Tài liệu Nghiên cứu quy trình thành lập bản đồ địa hình đáy biển vùng ven bờ tỷ lệ 15000 bằng công nghệ gnss và máy đo sâu hồi âm đơn tia

BỘ TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG HÀ NỘI LUẬN VĂN THẠC SĨ NGHIÊN CỨU QUY TRÌNH THÀNH LẬP BẢN ĐỒ ĐỊAHÌNH ĐÁY BIỂN VÙNG VEN BỜ TỶ LỆ 1:5000BẰNGCÔNG NGHỆ GNSSVÀ MÁY ĐO SÂU HỒI ÂM ĐƠN TIA CHUYÊN NGÀNH: KỸ THUẬT TRẮC ĐỊA - BẢN ĐỒ NGUYỄN THANH TÙNG HÀ NỘI, NĂM 2017 BỘ TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG HÀ NỘI LUẬN VĂN THẠC SĨ NGHIÊN CỨU QUY TRÌNH THÀNH LẬP BẢN ĐỒ ĐỊA HÌNH ĐÁY BIỂN VÙNG VEN BỜ TỶ LỆ 1:5000BẰNGCÔNG NGHỆ GNSS VÀ MÁY ĐO SÂU HỒI ÂM ĐƠN TIA NGUYỄN THANH TÙNG CHUYÊN NGÀNH: KỸ THUẬT TRẮC ĐỊA - BẢN ĐỒ MÃ SỐ: 60520503 NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC TS. ĐINH XUÂN VINH HÀ NỘI, NĂM 2017 i CÔNG TRÌNH ĐƯỢC HOÀN THÀNH TẠI TRƯỜNG ĐẠI HỌC TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG HÀ NỘI Cán bộ hướng dẫn chính: TS. Đinh Xuân Vinh Cán bộ chấm phản biện 1: TS. Ngô Văn Hợi Cán bộ chấm phản biện 2: PGS.TS. Trần Viết Tuấn Luận văn thạc sĩ được bảo vệ tại: HỘI ĐỒNG CHẤM LUẬN VĂN THẠC SĨ TRƯỜNG ĐẠI HỌC TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG HÀ NỘI Ngày 30 tháng 12 năm 2017 ii LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoanđây là công trình nghiên cứu của riêng tôi, các kết quả nghiên cứu được trình bày trong luận văn là hoàn toàn trung thực và khách quan, chưa từng được ai công bố trong bất cứ công trình nào khác. Các số liệu, tài liệu được thu thập hoàn toàn từ thực tế sản xuất và trong các tài liệu bản thân đã sưu tầm. Hà Nội, ngày tháng 12 năm 2017 TÁC GIẢ LUẬN VĂN Nguyễn Thanh Tùng iii LỜI CẢM ƠN Để hoàn thành luận văn này, tác giả đã nhận được nhiều sự quan tâm, ủng hộ về mặt chuyên môn, học thuật và tinh thần từ các nhà khoa học,thầy cô giáo, các đồng nghiệp. Tác giả đặc biệt cảm ơn Tiến sĩ Đinh Xuân Vinh đã tận tình hướng dẫn, giúp đỡ tác giả, củng cố và phát triển kiến thức về lĩnh vực nghiên cứu, khảo sát địa hình đáy biển, tích hợp các công nghệ mới, phân tích, tổng hợp số liệu một cách tối ưu để hoàn thành luận văn. Tác giả chân thành cảm ơn Ban giám đốc Đoàn đo đạc biển Miền Bắc, Lãnh đạo Trung tâm Trắc địa biển - Tổng cục Biển và Hải đảo Việt Nam (SEAMAP), đã tạo điều kiện giúp đỡ tác giả triển khai tham quan, thực nghiệm,vận hành các thiết bị trên tàu đo đạc biển và trong suốt quá trình nghiên cứu thực hiện luận văn này. iv MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN .................................................................................. i LỜI CẢM ƠN ....................................................................................... ii MỤC LỤC........................................................................................... .iii THÔNG TIN LUẬN VĂN ................................................................. vii DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT ................................................ viii DANH MỤC BẢNG BIỂU ................................................................. ix DANH MỤC HÌNH VẼ........................................................................ x MỞ ĐẦU............................................................................................... 1 CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ CÔNG TÁC ĐO VẼ THÀNH LẬP BẢN ĐỒ ĐỊA HÌNH ĐÁY BIỂN .................................................................... 5 1.1. Khái quát về công tác thành lập BĐĐH đáy biển.......................... 5 1.1.1. Khái niệm bản đồ địa hình đáy biển ............................................... 