Luận án Nghiên cứu xác định dị thường độ cao trên cơ sở kết hợp các dữ liệu mặt đất và vệ tinh, áp dụng cho khu vực miền trung Việt Nam

MỤC LỤC

LỜI CAM ĐOAN . i

MỤC LỤC . ii

DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT TIẾNG VIỆT VÀ TIẾNG ANH . viii

DANH MỤC CÁC BẢNG . xi

DANH MỤC CÁC HÌNH . xii

MỞ ĐẦU . 1

CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ NGHIÊN CỨU XÁC ĐỊNH DỊ THƯỜNG ĐỘ CAO

Ở VIỆT NAM VÀ TRÊN THẾ GIỚI . 7

1.1. Tổng quan về nghiên cứu xác định dị thường độ cao trên thế giới . 7

1.1.1. Xác định dị thường độ cao và xây dựng mô hình Quasigeoid của Slovakia. 7

1.1.2. Xác định dị thường độ cao và mô hình Geoid khu vực Châu Âu . 8

1.1.3. Xác định dị thường độ cao và xây dựng mô hình Geoid của Hoa Kỳ . 8

1.1.4. Xác định dị thường độ cao và xây dựng mô hình Geoid của Canada . 9

1.1.5. Xác định dị thường độ cao và xây dựng mô hình Quasigeoid của Ba Lan . 9

1.1.6. Xác định dị thường độ cao và xây dựng mô hình Quasigeoid của Australia . 10

1.1.7. Xác định dị thường độ cao và xây dựng mô hình của New Zealand . 11

1.1.8. Xác định mô hình Geoid cho lãnh thổ Iran . 11

1.2. Tổng quan về nghiên cứu xác định dị thường độ cao ở Việt Nam . 13

1.2.1. Thành lập hệ độ cao chuẩn thống nhất cho lãnh thổ và lãnh hải Việt Nam trên cơ sở

không sử dụng mặt nước biển trung bình . 13

1.2.2. Xây dựng mô hình Geoid địa phương trên lãnh thổ Việt Nam . 14

1.2.3. Xác định ảnh hưởng độ cao địa hình trong dị thường độ cao và độ lệch dây dọi . 15

1.2.4. Chính xác hóa dị thường độ cao EGM2008 dựa trên dữ liệu GNSS-Thủy Chuẩn . 15

1.2.5. Xây dựng mô hình Quasigeoid quốc gia khởi đầu VIGAC2017 . 16

1.2.6. Nghiên cứu sử dụng dữ liệu trọng lực Việt Nam hiệu chỉnh các hệ số điều hòa của mô

hình EGM2008 . 17

1.2.7. Nghiên cứu xây dựng mô hình Geoid khu vực miền Trung nước ta trên cơ sở số liệu

quan trắc các yếu tố của thế nhiễu . 18

1.2.8. Vấn đề nghiên cứu ứng dụng dữ liệu trọng lực vệ tinh trong xác định dị thường độ cao

và xây dựng mô hình Quasigeoid ở Việt Nam . 19

1.3. Những vấn đề cần tiếp tục nghiên cứu . 22

CHƯƠNG 2. NGHIÊN CỨU PHƯƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH DỊ THƯỜNG ĐỘ CAO

TRÊN CƠ SỞ KẾT HỢP CÁC DỮ LIỆU MẶT ĐẤT VÀ VỆ TINH CHO KHU VỰC MIỀN

TRUNG VIỆT NAM . 24

2.1. Dị thường độ cao và các đại lượng liên quan . 24

2.1.1. Telluroid . 24

2.1.2. Quasigeoid . 25

2.1.3. Độ cao chuẩn . 25

2.1.4. Dị thường độ cao . 25

2.1.5. Dị thường trọng lực . 26

2.2. Các loại dữ liệu sử dụng để xác định dị thường độ cao . 28

2.2.1. Dữ liệu trọng lực vệ tinh CHAMP, GRACE và GOCE . 29

2.2.2. Dữ liệu mô hình thế trọng trường Trái Đất . 29

2.2.3. Dữ liệu địa hình . 33

2.2.4. Dữ liệu trọng lực đo trực tiếp trên đất liền và dự án đo cao vệ tinh trên biển . 34

2.2.5. Dữ liệu dị thường độ cao GNSS-Thủy chuẩn . 35

2.3. Nguyên tắc xử lý dữ liệu từ các nguồn khác nhau . 36

2.3.1. Tính đổi và tính chuyển tọa độ . 36

2.3.2. Tính chuyển dữ liệu về cùng hệ triều . 38

2.3.3. Thống nhất cơ sở toán học trong xử lý các nguồn dữ liệu kết hợp . 39

2.4. Phát hiện và loại bỏ sai số thô trong dữ liệu đo . 41

2.4.1. Phát hiện và loại bỏ sai số thô trong dữ liệu dị thường trọng lực . 42

2.4.2. Phát hiện và loại bỏ sai số thô trong dữ liệu dị thường độ cao của điểm song trùng GNSS-

Thủy chuẩn . 42

2.5. Loại bỏ thành phần bước sóng dài từ mô hình thế trọng trường Trái Đất trong dữ liệu dị

thường trọng lực và dữ liệu dị thường độ cao. 43

2.5.1. Các mô hình thế trọng trường Trái Đất . 43

2.5.2. Đánh giá và lựa chọn mô hình thế trọng trường Trái Đất phù hợp với khu vực nghiên

