Đề tài Nghiên cứu các giải pháp nâng cao độ chính xác đo cao GPS trong điều kiện Việt Nam

các bộ khoa học thực hiện chính của đề tài 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10. PGS.TS Đặng Nam Chinh TS. Lê Minh Tá Th.S. Trần Thuỳ Dương KS. Phạm Hoàng Long KS. Bùi Khắc Luyên KS. Nguyễn Gia Trọng KS. Nguyễn Thị Thu Hiền KS. Phan Ngọc Mai KS. Nguyễn Tuấn Anh Th.S. Phạm Thị Hoa Đại học Mỏ - Địa chất Đại học Mỏ - Địa chất Đại học Mỏ - Địa chất Đại học Mỏ - Địa chất Đại học Mỏ - Địa chất Đại học Mỏ - Địa chất Viện nghiên cứu địa chính Cục đo đạc bản đồ Trung tâm viễn thám Trường Cao đẳng Tài nguyên và Môi trường Tóm tắt Đề tài định hướng vào việc nghiên cứu các giải pháp nhằm nâng cao độ chính xác của kết quả đo cao GPS trong điều kiện Việt Nam mà mục tiêu cụ thể là đạt tới độ chính xác tương đương thuỷ chuẩn hạng III nhà nước. Trên cơ sở phân tích công thức cơ bản của đo cao GPS và xét các phương án triển khai phương pháp đo cao này trong thực tế, đề tài đã nêu ra các yêu cầu về độ chính xác cho hai thành phần cơ bản của kết quả đo cao GPS đó là đo GPS và xác định dị thường độ cao nhằm đáp ứng mục đích đạt độ chính xác đặt ra cho độ cao chuẩn. Đề tài đã đi sâu phân tích khảo sát các nguồn sai số trong kết quả xác định độ cao trắc địa bằng GPS, cụ thể đã xét ảnh hưởng của sai số toạ độ mặt bằng cũng như sai số độ cao của điểm đầu véctơ cạnh, ảnh hưởng của chiều dài véctơ cạnh, ảnh hưởng của bản thân sai số đo GPS . Vấn đề tiếp theo được nghiên cứu giải quyết là xác định dị thường độ cao, mà cụ thể đã xét hai cách giải quyết cơ bản, đó là : xác định trực tiếp theo số liệu trọng lực và xác định gián tiếp theo các phương pháp nội suy trên cơ sở sử dụng số liệu đo GPS và đo thuỷ chuẩn là chủ yếu. Theo cách thứ nhất đã xuất phát từ cơ sở lý thuyết rồi đi sâu khảo sát, luận chứng các yêu cầu về độ chính xác, mật độ và độ rộng vùng cần đo trọng lực trong đó đã áp dụng lý thuyết hàm hiệp phương sai dị thường trọng lực kết hợp với số liệu thực tế của Việt Nam, đồng thời sử dụng lý thuyết xây dựng mô hình trọng trường nhiễu. Đã khảo sát hai phương pháp chính trong việc tính dị thường độ cao theo số liệu trọng lực là sử dụng công thức tích phân của Stokes và sử dụng collocation và trên cơ sở đó rút ra nhận xét, so sánh cho việc sử dụng chúng. Đáng chú ý là đề tài đã xét mối quan hệ giữa dị thường độ cao trọng lực với độ cao trắc địa và độ cao chuẩn để trên cơ sở đó chỉ ra sự cần thiết phải tính đến nó khi sử dụng kết hợp kết quả đo cao GPS với kết quả đo thuỷ chuẩn và đo trọng lực. Theo cách xác định gián tiếp dị thường độ cao đề tài đã khảo sát 5 phương pháp nội suy dị thường độ cao trên mô hình, đó là nội suy tuyến tính, nội suy theo đa thức bậc hai, nội suy kriging, nội suy collocation và nội suy spline. Tiếp đó đã tiến hành khảo sát dựa trên số liệu thực tế ở nước ta trong đó có cả số liệu trọng lực và số liệu độ cao địa hình. Cuối cùng đề tài đã triển khai thực nghiệm đo cao GPS ở khu vực đồng bằng chuyển tiếp sang trung du thuộc địa phận Sóc sơn- Tam đảo. Kết quả đo đạc và xử lý tính toán với 3 dạng số liệu là đo GPS, đo thuỷ chuẩn và số liệu trọng lực cho thấy ở khu vực thực nghiệm đã đạt được kết quả đo cao GPS với độ chính xác tương đương thuỷ chuẩn hạng III nhà nước. Mở đầu Độ cao là một trong ba thành phần toạ độ xác định vị trí của một điểm xét. Tuỳ thuộc vào bề mặt khởi tính được chọn, chúng ta có các hệ thống độ cao khác nhau. Các hệ thống độ cao đã và đang được sử dụng rộng rãi trong thực tế thường có bề mặt khởi tính rất gần với mực nước biển trung bình trên Trái đất. Đó có thể là mặt geoid trong hệ thống độ cao chính hay mặt quasigeoid trong hệ thống độ cao chuẩn. Thành phần chủ yếu của hai loại độ cao này là độ cao đo đựơc- tổng của các chênh cao nhận được tại mỗi trạm máy theo phương pháp đo cao hình học (đo cao thuỷ chuẩn) từ điểm gốc độ cao trên mặt biển đến điểm xét. Bằng cách tính thêm vào độ cao đo được các số hiệu chỉnh tương ứng ta sẽ có độ cao chính, độ cao chuẩn hay độ cao động học. Ngoại trừ độ cao động học thích ứng chủ yếu cho mục đích thuỷ văn, cả độ cao chính và độ cao chuẩn đều được sử dụng rộng rãi trong công tác trắc địa-bản đồ nói riêng và cho nhiều ngành khoa học-kỹ thuật nói chung. Hệ thống độ cao chuẩn được biết đến cách đây không lâu, từ khoảng giữa thế kỷ trước, và có ưu điểm cơ bản là chặt chẽ về mặt lý thuyết, đơn giản hơn về mặt tính toán. Trên thực tế các số hiệu chỉnh phân biệt độ cao chính, độ cao chuẩn và độ cao đo được thường nhỏ đến mức có thể bỏ qua trong nhiều trường hợp không đòi hỏi độ chính xác cao. Chính vì vậy trong các phần tiếp theo, trừ trường hợp cần phân biệt rạch ròi, chúng ta sẽ gọi chung ba loại độ cao đó là “độ cao thủy chuẩn” để nhấn mạnh nguồn gốc xuất xứ của chúng là được rút ra từ kết quả đo cao thuỷ chuẩn. Đo cao thuỷ chuẩn là phương pháp đo cao truyền thống có lịch sử hình thành và phát triển từ nhiều thế kỷ nay. Nó được xem là phương pháp đo cao chính xác nhất với quy mô trải dài hàng trăm, hàng nghìn kilômét. Tuy vậy đây là dạng đo đạc khá tốn công sức và có hạn chế cơ bản là không khả thi trong điều kiện mặt đất có độ dốc lớn hoặc bị ngăn cách bởi sình lầy, bị bao phủ bởi biển cả... Sự ra đời của công nghệ định vị toàn cầu (GPS) đã đưa lại một phương pháp mới cho việc xác định độ cao - phương pháp đo cao GPS. Phương pháp này cho phép khắc phục các nhược điểm nêu ở trên của phương pháp đo cao thuỷ chuẩn truyền thống, và do vậy nó thu hút được sự quan tâm ngày càng rộng rãi của những người làm công tác trắc địa-bản đồ trên khắp thế giới trong đó có Việt Nam. Vấn đề đặt ra là làm sao để có thể nâng cao độ chính xác của phương pháp đo cao GPS ngang tầm và thậm chí vượt hơn so với đo cao thuỷ chuẩn. ở nước ngoài công nghệ GPS cho phép xác định vị trí tương đối về mặt bằng với sai số cỡ xentimét, thậm chí milimét trên khoảng cách tới hàng trăm, hàng ngàn kilômét. Công nghệ này cũng tỏ ra rất hữu hiệu trong việc truyền độ cao, song lại phụ thuộc chủ yếu và trước hết vào mức độ phức tạp của trọng trường Trái đất ở vùng xét. ở các nước phát triển như Mỹ, Nga , Đức , úc có các mạng lưới trọng lực dày đặc và rộng khắp, người ta đã có thể sử dụng đo cao GPS thay thế cho đo cao thuỷ chuẩn chính xác tới hạng II. ở Hungari cũng đã có dự án sử dụng đo cao GPS để phát triển mạng lưới độ cao hạng III trên phạm vi toàn quốc. Với mục đích tiếp tục nâng cao độ chính xác của công tác đo cao GPS người ta đang tìm cách xây dựng các mô hình quasigeoid chi tiết với độ chính xác tới 1-2 xentimét trên phạm vi lãnh thổ quốc gia. Từ đầu thập niên cuối cùng của thế kỷ trước, ngay sau khi công nghệ GPS được du nhập vào Việt Nam, công tác đo cao GPS đã được quan tâm kịp thời. Có nhiều công trình khảo sát và thực nghiệm đã được triển khai. Nhiều đơn vị sản xuất cũng đã mạnh dạn áp dụng đo cao GPS để xác định độ cao cho các điểm khống chế phục vụ đo vẽ địa hình, khảo sát giao thông, thuỷ lợi… Thậm chí Tổng cục Địa chính đã có các quy định tạm thời cho công tác đo cao GPS. Song các kết quả khảo sát và đo đạc thực tế cho thấy là trong điều kiện số liệu trọng lực còn hạn chế và khó tiếp cận như hiện nay ở Việt Nam, phương pháp đo cao GPS mới chỉ đảm bảo xác định độ cao thuỷ chuẩn với độ chính xác phổ biến là tương đương thuỷ chuẩn kỹ thuật, trong một số trường hợp có thể đạt được tương đương thuỷ chuẩn hạng IV, mà chủ yếu lại là cho vùng đồng bằng và trung du, và điều quan trọng hơn là không thể dự đoán chắc chắn trước khi triển khai đo đạc. Do vậy, nâng cao độ chính xác của đo cao GPS trong điều kiện Việt Nam đã và đang là nhu cầu bức bách của thực tế đo đạc-bản đồ ở nước ta. Với mong muốn góp phần giải quyết bài toán được đặt ra, chúng tôi đã đề xuất và được Bộ Tài nguyên và Môi trường chấp thuận cho triển khai đề tài NCKH cấp Bộ có tiêu đề : “ Nghiên cứu các giải pháp nâng cao độ chính xác đo cao GPS trong điều kiện Việt Nam “. Dưới đây là mục tiêu nghiên cứu và các nhiệm vụ cụ thể đã giải quyết trong quá trình triển khai thực hiện đề tài nói trên. 1. Mục tiêu của đề tài Trên cơ sở phân tích bản chất, yêu cầu về độ chính xác và các yếu tố ảnh hưởng chính, đề xuất các giải pháp nhằm nâng cao độ chính xác đo cao GPS trong điều kiện nước ta. 2. Nhiệm vụ cụ thể cần giải quyết - Phân tích bản chất của đo cao GPS - Đánh giá các yếu tố ảnh hưởng chính đến kết quả xác định độ cao trắc địa bằng GPS. - Đánh giá các yếu tố ảnh hưởng chính đến kết quả xác định dị thường độ cao . - Thực nghiệm đo cao GPS với yêu cầu tương đương thuỷ chuẩn hạng III - Đề xuất các yêu cầu cho việc đảm bảo đo cao GPS tương đương thuỷ chuẩn hạng III ở Việt Nam. Các nhiệm vụ cụ thể nêu trên và kết quả giải quyết được trình bày trong 4 chương của Bản báo cáo tổng kết. Trong quá trình nghiên cứu thực hiện đề tài, chúng tôi luôn nhận được sự quan tâm, chỉ đạo của các đồng chí lãnh đạo và các bộ phận quản lý chức năng của Bộ Tài nguyên và Môi trường, Vụ khoa học-kỹ thuật, Viện nghiên cứu địa chính, sự hỗ trợ, giúp đỡ của Cục đo đạc và bản đồ, Trung tâm Viễn thám, Khoa Trắc địa trường Đại học Mỏ-Địa chất và nhiều đồng nghiệp. Chúng tôi xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành. Chương 1 Cơ sở lý thuyết chung về đo cao GPS 