Luận văn Nghiên cứu ứng dụng lý thuyết xấp xỉ sóng nhỏ (biến đổi wavelet) để phân tích nội suy vận tốc chuyển dịch và biến dạng không gian từ kết quả xử lý dữ liệu đo gps mạng lưới trắc địa địa động lực khu vực miền bắc Việt Nam nghiên cứu ứng dụng lý thu

, là các thành phần vận tốc chuyển dịch chung của khu vực. , , là các thành phần vận tốc chuyển dịch của điểm quan trắc do hoạt động của các đới đứt gẫy. 41 , , là các thành phần vận tốc chuyển dịch ngoại sinh tác động đến điểm quan trắc. , , là các thành phần sai số xác định vận tốc chuyển dịch tại điểm quan trắc. Khi nghiên cứu chuyển động hiện đại, thành phần chuyển dịch ngoại sinh cũng đã được loại bỏ đáng kể trong quy trình chọn điểm, chôn mốc quan trắc và quy trình đo đạc, tính toán véc tơ chuyển dịch. Do đó, thành phần chuyển dịch ngoại sinh là rất nhỏ, không đáng kể và có thể bỏ qua. Trong trường hợp này công thức (2.6) có dạng: (2.7) Trong phương trình (2.7), sai số đo đạc rất nhỏ và đã được xử lý loại bỏ đáng kể khi bình sai để xác định vận tốc chuyển dịch của các điểm trong mạng lưới. Nguồn sai số này phải nhỏ hơn yêu cầu kỹ thuật quan trắc và được thể hiện ở dạng sai số trung phương vận tốc chuyển dịch sau bình sai. Khi đó chuyển dịch do hoạt động của các đới đứt gẫy được xác định như sau: (2.8) trong đó: , , là các thành phần vận tốc chuyển dịch địa phương của điểm i trong mạng lưới trắc địa; , , là các thành phần vận tốc chuyển dịch tuyệt đối của điểm i trong mạng lưới trắc địa (vận tốc chuyển dịch của các điểm giữa các chu kỳ đo). , , là các thành phần vận tốc chuyển dịch chung của khu vực. Trong công thức (2.8), các thành phần vận tốc chuyển dịch và sai số trung phương vận tốc chuyển dịch chung của khu vực tại điểm i trong mạng lưới trắc 42 địa địa động lực được xác định thông qua các tham số góc quay Ơ-le theo phương pháp tính do Goudarzi, M [28] đề xuất. Để xác định được các tham số góc quay Ơ-le, các điểm trong mạng lưới phải thỏa mãn các điều kiện sau: (a) các điểm đo phải được tính trong một khung quy chiếu; (b) có thời gian đo từ 3 năm trở lên; (c) nằm trong mảng hoặc khối kiến tạo; (d) có vị trí ổn định và cách ranh giới mảng hoặc khối kiến tạo tối thiểu 5 km; (e) không chứa các sai số thô. Từ quan hệ giữa tham số góc quay Ơ-le và vận tốc chuyển dịch chung của khu vực, có thể dễ dàng suy ra công thức: (2.9) trong đó: là bán kính của Trái Đất, ở đây θ là vĩ độ trong hệ tọa độ cầu của điểm được tính theo vĩ độ trắc địa như sau: θ (2.10) với là tâm sai thứ nhất của ellipsoid quy chiếu trong hệ tọa độ trắc địa quốc tế ITRF-2008 ( và là vĩ độ trắc địa của điểm. là kinh độ trong hệ tọa độ cầu và cũng là kinh độ trắc địa của điểm; là ma trận biểu diễn các thành phần góc quay Ơ-le , Các thành phần góc quay Ơ-le được tính từ véc tơ chuyển dịch của các điểm trong mạng lưới quan trắc thông qua việc lập và giải hệ phương trình số hiệu chỉnh trị đo theo phương pháp do Goudarzi [28] đề xuất như sau: (2.11) trong đó: - Ma trận hệ số A của điểm i là ma trận 3x3 dạng: 43 (2.12) - Véc