Nghiên cứu lý thuyết dự đoán quỹ đạo trôi dạt và tính toán tuyến đường tìm kiếm tối ưu cho phương tiện gặp nạn trong vùng biển Ninh Thuận - Kiên Giang TT

Do đó, việc nghiên cứu đề tài luận án “Nghiên cứu lý thuyết dự đoán quỹ đạo trôi dạt và tính toán tuyến đường tìm kiếm tối ưu cho phương tiện gặp nạn trong vùng biển Ninh Thuận - Kiên G

TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI TP.HCM

NCS PHẠM NGỌC HÀ

NGHIÊN CỨU LÝ THUYẾT DỰ ĐOÁN

QUỸ ĐẠO TRÔI DẠT VÀ TÍNH TOÁN TUYẾN ĐƯỜNG TÌM KIẾM TỐI ƯU CHO PHƯƠNG TIỆN GẶP NẠN TRONG VÙNG BIỂN NINH THUẬN - KIÊN GIANG

Ngành: Khoa học Hàng hải

Mã số: 9840106

TÓM TẮT LUẬN ÁN TIẾN SĨ

TP HỒ CHÍ MINH – NĂM 2021

Người hướng dẫn 1: PGS TS Nguyễn Minh Đức

Người hướng dẫn 2: TS Lê Văn Ty

vào lúc giờ ngày tháng năm

Có thể tìm hiểu luận án tại thư viện:

- Thư viện Trường Đại học Giao thông vận tải TPHCM

MỞ ĐẦU

1 Tính cấp thiết của đề tài

Vùng biển từ Ninh Thuận đến Kiên Giang có các hoạt động kinh tế biển sôi động, tập trung khá đông tàu cá đánh bắt xa bờ, là nơi hoạt động của đội tàu dịch

vụ, du lịch, khai thác dầu khí, và có các hoạt động quốc phòng, an ninh trên biển Bên cạnh đó, điều kiện tự nhiên, thời tiết trên biển ngày càng khắc nghiệt bất thường, mật độ giao thông trên biển tăng cao, trình độ của thuyền viên, ngư dân còn hạn chế dẫn đến các tai nạn, sự cố hàng hải gia tăng Số vụ tai nạn xảy ra ở vùng biển này chiếm tới 44% tổng số vụ tai nạn trên vùng biển Việt Nam

Hiện nay việc ứng dụng khoa học công nghệ trong hoạt động TKCN còn nhiều hạn chế Tổ chức tốt các hoạt động TKCN trên biển đem lại sự an tâm cho các hoạt động trên khu vực biển trách nhiệm của Việt Nam và đảm bảo uy tín cho Quốc gia

Do đó, việc nghiên cứu đề tài luận án “Nghiên cứu lý thuyết dự đoán quỹ đạo

trôi dạt và tính toán tuyến đường tìm kiếm tối ưu cho phương tiện gặp nạn trong vùng biển Ninh Thuận - Kiên Giang” là cần thiết nhằm nâng cao năng lực

TKCN trên biển, đáp ứng yêu cầu phát triển kinh tế, xã hội, phục vụ sự nghiệp công nghiệp hóa, hiện đại hóa đất nước, định hướng phát triển kinh tế biển, đồng thời góp phần bảo vệ chủ quyền, quyền chủ quyền quốc gia cũng như bảo đảm quốc phòng, an ninh và bảo vệ môi trường

2 Tổng quan tình hình nghiên cứu liên quan đến Đề tài Luận án

Tình hình nghiên cứu dự đoán sự trôi dạt của vật thể trên biển:

Một số nghiên cứu đã được công bố và có thể tham khảo bao gồm:

