy luật phân bố Gauss), nghiên cứu quy luật cho phép nhận kết đáng tin cậy đánh giá độ xác Sai số ngẫu nhiên có tính chất sau: 1- Tính chất giới hạn: Trong điều kiện đo cụ thể, giá trị tuyệt đối sai số ngẫu nhiên không vượt giá trị định thường gọi sai số giới hạn Tính chất cho phép phát loại trừ kết nhầm lẫn 2- Tính chất đối xứng: Xác suất xuất sai số ngẫu nhiên có độ lớn ngược dấu chuỗi trị số đo Đây tính chất đối xứng sai số ngẫu nhiên TĐL 139 Hàng hải Cơ cho nghề cá Chương VIII 3- Tính chất tập trung: Trong chuỗi trị số đo, xác suất xuất sai số có trị số nhỏ thường lớn xác suất xuất sai số có trị số lớn Đây tính chất tập trung sai số ngẫu nhiên 4- Tính chất bù trừ: Khi số lần đo tăng đến vơ trung bình cộng sai số ngẫu nhiên thông số tiến tới Đây tính chất bù trừ sai số ngẫu nhiên, tính chất biểu diễn công thức: n  lim n  Trong đó: n  i n i 0 (8.29)  1      n tổng sai số đo đạc, n số lần đo Tất loại sai số tạo thành sai số tổng hợp ảnh hưởng đến độ xác vị trí tàu xác định VIII.6 ĐÁNH GIÁ SAI SỐ ĐO ĐẠC Khi đo đạc nhiều lần thơng số đó, dù cẩn thận đến thu kết lần đo khác Điều chứng tỏ kết đo luôn ẩn chứa sai số Kết đo khác độ xác đo đạc thấp Để đánh giá độ xác phép đo có nhiều phương pháp, thường sử dụng giá trị tuyệt đối sai số ngẫu nhiên bình phương chúng Phương pháp đánh giá tốt phương pháp không phụ thuộc vào dấu sai số ngẫu nhiên nhạy cảm với sai số lớn chuỗi trị số đo VIII.6.1 Sai số trung bình (θ) Giả sử giá trị thật thơng số cần đo đạc a Còn kết đo đạc sai số tương ứng Bảng VIII-1 Bảng VIII-1: Kết đo đạc Giá trị đo đƣợc (xi) x1 x2 … xn Lần đo … n Sai số đo đạc (Δi = a - xi) Δ1 Δ2 … Δn Vậy sai số trung bình phép đo (θ) là: n        n n   i1 n i (8.30) Như vậy, sai số trung bình (θ) phản ánh giá trị tuyệt đối sai số (tức loại trừ ảnh hưởng dấu sai số ngẫu nhiên) mà chưa nêu bật mức độ dao động sai số (mức độ tản mạn kết đo), dẫn đến việc đánh giá sai số trung bình có độ tin cậy khơng cao TĐL 140 Hàng hải Cơ cho nghề cá Chương VIII VIII.6.2 Sai số bình phƣơng trung bình (m) Đánh giá sai số phương pháp sai số bình phương trung bình (sai số trung phương) khắc phục hạn chế phương pháp sai số trung bình Phương pháp sai số bình phương trung bình nhà bác học Gauss đề xuất tính theo cơng thức: n m2         n 2 2 n  i 1 i n n m  i 1 n i (8.31) Giá trị m nhỏ kết đo xác Phương pháp đánh giá hoàn toàn tin cậy số lần đo n ≥ 10 Trong trường tổng quát, độ tin cậy xác định sai số trung phương đánh giá theo công thức: mm  m 2n (8.32) Để làm sáng tỏ ưu điểm đánh giá theo sai số bình phương trung bình, xét ví dụ sau Hai tổ tiến hành đo đại lượng điều kiện nhau, kết đánh Bảng VIII-2 Lần đo Σ Bảng VIII-2: So sánh phương pháp đánh giá Tổ I Tổ II Δi Δi Δi Δi2 +4 16 -2 -5 25 +4 16 -6 36 +4 16 +9 81 -6 36 -10 100 +9 81 +12 144 -14 196 +10 100 -17 289 56 502 56 638 θ=8 m = 8.47 θ=8 m = 9,55 Bảng VIII-2 cho thấy đánh giá theo sai số trung bình kết đo hai tổ hoàn toàn Nhưng áp dụng sai số bình phương trung bình cho thấy kết đo