Hệ thống quan sát trắc địa toàn cầu GGOS (Global Geodetic Observing System là thành phần quan trọng của Hệ thống các hệ thống quan sát Trái đất toàn cầu GEOSS (Global Earth Observing System of Systems). Nhiệm vụ của GGOS là quan trắc, giám sát các tham số Trái đất và sự biến động các thành phần tài nguyên, môi trường trên Trái Đất theo không gian và thời gian, cung cấp dữ liệu và thông tin hỗ trợ các khoa học Trái Đất và môi trường trong nghiên cứu cơ bản và thực tiễn. Bài viết giới thiệu nhiệm vụ, hệ thống thiết bị công nghệ của GGOS trong hoạt động quan trắc và giám sát Trái đất và môi trường.
Kỷ yếu Hội nghị: Nghiên cứu “Khoa học Trái đất Môi trường” DOI: 10.15625/vap.2019.000119 NHIỆM VỤ GIÁM SÁT CÁC THÔNG SỐ CƠ BẢN VỀ TRÁI ĐẤT VÀ MÔI TRƯỜNG CỦA HỆ THỐNG QUAN SÁT TRẮC ĐỊA TỒN CẦU (GGOS) Võ Chí Mỹ Hội Trắc địa-Bản đồ-Viễn thám Việt Nam Email: vochimytdm@gmail.com TÓM TẮT Hệ thống quan sát trắc địa toàn cầu GGOS (Global Geodetic Observing System thành phần quan trọng Hệ thống hệ thống quan sát Trái đất toàn cầu GEOSS (Global Earth Observing System of Systems) Nhiệm vụ GGOS quan trắc, giám sát tham số Trái đất biến động thành phần tài nguyên, môi trường Trái Đất theo không gian thời gian, cung cấp liệu thông tin hỗ trợ khoa học Trái Đất môi trường nghiên cứu thực tiễn Báo cáo giới thiệu nhiệm vụ, hệ thống thiết bị công nghệ GGOS hoạt động quan trắc giám sát Trái đất môi trường Từ khoá: GGOS, quan trắc giám sát, tham số Trái đất, tài nguyên môi trường MỞ ĐẦU Trái Đất đối mặt với hàng loạt thảm hoạ tự nhiên lục địa, đại dương khí Các tượng khí tượng cực đoan: lũ lụt, bão tố, hạn hán; động đất, sóng thần, núi lửa phun trào, chuyển động kiến tạo, trượt lở đất, băng tan, nước biển dâng; sa mạc hóa, suy thoái tài nguyên sinh học v.v…là biểu biến động không ngừng thân Trái Đất thành phần tài nguyên, môi trường Trái Đất Nhằm góp phần ngăn ngừa giảm thiểu tác động vấn đề Trái Đất môi trường cần phải có liệu thơng tin vận động Trái Đất quan sát liên tục đầy đủ Hệ thống quan sát trắc địa toàn cầu GGOS đảm nhận sứ mệnh theo dõi, quan sát, thu thập tham số Trái Đất thông tin địa không gian phục vụ xác định biến động thành phần tài nguyên môi trường Hệ thống quan sát trắc địa toàn cầu GGOS thành phần Hệ thống hệ thống quan sát Trái Đất toàn cầu GEOSS Tổ chức quan sát Trái đất quốc tế GEO (Group on Earth Observations) Hội Trắc địa quốc tế IAG (International Assosiation of Geodesy) đánh giá cao đóng góp GGOS, đáp ứng tơn sứ mệnh GEO GEOSS không ngừng nâng cao chất lượng độ tin cậy thông tin Trái Đất thành phần tài nguyên, môi trường Trái Đất theo không gian thời gian [2] ĐỐI TƯỢNG GIÁM SÁT TRÁI ĐẤT CỦA GGOS GGOS xác định nhiệm vụ giám sát tham số ba đối tượng liên quan mật thiết với nhau, bao gồm: chuyển động quay Trái Đất, trọng lực địa động lực Dưới ảnh hưởng ngoại lực từ Mặt Trăng, Mặt Trời thiên thể, tác động lực hấp dẫn khác nhau, trục quay cực Trái Đất bị thay đổi Các liệu thông tin độ lệch trục quay cực Trái Đất sở thực hố khung quy chiếu xác cho Trái Đất Từ tham số chuyển động quay cho phép thực hoá hệ quy chiếu thiên thể quốc tế ICRS hệ quy chiếu Trái Đất quốc tế ITRS thành khung quy chiếu theo thời gian ICRF (International Celestial Reference Frame) ITRF (International Terrestrial Reference Frame) đó, ITRF khung quy chiếu Trái Đất quốc tế có dộ xác cao, thuận tiện sử dụng cho nội dung định