5 1.1.2. Mục đích của việc thành lập bản đồ địa hình đáy biển................... 5 1.1.3. Phân loại BĐĐH đáy biển….......................................................... .6 1.2. Tổng quan về công nghệ định vị mặt bằng và độ cao trên biển…....8 1.2.1. Công nghệ định vị mặt bằng trên biển… ........................................ 8 1.2.2. Công nghệ xác định độ cao trên biển ............................................ 14 1.2.3.Tích hợp công nghệ định vị mặt bằng và xác định độ cao trên biển...... 34 1.3. Tình hình nghiên cứu trong và ngoài nước về ứng dụng công nghệ GNSS và máy đo sâu hồi âm trong công tác đo vẽ thành lập BĐĐH đáy biển38 1.3.1. Các công trình nghiên cứu ngoài nước ......................................... 38 1.3.2. Các công trình nghiên cứu trong nước.......................................... 39 1.4. Thực trạng công tác thành lập BĐĐH đáy biển ở nước ta hiện nay40 1.4.1. Bản đồ do Bộ Tài nguyên và Môi trường xuất bản ...................... 41 1.4.2. Bản đồ do Hải quân nhân dân Việt Nam xuất bản ....................... 41 1.4.3. Bản đồ chuyên dụng do các Bộ, ngành, địa phương xuất bản...... 42 1.4.4. Công tác thành lập BĐĐH đáy biển tỷ lệ 1: 5000 vùng ven bờ ở nước ta hiện nay ............................................................................................. .43 v CHƯƠNG 2: NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG KỸ THUẬT ĐO GPS VÀ ĐO SÂU HỒI ÂM THÀNH LẬP BẢN ĐỒ ĐỊA HÌNH ĐÁY BIỂN TỶ LỆ 1:5000 VÙNG VEN BỜ ................................................................................ .46 2.1. Ứng dụng công nghệ GPS và máy đo sâu hồi âm, đo vẽ BĐĐH đáy biển vùng ven bờ ..................................................................................... .46 2.1.1. Hệ thống định vị GPS trên biển .................................................... 46 2.1.2. Ứng dụng máy đo sâu hồi âm đo vẽ địa hình đáy biển vùng ven bờ .. 51 2.1.3. Giới thiệu phần mềm QINSy ........................................................ 58 2.2. Giải pháp kỹ thuật đối với địa hình đáy biển vùng ven bờ.......... 61 2.2.1. Sơ đồ kết nối hệ thống đo sâu hồi âm ........................................... 61 2.2.2. Kết nối hệ thống GPS và máy đo sâu hồi âm đơn tia ................... 63 2.2.3. Quy trình thành BĐĐH đáy biển bằng công nghệ DGPS và máy đo sâu hồi âm đơn tia ............................................................................................ 64 CHƯƠNG 3: THỰC NGHIỆM ĐO VẼ THÀNH LẬP BĐĐH ĐÁY BIỂN VÙNG VEN BỜ TỶ LỆ 1:5000 BẰNG CÔNG NGHỆ GPS VÀ MÁY ĐO SÂU HỒI ÂM ĐƠN TIA TẠI VÙNG BIỂN VÂN ĐỒN-QUẢNG NINH...66 3.1. Giới thiệu khu vực thực nghiệm .................................................. 66 3.1.1. Đặc điểm tự nhiên ......................................................................... 66 3.1.2. Đặc điểm Kinh tế - xã hội ............................................................. 68 3.2. Thiết kế kỹ thuật .......................................................................... 72 3.2.1. Các hạng mục công việc chủ yếu của thiết kế kỹ thuật ................ 72 3.2.2. Các văn bản pháp lý sử dụng trong thiết kế, thi công................... 72 3.2.3. Các tài liệu tham khảo trong quá trình thiết kế ............................. 74 3.2.4. Cơ sở toán học, độ chính xác của BĐĐH đáy biển tỷ lệ 1:5000...75 3.2.5. Nội dung của bản đồ ..................................................................... 78 3.2.6. Thiết kế kỹ thuật ........................................................................... 79 3.3. Triển khai công tác thực nghiệm ................................................. 92 3.3.1. Mục đích thực nghiệm .................................................................. 92 3.3.2. Chuẩn bị số liệu gốc ...................................................................... 