...Nguyễn Thành Đoàn.pdf

TRƯỜNG ĐẠI HỌĐ ỨNG DỤNG H VÀ ĐO SÂU HỒ ĐẠI HỌC TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG H KHOA TRẮC ĐỊA – BẢN ĐỒ NGUYỄN THÀNH ĐOÀN ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ỤNG HỆ THỐNG MÁY ĐỊNH VỊ DGPS ỒI ÂM TRONG THEO DÕI

Trang 1

TRƯỜNG ĐẠI HỌ

Đ

ỨNG DỤNG H

VÀ ĐO SÂU HỒ

ĐẠI HỌC TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG H

KHOA TRẮC ĐỊA – BẢN ĐỒ

NGUYỄN THÀNH ĐOÀN

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

ỤNG HỆ THỐNG MÁY ĐỊNH VỊ DGPS

ỒI ÂM TRONG THEO DÕI BIẾ

CỬA SÔNG

HÀ NỘI, 2016

ỜNG HÀ NỘI

Ị DGPS

ẾN ĐỘNG

Trang 2

TRƯỜNG ĐẠI HỌC TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG HÀ NỘI

KHOA TRẮC ĐỊA - BẢN ĐỒ

NGUYỄN THÀNH ĐOÀN

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

ỨNG DỤNG HỆ THỐNG MÁY ĐỊNH VỊ DGPS

VÀ ĐO SÂU HỒI ÂM TRONG THEO DÕI BIẾN ĐỘNG

CỬA SÔNG

Ngành : Trắc địa – Bản đồ

Mã ngành: D520503

NGƯỜI HƯỚNG DẪN: ThS ĐẶNG DƯƠNG PHI

Trang 3

MỤC LỤC

LỜI MỞ ĐẦU 1

CHƯƠNG I TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ DGPS 2

I.1 Khái quát về hệ thống định vị toàn cầu 2

I.2 Hiện trạng công nghệ DGPS ở Việt Nam 3

I.3 Công nghệ DGPS trong đo đạc sông, biển 5

CHƯƠNG II CƠ SỞ LÝ THUYẾT VỀ SÓNG ÂM VÀ ỨNG DỤNG CỦA SÓNG ÂM TRONG ĐO ĐẠC 7

II.1 Lý thuyết sóng âm 7

II.2 Sóng âm và các đặc tính sóng âm trong môi trường nước 9

2.2.1 Sóng âm trong môi trường nước (Acoustic field) 9

2.2.2 Đẳng thức Sonar (Sonar Equation) 11

2.2.3 Nhiệt độ (Temperature) 16

2.2.4 Độ mặn (Salinity) 17

2.2.5 Áp suất 19

2.2.6 Mật độ 19

II.3 Sự truyền sóng âm trong nước biển 19

2.3.1 Sự suy giảm sóng âm 19

2.3.2 Khúc xạ và phản xạ 20

II.4 Tham số của sóng âm 22

2.4.1 Tần số 22

2.4.2 Độ rộng dải tần 22

2.4.3 Độ lớn của xung 23

II.5 Các hệ thống máy sử dụng sóng âm trong đo đạc 24

II.5.1 Nguyên lý cơ bản của các loại máy sử dụng sóng âm trong kỹ thuật thủy đạc 24

2.5.2 Một số ứng dụng của các thiết bị máy móc sử dụng sóng âm trong công tác khảo sát, đo đạc thành lập bản đồ địa hình đáy biển và lắp đặt các công trình trên biển có độ chính xác cao 29