- Các tác giả đã nghiên cứu tính toán bao gồm cả thực nghiệm để xác định mức độ, phát triển mô hình toán học trôi dạt của các vật thể ở các vùng biển khác nhau trên thế giới như: xuồng bị nạn, phao bè cứu sinh và xuồng nhỏ, containers… trong các điều kiện thời tiết khác nhau Các nghiên cứu này dựa trên số liệu tổng hợp số liệu khí tượng thủy văn được theo dõi nhiều năm trong vùng biển này cũng như các thử nghiệm thực tế đối với một số nhóm vật thể hình dạng khác nhau Kết quả các nghiên cứu này sẽ có sự sai khác đáng kể khi áp dụng cho vùng biển Việt Nam do sai khác về đặc điểm địa lý, khí tượng thủy văn giữa các vùng biển;

- Các nghiên cứu với khu vực biển Việt Nam: Đàm Duy Hùng, Dương Hồng Sơn, Trần Thùy Nhung, Lê Văn Quy, công bố ‘‘Ứng dụng công nghệ Web Gis nhằm dự báo quỹ đạo vật thể trôi phục vụ tìm kiếm cứu nạn trên biển” Tác giả Kyoung-Ho Cho và cộng sự, phát triển mô hình hệ thống TKCN ở vùng biển Yellow Sea, biển East China Seas và biển Đông Năm 2013, các tác giả Nguyen Quoc Trinh, Nguyen Minh Huan, Phung Dang Hieu, Du Van Toan, công bố nghiên cứu mô phỏng trôi dạt của vật thể ở khu vực Biển Đông Việt Nam bằng phương pháp số; Năm 2015,

Đề tài nghiên cứu khoa học cấp nhà nước, chủ nhiệm đề tài: PGS.TS Nguyễn Minh Huấn nghiên cứu dự báo quỹ đạo chuyển động trôi trên mặt nước của vật thể phục

vụ công tác tìm kiếm cứu hộ, cứu nạn trên Biển Đông Luận văn tiến sĩ kỹ thuật

“Modeling maritime search area in monsoon conditions”, Tran Luu Hoan, đưa ra

mô hình TKCN trong điều kiện gió mùa ở Việt Nam với diện tích nhỏ hơn mô hình của Sổ tay TKCN hàng hải (IAMSAR) Tuy nhiên các nghiên cứu chưa đánh giá

độ chính xác, mức độ tin cậy thông tin thời tiết trong dự đoán và chưa nghiên cứu

về tuyến đường tìm kiếm

Nhận xét: Các nghiên cứu đề cập tới mô hình hệ thống TKCN và có tiến hành

nghiên cứu với vùng biển Việt Nam Tuy nhiên, chưa xem xét đánh giá độ chính xác dữ liệu khí tượng thủy văn Nghiên cứu đưa ra số liệu khảo sát được ghi lại để

hỗ trợ việc đánh giá cảm quan về hướng tìm kiếm của các đơn vị thực hiện tìm cứu khi thực thi nhiệm vụ Các nghiên cứu đều chưa đưa ra được các thuật toán xác định phương án tìm cứu rõ ràng, trong điều kiện thời tiết, đặc điểm phương tiện tìm cứu thực tế và chưa nghiên cứu về tuyến đường tìm kiếm

Tình hình nghiên cứu vấn đề xác định phương án điều động tàu:

Vấn đề xác định tuyến đường TKCN hiện nay hầu hết được thực hiện theo các hướng dẫn trong Sổ tay IAMSAR và với vùng biển Việt Nam gần như chưa có nghiên cứu nào về việc xác định phương án điều động tối ưu cho tàu TKCN Các nghiên cứu khác nhau về việc tính toán tuyến đường cho tàu biển của các tác giả chủ yếu phục vụ mục đích tránh va tàu, hàng hải khí tượng an toàn và hiệu quả, dựa trên các thông tin về đặc tính chuyển động của tàu và đặc điểm khí tượng thực

tế tại khu vực chạy tàu;