1.1.Công thức cơ bản G Ellipsoid chuẩn(E) Mặt teluroid Mặt quasigeoid hgM zM M zM Mặt đất thực uN=const hgM u0=const G Mặt biển M Q N Ký hiệu thế trọng trường thực của Trái đất tại M là WM, ta hãy chọn trên pháp tuyến với Ellipsoid chuẩn đi qua M một điểm N nào đó sao cho UN=WM. Khi đó khoảng cách MN chính là dị thường độ cao của điểm M; Nó được kí hiệu là zM. Khoảng cách được gọi là độ cao chuẩn của điểm M và được kí hiệu là hgM. Ta có : HM = hgM + zM ; hγM = HM - zM . Như vậy, độ cao chuẩn của điểm đang xét có thể được xác định, nếu biết độ cao trắc địa và dị thường độ cao của nó. Độ cao trắc địa của điểm xác định từ kết quả đo GPS. Chính vì lí do này mà phương pháp đo cao đang xét được gọi là đo cao GPS. 1.2 Các phương án triển khai Các phương án đo cao GPS đều dựa trên dạng số liệu cơ bản chung là độ cao trắc địa H được xác định từ kết quả đo GPS. Chúng chỉ khác nhau ở cách xác định thành phần thứ hai là đại lượng z. 1.2.1. Trong trường hợp xác định trực tiếp z Số liệu được sử dụng là các giá trị dị thường trọng lực chân không được cho trên phạm vi toàn bộ bề mặt Trái đất: Dg = gs - gS . Giá trị dị thường độ cao z tại điểm xét sẽ được xác định trên cơ sở giải bài toán biên trị của lý thuyết thể theo cách đặt vấn đề của Molodenski. Lời giải cuối cùng ở dạng xấp xỉ bậc nhất đảm bảo thoả mãn yêu cầu độ chính xác cao của thực tế cả ở vùng có bề mặt địa hình biến đổi phức tạp như vùng núi, có dạng: z(B,L,hγ) = ; G1 = , trong đó R, g là bán kính trung bình và giá trị trọng lực chuẩn trung bình của Trái đất ; r0 là khoảng cách tính theo dây cung giữa điểm xét và điểm chạy trên mặt cầu ; dw là phần tử góc nhìn. G1 chính là ảnh hưởng của bề mặt địa hình trong giá trị dị thường trọng lực. Nó có thể làm cho giá trị dị thường độ cao z thay đổi tới 5-7 cm. Chính vì vậy khi cần đạt độ chính xác cao cũng như ở vùng núi, nhất thiết phải tính đến ảnh hưởng này. Trong trường hợp ngược lại có thể sử dụng công thức Molodenski ở dạng xấp xỉ bậc 0, đó chính là công thức Stokes đã được biết đến từ rất lâu. 1.2.2. Trong trường hợp xác định gián tiếp z Cần có số liệu đo GPS và số liệu đo thuỷ chuẩn kết hợp với số liệu trọng lực dọc tuyến đo cao. Khi đó ta sẽ tính được hiệu z = ( H - hg) cho một số ít “điểm cứng”, chẳng hạn N điểm. Bằng cách sử dụng các phương pháp nội suy khác nhau, chẳng hạn, bằng đa thức, hàm spline, kriging, collocation … ta có thể nội suy các liệu đó từ “điểm cứng” sang cho điểm xét bất kỳ được bao quanh bởi các “điểm cứng”. Ngoài số liệu đo GPS và đo cao thuỷ chuẩn ta còn có thể sử dụng các số liệu bổ sung như : số liệu dị thường trọng lực trong một phạm vi hạn chế nào đó, số liệu độ cao địa hình. Chúng có khả năng “làm nhẵn” mặt quasigeoid và do vậy cho phép đơn giản hoá quá trình nội suy để có thể đạt tới độ chính xác cao hơn. 1.3 Yêu cầu về độ chính xác 1.3.1 Trường hợp xác định trực tiếp z m2h = m2H + m2z Dựa trên nguyên tắc đồng ảnh hưởng, ta rút ra: . Nếu yêu cầu cho sai số đo cao GPS tương đương với đo cao thuỷ chuẩn, ta phải đặt điều kiện : , trong đó m là sai số trung phương (tính bằng milimet) trên một km dài; L (tính bằng kilomet) là khoảng cách giữa hai điểm xét. Từ hai biểu thức trên ta rút ra: . Cho khoảng cách giữa điểm GPS có độ cao thuỷ chuẩn đã biết và điểm GPS có độ cao thuỷ chuẩn cần xác định là L = 20 km, ứng với yêu cầu của thuỷ chuẩn hạng II ta phải bảo đảm cho MH = mz = 15,8mm, còn ứng với thuỷ chuẩn hạng III - 31,6 mm . Điều này có nghĩa là để đảm bảo cho kết quả xác định độ cao thuỷ chuẩn bằng đo cao GPS có độ chính xác tương đương với thuỷ chuẩn hạng II hay hạng III thì chênh cao trắc địa cũng như hiệu dị thường độ cao trên khoảng cách cỡ 20 km cần đựơc xác định với sai số trung phương cỡ 1,6 cm hay 3,2 cm. 1.3.2 Trường hợp xác định gián tiếp z Phương pháp nội suy được chấp nhận phổ biến là nội suy tuyến tính. Giả sử có 3 điểm cứng là A, B, C được phân bố cách đều nhau và cách đều điểm xét M. Ký hiệu dị thường độ cao tại các điểm cứng là zA, zB, zC thì giá trị dị thường độ cao zM tại điểm xét M được xác định theo cách nội suy tuyến tính sẽ bằng: zM = 1/3(za + zB + zC). Tương ứng ta có . Cho , ta rút ra: . Trong trường hợp tổng quát có N “điểm cứng” phân bố cách đều nhau và cách đều điểm xét, đồng thời các giá trị dị thường độ cao tại các “điểm cứng” có cùng độ chính xác là mzi. Khi đó ta sẽ có : Dị thường độ cao tại các “điểm cứng” được xác định theo số liệu đo GPS và đo cao thuỷ chuẩn trên cơ sở công thức: zi = Hi - hi . Sai số trung phương tương ứng bằng : . Cũng theo nguyên tắc đồng ảnh hưởng, ta đặt yêu cầu tại “điểm cứng” : mHi = mhi = . Thay giá trị mzi = mzM, ta có : . Độ cao thuỷ chuẩn của điểm xét M sẽ nhận được theo biểu thức: hM = HM - zM . Đặt điều kiện với L là khoảng cách từ điểm xét M tới “điểm cứng” i, ta có thể viết : . Cũng theo nguyên tắc đồng ảnh hưởng ta suy ra : . . Cho L = 20km, N = 3, ta rút ra : 19,4mm ứng với thuỷ chuẩn hạng II 38,7mm ứng với thuỷ chuẩn hạng III mHi = mhi = 3,87m Ê 15,8mm ứng với thuỷ chuẩn hạng II 31,6mm ứng với thuỷ chuẩn hạng III Như vậy là trong trường hợp đo cao GPS có sử dụng 3 điểm GPS - thuỷ chuẩn với tư cách là các “điểm cứng” nằm cách đều điểm xét cỡ 20km thì độ cao thuỷ chuẩn của các điểm này phải có sai số không vượt quá 19mm, còn độ cao trắc địa xác định từ kết quả đo GPS tại điểm xét phải có sai số không vượt quá 16mm, nếu đặt yêu cầu đo cao GPS có độ chính xác tương đương đo thuỷ chuẩn hạng II; Còn nếu đặt yêu cầu tương đương thuỷ chuẩn hạng III thì các đòi hỏi tương ứng sẽ là 39mm và 32mm. “Điểm cứng” i có thể được dẫn từ một điểm thuỷ chuẩn khác, chẳng hạn j , nhưng phải có cấp hạng không thấp hơn “điểm cứng” i. Gọi khoảng cách giữa i và j là Lij , ta rút ra : . Điều này có nghĩa là điểm thuỷ chuẩn j có thể nằm cách xa “điểm cứng” i trong bài toán của ta tới 15km. Chương 2 Xác định độ cao trắc địa từ kết quả đo GPS Z 2.1. Các công thức tính X P’ Y O L M2 B H M1 M P M0 M3 Trên hình vẽ : M là điểm xét ; X, Y, Z là các thành phần tọa độ trắc địa vuông góc không gian, còn B, L, H là các thành phần tọa độ trắc địa mặt cầu của M. Để tính chuyển giữa hai hệ toạ độ này, có thể sử dụng các công thức quen biết. Để tính DX, DY, DZ thành DB, DL, DH chúng tôi đã đưa ra công thức : ∆H = H2- H1 = = 2 (N2+H2) Sin2 + + - 2b2 Sin(2Bm). Sin( ) + 2b4 Sin(4Bm). Sin(2) - 2b6 Sin(6Bm). Sin(3) + 2b8 Sin(8Bm). Sin(4) - 2b10 Sin(10Bm). Sin(5) + 2b12 Sin(12Bm). Sin(6), Bm = ; Hệ thống định vị toàn cầu GPS sử dụng hệ tọa độ WGS-84 với ellipsoid có kích thước a =6378137m, a =1/298,2572 . Tâm ellipsoid rất gần với tâm quán tính của Trái đất. Trục Z được lấy trùng với trục quay trung bình của Trái đất vào thời đại 1980. Như vậy là từ kết quả đo GPS, cụ thể là từ X,Y,Z trong trường hợp đo tuyệt đối hay từ DX, DY, DZ trong trường hợp đo tương đối, ta có thể có được giá trị độ cao trắc địa H của điểm xét trong bất kì hệ tọa độ nào ta muốn. 2.2. Các nguồn sai số trong kết quả xác định H Bằng cách lấy vi phân và dựa vào lý thuyết sai số, ta có: m=()2m+()2m+()2m+()2m+()2m. Chúng tôi đã rút ra các biểu thức triển khai cụ thể cho các đạo hàm riêng và sử dụng chúng để lần lượt xét ảnh hưởng của sai số tọa độ mặt bằng, sai số độ cao của điểm đầu véctơ cạnh, ảnh hưởng của chiều dài véctơ cạnh và ảnh hưởng của sai số đo GPS đến kết quả xác định độ cao trắc địa của điểm xét Với mục đích này ta cho DB, DL các giá trị khác nhau và thay đổi mX, mY, mH của điểm đầu vectơ cạnh (điểm gốc) cũng như mDX, mDY . Tọa độ trắc địa của điểm gốc được lấy bằng B1= 210, L1= 1050, H1= 100m. Các kết quả khảo sát, tính toán cụ thể được cho trong các bảng dưới đây: 2.2.1 ảnh hưởng của sai số tọa độ mặt bằng của điểm gốc Số TT DB DL Sai số vị trí điểm gốc mDH (m) mX1 (m) mY1(m) 1 -5’.0 5’.0 0.1 0.1 0.000 2 -10’.0 10’.0 0.1 0.1 0.000 3 -20’.0 20’.0 0.1 0.1 0.001 4 -30’.0 30’.0 0.1 0.1 0.001 5 -10 10 0.1 0.1 0.002 6 -30 30 0.1 0.1 0.007 2.2.2 ảnh hưởng của sai số độ cao điểm gốc Số TT DB DL mH1 (m) mDH (m) 1 -5’.0 5’.0 0.5 0.000 2 -10’.0 10’.0 0.5 0.001 3 -20’.0 20’.0 0.5 0.001 4 -30’.0 30’.0 0.5 0.002 5 -10 10 0.5 0.003 6 -30 30 0.5 0.009 2.2.3. ảnh hưởng của chiều dài vectơ cạnh đo SốTT DB DL mX1 (m) mY1 (m) mH1 (m) mDH (m) 1 -5’.0 5’.0 1.0 1.0 1.0 0.002 2 -10’.0 10’.0 1.0 1.0 1.0 0.004 3 -20’.0 20’.0 1.0 1.0 1.0 0.008 4 -30’.0 30’.0 1.0 1.0 1.0 0.012 5 -10 10 1.0 1.0 1.0 0.024 6 -30 30 1.0 1.0 1.0 0.062 2.2.4 ảnh hưởng của sai số đo GPS Trong các bảng dưới đây các sai số mDX,, mDY được kí hiệu chung là mGPS. SốTT DB DL MGPS (m) mDH (m) 1 -5’.0 5’.0 0.005 0.005 2 -10’.0 10’.0 0.005 0.005 3 -20’.0 20’.0 0.005 0.005 4 -30’.0 30’.0 0.005 0.005 5 -10 10 0.005 0.005 6 -30 30 0.005 0.005 Các số liệu tính tóan ứng với các số liệu khác nhau mà các bảng nêu trên là ví dụ minh hoạ cho thấy là: - Sai số của hiệu độ cao trắc địa được xác định từ kết quả đo GPS phụ thuộc vào độ chính xác của cả tọa độ mặt bằng và độ cao điểm gốc. Sự phụ thuộc này gần như tuyến tính; Song mối phụ thuộc trong trường hợp vị trí mặt bằng mạnh hơn nhiều so với trường hợp độ cao của điểm gốc. Cụ thể, cùng một gía trị sai số là 0,5m, nhưng sai số này trong tọa độ mặt bằng dẫn đến sai số trong hiệu độ cao trắc địa là 0,012m trong khi sai số như thế trong