tổ I có độ xác cao tổ II Điều cho thấy việc đánh giá kết đo đạc theo sai số bình phương trung bình có độ tin cậy cao Tuy nhiên, sai số trung bình tính theo cơng thức (8.30) sai số bình phương trung bình tính theo công thức (8.31) gặp trở ngại phụ thuộc vào giá trị thật (a) thông số cần đo, giá trị chưa biết nên khơng thể tính sai số thành phần Δi Thông thường, từ giá trị đo nhận kết gần với giá trị thực thơng số, giá trị trung bình cộng chuỗi trị số đo (a0), tính theo cơng thức: TĐL 141 Hàng hải Cơ cho nghề cá Chương VIII n a0  x i 1 i (8.33) n Từ tính độ chênh sai V theo công thức: Vi = a0 – xi (8.34) Sai số bình phương trung bình tính theo công thức Bessel n m V i 1 i n  1 (8.35) Sai số bình phương trung bình giá trị trung bình cộng (a0) xác định theo công thức: ma  m n (8.36) Trong m sai số bình phương trung bình tính theo cơng thức (8.31) (8.35) VIII.6.3 Sai số giới hạn Sai số giới hạn trị tuyệt đối lớn sai số ngẫu nhiên mà không một sai số ngẫu nhiên dãy trị đo vượt qua Lý thuyết xác suất chứng minh thông số đo đạc 1000 lần có 634 trường hợp sai số ngẫu nhiên nhỏ sai số bình phương trung bình (< m), 314 trường hợp có sai số ngẫu nhiên ≥ m, 49 trường hợp có sai số ≥ 2m trường hợp có sai số ≥ 3m Trong phép đo đạc đất liền sai số giới hạn thường lấy 2m Những giá trị sai số lớn 2m coi nhầm lẫn loại bỏ Δgh = 2m (8.37) Trong đo đạc biển, sai số giới hạn thường lấy 3m Những giá trị sai số lớn 3m coi nhầm lẫn loại bỏ Δgh = 3m (8.38) VIII.6.4 Sai số trung phƣơng số quan trắc tác nghiệp hàng hải Bảng VIII-3: Một số giá trị sai số bình phương trung bình Nội dung thực Sai số m Tác nghiệp phương hướng hải đồ ± 002 Đo khoảng cách hải đồ (phụ thuộc tỷ lệ xích hải đồ) ± 0,3mm Thao tác góc thước ba ± 0005/ Vẽ góc giấy bóng mờ ± 0008/ Đo tác nghiệp phương vị la bàn từ ± 0,70 Đo tác nghiệp phương vị la bàn quay ± 0,60 ÷ 0,90 Đo góc sextant tác nghiệp lên hải đồ ± 0,10 Sai số quãng đường đo tốc độ kế ± (0,6% ÷ 0,7%) Đo phương vị radar (tùy thuộc vào loại radar) Có thể đạt ± 2,50 Đo khoảng cách radar ± (0,6 ÷1%)D TĐL 142 Hàng hải Cơ cho nghề cá Chương VIII VIII.7 XÁC ĐỊNH VỊ TRÍ TÀU BẰNG HAI GĨC KẸP NGANG VIII.7.1 Quy trình Giả sử tàu hành trình biển theo HT với vận tốc V0 nhìn thấy rõ ba mục tiêu A, B, C có ghi rõ hải đồ, Hình VIII-17 - Sử dụng sextant đo đồng thời góc kẹp ngang A B αđ, góc kẹp ngang B C βđ - Hiệu chỉnh kết đo đạc α = αđ + (Ci +S) β = βđ + (Ci +S) Trong Ci + S sai số sextant Có thể đo góc kẹp ngang α β cách sử dụng la bàn đo đồng thời phương vị tới mục tiêu A, B, C tương ứng phương vị PL A, PLB, PLC sau tính hiệu phương vị α = PLB – PLA β = PLC – PLB - Trên hải đồ, tác nghiệp đường đẳng trị góc kẹp ngang α β qua mục tiêu A, B, C tương ứng Các đường đẳng trị cắt F vị trí tàu cần tìm Có nhiều phương pháp tác nghiệp đường đẳng trị lên hải đồ vẽ đường trịn đẳng trị, đồ giải tìm vị trí tàu sử dụng thước ba càng, v.v…, Hình VIII-17 - Đối chiếu lên khung hải đồ xác định tọa độ điểm F ghi kết vào nhật ký hàng hải