tơ vận tốc chuyển dịch tuyệt đối của điểm đo thứ i có dạng: (2.13) Áp dụng nguyên tắc bình phương nhỏ nhất đối với , ta có hệ phương trình số hiệu chỉnh của điểm i trong hệ tọa độ trắc địa quốc tế ITRF-2008: (2.14) trong đó, ma trận trọng số là: (2.15) Khi mạng lưới có N điểm thì hệ phương trình chuẩn trong hệ tọa độ trắc địa quốc tế ITRF có dạng: (2.16) trong đó: Giải hệ phương trình chuẩn (2.16), ta nhận được các tham số góc quay Ơ- le biểu diễn chuyển dịch chung của khu vực như sau: (2.17) Sau khi tính được các thành phần góc quay Ơ-le, ta có thể xác định được vị trí của cực quay và tính được giá trị góc quay của mảng như sau: 44 (2.18) Trong đó: là giá trị vận tốc góc quay Omega của khu vực (đơn vị đo là độ/triệu năm) là vĩ độ điểm cực quay của khu vực (đơn vị đo là độ) là kinh độ điểm cực quay của khu vực (đơn vị đo là độ). Để đánh giá độ chính xác tính tham số góc quay Ơ-le, có thể thực hiện theo các bước sau: - Tính sai số trung phương trọng số đơn vị theo công thức: (2.19) trong đó: N là số điểm trong mạng lưới. là ma trận trọng số của các điểm thứ i trong mạng lưới và được tính theo công thức (2.15). là giá trị chênh lệch giữa véc tơ chuyển dịch của các điểm trong mạng lưới và véc tơ chuyển dịch của các điểm theo các tham số góc quay Ơ-le trong công thức (2.9) như sau: (2.20) 45 - Độ chính xác của 3 tham số góc Ơ-le ( , , ) được xác định từ tính theo công thức (2.19) và 3 phần tử đường chéo chính của ma trận nghịch đảo, cụ thể như sau: (2.21) Từ phương trình (2.7), ta có thể thiết lập được phương trình sai số của vận tốc chuyển dịch địa phương theo các hướng của điểm đo như sau: (2.22) trong đó: , , là sai số trung phương vận tốc chuyển dịch địa phương theo các thành phần tọa độ của điểm i trong mạng lưới trắc địa; , , là sai số trung phương vận tốc chuyển dịch tuyệt đối theo các thành phần tọa độ của điểm i trong mạng lưới trắc địa; , là sai số trung phương vận tốc chuyển dịch chung của khu vực tại điểm i trong mạng lưới trắc địa, được tính theo công thức: (2.23) trong đó: - là sai số trung phương ước tính vận tốc của khu vực P tại điểm i và được ký hiệu là: (2.24) - là sai số trung phương tham số góc Ơ-le của khu vực P được ký hiệu là: 46 (2.25) 2.3. Nội suy trường vận tốc chuyển dịch địa phương bằng phương pháp xấp xỉ sóng nhỏ Tại mỗi điểm đo trong mạng lưới quan trắc, ta nhận được 03 thành phần biểu diễn véc tơ vận tốc chuyển dịch địa phương của một điểm, đó là (vận tốc dịch chuyển theo hướng bán kính hay còn gọi là chuyển dịch đứng), (vận tốc dịch chuyển theo hướng Bắc), (vận tốc dịch chuyển theo hướng Đông). Đây chính là yếu tố thể hiện sự biến dạng trên khu vực nghiên cứu và chính là dữ liệu đầu vào được sử dụng trong nội suy vận tốc chuyển dịch cho khu vực. Để tính toán trường vận tốc của điểm trong hệ tọa độ cầu, ta coi , θ và . Theo Tape, C [41], vận tốc của một điểm trên hệ tọa độ cầu được biểu diễn dưới dạng sau: θ θ (2.27) chỉ hướng thẳng đứng, là véc tơ đơn vị dọc theo bán kính cầu đến điểm đang xét, được tính