Chương 4: SỬ DỤNG PHƯƠNG PHÁP KRIGING ĐỂ MÔ HÌNH HÓA DỮ LIỆU DỊ THƯỜNG ĐỘ CAO VÙNG TÂY NGUYÊN
4.2. Khảo sát nội suy Kriging (OK và SK)
4.3.2. So sánh kết quả nội suy Kriging sử dụng hàm bán phương sai cầu theo R
Phương pháp collocation là kỹ thuật ước lượng thống kê, được sử dụng để dự báo quá trình ngẫu nhiên dựa trên các giá trị quan trắc thực tế. Phương pháp collocation còn được sử dụng để nội suy và làm trơn số liệu rời rạc như dị thường độ cao, dị thường trọng lực vv… Phương pháp nội suy Kriging thực chất cũng là một dạng của phương pháp collocation bình phương nhỏ nhất. Nên chúng tôi dùng kết quả nội suy collocation làm chuẩn để so sánh đánh giá kết quả nội suy kriging.
Dưới đây là bảng so sánh kết quả nội suy kriging sử dụng hàm bán phương sai cầu có bán kính R0 = 1.L(km), R0 = 1,25.L(km)và kết quả nội suy collocation sử dụng hàm hiệp phương sai Markov bậc 3 (phụ lục 5) cho 10 điểm kiểm tra (không có trong 170 điểm song trùng).
TT Các yếu tố so sánh
Nội suy Kriging
(sử dụng hàm bán phương sai cầu)
Nội suy Collocation (sử dụng hàm hiệp
phương sai Markov bậc 3) R0 = 1.L
(km)
R0 = 1,25.L (km)
1 Độ chính xác Sai số trung phương: ± 0,084 Sai số trung phương: ± 0,079
2 Số lƣợng điểm nội suy
Chỉ thiết lập cho một số điểm lân cận xung quanh điểm nội suy trong bán kính cỡ khoảng các liên hệ (L)
Thiết lâp cho toàn bộ trường ngẫu nhiên
3 Phương pháp tính toán
Linh hoạt vì nghịch đảo ma trận nhỏ
Phải nghịch đảo ma trận rất lớn
Bảng 4.10. Bảng so sánh kết quả tính toán nội suy theo hai phương pháp Kriging và collocation
Mô hình Quasigeoid Tây Nguyên và duyên hai Nam Trung Bộ đƣợc chính xác hóa từ mô hình EGM2008, có phạm vi từ vĩ độ 11041’ đến 15021’, từ kinh độ 107000’ đến 109025’ với diện tích khoảng 80000 km2, nằm trên các tỉnh từ phía nam tỉnh Quảng Nam đến Lâm Đồng, Ninh Thuận và một phần tỉnh Bình Phước. Mô hình có dạng lưới với kích thước ô lưới là 2,5’x2,5’ (gồm 5251 điểm mắt lưới). Mô hình là một tệp số liệu dạng ASCII, đƣợc gán tên tệp là EGM08TN.DAT, có dung lƣợng khoảng 190kb.
Công thức tính dị thường độ cao sau xử lý địa thống kê dựa trên dị thường độ cao mô hình EGM2008 là:
i EGM08(i) (TB) (i) (4.18)
trong đó: (TB) 0,815 m
EGM08(i) đƣợc lấy từ mô hình Geoid EGM2008.
(i) được nội suy theo phương pháp Kriging (SK).
Trên hình 4.6 là sơ đồ 2D của mô hình EGM08TN với khoảng cao đều đường đẳng dị thường độ cao là 0,25m.
Từ mô hình EGM08TN có thể dễ dàng khai thác giá trị dị thường độ cao cho một điểm bất kỳ nằm trong vùng trên nếu cho biết tọa độ trắc địa B, L của điểm đó trong hệ WGS84.
Hình 4.8. Mô hình EGM08TN vùng Tây Nguyên sau xử lý địa thống kê phần dư dị thường độ cao
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
Sau khi nghiên cứu lý thuyết và tính toán thực nghiệm chúng tôi có một số kết luận và kiến nghị nhƣ sau:
I. KẾT LUẬN:
1. Phương pháp địa thống kê là phương pháp phân tích thống kê đối với dữ liệu phân bố trong không gian có vị trí xác định trong hệ quy chiếu trắc địa. Phương pháp này đã và đang đang đƣợc ứng dụng có hiệu quả trong các lĩnh vực khoa học Trái đất như địa chất, trắc địa, môi trường vv…
2. Quy trình tính toán bán phương sai thực nghiệm và xác định các tham số của hàm bán phương sai lý thuyết và tính toán nội suy Kriging cho phép mô hình hóa bộ dữ liệu rời rạc thành các dữ liệu ô chuẩn (grid) phục vụ cho khai thác sử dụng dữ liệu đƣợc thuận lợi.
3. Giá trị trung bình số chênh giữa dị thường độ cao xác định theo kết quả đo GPS-thủy chuẩn và dị thường độ cao xác định từ mô hình Geoid EGM2008 ở vùng Tây Nguyên là 0,815 m. Đó là cơ sở để chuẩn hóa các số dư dị thường độ cao cho vùng Tây Nguyên.
4. Đối với dữ liệu phần dư dị thường độ cao xác định từ kết quả đo GPS- Thủy chuẩn vùng Tây Nguyên và mô hình Geoid EGM2008, kết quả nội suy Kriging (SK) sử dụng hàm bán phương sai cầu có độ chính xác thấp hơn nội suy Collocation sử dụng hàm hiệp phương sai Markov bậc 3 khoảng 6,3% (0,084 m và 0,079m). Tuy nhiên nội suy theo Kriging đƣợc thực hiện dễ dàng hơn do chỉ xét đến các điểm lân cận trong bán kính cỡ khoảng các liên hệ (L) của hàm bán phương sai.
Phương pháp nội suy Kriging sẽ có ưu điểm rõ rệt khi bộ số liệu có hàng ngàn điểm hoặc nhiều hơn.
5. Đối với dữ liệu dị thường độ cao vùng tây nguyên, khi tăng bán kính chọn điểm lân cận nội suy Kriging lên trên khoảng cách liên hệ ( R=1,25L) cũng không tăng độ chính xác nội suy (sai số vẫn là 0,084 m).
6. Xử lý địa thống kê số dư dị thường độ cao GPS-TC và mô hình Geoid EGM2008 cho kết quả tốt hơn sử dụng riêng dị thường theo mô hình Geoid vì đã làm khớp phần mô hình Geoid với dị thường độ cao GPS-TC của khu vực xử lý.
II. KIẾN NGHỊ
1. Cần tiếp tục nghiên cứu lựa chọn các mô hình hàm bán phương sai lý thuyết khác ngoài hàm bán phương sai cầu để tính toán thực nghiệm.
2. Cần phát triển rộng rãi các ứng dụng phân tích địa thống kế sang các lĩnh vực khác, khi có các bộ dữ liệu quan trắc gắn với vị trí địa lý của chúng.