CHƯƠNG III ỨNG DỤNG HỆ THỐNG MÁY ĐỊNH VỊ DGPS VÀ ĐO SÂU HỒI ÂM TRONG THEO DÕI BIẾN ĐỘNG CỬA SÔNG 33

Trang 4

III.1 Sự cần thiết của việc theo dõi các cửa sông trong giai đoạn hiện nay 33

III.2 Công nghệ áp dụng cho việc theo dõi biến động của cửa sông 33

III.2.1 Máy thu DGPS SPS361 34

III.2.2 Máy thu đo sâu hồi âm ODOM Hydrotrac600m 44

III.2.3 Kiểm nghiệm cảm biến dưới nước 48

III.3 Giới thiệu khu đo 48

III.3.1 Đặc điểm tự nhiên 49

III.3.2 Đặc điểm khí hậu 50

III.3.3 Đặc điểm thủy văn 51

III.3.3 Đặc điểm hải văn 52

III.4 Quy trình đo đạc, theo dõi biến động theo các chu kì tại cửa sông 53

III.5 Phân tích và xử lý dữ liệu 56

III.5.1 Mô tả dữ liệu 56

III.5.2 Phân tích và xử lý số liệu 56

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 72

TÀI LIỆU THAM KHẢO 74

PHỤ LỤC 75

Trang 5

DANH MỤC HÌNH ẢNH

Hình 1.1: Mô hình hệ thống phân sai DGPS đang sử dụng tại Việt Nam 4

Hình 1.2: Hình minh họa 5

Hình 1.3: Hình minh họa 6

Hình 2.1: Tia sóng âm truyền qua hai môi trường với vận tốc khác nhau 8

Hình 2.2: Sự suy giảm năng lượng sóng âm truyền trong môi trường nước 12

Hình 2.3: Bề mặt âm thanh phản xạ từ đáy biển 14

của bộ nguồn ghép và nguồn trực tiếp 14

Hình 2.4: Mẫu phản xạ chùm tia 16

Hình 2.5: Ví dụ mặt cắt nhiệt độ theo độ sâu 17

Hình 2.6: Sự phân bố độ mặn của đại dương 18

Hình 2.7: Mặt cắt mật độ theo độ sâu 19

Hình 2.8: Hệ số hấp thụ sóng âm 20

Hình 2.9: Nguyên lý khúc xạ 21

Hình 2.10: Sự khúc xạ và phản xạ của chùm tia sóng âm 21

Hình 2.11: Độ rộng dải tần số truyền 23

Hình 2.12: Độ rộng của xung 23

Hình 2.13: Độ phân giải phụ thuộc vào độ rộng xung 24

Hình 2.14: Nguyên lý cơ bản của các loại máy sử dụng sóng âm 25

Hình 2.15: Một số bộ thu phát 26

Hình 2.16: Bộ phận tạo xung sóng âm 26

Hình 2.17: Hình dạng xung sóng âm 27

Hình 2.18: Thiết bị ghi tín hiệu âm và hiển thị hình ảnh 27

Hình 2.19: Hệ thống đo sâu hồi âm đa tia EM710 28

Hình 2.20: Hệ thống định vị thủy âm 29

Hình 2.21: Thành lập bản đồ địa hình đáy biển 30

Hình 2.22: Hệ thống AUV để đo đạc, thành lập bản đồ địa hình đáy biển 30

Hình 2.23: Định vị thủy để lắp đặt các công trình biển 31

Trang 6

Hình 2.24: Khảo sát, lắp đặt, kiểm tra các đường ống ở đáy biển 31

Hình 2.25: Khảo sát theo dõi hệ thống đê chắn sóng 32

Hình 3.1: Hướng dẫn cài đặt SPS361 34

Hình 3.2: Khởi động fifox 35

Hình 3.3: Đăng nhập 35

Hình 3.4: Giao diện kết nối với máy SPS361 36

Hình 3.5: Cài đặt ra vào dữ liệu 36

Hình 3.6: Cài đặt Baud rate cho mỗi port 37

Hình 3.7: Cài đặt các gói dữ liệu định vị GGA output với tốc độ (1 Hz) 37

Hình 3.8: Cài đặt gói dữ liệu định hướng HDT output ra với tốc độ (1Hz) 38

Hình 3.9: Output message đã đươc cài đặt: 38

Hình 3.10: Chỉ khi SPS361 kết nối với cable chữ Y mới có 2 serial output song song như Vector sensor 39