B A 900 - α C 0 90 - α 900 - β O1 B A C 90 - β O1 O2 O2 θ / A F b) a) b a A B C c α β F TĐL C/ F c) a) Vẽ vòng đẳng trị góc kẹp ngang tìm vị trí tàu F b) Đồ giải tìm vị trí tàu F c) Sử dụng thước ba tìm vị trí tàu F Hình VIII-17 143 Hàng hải Cơ cho nghề cá Chương VIII VIII.7.2 Đánh giá sai số biện pháp hạn chế Xác định vị trí tàu hai góc kẹp ngang xem phương pháp có độ xác cao phương pháp xác định vị trí tàu quan sát mục tiêu nhìn thấy Tuy nhiên phương pháp gặp phải loại sai số sau: - Sai số đo không thời điểm: Vị trí tàu hành trình biển ln thay đổi, để đảm bảo vị trí tàu tìm xác u cầu phải đo góc kẹp ngang thời điểm Tuy nhiên, thực tế quan sát đo góc kẹp ngang thường phải đo góc xong chuyển sang đo góc khác, vị trí tàu gặp phải sai số gọi sai số đo không thời gian Để khắc phục sai số áp dụng phương pháp quy thời điểm thứ tự đo sau: + Đo góc kẹp A B lần thứ αđ1 + Đo góc kẹp B C βđ + Đo góc kẹp A B lần thứ hai αđ2 + Tính đTB  đ1  đ + Sử dụng αđTB β để hiệu chỉnh tác nghiệp tìm vị trí tàu, với cách làm quy vị trí tàu thời điểm quan trắc góc kẹp β - Sai số chênh lệch độ cao mục tiêu lớn: Khi đo góc kẹp ngang thường đo góc hai đỉnh mục tiêu Nhưng tác nghiệp lên hải đồ tác nghiệp mặt phẳng nằm ngang, độ cao hai mục tiêu chênh lệch lớn gây nên sai số đáng kể Cách khắc phục lựa chọn mục tiêu có độ cao tương đương để đo góc kẹp - Sai số dụng cụ đo: Dụng cụ đo có sai số kết đo khơng xác Khắc phục cách kiểm tra, hiệu chỉnh lại dụng cụ trước đo góc Tính đoạn dịch chuyển vị trí theo công thức (8.39) - Hiện tượng bất định: Là tượng hai đường trịn đẳng trị góc kẹp ngang chứa α β trùng nên giao điểm vị trí tàu Hiện tượng xảy tứ giác tạo ba mục tiêu vị trí tàu ABCF nội tiếp đường trịn, tức thỏa mãn công thức: A B C α + β + B = 180 Để tránh trường hợp bất định nên chọn mục tiêu sau: + Ba mục tiêu thẳng hàng + Mục tiêu gần tàu α β F Hình VIII-18 + Ba mục tiêu phân bố ba phía tàu + Hai ba mục tiêu thẳng hàng với vị trí tàu TĐL 144 Hàng hải Cơ cho nghề cá Chương VIII VIII.8 XÁC ĐỊNH VỊ TRÍ TÀU BẰNG BA PHƢƠNG VỊ VIII.8.1 Quy trình Giả sử tàu hành trình biển theo HT với vận tốc V0 nhìn thấy rõ ba mục tiêu A, B, C có ghi rõ hải đồ, Hình VIII-19 - Sử dụng la bàn đo đồng thời ba phương vị đến ba mục tiêu A, B, C phương vị tương ứng PLA, PLB, PLC - Hiệu chỉnh phương vị la bàn để phương vị thật PTA = PLA + ΔL PTB = PLB + ΔL PTC = PLC + ΔL - Tác nghiệp phương vị thật qua mục tiêu A, B, C hải đồ Giao điểm ba phương vị cho ta vị trí tàu F, Hình VIII-19a Trong thực tế tác động nhiều loại sai số nên ba phương vị thường không cắt điểm mà tạo thành tam giác gọi tam giác sai số, Hình VIII-19b, độ lớn tam giác phản ánh mức độ sai số mắc phải + Nếu tam giác sai số có cạnh ≤ 0,5cm, trường hợp chung vị trí tàu lấy tâm tam giác Nếu tam giác phân bố gần chướng ngại vật nên chọn đỉnh tam giác gần chướng ngại vật làm vị trí tàu + Nếu kích thước tam giác q lớn sai số vị trí tàu lớn không đảm bảo độ tin cậy nên tiến hành quan sát xác định lại - Đối chiếu