độ cao chủ yếu chỉ gây ra sai số tương ứng là 0,003m. Kết quả khảo sát nêu trên chỉ ra rằng để nâng cao độ chính xác của hiệu độ cao trắc địa xác định bằng GPS, trước hết và chủ yếu, cần làm giảm sai số tọa độ mặt bằng của điểm gốc. Nếu muốn đạt độ chính xác của hiệu độ cao trắc địa cỡ 1-3mm thì tọa độ mặt bằng của điểm gốc phải được biết với sai số không lớn quá 0,1m , còn độ cao của điểm gốc-với sai số không vượt quá 0,5m. - Sai số xác định hiệu độ cao trắc địa phụ thuộc hầu như tuyến tính vào chiều dài vectơ cạnh.. Nếu sai số tọa độ mặt bằng ở mức không vượt quá 0,1m, còn sai số độ cao không quá 0,5m thì để cho sai số hiệu độ cao trắc địa không lớn hơn 0,003m, nên hạn chế chiều dài vectơ cạnh đo GPS cỡ 100km trở xuống, thậm chí không vượt quá 50-60km. - Sai số xác định hiệu độ cao trắc địa có trị số cùng cỡ với sai số xác định hiệu tọa độ giữa hai đầu vectơ cạnh, nghiã là được quyết định trực tiếp bởi bản thân độ chính xác của kết quả đo GPS. Tổng hợp lại, có thể rút ra kết luận là để đảm bảo độ chính xác của hiệu độ cao trắc địa DH không thấp hơn 1cm cần đo DX, DY, DZ với sai số không vượt quá 0,005m; Một trong hai đầu vectơ cạnh phải có tọa độ mặt bằng đã biết với sai số không vượt quá 0,1m và độ cao với sai số không vượt quá 0,5m ; Chiều dài vectơ cạnh chỉ nên giới hạn ở mức 50-60km trở lại. Chương 3 Xác định hiệu dị thường độ cao 3.1. Xác định trực tiếp theo số liệu trọng lực 3.1.1. Cơ sở lý thuyết Dị thường độ cao tại điểm cho trước được xác định thông qua các giá trị dị thường trọng lực chân không được cho trên khắp bề mặt Trái đất và số hiệu chỉnh địa hình trên cơ sở sử dụng công thức đã nêu ở chương 1. Trong trường hợp bề mặt địa hình không biến đổi phức tạp, chẳng hạn như vùng trung du và đồng bằng, có thể sử dụng công thức Stokes ở dạng: . Thông thường z được tách làm hai thành phần: một thành phần được tính theo dị thường trọng lực chân không trong một phạm vi bán kính y0 nào đó trực tiếp bao quanh điểm xét mà ta gọi là vùng gần, còn thành phần thứ hai được tính cho toàn bộ phần còn lại của bề mặt Trái đất, mà ta sẽ gọi là vùng xa, theo các hệ số điều hoà triển khai dị thường trọng lực vào chuỗi hàm số cầu . z = z1 + z2 ; ; ; . Thành phần z1 thường được tính theo phương pháp tích phân số. Người ta cũng đã đề xuất nhiều cách tính khác, chẳng hạn, phương pháp collocation, phương pháp biến đổi Fourier nhanh, phương pháp Hartley. Để tính thành phần z2 , có thể sử dụng các mô hình khác nhau cho thế trọng trường Trái đất, chẳng hạn mô hình OSU-91A, EGM-96, GAO-98. Trên thực tế khi triển khai đo cao GPS người ta thường không đặt bài toán xác định hg, mà chủ yếu nhằm mục đích xác định Dh. Chính vì vậy, tương ứng ta cũng sẽ chỉ tập trung xét hiệu dị thường độ cao : Dz = Dz1 + Dz2 . Trước hết ta xét trường hợp tính Dz1. Để thuận tiện cho việc diễn giải, ta cho rằng dị thường độ cao được tính theo phương pháp tích phân số. Khi đó sai số xác định z1 được đánh giá bởi công thức: , trong đó S (tính bằng km) là kích thước ô vuông mà vùng xét bao quanh điểm xét được chia nhỏ ra ; Ta sẽ gọi chúng là ô chuẩn; dg (tính bằng miligal) là sai số “đại diện” của giá trị dị thường trọng lực đã biết được quy về tâm của ô chuẩn ; mz1 được tính bằng mét. Với mục đích đánh giá sai số xác định thành phần Dz2 do ảnh hưởng của các hệ số điều hòa của thế trọng trường Trái đất ta có thể vận dụng kết quả đánh giá cho hiệu độ lệch dây dọi mà chúng tôi đã công bố, theo đó mDq2 = 0”10 ứng với khoảng cách giữa hai điểm xét bằng L = 500km. Tương ứng ta có: . (m) . Cho rằng khoảng cách trung bình l=25km, ta rút ra : (m) . Quay trở lại xét mDz1 , ta thấy sai số này phụ thuộc trực tiếp vào kích thước của ô chuẩn, tức là phụ thuộc vào mức độ chi tiết của số liệu dị thường trọng lực trong vùng gần; Đồng thời nó còn phụ thuộc vào sai số “đại diện” của giá trị dị thường trọng lực trong ô chuẩn, tức là còn phụ thuộc vào mức độ phức tạp của trường trọng lực ở vùng xét. Dựa trên số liệu trọng lực thực tế ở Việt Nam, chúng tôi đã nhận được sai số ”đại diện” của dị thường trọng lực trong ô chuẩn có kích thước 9km x 9km bằng 3,8mgal cho vùng đồng bằng và trung du miền Bắc nước ta; Còn trong trường hợp ô chuẩn có kích thước 5km x 5km sai số đó là 2,5mgal. Tương ứng với các số liệu này sai số mDz1 sẽ có các giá trị bằng 0,042m và 0,015m. Nếu tính đến cả sai số xác định ảnh hưởng của vùng xa, sau khi thay trị số cụ thể ta sẽ có: 0.069m với ô chuẩn 9kmx9km 0.057m với ô chuẩn 5kmx5km Các kết quả ước tính nhận được ở trên cho thấy là hiệu dị thường độ cao giữa hai điểm nằm cách nhau cỡ 25km xác định theo số liệu trọng lực trong điều kiện Việt Nam có sai số cỡ 7cm, nếu mật độ điểm trọng lực là 1 điểm/80km2, và sẽ giảm xuống 6cm, nếu bảo đảm cứ 25km2 có 1 điểm trọng lực. 3.1.2.Yêu cầu về độ chính xác, mật độ và độ rộng vùng cần đo trọng lực 1. Khảo sát trên cơ sở sử dụng hàm hiệp phương sai dị thường trọng lực Trong các khảo sát dưới đây chúng tôi hạn chế kích cỡ của vùng gần trong phạm vi s mà mặt đất được coi là mặt phẳng. Khi đó dị thường độ cao có thể được xác định theo biểu thức sau: . Do giá trị Dg chỉ có thể có được tại các điểm rời rạc, mà thường là tại tâm các ô chuẩn, nên trong thực tế người ta chia toàn bộ vùng s thành n phần tử ô vuông với kích thước xác định nào đó và triển khai tính tóan thông qua tích phân số ở dạng sau: ; . Do mục đích hạn chế tốn kém về công sức, tiền của và thời gian, người ta chỉ có thể tiến hành đo trọng lực tại các điểm kề nhau ở một khoảng dãn cách nào đó, chẳng hạn 5km, 10km hay 20km. Khi đó toàn bộ vùng s được chia thành N ô chuẩn với kích cỡ tương ứng (N<n) và ta sử dụng biểu thức: . Đại lượng chênh khác Dz=z’- z có thể được xem là sai số thực của z’. Để có được giá trị trung phương của sai số này, ta cần tìm kỳ vọng toán M{(z’-z)2}. Qua quá trình biến đổi tóan học ta sẽ có: - , trong đó C là kí hiệu của hàm hiệp phương sai dị thường trọng lực: Cij’ = M{DgiDgi’} ; Ci,i’j’ = M{DgiDgi’j’} ; Ci’,ij = M{Dgi’Dgij} ; Cij,i’j’ = M{DgijDgi’j’} . Giá trị trung phương của sai số xác định dị thường độ cao theo dị thường trọng lực trong vùng gần (s) sẽ bằng : . Để có được các kết quả bằng số, ta cần tiến hành tính toán với các mô hình cụ thể, mà trước hết cần có dạng cụ thể của hàm hiệp phương sai dị thường trọng lực C. Với mục đích này, chúng tôi đã sử dụng mô hình Jordan cải biến : . Các tham số do chúng tôi rút ra từ số liệu thực tế của Việt Nam cho một số vùng đặc trưng như sau : Tên vùng DDg (mgal2) d (mgal2) L (km) Đồng bằng Bắc bộ 150.4 3.5 10.4 Tây bắc bắc bộ 1628.8 590.9 55.6 Trung bộ 436.2 65.4 17.8 Nam bộ 106.5 15.3 43.0 Vùng gần s được gán cho kích thước lần lượt bằng 40kmx40km, 80kmx80km, 120kmx120km, 160kmx160km và 200kmx200km. Đã xét hai loại ô chuẩn, đó là loại có kích thước 10kmx10km và loại có kích thước 20kmx20km. Các giá trị sz tương ứng với các trường hợp xét khác nhau nêu trên được cho trong các bảng sau: Ô chuẩn có kích thước 10kmx10km Kích thước vùng gần Tên vùng 40x40km 80x80km 120x120km 160x160km 200x200km Đồng bằng Bắc bộ 0.0199m 0.0208 m 0.0213 m 0.0216 m 0.0218 m Tây bắc bắc bộ 0.0067 0.0079 0.0086 0.0091 0.0093 Trung bộ 0.0173 0.0188 0.0192 0.0194 0.0195 Nam bộ 0.0024 0.0030 0.0031 0.0032 0.0033 Ô chuẩn có kích thước 20kmx20km Kích thước vùng gần Tên vùng 40x40km 80x80km 120x120km 160x160km 200x200km Đồng bằng Bắc bộ 0.0774m 0.0834m 0.0861m 0.0882m 0.0899m Tây bắc bắc bộ 0.0303 0.0365 0.0397 0.0415 0.0426 Trung bộ 0.0729 0.0814 0.0837 0.0849 0.0859 Nam bộ 0.0111 0.0133 0.0143 0.0148 0.0150 Các kết quả tính toán khảo sát nêu trên cho thấy là: - Giá trị trung phương sz của sai số xác định dị thường độ cao trọng lực tăng dần theo kích cỡ của vùng gần, song mức độ tăng này chậm lại khi bán kính vùng gần đạt cỡ 100km. - Khi mật độ điểm trọng lực giảm đi, tức là khi kích thước ô chuẩn tăng lên thì sai số của dị thường độ cao trọng lực tăng lên. - Dựa vào xu thế tăng chậm dần của sz theo sự tăng kích cỡ của vùng gần, có thể cho rằng sai số trung phương xác định dị thường độ cao trọng lực trong trường hợp các ô chuẩn có kích thước 10kmx10km sẽ không vượt quá 0,03m. Tương ứng sai số trung phương của hiệu dị thường độ cao trọng lực giữa hai điểm xét sẽ bằng 0,03m= 0.042m. 2. Khảo sát trên mô hình trọng trường Một trong những cách đánh giá tin cậy nhất là dựa vào sai số thực của đại lượng cần đánh giá. Với mục đích này cần xây dựng mô hình trọng trường nhiễu. Chúng tôi sử dụng mặt đẳng thế chuẩn có dạng mặt phẳng, nguồn nhiễu có dạng chất điểm. Song để làm tăng độ phức tạp của trường nhiễu, chúng tôi đã xét mô hình trọng trường nhiễu gồm N nguồn nhiễu với khối lượng vật chất mi được đặt ở độ sâu ai so với mặt đẳng thế chuẩn và ở tại vị trí có tọa độ xi, yi so với gốc tọa độ (i=1,2,...,N). Dị thường trọng lực do các nguồn nhiễu gây ra tại điểm chạy với tọa độ x, y được tính theo các công thức sau: ; . Gọi tọa độ của điểm xét tại đó cần tính dị thường độ cao là x0, y0 , ta có các công thức: ; . Trong các công thức trên f =6672.10-14m3/kg.s2 ; g = 980gal. Chúng tôi đã xét hai mô hình với số nguồn nhiễu cũng như các thông số nhiễu khác nhau. Các đặc trưng chính của mô hình như sau: Mô hình1: 4 nguồn nhiễu 3.5379 (m) -0.9756 (m) 0.4529 (m) 