Nhận xét: Các nghiên cứu này mới chỉ nhằm tính toán quãng đường từ điểm

tới điểm, trong khi đó tuyến đường TKCN của tàu tìm cứu phải là đường đi phủ kín phù hợp một diện tích xác suất có thể có của vị trí vật thể bị nạn Các phương pháp này, nếu được nghiên cứu, sửa đổi để ứng dụng trong tính toán tuyến đường tìm kiếm tối ưu trong cứu nạn có thể đem lại hiệu quả tốt

Các phần mềm hiện đang sử dụng trong công tác TKCN (ví dụ SAROPS) là phần mềm thương mại không biết được thuật toán và các dữ liệu thời tiết Xuất phát từ tình hình thực tế chưa có nghiên cứu đầy đủ cho khu vực biển Việt Nam, Luận văn tập trung nghiên cứu quỹ đạo trôi dạt của vật thể bị nạn theo điều kiện khí tượng thủy văn ở khu vực vùng biển phía Nam Việt Nam từ đó xác định phương

án điều động tối ưu phủ kín quỹ đạo trôi dạt của vật thể bị nạn dựa trên các thuật toán tính toán tối ưu với sự hỗ trợ của máy tính Vấn đề nghiên cứu này mang tính thời sự và không trùng lặp với các công trình nghiên cứu đã công bố

3 Mục đích nghiên cứu của đề tài

Nghiên cứu ảnh hưởng của các yếu tố ngoại cảnh như gió, dòng chảy của vùng biển Ninh Thuận - Kiên Giang đến vật thể qua đó xác định mức độ trôi dạt và xây

dựng thuật toán dự đoán quỹ đạo trôi dạt của vật thể bị nạn

Xây dựng thuật toán tính toán tuyến đường tìm kiếm tối ưu, căn cứ vào điều kiện thời tiết thực tế, đặc điểm điều động của tàu tìm cứu và vùng dự đoán của vật thể bị nạn để tiếp cận vật thể bị nạn với thời gian ngắn nhất, tăng tính hiệu quả của

công tác TKCN cho khu vực

4 Nội dung nghiên cứu

Phân tích, đánh giá độ chính xác các yếu tố thời tiết, hải văn chính ảnh hưởng

đến công tác TKCN;

Mô phỏng khu vực trôi dạt của vật thể bị nạn theo gió, dòng chảy ở khu vực biển từ Ninh Thuận – Kiên Giang;

Xây dựng hàm mục tiêu bài toán xác định tuyến đường tìm kiếm tối ưu; Nghiên cứu áp dụng các thuật toán tối ưu để tính toán tuyến đường tìm kiếm khu vực có xác suất cao nhất, với thời gian ngắn nhất trên cơ sở ảnh hưởng của các yếu tố dòng chảy, thời tiết

5 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu của đề tài

Đối tượng nghiên cứu: Quỹ đạo trôi dạt của vật thể bị nạn trên biển và tuyến

đường chạy tàu TKCN tối ưu

Phạm vi nghiên cứu của đề tài: Vùng biển từ Ninh Thuận đến Kiên Giang

(Vùng trách nhiệm của Vung Tau MRCC) Nghiên cứu lý thuyết để dự đoán Quỹ đạo trôi dạt của vật thể bị nạn và tính toán tuyến đường chạy tàu TKCN tối ưu, sau

đó sử dụng phần mềm để mô phỏng kết quả

6 Phương pháp nghiên cứu của đề tài

- Phương pháp lý thuyết: Thống kê mô hình hoá chuyển động của vật thể bị nạn dưới tác động của sóng gió, sử dụng các hàm dự đoán quỹ đạo trôi dạt của vật thể; tính toán xây dựng phần mềm hỗ trợ;

- Phương pháp phân tích và phương pháp chuyên gia: xác định các yếu tố cần quan tâm, xây dựng hàm mục tiêu cho bài toán tính toán tuyến đường;

- Phương pháp mô phỏng: để thử nghiệm, kiểm chứng

7 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài

Ý nghĩa khoa học của đề tài:

Nghiên cứu cơ sở khoa học, thực tiễn việc tính toán quỹ đạo di chuyển của vật thể bị nạn trên vùng biển Ninh Thuận - Kiên Giang và việc lập tuyến đường tìm kiếm tối ưu cho nhiều tàu SAR cùng tiến hành công tác tìm kiếm

Ý nghĩa thực tiễn của đề tài:

Nâng cao hiệu quả công tác TKCN trên biển thông qua việc nghiên cứu dự đoán mức độ trôi dạt, vết di chuyển của vật thể bị nạn trên cơ sở đó tính toán thiết lập tuyến đường tìm kiếm tối ưu với xác suất tìm thấy vật thể bị nạn là cao nhất trong thời gian chạy tàu cứu nạn là nhỏ nhất và đảm bảo bao phủ hết khu vực xác suất trôi dạt;

Hỗ trợ thuyền viên trên tàu tìm kiếm hoặc đơn vị phụ trách tìm kiếm xây dựng được phương án tìm kiếm tối ưu theo điều kiện khí tượng thuỷ văn thực tế và đặc điểm vật thể cụ thể do đó góp phần nâng cao hiệu quả công tác TKCN trên vùng biển phía Nam Việt Nam thuộc Vung Tau MRCC và góp phần đảm bảo hoạt động bảo vệ an ninh chủ quyền trên biển

8 Đóng góp mới của Luận án

- Tổng hợp, tính toán, đánh giá độ chính xác và lựa chọn nguồn thông tin gió

và dòng chảy trên khu vực biển Ninh Thuận đến Kiên Giang để sử dụng cho mục đích dự đoán sự trôi dạt của vật thể bị nạn trên biển;

- Luận án sử dụng mô phỏng Monte Carlo để dự đoán sự trôi dạt của vật thể trên khu vực biển Ninh Thuận đến Kiên Giang dựa trên các nguồn thông tin gió và dòng chảy đã được phân tích, đánh giá độ chính xác

- Luận án đã xây dựng một thuật toán tính toán tuyến đường tìm kiếm đa hướng tối ưu cho phương án hai tàu SAR phối hợp tìm kiếm trên biển trong các trường hợp điều kiện thời tiết thay đổi phức tạp;

9 Kết cấu của Luận án

Luận án được trình bày trong 150 trang, bao gồm 04 chương, 14 bảng biểu, 102 hình vẽ minh họa và phần mở đầu, kết luận, kiến nghị, danh mục các công trình khoa học của nghiên cứu sinh (NCS) đã công bố liên quan đến Đề tài Luận án, tài

liệu tham khảo và phần Phụ lục (được đóng rời)

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ CÔNG TÁC TÌM KIẾM CỨU NẠN

TKCN hàng hải là hoạt động mang tính nhân đạo, là nghĩa vụ, trách nhiệm của các quốc gia Trung tâm Phối hợp tìm kiếm, cứu nạn hàng hải Việt Nam (VMRCC) thống kê các tai nạn, sự cố chủ yếu xảy ra trên vùng biển Việt Nam như sau:

Bảng 1.1 Thống kê phương tiện bị tai nạn, sự cố trên biển

TT Loại phương tiện

Thời gian/số vụ việc Năm

Bảng 1.2 Thống kê phương tiện bị tai nạn, sự cố trên biển Vũng Tàu MRCC

TT Loại phương tiện

Thời gian/số vụ việc Năm

400

600

Bảng 1.3 Thống kê khu vực xảy ra sự cố, tai nạn trên vùng biển Việt Nam

- Đối tượng bị tai nạn, sự cố trên biển nhiều nhất: Tàu cá chiếm 80,1%;

- Khu vực xảy ra tai nạn, sự cố nhiều nhất: Ngoài khơi (trên 200 hải lý), chiếm 26,1%, xa bờ (từ 100-200 hải lý) chiếm 17,5%;