theo công thức sau: θ θ θ (2.28) chỉ hướng Bắc là véc tơ đơn vị theo vĩ độ cầu đến điểm đang xét, được tính theo công thức sau: θ θ θ (2.29) chỉ hướng Đông là véc tơ đơn vị theo hướng kinh độ cầu đến điểm đang xét, được tính theo công thức sau: (2.30) 47 Trong 3 công thức trên, , , là các véc tơ đơn vị thành phần trong hệ tọa độ không gian Trái Đất X, Y, Z. Theo lý thuyết xấp xỉ sóng nhỏ, nếu có một hàm vô hướng với bậc xác định không vượt quá bậc nhỏ nhất qmin thì hàm được biểu diễn dưới dạng hàm sóng nhỏ rời rạc trên mặt cầu. Ta có thể tính được vận tốc chuyển dịch (gọi là vận tốc nội suy) của điểm theo công thức (2.27), cụ thể như sau: θ θ θ θ (2.31) trong đó: M là số điểm hàm khung trên mặt cầu (tổng số điểm lưới cầu trong khu vực nghiên cứu được xác định theo số bậc từ qmin đến qmax). ak, bk, ck lần lượt là các hệ số cần xác định theo hướng bán kính véc tơ, hướng vĩ độ cầu và hướng kinh độ cầu tại điểm lưới cầu thứ k; θ là hàm số sóng nhỏ tại điểm lưới cầu thứ k và được tính theo công thức (2.2). Công thức (2.31) được sử dụng để ước tính vận tốc chuyển dịch của điểm trên mặt cầu theo hàm sóng nhỏ và có các thành phần vận tốc chuyển dịch ước tính theo các hướng như sau: θ θ θ θ θ θ θ (2.32) Trong đó: θ là vận tốc chuyển dịch nội suy của điểm đang xét theo hướng bán kính r (hướng đứng); 48 θ θ là vận tốc chuyển dịch nội suy của điểm đang xét theo hướng vĩ độ cầu θ (hướng Bắc); θ là vận tốc chuyển dịch nội suy của điểm đang xét theo hướng kinh độ cầu (hướng Đông). Tại một điểm đo ta có thể lập được mối quan hệ giữa vận tốc chuyển dịch địa phương theo công thức (2.21) và vận tốc chuyển dịch nội suy theo phương pháp xấp xỉ sóng nhỏ trên cầu từ công thức (2.32) như sau: (2.33) trong đó: ; θ; là số cải chính của các thành phần vận tốc tương ứng. Công thức (2.33) cũng có thể được viết dưới dạng: (2.34) Chuyển vế, ta có hệ phương trình sai số các thành phần vận tốc cho N điểm đo ở dạng sau: (2.35 ) trong đó: (2.36) trong đó , j=1,2,....., N là số thứ tự của N điểm đo, các phần tử của véc tơ vj là vế trái của công thức (2.34); 49 m là véc tơ tham số có dạng: (2.37) trong đó với các phần tử ak, bk, ck trong công thức (2.34), k=1,2, .... , M là số thứ tự của M điểm hàm khung trên mặt cầu; (2.38) là ma trận hệ số có các phần tử của ma trận theo hàng là hàm trong công thức (2.34) và hàng thứ j ứng với giá trị hàm tính tại điểm đo thứ j; (2.39) trong đó với các phần tử , trong công thức (2.34), j=1,2,....., N là số thứ tự của N điểm đo. Có thể viết gọn lại hệ phương trình sai số (2.35) như sau: (2.40) Áp dụng phương pháp bình phương nhỏ nhất đối với số cải chính vận tốc , ta có hệ phương trình chuẩn như sau: (2.41) trong đó: - P là ma trận trọng số tính theo phương sai các thành phần vận tốc chuyển dịch tương ứng : (2.42) Do hàm sóng nhỏ được tính dựa trên việc phân tích tín hiệu ban đầu thành tín hiệu tần số thấp và tần số cao nên hàm sóng nhỏ trên cầu có thể tồn tại dư thừa và khi đó sử dụng hàm này để ước tính trường vận tốc sẽ dẫn đến lời 50 