vị bề mặt Trái Đất không gian Thông tin địa không gian phục vụ cho nghiên cứu trọng lực, địa động lực, thành phần tài ngun mơi trường tồn cầu quốc gia xác định khung quy chiếu ITRF 213 Hồ Chí Minh, tháng 11 năm 2019 Dữ liệu trọng lực đóng vai trị quan trọng khoa học Trái Đất như: địa chấn học, đại dương học, địa chất kiến tạo, thuỷ văn học v.v… Nhằm xác định tham số trọng lực Trái đất, GGOS thiết lập mạng lưới điểm trọng lực siêu dẫn tồn cầu SG (Superconducting Gravimeter) Sự tích hợp SG với liệu trọng lực tuyệt đối hệ thống vệ tinh dẫn đường toàn cầu GNSS với hệ thống vệ tinh quỹ đạo thấp CHAMP, GRACE, GOCE cho phép xác định xác tham số trọng lực quốc gia, vùng lãnh thổ toàn cầu Hình Các đối tượng quan sát GGOS Địa động lực, hoạt động kiến tạo, giãn tách mảng lục địa liệu thông tin cần thiết cho nhiều ngành khoa học Trái Đất GGOS thiết lập mạng lưới điểm IGS (International GNSS Service) toàn cầu Từ số liệu toạ độ vận tốc chuyển động hệ thống điểm hệ toạ độ địa tâm ITRF cho phép xác định đại lượng hướng véc-tơ vận động kiến tạo mảng lục địa kể mặt phẳng thẳng đứng mặt phẳng nằm ngang Kết hợp với kết nghiên cứu địa chất, địa vật lý, thơng tin địa động lực hệ thống GGOS đóng góp quan trọng dự báo cảnh báo động đất sóng thần gần với thời gian thực, góp phần giảm thiểu tác động thảm hoạ tự nhiên GGOS xử lý tín hiệu GNSS, tính hàm lượng điện tử tổng cộng TEC (Total Electron Content), thành lập đồ hàm lượng điện tử tổng cộng nhằm hỗ trợ nghiên cứu biến động tầng điện ly ảnh hưởng khí tượng mơi trường Trái đất Công nghệ địa không gian chứng minh công cụ hiệu giám sát biến động thành phần tài nguyên thiên nhiên mơi trường bao gồm nhiễm, suy thối tai biến mơi trường tồn cầu mà khơng phụ thuộc vào ranh giới hành quốc gia vùng lãnh thổ mặt đất Hệ thống quan trắc môi trường toàn cầu GEMS (Global Environmental Monitoring System) tổ chức GEOSS với ban chuyên đề: quan trắc khí quyển, quan trắc mơi trường biển, xói mịn trượt lở đất, địa chất môi trường, quản lý tài nguyên nước, GIS, trạng sử dụng đất Dù chuyên đề nào, kết quan trắc - trực tiếp xử lý gián tiếp - phải dựa vào công nghệ, liệu thông tin địa không gian HỆ THỐNG CÔNG NGHỆ CỦA GGOS GGOS kết hợp hệ thống công nghệ đại kể mặt đất không gian vũ trụ nhằm mục đích thực nhiều nhiệm vụ quan trắc, giám sát khác (hình 2) [1] Hình Hệ thống quan sát đa tầng GGOS Hình Hệ thống công nghệ GGOS 214 Kỷ yếu Hội nghị: Nghiên cứu “Khoa học Trái đất Môi trường” Trong khơng gian, hệ thống vệ tinh dẫn đường tồn cầu GNSS với bốn hệ định vị GPS, GLONASS, Galileo COMPASS đóng vai trị then chốt Ở quỹ đạo tầm thấp LEO (Low Earth Orbit) vệ tinh trọng lực CHAMP, GRACE, GOCE cịn có LAGEOS (Laser Geodynamic Satellite) nghiên cứu chuyển động mảng kiến tạovà JASON-2 vệ tinh đo độ cao để xác định mực nước biển đại dương Trên mặt đất, bên cạnh thiết bị đại máy đo trọng lực siêu dẫn, máy đo trọng lực tuyệt đối, phương pháp công nghệ trắc địa không gian đa như: giao thoa cạnh đáy dài VLBI (Very Long Baseline Interferometry), đo khoảng cách vệ tinh laser SLR (Satellite Laser Ranging), đo khoảng cách Mặt Trăng laser LLR (Lunar Laser Ranging) kỹ thuật Doppler DORIS (Doppler Orbitography and Radio Positioning Integrated by Satellite) Không hoạt động đơn lẻ, công nghệ VLBI, SLR, LLR, DORIS tích hợp hệ thống TIGO (Transportable Integrated Geodetic Survey) để nâng cao hiệu nhiệm vụ quan sát toàn cầu.GGOS tổ chức hệ thống quan trắc giám sát gồm tầng (hình 3) Tầng bao gồm thiết bị mặt đất; tầng hệ thống vệ tinh quỹ đạo thấp; tầng vệ tinh hệ thống GNSS; tầng nghiên cứu Mặt Trăng thiên thể tầng nghiên cứu chuẩn tinh thiên thể Ngân Hà [3] Các thiết bị thực phép quan sát riêng biệt kết hợp với tạo thành tổ hợp quan sát toàn cầu GGOS hoàn chỉnh Nguyên tắc chung tận dụng phát huy tối đa chức thiết bị công nghệ đối tượng nghiên cứu Để đạt mục đích đó, GGOS nỗ lực theo hướng tích hợp thiết bị thành tổ hợp công nghệ để tận dụng hiệu quan sát vừa phát huy ưu điểm giảm thiểu khuyết điểm thiết bị KẾT LUẬN Hệ thống trắc địa quan sát tồn cầu GGOS đóng vai trò quan trọng quan trắc, giám sát thu thập liệu cho Tổ chức quan sát Trái đất GEO nói chung cho Hệ thống hệ thống quan sát Trái đất GEOSS nói riêng Sự tích hợp liệu Trái đất, có tham số chuyển động quay Trái đất, thay đổi cực, trọng lực, địa động lực, biến động thành phần tài nguyên môi trường bề mặt đất với khoa học Trái đất địa chất, địa vật lý, địa lý, khí tượng thuỷ văn, khoa học môi trường v.v nâng cao độ xác, độ tin cậy kết nghiên cứu lý thuyết thực tiễn Khoa học Trái đất Mơi trường, nhằm mục đích khai thác hiệu bền vững tài nguyên thiên nhiên Trái đất, ngăn ngừa, giảm thiểu tác động môi trường tai biến thiên nhiên TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Bosy Jaroslaw (2013) Globalny Geodezyjny System Obserwacyjny jako element Globalnego Systemu Systemów Obserwacji Ziemi, Instytut Geodezji i Geoinformatyki Uniwersytet Przyrodniczy, Wroclaw [2] Shuh Harald (2019) The Sustainable Development Goals (SDG's) from IAGs perspective, Plenary Session, FIG Working Week 2019 on Geospatial Information for Smarter life and Environmental Resilience, Hanoi [3] The Global Geodetic Observing System: An observing System of Layered Infrastructure, webste: http://www.iag-ggos.org/about_geodesy/ggos_layered_infrastructure.php 215 Hồ Chí Minh, tháng 11 năm 2019 THE MISSION OF GLOBAL GEODETIC OBSERVING SYSTEM (GGOS) IN MONITORING THE EARTH PARAMETERS AND ENVIRONMENTAL COMPONENTS Vo Chi My ABSTRACT The Global Geodetic Observing System play an important role in the Global Earth Observing System of Systems It will provide on a global scale the spatial and temporal changes of the shape, rotation, mass distribution of the Earth and of the oceans and land surfaces; it will be a global picture of surface dynamics of our planet GGOS provides the global geodetic frame of reference that is the fundamental backbone for measuring and consistently interpreting key global change processes and for many other geosciences The paper deals with the tasks and technological structure system of the GGOS in monitoring the Earth parameters and environmental components 216 ... Tổ chức quan sát Trái đất GEO nói chung cho Hệ thống hệ thống quan sát Trái đất GEOSS nói riêng Sự tích hợp liệu Trái đất, có tham số chuyển động quay Trái đất, thay đổi cực, trọng lực, địa động... Hệ thống quan sát đa tầng GGOS Hình Hệ thống cơng nghệ GGOS 214 Kỷ yếu Hội nghị: Nghiên cứu “Khoa học Trái đất Môi trường? ?? Trong không gian, hệ thống vệ tinh dẫn đường toàn cầu GNSS với bốn hệ. .. công nghệ, liệu thông tin địa không gian HỆ THỐNG CÔNG NGHỆ CỦA GGOS GGOS kết hợp hệ thống công nghệ đại kể mặt đất khơng gian vũ trụ nhằm mục đích thực nhiều nhiệm vụ quan trắc, giám sát khác