- Số vụ tai nạn xảy ra ở vùng biển thuộc Vũng Tàu MRCC chiếm tới 44% tổng

số vụ tai nạn

Kết luận chương 1

Trong chương 1, luận án đã tập trung nghiên cứu tổng quan về công tác TKCN

và đạt được kết quả cơ bản sau:

- Phân tích và đánh giá chi tiết tổng quan về tình hình nghiên cứu ở trong nước

và ngoài nước của các công trình liên quan đến luận án mà NCS thực hiện Từ đó rút ra kết luận vấn đề nghiên cứu của luận án mang tính cấp thiết, đảm bảo ý nghĩa khoa học và đóng góp thực tiễn khoa học chuyên ngành hàng hải và không trùng lặp với các công trình nghiên cứu đã công bố;

- Giới hạn cụ thể phạm vi nghiên cứu trong luận án

- Việt Nam tham gia Công ước SAR 79 và thực tiễn hoạt động phối hợp TKCN trên vùng biển trách nhiệm và giáp ranh trên khu vực Biển Đông phần nào khẳng định vai trò của hệ thống phối hợp TKCN của Việt Nam

- Trên cơ sở các kết quả đạt được trong chương 1, chương 3,4 sẽ đưa ra cơ sở toán học, nội dung phương pháp số để tính toán mô phỏng trôi dạt của vật thể bị nạn và tính toán tuyến đường chạy tàu tìm kiếm

CHƯƠNG 2: TỔNG HỢP THÔNG TIN THỜI TIẾT PHỤC VỤ TÌM KIẾM

CỨU NẠN 2.1 Nguyên lý về dự đoán mức độ trôi dạt của phương tiện bị nạn

Độ trôi dạt của vật thể trên biển rất phức tạp, theo IAMSAR Manual: Hai thành phần gây ra độ dạt tổng hợp của phương tiện là Độ dạt gió (Leeway) và Độ dạt nước do Dòng chảy tổng hợp (Total Water Current)

2.1.1 Độ dạt gió (Leeway)

Lực của gió tác động vào tâm của bề mặt

hiệu dụng bên ngoài của vật thể làm vật thể

chuyển động trôi dạt trên mặt nước về phía

dưới gió (downwind) Hình dáng phần nổi của

vật thể tiếp xúc với gió sẽ ảnh hưởng đến tốc

độ trôi dạt và hướng dạt sẽ lệch về bên trái

hoặc bên phải so với hướng gió

Tác giả Allen công bố kết quả thử nghiệm

trên thực địa để xác định các thành phần:

Thành phần Dạt xuôi gió (DWL) và Thành

phần Dạt ngang gió (CWL) của các loại

phương tiện khác nhau

2.1.2 Dòng chảy tổng hợp (TWC)

Dòng chảy tổng hợp (TWC) gồm có nhiều thành phần dòng chảy Ở khu vực ngoài biển rộng không có ảnh hưởng dòng triều và dòng cửa sông thì Dòng chảy tổng hợp được xác định từ Hải lưu và

dòng chảy gió

2.1.3 Độ dạt tổng hợp (Drift)

Độ dạt tổng hợp được xác định

theo phương pháp cộng vectơ từ

Leeway và TWC Tam giác vectơ độ

dạt xác định quãng đường trôi dạt

của vật thể:

2.2 Dữ liệu gió

2.2.1 Dữ liệu gió của Trung tâm khí tượng thuỷ văn quốc gia

Thông tin dự báo thời tiết biển của Trung tâm khí tượng thuỷ văn quốc gia (NCHMF) gồm Thông tin thông báo và Dự báo Thông tin gió chỉ dự báo trên 8 hướng chính tốc độ gió là cấp gió Beaufort

Trong khu vực biển từ Ninh Thuận đến Kiên Giang có 05 trạm quan trắc: Côn Đảo; Vũng Tàu; DKI-7; Phú Quốc; Thổ Chu

