Nghiên cứu này đánh giá độ chính xác thực tế của mô hình số độ cao toàn cầu SRTM (Shuttle Radar Topography Mission) trên phạm vi lãnh thổ Việt Nam từ nguồn dữ liệu đầu vào là bản đồ Địa hình Việt Nam tỷ lệ 1/50.000 và 281 điểm đo GPS-Thủy chuẩn dọc từ Bắc vào Nam theo 4 bước thông qua giá trị sai số trung phương. Kết quả cho thấy mô hình SRTM có sự phù hợp tốt với lãnh thổ Việt Nam.
Kỷ yếu Hội nghị: Nghiên cứu “Khoa học Trái đất Môi trường” DOI: 10.15625/vap.2019.000121 ĐÁNH GIÁ ĐỘ CHÍNH XÁC MƠ HÌNH SỐ ĐỘ CAO TỒN CẦU SRTM TRÊN LÃNH THỔ VIỆT NAM Nguyễn Trọng Thành1*, Nguyễn Xuân Bắc2, Hoàng Dƣơng Huấn1, Nguyễn Thanh Chƣơng, Nguyễn Thị Quỳnh Hoa3* Công ty Trách nhiệm Hữu hạn Một thành viên Trắc địa Bản đồ, Cục Bản đồ, Bộ tổng Tham mưu, Email: thanhnguyen170482@gmail.com Trường Đại học Tài nguyên Môi trường Hà Nội Khoa Công nghệ Hóa học Mơi trường, Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật Hưng Yên, Email: hoameo2011@gmail.com TÓM TẮT Nghiên cứu đánh giá độ xác thực tế mơ hình số độ cao tồn cầu SRTM (Shuttle Radar Topography Mission) phạm vi lãnh thổ Việt Nam từ nguồn liệu đầu vào đồ Địa hình Việt Nam tỷ lệ 1/50.000 281 điểm đo GPS-Thủy chuẩn dọc từ Bắc vào Nam theo bước thông qua giá trị sai số trung phương Kết cho thấy mơ hình SRTM có phù hợp tốt với lãnh thổ Việt Nam Độ xác thực tế mơ hình số độ cao toàn cầu lãnh thổ Việt Nam xác định cung cấp cho nhà khoa học nhà quản lý nguồn số liệu Đây nguồn số liệu định lượng quan trọng giúp cho người sử dụng có định lựa chọn đắn sử dụng liệu mô hình, góp phần làm phong phú thêm sở hạ tầng thơng tin địa lý nước ta Từ khóa: Mơ hình số độ cao, SRTM, độ xác GIỚI THIỆU Mơ hình số độ cao (MHSĐC) sản phẩm phát triển khoa học công nghệ tạo nên từ liệu độ cao Địa hình MHSĐC toàn cầu thành lập từ nhiều nguồn liệu khác tổ chức khác nhau, tiêu biểu số có SRTM (Shuttle Radar Topography Mission) [3, 7] MHSĐC toàn cầu SRTM kết nỗ lực hợp tác Cơ quan hàng không không gian quốc gia (NASA) Cơ quan ảnh đồ quốc gia (NIMA) tham gia quan vũ trụ Đức Ý để tạo MHSĐC gần toàn cầu phương pháp sử dụng giao thoa radar [3] Mô hình số độ cao tồn cầu SRTM ứng dụng rộng rãi Việt Nam, phục vụ cho công việc như: Xây dựng sở liệu hệ thống thông tin địa lý; nắn ảnh vệ tinh… [4] Độ xác MHSĐC xác định theo cơng bố quan, tổ chức thiết lập dựa số liệu đầu vào cụ thể Nghiên cứu đánh giá độ xác thực tế MHSĐC tồn cầu SRTM phạm vi lãnh thổ Việt Nam từ đồ Địa hình lệ 1/50.000 281 điểm độ cao cơng trình đo GPS Thuỷ chuẩn sản xuất thực tế dọc từ Bắc vào Nam PHƢƠNG PHÁP 2.1 Nguồn liệu đầu vào Để đánh giá độ xác MHSĐC SRTM lãnh thổ Việt Nam, nguồn liệu MHSĐC toàn cầu đầu vào SRTM1 (30 m), SRTM3 (90 m), SRTM30 (900 m), khai thác từ trang web (http://opentopo.sdsc.edu/raster?opentopoID=OTSRTM.042013.4326.1) Dữ liệu độ cao đầu vào đồ Địa hình tỷ lệ 1/50.000 phủ trùm tồn quốc Bộ Tài ngun Mơi trường phát hành, chia nhỏ thành vùng để đánh giá MHSĐC toàn cầu chia thành vùng tương ứng: Vùng Bắc Bộ 96.252 điểm (từ kinh độ 102 đến 109,5 vĩ độ 20 đến 23,5), Bắc Trung Bộ 42.385 điểm (từ kinh độ 102 đến 109,5 vĩ độ 16 đến 20), Nam Trung Bộ 47.405 điểm (từ 222 Kỷ yếu Hội nghị: Nghiên cứu “Khoa học Trái đất Môi trường” kinh độ 102 đến 109,5 vĩ độ 12 đến 16), Nam Bộ 38.141 điểm (từ kinh độ 102 đến 109,5 vĩ độ 8,5 đến 12) Tổng hợp lượng điểm toạ độ, độ cao đưa vào tính tốn tồn quốc 224.183 điểm Ngồi ra, độ xác MHSĐC tồn cầu SRTM cịn đánh giá từ điểm tọa độ độ cao công trình đo GPS-Thuỷ chuẩn dọc từ Bắc vào Nam với tổng số điểm đưa vào đánh giá 281 điểm 2.2 Đánh giá độ xác MHSĐC theo độ xác điểm độ cao Để đánh giá độ xác MHSĐC qua sai số trung phương theo độ xác điểm độ cao cần phải có số liệu tương ứng với độ xác cao Độ xác điểm độ cao mơ hình độ cao tồn cầu đánh giá theo bốn bước sau [4]: c : Đồng tọa độ độ cao điểm kiểm tra với hệ tọa độ hệ độ cao MHSĐC toàn cầu cụ thể: Từ nguồn liệu đầu vào đồ Địa hình tỷ lệ 1/50.000 hệ toạ độ VN2000 (kinh tuyến trục 105 độ 00, múi chiếu độ) tính chuyển sang hệ toạ độ quốc tế WGS-84 c Xây dựng MHSĐC cục từ số liệu tọa độ độ cao điểm kiểm tra c : Xây dựng mơ hình độ chênh độ cao MHSĐC tồn cầu MHSĐC cục (bản đồ GPS-Thủy chuẩn) Tính độ chênh lệch độ cao điểm độ cao MHSĐC toàn cầu STRM1, STRM3, STRM30 ( h SRTM i ) với điểm độ cao đồ ( h bđ i ) phần mềm Agis theo công thức: di hbd i h SRTM i c Phân tích tiêu giá trị độ lệch trung bình độ lệch tuyệt đối trung bình độ cao di di [2] thống kê từ mơ hình độ chênh độ cao theo công thức (m) Sai số n n trung phương tính theo công thức: mhi d' i mhi n d 2i 2.n KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 3.1 Tổng hợp, đánh giá kết khảo sát độ xác MHSĐC tồn cầu SRTM1, SRTM3, SRTM30 từ đồ 1/50 000 Độ xác MHSĐC sai số độ cao tất điểm nội suy từ MHSĐC Trong thực tế, sai số trung phương độ cao tất điểm nội suy từ MHSĐC so với độ cao điểm kiểm tra tương ứng bề mặt Địa hình [6] Các phần mềm MicroStation V8i, MGE, CIDALA1.2, AllTrans, ArcGis 10.1 sử dụng để tính chuyển toạ độ, độ cao hệ toạ độ thống WGS-84, tính độ lệch điểm độ cao đồ 1/50.000 với điểm độ cao MHSĐC toàn cầu SRTM1, SRTM3, SRTM30 từ tính giá trị độ lệch trung bình độ lệch trung bình tuyệt đối (sai số trung bình) (m) Nếu 2.5 liệu đầu vào có sai số hệ thống, sai số trung phương tính theo cơng n thức: mhi d' i Nếu n 2.5 n liệu đầu vào khơng có sai số hệ thống, mhi d 2i Kết tính tốn cho thấy nguồn liệu đầu vào MHSĐC toàn cầu 2.n SRTM1 vùng Bắc trung khơng có sai số hệ thống cịn lại