198.3 (mgal) -134.2 (mgal) 1.9 (mgal) Mô hình 2: 36 nguồn nhiễu 5.7363 (m) -1.0854 (m) 0.9816 (m) 332.7 (mgal) -291.6 (mgal) 4.3 (mal) Ta gọi gía trị dị thường độ cao tính theo mô hình là giá trị chính xác và kí hiệu là . Mặt khác ta sẽ tính giá trị dị thường độ cao cho chính điểm xét này bằng phương pháp tích phân số theo các hệ số có dạng triển khai như sau: . Để khảo sát cụ thể, ta chia vùng gần s thành các ô chuẩn có cạnh bằng 0.5 km. Sau đó các ô chuẩn nhỏ này được ghép thành các ô chuẩn có cạnh lớn dần, lần lượt bằng 1 km, 5 km, 10 km, và 20 km. Vùng s có dạng hình vuông và được mở rộng dần với kích thước lần lượt bằng120km´120km, 200km´200km, 400km´400km, 600km´600km, và 800km´800km. Kết quả tính dị thương độ cao theo dị thường trọng lực thông qua phương pháp tích phân số được kí hiệu là z. Hiệu số giữa các giá trị z và có thể được xem là sai số thực của kết quả tính z ; Ta kí hiệu nó là dz. Các giá trị dz ứng với các ô chuẩn như các vùng s có kích thước khác nhau được cho trong bảng sau: Sai số xác định dị thường độ cao trọng lực dz (m) trong mô hình 36 nguồn nhiễu Kích thước vùng xét (km´km) Chiều dài cạnh d chuẩn (km) 0.5 1 2 5 10 20 120´120 200´200 400´400 600´600 800´800 - 0.7684 - 0.1622 - 0.0305 - 0.0129 - 0.0071 - 0.7684 - 0.1623 - 0.0306 - 0.0129 - 0.0072 - 0.7692 - 0.1632 - 0.0315 - 0.0439 - 0.0081 - 0.7754 - 0.1699 - 0.0383 - 0.0206 - 0.0149 - 0.8009 - 0.1970 - 0.0656 - 0.0479 - 0.0422 - 0.8855 - 0.2886 - 0.1578 - 0.1402 - 0.1345 Số liệu trong các bảng trên cho thấy: - Sai số dz tăng khi chiều dài cạnh ô chuẩn tăng lên và mức độ phức tạp của trọng trường tăng. Nếu xét kĩ hơn, ta sẽ nhận ra rằng: sai số này tăng rất chậm, thậm chí là gần như không tăng khi chiều dài cạnh ô chuẩn tăng đến dưới 10 km. Chỉ khi chiều dài ô chuẩn tăng trên 10km thì dz mới tăng rõ rệt. Điều này có nghĩa là không cần giảm chiều dài cạnh ô chuẩn xuống dưới 5 km ở vùng dị thường trọng lực biến đổi tương đối mạnh (mô hình 2) và xuống dưới 10 km ở vùng dị thường trọng lực biến đổi nhẹ (mô hình 1). - Sai số dz giảm nhanh khi bán kính vùng lấy tích phân tăng tới cỡ 200km, sau đó mức độ giảm sẽ chậm lại. Điều này có nghĩa là nên đảm bảo cho vùng cần đo trọng lực có bán kính không nhỏ hơn 200 km xung quanh mỗi điểm xét. Yêu cầu này có thể tăng lên ở vùng có trọng trường phức tạp. Cụ thể, nếu muốn dz có trị số cỡ 0.01 - 0.02m thì phải đo trọng lực trong bán kính không nhỏ hơn 300km với mật độ trong mỗi ô chuẩn kích thước 5km´5km có 1 điểm trọng lực ở vùng dị thường trọng lực biến đổi tương đối mạnh, còn ở vùng dị thường trọng lực ít biến đổi cần đo trọng lực trong phạm vi bán kính không nhỏ hơn 200km với mật độ 1 điểm cho mỗi ô chuẩn có kích thước 10km´10km. Chúng tôi đã xét yêu cầu đối với độ chính xác của bản thân giá trị dị thường trọng lực được cho tại tâm ô chuẩn.. Khi đó với dg = 3.8mgal đã nhận được cho ô chuẩn có kích thước 9km´9km ở vùng đồng bằng và trung du nước ta và dg =2.5mgal cho ô chuẩn kích thước 5km´5km ta sẽ có m =20%.dg = 0.76mgal và 0.5mgal. Ta hãy chấp nhận yêu cầu cao hơn là m =0.5mgal để có độ an toàn dự phòng cần thiết. Những người làm công tác đo trọng lực hiểu rằng yêu cầu như thế là không khó thực hiện đối với thực tế sản xuất. 3.1.3. Khảo sát một vài phương pháp chính cho việc tính dị thường độ cao theo số liệu trọng lực Khi tính dị thường độ cao theo số liệu trọng lực, kết quả chính xác nhất sẽ đạt được nhờ phương pháp kết hợp do Molodenski M.S. đề xuất trong đó ảnh hưởng của dị thường trọng lực ở vùng xa xác định theo các hệ số triển khai điều hòa cụ thể trọng trường Trái đất, còn ảnh hưởng của vùng gần trực tiếp bao quanh điểm xét được tính bằng tích phân số thông qua dị thường trọng lực được trung bình hóa theo các ô chuẩn. Các phương án chính của phép giải kết hợp được Eremeev V.F. và Yurkina M.I., Ostach O.M., Brovar V.V. đưa ra. Các tài liệu phân tích kết quả dị thường độ cao trọng lực cho thấy là hiện nay độ chính xác xác định đại lượng này bị hạn chế chủ yếu bởi sai số của các thông số của mô hình trọng trường toàn cầu. Song sự biến đổi ảnh hưởng sai số của các thông số mô hình trọng trường toàn cầu mang tính chất đơn điệu và khi khoảng cách giữa các điểm nằm trong khoảng 100-150 km thì ảnh hưởng đó hầu như bị loại trừ nhờ việc nội suy từ các “điểm cứng”. Chính vì vậy, trên thực tế bài toán tính ảnh hưởng của vùng gần thường được quan tâm rộng rãi. Một kĩ thuật hay thủ thuật thường được áp dụng có hiệu quả là kĩ thuật remove-compute-restore (loại ra – tính - rồi hoàn trả lại). Kĩ thuật này có thể được triển khai một số phương án khác nhau nhu: phương án sử dụng phép biến đổi Fourier, phương án sử dụng collocation, phương án sử dụng dị thường trọng lực với số hiệu chỉnh địa hình không đầy đủ . Sau đây ta sẽ khảo sát kỹ hơn về hai phương pháp tính dị thường độ cao theo số liệu dị thường trọng lực, đó là phương pháp truyền thống trên cơ sở sử dụng tích phân Stokes và phương pháp collocation thông qua hàm hiệp phương sai dị thường trọng lực. 1. Phương pháp sử dụng tích phân Stokes Phương pháp này thường được triển khai thông qua tích phân số. Bây giờ ta sẽ sử dụng mô hình trọng trường phức tạp gồm 441 nguồn nhiễu ở dạng chất điểm với khối lượng, độ sâu và tọa độ được cho cụ thể. Các công thức có liên quan đến mô hình đã được nêu ở phần trước. Các giá trị dị thường trọng lực và dị thường độ cao được tính cho 16081 mắt lưới cách đều nhau 2km trải rộng trên vùng có kích thước 800kmx800km. Mô hình trọng trường đang xét có giá trị dị thường trọng lực lớn nhất bằng 174.75 mgal, nhỏ nhất bằng -193.03mgal; Dị thường độ cao lớn nhất bằng 3,65m, nhỏ nhất bằng -4.08m. Với các số liệu đặc trưng nói trên, mô hình này tương ứng với trường trọng lực ở vùng trung du và vùng núi nước ta. Giá trị dị thường độ cao tính theo tích phân số trên cơ sở công thức Stokes được cho tại 9 điểm xét trong đó có xét các ô chuẩn với kích thước khác nhau là 5kmx5km, 10kmx10km, 20kmx20km và vùng xét với độ rộng thay đổi từ 140kmx140km, 240kmx240km đến 300kmx300km. Kết quả tính tóan cho trường hợp ô chuẩn 10kmx10km được cho trong bảng sau : Giá trị dị thường độ cao Tọa độ điểm xét Tính theo công thức Stokes Tính theo collocation ô chuẩn 10kmx10km ô chuẩn 10kmx10km x(km) y(km) 140km x140km 240km x240km 300km x300km 140km x140km 240km x240km 300km x300km -14 -14 1.898m 2.252m 2.467m 2.359m 2.472m 2.573m -14 0 1.907 2.310 2.529 2.325 2.430 2.569 -14 14 1.770 2.173 2.452 2.134 2.183 2.401 0 -14 1.953 2.288 2.487 2.227 2.444 2.451 0 0 2.042 2.425 2.638 2.216 2.466 2.446 0 14 1.867 2.243 2.518 2.008 2.201 2.253 14 -14 1.783 2.123 2.298 2.017 2.119 2.185 14 0 1.830 2.214 2.408 1.968 2.071 2.147 14 14 1.704 2.084 2.344 1.706 1.813 1.010 Saisố trung phương 0.802 m 0.429 m 0.210 m 0.577 m 0.443 m 0.374 m Sai số trung phương của giá trị dị thường độ cao được xác định trên cơ sở so sánh giá trị tính được với các giá trị tương ứng nhận được theo công thức của mô hình. 2. Phương pháp collocation Dị thường độ cao tại điểm P được xác định qua các giá trị dị thường trọng lực đã cho trong vũng xét bao quanh P theo phương pháp collocation nhờ các công thức sau: zp = Cpi C-1ijDg , trong đó Cpi (i=1,2,...,n) là ma trận hiệp phương sai hỗn hợp của dị thường độ cao- dị thường trọng lực giữa điểm xét P và các điểm chạy i; Cij là ma trận hiệp phương sai của dị thường trọng lực giữa các điểm chạy ; Dg là ma trận giá trị dị thường trọng lực tại các điểm chạy. Để triển khai tính toán, chúng tôi cũng sử dụng mô hình trọng trường đã cho ở mục trước. Vấn đề cần giải quyết là phải có được các hàm hiệp phương sai của dị thường trọng lực và hàm hiệp phương hỗn hợp dị thường độ cao- dị thường trọng lực. Với mục đích này chúng tôi đã tiến hành xác định các giá trị hiệp phương sai thực nghiệm cho mỗi loại rồi lựa chọn các hàm hiệp phương sai tương ứng. Đã xét một số mô hình hiệp phương sai phổ biến như sau: mô hình Hirvonen, mô hình Kaula, mô hình cosin-mũ, mô hình Markov bậc ba. Trong các công thức trên DDg là phương sai dị thường trọng lực; L là bán kính đặc trưng; a là tham số bổ sung; S là khoảng cách giữa các điểm xét. Giá trị của các tham số của các mô hình cụ thể được chúng tôi xác định tương ứng với mô hình trọng trường đã nêu ở trên. Với các hàm hiệp phương sai dị thường trọng lực và hiệp phương sai dị thường độ cao- dị thường trọng lực có các tham số đã nêu chúng tôi đã tiến hành tính dị thường độ cao bằng phương pháp collocation cho các trường hợp khác nhau của kích thước ô chuẩn cũng như độ rộng vùng tính. Kết quả tính tóan với các phương án sử dụng hàm hiệp phương sai khác nhau cho thấy là phương án sử dụng mô hình Kaula cho hàm hiệp phương sai dị thường trọng lực và mô hình Hirvonen cho hàm hiệp phương sai dị thường độ cao- dị thường trọng lực là tốt nhất. Số liệu tính tóan cụ thể được nêu trong cùng bảng với kết quả tính theo phương pháp Stokes. 