Xây dựng mô hình Geoid cục bộ trên địa bàn tỉnh Lào Cai (Luận văn thạc sĩ)

Xây dựng mô hình Geoid cục bộ trên địa bàn tỉnh Lào CaiXây dựng mô hình Geoid cục bộ trên địa bàn tỉnh Lào CaiXây dựng mô hình Geoid cục bộ trên địa bàn tỉnh Lào CaiXây dựng mô hình Geoid cục bộ trên địa bàn tỉnh Lào CaiXây dựng mô hình Geoid cục bộ trên địa bàn tỉnh Lào CaiXây dựng mô hình Geoid cục bộ trên địa bàn tỉnh Lào CaiXây dựng mô hình Geoid cục bộ trên địa bàn tỉnh Lào CaiXây dựng mô hình Geoid cục bộ trên địa bàn tỉnh Lào CaiXây dựng mô hình Geoid cục bộ trên địa bàn tỉnh Lào CaiXây dựng mô hình Geoid cục bộ trên địa bàn tỉnh Lào CaiXây dựng mô hình Geoid cục bộ trên địa bàn tỉnh Lào CaiXây dựng mô hình Geoid cục bộ trên địa bàn tỉnh Lào CaiXây dựng mô hình Geoid cục bộ trên địa bàn tỉnh Lào Cai

BỘ TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG

TRƯỜNG ĐẠI HỌC TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG HÀ NỘI

TRỊNH ĐỨC ANH

XÂYDỰNGMÔHÌNHGEOID CỤCBỘTRÊNĐỊA

BÀNTỈNH LÀOCAI

Chuyên ngành: Kỹ thuật Trắc địa - Bản đồ

LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT

Hà Nội - Năm 2018

BỘ TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG

TRƯỜNG ĐẠI HỌC TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG HÀ NỘI

CÔNG TRÌNH ĐƯỢC HOÀN THÀNH TẠI

TRƯỜNG ĐẠI HỌC TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG HÀ NỘI

Cán bộ hướng dẫn:TS PHẠM THỊ HOA

Cán bộ chấm phản biện 1:PGS.TS NGUYỄN VĂN SÁNG

Cán bộ chấm phản biện 2:TS ĐINH XUÂN VINH

Luận văn thạc sĩ được bảo vệ tại:

HỘI ĐỒNG CHẤM LUẬN VĂN THẠC SĨTRƯỜNG ĐẠI HỌC TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG HÀ NỘI

Ngày 29 tháng 9 năm 2018

Tôi xin cam đoan:

Những kết quả nghiên cứu được trình bày trong luận văn là hoàn toàn trungthực, của tôi, không vi phạm bất cứ điều gì trong luật sở hữu trí tuệ và pháp luậtViệt Nam

Nếu sai, tôi hoàn toàn chịu trách nhiệm trước pháp luật

TÁC GIẢ LUẬN VĂN

Trịnh Đức Anh

MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN

MỞĐẦU 1

Chương1TỔNGQUANVỀXÂYDỰNGMÔHÌNHGEOID 4

1.1 Khái niệm, vai trò củamôhình Geoid 4

1.1.1 Kháiniệm 4

1.1.2 Vai trò củamôhìnhGeoid/Quasigeoid 4

1.1.3 PhânloạiGeoid 5

1.2 Tổng quan về xây dựngmôhình Geoidtoàn cầu 6

1.2.1 Một số thành tựu nghiên cứu vềmôhình Geoid trênthếgiới 6

1.3 Tổng quan về xây dựngmôhình Geoid cục bộ ởViệt Nam 17

1.3.1 Giaiđoạn1990-1995 18

1.3.2 Giaiđoạn1998-2000 18

1.3.3 Giaiđoạn2002-2008 18

1.3.4 Giai đoạn2009-2011 20

1.3.4 Giai đoạn 2012 –đếnnay 21

1.4 Vấn đề nghiên cứu củaLuậnvăn 22

Chương2 PHƯƠNG PHÁP XÂY DỰNG MÔ HÌNH GEOID CỤC BỘTRÊN ĐỊA BÀN TỈNHLÀO CAI 23

2.1 Khái quát phương pháp xây dựngmôhình Geoid 23

2.1.1 Phươngphápthuầntuýsửdụngsốliệutrọnglựcđotrênmặtđất23 2.1.2 Phương pháp sử dụng số liệuvệtinh 24

2.1.3 Phương phápkết hợp 25

2.2 PhươngphápxâydựngmôhìnhGeoidtrênđịabàntỉnhLàoCai 26

2.3 Quy trình xây dựngmôhình Geoid trên địa bàn tỉnhLào Cai 29

Chương3THỰCNGHIỆMXÂYDỰNGMÔHÌNH GEOIDCỤCBỘTRÊNĐỊA BÀNTỈNHLÀOCAI 30

3.1 Giới thiệu chung về khu vực nghiên cứu và nguồnsố liệu 30

3.1.1 Giới thiệu chung về khu vựcnghiêncứu 30

3.1.2 Nguồnsốliệu 31

3.2 Thực nghiệm xây dựngmôhình Geoid cục bộ trên địa bàn tỉnh Lào Cai323.2.1 Chuẩn bịsốliệu 32

3.2.2 Kết quả xây dựngmôhình GeoidLàocai 37

3.3.Đánhgiá chính xáccủa môhìnhGeoidcụcbộ Lào Caitrên địa bàntỉnhLàoCai 46 KẾT LUẬN VÀKIẾNNGHỊ 53

1 Kếtluận 53

2 Kiếnnghị 54

TÀI LIỆUTHAMKHẢO 55

PHỤLỤC 58

Tóm tắt luận văn:

Họ và tên học viên:TRỊNH ĐỨC ANH

Lớp: CH2.TĐ Khoá: 2

Cán bộ hướng dẫn:TS PHẠM THỊ HOA

Tên đề tài: Xây dựng mô hình Geoid cục bộ trên địa bàn tỉnh Lào Cai

Tómtắt:Luận văn tập trung nghiêncứuxây dựngmôhìnhgeoidcục

bộLàoCaitheotừ số liệuGNSS-TCvàmôhìnhgeoid toàn cầu.HaimôhìnhEGM2008vàEIGEN-6C4đãđượclựachọn

làmmôhìnhtiênnghiệm.Các điểm thủy chuẩnhạngI, II được sửdụngđể xâydựngcòncác điểm hạng III dùng đểđánhgiáđộchínhxácmôhình.Kếtquảđạt đượccho thấy, phương ánsử dụngmôhìnhEIGEN-6C4có độchínhxác tốt hơn sovớitrườnghợp sử dụngmôhìnhEGM2008.Kếthợpsốliệu GNSS-TChạng I, IIvớimôhìnhgeoid Eigen6c4làmột hướngđicó nhiều triểnvọng để xâydựngmôhìnhGeoidcục bộ củaLàoCai

DANH MỤC CÁC BẢNG

Bảng 1.1 Số liệu thống kê giá trị trung bình dị thường trọng lực khoảngkhông

tự do theo các ô 30’x30’ củamôhìnhGeoid EGM96 9Bảng 1.2 Thống kê dữ liệu Δg (5’ xg (5’ x5’) mGal 14Bảng 3.1 Dữ liệu 96 điểm GNSS-TC trên khu vực xây dựngmôhình3 2

Bảng 3.2 Kết quả tính chuyển B, L sang X, Y của 96 điểm GNSS-TC31

Bảng3.3.Tọađộ,độcaoGeoidtoàncầutạicácđiểmmắtlướicủamôhình

Geoid Lào Cai (giãncách0.54’) 33Bảng3 4 K ế t q u ả x á c đ ị n h d ị t h ư ờ n g đ ộ c a o t h e o môh ì n h E G M 2 0 0 8 v àEigen 6c4 cho 96điểmGNSS-TC 36Bảng 3.5 Tọa độ, độ cao Geoid EGM2008 tại các điểm mắt lưới củamôhìnhGeoidLào Cai 39Bảng 3.6 Tọa độ, độ cao Geoid Eiggen6c4 tại các điểm mắt lưới của mô hìnhGeoidLào Cai 41Bảng 3.7 Độ chênh giữa độ cao geoid cục bộ Lào Cai xây dựng theophươngán sử dụng kết hợpmôhình EGM2008 và 47 điểm GNSS-TC hạng I,IIsovới độ cao geoid GNSS-TC tại các điểmhạng III 45Bảng 3.8 Độ chênh giữa độ cao geoid cục Geoid cục bộ Lào Cai xâydựngtheo phương án sử dụng kết hợpmôhình Eigen6c4 và 47 điểm GNSS-TChạng I, II so với độ cao geoid GNSS-TC tại các điểmhạngIII 48Bảng3.9.CácđặctrưngthốngkêvềđộchênhgiữađộcaogeoidcụcbộLào

Cai so với độ cao geoid GNSS-TC tại các điểm thủy chuẩnhạng III 50

B ả n g 3 1 0 C á c đ ặ c t r ư n g t h ố n g k ê v ề đ ộ c h ê n h g i ữ a đ ộ

c a o g e o i d c ụ c b ộ L à o

Cai so với độ cao geoid GNSS-TC tại các điểm thủy chuẩnhạng III 52

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ VÀ ĐỒ THỊ

Hình 1.1.MặtGeoid 4

Hình 1.2: Độ cao Geoid theomôhình trọng trường OSU91A(m)-Mô hìnhGeoid OSU91A trên lãnh thổViệt Nam 8

Hình 1.3 Môhình OSU91A 8

Hình 1.4 Mô hình Geoid EGM96 (15’x15’) 11

Hình 1.5 Mô hình EGM96 (Phần lãnh thổViệtNam) 12

Hình 1.6 Mô hình Geoid EGM2008 (2.5’x2.5’) 13

Hình 2.1 Sơ đồ quy trình xây dựng Geoidcụcbộ 29

Hình 3.1 Bản đồ địa hình tỉnhLào Cai 31

Hình 3.2 Mô hình độ geoid của các điểm mắt lưới Geoid cục bộ phủ trùmtỉnhLàoCai 35

Hình 3.3 Mô hình geoid của các điểm mắt lưới Geoid cục bộ tỉnh Lào Cai 34Hình 3.4 Mô hình độ cao geoid của các điểm mắt lưới Geoid cục bộ phủ trùmtỉnhLàoCai 35

Hình 3.5 Mô hình độ cao trung bình của các điểm mắt lưới Geoid cục bộ tỉnh LàoCai 35

Hình 3.6 Mô hình độ chênh cao trung bình của các điểm mắt lưới Geoid cụcbộ phủ trùm tỉnhLàoCai 37

Hình 3.7 Mô hình độ chênh cao trung bình của các điểm mắt lưới Geoid cụcbộ tỉnh Lào Cai (sử dụng số liệumôhình EGM2008 và 47 điểm GNSS-TC)38Hình 3.8 Mô hình độ chênh cao trung bình của các điểm mắt lưới Geoid cụcbộ phủ trùm tỉnhLàoCai 38

Hình 3.9 Mô hình độ chênh cao trung bình của các điểm mắt lưới Geoid cụcbộ tỉnhLào Cai 39

Hình 3.10 Mô hình Geoid cục bộ phủ trùm tỉnhLàoCai 43

Hình 3.11 Mô hình Geoid cục bộ tỉnhLàoCai 43

Hình 3.12 Mô hình Geoid cục bộ phủ trùm tỉnhLàoCai 44

Hình 3.13 Mô hình Geoid cục bộ tỉnhLàoCai 46

MỞ ĐẦU

1 Tính cấp thiết của đềtài

Công nghệGNSS đãđượcứngdụng vàocôngtác trắcđịa ởnướctatừnhữngnăm 1990.Từ đó đến nay,công nghệGNSSđãchứngtỏlàmột công cụhữu hiệugiảiquyếtcác bài toán lớn trong trắcđịanhư:Thànhlậpmạnglướikhốngchế toànquốc;Định vịEllipsoidQuychiếuQuốcgia VN2000;Xây dựngmôhình Geoidđối vớiEllipsoid quy chiếu quốcgia; ghépnốitoạđộVN-2000 với cáchệ toạ độkhác; xây dựng các trạm DGPS…vv.LướiGNSSlà lưới không gian3chiều,do đó cóthể xác định đượcvịtrímặt bằng và

độ caotrắcđịa với độchính xác cao.Songthựctế,chúng tachỉsử dụngđộ caosovớimặtGeoid, gọi làđộcao thủychuẩn.Muốntínhchuyển từ độcao trắcđịa về

độ caothủychuẩncầnphải biếtđộcaoGeoid với độchính xáccầnthiết.Đểgiúpchoviệc tính chuyểnđượcnhanh chóng, trênthế giớiđã xâydựng vàcông bốnhiềumôhìnhGeoidtoàn cầu.Tuynhiên tạinhiềukhuvựctrênthếgiới cácmôhình nàycó độchính xác không cao,vìvậynếuchỉ dựavào cácmôhình nàythì khó cóthể xác định đượcđộcao thủy chuẩnvớiđộchính xác nhưmongmuốn, đặc biệtlà ởvùngđồinúi

Do vậy việc xây dựng các mô hình cục bộ cho từng khu vực nhỏ là rấtthiết thực, nó sẽ giúp cho việc xác định độ cao thủy chuẩn của các điểm từkết quả đo GNSS đạt được độ chính xác cần thiết, nhanh chóng Trong xuthế đó, với khuôn khổ đề tài Luận văn thạc sỹ, tôi lựa chọn đề tài”Xâydựng

mô hình Geoid cục bộ trên địa bàn tỉnh Lào Cai” với mong muốn góp phầnvào sự phát triển tỉnh nhà, nơi cá nhân tôi đang côngt á c

2 Mục tiêu nghiên cứu của đềtài

Mục tiêu của đề tài là xây dựng đượcmôhình Geoid cục bộ trên địa bàn tỉnh LàoCai

3 Đối tượng và phạm vi nghiêncứu

Đối tượng nghiên cứu: Đối tượng nghiên cứu là phương án xây dựng môhình Geoid cục bộ trên địa bàn tỉnh Lào Cai.