lên khung hải đồ để tìm tọa độ vị trí tàu F B A PTA PTB B A C PTC C PTA PTB a c F F PTC b b) a) Hình VIII-19 Phương pháp ba phương vị cho độ xác cao, dựa vào tam giác sai số đánh giá độ xác vị trí tàu VIII.8.2 Đánh giá sai số biện pháp hạn chế Xác định vị trí tàu ba phương vị gặp loại sai số sau: - Sai số nhầm lẫn đọc kết đo phương vị, tính tốn hiệu chỉnh phương vị, nhận dạng mục tiêu, v.v… Khắc phục cách trau dồi kỹ quan sát nhận dạng mục tiêu đo đạc thành thạo cẩn thận đọc kết quả, v.v… TĐL 145 Hàng hải Cơ cho nghề cá Chương VIII - Sai số đo ba phương vị không đồng thời (không thời gian) Thực tế đo ba phương vị thường không đo thời điểm, điều dẫn đến vị trí tàu mắc phải sai số Khắc phục cách quy thời điểm quan trắc Có thể áp dụng hai cách sau: + Nếu tốc độ tàu khơng lớn áp dụng cách đo phương vị theo thứ tự sau: - Đo phương vị tới mục tiêu A lần thứ PLA1 - Đo phương vị tới mục tiêu B lần thứ PLB1 - Đo phương vị tới mục tiêu C PLC - Đo phương vị tới mục tiêu B lần thứ hai PLB2 - Đo phương vị tới mục tiêu A lần thứ hai PLA2 PLATB  Tính PLA1  PLA PL  PLB2 PLBTB  B1 2 Sử dụng PLATB, PLBTB PLC hiệu chỉnh phương vị thật để tác nghiệp tìm vị trí tàu Cách làm quy vị trí tàu thời điểm quan trắc mục tiêu C + Nếu tốc độ tàu lớn, cần thiết phải tính quãng đường tàu thời điểm quan trắc phương vị, cách xác định rõ số thời gian tốc độ kế thời điểm quan trắc phương vị, từ tính tốn qng đường dịch chuyển tàu - Tại thời điểm T1/TK1 đo phương vị tới mục tiêu A PLA - Tại thời điểm T2/TK2 đo phương vị tới mục tiêu B PLB - Tại thời điểm T3/TK3 đo phương vị tới mục tiêu C PLC Tính đoạn dịch chuyển vị trí tàu tương ứng: - ΔS1 = V0.(T3 – T1) ΔS1 = (TK3 – TK1)KTK - ΔS2 = V0.(T3 – T2) ΔS2 = (TK3 – TK2)KTK A ΔS1 B ΔS2 B/ A/ C Vùng biến đổi phương vị chậm 1200 PTA PTB F PTC Vùng biến đổi phương vị nhanh 600 600 Vùng biến đổi phương vị nhanh Hình VIII-20 1200 Vùng biến đổi phương vị chậm Hình VIII-21 TĐL 146 Hàng hải Cơ cho nghề cá Chương VIII Trên hải đồ, từ mục tiêu A B, vẽ hướng thật (HT) tàu Trên đặt đoạn thẳng AA/ = S01 BB/ = S02 Từ A/, B/ C tác nghiệp phương vị thật PTA, PTB, PTC, giao điểm ba phương vị vị trí tàu quy thời điểm cuối (thời điểm quan trắc mục tiêu C), Hình VIII-20 - Sai số thứ tự đo phương vị mục tiêu Khi tàu hành trình biển, vị trí tương đối tàu so với mục tiêu thay đổi dẫn đến phương vị tới mục tiêu thay đổi Tuy nhiên tùy thuộc vào vị tàu mục tiêu mà phương vị có biển đổi nhanh hay chậm khác Để hạn chế sai số vị trí tàu, quan trắc nên lựa chọn mục tiêu có biến đổi phương vị chậm đo trước, mục tiêu có biến đổi phương vị nhanh đo sau, (Hình VIII-21) Cụ thể nên đo phương vị tới mục tiêu phân bố gần phía mũi lái tàu đo trước, mục tiêu phân bố gần ngang tàu đo sau (sẽ chứng minh phương pháp hai phương vị) + Khi tác nghiệp ba phương vị PTA, PTB PTC lên hải đồ ba phương vị cắt tạo thành tam giác sai số abc mà nguyên nhân sai số hệ thống Chỉ cần thêm vào cho phương vị gia số cố định khoảng từ 20 đến 40 thu ba giá trị