3. Nhận xét, so sánh các phương pháp tính dị thường độ cao theo số liệu trọng lực - Với mô hình trọng trường có độ phức tạp tương ứng với vùng trung du và vùng núi nước ta, kết quả tính dị thường độ cao theo cả hai phương pháp (công thức Stokes và collocation) đều cho thấy quy luật chung là: mức độ ảnh hưởng khác biệt giữa kích thước ô chuẩn khác nhau trong phạm vi tới 10km là không đáng kể, trong khi độ rộng vùng xét lại là yếu tố ảnh hưởng rất mạnh đến độ chính xác của dị thường độ cao; Có thể thấy ngay là bán kính của vùng gần trong đó cần có số liệu trọng lực phải đạt tới cỡ không nhỏ hơn 150km. - Phương pháp sử dụng công thức tích phân của Stokes cho kết quả tính dị thường độ cao với độ chính xác xấp xỉ so với phương pháp collocation khi bán kính vùng tính đạt khoảng 120km. Nhưng phương pháp tích phân Stokes cho độ chính xác cao hơn khi bán kính vùng tính tăng tới cỡ 150km. Điều này cũng có nghĩa là không nên dùng phương pháp collocation khi vùng xét có bán kính lớn. Đây cũng có thể xem là một hạn chế nữa của phương pháp này. Ngoài ra còn phải tính đến những trở ngại nhất định về mặt tính tóan khi kích cỡ của ma trận hiệp phương sai có thể trở nên rất lớn, chẳng hạn, trong trường hợp ô chuẩn có kích cỡ 5kmx5km, còn vùng tính mở rộng tới 1000kmx1000km. 3.1.4. Mối quan hệ giữa dị thường độ cao trọng lực với độ cao trắc địa và độ cao chuẩn Mặt đất thực Teluroid EllipsoidWGS-84 Ellipsoid chuẩn H84 h84 H D M z hg Tương ứng với hình vẽ ta có các biểu thức: H = hg + z ; H84 = h84 + z . Từ đây ta rút ra H84 - hg = z - D , DH84 - Dhg = Dz - dD . Như ta thấy, hiệu giữa độ cao trắc địa so với ellipsoid WGS-84 xác định bằng GPS và độ cao chuẩn không bằng dị thường độ cao mà ta có thể nhận được từ việc giải bài tóan biến trị của lý thuyết thế thông qua dị thường trọng lực; Cần phải tính đến khoảng chênh giữa mặt ellipsoid WGS-84 và mặt ellipsoid chuẩn nữa. Xét trường hợp ellípoid chuẩn là ellípoid Helmert, ta có: Hiệu khoảng chênh dD giữa hai ellipsoid Các kinh tuyến Vĩ tuyến 104030’-104040’ 104040’-104050’ 104050’-105000’ 0.0000m 0.0000m 0.0000m 21000’ - 0.0332 - 0.0331 - 0.0333 - 0.0663 - 0.0663 - 0.0665 0.0000 0.0000 0.0000 20050’ - 0.0331 - 0.0332 - 0.0333 - 0.0663 - 0.0664 - 0.0665 0.0000 0.0000 0.0000 20040’ - 0.0332 - 0.0333 - 0.0333 - 0.0664 - 0.0666 - 0.0666 0.0000 0.0000 0.0000 20030’ - 0.0332 - 0.0333 - 0.0334 - 0.0665 - 0.0665 - 0.0667 Các số liệu ước tính cho thấy: - ở khu vực Việt Nam và các vùng phụ cận khoảng chênh giữa ellipsoid Helmert và ellipsoid WGS-84 có thể đạt tới cỡ 10m về trị số. - ở khoảng cách cỡ 20km hiệu khoảng chênh giữa hai ellipsoid đạt 0,033m ứng với độ lệch tâm 10m và 0,066m ứng với độ lệch tâm 20m; Còn ở khoảng cách cỡ 40km hiệu khoảng chênh đó sẽ là 0,066m và 0,132m. Dễ hiểu là không thể bỏ qua ảnh hưởng của đại lượng như thế trong kết quả đo cao GPS. Điều này càng trở nên bức thiết trong trường hợp đòi hỏi độ chính xác cao, cỡ centimét và nhỏ hơn. Đây chính là vấn đề cần được tính đến khi ghép nối số liệu trọng lực và số liệu đo thuỷ chuẩn trong đo cao GPS. 3.2. Xác định gián tiếp theo các phương pháp nội suy Trên thực tế không nhất thiết tất cả các điểm xét phải có dị thường độ cao được xác định trực tiếp theo số liệu trọng lực hoặc trên cơ sở đồng thời sử dụng số liệu đo GPS và số liệu đo thủy chuẩn có kết hợp số liệu trọng lực dọc tuyến đo thủy chuẩn. Các điểm có dị thường độ cao như thế được gọi là các ‘’điểm cứng” ( xem mục 1.2) . Từ một số ‘’điểm cứng” dị thường độ cao z hay (H-hg) sẽ được nội suy cho điểm xét bất kì có các ‘’điểm cứng” bao quanh. Chúng tôi sử dụng mô hình trọng trường và sử dụng một số phương pháp nội suy khác nhau đã được công bố và sử dụng nhiều trong thực tế ở trong và ngoài nước, đó là: nội suy tuyến tính (đa thức bậc nhất), nội suy theo đa thức bậc hai, nội suy kriging, nội suy collocation, nội suy spline. Để khảo sát các phương pháp nội suy được trình bày ở trên, chúng tôi đã sử dụng 3 mô hình trong trường được tạo bởi các nguồn nhiễu đa dạng tương ứng với mức độ phức tạp khác nhau của trường dị thường độ cao trong thực tế. Mô hình số 1: Số lượng nguồn nhiễu : 36 ; zMax = 6,277 m ; zMin = - 7,025 m ; zTB = 1,244 m . Mô hình số 2: Số lượng nguồn nhiễu : 36 ; zMax = 5,411 m ; zMin = - 4,900 m ; zTB = 0,433 m . Mô hình số 3: Số lượng nguồn nhiễu : 121 ; zMax = 10,339 m ; zMin = - 10,489 m ; zTB = - 2,910 m . Trên mỗi mô hình đều khảo sát cả 5 phương pháp nội suy đã nêu. Khoảng cách giữa các “điểm cứng” được lấy lần lượt bằng 5 km, 10km, 15km, 20km. Khu vực xét trải rộng mỗi chiều 120km. Độ chính xác của kết quả nội suy dị thường độ cao ứng với mỗi phương pháp được thể hiện qua các đại lượng sau : mmax = |Dzj|max; mmin = |Dzj|min ; n là số lượng điểm được nội suy; Dz là hiệu giữa giá trị dị thường độ cao nhận được thông qua nội suy và giá trị dị thường độ cao chính xác tính theo các công thức cho trước của mô hình trọng trường. Kết quả đánh giá sai số cho từng phương pháp nội suy ở các khoảng cách khác nhau giữa các “điểm cứng” cho thấy: -Sai số nội suy trung phương có trị số lớn hơn sai số nội suy trung bình. Do vậy, sau đây ta sẽ chỉ xét đến sai số nội suy trung phương. - Phương pháp nội suy đa thức với 6 tham số cho sai số nội suy tới hàng mét, tức là quá lớn so với các phương pháp khác. - Trong các phương pháp còn lại thì phương pháp collocation cho kết quả nội suy tốt nhất, rồi đến phương pháp spline và cuối cùng là phương pháp kriging. Điều này thể hiện rất rõ ở các khoảng cách nội suy không lớn. - Sai số nội suy phụ thuộc rất mạnh vào khoảng cách nội suy. Chẳng hạn với phương pháp collocation, khi khoảng cách nội suy tăng 2 lần thì sai số nội suy có thể tăng tới cỡ 10 lần. - Sai số nội suy thay đổi tùy thuộc vào mức độ phức tạp của mô hình. ở khoảng cách cỡ 5 km sai số nội suy trên cả 3 mô hình không vượt quá 0,01 m. Nhưng ở khoảng cách tới 10 km sai số nội suy trên 2 mô hình với mức độ phức tạp vừa phải (mô hình 1 và mô hình 2), đạt cỡ 0,03 - 0,04 m, còn ở mô hình phức tạp hơn (mô hình 3) - tới 0,11 m. ở khoảng cách tới 15 km, các giá trị sai số nội suy tương ứng bằng 0,16 m ; 0,11 m và 0,27 m. 3.2.2 Khảo sát dựa trên số liệu thực tế Như đã thấy ở trên, trong phần khảo sát trên mô hình, phương pháp nội suy collocation cho kết quả tốt nhất. Sau đây ta sẽ xét thêm về phương pháp này trên cơ sở sử dụng hàm hiệp phương sai được rút ra từ số liệu trọng lực thực tế ở Việt Nam. 1. Xác định hàm hiệp phương sai dị thường trọng lực ở Việt Nam Lãnh thổ Việt Nam được chúng tôi chia ra 9 vùng với độ vĩ, độ kinh và số lượng điểm trọng lực cụ thể. Ngoài ra còn xét riêng vùng đồng bằng Bắc bộ và thêm vùng Vịnh Bắc bộ. Các điểm trọng lực được sử dụng có giá trị toạ độ được tính chuyển từ hệ HN-72 về hệ VN-2000. Các giá trị dị thường trọng lực được sử dụng là dị thường Bouguer với giá trị trọng lực bình thường đã được tính chuyển từ công thức Helmert (1901-1909) về công thức ứng với hệ toạ độ WGS-84. Sử dụng các giá trị dị thường trọng lực thực tế, theo cách làm đã trình bày ở phần 2, chúng tôi nhận được các thông số của mô hình hàm hiệp phương sai dị thường trọng lực Bouguer cho các vùng cụ thể ở nước ta. 2. Nội suy dị thường độ cao bằng phương pháp collocation không dùng đến số liệu trọng lực Giả sử các “điểm cứng” nằm ở bốn đỉnh của ô vuông với cạnh S có các giá trị dị thường độ cao đã biết là z1, z2, z3 và z4. Khi đó dị thường độ cao tại điểm xét tuỳ ý j sẽ được xác định bằng phương pháp nội suy theo công thức: . Phương sai của sai số nội suy tương ứng bằng : szzj = Dz - Czj z C-1zS CTzjz ; . Trong các biểu thức trên DDg là phương sai của dị thường trọng lực; L là bán kính đặc trưng; g là giá trị trọng lực chuẩn. s Để thực hiện tính toàn cụ thể, chúng tôi đã sử dụng các thông số DDg và L được rút ra theo số liệu trọng lực thực tế như đã nêu ở mục trước. Khoảng cách S giữa các “điểm cứng” được lấy lần lượt bằng 25km, 50km, 75km, 100km, 150km và 200km. Số liệu tính toán cụ thể được cho trong bảng sau: Sai số nội suy dị thường độ cao S(km) Vùng xét 25 50 75 100 Tây bắc Bắc bộ DDg = 1037 mgal2 L = 55,6 km 0,07m 0,23m 0,44m 0,68m Đông bằng Bắc bộ DDg = 146,9 mgal2 L = 10,4 km 0,07 0,14 0,16 0,16 Trung bộ DDg = 370,8 mgal2 L = 17,8 km 0,09 0,23 0,34 0,40 Nam bộ DDg = 91,2 mgal2 L = 43,0 km 0,02 0,08 0,15 0,22 Số liệu trong bảng trên cho thấy là khi “điểm cứng” được bố trí cách đều nhau với khoảng cách là 25km thì ta có thể nội suy dị thường độ cao bằng phương pháp collocation với sai số tối đa là 0,07m ở Bắc bộ; 0,09m ở Trung bộ và 0,02m ở Nam bộ. 3. Nội suy dị thường độ cao bằng phương pháp tuyến tính có dùng đến số liệu trọng lực Dị thường độ cao trọng lực, như đã nói, là do dị thường trọng lực trong vùng gần trực tiếp bao quanh điểm xét và dị thường trọng lực trong vùng xa là phần còn lại của bề mặt Trái đất gây ra. Thành phần do vùng gần gây ra thường biến đổi mạnh va không đều đặn giữa các điểm, và vì thế nó thường có sai số lớn khi được nội suy, nhất là ở khu vực có trưòng trọng lực phức tạp. Rõ ràng là để nâng cao độ chính xác nội suy dị thường độ cao, cần tính đến ảnh hưởng này, cụ thể là cần loại bỏ ảnh hưởng của dị thường trọng lực trong vùng gần ra khỏi các giá trị dị thường độ cao được đem nội suy. Thành phần dị thường độ cao còn lại tương ứng sẽ biến đổi đều đặn hơn, và khi đó ta có thể sử dụng các phương pháp nội suy phù hợp, thậm chí đơn giản hơn mà vẫn đạt yêu cầu mong muốn. Đương nhiên, ta sẽ phải bù trả lại cho giá trị nội suy phần ảnh hưởng của vùng gần đã bị loại ra trước đó tức là ở đây lại áp dụng kĩ thuật remove-compute-restore đã có dịp đề cập ở mục 3.1.3. Giả sử có hai điểm độ cao cơ sở A, B tại đó đã biết độ cao geoid là zA và zB ở cách nhau một khoảng bằng yAB ; i là điểm cần được nội suy độ cao geoid từ các điểm cơ sở, nằm cách A một khoảng là yAi. Ta còn cho rằng trong phạm vi bán kính y0 xung quanh mỗi điểm xét có số liệu trọng lực ở dạng các giá trị dị thường trọng lực. Độ cao geoid z có thể được biểu diễn như sau: z = z1 + z2,, trong đó z1 là thành phần do dị thường trọng lực trong vùng ồ1 với bán kính y0 gây ra, z2 là thành phần do dị thường trọng lực trong vùng ồ2 còn lại trên bề mặt Trái đất gây ra. Độ cao geoid zi tại điểm i có thể được xác định bằng cách nội suy tuyến tính từ A, B theo công thức sau: z1 = zi + ; . Hiệu số giữa giá trị zi2 và là đại lượng đặc trưng cho sai số nội suy độ cao geoid tại điểm i. Giá trị trung phương của đại lượng này được đánh giá theo công thức: Trong (3.60) DCm, Snm là các hệ số điều hòa chuẩn hóa bậc n cấp m của thế trọng trường Trái đất; Pn là đa thức Legendrc bậc n; là hàm số chặn bậc n. Để tính tóan thực nghiệm, chúng tôi đã sử dụng các giá trị hệ số điều hòa của thế trọng trường Trái đất theo mô hình RAPP-81 với công thức nêu trên cho các giá trị y0, yAB, yAi khác nhau. Kết quả tính tóan cho thấy có giá trị lớn nhất khi i nằm chính giữa đoạn AB. Sau đây chúng tôi chỉ nêu kết quả tính tóan cho điểm này. Kí hiệu , ta có: yAB y0 10 20 30 40 50 60 00 0.64m 1.14m 1.55m 1.91m 2.22m 2.50m 20 0.05 0.14 0.27 0.44 0.64 0.88 40 0.03 0.09 0.17 0.27 0.41 0.56 Biểu diễn các giá trị trong bảng lên đồ thị, có thể nhận thấy là khi yAB = 0.50 thì sai số Ê 0.02m, nếu y0 = 20. Điều này có nghĩa là khi có được số liệu trọng lực trong phạm vi bán kính cỡ 200km xung quanh mỗi điểm xét, ta có thể nội suy độ cao geoid từ hai điểm cách nhau khoảng 55km với sai số không vượt quá 0.02m. Để có được giá trị độ cao geoid zi, ta còn phải tính zi1 thông qua số liệu dị thường trọng lực trong vùng n1 với bán kính y0 (dùng công thức Stokes). Tương ứng, ta phải tính đến sai số Đại lượng này đã được chúng tôi đánh giá có trị số không vượt quá 0.03m, nếu y0 ằ 200km và mật độ điểm trọng lực trong đó được bảo đảm là 1 điểm/100km2. Bây giờ ta có thể viết: Chấp nhận Ê 0.03m, Ê 0.02m, ta sẽ có Ê 0.04m. 0.05 0.10 0.15 0.20 0.25 0.30 1 2 3 y0AB y0 = 40 y0 = 20 (m) Như vậy, nếu có được các điểm trọng lực với mật độ 1 điểm/100km2 trong phạm vi bán kính cỡ 200km xung quanh điểm xét, ta có thể nhận được giá trị dị thường độ cao nội suy từ hai điểm cách nhau tới 50-60km với sai số không vượt quá 0.04m. 4. Nội suy dị thường độ cao có dùng số liệu địa hình ở vùng trung du và nhất là ở vùng núi, độ cao bề mặt địa hình biến đổi mạnh và nói chung phức tạp, kéo theo sự dao động của các gía trị dị thường độ cao với biên độ nhỏ, bước sóng ngắn và rất ngắn trên một khu vực thường khá hẹp, bán kính cỡ 15 - 20km xung quanh điểm xét. Chính vì thế, khi muốn có được các giá trị dị thường độ cao với sai số nhỏ, ta cần tiến hành nội suy chúng trên cơ sở tính đến ảnh hưởng của độ cao địa hình và cũng lại áp dụng kĩ thuật “remove-compute-restore”. Khối vật chất bên trong Trái đất có thể được chia làm 2 phần: phần phía dưới mặt biển trung bình kéo dài và phần phía trên nó lên tới bề mặt tự nhiên của Trái đất. Phần phía dưới là phần chính, quyết định độ lớn và tạo ra sự thay đổi quy mô khu vực với bước sóng dài, còn phần phía trên tạo ra sự thay đổi cục bộ với bước sóng tương đối ngắn, trong đó có ảnh hưởng của độ cao địa hình với bước sóng ngắn mà ta đã nhắc tới ở đầu tiểu mục này. Kí hiệu các thành phần tương ứng trong dị thường độ cao z là z’ và Dz , ta có thể viết: z = z’ +Dz Vấn đề đặt ra là cần tính được thành phần Dz để loại trừ nó ra khỏi giá trị dị thường độ cao và khi đó việc nội suy sẽ chỉ tiến hành với phần còn lại là z’ = z - Dz . Đại lượng Dz có thể được xác định theo công thức sau: , trong đó f là hằng số hấp dẫn, d là mật độ vật chất của lớp địa hình; g là giá trị trọng lực chuẩn trung bình của Trái đất; h là độ cao bề mặt địa hình (mặt đất thực) so với mặt biển; hm là độ cao của bề mặt tham khảo; r là khoảng cách từ điểm xét đến phần tử bề mặt ds ; s là vùng bề mặt địa hình cần lấy tích phân xung quanh điểm xét. Ta hãy chọn hệ toạ độ cục bộ với gốc toạ độ đặt trùng điểm xét, trục x hướng về phía Bắc, trục y hướng về phía Đông. Khi đó ta có : Việc lấy tích phân theo vùng s có thể tiến hành bằng cách áp dụng tính phân số. Theo đó ta có : Về thực chất vùng s được chia thành các ô vuông giới hạn bởi các hoành độ xi-1 , xi và các tung độ yk-1, yk. Độ cao hm của bề mặt tham khảo có thể được xác định theo mô hình số địa hình hoặc chỉ cần lấy bằng độ cao trung bình của bề mặt địa hình trong phạm vi bán kính vài ba kilômét xung quanh điểm xét. Phương pháp tính ảnh hưởng của độ cao địa hình trong dị thường độ cao theo các công thức nêu trên đã được chúng tôi áp dụng cho vùng thực nghiệm có địa hình đồi núi nằm sát biển với kích thước 15kmx 10km thuộc vùng Cẩm phả- Mông dương tỉnh Quảng ninh ; Độ cao địa hình của vùng xét nằm trong khoảng từ 0m đến 820m và có giá trị trung bình là 73,7m. Chúng tôi đã sử dụng 9 điểm vừa có đo GPS bằng máy Trimble 4600LS, vừa có đo thuỷ chuẩn hạng III. Giá trị độ cao địa hình ở khu vực thực nghiệm đã được lấy từ bản đồ địa hình tỉ lệ 1/50.000. Các gía trị ảnh hưởng địa hình Dz tính được cho điểm xét có thể đạt tới trị số 7cm, tức là bằng khoảng một nửa đại lượng H-h và mang cả dấu dương và dấu âm. Với 3 phương án chọn các “điểm cứng” khác nhau cả về số lượng và vị trí, chúng tôi đã tiến hành nội suy các đại lượng (H-h) có tính đến và không tính đến đại lượng Dz. Các phương pháp nội suy được sử sụng là: nội suy tuyến tính, nội suy bằng đa thức bậc hai và nội suy spline. Độ lệch trung phương nội suy được xác định trên cơ sở so sánh giá trị nhận được bằng nội suy và giá trị đã biết tính toán thực tế; Chúng được cho trong bảng dưới. Độ lệch trung phương nội suy dị thường độ cao Phương pháp nội suy Tuyến tính Spline Số lượng “điểm cứng” 5 6 7 5 6 7 Có tính đến ảnh hưởng địa hình (bán kính tới 15 km) 0.043m 0.047m 0.057m 0.044m 0.046m 0.053m Có tính đến ảnh hưởng địa hình (bán kính tới 10 km) 0.049 0.052 0.063 0.047 0.047 0.058 Không tính đến ảnh hưởng địa hình 0.065 0.068 0.047 0.061 0.053 0.061 Số liệu tính toán nêu trong bảng tính trên cho thấy: - Nội suy dị thường độ cao trong trường hợp có tính đến ảnh hưởng địa hình cho kết quả tốt hơn so với trường hợp không tính đến ảnh hưởng địa hình. Cụ thể, số liệu trung phương giảm đi khoảng 2cm ( so sánh hàng 3 với hàng 5 của bảng) - Vùng tính đến ảnh hưởng địa hình có bán kính lớn hơn sẽ cho ta kết quả nội suy dị thường độ cao tốt hơn. Cụ thể, ở vùng đang xét, khi bán kính vùng tính tăng từ 10km lên 15km, độ lệch trung phương nội suy giảm đi 5mm. Tuy vậy, chắc chắn đến một phạm vi đủ rộng nào đó tuỳ thuộc vào khu vực cụ thể việc tăng kích thước vùng tính sẽ trở nên không cần thiết. - Số lượng “điểm cứng” ảnh hưởng không mạnh đến kết quả nội suy. Do đó không cần thiết phải dùng nhiều “điểm cứng”. - ở vùng xét, phương pháp nội suy tuyến tính và nội suy spline cho độ chính xác tương đương, khi có tính đến ảnh hưởng địa hình. Còn khi không tính đến ảnh hưởng địa hình, hai phương pháp này cho kết quả khác nhau ít nhiều. Tương ứng, sai số nội suy đạt 0,04m khi khoảng cách trung bình giữa các “điểm cứng” kề nhau bằng 6,5km và khoảng cách lớn nhất tính theo đường chéo là 11,5km. Chương 4 thực nghiệm đo cao GPS ở khu vực Sóc Sơn-Tam Đảo 4.1. Thực trạng số liệu trọng lực, số liệu thuỷ chuẩn, số liệu GPS và số liệu độ cao địa hình 4.1.1 Tình hình số liệu trọng lực Công tác đo trọng lực ở Việt Nam được bắt đầu tiến hành từ thời Pháp thuộc, vào năm 1930 dưới sự chỉ đạo và trực tiếp tham gia của nhà địa vật lý người Pháp tên là Lejay. Cả thảy đến nay ở nước ta đã đo được 4600 điểm trọng lực phục vụ cho việc thành lập bản đồ dị thường trọng lực tỉ lệ 1:500.000 trên phạm vi toàn quốc (sai số dị thường Bouguer <0,95-1,15 mgal), 3000 điểm phục vụ cho việc thành lập bản đồ dị thường trọng lực tỉ lệ 1:200.000 cho vùng Hà nội (sai số dị thường Bouguer <0,4 mgal), trên 7400 điểm cho việc thành lập bản đồ dị thường trọng lực tỉ lệ 1:100.000 - 1:200.000 cho vùng Hậu giang, An giang, Minh hải (sai số dị thường 0,30-0,41 mgal) và hàng chục nghìn điểm phục vụ cho tỉ lệ 1:100.000 - 1:50.000 trên diện tích khoảng 80.000 km2 nằm rải rác ở các vùng khác nhau (sai số dị thường 0,25 - 0,35 mgal) cũng như nhiều khu vực nhỏ hẹp trên phạm vi lãnh thổ. Ngoài ra Bộ Tài nguyên và Môi trường cũng đã cho đo trọng lực dọc các tuyến thuỷ chuẩn hạng cao Nhà nước với khoảng trên 5200 điểm với độ chính xác đo đạc 0,30 mgal. Trên biển cũng đã có nhiều vùng riêng biệt được đo trọng lực dọc theo tuyến với giãn cách giữa các tuyến khoảng 20-30 km, còn giữa các điểm trên tuyến - cỡ 1-2 km. Song các số liệu đo chủ yếu do các công ty dầu khí nước ngoài quản lí; chúng ta chưa tiếp nhận và tập hợp được đầy đủ. Điều đáng lưu ý là mật độ các điểm trọng lực rất không đồng đều giữa các vùng khác nhau trên lãnh thổ cũng như lãnh hải. Trung bình trên toàn quốc cứ khoảng 50 -70 km2 có 1 điểm trọng lực. ở vùng đồng bằng Bắc bộ và đồng bằng Nam bộ mật độ có thể tăng tới 1 điểm trên 10 - 20 km2, nhưng ở vùng núi phía Bắc, ở miền Trung và khu vực Nam Trung bộ mật độ lại giảm xuống 300- 400 km2 thậm chí 700 - 800 km2 mới có 1 điểm. Trên vùng biển trong phạm vi tới 300 - 400 km tính từ bờ mật độ điểm trọng lực còn thấp hơn thế nhiều. 