Phạm vi nghiên cứu : Đề tài nghiên cứu tại khu vực tỉnh Lào Cai

4 Nội dung nghiêncứu

- Nghiên cứu tổng quan về xây dựngmôhình Geoid toàn cầu và khuvực

- Nghiên cứu phương pháp và quy trình xây dựngmôhình Geoid cục bộ khu vực tỉnh LàoCai

- Thực nghiệm xây dựngmôhình Geoid cục bộ khu vực tỉnh Lào Caivàđánh giá độ chính xác của mô hình

5 Phương pháp nghiêncứu

- Phương pháp thu thập tài liệu, số liệu: Thu thập các tài liệu chuyênmôn; cập nhật các thông tin trên mạng Internet; tìm kiếm các số liệu GNSS,

độ cao thủy chuẩn có đủ độ chính xác tin cậy phục vụ cho nghiêncứu

- Phương pháp phân tích: Tìm hiểu lý thuyết cơbảnvề Geoid; cácphương pháp xây dựng và đánh giámôhình Geoid cụcbộ

- Phương pháp so sánh: So sánh các phương án xây dựngmôhìnhGeoid/ để đưa ra phương án tốiưu

- Phương pháp tổng hợp: Tập hợp các kết quả nghiên cứu, phân tíchlogic các tư liệu đánh giá khách quan các yếu tố để đưa ra các kết luậnchính xác

- Phương pháp thực nghiệm: trên cơ sở lí thuyết có được từ thông tinliên quan thu thập, thống kê, sử dụng số liệu thực tế để xây dựngmôhìnhgeoid cục bộ của LàoCai

6 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đềtài

Ý nghĩa khoa học của đề tài:Đề xuất phương án xây dựng mô hình

geoid cục bộ Lào Cai;

Ý nghĩa thức tiễn của đề tài:Đề tài đã xây dựng được mô hình Geoid

cục bộ khu vực tỉnh Lào Cai, góp phần thiết thực vào công tác đo bằng côngnghệ GNSS thay thế cho đo cao thủy chuẩn

7 Cấu trúc của luậnvăn

Luận văn được chia thành 3 chương, phần kết luận, tài liệu tham khảo vàphụ lục Trong luận văn có 2 bảng và 9 hình vẽ, đồ thị

Chương 1 - Tổng quan về xây dựng mô hình Geoid

Chương 2 - Phương pháp xây dựngmôhình Geoid cục bộ trên địa bàntỉnh LàoCai

Chương 3 - Thực nghiệm xây dựngmôhình Geoid cục bộ trên địa bàntỉnh LàoCai

8 Lời cảmơn

Tác giả chân thành cảm ơn sự hỗ trợ nghiên cứu của Đề tài cấp Bộ Tàinguyên và Môi trường: “Nghiên cứu xác lập cơ sở khoa học để xâydựngmôhình geoid trên vùng biển của ViệtNam;thử nghiệm cho một vùngđiển hình”,mãsố TNMT.2018.07.08 do TS Phạm Thị Hoa làm chủnhiệm

Trong quá trình thực hiện đề tài và hoàn thành luận văn, tác giả đã nhậnđược sự giúp đỡ nhiệt tình của các thầy, cô giáo trong Khoa Trắc địa, bản đồ

và Thông tin địa lý - trường Đại học Tài nguyên và Môi trường Hà Nội cùng

sự giúp đỡ của các nhà khoa học, bạn bè đồng nghiệp tại sở Tài nguyên và

Môi trường tỉnh Lào cai, đặc biệt làTS Phạm Thị Hoa– Trưởng khoa Khoa

Trắc địa, bản đồ và Thông tin địalý.Xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành tới cáctập thể và cá nhân đã giúp đỡ tác giả hoàn thành bản Luận vănnày

Chương 1 TỔNG QUAN VỀ XÂY DỰNG MÔ HÌNH GEOID 1.1 Khái niệm, vai trò củamôhìnhGeoid

a Đối với trắc địa:Geoid được dùng để giải quyết các bài toánsau:

1 ĐịnhvịellipsoidthựcdụngsaochophùhợpnhấtvớilãnhthổViệtNam

2 Chỉnh lý chặt chẽ và đảm bảo độ chính xác cao các trị đo trên mặt đất về mặt Ellipsoid thựcdụng.

3 Xác lậpphươngpháp đo caoGNSScó thểthay thếchoviệc xácđịnhđộcaobằngphương pháp thủychuẩntừ hạng III trở xuốngtrongđođạclậpbảnđồ

4 Phụcvụchoviệcthốngnhấthệthốngtọađộ,độcaokhuvựcvàtoàncầu

5 Phục vụ cho xây dựng hệ thống lưới Trắc địa động ở ViệtNam

b Đốivới ngànhHảidương học:Geoidđóngvaitrò quantrọngđểxác

địnhmặtđịahìnhbiểnvànghiêncứu sựchuyển dịchcácdòngchảycủaĐạidương

c Đốivới ngànhĐịavậtlý:Geoidcho phépnghiêncứunhững tính

chấtbêntrong củavỏtrái đất như cấutrúc của vỏtrái đất,dịthường củavậtchấtvv Những vấnđề này giúpchocác nhàđịavậtlýkhôngchỉtìmracácthànhphầnvật chất tạonên vỏtráiđất màcòn nghiêncứuđược sự chuyển độngcủavỏtrái đất theothờigian

1.1.3 Phân loạiGeoid

Theo từng tiêu chí, Geoid được phân thành từng loại như sau:

a Phân loại theo phương pháp xâydựng

- MôhìnhGeoidđượcxâydựngtheophươngphápthiênvăn-trắcđịa;

- Mô hình Geoid được xây dựng theo phương pháp trọnglực;

- Mô hình Geoid được xây dựng theo phương phápGNSS-TC;

- Mô hình Geoid được xây dựng theo phương pháp không gian (phươngpháp chỉ sử dụng số liệu vệtinh);

- Mô hình Geoid được xây dựng theo phương pháp hỗnhợp;

b Phân loại theo phạm vi của mô hìnhGeoid

- MôhìnhGeoidtoàncầu(global),đượcxâydựngchotoànbộTráiĐất;

- Mô hình Geoid cục bộ (local), chỉ xây dựng cho một vùng nhấtđịnh

1.2 Tổng quan về xây dựngmôhình Geoid toàncầu

Mô hình trọng trường toàn cầu được xây dựng trên cơ sở lý thuyết cơbản của Stokes và Mollodenski về xác định thế trọng trường và hình dạng tráiđất Dựa trên hai lý thuyết cơ bản này người ta đã đề xuất được nhiều hướngtiếp cận khác nhau để xác định mô hình trọng trường toàn cầu Cụ thể gồm cócác hướng sau đây:

Cácmôhình trọng trường toàn cầu đã được sử dụng rộng rãi trong thực

tế và đã có một số kết quả công bố về hiệu quả, độ chính xác trên cảquymôtoàn cầu và cục bộ Tuy nhiên việc nghiên cứu để nâng cao hiệu quảkhai thác, sử dụngmôhình vẫn đang diễn ra trên toàn cầu và Việt Nam cũngkhông ngoạilệ

1.2.1 Một số thành tựu nghiên cứu về mô hình Geoid trên thếgiới

1.2.1.1 Thành tựu về nghiên cứumôhình Geoid toàncầu

Trên phạm vi toàn cầu,môhình trọng trường toàn cầu đã được xây dựngvới độ chi tiết và độ chính xác ngày càng tăng Cácmôhình trọng trường toàncầu được công bố gần đây gồm: OSU91A, EGM96,EGM2008

Trên cơ sở lý thuyết cơ bản của Stokes và Molodenski, mô hình geoidtoàn cầu đã được xây dựng với độ chi tiết và độ chính xác ngày càng tăng

Điển hình trong số đó là cácmôhình OSU91A, EGM96, EGM2008, Eigen6c4.

a Mô hình OSU91A (grid15’x15’)