MHSĐC tồn cầu tất vùng cịn lại có sai số hệ thống Điều dự đoán trước độ cao điểm độ cao lấy từ đồ Địa hình tỷ lệ 1/50.000, đo vẽ trạm ảnh số, có số lượng điểm định bị che khuất, nên giá trị độ cao chưa xác dẫn đến sai số thơ Độ xác MHSĐC lại phụ thuộc lớn vào độ xác liệu nguồn liệu đầu vào nên sai số trung phương mhi tương 223 Hồ Chí Minh, tháng năm Sai số trung phương (m) ứng với MHSĐC vùng tính có chênh lệch đáng kể Kết thể Hình cho thấy cho thấy mức độ phù hợp mơ hình SRTM với độ phân giải 30 m, 90 m thể rõ nét vùng Nam Bộ, Bắc Trung Bộ (mhi nhỏ hơn), sau đến Nam Trung Bộ Bắc Bộ Mức độ phù hợp mơ hình SRTM với độ phân giải 900 m thể rõ nét vùng Bắc Trung Nam Bộ, Nam Trung Bộ sau đến Nam Bộ Bắc Bộ Hình 100.0 80.0 60.0 40.0 20.0 0.0 SRTM1 SRTM3 Vùng Vùng Vùng Vùng TB Cả Bắc Bộ Bắc Nam Nam nước trung trung bộ SRTM30 Độ xác MHSĐC toàn cầu SRTM vùng 3.2 Tổng hợp, đánh giá kết khảo sát độ xác MHSĐC toàn cầu SRTM1, SRTM3, SRTM30 từ GPS – Thủy chuẩn Độ xác MHSĐC tồn cầu SRTM đánh giá với nguồn liệu đầu vào 281 điểm tọa độ độ cao cơng trình đo GPS-Thuỷ chuẩn dọc từ Bắc vào Nam Giá trị độ lệch trung bình điểm độ cao GPS-Thủy chuẩn với điểm độ cao MHSĐC toàn cầu SRTM1, SRTM3, SRTM30 -0,67; -5,10; -0,69 (m), độ lệch trung bình tuyệt đối 2.5 tương ứng 5,97; 11,72; 5,65 (m) Các giá trị cho thấy tức nguồn liệu đầu n d 2i 2.n Kết sai số trung phương MHSĐC toàn cầu SRTM1 9,94 (m), SRTM3 10,13 (m) SRTM30 15,33 (m) Các giá trị nhỏ so với sai số trung phương đánh giá từ đồ 1/50.000 Điều giải thích 281 điểm toạ độ, độ cao từ GPS-Thủy chuẩn cơng trình sản xuất phạm vi nước, đánh giá nghiệm thu, có độ xác cao tương đương với điểm toạ độ, độ cao hạng IV Nhà nước tức nguồn liệu đầu vào có độ xác cao Kết tương tự số cơng trình nghiên cứu khác cơng bố áp dụng vào lĩnh vực có yêu cầu độ cao [1, 3] Vì thấy độ xác MHSĐC tồn cầu bị ảnh hưởng lớn độ xác từ nguồn liệu đầu vào, nguồn liệu đầu vào xác độ xác MHSĐC tồn cầu cao vào khơng có sai số hệ thống, sai số trung phương tính theo cơng thức mhi KẾT LUẬN Nghiên cứu khảo sát đánh giá độ xác MHSĐC tồn cầu SRTM phạm vi lãnh thổ Việt Nam với tổng 22.4183 điểm từ đồ tỉ lệ 1/50.000 281 điểm từ công trình đo GPSThủy chuẩn dọc từ Bắc vào Nam Kết cho thấy nguồn liệu đầu vào có độ xác cao độ xác MHSĐC toàn cầu SRTM cao Kết cho thấy MHSĐC tồn cầu SRTM có phù hợp với lãnh thổ Việt Nam vậy, nghiên cứu hỗ trợ người sử dụng có định lựa chọn đắn sử dụng liệu mô hình SRTM giải tốn chun ngành, góp phần làm phong phú thêm sở hạ tầng thông tin địa lý nước ta 224 Kỷ yếu Hội nghị: Nghiên cứu “Khoa học Trái đất Môi trường” TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Trần Quốc Bình (2008) Nghiên cứu đề xuất phương pháp kiểm định độ xác MHSĐC (lấy