Bảng 2.3 Gió quan trắc theo giờ tại trạm hải văn DK I-7 tháng 1/2016

TRẠM DKI-7 (110 o 37'14"E- 8 o 01'03"N) NĂM 2016

Ngày

\Giờ

bình ngày

Mạnh nhất ngày

Hướng Tốc độ Hướng Tốc độ Hướng Tốc độ Hướng Tốc độ

Tốc độ Hướng

1/1/16 NE 15 NE 13 NE 12 NNE 13 13.3 16 NE 1/2/16 NE 9 NE 3 ENE 2 NE 2 4.0 16 NE 1/3/16 ENE 4 ENE 2 E 3 ENE 4 3.3 6 ENE 1/4/16 NE 3 ENE 2 ENE 2 NE 3 2.5 6 ENE 1/5/16 ENE 2 NE 1 ENE 1 NE 1 1.3 7 ENE

2.2.2 Dữ liệu gió của một số công ty cung cấp dịch vụ thời tiết

Một số hoạt động đặc thù có sử dụng các dịch vụ quan trắc và dự báo thời tiết của NCHMF hoặc của các công ty cung cấp dịch vụ thời tiết của nước ngoài Một

số công ty cung cấp dịch vụ trả tiền hệ thống theo dõi và giám sát tàu có cung cấp thông tin thời tiết ở dạng bản đồ hoặc đồ thị

2.2.3 Dữ liệu thời tiết của các cơ quan Khí tượng nước ngoài

Dữ liệu dự báo của một số cơ quan khí tượng có thể tiếp cận và các cơ quan này cung cấp dữ liệu thời tiết toàn cầu được mã hoá dạng Grib File

Để phục vụ mục đích nghiên cứu khoa học, Viện nghiên cứu phát triển bền vững khí quyển nhân loại (RISH) thuộc đại học Kyoto, Nhật Bản xây dựng và cập nhật, duy trì một hệ thống cơ sở dữ liệu về dự báo và phân tích thời tiết Các dữ liệu thời tiết này do Cơ quan khí tượng Nhật Bản (JMA) dự báo và cung cấp Có thể sử dụng thông tin thời tiết của cơ quan này sau khi đánh giá độ chính xác để phục vụ mục đích xác định quỹ đạo trôi dạt của vật thể

2.2.4 Đánh giá độ tin cậy thông tin gió dạng Grib file của Viện nghiên cứu phát triển bền vững khí quyển nhân loại (Research institute for sustainable humanoshere – RISH)

Để có thể sử dụng các thông tin thời tiết thu được dưới dạng Grib file, NCS xây dựng chương trình giải mã file có định dạng Grib bằng ngôn ngữ lập trình Visual Basic Thông tin gió sau khi đã giải mã từ Grib file, được thể hiện trong Bảng 2.2 cho vùng biển Việt Nam

Bảng 2.2 Dữ liệu phân tích gió từ Grib file lúc 12:00 UTC ngày 01/01/2016

So sánh thông tin thời tiết từ bản tin thời tiết Grib file này và kết quả quan trắc thời tiết của Trung tâm khí tượng thuỷ văn Quốc gia với hai thông số là Tốc độ gió

và Hướng gió như Hình 2.16

Hình 2.16 So sánh Hướng gió Grib file và gió quan trắc năm 2016

So sánh Hướng gió Grib file và giá trị quan trắc

Hình 2.17 So sánh Vận tốc gió Grib file và gió quan trắc năm 2016

Tiến hành tính toán độ lệch chuẩn của số liệu thời tiết Grib File với số liệu quan trắc thời tiết của 05 trạm quan trắc trong khu vực biển này, trong năm 2016 Độ lệch chuẩn được tính theo công thức sau:

𝜎 = $&%∑& (𝑥*− 𝑥̅).