Mô hình OSU91A được công bố vào năm 1991 bởi tác giả RAPP vàcác nhà khoa học của Trường Đại Học Tổng Hợp Ohio (The Ohio StateUniversity), trong đó đã sử dụng khai triển thế trọng trường Trái đất tới bậc360.Môhìnhcósử dụngsốliệu trọnglực của môhình trọng trườngGEM-T2,sốliệu đo cao vệtinhđượcthựchiện bởivệ tinh Geosat,sốliệu trọnglực mặtđất vàthôngtinđịahình

Hình 1.2: Độ cao Geoid theo mô hình trọng trường OSU91A (m)

Geoid OSU91A trên lãnh thổ Việt Nam:

Hình 1.3 Mô hình OSU91A (Phần lãnh thổ Việt Nam)

Nhận xét :

Hình1.2môtảđộlớncủagiátrịđộcao G e o i d theomôhì nh nàytrênphạmvito àn cầu.HạnchếlớnnhấtcủaOSU91Alàthiếusốliệutrọnglực

chính xác trên nhiều vùng rộng lớn (thậm chí có vùng không có số liệu), đặc biệt là khu vực Châu á.

Hình 1.3 thể hiện độ cao Geoid với khoảng cao đều là 1 m, mô hìnhGeoid OSU91A trên lãnh thổ nước ta dốc theo hướng Tây Bắc - Đông Nam,

bề mặt Geoid không còn đơn giản, có sự gồ ghề, các đường đồng mức uốnkhúc, thể hiện sự thay đổi khá phức tạp của bề mặt Geoid

b Mô hình EGM96 (grid15’x15’)

Mô hình Geoid toàn cầu EGM96 làmôhình trường trọng lực Trái Đấtgồm có các hệ số điều hòa có bậc và hạng tới 360 (n = m = 360) Mô hìnhtrọng trường EGM96 là kết quả của sự hợp tác giữa 3 cơ quan của Mỹ: Cơquan Ảnh và Bản Đồ Quốc Gia (NIMA - National Imagery and MappingAgency), Ủy Ban Nghiên Cứu Vũ Trụ (NASA - The National Aeronauticsand Space Administration) và Trường đại học Tổng Hợp OHIO Các cơ quannày hợp tác thu thập các số liệu trọng lực mặt đất, đo trọng lực hàng không ởChâu Phi, Canada, một phần nam Châu Mỹ, Nam Á, Tây Âu, lãnh thổ Liên

Xô (cũ) và một số vùng lãnh thổ ở Châu Á Ngoài các số liệu đo trọng lực ởtrên, NIMA còn sử dụng các số liệu đo cao vệ tinh 30’x30’ của vệ tinhGEOSAT và vệ tinh ERS-1 để tính dị thường trọng lực khoảng không tự do ởmột số khu vực thuộc Đại Tây Dương, Bắc Cực và một số khu vực trên cácđại dương theo công bố của NIMA tháng 2/1998 Số liệu thốngkêgiá trị trungbình dị thường trọng lực khoảng không tự do theo các ô 30’x30’ củamôhìnhGeoid toàn cầu EGM96 nhưsau:

Bảng 1.1 Số liệu thống kê giá trị trung bình dị thường trọng lực khoảng không tự do theo các ô 30’x30’ của mô hình Geoid EGM96

Loại

NIMA Đomặt đất30’

NIMA

Đo caovệ tinh30’

Mô hình OSU đo mặt đất 30’

NIMA Đomặt đất10’

Địa hình/đẳ ng tính 30’

Chiếm số phần

RMS (mgal) 35.2 25.6 56.7 49.1 28.0

Ngoàira còn cócácsố liệu bổsungcho môhìnhEGM96 từcácvệtinh laser(SKR),hệthống địnhvị toàncầu(GNSS),DORISv.v…cũngđược sử dụng.Cácsốliệucủa cơ sởdữ liệu địa hìnhcũngđược sử dụngđểtính cácsốcải chínhđịahìnhchoviệcxâydựng lướitrọnglực30’x30’ trongphạmvi toàncầu.Từbảngthốngkêtrênchothấyđộchính xác trung bình củadịthường trọng lực khoảngkhông tựdo của môhìnhEGM96trong phạm vitoàncầu từ 25.6mGal đến35.2mGal.Tuynhiên,ở đạidươngđộchính xác cao hơnnhiều.TheothốngkêđánhgiácủaKefei.Z.Hans-Trườngđại học Tổng hợpCurtincủaAustralia sựkhácnhaugiữagiá trịtrọnglực đo trựctiếpvàgiá trị trọng lực tính từđocaovệtinhtrênbiểnbao xung quanh Australia khoảng6-7m G a l

Hình 1.4 Mô hình Geoid EGM96 (15’ x 15’)

- Mô hình Geoid EGM96 trên lãnh thổ Việt Nam:

Hình 1.5 Mô hình EGM96 (Phần lãnh thổ Việt Nam)

Nhận xét :

Khoảng cao đều thể hiện trên hình 1.5 là 1m Mô hình Geoid EGM96trên lãnh thổ nước ta dốc theo hướng Tây Bắc - Đông Nam, các đường đồngmức uốn khúc Bề mặt Geoid được mô tả sát thực và chi tiết hơn

và kết hợp vớimôhình động lực đại dương (Dynamic OceanTopography).

Hình 1.6 Mô hình Geoid EGM2008 (2.5’ x 2.5’)

Bảng 1.2 Thống kê dữ liệu Δg (5’ xg (5’ x 5’) mGal

Dữ liệu nguồn

% Diện tích

Giá trị nhỏ nhất

Giá trị lớn nhất

RMS mGal

(φ,λ) 19.4 0 , 293.5 0 - 10.8 0 , 286.3 0

Những cải tiến trong mô hình Geoid toàn cầu EGM2008

- ITG-GRACE03S(Torsten mayer-Gỹrr, 2007), sử dụngmatrận hiệp

phương sai có bậc Nmax =180

- Phương pháp số bình phương nhỏ nhất(Least-Squares

Adjustment), giới hạn bởi các hệ số điều hòa Ellipsoid, được sử dụng để kết

nối chỉ các thông tin GRACE với các hệ số gián tiếp dữ liệu mặtđất

- Đánh giá(Evaluation), bao gồm các dữ liệu như tính toán phần dư Δg (5’ xg

5’ x 5’, GNSS/thủy chuẩn, độ nghiêng góc thiên đỉnh đo thiên văn, đo caoTOPEX, nguồn MIT ECCO DOT và dữ liệu GRACEKBRR

- Hiệu chỉnh sai số(Error Calibration), tối ưu hóa các nguồn dữ liệu

kết hợp và hiện thực quá trình truyền sai số cho các hàm riêng,tớiNmax= 2159,với đặc trưng địalý

d Mô hình Eigen 6c4

- Cơ quan xây dựng môhình:

Mô hình được xây dựng bởi sự phối hợp của 3 cơ quan: Cục đo đạc vàviễn thám GFZ Potsdam, Đức (e-mail:foer@gfz ‐ potsdam.de ); Trung tâmquốc gia không gian CNES, Pháp (e‐mail:sean.bruinsma@cnes.fr); Khoakhoa họcđịachất,đại họcKiel, Đức (e‐mail:jebbing@geophysik.uni ‐ kiel.de )

- Nguồn số liệu được sửdụng:

- DữliệuSLRcủaLAGEOS-1/2:Dữliệudảivệtinhlaser1985–2010,góc từ 2 đến 30 độ

Dữl i ệ u G R A C E G N S S

-S -S T v à d ữ l i ệ u t ố c đ ộ d ả i b ă n g t ầ n K : t ừ

2/2003 – 12/2012 do GRGS phát hành, góc từ 3 đến 175 độ

- Dữ liệuGOCE:

Dữ liệu vệ tinh đo trọng lực Satellite Gravity Gradiometry (SGG), được

xử lý bằng phương pháp tiếp cận trực tiếp bao gồm các thành phần GradyGradient Txx, Tyy, Tzz và Txz từ ngày 01 tháng 11 năm 2009 – ngày 20tháng 10 năm 2013 Các phương trình cho mỗi thành phần SGG có bậc vàhạng là300

- Dữ liệu mặt đất

- Độ bao phủ và độ phân giải không gian củamôhình:

- Độ bao phủ toàncầu

- Độ phân giải không gian: với bậc vàmứclên đến 2190, khoảng 9km

- Kinh độ địa lý: 180°W đến180°E

1.2.1.2 Thành tựuvềnghiêncứumôhình

Geoidcụcbộtrênthếgiớivàkhuvực

Bên cạnh các kết quả nghiên cứu trên quy mô toàn cầu, để phục vụ chonhu cầu của riêng mình, các quốc gia, châu lục đã nghiên cứu xác định geoidtrên quy mô cục bộ Cũng như mô hình geoid toàn cầu, việc nghiên cứu trênxác định geoid trên quy mô cục bộ là bài toán chưa có hồi kết đối với mỗiquốc gia, châu lục Các kết quả nghiên cứu liên tục được bổ sung, cập nhật đểnâng cao mức độ chính xác và mức độ chi tiết Cho đến nay đã có một số sảnphẩm đạt đến độ chính xác cỡ cm Tiêu biểu như:

- Cameroon: Độ chính xác của Geoid đạt cỡ 11cm (được xác định dựatrên cơ sở sử dụng mô hình EGM2008, số liệu đo cao vệ tinh vàmôhình số địahình)[1]

- Canada: Độ chính xác của Geoid đạt cỡ 2.5cm (được xây dựng theophương pháp trọng lực, kết quả đánh giá độ chính xác có được trên cơ sở sosánh với kết quả đo GNSS-TC)[1]

- Pháp: Độ chính xác đạt cỡ 23cm ở đồng bằng, 47cm ở vùng núi(được xây dựng dựa trên số liệu trọng lực và số liệu đo GNSS-TC, Geoidtrọng lực được bình sai để làm khớp với 1081 điểm GNSS –TC)[1]

- Thụysĩ:

ĐộchínhxáccủaGeoidđạtcỡ35cm(đượcxâydựngdựatrên600giátrịđộlệchdâydọi,70điểmđoGNSS–TCvàmôhìnhsốđịahình)[1]

- Nhật: Độ chính xác của Geoid đạt cỡ 7cm (được xây dựng theo số liệu

đo cao vệ tinh và số liệu trọng lực mặt đất, trọng lực biển)[1]

- Israel (trên khu vực nhỏ cỡ 570km2): Độ chính xác của đạt cỡ 4cm(được xác định dựa trên số liệu trọng lực hàng không, kết quả được so sánhvới số liệu GNSS-TC để đánh giá độ chính xác)[1].

- Latvita: Độ chính xác của Geoid đạt cỡ 68 cm (Geoid được xây dựngtrênmôhình số địa hình, đo cao vệ tinh, thủy triều,môhình thế trọng trường vàGNSS -Thủy chuẩn)[1]

- Croatia: Độ chính xác của Geoid đạt cỡ 1cm (Geoid được xây dựngtrên giá trị độ lệch dây dọi được xác định theo máy chụp ảnh thiên đỉnh,GNSS và TC chính xác)[1]

- Hồng Kông: Độ chính xác của Geoid đạt cỡ 2cm (Geoid được xâydựng trên cơ sở sử dụngmôhình EGM96 và kỹ thuật “lấy ra – hoàn trả”cùngvới 600 điểm trọng lực,môhình DTM Trên 31 điểm kiểm tra GNSS-TC đãcho thấy độ chính xác củamôhình đạt cỡ ±20mm)[1]

- Tiểu vương quốc A Rập: Độ chính xác của Geoid đạt cỡ 34 cm (sửdụng phương pháp hỗn hợp, kết hợp cácmôhình Geoid trước đó,môhìnhEGM96, số liệu GNSS-TC vàmôhình số địa hình[1]

- BaLan:Độchínhxác củaGeoidđạt cỡ 2cm(Geoid đượcxâydựngtrêncơsởsửdụngphươngpháphỗnhợp,kếthợpnhiềunguồnsốliệukhácloại)

- British Isles và Ireland: Geoid trọng lực được làm khớp với dữ liệuGNSS-TC Độ lệch trung phương giữa độ cao Geoid trọng lực với độ caoGeoid được tính theo số liệu GNSS thủy chuẩn là 2cm đối với Anh và 34cmđối với các khu vực còn lại[1]

- Đức: Geoid trọng lực được làm khớp với dữ liệu GNSS-TC Độ chênhkhác giữa độ cao Geoid trọng lực với độ cao Geoid được tính theo số liệuGNSS thủy chuẩn cao nhất là 2.9cm, thấp nhất là -3.6cm và trung phương là1.0cm[1]

1.3 Tổng quan về xây dựngmôhình Geoid cục bộ ở ViệtNam

Xác định mô hình Geoid/Quasigeoid cục bộ ở Việt Nam đã được nghiêncứu và đưa vào áp dụng thực tế trong hơn 20 năm qua, tiêu biểu có các nghiêncứu sau đây [10, 11, 12, 13].

1.3.1 Giai đoạn 1990-1995

GS.TSKHPhạm HoàngLân đãxâydựng môhình grid trọnglực cókíchthướcô là5’x5’ trêncơ sởsử dụnggiátrị trọnglực chi tiết mặtđất (khoảng 4500điểm)chovùnglãnh thổ và sử dụnghệ sốhàmđiều hòacầucủamôhìnhRapp,cóbậcvàhạng(n=m=180)đểcải chínhchovùngxa khitínhtoánđộ caoGeoid

Mô hình này có độ chính xác từ 0.5m0,8m, đáp ứng yêu cầu chỉnh lýcác trị đo trên mặt đất về mặt Ellipsoid tham chiếu [10, 11, 12, 13] Độchínhxác của mô hình Geoid đạt khoảng: mζ= 2,0m3,0m [10, 11, 12, 13]

1.3.2 Giai đoạn 1998-2000

Trong giai đoạn 1998-2000, khi xây dựng hệ quy chiếu và hệ tọa độ

VN-2000, Tổng Cục Địa chính giao cho GS.TSKH Đặng Hùng Võ làm trưởngban cùng một số nhà khoa học trắc địa đã sử dụngmôhình trọng trường trái đấtEGM-96 có hệ số điều hòa cầu n = m = 360 kết hợp với đo GNSS trên 367điểm thủy chuẩn hạng I, II, và hạng III Kết quả đã xây dựng được mô hìnhVnGeo 96R và VnGeo96U