cứu . 44

2.5.3. Giới thiệu mô hình thế trọng trường Trái Đất EIGEN-6C4 . 46

2.5.4. Loại bỏ thành phần bước sóng dài từ mô hình thế trọng trường Trái Đất trong dữ liệu dị

thường trọng lực . 47

2.5.5. Loại bỏ thành phần bước sóng dài từ mô hình thế trọng trường Trái Đất trong dữ liệu dị

thường độ cao . 48

2.6. Loại bỏ ảnh hưởng của địa hình trong dữ liệu dị thường trọng lực và dữ liệu dị thường

độ cao theo phương pháp RTM . 48

2.6.1. Phương pháp RTM . 48

2.6.2. Cơ sở lựa chọn dị thường RTM tại Việt Nam . 49

2.6.3. Mô hình địa hình phần dư RTM . 50

2.6.4. Loại bỏ thành phần bước sóng ngắn và bước sóng trung do ảnh hưởng của địa hình trong

dữ liệu dị thường trọng lực . 52

2.6.5. Loại bỏ thành phần bước sóng ngắn và bước sóng trung do ảnh hưởng của địa hình trong

dữ liệu dị thường độ cao GNSS-Thủy chuẩn . 53

2.7. Tính phần dư dị thường độ cao từ dị thường phần dư trọng lực theo phương pháp

Collocation bình phương nhỏ nhất . 53

2.7.1. Cơ sở của phương pháp Collocation bình phương nhỏ nhất . 53

2.7.2. Xác định hiệp phương sai thực nghiệm . 55

2.7.3. Xác định các tham số của hàm hiệp phương sai lý thuyết. 56

2.7.4. Nội suy phần dư dị thường độ cao từ phần dư dị thường trọng lực theo phương pháp

Collocation bình phương nhỏ nhất . 60

2.7.5. Nội suy phần dư dị thường độ cao từ phần dư dị thường độ cao trọng lực theo phương

pháp Collocation bình phương nhỏ nhất . 63

2.7.6. Nội suy phần dư dị thường độ cao từ phần dư dị thường trọng lực và dị thường độ cao

GNSS-Thủy chuẩn theo phương pháp Collocation bình phương nhỏ nhất . 64

2.7.7. Nội suy phần dư dị thường độ cao từ phần dư dị thường độ cao trọng lực và dị thường

độ cao GNSS-Thủy chuẩn theo phương pháp Collocation bình phương nhỏ nhất . 66

2.8. Phục hồi thành phần bước sóng dài từ mô hình thế trọng trường Trái Đất và thành phần

bước sóng trung, bước sóng ngắn do ảnh hưởng của địa hình vào kết quả tính phần dư dị

thường độ cao . 69

2.9. Đánh giá độ chính xác xác định dị thường độ cao trên cơ sở kết hợp các dữ liệu . 69