- 𝑥*: giá trị thời tiết bản tin Grib file tại thời điểm i

- 𝑥̅: giá trị thời tiết quan trắc ở thời điểm i tương ứng

Kết quả tính toán giá trị độ lệch chuẩn trung bình hướng gió và tốc độ gió theo grib file và giá trị quan trắc của năm 2016 như sau:

Bảng 2.4 Dữ liệu dòng chảy OSCAR

11.4

8.9 8.1 10.5

5.9

14.4

11.5

7.0 6.7 8.0

2.73.44.5 3.0

0.5

4.4

2.5 1.7

10.2 9.3 9.0

2.8 5.0

9.7

7.3 5.9 5.4 7.0 8.5

4.5

1.8 4.5

12

9

6 10

9

11 11

2 4

7 7 9

6

4 8.5

5

3 5

12-Dec-15 31-Jan-16 21-Mar-16 10-May-16 29-Jun-16 18-Aug-16 7-Oct-16 26-Nov-16 15-Jan-17 6-Mar-17

So sánh tốc độ gió Grib file và giá trị quan trắc

Đánh giá độ tin cậy dữ liệu dòng chảy của Dự án nghiên cứu phân tích dòng chảy bề mặt đại dương theo thời gian thực (OSCAR)

Tính toán độ lệch chuẩn của dữ liệu dòng chảy OSCAR năm 2016 và dữ liệu dòng chảy trung bình tháng quan trắc ở 05 trạm với hai thông số là Tốc độ dòng chảy và Hướng dòng chảy, theo công thức sau:

𝜎 = $&%∑& (𝑥*− 𝑥̅).

- 𝑥*: giá trị dòng chảy trung bình tháng i thu từ dữ liệu OSCAR

- 𝑥̅: giá trị dòng chảy trung bình ghi nhận tháng i tương ứng

Hình 2.23 So sánh Hướng dòng chảy OSCAR và dòng chảy trung bình tháng

Hình 2.24 So sánh Tốc độ dòng chảy OSCAR và dòng chảy trung bình tháng

Kết quả tính toán giá trị độ lệch chuẩn hướng và tốc độ dòng chảy như sau:

- 𝜎Hướng dòng = 14,4 0

- 𝜎Tốc độ dòng = 0,26 kts

Vậy số liệu dòng OSCAR dao động quanh số liệu quan trắc với độ lệch chuẩn trên

2.4 Kết luận chương 2

Trong chương 2, NCS đã tập trung giải quyết các công việc sau:

- Tổng hợp, tính toán, đánh giá độ chính xác của các nguồn thông tin gió và dòng chảy trên khu vực biển Ninh Thuận đến Kiên Giang để sử dụng cho mục đích dự đoán sự trôi dạt của vật thể bị nạn trên biển;

- Từ những phân tích so sánh độ tin cậy, việc dễ dàng tiếp cận nguồn dữ liệu,

có thể sử dụng các bản tin gió dạng Grib file của Trường Đại học Kyoto - Nhật Bản và dữ liệu dòng chảy OSCAR của Trung tâm nghiên cứu Trái đất

0

50 50 50 45 75

215 210 210

0 30

6 Ap 6 Ma

6 Jun Jul-16Aug-1

6

Sep-1

6 Oc

6

Nov-1

6

Dec-16

6 Ap 6 Ma

6 Jun Jul-16Aug-1

6

Sep-1

6 Oc

6

Nov-1

6

Dec-16

và Vũ trụ cho mục đích dự báo sự trôi dạt và tìm kiếm vật thể bị nạn trên biển theo thời gian thực sau khi tính toán độ lệch chuẩn

- Với những kết quả đạt được trong chương 2, là cơ sở quan trọng để tính toán

dự đoán khu vực trôi dạt của vật thể trên vùng biển từ Ninh Thuận đến Kiên Giang trong chương 3

CHƯƠNG 3: DỰ ĐOÁN QUỸ ĐẠO TRÔI DẠT CỦA VẬT THỂ BỊ NẠN 3.1 Phương pháp mô phỏng Monte Carlo

Phương pháp Monte Carlo là lớp các thuật toán để giải quyết các bài toán trên máy tính theo kiểu không tất định, bằng cách sử dụng các số giả ngẫu nhiên