4.1.2. Tình hình số liệu đo cao thuỷ chuẩn Mạng lưới độ cao quốc gia ở nước ta được xây dựng theo nguyên tắc từ tổng quát đến chi tiết gồm bốn hạng : hạng I , hạng II, hạng III và hạng IV. Điểm khởi tính độ cao được lấy theo mực nước biển trung bình nhiều năm tại trạm nghiệm triều Hòn Dấu. Mạng lưới độ cao quốc gia bao gồm các tuyến đo được bố trí chủ yếu dọc theo các tuyến đường giao thông trải rộng trên địa bàn cả nước trong đó có 87 tuyến hạng I, hạng II với 2076 mốc tạo thành 30 vòng khép. Mạng lưới được đo tuân thủ theo các quy trình, quy phạm đã ban hành và sau gần 30 năm đã được hoàn thành trên quy mô toàn quốc. Năm 1996 đã hoàn thành việc bình sai tổng thể mạng lưới độ cao hạng I, hạng II toàn quốc, cả lưới ”0” và lưới độ cao ”gốc” theo mặt nước biển trung bình mới với giá trị h0 = 1.90 m. Trong quá trình tính toán bình sai đã cải chính trọng lực và giá trị độ cao đã được đưa về Hệ độ cao chuẩn. Độ chính xác sau bình sai đối với lưới hạng I , II đạt được như sau: + Sai số trung phương trọng số đơn vị m = + 0.00286 m; + Sai số trung phương trên 1 km là + 2.9 mm. Hiện nay các tuyến thuỷ chuẩn đang được đo trọng lực dọc tuyến để hoàn thiện việc tính số cải chính do trọng trường Trái đất cho mạng lưới độ cao quốc gia. Nhiều tuyến mới cũng đã và đang được đo nhằm tăng dày mật độ điểm thuỷ chuẩn nhà nước trên toàn lãnh thổ, đặc biệt ở vùng núi. Tuy vậy, có thể tạm ước tính là hiện nay mật độ các điểm hạng I, hạng II mới ở mức 1 điểm/ 800 -1000 km2 ; ở vùng trung du, miền núi mật độ thực tế còn thấp hơn thế đến 1,5 - 2 lần. 4.1.3. Tình hình số liệu đo GPS Các máy thu GPS được đưa vào thực tế sản xuất trắc địa - bản đồ ở nước ta từ đầu những năm 90 của thế kỷ trước. Đến nay công nghệ GPS đã khá phổ biến ở Việt Nam và đã phát huy ưu thế rõ ràng về mặt xác định toạ độ mặt bằng. Tuy vậy, tận dụng khả năng tiềm ẩn của công nghệ này để giải quyết bài tóan xác định độ cao với độ chính xác mong muốn cỡ thuỷ chuẩn nhà nước, mà trước mắt là thuỷ chuẩn hạng IV, còn là vấn đề cần được đầu tư thích đáng. Trên thực tế việc truyền độ cao theo phương pháp đo cao GPS ở nước ta mới chỉ được triển khai ở một số khu vực tương đối hẹp và khá tản mạn. Nhìn chung, hầu hết các mạng lưới GPS trong thực tế sản xuất ở nước ta mới chỉ đạt độ chính xác xác định chênh cao trắc địa trên 1 km cỡ tương đương thuỷ chuẩn hạng IV nhà nước, ngoại trừ rất ít trường hợp cá biệt đạt tới cỡ thuỷ chuẩn hạng III. Mạng lưới GPS cấp ”0” với 69 điểm được xây dựng vào cuối năm 1995, Máy đo là loại hai tần số 4000SST và 4000SSE. Chiều dài cạnh trung bình giữa các điểm kề nhau là 70 km. Độ chính xác của chênh cao trắc địa mDH < 0.03m. Tương ứng có thể suy ra sai số trung phương trên 1 km là . 4.1.4. Tình hình số liệu độ cao địa hình Trên phạm vi lãnh thổ Việt Nam có bản đồ địa hình tỉ lệ 1/100.000 được thành lập trong thời Pháp thuộc. Từ sau năm 1954 đến 1975 Mỹ đã thành lập bản đồ địa hình tỉ lệ 1/150.000 trên cơ sở tài liệu trắc địa mặt đất và chụp ảnh máy bay cho toàn bộ lãnh thổ miền nam Việt Nam và hầu hết lãnh thổ miền Bắc trong đó có sử dụng tư liệu bản đồ từ thời Pháp. Độ chính xác của độ cao lấy từ bản đồ này được đánh giá cỡ 10 - 20m. Trên phạm vi miền Bắc Cục Đo đạc Bản đồ nhà nước đã tiến hành đo vẽ bản đồ địa hình tỉ lệ 1/25.000 ở hầu hết khu vực đồng bằng và trung du, tỉ lệ 1/10.000 ở một số vùng kinh tế phát triển trong đo chủ yếu là vùng đồng bằng sông Hồng và ven biển. Độ chính xác của độ cao xác định theo bản đồ tỉ lệ này được đánh giá cỡ 1 – 3 m. Vào những năm 1995 – 1997 Liên Xô đã thành lập bộ bản đồ địa hình tỉ lệ 1/100.000 trên toàn bộ lãnh thổ Việt Nam dựa trên số liệu chụp ảnh máy bay và ảnh vệ tinh. Vào đầu những năm 2000 Bộ Tài nguyên và Môi trường đã hoàn thành bộ bản đồ địa hình tỉ lệ 1/50.000 cho toàn bộ lãnh thổ và gần đây đã số hoá tất cả các số liệu bản đồ nói trên. Nhìn chung trên toàn bộ lãnh thổ nước ta có thể có được các số liệu độ cao địa hình với độ chính xác trung bình cỡ 10 – 15 m. ở một số vùng sai số độ cao địa hình được bảo đảm ở mức 3 – 5 m và ở một số khu vực nhỏ – ở mức 1 – 3 m. 4.2. Giới thiệu khu vực thực nghiệm 4.2.1 Vị trí địa lý, địa hình Khu vực thực nghiệm cần có một số lượng đủ lớn các điểm có độ cao thuỷ chuẩn từ hạng II trở lên để sử dụng với tư cách là các điểm khởi tính và các điểm kiểm tra. Các điểm xét trong khu vực thực nghiệm cần được bố trí ở vùng có số liệu trọng lực trong phạm vi càng rộng càng tốt, ít nhất tới bán kính 150 - 200 km để có thể khảo sát khả năng sử dụng số liệu trọng lực trong đo cao GPS. Khu vực thực nghiệm phải phản ánh địa hình ở cả hai dạng : đồng bằng và vùng núi. Phạm vi thực nghiệm được xét có quy mô cỡ vài ba chục kilômét giữa các điểm cứng. Căn cứ vào các yêu cầu trên đây và đối chiếu với tình hình số liệu thực tế cả về trọng lực, về độ cao thuỷ chuẩn chính xác cao và về địa hình, chúng tôi đã chọn khu vực để thực nghiệm là vùng Sóc sơn-Tam đảo với hai đường chéo xấp xỉ 30 km và 34 km. Các giá trị độ vĩ và độ kinh giới hạn của khu vực này như sau : BN = 210 20’ ; BS = 200 07’ ;LW = 1050 36’ ; LE = 1050 52’ . Địa hình khu đo có dạng trung du chuyển tiếp giữa đồng bằng ở phía Nam và vùng đồi núi ở phía Bắc - Đông bắc. Độ cao lớn nhất trên phạm vi bố trí các điểm đo là 55 m, thấp nhất là 7 m và trung bình là 26 m. 4.2.2 Số liệu đo đạc Với mục đích thực nghiệm đo cao GPS chúng ta cần có hai dạng số liệu đo chính là : đo GPS và đo thuỷ chuẩn. 1. Đo thuỷ chuẩn Trên phạm vi khu thực nghiệm có sẵn 6 mốc thuỷ chuẩn hạng I và 2 mốc hạng II nhà nước. Dựa trên các mốc có sẵn, chúng tôi phát triển thêm 7 mốc mới bằng cách đo tuyến treo thuỷ chuẩn hạng II hai chiều từ mốc gần nhất. Như vậy là trên khu đo chúng ta có được 15 điểm có độ cao thuỷ chuẩn với cấp hạng không thấp hơn hạng II, cụ thể sai số khép chênh cao giữa đo đi và đo về không vượt quá 10mm. 2. Đo GPS Việc đo GPS đựơc tiến hành cho tất cả 15 điểm thuỷ chuẩn đã nêu ở trên theo phương pháp đo tĩnh tương đối. Máy GPS được sử dụng là máy thu hai tần, hai hệ (Navstar-Glonass) loại GB 1000 do hãng Topcon (Nhật Bản) chế tạo. Các véctơ cạnh đáy (baseline) được đo độc lập với nhau bằng 2 máy thu với ca đo kéo dài không dưới 90m. Cả thảy đã đo được 25 baseline giữa 15 điểm. Có 2 điểm thuộc mạng lưới GPS nói trên đã được xử lý kết hợp với các trạm GPS quốc gia ở Hà giang, Cao bằng và Điện biên có đo nối với mạng lưới GPS quốc tế. Nhờ vậy, chúng có toạ độ trong hệ ITRF. Sai số độ cao trắc địa của 2 điểm đó cũng như của 3 trạm quốc gia được đánh giá không lớn hơn 0,1m. Mạng lưới thực nghiệm ( sau đây ta sẽ gọi là mạng lưới Sóc sơn-Tam đảo) được xử lý bằng phần mềm GPSurvey 2.35. Kết quả tính toán bình sai được cho trong hệ ITRF với ellipsoid WGS-84. Dựa vào các chênh cao trước bình sai, ta sẽ tính được sai số khép theo các vòng khép kín. Cả thảy trong mạng lưới có 13 vòng đo độc lập. Đối với mạng lưới GPS đang xét ta có : mDH = 0.008 m trên 1km. Kết quả đánh giá độ chính xác của chênh cao xác định bằng GPS thông qua số liệu bình sai của 25 vec tơ cạnh cho ta: m’DH = 0.015m trên 1 km. 4.3 Xử lý tính toán 4.3.1 Tính độ cao chuẩn cho các mốc thuỷ chuẩn Các mốc thuỷ chuẩn trong khu vực thực nghiệm đều là mốc hạng II trở lên, do vậy chúng cần được tính độ cao trong một hệ độ cao chặt chẽ, cụ thể là hệ độ cao chuẩn. Với mục đích này chúng tôi đã dùng bộ số liệu dị thường trọng lực trung bình hoá theo các ô chuẩn 5’ x 5’ cho toàn bộ lãnh thổ Việt Nam mà chúng tôi đã có dịp sử dụng trong quá trình xử lý toán học mạng lưới độ cao quốc gia của nước ta vào năm 1996. Trên cơ sở đó chúng tôi đã tính ra hiệu giữa độ cao trắc địa và độ cao chuẩn cho tất cả 15 điểm xét. 4.3.2. Tính hiệu giữa độ cao trắc địa và độ cao chuẩn 4.3.3 Thành lập bản đồ dị thường độ cao khu vực thực nghiệm 1.Theo số liệu độ cao trắc địa và độ cao chuẩn 2. Theo số liệu trọng lực, cụ thể là: - Dị thường Bouguer trong phạm vi bán kính 55’ (ằ 100 km) và trong phạm vi bán kính 40 (ằ 440 km) xung quanh điểm xét, còn vùng ngoài dùng hệ số điều hoà của mô hình trọng trường EGM-96. - Dị thường Faye trong phạm vi bán kính 55’ (ằ 100 km) và trong phạm vi bán kính 40 (ằ 440 km) xung quanh điểm xét, còn vùng ngoài dùng hệ số điều hoà của mô hình trọng trường EGM-96. - Chỉ dùng hệ số điều hoà của mô hình trọng trường EGM-96. Để minh hoạ chúng tôi xin giới thiệu bản đồ dị thường độ cao xây dựng theo số liệu GPS-thuỷ chuẩn trong hình vẽ trên trang 35. 4.3.4 Nội suy hiệu giữa độ cao trắc địa và độ cao chuẩn Các giá trị ( H - hg ) được nội suy từ các “điểm cứng” theo các phương án khác nhau : Thay đổi số lượng “điểm cứng” Số lượng “điểm cứng” được lấy lần lượt là : 8, 7, 4 . 2. Dùng các phương pháp nội suy khác nhau Đã tiến hành nội suy theo 3 phương pháp khác nhau, đó là : nội suy tuyến tính, nội suy bằng đa thức bậc 2, nội suy spline. 