giải không duy nhất. Ngoài ra, sai lệch trị quan trắc và sự phân bố số liệu không theo quy tắc sẽ dễ nảy sinh sai sót. Để giải quyết những hạn chế, tồn tại trên, Tape, C [41] đã bổ sung thêm điều kiện đối với mô hình sóng nhỏ trên cầu bằng phương pháp chính quy hóa. Phương pháp này cũng giải quyết được vấn đề không trực giao hoàn toàn giữa các hàm số sóng nhỏ trên mặt cầu. Phương pháp của Tape sử dụng là bổ sung ma trận dạng cộng thêm vào ma trận hệ số của phương trình chuẩn (2.41). Đây chính là giải pháp giải các phương trình chuẩn không xác định của các lưới trắc địa tự do. Khi đó hệ phương trình (2.42) có dạng sau: (2.43) trong đó: R là ma trận chính tắc được tính theo tiêu chí của mô hình gradient hoặc Laplacian của mô hình như sau: (2.44) Với S là diện tích mặt cầu của khu vực phân tích, được xác định dựa vào tọa độ theo 4 góc ranh giới khu đo. R là ma trận vuông có kích thước (MxM) và được tính dựa vào tổng số bậc từ đến như sau: (2.45) là tham số chính tắc. Để tính trước tiên ta bỏ số liệu của một điểm quan trắc và tiến hành tính toán tham số của mô hình, sau đó tính chênh lệch giữa giá trị quan trắc và giá trị ước tính mô hình của các giá trị ). Tiếp theo, cần chọn ra tham số chính quy hóa tốt nhất khi phương trình đường cong đặc trưng đạt giá trị cực tiểu. Công thức hàm số của tham số chính quy hóa mà phương pháp của Tape chọn lựa (OCV - Ordinary Cross Validation) được thể hiện bằng công thức sau: 51 (2.46) trong đó: N là số điểm đo trong lưới; là giá trị vận tốc chuyển dịch của điểm đo thứ i; là giá trị vận tốc chuyển dịch của điểm thứ i từ mô hình ước tính của N- 1 điểm đo; là phần tử của ma trận trong giải phương trình chính tắc hóa được tính theo công thức: (2.47) Tham số chính tắc hóa của mô hình nhận được khi phương trình đường cong đặc trưng H( ) đạt cực tiểu. Giải hệ phương trình chuẩn (2.38), ta nhận được các tham số của mô hình như sau: (2.48) Sau khi xác định được các tham số của mô hình m, thay vào công thức (2.32) ta sẽ nhận được vận tốc dịch chuyển ước tính của các điểm trong mạng lưới. Từ các giá trị vận tốc dịch chuyển đo và ước tính, ta sẽ tính được sai số trung phương trọng số đơn vị của các tham số m tương ứng các hệ số (a, b, c) theo công thức: (2.49) Trong đó: N là số điểm tham gia ước tính; 52 là véc tơ giá trị chênh lệch giữa trường vận tốc trước và sau ước tính, các phần tử của véc tơ được xác định theo công thức (2.35) ở trên. P là ma trận trọng số tính theo phương sai các thành phần vận tốc chuyển dịch được xác định theo công thức (2.42) ở trên; Sai số trung phương xác định tham số m tương ứng các hệ số (a, b, c) được tính theo công thức: (2.50) Trong đó: là số hạng trên đường chéo chính của ma trận Q là nghịch đảo của hệ phương trình chuẩn xác định tham số m dạng: (2.51) Sai số trung phương xác định vận tốc nội suy tại các điểm được xác định theo công thức sau: (2.52) Sau khi tính được các tham số , , của mô hình m tại các điểm lưới thứ k trên mặt cầu ( theo tổng số bậc từ đến , ta tiến hành tính trường