2.10. Xây dựng quy trình xác định dị thường độ cao trên cơ sở kết hợp các dữ liệu cho khu

vực miền Trung Việt Nam . 71

2.10.1. Các bước xác định dị thường độ cao trên cơ sở kết hợp các dữ liệu . 71

2.10.2. Quy trình xác định dị thường độ cao trên cơ sở kết hợp các dữ liệu cho khu vực miền

Trung Việt Nam . 75

2.11. Xây dựng các module chương trình phục vụ việc xác định dị thường độ cao trên cơ sở

kết hợp các dữ liệu . 76

2.11.1. Giới thiệu phần mềm GRAVSOFT Ver 2.97 . 76

2.11.2. Xây dựng module chương trình xác định phương sai mức và sai số phương sai mức77

2.11.3. Xây dựng module chương trình xác định dị thường trọng lực và dị thường độ cao từ

các hệ số hàm điều hòa cầu . 79

2.11.4. Xây dựng module chương trình xác định ảnh hưởng của địa hình theo phương pháp

RTM . 81

2.11.5. Xây dựng module chương trình xác định hiệp phương sai thực nghiệm . 85

2.11.6. Xây dựng module chương trình xác định hàm hiệp phương sai lý thuyết . 87

CHƯƠNG 3. THỰC NGHIỆM XÁC ĐỊNH DỊ THƯỜNG ĐỘ CAO CHO KHU

VỰC MIỀN TRUNG VIỆT NAM TRÊN CƠ SỞ KẾT HỢP CÁC DỮ LIỆU MẶT

ĐẤT VÀ VỆ TINH . 92

3.1. Khu vực thực nghiệm và dữ liệu sử dụng . 92

3.1.1. Đặc điểm khu vực thực nghiệm . 92

3.1.2. Dữ liệu sử dụng . 93

3.2. Xác định dị thường độ cao trên cơ sở kết hợp dữ liệu mô hình EIGEN-6C4 và dữ liệu

GNSS-Thủy chuẩn (PA1) . 102

3.2.1. Các bước thực hiện . 102

3.2.2. Thực nghiệm PA1 . 103

3.3. Xác định dị thường độ cao trên cơ sở kết hợp dữ liệu trọng lực, dữ liệu mô hình EIGEN-

6C4 và dữ liệu GNSS-Thủy chuẩn (PA2). 109

3.3.1. Các bước thực hiện . 109

3.3.2. Thực nghiệm PA2 . 110

3.4. Xác định dị thường độ cao trên cơ sở kết hợp dữ liệu trọng lực, dữ liệu mô hình EIGEN-

6C4, dữ liệu địa hình và dữ liệu GNSS-Thủy chuẩn (PA3) . 118

3.4.1. Tính ảnh hưởng của địa hình theo phương pháp RTM . 119

3.4.2. Thực nghiệm PA3 . 119

3.5. Tổng hợp kết quả của các phương án tính toán thực nghiệm . 128

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ . 132

DANH MỤC CÁC BÀI BÁO, CÔNG TRÌNH KHOA HỌC ĐÃ CÔNG BỐ . 134

TÀI LIỆU THAM KHẢO . 135

PHỤ LỤC 1. BẢNG TỔNG HỢP KẾT QUẢ TÍNH TOÁN LOẠI BỎ ẢNH HƯỞNG

BƯỚC SÓNG DÀI, BƯỚC SÓNG TRUNG VÀ BƯỚC SÓNG NGẮN CỦA DỮ LIỆU ĐO

NHẰM PHÁT HIỆN SAI SỐ THÔ . 142

PHỤ LỤC 2. BẢNG MINH HỌA TỔNG HỢP DỊ THƯỜNG ĐỘ CAO GNSS-THỦY

CHUẨN VÀ DỊ THƯỜNG ĐỘ CAO TƯƠNG ỨNG CỦA 04 MÔ HÌNH: EIGEN-6C4,

SGG-UGM-1, GECO, EGM2008 VỚI DỮ LIỆU 131 ĐIỂM SONG TRÙNG . 144

PHỤ LỤC 3. KẾT QUẢ SO SÁNH GIỮA CÁC MODULE CHƯƠNG TRÌNH MÁY TÍNH

MỚI VÀ CHƯƠNG TRÌNH TRONG BỘ GRAVSOFT . 145

PHỤ LỤC 4. MINH HỌA BỘ DỮ LIỆU DỊ THƯỜNG TRỌNG LỰC . 150

PHỤ LỤC 5. DỮ LIỆU ĐIỂM SONG TRÙNG GNSS-THỦY CHUẨN THAM GIA

TÍNH . 151

PHỤ LỤC 6. DỮ LIỆU ĐIỂM SONG TRÙNG GNSS-THỦY CHUẨN ĐÁNH GIÁ KẾT

QUẢ TÍNH . 153

PHỤ LỤC 7. QUY TRÌNH THỰC NGHIỆM PA1 . 154

PHỤ LỤC 8. MINH HỌA TỔNG HỢP CÁC KẾT QUẢ TÍNH TOÁN CỦA PHƯƠNG ÁN

1 . 155

PHỤ LỤC 9. QUY TRÌNH THỰC NGHIỆM PA2 . 158

PHỤ LỤC 10. MINH HỌA TỔNG HỢP CÁC KẾT QUẢ TÍNH TOÁN CỦA PHƯƠNG

ÁN 2 . 159

PHỤ LỤC 11. MINH HỌA TỔNG HỢP CÁC KẾT QUẢ TÍNH TOÁN CỦA PHƯƠNG

ÁN 3 . 162

PHỤ LỤC 12. MÃ CODE MINH HỌA MỘT SỐ MODULE CHƯƠNG TRÌNH TÍNH 166

pdf196 trang | Chia sẻ: vietdoc2 | Ngày: 28/11/2023 | Lượt xem: 116 | Lượt tải: 1download
Bạn đang xem trước 20 trang tài liệu Luận án Nghiên cứu xác định dị thường độ cao trên cơ sở kết hợp các dữ liệu mặt đất và vệ tinh, áp dụng cho khu vực miền trung Việt Nam, để xem tài liệu hoàn chỉnh bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên
Res Res, , ... , nζ ζ ζ . Phần dư dị thường độ cao của điểm P được tính như theo công thức: Re 1 Res 1 Re Re Re Re Re 1 ( , ) ( , ) s P T P xn s s s s s nxnxn K K Cζζ ζ ζ ζ ζ ζ −    = +    (2.80) Độ chính xác được đánh giá theo công thức: Re s 2 P P P 1x1 Res Res 1T P P 1xn Res Res Res Res nx1 Res Resnxn K ( , ) K ( , ) K( , ) C K ( , )ζ σ ζ ζ ζ ζ ζ ζ ζ ζ − =  − +  (2.81) trong đó: ( , )K ⋅ ⋅ ma trận hiệp phương sai, với: T P 1 P 2 P n P 1xn Re s Re s Re s Re s Re s Re s Re s Re sK ( , ) K( , ) K( , )...K( , )ζ ζ ζ ζ ζ ζ ζ ζ =   (2.82) Re s Re s 1 1 1 2 1 n Re s Re s Re s Re s Re s Re s 2 1 2 2 2 n Re s Re s Re s Re s Re s Re s n 1 n 2 n Re s Re s Re s Re s n Re s n n K( , ) K( , ) K( , ) ... K( , ) K( , ) K( , ) ... K( , ) ... ... ... K( , ) K( , ) ... K( , ) ζ ζ ζ ζ ζ ζ ζ ζ ζ ζ ζ ζ ζ ζ ζ ζ ζ ζ ζ ζ × =              (2.83) , Re s Cζ ma trận hiệp phương sai sai số đo và giá trị phần dư dị thường độ cao trọng lực Resζ được xác định: Re s 11 12 1n 21 22 2n n1 n2 nn n n c c ... c c c ... c C ... ... ... c c ... c ζ ×      =       (2.84) 1 Re s 2 Re s Re s n Re s n 1 ... ζ ζ ζ ζ ×      =        (2.85) 64 Hàm hiệp phương sai phần dư dị thường độ cao của điểm cần tính với các điểm đã biết được xác định như hàm hiệp phương sai giữa phần dư dị thường độ cao của hai điểm P và Q như công thức (2.77) và việc làm khớp giữa hàm hiệp phương sai lý thuyết với các giá trị hiệp phương sai thực nghiệm để xác định các tham số B Ea, N , A, R R− cũng được thực hiện như đã trình bày trong mục 2.7.3. 