ví dụ vùng trung du miền núi phía Bắc Đề tài QT-07-36 [2] Đặng Nam Chinh, Nguyễn Xuân Bắc, Bùi Thị Hồng Thắm, Trần Thị Thu Trang, Ninh Thị Kim Anh (2015) Giáo trình Lý thuyết sai số, trường đại học Tài nguyên Môi trường [3] Bùi Thị Hồng Thắm (2015) Sử dụng số liệu Địa hình để nâng cao độ xác liệu trọng trường phạm vi lãnh thổ Việt Nam Đề tài mã số TNMT.07.40 [4] Nghiên cứu hoạt động địa động lực đại khu vực Tây Nguyên dự báo dạng tai biến địa chất vùng đập, hồ chứa đề xuất giải pháp phòng tránh Đề tài cấp nư c [5] Ngô Minh Thụy (2014) Hướng dẫn sử dụng phần mềm ArcGis Trường đại học Nông Lâm TP Hồ Chí Minh [6] Karel W., Kraus K (2006) Quality Parameters of Digital Terrain Models, in: "Checking and Improving of Digital Terrain Models / Reliability of Direct Georeferencing, Official Publication No 51", issued by European Spatial Data Research (EuroSDR), pp 125-139 [7] Li Z.L., Zhu Q., Gold C (2005) Digital terrain modeling: principles and methodology, CRC Press, Boca Raton ACCURACY ASSESMENT OF SHUTTLE RADAR TOPOGRAPHY MISSION SRTM IN WHOLE AREA OF VIETNAM Nguyen Trong Thanh1*, Nguyen Xuan Bac2, Hoang Duong Huan1, Nguyen Thanh Chuong1, Nguyen Thi Quynh Hoa3* Survey and Aerial Mapping One Member Limited Liability Company, Email: thanhnguyen174@gmail.com Hanoi University of Natural Resources and Environment Faculty of Chemical Technology and Environment, Hung Yen University of Technology and Education, Email: hoameo2011@gmail.com ABSTRACT This research assesses realistic accuracy of Shuttle Radar Topography Mission in whole area of Vietnam based on Vietnam topographic maps scale of 1/50 000 and 281 GPS measuring points from north to south The assessment process has done through steps of mean square error The result shows that Shuttle Radar Topography Mission is highly compatible with territory of Vietnam The proved accuracy provides reliable information source for scientists and authority This important source of quantitative data not only assists users but also contribute to Vietnamese basic geographic information Keywords: Shuttle Radar Topography Mission, SRTM, assessment 225 ... xác điểm độ cao Để đánh giá độ xác MHSĐC qua sai số trung phương theo độ xác điểm độ cao cần phải có số liệu tương ứng với độ xác cao Độ xác điểm độ cao mơ hình độ cao tồn cầu đánh giá theo bốn... ra, độ xác MHSĐC tồn cầu SRTM đánh giá từ điểm tọa độ độ cao cơng trình đo GPS-Thuỷ chuẩn dọc từ Bắc vào Nam với tổng số điểm đưa vào đánh giá 281 điểm 2.2 Đánh giá độ xác MHSĐC theo độ xác điểm... 3.2 Tổng hợp, đánh giá kết khảo sát độ xác MHSĐC tồn cầu SRTM1 , SRTM3 , SRTM3 0 từ GPS – Thủy chuẩn Độ xác MHSĐC toàn cầu SRTM đánh giá với nguồn liệu đầu vào 281 điểm tọa độ độ cao cơng trình