vận tốc chuyển dịch của khu vực (lưới ô vuông GRID với các điểm đặc trưng kích thước 0,1ox0,1o). Quy trình tính trường vận tốc chuyển dịch của khu vực như sau: 53 Bước 1: Xác định giá trị kinh độ và vĩ độ nhỏ nhất của khu vực. Bước 2: Xác định tổng số điểm lưới GRID và giá trị tọa độ cầu tại điểm lưới GRID bằng cách lấy giá trị kinh độ và vĩ độ nhỏ nhất tịnh tiến đến giá trị kinh độ và vĩ độ lớn nhất của khu vực theo số gia là 0,1 độ. Bước 3: Tính ma trận thiết kế (ma trận hệ số) của điểm lưới GRID theo công thức (2.2) với số điểm hàm khung M trên mặt cầu được chọn để tính tham số m ở trên (từ qmin đến qmax). Bước 4: Tính vận tốc chuyển dịch nội suy cho điểm lưới GRID theo công thức (2.32). 2.4. Tính các đại lượng biến dạng Công việc quan trọng tiếp theo sau khi nhận được vận tốc chuyển dịch nội suy là tính toán các thành phần biến dạng không gian (tốc độ biến dạng, tốc độ trượt, tốc độ xoay và tốc độ trương nở) tại mỗi điểm lưới thông qua tensor gradient vận tốc của 3 thành phần véc tơ chuyển dịch nội suy trên hệ tọa độ cầu. Các thành phần của đại lượng biến dạng được tính từ tensor gradient vận tốc là các đại lượng vô hướng biểu diễn tốc độ biến dạng của điểm trên mặt cầu. Cụ thể các nội dung tính biến dạng như sau: 2.4.1. Tính tensor gradient vận tốc Theo Tape, C [42], tại một điểm bất kỳ trong hệ tọa độ cầu, nếu biết được vận tốc chuyển dịch không gian thì tính được tensor gradient vận tốc của điểm đó như sau: (2.53) 54 Nếu giả định Trái Đất có dạng hình cầu (bỏ qua ảnh hưởng của ellipsoid và sự lồi lõm của địa hình, lúc đó r = ). Đồng thời, giả định vỏ Trái Đất có sự biến dạng đàn hồi tuyến tính thì đạo hàm riêng của các thành phần vận tốc theo hướng r trong không gian trên hệ tọa độ cầu được Tape [42] tính như sau: θ θ θ θ θ θ θ θ θ (2.54) Trong đó F là hằng số được tính theo công thức: μ (2.55) Với là tham số Lame, trong cân bằng rắn = μ và F = −1/3. Như vậy, tensor gradient vận tốc tại mỗi điểm quan sát trên bề mặt Trái Đất theo giả định trên được tính theo công thức sau: θ θ θ θ θ θ θ θ θ θ θ θ (2.56) trong đó: là bán kính của Trái Đất, = 6378137 m. θ θ θ Đạo hàm của θ theo các hướng trục được tính như sau: 55 θ θ θ θ (2.57) Đạo hàm của theo các hướng trục như sau: θ θ (2.58) Để tính các thành phần đạo hàm theo hàm sóng nhỏ trước hết ta biến đổi công thức (2.2) bằng cách đặt: (2.59) và α α (2.60) Khi đó hàm sóng nhỏ sẽ được viết lại như sau: (2.61) Lấy đạo hàm của phương trình ta có: α (2.62) Trong đó của công thức (2.62) được tính như sau: (2.63) ở đây: 56 với d là khoảng cách giữa điểm lưới cầu tương ứng với bậc được chọn và điểm đang xét được tính theo công thức: ở đây: trong đó: với: X, Y, Z là tọa độ không gian của điểm đang xét. là tọa độ không gian của điểm lưới cầu . là vĩ độ cầu tại điểm của lưới cầu là kinh độ cầu tại điểm của lưới cầu là vĩ độ cầu của điểm đang xét. 57 là kinh độ cầu của điểm đang xét. Tương tự, trong công thức (2.62) được tính như sau: (2.64) với: Cuối cùng, tính được đạo hàm của theo vĩ độ cầu như