2.7.6. Nội suy phần dư dị thường độ cao từ phần dư dị thường trọng lực và dị thường độ cao GNSS-Thủy chuẩn theo phương pháp Collocation bình phương nhỏ nhất Nếu trong một khu vực cần xác định phần dư dị thường độ cao, ta vừa có dữ liệu phần dư dị thường trọng lực và giá trị dị thường độ cao của các điểm GNSS- Thủy chuẩn. Khi đó, để xác định phần dư dị thường độ cao cho khu vực đó với độ chính xác đạt được tối ưu nhất cần thiết phải kết hợp hai nguồn dữ liệu trên. Giả sử trong khu vực có n điểm có phần dư dị thường trọng lực 1 2 Res Res Res, , ... , ng g g∆ ∆ ∆ và m điểm có dị thường độ cao từ dữ liệu GNSS-Thủy chuẩn / / 1 2 /, , ... ,GNSS TC GNSS TC GNm SS TCζ ζ ζ . Khi đó, theo Neuman (2010) [49], phần dư dị thường độ cao của điểm P sẽ được tính theo công thức: / / Re Re / / Re Res Res Res 1 Re Re / / / / Re Re Re ( , ) ( , ) ( , ) ( , ) K ( , ) K( , ) GNSS TC GNSS s T s C GNSS TC GNSS TC GNSS TC GNSS TC GNSS TC GNSS TC TP sP P s s g g s s T s K g K K g g C K g g g C ζ ζ ζ ζ ζ ζ ζ ζ ζ ζ ζ − ∆ ∆  ∆ =       ∆ ∆ + ∆ ∆      ∆ +     (2.86) trong đó: ( , )K ⋅ ⋅ - ma trận hiệp phương sai chéo của phần dư dị thường trọng lực và phần dư dị thường độ cao; 65 R / / Res e , GNSS Ts C GNSS TCg gC Cζ ζ∆ ∆ - ma trận hiệp phương sai của sai số đo dị thường trọng lực và dị thường độ cao GNSS-Thủy chuẩn. 1 2 Re Re Re Re Re Re Re Re( , ) ( , ) ( , ) ... ( , ) ; T P P P n P s s s s s s s sK g K g K g K gζ ζ ζ ζ ∆ = ∆ ∆ ∆  (2.87) Re 1 Re 2 Re Re / / / /( , ) ( , ) ( , ) ... ( , ) ;GNSS TC GNSS TC GNSS TC GNSST P P P Ps s s m s TCK K K Kζ ζ ζ ζ ζ ζ ζ ζ =   (2.88) 1 1 1 2 1 Re Re Re Re Re Re 2 1 2 2 2 Re Re Re Re Re Re Re Re 1 2 Re Re Re Re Re Re ( , ) ( , ) ... ( , ) ( , ) ( , ) ... ( , ) ( , ) ; ... ... ... ... ( , ) ( , ) ... ( , ) n s s s s s s n s s s s s s s s n n n n s s s s s s K g g K g g K g g K g g K g g K g g K g g K g g K g g K g g  ∆ ∆ ∆ ∆ ∆ ∆   ∆ ∆ ∆ ∆ ∆ ∆ ∆ ∆ =      ∆ ∆ ∆ ∆ ∆ ∆  (2.89) / / / / / / / / 1 1 1 2 1 / / / / / / 2 1 2 2 2 / / / 1 ( , ) ( , ) ( , ) ... ( , ) ( , ) ( , ) ... ( , ) ... ... ... ... ( , ) ( GPS TC GPS TC GNSS TC GNSS TC GNSS TC GNSS TC GNSS TC GNSS TC m GNSS TC GNSS TC GNSS TC GNSS TC GNSS TC GNSS TC m GNSS TC GNSS TC GNSS m m K K K K K K K K K ζ ζ ζ ζ ζ ζ ζ ζ ζ ζ ζ ζ ζ ζ ζ ζ ζ = / / / 2 ; , ) ... ( , )TC GNSS TC GNSS TC GNSS TCm mKζ ζ ζ              (2.90) 1 / 1 / 1 / Re 1 Re 2 Re 2 / 2 / 2 / / Re 1 Re 2 Re Re / / Re 1 Re 2 Re ( , ) ( , ) ... ( , ) ( , ) ( , ) ... ( , ) ( , ) ... ... ... ... ( , ) ( , ) ... ( , GNSS TC GNSS TC GNSS TC s s s m GNSS TC GNSS TC GNSS TC GNSS TC s s s m s n GNSS TC n GNSS TC n s s s K g K g K g K g K g K g K g K g K g K g ζ ζ ζ ζ ζ ζ ζ ζ ζ ∆ ∆ ∆ ∆ ∆ ∆ ∆ = ∆ ∆ ∆ / ; )GNSS TCmζ              (2.91) 1 1 1 2 1 Re Re Re Re Re Re 2 1 2 2 2 Re Re Re Re Re Re Re Re 1 2 Re Re Re Re Re Re ... ... ; ... ... ... ... ... n s s s s s s n s s s s s s s s n n n n s s s s s s g g g g g g g g g g g g g g g g g g g g C C C C C C C C C C ∆ ∆ ∆ ∆ ∆ ∆ ∆ ∆ ∆ ∆ ∆ ∆ ∆ ∆ ∆ ∆ ∆ ∆ ∆ ∆       =         (2.92) 66 / / / / / / 1 1 1 2 1 / / / / / / 2 1 2 2 2 / / / / / / / 1 2 ... ... ... ... ... ... ... GNSS TC GNSS TC GNSS TC GNSS TC GNSS TC GNSS TC m GNSS TC GNSS TC GNSS TC GNSS TC GNSS TC GNSS TC m GNSS TC GNSS TC GNSS TC GNSS TC GNSS TC GNSS TC GNSS T m m m C C C C C C C C C C ζ ζ ζ ζ ζ ζ ζ ζ ζ ζ ζ ζ ζ ζ ζ ζ ζ ζ ζ = / ; C GNSS TC mζ               (2.93) 1 Re 2 Re Re Re ; ... s s s n s g g g g  ∆   ∆ ∆ =      ∆  (2.94) 1 2 ; ... GNSS GNSS GNSS GNSS m ζ ζ ζ ζ      =        (2.95) Các hàm hiệp phương sai của phần dư dị thường trọng lực, phần dư dị thường độ cao và kết hợp phần dư dị thường trọng lực và phần dư dị thường độ cao cũng được tính theo công thức (2.77), (2.78) và (2.79). Việc làm khớp giữa hàm hiệp phương sai lý thuyết và các giá trị hiệp phương sai thực nghiệm để xác định các giá trị B Ea, N , A, R R− được thực hiện như đã trình bày trong mục 2.7.3. 