Hình 3.11: Cài đặt thu tín hiệu Beacon tại tab Beacon: 40

Hình 3.12: Cài đặt chế độ điều chỉnh tín hiệu Manual 40

Hình 3.13: Cài đặt tần số tín hiệu 295.5 41

Hình 3.14: Thông số của Ellipsoid 41

Hình 3.15: 7 Tham số tính chuyển 42

Hình 3.16: Cài đặt Ellipsoid VN2000 43

Hình 3.17: 7 tham số tính chuyển hệ tọa độ từ WGS84 về VN2000 44

Hình 3.18: Máy đo sâu hồi âm ODOM Hydrotrac600m 45

Hình 3.19: Lắp đặt thiết bị GPS 45

Hình 3.20: Lắp đặt cảm biến dưới nước 46

Hình 3.21: Lắp đặt các thiết bị 46

Hình 3.22: Kết quả đầu vào từ máy máy ODOM Hydrotrac600m 47

Hình 3.23: Kết quả đầu ra từ máy tính sau khi xử lý số liệu 47

Hình 3.24: Quy trình đo đạc, theo dõi biến động theo chu kì tại cửa sông 55

Hình 3.25: Số liệu DGPS và đo sâu cửa sông Đáy năm 2012 58

Trang 7

Hình 3.28: Ảnh khu vực cửa sông Đáy năm 2012 60

Hình 3.31: Địa hình đáy biển tại Cửa Đáy năm 2012 62

Hình 3.34: Mặt cắt địa hình đáy biển tại Cửa Đáy năm 2012 63

Hình 3.35 : Mặt cắt địa hình đáy biển tại Cửa Đáy năm 2013 64

Hình 3.36: Mặt cắt địa hình đáy biển tại Cửa Đáy năm 2014 64

Hình 3.37: Mặt cắt địa hình Mc1 và Mc2 tại Cửa Đáy năm 2012 65

Hình 3.39: Mặt cắt địa hình Mc 1 và Mc2 tại Cửa Đáy năm 2014 65

Hình 3.51:Mặt cắt địa hình Mc9 và Mc10 tại Cửa Đáy năm 2014 78

Trang 8

Hình 380: Mặt cắt địa hình Mc29 và Mc30 tại Cửa Đáy năm 2013 88

Trang 9

DANH MỤC CÁC KÍ HIỆU VIẾT TẮT, KÍ HIỆU TIẾNG ANH

BEIDOU (Beidou Navigation Satellite System) : Hệ thống định vị toàn cầu

Cộng hòa Nhân dân Trung Hoa

BS (Bottom backscattering strength): Cường độ tán xạ ngược từ đáy biển

DGPS ( Diffiental GPS) : Cải chính phân sai số liệu GPS cung cấp độ chính xác tới dm và m

DI (Directivity index): Chỉ số hướng của âm thanh trong môi trường nước

DT (Detection threshold): Ngưỡng tách sóng

EGNOS (European Geostationary Navigation Overlay Service) : Dịch vụ cung cấp số liệu cải chính phân sai bằng vệ tinh địa tĩnh của Châu Âu

GALILEO (European Global Positioning Satellite System ) : Hệ thống định vị toàn cầu Châu Âu

GLONASS (Global Navigation Satellite System) :Hệ thống định vị toàn cầu Liên bang Nga

GNSS: (Global Navigation Satellite System): Hệ thống định vị toàn cầu

GPS (Global Positioning System : Hệ thống định vị toàn cầu (USA)

LBL (Long BaseLine Method): Định vị thủy âm đường đáy dài

NL (Noise level): Mức độ nhiễu âm thanh

MSK : Kỹ thuật điều chế tín hiệu để chuyển số liệu cải chính phân sai GPS lên sóng radio truyền vào không gian

RTCM (Radio Technique Committee for Marine) : Giao thức sử dụng cho việc phát truyền số số liệu cải chính chuỗi giả GNSS phục vụ cho các dịch vụ hàng hải SBL (Short BaseLine Method) :Định vị thủy âm đường đáy ngắn

SL (Source level): Mức nguồn âm

SONAR (Sound Navigation And Ranging) : Đẳng thức Sonar được sử dụng để nghiên cứu và xác định khả năng phát hiện và thực hiện của thiết bị sử dụng sóng

âm trong kỹ thuật thủy đạc

Trang 10

TL (Transmission loss): Sự suy giảm tín hiệu do truyền âm thanh

UAV (Unmanned aerial vehicle) : Thiết bị đo sâu không người lái, được điều khiển và truyền thông tin qua sóng âm

USBL (Ultra Short BaseLine Method) Định vị thủy âm đường đáy cực ngắn WWAS (Wide Area Augmentation DGPS Syste) : Hệ thống cung cấp số liệu cải chính trên diện rộng của Hoa Kỳ

Định dạng
Số trang	10
Dung lượng	275,99 KB