phương vị Tác nghiệp ba giá trị phương vị qua ba mục tiêu hải đồ, ba phương vị cắt tạo thành tam giác sai số a/b/c/ Nhiệm vụ lại nối đỉnh tương ứng tam giác cung tròn thu giao điểm F vị trí tàu cần tìm VIII.9 XÁC ĐỊNH VỊ TRÍ TÀU BẰNG HAI PHƢƠNG VỊ VIII.9.1 Quy trình Giả sử tàu hành trình theo HT với vận tốc V0 nhìn thấy rõ hai mục tiêu A, B, có ghi rõ hải đồ, Hình VIII-22 B A - Sử dụng la bàn đo đồng thời hai phương vị đến hai mục tiêu A, B hai phương vị tương ứng PLA, PLB PTA - Hiệu chỉnh hai phương vị la bàn để phương vị thật PTA = PLA + ΔL PTB = PLB + ΔL - Tác nghiệp hai phương vị thật qua mục tiêu A, B hải đồ Giao điểm hai phương vị cho ta vị trí tàu F, Hình VIII-22 PTB θ F Hình VIII-22 - Đối chiếu lên khung hải đồ để tìm tọa độ vị trí tàu F Hai phương vị phương pháp sử dụng phổ biến hàng hải Thông thường hoạt động biển, khả nhìn thấy hai mục tiêu từ tàu nhiều so với ba mục tiêu trở lên Nhược điểm chủ yếu phương pháp hồn tồn khơng kiểm tra vị trí tàu xác định vị trí lần Vì vậy, phân tích đánh giá vị trí tàu xác định có ý nghĩa định TĐL 147 Hàng hải Cơ cho nghề cá Chương VIII VIII.9.2 Đánh giá sai số biện pháp hạn chế - Sai số đo không thời gian: Phương pháp hai phương vị gặp phải sai số đo khơng thời gian Có thể áp dụng phương pháp quy thời điểm quan trắc trình bày phương pháp ba phương vị (mục VIII.8) - Sai số thứ tự đo phương vị: Thứ tự đo phương vị tới hai mục tiêu ảnh hưởng đến độ xác vị trí tàu Khắc phục cách đo phương vị tới mục tiêu có biến đổi phương vị chậm trước, tới mục tiêu có biến đổi phương vị nhanh đo sau Nghĩa đo phương vị tới mục tiêu phân bố gần phía mũi tàu lái tàu đo trước, mục tiêu phân bố gần ngang tàu đo sau VIII.10 XÁC ĐỊNH VỊ TRÍ TÀU BẰNG BA KHOẢNG CÁCH VIII.10.1 Quy trình A Giả sử tàu hành trình biển theo HT với vận tốc V0 nhìn thấy rõ ba mục tiêu rõ ràng A, B, C có ghi rõ hải đồ, Hình VIII-23 B DA C DB - Sử dụng sextant radar đo đồng thời khoảng cách tới ba mục tiêu A, B, C DC b a c F - Hiệu chỉnh ba khoảng cách đo thu DA, DB DC HT Hình VIII-23 - Qua ba mục tiêu A, B, C hải đồ, tác nghiệp ba đường đẳng trị khoảng cách DA, DB DC tìm giao điểm F vị trí tàu cần tìm - Đối chiếu lên khung hải đồ tìm tọa độ giao điểm F Thực tế tác động loại sai số nên ba đường đẳng trị khoảng cách thường không cắt điểm mà tạo thành tam giác sai số abc Nếu tam giác sai số nhỏ trường hợp chung lấy tâm tam giác làm vị trí tàu, tam giác phân bố gần chướng ngại nên lựa chọn đỉnh tam giác gần chướng ngại làm vị trí tàu Nếu tam giác sai số lớn, vị trí tìm khơng đáng tin cậy nên tiến hành quan trắc xác định lại VIII.10.2 Đánh giá sai số biện pháp hạn chế Xác định vị trí tàu ba khoảng cách gặp sai số sau: - Sai số đo khoảng cách không thời gian: Khi đo khoảng cách khó để đạt việc đo ba khoảng cách thời điểm mà b/ b a/ a F c c/ Hình VIII-24 TĐL 148 Hàng hải Cơ cho nghề cá Chương VIII tồn thời gian lần đo Khắc phục cách quy thời điểm quan sát cách áp dụng phương pháp trình bày mục VIII.8 (xác định vị trí tàu ba