đề tài nhánh là: “Xây dựng cơ sở dữ liệu trường trọng lực toàn cầu, thiếtlậpmôhình Geoid có độ chính xác cao trên lãnh thổ Việt Nam phục vụ nghiêncứu hoạt động của trái đất và đổi mới công nghệ đo độ cao bằng hệthốngđịnhvịtoàncầu”.Đâylànộidungnghiêncứuvềviệcsửdụngcáctrị

đo trọng lực mặt đất, đo độ cao mặt nước biển từ vệ tinh, trọng lực vệ tinhnhằm đưa ra giải pháp xây dựng mặt đẳng thế “0” trùng với mặt nước biểntrung bình (gọi là mặt Geoid) với độ chính xác cao trên lãnh thổ Việt Namnhằm mục tiêu thiết lập mối quan hệ giữamôhình vật lý vàmôhình toán họccủa trái đất (cho phần lãnh thổ và vùng biển Việt Nam) Mô hình Geoid chínhxác trên đã được ứng dụng cho việc sử dụng công nghệ định vị toàn cầuGNSS vào đo đạc chính xác các yếu tố trên mặt đất thực, nhất là đo đạc độcao, tạo khả năng nghiên cứu các hoạt động của vỏ trái đất trên đất liền vàmặt biển Kết quả của đề tài đã đạt đượclà:

- Đã xây dựng đượcmôhình Grid trọng lực trên lãnh thổ Việt Nam vớikhoảng cách ô lưới 3’x3’ trên lãnh thổ và phần biển Việt Nam trong phạm vi

vĩ độ 8o- 24o, kinh độ 1020- 114o Phần đất liền có độ chính xác nội suy mg

3.5mGal, phần biển khoảng từ5,0 đến7,0 mGal (tính từ hệ số điều hòacầu của mô hình EGM96)

- Xây dựngmôhình Geoid trọng lực trên cơ sở tích phân Stokes vàphương pháp “lấy ra- hoàn trả” (Remove-Restore) và xây dựngmôhình Geoidhình học trên tập hợp điểm cùng được đo GNSS và thủychuẩn

- Xây dựngmôhình Geoid cục bộ bằng việc kết hợp hai phương pháp ởtrên được gọi là phương pháp GNSS-TC-Trọng lực trên cơ sở sử dụng cácthuật toán nội suy Collocation hoặcKriging

Kết quả đã xây dựng được mô hình Geoid trên toàn lãnh thổ Việt Namvới độ chính xác: mζ=0.22m

Cũng trong giai đoạn này, dự án cấp Nhà nước “Xây dựng cơ sở dữ liệu

hệ thống thông tin địa hình - thủy văn cơ bản phục vụ phòng chống lũ lụt vàphát triển kinh tế xã hội ở đồng bằng sông Cửu Long” do Trung tâm Viễnthám - Bộ Tài nguyên và Môi trường thực hiện, đã xây dựng được mô hìnhGeoid phủ trùm toàn bộ 13 tỉnh đồng bằng sông Cửu Long (40.000km2) có độchính xác mζ0.05m Mô hình này là cơ sở cho việc sử dụng phương pháp

đo cao GNSS để xây dựng mô hình số độ cao trong khu vực có độ chính xác

0.2m Các số liệu ở trên đều đã được kiểm chứng trong sản xuất và hiện nay

mô hình số độ cao phủ trùm 13 tỉnh đồng bằng sông Cửu Long đã được sửdụng để thiết lập các kịch bản nước biển dâng do ảnh hưởng của biến đổi khíhậu gây ra trong dự án về biến đổi khí hậu của Bộ Tài nguyên và Môitrường[http://rsc.gov.vn]

Bên cạnh đó, tác giả Lê Trung Chơn và Phạm Chí Tích đã công bố môhình dị thường độ cao cho khu vực Nam Trung bộ trong phạm vi từ vĩ độ

10o55’ - 12o00’ và kinh độ 107o55’ - 109o10’ (bao gồm Lâm Đồng, NinhThuận, Bình Thuận) Mô hình được xây dựng trên cơ sở sử dụng số liệu của

23 điểm song trùng GNSS-TC trên khu vực và phương pháp nội suy Spline

Mô hình đạt độ chính xác đảm bảo xác định độ cao thủy chuẩn hạng IV bằngcông nghệ GNSS [www.diatinhoc.info]

Năm 2008, tác giả Bùi Quang Tuyền, đã thử nghiệm xử lý số liệu đocao GNSS trên khu vực Nam Trung Bộ, trong đó sử dụngmôhình EGM2008kết hợp tính hiệu chỉnh địa hình và nội suy Spline đã đạt được độ chính xác

đo cao tương đương hạng III trên khu vực thực nghiệm[14]

Năm 2009, tác giả Nguyễn Thị Thu Hiền, đã thử nghiệm xây dựng môhình dị thường độ cao cục bộ ở khu vực Nam Trung Bộ - Nam Bộ theo số liệuGNSS, Thủy chuẩn và Trọng lực đã đạt được độ chính xác 0.2m [11]

1.3.4 Giai đoạn 2009 -2011

Trên cơ sở kết quả nghiên cứu đề tài nghiên cứu khoa học cấp nhà nước

ở trên, Bộ Tài nguyên và Môi trường đã được Chính phủ cho thực hiện dự án:

“Xây dựng mô hình Geoid địa phương trên lãnh thổ Việt Nam” Mục tiêu của

dự án là xây dựng mô hình Geoid địa phương trên toàn lãnh thổ Việt Nam có

độ chính xác trung bình cho toàn lãnh thổ mζ0.1m Cụ thể yêu cầu về độchính xác của mô hình Geoid như sau:

- Vùng đồng bằng: mζ0.050.07m

- Vùng đồi núi thấp: mζ0.070.10m

- Vùng núi cao: mζ0.12m

Dự án do Cục Đo đạc và Bản đồ Việt Nam chủ trì và phối hợp vớiTrung tâm viễn thám quốc gia thực hiện [1].

Trongdự án đã sử dụng bổ sungcácdữ liệutrọnglựcchi tiếttrênđấtliền và

sử dụngmôhìnhtrọng trường trái đấtmớinhất EGM2008với hệ số hàm điềuhòacầucó bậc vàhạngn = m = 2190.Kếtquảđạt đượccủa dự án là:

Mô hình Geoid địa phương:

- Mô hình Geoid địa phương được xác lập bằng phương pháp TC- Trọng lực cho toàn lãnh thổ và trong từng khu vực cụ thểlà:

GNSS-+ Toàn lãnh thổ Việt Nam (phần đất liền): mζ0.10m

1.3.4 Giai đoạn 2012 – đếnnay

- Năm 2012, TS.Nguyễn Duy Đô đã thực hiện hiệu chỉnhmôhìnhgeoid EGM2008 trên khu vực Tây nguyên dựa vào số liệu GNSS-TC Kết quảsau hiệu chỉnh đã nhận đượcmôhình mới có độ chính xác cải thiện lên khánhiều so vớimôhình cũ[22]

- Năm 2015, PGS.TSKH Hà Minh Hòa đã sử dụngmôhình EGM2008làmmôhình tiên nghiệm để xây dựng mô hình quasigeoid cục bộ trên lãnh thổ

và lãnh hải của ViệtNam

- Năm 2015, TS Bùi Thị Hồng Thắm đã sử dụngmôhình trọng trườngtoàn cầu EGM2008 và số liệu địa hình để xây dựngmôhình geoid cục bộ chovùng Tây Bắc[20]

- Năm 2018, nghiên cứu sinh Nguyễn Tuấn Anh đã bảo vệ thành công

đề tài tiến sĩ “Nghiên cứu phương pháp hiệu chỉnh các hệ số điều hòa cầucủamôhình trọng trường Trái đất EGM2008 bằng dữ liệu trọng lực ở ViệtNam” Nội dung cốt lõi của đề tài sử dụng số liệu trọng lực chi tiết để hiệuchỉnhvào

hệ số điều hòa cầu, qua đó nâng cao độ chính xác mô hình trọng trường toàn cầu tại Việt Nam [21].