sau: (2.65) Tương tự, đạo hàm của theo kinh độ cầu như sau: (2.66) trong đó: Lấy đạo hàm của theo các hướng trục ta có: θ θ (2.67) 58 2.4.2. Tính tốc độ xoay (Rotation rate) Tensor gradient vận tốc có thể được phân tích thành: Thành phần đối xứng ký hiệu là D được sử dụng để tính tốc độ biến dạng và thành phần không đối xứng ký hiệu là W được sử dụng để tính tốc độ xoay. Tensor tốc độ xoay không đối xứng có sự biến dạng đàn hồi tuyến tính được Tape, C [42] biểu diễn như sau: θ θ θ θ θ θ θ (2.68) trong đó: θ θ θ θ θ θ θ Khi đó tốc độ xoay của một điểm lưới trên bề mặt của Trái Đất (r, , ) được tính là: (2.69) Nếu biểu diễn khu vực nghiên cứu bằng T điểm lưới GRID thì trường tốc độ xoay trên khu vực có dạng ma trận sau: (2.70) Đơn vị của tốc độ xoay là rad/năm. 59 2.4.3. Tính tốc độ biến dạng (Strain rate) Tốc độ biến dạng của điểm là đại lượng bất biến tính từ tensor gradient vận tốc đối xứng đã được Tape, C [42] xác định như sau: (2.71) Hay θ θ θ θ θ θ θ θ θ (2.72) trong đó: ; ; ; ; ; θ θ θ θ θ θ θ θ θ Ký hiệu: Khi đó tốc độ biến dạng của điểm theo tensor gradient vận tốc được tính theo Tape, C [41] như sau: 60 (2.73) Do ma trận D là ma trận đối xứng nên ta có: (2.74) Như vậy được tính như sau: (2.75) Từ tensor gradient vận tốc đối xứng, ta tính được tốc độ trượt theo công thức sau: (2.76) Tương tự, nếu trong khu vực nghiên cứu được biểu diễn với T điểm lưới GRID thì trường tốc độ biến dạng và trường tốc độ trượt trên khu vực có dạng ma trận: (2.77) Đơn vị của tốc độ biến dạng St và tốc độ trượt Sh là strain/năm. 2.4.4. Tính tốc độ trương nở (Dilatation rate) Tốc độ trương nở tính theo tensor gradient vận tốc đã được Tape, C [42] đưa ra như sau: 61 (2.78) Thay F = -1/3, ta có: Nếu khu vực nghiên cứu được biểu diễn với T điểm lưới GRID thì trường tốc độ trương nở của khu vực có dạng ma trận: (2.79) Đơn vị của tốc độ trương nở là Dilatation/năm. Trong trường hợp các thành phần véc tơ , thì tốc độ trương nở chỉ còn lại thành phần biến dạng theo hướng bán kính và sẽ được tính theo công thức: (2.80) Công thức trên được sử dụng để tính tốc độ biến dạng đứng với vận tốc chuyển dịch đứng nhận được sau khi nội suy . 2.5. Kết luận Chương 2 Trong chương này trình bày 3 vấn đề chính bao gồm: (1) Cơ sở lý thuyết xác định vận tốc chuyển dịch địa phương được trình bày thông qua giải pháp phân tích vận tốc chuyển dịch tuyệt đối thành vận tốc chuyển dịch chung của khu vực, vận tốc chuyển dịch địa phương, vận tốc chuyển dịch ngoại sinh và sai số đo đạc. Việc phân tích này dựa trên cơ sở xem xét các thành phần chuyển động của khối kiến tạo, trong đó vận tốc chuyển động của nội khối đại diện cho chuyển động của khối trong mô hình động học lục địa và vận tốc chuyển động kiến tạo của ranh giới mảng gây nên. Phân tích này cho phép 62 luận giải để nhận được hai thành phần vận tốc chuyển dịch chính là vận tốc chuyển dịch chung của khu vực mà chủ yếu là chuyển dịch mảng (chuyển động khối) và vận tốc chuyển dịch địa phương (chuyển động do đứt gãy gây nên) [16]. Để