phương vị) - Sai số thứ tự đo khoảng cách tới mục tiêu Khắc phục cách đo tới mục tiêu có biến đổi khoảng cách chậm trước tới mục tiêu có khoảng cách biến đổi nhanh sau Cụ thể mục tiêu gần ngang tàu đo trước, gần mũi hay lái tàu đo sau (sẽ chứng minh phần xác định vị trí tàu hai khoảng cách) - Sai số hệ thống dụng cụ đo khoảng cách khắc phục cách thêm vào khoảng cách đo gia số khoảng cách ΔD, kết có ba giá trị khoảng cách mới, tác nghiệp ba giá trị khoảng cách thu tam giác sai số a /b/c/ Nối đỉnh tương ứng tam giác tìm vị trí tàu F, Hình VIII-24 VIII.11 XÁC ĐỊNH VỊ TRÍ TÀU BẰNG HAI KHOẢNG CÁCH VIII.11.1 Quy trình Giả sử tàu hành trình theo HT với vận tốc V0 nhìn thấy rõ hai mục tiêu rõ ràng A, B có ghi rõ hải đồ, Hình VIII-25 - Sử dụng sextant radar đo đồng thời khoảng cách tới hai mục tiêu A, B - Hiệu chỉnh hai khoảng cách đo thu DA, DB - Qua hai mục tiêu A, B hải đồ, tác nghiệp hai đường đẳng trị khoảng cách DA DB tìm giao điểm F vị trí tàu cần tìm F/ DA DB B A - Đối chiếu lên khung hải đồ tìm tọa độ giao điểm F θ F H T Hai đường đẳng trị khoảng cách thường Hình VIII-25 cắt hai giao điểm, có giao điểm vị trí tàu Cần có để nhận định xác giao điểm vị trí tàu, dựa vào sau: + Dựa vào vị trí dự đốn tàu: Vị trí dự đốn tàu ln xác định Khi có giao điểm đường đẳng trị hải đồ nên chọn giao điểm gần với vị trí dự đốn + Dựa vào vị trí tương đối tàu mục tiêu để nhận định: Ví dụ Hình VIII-30 có hai giao điểm, tàu hành trình theo HT nhìn thấy hai mục tiêu A, B phía bên mạn trái tàu nên giao điểm F vị trí tàu, ngược lại nhìn thấy hai mục tiêu bên mạn phải vị trí tàu phải giao điểm F/ + Sử dụng đường đẳng trị thứ ba: Quan trắc phương vị hai mục tiêu tác nghiệp lên hải đồ, đường đẳng trị phương vị qua gần giao điểm chọn giao điểm làm vị trí tàu TĐL 149 Hàng hải Cơ cho nghề cá Chương VIII VIII.11.2 Đánh giá sai số biện pháp hạn chế - Sai số đo không thời gian: Khắc phục cách quy thời điểm quan trắc: + Tại thời điểm T1/TK1 đo khoảng cách tới mục tiêu A hiệu chỉnh DA1 + Tại thời điểm T2/TK2 đo khoảng cách tới mục tiêu B hiệu chỉnh DB + Tại thời điểm T3/TK3 đo khoảng cách tới mục tiêu A hiệu chỉnh DA2 + Tính D ATB  D A1  D A Sử dụng DATB DB để tác nghiệp tìm vị trí tàu, tức quy vị trí tàu thời điểm quan sát mục tiêu B Nếu tốc độ tàu lớn, tính tốn quãng đường tàu hai lần quan trắc để hiệu chỉnh (xem phương pháp ba phương vị) - Sai số thứ tự đo khoảng cách: Đo khoảng cách tới mục tiêu phân bố gần mũi lái trước, mục tiêu ngang sau đạt độ xác cao - Sai số hệ thống Sai số hệ thống chủ yếu tồn thiết bị đo khoảng cách trước hết phải kiểm tra, hiệu chỉnh lại thiết bị đo VIII.12 XÁC ĐỊNH VỊ TRÍ TÀU BẰNG PHƢƠNG VỊ VÀ KHOẢNG CÁCH VIII.12.1 Quy trình Giả sử tàu hành trình theo HT với tốc độ V0, nhìn thấy mục tiêu cố định A có ghi rõ hải đồ - Sử dụng la bàn dụng cụ đo khoảng cách (radar, sextant), đồng thời đo phương vị khoảng cách tới mục tiêu A A - Hiệu chỉnh kết đo thu PT D - Tác nghiệp lên hải đồ qua mục tiêu A đường đẳng trị PT D, hai