1.4 Vấn đề nghiên cứu của Luận văn

Quacácđánh giá trênđâycho thấy,vềlýthuyết,đểxâydựng môhìnhgeoidcụcbộ, cóthểápdụngnhiều phươngphápnhư: Phươngphápsửdụngsốliệu

Tại thời điểm hiện nay, bên cạnh mô hình EGM2008 có độ phân giảicao còn có mô hình mới Eigen6c4 với độ phân giải tương đương nhưng hứahẹn triển vọng có độ chính xác cao hơn bởi được bổ sung thêm nguồn số liệutrọng lực vệ tinh mới của dự án Goce Do đó,trongkhuôn khổ Luận văn, tôichọn hướng nghiên cứu thử nghiệm xây dựng mô hình geoid trên địa bàntỉnh Lào Cai bằng mô hình tiên nghiệm Eigen6c4 Dữ liệu cục bộ được lựachọn là số liệu GNSS-TC Kết quả nghiên cứu được đối sánh, kiểm chứngvới trường hợp sử dụng mô hình EGM2008 làm mô hình tiênn g h i ệ m

Chương 2 PHƯƠNG PHÁP XÂY DỰNG MÔ HÌNH GEOID CỤC BỘ

TRÊN ĐỊA BÀN TỈNH LÀO CAI 2.1 Khái quát phương pháp xây dựngmôhìnhGeoid

Dựa trên lý thuyết cơ bản của Stokes và Mollodenski, mô hình geoidđược xác định theo các phương pháp sau đây:

2.1.1 Phương pháp thuần tuý sử dụng số liệu trọng lực đo trên mặtđất

Bề mặt tham khảo được sử dụng trong bài toán xác định thế trọngtrường và hình dạng trái đất trên phạm vi toàn cầu được lấy là bề mặtElipxoid chung của trái đất với bốn tham số cơ bảnsau:

a- Bán kính xích đạo;

- Độ dẹt cực;

fM- Tích của hằng số hấp dẫn với khối lượng Trái đất;

- Vận tốc góc trong chuyển động quay ngày đêm của Trái đất

ĐộcaoζcủaGeoid sovới Elipxoid chungcó thểxác định thôngquacác giá

mặttráiđấttheocôngthứcStokes[1]

(2.1)

Trong đó :

R là bán kính trung bình của Trái đất

là giá trị trọng lực trung bình trên trái đất

là góc nhìn đối với toàn bộ bề mặt Trái đất

đất được xác định thông qua các hệ số điều hoà của chuỗi triển khai dị thường trọng lực vào hàm số cầu Khi đó công thức (2.1) được viết dưới dạng:

Pn( cos) là đa thức Legandre bậc n theo biến

là khoảng cách cầu giữa điểm xét tại đó cần tính

0là bán kính cầu của vùng với tâm là điểm xét

Pnm( sin) là đa thức legendre liên hợp;

,là độ vĩ và độ kinh của điểm xét

Theo phương pháp này, trong những năm 1937-1943 đã có một số tácgiả công bố kết quả nghiên cứu như Dubovskii (1937), Jeffreys (1941,1943),trong đó đã khai triển điều hòa cầu bậc 3 đến bậc 6

Năm1952,Zhongolovichđãdựatrênphântíchdịthườngtrọnglựctừ

26.000đ i ể m đ ể k h a i t r i ể n đ ế n b ậ c 8 N ă m 1 9 6 0 , M o l o d e n s k i , E r e m e e v và

Yurkina đã cũng đã trình bầy 2 lời giải (phương án 1 và phương án 2)

2.1.2 Phương pháp sử dụng số liệu vệtinh

Trong trường hợp này độ cao Geoid được biểu diễn qua các hệ số điềuhoà anm, bnmtriển khai thế trọng trường vào chuỗi hàm số cầu như sau:

(2.5)Các hệ số điều hoà được xác định bằng phương pháp giải tích thôngquacácgiátrịdịthườngtrọnglựctrungbìnhhoátheocácôchuẩncókích

thước được xác định thông qua kết quả khảo sát các nhiễu của vệ tinh nhân tạo quay quanh Tráiđất.

Theo phương pháp này đã có các sản phẩm như: EIGEN05S, GM03S,ITG-GRACE03S

Trong nhữngnăm 1980, vệtinh vẫn tiếptụcđượcsử dụngtrong nghiêncứuthếtrọng trườngtráiđất nhưngđộchínhxácđược nâng cao hơn Trongthờigiannày,nhờ kỹ thuật đo cao từ vệ tinh(Altimetry)sử dụng các vệ tinhGEOS-3,SEASAT cùng với việc nâng caođộchính xáccác số liệuquantrắctrênmặtđất,ngườita đã tiếnhành nghiên cứuđịahìnhđộnglựcđạidương DOT(DynamicOceanTopography)vàchuyểnđộngmảng(platemotion)

Trong cácnăm 1981 đến1990,đãcómộtsốmôhìnhtrọng trườngđượccôngbốnhư:GRIM-3(1983), OSU81 (1981),GPM-2(1985), GEM-L2(1986)

Trong thời gian này, Cục bản đồ Bộ quốc phòng Mỹ (DMA) đã công

bố và sử dụng hệ trắc địa thế giới WGS84 Hệ WGS84 là hệquychiếu sử dụngcho hệ thống định vị toàn cầu GNSS và được sử dụng trong nghiên cứu thếtrọng trường của tráiđất

Năm 1988, để xử lý trên máy tính điện tử, Weber và Zomorrodian đã

đề xuất một chương trình tính toán để tạomôhình thế trọng trườngbậccaođược khai triển Taylor Theo phương pháp này, đã có một sốmôhìnhbậc cao được công bố như mô hình OSU86F (bậc360)

Tiếp theo những năm 90 của thế kỷ 20, chương trình nghiên cứu thếtrọng trường trái đất tiếp tục được phát triển Nhờ đo cao vệ tinh thực hiện bởiTOPEX/POSEIDON trong đó có sử dụng kết quả quan trắc giữa vệ tinh caovới vệ tinh thấp, đã có những mô hình trọng trường trái đất mới được công

bố, đó là các mô hình JGM-1, JGM-2, JGM-3, GRIM4-C3, TEG-3, OSU91A,DQM94 vv

Năm 1997, Lemoine đã công bố kết quả phát triểnmôhình EGM96 vớibậc khai triển 360 Mô hình này sử dụng phối hợp số liệu trọng lực mặt đấtvới độ phân giải cao (10và 30’) cùng số liệu đo cao vệ tinh GEOSAT và ERS-

1 với độ phân giải 30’ Năm 2008,môhình trọng trường trái đất EGM2008 cóbậc khai triển 2190, được công bố năm 2008, trong đó có sử dụng số liệutrọng lực vệ tinhGRACE

2.2 PhươngphápxâydựngmôhìnhGeoidtrênđịabàntỉnhLàoCai

Như chương 1 đã trình bày, Luận văn nghiên cứu xây dựng mô hìnhgeoid trên địa bàn tỉnh Lào Cai bằng mô hình tiên nghiệm Eigen6c4 và số liệuGNSS-TC Kết quả nghiên cứu được đối sánh, kiểm chứng với trường hợp sửdụng mô hình EGM2008 làm mô hình tiên nghiệm

Tại các điểm song trùng đã biết độ cao thủy chuẩn và độ cao trắc địa(từ đo GNSS) có thể tính được độ cao geoid theo số liệu GNSS-TC, kýhiệulàNGNSS-TC.