2.7.7. Nội suy phần dư dị thường độ cao từ phần dư dị thường độ cao trọng lực và dị thường độ cao GNSS-Thủy chuẩn theo phương pháp Collocation bình phương nhỏ nhất Nếu trong một khu vực cần xác định phần dư dị thường độ cao, ta vừa có dữ liệu phần dư dị thường độ cao trọng lực và giá trị dị thường độ cao của các điểm GNSS-Thủy chuẩn. Khi đó, để xác định phần dư dị thường độ cao cần thiết phải kết hợp hai nguồn dữ liệu. Giả sử trong khu vực có n điểm có phần dư dị thường độ cao trọng lực 1 2 Res Res Res, , ... , nζ ζ ζ và m điểm có dị thường độ cao từ dữ liệu GNSS-Thủy chuẩn / / 1 2 /, , ... ,GNSS TC GNSS TC GNm SS TCζ ζ ζ , phần dư dị thường độ cao của điểm P sẽ được tính theo công thức: 67 / Re Re / Re Res Res Res 1 Re Re Re Re R / / / / / / e ( , ) ( , ) ( , ) ( , ) K ( , ) K( , ) GNSS TC GNSS T s s C GNSS TC GNSS TC GNSS TC GNSS TP sP P s s TC GNSS T s s C GNS C s S TT K K K C K C ζ ζ ζ ζ ζ ζ ζ ζ ζ ζ ζ ζ ζ ζ ζ ζ ζ ζ ζ −   =       +       +     (2.96) trong đó: ( , )K ⋅ ⋅ - ma trận hiệp phương sai chéo của phần dư dị thường trọng lực và phần dư dị thường độ cao; Res / e / R , GNSS TC GNs SS TCC Cζ ζ ζ ζ - ma trận hiệp phương sai của sai số đo dị thường độ cao trọng lực và dị thường độ cao GNSS-Thủy chuẩn. 1 2 Re Re Re Re Re Re Re Re( , ) ( , ) ( , ) ... ( , ) ; T P P P n P s s s s s s s sK K K Kζ ζ ζ ζ ζ ζ ζ ζ =   (2.97) Re 1 Re 2 Re Re / / / /( , ) ( , ) ( , ) ... ( , ) ;GNSS TC GNSS TC GNSS TC GNSST P P P Ps s s m s TCK K K Kζ ζ ζ ζ ζ ζ ζ ζ =   (2.98) 1 1 1 2 1 Re Re Re Re Re Re 2 1 2 2 2 Re Re Re Re Re Re Re Re 1 2 Re Re Re Re Re Re ( , ) ( , ) ... ( , ) ( , ) ( , ) ... ( , ) ( , ) ; ... ... ... ... ( , ) ( , ) ... ( , ) n s s s s s s n s s s s s s s s n n n n s s s s s s K K K K K K K K g K K ζ ζ ζ ζ ζ ζ ζ ζ ζ ζ ζ ζ ζ ζ ζ ζ ζ ζ ζ      =      ∆  (2.99) / / / / / / / / 1 1 1 2 1 / / / / / / 2 1 2 2 2 / / / 1 ( , ) ( , ) ( , ) ... ( , ) ( , ) ( , ) ... ( , ) ... ... ... ... ( , ) ( GPS TC GPS TC GNSS TC GNSS TC GNSS TC GNSS TC GNSS TC GNSS TC m GNSS TC GNSS TC GNSS TC GNSS TC GNSS TC GNSS TC m GNSS TC GNSS TC GNSS m m K K K K K K K K K ζ ζ ζ ζ ζ ζ ζ ζ ζ ζ ζ ζ ζ ζ ζ ζ ζ = / / / 2 ; , ) ... ( , )TC GNSS TC GNSS TC GNSS TCm mKζ ζ ζ              (2.100) 68 1 / 1 / 1 / Re 1 Re 2 Re 2 / 2 / 2 / / Re 1 Re 2 Re Re / / / Re 1 Re 2 Re ( , ) ( , ) ... ( , ) ( , ) ( , ) ... ( , ) ( , ) ... ... ... ... ( , ) ( , ) ... ( , ) GNSS TC GNSS TC GNSS TC s s s m GNSS TC GNSS TC GNSS TC GNSS TC s s s m s n GNSS TC n GNSS TC n GNSS TC s s s m K K K K K K K K K K ζ ζ ζ ζ ζ ζ ζ ζ ζ ζ ζ ζ ζ ζ ζ ζ ζ ζ ζ ζ = ;              (2.101) 1 1 1 2 1 Re Re Re Re Re Re 2 1 2 2 2 Re Re Re Re Re Re Re Re 1 2 Re Re Re Re Re Re ... ... ; ... ... ... ... ... n s s s s s s n s s s s s s s s n n n n s s s s s s C C C C C C C C C C ζ ζ ζ ζ ζ ζ ζ ζ ζ ζ ζ ζ ζ ζ ζ ζ ζ ζ ζ ζ       =         (2.102) / / / / / / 1 1 1 2 1 / / / / / / 2 1 2 2 2 / / / / / / / 1 2 ... ... ... ... ... ... ... GNSS TC GNSS TC GNSS TC GNSS TC GNSS TC GNSS TC m GNSS TC GNSS TC GNSS TC GNSS TC GNSS TC GNSS TC m GNSS TC GNSS TC GNSS TC GNSS TC GNSS TC GNSS TC GNSS T m m m C C C C C C C C C C ζ ζ ζ ζ ζ ζ ζ ζ ζ ζ ζ ζ ζ ζ ζ ζ ζ ζ ζ = / ; C GNSS TC mζ               (2.103) 1 Re 2 Re Re Re ; ... s s s n s ζ ζ ζ ζ      =        (2.104) 1 2 ; ... GNSS GNSS GNSS GNSS m ζ ζ ζ ζ      =        (2.105) Các hàm hiệp phương sai của phần dư dị thường trọng lực, phần dư dị thường độ cao và kết hợp phần dư dị thường trọng lực và phần dư dị thường độ cao cũng được tính theo công thức (2.77), (2.78) và (2.79). Việc làm khớp giữa hàm hiệp phương sai lý thuyết và các giá trị hiệp phương sai thực nghiệm để xác định các giá trị B Ea, N , A, R R− thực hiện theo mục 2.7.3. 69 2.8. Phục hồi thành phần bước sóng dài từ mô hình thế trọng trường Trái Đất và thành phần bước sóng trung, bước sóng ngắn do ảnh hưởng của địa hình vào kết quả tính phần dư dị thường độ cao Các giá trị phần dư dị thường độ cao được nội suy từ dữ liệu kết hợp theo phương pháp Collocation bình phương nhỏ nhất đã được loại bỏ thành phần có bước sóng dài, thành phần bước sóng trung và thành phần bước sóng ngắn. Do đó, theo kỹ thuật RCR, ta phải thực hiện bước phục hồi lại thành phần của các bước sóng đã được loại bỏ cho giá trị phần dư dị thường độ cao nội suy. Dị thường độ cao được phục hồi theo công thức: 6 4Res EIGEN C RTM ζ ζ ζ ζ−= + + (2.106) trong đó: Res ζ - là dữ liệu phần dư dị thường độ cao được nội suy từ dữ liệu kết hợp bằng phương pháp LSC; 6 4EIGEN Cζ − - dị thường độ cao của thành phần bước sóng dài từ mô hình EIGEN-6C4; RTMζ - dị thường độ cao của thành phần có bước sóng ngắn do ảnh hưởng của địa hình theo RTM, là tổng của số hiệu chỉnh dị thường độ cao Faye của khối lượng địa hình lồi lõm và số hiệu chỉnh dị thường độ cao RTM của khối lượng vật chất địa hình giữa mặt địa hình thực và mặt địa hình trung bình, chitiet chitiet chitiet RTM Faye RTMζ δζ δζ= + , với chitiet Fayeδζ và chitietRTMδζ được xác định theo công thức (2.38) và (2.39). 