xác định vận tốc chuyển dịch địa phương, cần phải xác định và loại bỏ thành phần vận tốc chuyển dịch chung của khu vực. Nghiên cứu này không đi sâu vào xác định các tham số góc quay Ơ-le mà mục tiêu là chỉ dựa vào bài toán tính tham số Ơ-le từ trị đo trắc địa theo đề xuất của Goudarzi [28] nhằm loại bỏ thành phần chuyển dịch chung của khu vực (chuyển dịch mảng và các giá trị chuyển dịch do sai số hệ thống được sinh ra khi đo nối mạng lưới với điểm IGS và sai số của các điểm IGS) để nhận được thành phần vận tốc chuyển dịch địa phương. Đây chính là dữ liệu đầu vào của bài toán ước tính vận tốc chuyển dịch địa phương theo phương pháp xấp xỉ sóng nhỏ. (2) Cơ sở lý thuyết phân tích, nội suy trường vận tốc chuyển dịch địa phương thông qua bài toán bình sai vận tốc chuyển dịch địa phương theo nguyên tắc bình phương nhỏ nhất mà ẩn số cần tìm là các tham số của mô hình ước tính m. Tham số này nhận được bằng cách lập và giải hệ phương trình chuẩn biểu diễn quan hệ giữa trị đo và trị ước tính gắn với ma trận hệ số của hệ phương trình chuẩn có các phần tử là giá trị của hàm sóng nhỏ trên mặt cầu DOG được tính theo các điểm đo. Từ đó, có thể tính toán xác định giá trị chuyển dịch địa phương tại các điểm đặc trưng (điểm lưới GRID) cho khu vực nghiên cứu. (3) Cơ sở lý thuyết tính các đại lượng biến dạng của khu vực dựa trên cơ sở tính ma trận tensor gradient vận tốc của điểm đang xét theo các thành phần vận tốc chuyển dịch ước tính trong không gian với điều kiện giả định Trái Đất là hình cầu, không có ảnh hưởng của mặt địa hình và có sự biến dạng đàn hồi tuyến tính. Các chỉ số của ma trận tensor gradient vận tốc được tính theo đạo hàm riêng của hàm sóng nhỏ trên mặt cầu. 63 CHƯƠNG 3. THỰC NGHIỆM TÍNH TOÁN CÁC ĐẠI LƯỢNG BIẾN DẠNG VỎ TRÁI ĐẤT KHU VỰC MIỀN BẮC VIỆT NAM 3.1. Đánh giá, phân tích chất lượng số liệu thực nghiệm 3.1.1. Đánh giá, phân tích chất lượng mốc quan trắc Trong những năm gần đây, ở Việt Nam thường xuyên xảy ra các trận động đất. Đặc biệt, ở khu vực Miền Bắc và Miền Trung nơi có các hồ thủy điện Sơn La, Lai Châu, Sông Chanh và tần suất động đất ở khu vực này những năm từ 2013 đến năm 2016 là khá dày. Điều này đã ảnh hưởng không nhỏ đến sự phát triển kinh tế - xã hội và đời sống của người dân. Để xác định phạm vi, mức độ hoạt động của vỏ Trái Đất nhằm phục vụ cho công tác dự báo, cảnh báo tai biến tự nhiên do hoạt động địa chất gây ra, từ năm 2012 đến nay, Bộ Tài nguyên và Môi trường đã triển khai xây dựng mạng lưới trắc địa địa động lực với 78 điểm được bố trí ở các cánh của 11 đới đứt gãy có dấu hiệu hoạt động mạnh trên miền Bắc Việt Nam như Hình 3.1 dưới đây. Hình 3.1. Sơ đồ bố trí điểm quan trắc trên khu vực Miền Bắc 64 Các điểm quan trắc địa động lực này được bố trí ở hai bên cánh của các đứt gãy, số lượng mốc quan trắc trên mỗi đới đứt gãy từ 06 đến 14 mốc tùy thuộc vào chiều dài của đới đứt gãy. Mốc quan trắc thường cách đới đứt gãy từ 05 đến 25 km. Vị trí mốc được chọn ở những nơi có nền đá gốc hoặc nền đất ổn định lâu dài, có