3.2 Sử dụng mô phỏng Monte Carlo dự đoán vùng trôi dạt của vật thể bị nạn theo xác suất

3.2.1 Nguyên lý chung áp dụng Monte Carlo dự đoán quỹ đạo trôi dạt của vật thể bị nạn

Để tính toán được vị trí trôi dạt vật thể bị nạn, cần phải tính toán tốc độ và phương hướng trôi dạt

- Từ thông tin dòng chảy (hướng K1 và quãng đường trôi dạt S1) sẽ tính được vị trí trôi dạt vật thể bị nạn do dòng chảy sau một thời gian nhất định;

- Từ thông tin gió (hướng và tốc độ) sẽ tính được hướng (K2) và quãng đường trôi dạt (S2) sau một thời gian nhất định, theo Allen and Plourde 1999, Review of Leeway, tốc độ và hướng Leeway được tính như sau:

Leeway Speed = Multiplier x Wind Speed (3.1)

Downwind Direction = Wind Direction +/- 1800

+ Divergence Right = Downwind Direction + Divergence Angle

+ Divergence Left = Downwind Direction – Divergence Angle

Vị trí dự đoán trôi dạt của vật thể: B (jB, lB) sau một khoảng thời gian nhất định được tính từ vị trí phát hiện cuối cùng (LKP): A (jA, lA) theo hệ công thức:

0𝜑2 = 𝜑3+ 𝐻𝜑

Trong đó:

- Hj là hiệu vĩ độ giữa hai điểm A và B;

- Hl là hiệu kinh độ giữa hai điểm A và B

Hj và Hl được tính thông qua giá trị hướng trôi dạt K và quãng đường S theo công thức sau:

3.2.2 Dự đoán quỹ đạo trôi dạt vật thể bị nạn bằng mô phỏng Monte Carlo

Sử dụng mô phỏng Monte Carlo khu vực trôi dạt của tàu cá (LKP của tàu cá là:

12000'N - 110000'E) với 10.000 giá trị ngẫu nhiên sau 48 giờ Kết quả mô phỏng

thu được thể hiện vùng trôi dạt của mục tiêu cho tháng 1 năm 2017, hình 3.4 (a)

3.2.3 Sử dụng bộ lọc trung bình (Median Filter) khử nhiễu vùng dự đoán xác suất vật thể bị nạn

Áp dụng Median-Filtering, vùng xác suất vị trí tàu thu được được thể hiện như trong hình 3.4 (b) Ở đây, có thể thấy nhiễu đã được loại trừ, vùng tìm kiếm có biên liền mạch, liên tục và rõ nét

a Mô phỏng chưa xử lý nhiễu b Mô phỏng sử dụng lọc Median-Filter

Hình 3.4 Khu vực tìm kiếm tàu cá ngày 15/1/2017

3.2.4 Kết quả mô phỏng vùng dự đoán xác suất vật thể bị nạn

Phần mềm hỗ trợ Công tác TKCN (SEARCH AND RESCUE SUPPORT SOFT), chương trình hỗ trợ theo dõi, giám sát công tác TKCN

3.2.4.1 Sử dụng phần mềm mô phỏng khu vực trôi dạt Phao bè:

- LKP: Lat: 08000’ N; Long: 108000’ E Thời gian LKP: 12h00 ngày 1/7/2019;

Mô phỏng khu vực trôi dạt xác suất 95%, sau 24 giờ có kết quả như bên dưới:

Hình 3.8 Mô phỏng khu vực trôi dạt phao bè ngày 01/07/2019

3.2.4.2 Sử dụng phần mềm mô phỏng khu vực trôi dạt Tàu cá:

Hình 3.9 Mô phỏng khu vực trôi dạt tàu cá ngày 01/07/2019

- LKP, Lat: 08000’ N; Long: 108000’ E; Thời gian LKP: 12h00 ngày 1/7/2019;