2.9. Đánh giá độ chính xác xác định dị thường độ cao trên cơ sở kết hợp các dữ liệu Đánh giá độ chính xác kết quả tính là một trong những nội dung quan trọng trong một phương pháp nghiên cứu. Việc đánh giá nhằm mục đích đánh giá độ chính xác của kết quả tính, đồng thời đánh giá lại chất lượng dữ liệu đầu vào. Trong tính 70 toán dị thường độ cao dựa trên cơ sở kết hợp các dữ liệu thì dữ liệu các điểm song trùng GNSS-Thủy chuẩn là nguồn dữ liệu quan trọng, không thể thiếu. Dữ liệu dị thường độ cao của các điểm GNSS-Thủy chuẩn là nguồn dữ liệu có độ chính xác cao nhất, là nguồn dữ liệu vừa đóng vai trò là dữ liệu tham gia tính dị thường độ cao trên cơ sở kết hợp với dữ liệu phần dư dị thường trọng lực theo kỹ thuật RCR, đồng thời là nguồn dữ liệu gốc để đánh giá độ chính xác kết quả tính. Do các loại dữ liệu tính đã được quy chiếu chung trong hệ quy chiếu và hệ tọa độ WGS84 quốc tế, do đó, việc đánh giá độ chính xác kết quả tính được luận án thực hiện trực tiếp trong hệ quy chiếu và hệ tọa độ WGS84 quốc tế. Đối với các điểm song trùng GNSS-Thủy chuẩn, dựa trên giá trị dị thường độ cao là hiệu giữa độ cao GNSS và độ cao thủy chuẩn, đồng thời tại các điểm này ta cũng tính được giá trị dị thường độ cao từ kết quả nội suy. Khi đó, độ lệch giữa kết quả tính so với kết quả gốc của điểm đánh giá thứ i và độ lệch trung bình được xác định theo công thức: /GNSS TC i tinh i iζ ζ ζ∆ = − (2.107) [ ] TB n ζ δζ ∆ = (2.108) n - số lượng điểm song trùng được sử dụng để đánh giá. Nếu TBδζ xấp xỉ bằng 0, chứng tỏ giữa hai giá trị không có độ lệch hệ thống. Khi đó, độ chính xác của kết quả tính được đánh giá theo công thức Gauss [5]: .i im n ζ ζ ∆ ∆ = ± (2.109) Nếu TBδζ khác 0, chứng tỏ giữa hai giá trị có độ lệch hệ thống. Khi đó, độ chính xác của kết quả tính được đánh giá theo công thức Bessel [5]: ( )2 1 1 n TB i im n δζ ζ = − ∆ = ± − ∑ (2.110) 71 2.10. Xây dựng quy trình xác định dị thường độ cao trên cơ sở kết hợp các dữ liệu cho khu vực miền Trung Việt Nam Trong phần tiếp theo, từ cơ sở lý thuyết đã được nghiên cứu, luận án thực hiện xây dựng quy trình xác định dị thường độ cao trên cơ sở kết hợp các dữ liệu phù hợp với điều kiện địa hình miền Trung Việt Nam. 2.10.1. Các bước xác định dị thường độ cao trên cơ sở kết hợp các dữ liệu Bước 1: Chuẩn hóa dữ liệu : - Chuẩn hóa dữ liệu dị thường trọng lực: Chuẩn hóa dữ liệu dị thường trọng lực đo trên đất liền và dữ liệu trích xuất từ mô hình trường trọng lực biển toàn cầu DTU17GRA, loại dữ liệu là dị thường trọng lực không khí tự do. Dữ liệu dị thường trong lực trên đất liền trong luận án sử dụng được trích suất từ dữ liệu thuộc đề tài cấp Bộ (B2021-MDA-06), dữ liệu trong hệ quy chiếu và hệ tọa độ WGS84 quốc tế, hệ triều hệ không phụ thuộc triều. Tiến hành thực hiện sàng lọc loại bỏ các điểm tồn tại sai số thô trong dữ liệu dị thường trọng lực theo công thức (2.33) và (2.34). - Xác định dị thường độ cao GNSS-Thủy chuẩn dựa trên độ cao GNSS và độ cao thủy chuẩn của các điểm song trùng trong hệ quy chiếu và hệ tọa độ quốc gia VN2000. Thực hiện tính chuyển dị thường độ cao VN-2000 sang hệ quy chiếu và hệ tọa độ WGS84 quốc tế theo mục 2.3.1. Thực hiện tìm kiếm, loại bỏ sai số thô trong dữ liệu dị thường độ cao GNSS-Thủy chuẩn theo công thức (2.33) và (2.34). Dựa trên tập dữ liệu dị thường độ cao GNSS-Thủy chuẩn đã loại bỏ sai số thô, thực hiện phân loại thành hai tập dữ liệu: tập dữ liệu tham gia tính trong nội suy dị thường độ cao từ dữ liệu dị thường trọng lực và tập dữ liệu sử dụng để đánh giá kết quả tính. - Chuẩn hóa dữ liệu địa hình: Trích xuất dữ liệu độ cao từ mô hình số độ cao SRTM3arc_v4.1 độ phân giải 3ʺ × 3ʺ phần lục địa và mô hình số độ sâu đáy biển GEBCO 2020 độ phân giải 15ʺ × 15ʺ theo phạm vi khu vực thực nghiệm. Kết hợp hai mô hình thành mô hình số độ cao tổng hợp. 72 - Tính các giá trị sai số phương sai mức và phương sai mức tương ứng với hệ số L, M của mô hình thế trọng trường EIGEN-6C4 từ các giá trị hệ số điều hòa cầu CL,M, SL,M và giá trị Sigma_C, Sigma_S tương ứng theo công thức trong mục 2.2.2.4. Các dữ liệu được quy chiếu thống nhất trong hệ quy chiếu và hệ tọa độ WGS84 quốc tế, hệ triều thuộc hệ triều không phụ thuộc triều, dị thường trọng lực là dị thường trọng lực không khí tự do. Bước 2: Loại bỏ - Tính giá trị dị thường trọng lực từ các hệ số hàm điều hòa cầu của mô hình EIGEN-6C4 cho dữ liệu dị thường trọng lực không khí tự do theo công thức (2.10); - Loại bỏ thành phần bước sóng dài từ mô hình thế trọng trường Trái Đất EIGEN-6C4 cho dữ liệu dị thường trọng lực theo công thức (2.35); - Tính giá trị dị thường độ cao từ các hệ số của mô hình thế trọng trường EIGEN- 6C4 cho dữ liệu dị thường độ cao GNSS-Thủy chuẩn tham gia tính theo công thức (2.15); - Loại bỏ ảnh hưởng của thành phần bước sóng dài từ mô hình thế trọng trường Trái Đất EIGEN-6C4 cho dữ liệu dị thường độ cao GNSS-Thủy chuẩn tham gia tính theo công thức (2.36). - Tính giá trị dị thường trọng lực từ mô hình số địa hình tổng hợp theo phương pháp RTM cho dữ liệu dị thường trọng lực theo công thức (2.37) và (2.38); - Thực hiện loại bỏ thành phần bước sóng ngắn, bước sóng trung do ảnh hưởng của địa hình theo phương pháp RTM cho dữ liệu dị thường trọng lực đã được loại bỏ thành phần bước sóng dài theo công thức: Re 6 4s FA EIGEN C RTMg g g−∆ = ∆ − ∆ (2.40) với: RTM Faye RTMg g gδ∆ = ∆ + (2.41) thu được dị thường trọng lực còn dư; - Tính giá trị dị thường độ cao từ mô hình số địa hình tổng hợp theo phương pháp RTM cho dữ liệu dị thường độ cao GNSS-Thủy chuẩn tham gia tính theo công thức (2.39); 73 - Thực hiện loại bỏ thành phần bước sóng ngắn, bước sóng trung do ảnh hưởng của địa hình theo phương pháp RTM cho dữ liệu dị thường độ cao GNSS-Thủy chuẩn tham gia tính đã được loại bỏ thành phần bước sóng dài theo công thức (2.42) để nhận được dữ liệu dị thường độ cao GNSS-Thủy chuẩn tham gia tính còn dư. Bước 3: Tính toán * Tính toán lần 1. Nội suy dị thường độ cao từ dữ liệu dị thường trọng lực còn dư theo kỹ thuật RCR, phương pháp LSC: - Tính giá trị hiệp phương sai thực nghiệm cho dữ liệu dị thường còn dư theo công thức (2.54); - Dựa trên tập dữ liệu các giá trị hiệp phương sai thực nghiệm của phần dư dị thường trọng lực, xác định các tham số của hàm hiệp phương sai lý thuyết theo công thức (2.70). - Từ tập các bộ tham số của hàm hiệp phương sai lý thuyết thỏa mãn, xác định bộ tham số tối ưu nhất dựa trên điều kiện sai số trung phương và sai số trung phương tương đối có giá trị nhỏ nhất; - Nội suy dị thường độ cao cho tập dữ liệu điểm song trùng GNSS-Thủy chuẩn tham gia tính và dị thường độ cao cho khu vực theo công thức (2.71) dựa trên các tham số tối ưu của hàm hiệp phương sai lý thuyết theo kỹ thuật RCR, phương pháp LSC; - Xác định giá trị độ lệch hệ thống ζHệthống giữa kết quả tính và dữ liệu gốc của các điểm GNSS-Thủy chuẩn tham gia tính. Thực hiện hiệu chỉnh giá trị độ lệch hệ thống ζHệthống cho các điểm lưới dị thường độ cao trọng lực. * Tính toán lần 2. Nội suy dị thường độ cao từ dữ liệu dị thường độ cao trọng lực đã hiệu chỉnh độ lệch hệ thống kết hợp dữ liệu GNSS-Thủy chuẩn theo kỹ thuật RCR, phương pháp LSC: - Tính giá trị hiệp phương sai thực nghiệm cho dữ liệu dị thường độ cao lưới trọng lực đã hiệu chỉnh độ lệch hệ thống theo công thức (2.54); 74 - Dựa trên tập dữ liệu các giá trị hiệp phương sai thực nghiệm của dị thường độ cao lưới trọng lực, xác định các tham số của hàm hiệp phương sai lý thuyết thỏa mãn theo công thức (2.70). - Từ tập các bộ tham số của hàm hiệp phương sai lý thuyết thỏa mãn, xác định bộ tham số tối ưu nhất dựa trên điều kiện sai số trung phương và sai số trung phương tương đối có giá trị nhỏ nhất; - Thực hiện nội suy dị thường độ cao cho tập điểm GNSS-Thủy chuẩn sử dụng để đánh giá và nội suy lại cho lưới dị thường độ cao trọng lực trên cơ sở kết hợp dữ liệu dị thường độ cao trọng lực đã hiệu chỉnh độ lệch hệ thống và dữ liệu dị thường độ cao GNSS-Thủy chuẩn tham gia tính công thức (2.96) dựa trên các tham số tối ưu của lần tính 2 theo phương pháp LSC, kỹ thuật RCR; Bước 4: Phục hồi - Tính dị thường độ cao từ các hệ số hàm điều hòa cầu của mô hình thế trọng trường EIGEN-6C4 cho dữ liệu kết quả lưới dị thường độ cao trọng lực ở Bước 3.2 theo công thức (2.15); - Tính giá trị dị thường độ cao từ mô hình số địa hình tổng hợp độ phân giải 3ʺ×3ʺ theo phương pháp RTM cho dữ liệu kết quả lưới dị thường độ cao trọng lực ở Bước 3.2 theo công thức (2.39); - Phục hồi thành phần bước sóng dài từ mô hình thế trọng trường EIGEN- 6C4 và thành phần bước sóng ngắn, bước sóng trung do ảnh hưởng của địa hình cho dữ liệu kết quả lưới dị thường độ cao trọng lực theo công thức (2.106); Bước 5: Đánh giá kết quả - Đánh giá độ chính xác kết quả nội suy dựa trên các điểm GNSS-Thủy chuẩn không tham gia tính theo công thức (2.109) với TBδζ xấp xỉ bằng 0 hoặc theo công thức (2.110) khi TBδζ khác 0; 75 2.10.2. Quy trình xác định dị thường độ cao trên cơ sở kết hợp các dữ liệu cho khu vực miền Trung Việt Nam Từ các bước