92 3.3.3. Công tác đo đạc trên biển.............................................................. 98 3.4. Xử lý kết quả đo ......................................................................... 105 vi 3.4.1. Tiền xử lý .................................................................................... 105 3.4.2. Xử lý trên QINSy ........................................................................ 107 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ.. ........................................................ 118 1. Kết luận ............................................................................................. 118 2. Kiến nghị ........................................................................................... 119 TÀI LIỆU THAM KHẢO ................................................................ 120 PHỤ LỤC vii THÔNG TIN LUẬN VĂN Họ và tên học viên:Nguyễn Thanh Tùng Lớp: CH2ATĐ Khóa: 2 Người hướng dẫn khoa học: Tiến sĩ Đinh Xuân Vinh Tên đề tài:Nghiên cứu quy trình thành lập bản đồ địa hình đáy biển vùng ven bờ tỷ lệ 1:5000 bằng công nghệ GNSS và máy đo sâu hồi âm đơn tia. Để hoàn thành luận văn, tác giả đã nghiên cứu tìm hiểu quy trình thành lập bản đồ địa hình đáy biển vùng ven bờ tỷ lệ lớn và tiến hành thực nghiệm đo vẽ thành lập bản đồ địa hình đáy biển tỷ lệ 1: 5000 tại vùng biển ven bờ Huyện Vân Đồn, Tỉnh Quảng Ninh. Trong quá trình thực nghiệm, tác giảđề xuất một số giải pháp phù hợp với vùng biển ven bờ tại Vân Đồn, Quảng Ninh. Các giải pháp đó bao gồm kỹ thuật định vị vi phân DGNSS kết hợp với đo sâu hồi âm đơn tia, kỹ thuật RTK GNSS với đo sâu bằng sào tại vùng nước nông hoặc khu nuôi trồng thủy hải sản. Tuy nhiên đối với mỗi giải phápcần áp dụng riêng vớitừng trường hợp cụ thể mới đem lại độ chính xác theo yêu cầu. viii DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT TT Chữ viết tắt/ Tiếng nước ngoài Ý nghĩa GNSS - Global Navigation Satellite Hệ thống vệ tinh dẫn đường 1 System toàn cầu 2 GPS - Global Positioning System Hệ thống định vị toàn cầu DGPS - Difference Global Positioning Hệ thống định vị vi phân 3 System toàn cầu 4 BĐĐH Bản đồ địa hình Hệ thống định vị thủy âm 5 LBL - Long Base Line đường đáy dài Hệ thống định vị thủy âm 6 SBL- Short Base Line đường đáy ngắn Hệ thống định vị thủy âm 7 USBL- UltraShort BaseLine đường đáy đáy cực ngắn Đo GPS động thời gian 8 RTK GPS - Real Time Kinematic GPS thực 9 SBES- Single Beam Echo Sounder Đo sâu hồi âm đơn tia 10 MBES- MultiBeam EchoSounder Đo sâu hồi âm đa tia 11 WGS-84 - World Geodetic System-1984 Hệ thống trắc địa thế giới 1984 Laser - Light Amplification by Stimulated Tăng cường ánh sáng bằng 12 Emission of Radiation kích thích phát xạ bức xạ 13 LIDAR - Light Detection And Ranging Phát xạ ánh sáng laser Chế độ kiểm nghiệm vận 14 Barchek tốc âm thanh 15 HF- High Frequency Cao tần 16 UHF- Ultra high frequency Siêu cao tần SBAS- SatelliteBased Augmentation Hệ thống vệ tinh tăng 17 System cường 18 C-NAV- Campus Navigation Portal Cổng điều hướng 19 Gc-GPS - Globally corrected GPS Hiệu chỉnh GPS 20 PPP - Precise point positioning Định vị chính xác 21 QPS - Quality Positioning Services Dịnh vụ chất lượng định vị IHO - International Hydrographic 22 Tổ chức Thủy đạc Quốc tế Organization ix DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 3.1. Số liệu tọa độ điểm gốc.…………………….…………………….93 Bảng 3.2.Kết quả tính chuyển về múi chiếu 30…..…………………………93 Bảng 3.3. Số liệu độ cao điểm gốc..…………………………………………94 Bảng 3.4. Thành quả tọa độ phẳng, độ cao sau bình sai……………………..95 Bảng 3.5. Thông số máy thu GPS và antenna……………………………….96 Bảng 3.6. Thành quả tọa độ và độ cao điểm trạm Base sau bình sai………..97 x DANH MỤC HÌNH VẼ Hình 1.1. Phương pháp giao hội góc thuận……………………………...........9 Hình 1.2.Phương pháp giao hội góc nghịch………………………………….9 Hình 1.3.Phương pháp tọa độ cực…………………………………………..10 Hình 1.4.Thiết bị định vị thủy âm……………………………………………..13 Hình 1.5.