đường đẳng trị giao F vị trí tàu cần tìm, Hình VIII-26 - Đối chiếu lên khung hải đồ để xác định tọa độ vị trí tàu D PT θ F Hình VIII-26 Ưu điểm bật phương pháp cần nhìn thấy mục tiêu cố định nên có hội để áp dụng nhiều hơn, góc giao hai đường đẳng trị θ 900 vị trí có lợi cho xác định vị trí tàu VIII.12.2 Đánh giá sai số biện pháp hạn chế - Đo không thời gian: Một người quan trắc mắc phải sai số quan trắc phương vị khoảng cách không thời điểm, áp dụng phương pháp quy thời điểm quan trắc Ngồi ra, phối hợp hai người quan trắc để loại trừ triệt để sai số TĐL 150 Hàng hải Cơ cho nghề cá Chương VIII - Thứ tự đo thơng số hàng hải: Tùy thuộc vào vị trí tương đối tàu mục tiêu để lựa chọn thứ tự đo thích hợp Nếu mục tiêu nằm gần ngang tàu, nên đo thơng số khoảng cách trước, phương vị sau Ngược lại, mục tiêu nằm gần phía mũi hay lái tàu, nên đo thơng số phương vị trước, khoảng cách sau - Sai số hệ thống: Chủ yếu tồn sai số dụng cụ đo Khắc phục cách kiểm tra hiệu chỉnh dụng cụ đo trước quan trắc xác định vị trí tàu VIII.13 XÁC ĐỊNH VỊ TRÍ TÀU BẰNG PHƢƠNG VỊ VÀ GĨC KẸP NGANG VIII.13.1 Quy trình Giả sử tàu hành trình theo HT với tốc độ V0, nhìn thấy hai mục tiêu cố định A B có ghi rõ hải đồ B A PTA - Sử dụng sextant la bàn đồng thời đo góc kẹp hai mục tiêu A, B phương vị tới hai mục tiêu PTB α - Hiệu chỉnh kết đo đạc thu góc kẹp α phương vị PTA (hoặc PTB) F Hình VIII-27 - Trên hải đồ tác nghiệp đường đẳng trị góc kẹp α qua hai mục tiêu A, B PTA qua mục tiêu A Hai đường đẳng trị cắt giao điểm F vị trí tàu cần tìm, Hình VIII-27 Để đơn giản việc tác nghiệp tính PTB = PTA + α Từ tác nghiệp hai phương vị PTA PTB qua hai mục tiêu A, B tìm giao điểm F cách đơn giản - Đối chiếu giao điểm F lên khung hải đồ để tìm tọa độ vị trí tàu VIII.13.2 Đánh giá sai số biện pháp hạn chế - Đo không thời gian: Một người quan trắc mắc phải sai số quan trắc phương vị góc kẹp ngang khơng thời điểm, áp dụng phương pháp quy thời điểm quan trắc đề cập Ngoài ra, phối hợp hai người quan trắc để loại trừ triệt để sai số - Sai số hệ thống: Chủ yếu tồn sai số dụng cụ đo Khắc phục cách kiểm tra hiệu chỉnh dụng cụ đo trước quan trắc xác định vị trí tàu VIII.14 XÁC ĐỊNH VỊ TRÍ TÀU BẰNG KHOẢNG CÁCH VÀ GÓC KẸP NGANG A B VIII.14.1 Quy trình Giả sử tàu hành trình theo HT với tốc độ V0, nhìn thấy hai mục tiêu cố định A B có ghi rõ hải đồ - Đồng thời đo góc kẹp ngang hai mục tiêu khoảng cách tới hai mục tiêu DA α θ F Hình VIII-28 TĐL 151 Hàng hải Cơ cho nghề cá Chương VIII - Hiệu chỉnh kết đo thu α DA (hoặc DB) - Tác nghiệp hải đồ đẳng trị góc kẹp ngang α DA qua mục tiêu A B tìm giao điểm F vị trí tàu, Hình VIII-28 - Đối chiếu giao điểm F lên khung hải đồ để có tọa độ vị trí tàu VIII.14.2 Đánh giá sai số biện pháp hạn chế - Đo khơng thời gian: Một người quan trắc gặp phải sai số quan trắc khoảng cách góc kẹp ngang khơng thời điểm, áp dụng phương pháp quy thời điểm quan trắc đề cập Ngồi ra, phối hợp hai người quan trắc hai dụng cụ khác để loại trừ triệt để sai số - Sai số hệ thống: Chủ yếu tồn sai số dụng cụ đo Khắc phục cách kiểm tra hiệu chỉnh dụng cụ đo trước quan trắc xác định vị trí tàu VIII.15 CÂU HỎI ƠN TẬP Khái niệm đường đẳng trị đường vị trí? Gradient đường vị trí? Ý nghĩa? Các loại sai số phương pháp đánh giá? Đánh giá sai số vị trí tàu xác định hai đường vị trí? Tàu đo phương vị tới mục tiêu khoảng cách dự đoán 12 Hải lý Hãy tìm sai số đường vị trí biết sai số bình phương trung bình đo phương vị 10? Khi xác định vị trí tàu Radar đo phương vị khoảng cách tới mục tiêu độc lập gặp phải sai số đo phương vị  20, sai số đo khoảng cách  30 m Hãy xác định sai số vị trí tàu, biết tàu cách mục tiêu hải lý? Thực hành xác định vị trí phương pháp Phân tích ưu nhược điểm độ xác phương pháp? Đánh giá sai số vị trí tàu? 10 Xác định số hiệu chỉnh dụng cụ đo? 11 Khái niệm xác định vị trí tàu đường vị trí loại, khác loại, ưu nhược điểm? TĐL 152 TÀI LIỆU THAM KHẢO Nguyễn Ngọc Bích (1995), Thành lập cách sử dụng đồ biển, Trường Đại học hàng hải, Hải Phòng Nguyễn Ngọc Bích (1996), Hướng dẫn tính tốn thủy triều, Trường Đại học hàng hải, Hải Phòng Trần Văn Chiến (1990), Hàng hải (Tập 2), Số chuyên đề 1990 -1991, Bộ tư lệnh hải quân Phạm Văn Chuyên (2003), Trắc địa đại cương, Nhà xuất xây dựng, Hà Nội Vũ Như Hoán (2000), Thủy triều ven biển Việt Nam, Nhà xuất Khoa học Kỹ thuật, Hà Nội Nguyễn Sỹ Kiêm (2003), Khí tượng – Thủy văn hàng hải, Nhà xuất xây dựng, Hà Nội Tiếu Văn Kinh (2006), Sổ tay hàng hải (Tập 1), Nhà xuất giao thông vận tải, Hà Nội Tiếu Văn Kinh (2000), Quản lý nguồn lực buồng lái, Nhà xuất giao thông vận tải, Hà Nội Nguyễn Văn Lai (2006), Giáo trình hải dương học, Nhà xuất xây dựng, Hà Nội 10 Trần Tấn Lộc (2004), Toán đồ, Đại học Quốc gia Thành phố Hồ Chí Minh 11 Trần Đức Lượng Hàng hải địa văn (Bài giảng) Đại học Nha Trang 12 Nguyễn Quang Tác (1998), Trắc địa, Nhà xuất xây dựng, Hà Nội 13 Phòng bảo đảm hàng hải (1987), Ký hiệu đồ biển, Bộ tư lệnh hải quân 14 Trung tâm khí tượng thủy văn quốc gia Bảng thủy triều (hàng năm) Nhà xuất thống kê, Hà Nội 15 M.J.A Butler, C LeBlanc, J.A Belbin, J.L MacNeill (1987), Marine resourse mapping: an introductory manual (Fao fisheries technical paper 274), FAO, Rome 16 National Imagery and Mapping Agency (2002) The American Practical Navigator USA 17 А П Ющенко, М М Лесков (1972), Навигация, Москва 18 Мореходные Таблицы (MT – 75) (1975), Russia ... TĐL Hàng hải Cơ cho nghề cá Chương I I.3 HƯỚNG THẲNG ĐỨNG, CÁC LOẠI VĨ ĐỘ Hướng thẳng đứng sở để giải nhiều toán hàng hải quan trọng, hướng cần xác định sử PN dụng cách hợp lí tính tốn hàng hải. .. dụng? Các bán kính cong Trái Đất, tính tốn chiều dài cung kinh tuyến, vĩ tuyến? Các khái niệm hướng thẳng đứng, vĩ độ? TĐL Hàng hải Cơ cho nghề cá Chương II CHƢƠNG II CÁC KHÁI NIỆM CƠ BẢN TRONG HÀNG... độ cao mục tiêu, độ sâu vùng biển hải đồ Anh xuất Yard: 1yard = f = 0,9144 m Thường dùng để đo khoảng cách ngắn, thể tính hàng hải tàu TĐL Hàng hải Cơ cho nghề cá Chương II Fathom: fathom = f =