thực hiện được trình bày trong mục 2.10.1, luận án đã xây dựng được quy trình tổng quát xác định dị thường độ cao trên cơ sở kết hợp các dữ liệu mặt đất và vệ tinh, quy trình thực hiện được thể hiện trong Hình 2.11. Hình 2.11. Quy trình xác định dị thường độ cao trên cơ sở kết hợp các dữ liệu mặt đất và vệ tinh cho khu vực miền Trung Việt Nam 76 2.11. Xây dựng các module chương trình phục vụ việc xác định dị thường độ cao trên cơ sở kết hợp các dữ liệu 2.11.1. Giới thiệu phần mềm GRAVSOFT Ver 2.97 Hiện nay, bộ phần mềm GRAVSOFT đã được nhiều tổ chức chính phủ ở nhiều quốc gia sử dụng trong xây dựng mô hình Geoid/Quasigeoid cho phạm vi lãnh thổ và nhiều cá nhân sử dụng cho mục đích nghiên cứu. Bộ phần mềm được thực hiện bởi hai tác giả chính là Tscherning và Forsberg, lập trình từ những năm 1970, và được nhóm tác giả bổ sung hoàn thiện trong các năm sau này để thực hiện các phép tính toán về trắc địa vật lý, đặc biệt là xác định Geoid/Quasigeoid bằng dữ liệu trọng lực. Có nhiều module chương trình sử dụng tùy theo nhu cầu tính toán. Các module chương trình được viết trên ngôn ngữ FORTRAN, và được nhúng trong ngôn ngữ Python [43], các chương trình chính được sử dụng trong xác định dị thường độ cao, xây dựng mô hình Geoid/Quasigeoid từ dữ liệu dị thường trọng lực được thể hiện trong Bảng 2.6. Bảng 2.6. Các chương trình chính trong GRAVSOFT ver 2.97 Bước tính Tên phần mềm sử dụng Tác dụng Loại bỏ TCGRID Tính mô hình lưới tham chiếu và mô hình lưới cơ sở từ mô hình lưới chi tiết của mô hình số địa hình TC Tính giá trị của dị thường trọng lực do ảnh hưởng của địa hình GEOEGM Tính giá trị của dị thường trọng lực từ mô hình thế trọng trường Trái Đất (các giá trị có thể tính trực tiếp trên ICGEM) Tính toán EMPCOV Tính các giá trị hiệp phương sai thực nghiệm từ dữ liệu dị thường trọng lực hoặc dị thường độ cao COVFIT Xác định các tham số khớp hàm hiệp phương sai lý thuyết và giá trị hiệp phương sai thực nghiệm GEOCOL Tính dị thường độ cao từ dữ liệu dị thường trọng lực hoặc tính dị thường độ cao từ dữ liệu dị thường độ cao theo phương pháp LSC Phục hồi TC Tính giá trị dị thường độ cao do ảnh hưởng của địa hình GEOEGM Tính giá trị dị thường độ cao từ mô hình thế trọng trường Trái Đất FC Tính phục hồi thành phần dị thường độ cao Cấu trúc dữ liệu, format định dạng dữ liệu tính và bước tính toán được trình bày chi tiết trong tài liệu “An overview manual for the GRAVSOFT ˮ [60]. 77 Qua quá trình tìm hiểu và sử dụng chương trình GRAVSOFT để tính toán, nhận thấy bộ phần mềm GRAVSOFT yêu cầu định dạng cố định dữ liệu đầu vào, đòi hỏi người dùng phải có trình độ cao trong lĩnh vực trọng lực trắc địa và chương trình chưa có tính tự động hóa. Do đó, từ sở sở lý thuyết được nghiên cứu, luận án đã thực hiện xây dựng một số module chương trình nhằm cải tiến, thay thế các module tương ứng trong bộ phần mềm GRAVSOFT, giúp cho việc sử dụng được thuận lợi dễ dàng và có tính tự động hóa. Các mục tiếp theo luận án sẽ trình bày nội dung chi tiết của các module cải tiến. 2.11.2. Xây dựng module chương trình xác định phương sai mức và sai số phương sai mức Trong bài toán LSC, khi thực hiện xác định các tham số của hàm hiệp phương sai lý thuyết hay tính dị thường độ cao từ dữ liệu dị thường trọng lực, dữ liệu đầu vào bắt buộc phải có là sai số phương sai mức của mô hình thế trọng trường Trái Đất sử dụng. Hiện nay, các mô hình thế trọng trường Trái Đất đều được biểu diễn dưới dạng các hệ số của hàm điều hòa cầu cùng các sai số tương ứng, việc tải dữ liệu các mô hình có thể thực hiện từ trang web của ICGEM ( [41]. Các giá trị phương sai mức và sai số phương sai mức khi sử dụng bộ phần mềm GRAVSOFT được thực hiện bằng module chương trình “DEGVˮ. Chương trình thực hiện với dữ liệu đầu vào phải đúng định dạng. Tuy nhiên, do các file hệ số hàm điều hòa cầu của các mô hình khác nhau lại có định dạng khác nhau, do đó, để chạy được chương trình cần thiết phải tạo lại đúng định dạng chuẩn. Đây là nhiệm vụ khó khăn khi hệ số mức và hạng của các mô hình có giá trị đến 2190. Để thuận lợi cho việc tính toán với các dữ liệu đầu vào khác nhau, từ các công thức đã được trình trong mục 2.2.2.4, luận án đã thực hiện xây dựng module chương trình đ

Các file đính kèm theo tài liệu này:

  • pdfluan_an_nghien_cuu_xac_dinh_di_thuong_do_cao_tren_co_so_ket.pdf
  • pdf2. Tóm tắt LATS_Nguyễn Thành Lê (tiếng Việt).pdf
  • pdf3. Tóm tắt LATS_Nguyễn Thành Lê (tiếng Anh).pdf
  • pdf4. Thông tin về kết luận mới LATS_Nguyễn Thành Lê.pdf
  • pdfQD Hoi dong cap truong-Nguyen Thanh Le.pdf
Tài liệu liên quan