Bên cạnh đó từ tọa độ trắc địa (B,L,H) dùngmôhình trọng trường toàncầu EGM2008, Eigen6c4 có thể xác định được các giá trị độ cao geoid toàncầu tương ứng, ký hiệu làNTC.

Chênh giữa độ cao geoid theo GNSS-TC vàmôhình geoid toàn cầuđược xác định theo côngthức:

∆N = NGNSS-TC- NTCTrên vùng xét, từ tập hợp các độ chênh giữa độ cao geoid ∆N tại các điểm song trùng GNSS-TC có thể xác định ra độ chênh ∆Nitại một mộtđ i ể m

R L

Thuật toán Collocation sử dụng hàm hiệp phương sai Giả sử trongvùng xét có n điểm đã biết chênh dị độ cao geoid ∆i(i=1n) Giá trị trungbình độ chênh được xác định theo công thức[23]:

n ζi (3.1)

ζ ζ m

ζ

với m là số lượng cặp điểm i, j ở cách nhau một khoảng [23]:

và được gọi là giá trị hiệp phương sai ứng với khoảng cách R

Ứng với các giá trị R khác nhau sẽ có các giá trị hiệp phương sai thựcnghiệm Chúng được biểu diễn ở dạng một hàm xấp xỉ nào đó Hàm số đóđược gọi là hàm hiệp phương sai chênh độ cao geoid Hàm hiệp phương saichênh độ cao geoid thường được dùng có dạng [23]:

Cζ(R)Dζ.eR 

L1  2

-d2

Hình vẽ sau đây thể hiện cấu trúc hàm hiệp phương sai Trong hình vẽ,trục tung thể hiện sự biến đổi của giá trị hiệp phương sai, trục hoành thể hiện

sự thay đổi khoảng cách

C  (R)(m2)

0

Tại các điểm mắt lưới thứ i của mô hình geoid cục bộ Lào cai sẽ có mộtgiá trị geoid NTCitheo mô hình trọng trường toàn cầu tương ứng

Kiểm tra kết quả bình sai GNSS

Thu thập dữ liệu đo GNSS, Thủy chuẩn hình học, độ cao geoid toàn cầu

Kiểm tra kết quả bình sai lưới độ cao Cải chính các số hiệu chỉnh độ cao

Xác định độ cao geoid cục bộ tại các điểm kiểm tra dựa vào mô hình geoid toàn cầu và độ chênh độ cao geoid Xác định độ cao geoid cục bộ của mô hình geoid Lào Cai dựa vào mô hình geoid toàn cầu và độ chênh độ cao geoid

Nội suy chênh độ cao geoid cho các điểm của mô hình geoid cục bộ Lào Cai và các điểm kiểm tra

Kiểm tra mức độ phù hợp của các điểm kiểm tra

2.3 Quy trình xây dựng mô hình Geoid trên địa bàn tỉnh LàoCai

Tính độ cao geoid GNSS-TC,độ cao geoid toàn cầu và độ chênh độ cao goeid

trên các điểm song trùng GNSS-TC

Hình 2.1 Sơ đồ quy trình xây dựng Geoid cục bộ

Lựa chọn tập hợp dữ liệu mẫu và các điểm kiểm tra

XÁC LẬP MÔ HÌNH

Chương 3 THỰC NGHIỆM XÂY DỰNG MÔ HÌNH GEOID CỤC BỘ

TRÊN ĐỊA BÀN TỈNH LÀO CAI 3.1 Giới thiệu chung về khu vực nghiên cứu và nguồn sốliệu

3.1.1 Giới thiệu chung về khu vực nghiêncứu

Vị trí địa lý: Lào Cai là một tỉnh vùng cao, biên giới, cách thủ đô HàNội 296 km theo đường sắt và 345 km theo đường bộ về phía Tây Bắc Toạ

độ địa lý từ 21051’ đến 22050’ độ vĩ Bắc; 103031’ đến 104038’ độ kinh Đông.Phía Đông giáp tỉnh Hà Giang, phía Nam giáp tỉnh Yên Bái, phía Tây giáptỉnh Lai Châu, phía Bắc giáp tỉnh Vân Nam - Trung Quốc với 203 km đườngbiên giới Tổng diện tích tự nhiên toàn tỉnh là 636.403,30 ha Hệ thống giaothông thuận lợi (đường sắt, đường ô tô, đường thuỷ) Nằm trên hành lang kinh

tế Côn Minh - Lào Cai - Hà Nội - Hải Phòng, cửa khẩu quốc tế Lào Cai có vịtrí đặc biệt quan trọng, vừa là cửa ngõ và là cầu nối của cả nước và các nướctrong khu vực ASEAN với thị trường rộng lớn Tây Nam - TrungQuốc

tạomạch,cóhướngdốcchínhtừ Tây bắcxuống Đôngnam.HaidãynúichínhlàdãyHoàngLiênSơn và dãy ConVoicùngcóhướng TâyBắc - ĐôngNam nằm về phíaĐôngvà phíaTâytạo ra các vùng đấtthấp, trung bình giữahaidãy núinày,đã tạo cho địa hình củaLào Caicó độchênhcaolớn,điểm caonhấtlàđỉnh Phan XiPăngtrên dãyHoàng LiênSơncóđộcao3143m,đượcvínhưnócnhàcủa Đông Dương,điểm thấpnhấtcó độcao52,2m (sovớimựcnước biển)thuộc

xã BảoHà, huyệnBảoYên Đặcđiểm địa hìnhrấtphức tạp vàmứcđộ chiacắtmạnh, nhiều nơi tạo thành vách đứngdễ gây sạtlở, trượtkhối Độphân tầnglớnvàphânđai caothấpkhárõ ràng,trongđó độ cao từ 300mđến1.000mchiếmphầnlớndiện tích củatỉnh

Trongluận vănnày, phạmvixâydựngmôhình geoidchođịabàntỉnhLàoCainằmtronggiớihạn21o51’-22o51’vĩ độ Bắc và103o31’đến104o38’ kinhđộĐông

Hình 3.1 Bản đồ địa hình tỉnh Lào Cai

3.1.2 Nguồn số liệu

a Số liệuGNSS-TC

Mạng lưới GNSS-TC do Cục đo đạc và Bản đồ Việt nam (nay là Cục

Đo đạc Bản đồ và Thông tin địa lý Việt Nam) chủ trì xây dựng phủ trùm toànquốc Hiện nay trên địa bàn tỉnh Lào Cai chúng tôi đã thu thập được 96 điểmtrong đó có 34 điểm thủy chuẩn hạng I, 13 điểm hạng II và 49 điểm thủychuẩn hạng III Các điểm này đã được tính toán xử lý và có độ chính xác đủđáp ứng yêu cầu

b Số liệu củamôhình Geoid toàncầu