tầm thông thoáng và có góc ngưỡng tốt nhất cho thu tín hiệu vệ tinh. Đặc thù phân bố của các đứt gãy trên khu vực Miền Bắc là cách nhau tương đối đều. Do vậy, vị trí của 78 mốc quan trắc này cũng phủ trùm khá đều nhau trên khu vực miền Bắc Việt Nam. Để đảm bảo chất lượng dữ liệu và yêu cầu quan trắc lâu dài của mạng lưới, mốc quan trắc được thiết kế hình trụ đứng cao trên mặt đất từ 1.4 m trở lên. Dấu mốc được thiết kế bằng thanh thép không gỉ có chiều dài từ 1.7 m đến 2.0 m, phía trên cùng của dấu mốc có hệ thống định tâm bắt buộc nhằm tránh các nguồn sai số do định tâm gây ra. Giữa thân mốc và dấu mốc ở phía trên mặt đất được thiết kế khe rỗng để làm giảm ảnh hưởng sự vặn xoắn, giãn nở bê tông do thay đổi nhiệt độ đến độ chính xác của dấu mốc (xem Phụ lục 1). Như vậy, có thể thấy rằng các mốc quan trắc đã được xây dựng có độ ổn định rất cao và hoàn toàn đáp ứng được yêu cầu quan trắc lâu dài của mạng lưới trên khu vực miền Bắc Việt Nam. 3.1.2. Đánh giá, phân tích chất lượng dữ liệu quan trắc a) Thu nhận dữ liệu của các điểm quan trắc Mạng lưới các điểm địa động lực được chia thành 11 lưới (tương ứng với 11 đứt gãy). Các điểm trong mỗi lưới được đo theo phương pháp đo tĩnh (static) với chu kỳ đo lặp 01 năm/lần vào thời điểm từ tháng 10 đến tháng 12 hàng năm. Để đảm bảo độ chính xác của các thành phần Baseline ở mức mm trên khoảng cách vài trăm km, trong 01 ca đo phải phân dữ liệu thành các nhóm. Dữ liệu đo GNSS trong một lưới được thực hiện trong 04 ngày đêm liên tục tương ứng với 04 ca đo, mỗi ca đo có thời gian thu tín hiệu liên tục là 23 giờ 50 phút. Trong một ca đo, các điểm trong mạng lưới được đo bằng các máy thu GNSS loại đa kênh, đa tần số do hãng Trimble sản xuất. 65 Quy trình lắp đặt máy thu GNSS vào mốc quan trắc được định tâm bắt buộc thông qua mốc phụ (ốc nối), Antenna hoặc máy thu lắp trên mốc theo hướng Bắc và được giữ cố định trong suốt 04 ngày đêm. Độ cao Antenna được đo theo hai cách là đo nghiêng và đo thẳng. Trong mỗi ca, đo chiều cao Antenna 03 lần vào lúc trước khi bắt đầu, giữa và sau khi kết thúc một ca. Antenna được đo chính xác đến milimet và ghi vào sổ đo theo quy định tại QCVN: 2009/BTNMT ban hành kèm theo Thông tư số 06/2009/TT-BTNMT ngày 18/6/2009 của Bộ Tài nguyên và Môi trường. Cụ thể cách đo Antenna như sau: Cách 1: Đo nghiêng là xác định là khoảng cách nghiêng từ vành ngoài máy thu hoặc Antenna đến mặt trên của dấu mốc trên. Cách đo nghiêng được minh họa như Hình 3.2 dưới đây: Hình 3.2. Xác định chiều cao Antenna theo phương pháp đo nghiêng Cách 2: Đo thẳng đứng là xác định khoảng cách từ đáy máy thu hoặc Antenna (trường hợp Antenna rời) đến mặt trên của dấu mốc trên như Hình 3.3 sau đây: 66 Hình 3.3. Xác định chiều cao Antenna theo phương pháp đo thẳng đứng Tại mỗi ca đo, thời gian dãn cách ghi dữ liệu là 30 giây (một Epoch) với góc cao thu tín hiệu là từ 50 trở lên. Sau mỗi ca đo (sau 24 tiếng), tiến hành trút số liệu sang máy tính, lưu số liệu vào USB, đồng thời thực hiện kiểm tra chất lượng sơ bộ các