3. Sử dụng thêm số liệu trọng lực Trong khi nội suy chúng tôi đã sử dụng thêm các giá trị dị thường độ cao trọng lực được tính theo các loại dị thường trọng lực khác nhau đã cho ở phần trước. 4.3.5 Tính độ cao chuẩn và đánh giá độ chính xác Trên cơ sở nhận được (H-hg)nôisuy , ta tính độ cao chuẩn tại điểm xét theo biểu thức : . Đây chính là giá trị độ cao chuẩn cần xác định bằng phương pháp đo cao GPS. Độ chính xác của kết quả được đánh giá như sau: , trong đó là giá trị độ cao chuẩn đã biết trước của điểm j . Kết quả tính toán cụ thể được cho trong bảng dưới : Sai số xác định độ cao chuẩn bằng đo cao GPS Số lượng điểm cứng Phương pháp nội suy 8 7 4 Tuyến tính - Thuần tuý - Thêm ảnh hưởng của dị thường Bouguer (55’-55’) T Thêm ảnh hưởng của dị thường Bouguer (55’- 40) T Thêm ảnh hưởng của dị thường Faye (55’-55’) T Thêm ảnh hưởng của dị thường Faye (55’-40) Thêm mô hình EGM -96 Đa thức bậc 2 Thuần tuý Thêm ảnh hưởng của dị thường Bouguer (55’-55’) Thêm ảnh hưởng của dị thường Bouguer (55’- 40) Thêm ảnh hưởng của dị thường Faye (55’-55’) Thêm ảnh hưởng của dị thường Faye (55’-40) Thêm mô hình EGM -96 Spline Thuần tuý Thêm ảnh hưởng của dị thường Bouguer (55’-55’) Thêm ảnh hưởng của dị thường Bouguer (55’- 40) Thêm ảnh hưởng của dị thường Faye (55’-55’) Thêm ảnh hưởng của dị thường Faye (55’-40) Thêm mô hình EGM -96 0.008 m 0.013 0.015 0.027 0.038 0.028 0.008 m 0.012 0.011 0.029 0.039 0.008 0.010 m 0.014 0.015 0.023 0.028 0.010 0.009 m 0.012 0.014 0.029 0.029 0.034 0.010 m 0.011 0.011 0.056 0.048 0.010 0.013 m 0.016 0.015 0.058 0.056 0.015 0.012 m 0.016 0.020 0.030 0.034 0.036 7.351 m 0.341 0.254 0.134 1.327 1.306 0.015 m 0.020 0.024 0.034 0.037 0.029 Số liệu tính toán nêu trong bảng trên cho thấy : - ở khu vực thực nghiệm với 4 “điểm cứng” bố trí cách nhau khoảng 15-28 km và điểm xét nằm cách “điểm cứng” trung bình cỡ 15 km thì độ cao chuẩn được xác định bằng đo cao GPS có sai số trung phương không vượt quá 0,015 m, tức là đạt độ chính xác không thấp hơn thuỷ chuẩn hạng III nhà nước. Khi mật độ “điểm cứng” tăng lên gấp 2 lần, độ chính xác tương ứng sẽ tăng lên ít nhiều, đạt cỡ 0,01 m. - Độ chính xác nêu trên chỉ đòi hỏi có số liệu đo GPS và đo thuỷ chuẩn. Các số liệu bổ sung như : dị thường độ cao xác định theo dị thường trọng lực chi tiết cũng như mô hình trọng trường của Trái đất không cho kết quả tốt hơn. - Các phương pháp nội suy khác nhau cho kết quả hầu như không khác biệt khi số liệu “điểm cứng” đạt từ tối thiểu trở lên ứng với mỗi phương pháp. Tuy vậy số lượng “điểm cứng” trong phương pháp tuyến tính và phương pháp spline chỉ là 3 - 4 điểm cũng đã đảm bảo độ chính xác ở mức cao trong bài toán xác định độ cao chuẩn bằng đo cao GPS. Kết luận Trên cơ sở khảo sát lý thuyết trong đó có sử dụng mô hình trọng trường nhiễu kết hợp với số liệu trọng lực và số liệu địa hình thực tế của nước ta, đồng thời triển khai thực nghiệm ở một khu vực địa hình trung du chuyển tiếp giữa đồng bằng và vùng núi , đề tài đã thu nhận được các kết quả chính sau đây : - Đã chỉ ra rằng để có thể đạt được kết quả xác định độ cao chuẩn bằng đo cao GPS với độ chính xác tương đương với thủy chuẩn truyền thống được đặc trưng bởi sai số trung phương trên 1 km là m thì sai số xác định độ cao trắc địa trên cơ sở đo GPS cũng như sai số xác định trực tiếp dị thường độ cao phải không lớn hơn , trong đó L tính bằng km là khoảng cách giữa “điểm cứng” và “điểm xét”; còn trong trường hợp dị thường độ cao được xác định trên cơ sở nội suy từ N “điểm cứng” thì sai số độ cao trắc địa cũng như sai số độ cao thủy chuẩn tại các “điểm cứng” phải không lớn hơn và sai số xác định độ cao trắc địa tại điểm xét phải không vượt quá . Với N = 3, L = 20 km thì yêu cầu tương đương thủy chuẩn hạng III đòi hỏi các giá trị sai số nêu trên tương ứng bằng 39 mm và 32 mm. - Sai số xác định hiệu độ cao trắc địa từ kết quả đo GPS có trị số cùng cỡ với sai số xác định hiệu tọa độ vuông góc không gian giữa hai đầu véc tơ cạnh đo. Để cho sai số này không vượt quá 0,03 m thì sai số đo GPS phải nhỏ hơn 0,03 m, đồng thời sai số tọa độ mặt bằng của điểm đầu cạnh đo phải đạt cỡ 0,1 m, còn sai số độ cao – cỡ 0,5 m và chiều dài cạnh không nên lớn hơn 50 – 60 km. -Nếu dị thường độ cao được xác định trực tiếp theo số liệu trọng lực thì cần phải bảo đảm sao cho có đủ giá trị dị thường trọng lực trong phạm vi bán kính không nhỏ hơn 150 km xung quanh điểm xét với mật độ không thưa hơn 1 điểm / 100 km2. Sai số của giá trị trọng lực đo được chỉ cần đạt ở mức không vượt quá 0,5 mgal. Tương ứng sai số của dị thường độ cao trong điều kiện nước ta không vượt quá 0,04 m. -Để tính dị thường độ cao theo số liệu trọng lực thì phương pháp sử dụng tích phân Stokes là tiện lợi hơn cả, trong đó ảnh hưởng của vùng gần được tính theo tích phân số, còn ảnh hưởng của vùng xa – theo hệ số điều hòa của mô hình trọng trường Trái đất. - Khi dị thường độ cao được xác định gián tiếp trên cơ sở nội suy thì nên sử dụng phương pháp nội suy spline, thậm chí, đơn giản hơn – phương pháp nội suy tuyến tính, vì các phương pháp này đảm bảo độ chính xác cao, thoả mãn các yêu cầu của thực tế, trong khi đó lại đòi hỏi số lượng “điểm cứng” ở mức thấp nhất, cỡ 3- 4 điểm. - Khi nội suy dị thường độ cao giữa các điểm cứng với số liệu GPS và thủy chuẩn có thể sử dụng thêm số liệu trọng lực và số liệu độ cao địa hình. Số liệu trọng lực cho phép kéo giãn khoảng cách giữa các “điểm cứng” tới 50-60 km, nhưng sẽ không đem lại hiệu quả cao khi các “điểm cứng” được bố trí không quá thưa, chẳng hạn cách nhau cỡ 20 – 30 km. - ở vùng núi số liệu độ cao địa hình có thể cho phép cải thiện độ chính xác nội suy dị thường độ cao; Tuy vậy khoảng cách giữa các “điểm cứng” chỉ nên giới hạn cỡ 5 - 10 km. - Sự chênh khác giữa các giá trị độ cao chuẩn được xác định bằng đo cao GPS và bằng đo thủy chuẩn kết hợp với số liệu trọng lực theo cách làm truyền thống là không nhỏ. Trên phạm vi lãnh thổ nước ta và các vùng phụ cận, khoảng chênh nói trên ở khoảng cách 20 km có thể thay đổi tới 0,03 – 0,06 m, thậm chí ở khoảng cách 40 km – tới 0,13 m. Điều này cần được tính đến khi ghép nối kết quả xác định độ cao chuẩn theo phương pháp truyền thống và theo phương pháp đo cao GPS, nhất là trong trường hợp yêu cầu độ chính xác cao. - Trên cơ sở thực nghiệm đo cao GPS ở vùng Sóc Sơn – Tam Đảo có thể thấy là trên thực tế đã đạt được kết quả đo cao GPS nhằm xác định độ cao chuẩn với độ chính xác tương đương thủy chuẩn hạng III nhà nước. Đây có thể được xem là kết quả đầu tiên trên hướng nghiên cứu này ở nước ta. Quy trình công nghệ đo cao GPS tương đương thuỷ chuẩn hạng III ở Việt Nam 1. Khu vực triển khai đo cao GPS nên giới hạn trong phạm vi cỡ 30km´30km trên đó bố trí 4 - 5 “điểm cứng” tạo thành một đa giác khép kín bao quanh các điểm xét. Các “điểm cứng” cần được dẫn độ cao thủy chuẩn với độ chính xác không thấp hơn hạng II nhà nước, từ điểm cách đó không quá 15 km. Các “điểm cứng” cần được xác định hiệu độ cao trắc địa bằng GPS với sai số không vượt quá 0,04 m, còn các điểm xét – không quá 0,03 m. Tương ứng cần sử dụng máy thu GPS loại 2 tần số với độ dài ca đo (session) không nhỏ hơn 90 phút. Sai số toạ độ mặt bằng của điểm khởi tính cho mỗi vectơ cạnh (baseline) phải không lớn 0,1 m, còn sai số độ cao – không lớn hơn 0,5 m. Sai số xác định hiệu tọa độ vuông góc không gian bằng GPS trên véctơ cạnh phải không vượt quá 0,03 m. Dị thường độ cao được xác định bằng cách lấy hiệu giữa độ cao trắc địa xác định từ GPS và độ cao chuẩn từ đo thuỷ chuẩn kết hợp trọng lực tại các “điểm cứng” rồi nội suy sang cho điểm xét. Việc nội suy nên tiến hành theo phương pháp sử dụng hàm spline hoặc hàm tuyến tính. ở vùng có địa hình biến đổi mạnh, nhất là vùng núi nên sử dụng thêm số liệu độ cao địa hình. Giá trị độ cao địa hình cần có sai số không vượt quá 10 – 15 m và được lấy trong phạm vi bán kính tới 15 – 20 km xung quanh mỗi điểm xét. Số hiệu chỉnh địa hình nên tính theo công thức chặt chẽ trong đó có sử dụng tích phân số đã được giới thiệu trong đề tài này. Nếu cần tăng khoảng cách giữa các “điểm cứng” lên tới cỡ 50 km thì cần sử dụng thêm số liệu trọng lực trong phạm vi bán kính không nhỏ hơn 150 km xung quanh điểm xét. Trong trường hợp này sai số chênh cao trắc địa trên vectơ cạnh giữa các “điểm cứng” cần đạt không lớn hơn 0.07 m, còn tại các điểm xét - không lớn hơn 0.05 m. Kiến nghị Các đề xuất nêu trên được xây dựng trên cơ sở các khảo sát lý thuyết và thực nghiệm trong khuôn khổ đề tài mà chúng tôi đã thực hiện. Chúng có ý nghĩa và tác dụng định hướng cho việc triển khai phương pháp đo cao GPS có độ chính xác không thấp hơn thuỷ chuẩn hạng III truyền thống. Đây là những kết quả có cơ sở luận cứ khoa học và được thể nghiệm trên một địa bàn cụ thể ở nước ta. Tuy vậy, chúng tôi mong muốn được các cấp quản lý tạo điều kiện cho khảo nghiệm thêm để trên cơ sở đó có những bổ sung, điều chỉnh cần thiết và có sức thuyết phục chắc chắn hơn nhằm hoàn chỉnh và sớm đưa vào sử dụng rộng rãi một phương pháp xác định độ cao hiện đại có nhiều ưu thế tiềm năng trong điều kiện Việt Nam. Cụ thể, trên cơ sở nghiên cứu của đề tài này có thể sớm cho thực hiện một Dự án thử nghiệm cấp Bộ triển khai ở một số địa bàn khác nhau với các dạng địa hình đặc trưng và tình hình số liệu cụ thể trên phạm vi cả nước.