Đo sâu thu công bằng sào…………………………………………15 Hình 1.6.Máy đo tốc độ sóng âm MiniSVP..……………………….............18 Hình 1.7.Độ rộng giải tần truyền..…………………………………………..21 Hình 1.8. Độ phân giải phụ thuộc vào độ rộng xung..………………………22 Hình 1.9.Máy đo sâu hồi âm ODOM-HYDROTRAC ……………………..24 Hình 1.10.Đầu dò tần số 200KHz sử dụng cho máy đo sâu hồi âm đơn tia của hãng ODOM (USA)…………………………………………………………24 Hình 1.11.Đo sâu hồi âm đa tia……………………………………………..25 Hình 1.12. Nguyên lý đo sâu hồi âm………………………………………...26 Hình 1.13.Đo sâu bằng máy quét địa hình đáy biển………………………...27 Hình 1.14.Ghi sóng âm phản xạ từ địa vật lồi lên…………………………..28 Hình 1.15.Ghi sóng âm phản xạ từ phần lõm……………………………….29 Hình 1.16.Phương pháp đo sâu laser………………………………………..31 Hình 1.17.Nguyên lý xác định độ sâu trong kỹ thuật đo sâu xử lý sau……..35 Hình 1.18.Sơ đồ mô tả nguyên tắc xác định độ cao đáy biển bằng kỹ thuật RTK GPS…………………………………………………………………….36 Hình 2.1.Sơ đồ nguyên lý hoạt động của hệ thống DGPS………………….47 Hình 2.2. Nguyên lý đo sâu hồi âm đơn tia………………………………….51 Hình 2.3.Hình ảnh hiển thị trên màn hình của máy đo sâu CEE CHO……..52 Hình 2.4. Hiệu chỉnh mớn nước và cạnh đáy………………………………..53 Hình 2.5.Các trạng thái của tàu……………………………………………..57 Hình 2.6.Màn hình máy tính trên tàu tích hợp phần mềm dẫn đường QINSy theo tuyến đo đã thiết kế……………………………………………………..60 Hình 2.7.Sơ đồ kết nối hệ thống đo hồi âm đơn tia, đa tia………………….62 Hình 2.8.Sơ đồ kết nối máy đo sâu đơn tia…………………………………63 xi Hình 2.9.Sơ đồ quy trình thành lập BĐĐH đáy biển……………………….64 Hình 3.1. Bản đồ hành chính huyện Vân Đồn……………………………….67 Hình 3.2. Toàn cảnh cầu cảng Vân Đồn……………………………………..70 Hình 3.3. Toàn cảnh trạm DGPS Đồ Sơn - Hải Phòng……………………...77 Hình 3.4. Thực nghiệm đo sâu tại vùng biển Vân Đồn……………………...80 Hình 3.5. Máy đo sâu hồi âm CEE ECHO ghép nối với máy định vị Trimble SPS 351và phần mềm QINSy, lắp đặt trên tàu đo…………………………..81 Hình 3.6. Thước đo mực nước và máy triều kí tự động Valeport…………...84 Hình 3.7. Thiết bị thu và phát tín hiệu cải chính DGPS tại trạm Đồ Sơn…...86 Hình 3.8. Trạm Base, thực nghiệm đo vẽ vùng tiếp bờ bằng công nghệ RTK GPS…89 Hình 3.9. Biên tập BĐĐH đáy biển bằng phần mềm Microstation SE……...92 Hình 3.10. Thiết kế vị trí đặt mốc TP1TĐB3 và TP1TĐB4………………...95 Hình 3.11. Sơ đồ lưới kiểm tra thiết bị đo biển……………………………...96 Hình 3.12. Sơ đồ lưới trạm Base đo RTK GPS……………………………...97 Hình 3.13. Lắp đặt antenna máy thu GPS trùng với tâm của đầu dò………..98 Hình 3.14. Giao diện cơ bản của QINSy…………………………………...107 Hình 3.15. Giao diện cài đặt tham số ban đầu……………………………...108 Hình 3.16. Giao diện chương trình xử lý sau của QINSy………………….108 Hình 3.17.Giao diện nhập dữ liệu thủy triều………………………………109 Hình 3.18. Giao diện chương trình cải chính thủy triều……………………109 Hình 3.19. Tùy chọn về dữ liệu thủy triều…………………………………110 Hình 3.20. Độ sâu đáy biển thể hiện lại trên giao diện phần mềm…………110 Hình 3.21. Thực hiện cải chính thủy triều cập nhật cơ sở dữ liệu đo sâu….111 Hình 3.22. Đồ thị độ sâu đường KT-32 sau hiệu chỉnh thủy triều…………112 Hình 3.23. Xuất dữ liệu định dạng ASCII………………………………….113 Hình 3.24. Xuất dữ liệu theo các tham số tùy chọn………………………..113 Hình 3.25. Tuyến đo sâu khảo sát đáy biển tỷ lệ 1:5000…………………..113 Hình 3.26. Biên tập BĐĐH đáy biển ven bờ Vân Đồn…………………….117 12 MỞ ĐẦU 1. Tính cấp thiết của đề tài Nước ta có diện tích hơn 330.000km² bao gồm khoảng 327.480km² đất liền và hơn 4.200km² biển nội thuỷ, với hơn 4000 hòn đảo, bãi đá ngầm lớn nhỏ gần và xa bờ. Có 28 trong tổng số 63tỉnh thành phố nước ta nằm ven biển, diện tích các huyện ven biển chiếm 17% tổng diện tích và là nơi sinh sống của hơn 1/5 dân số cả nước. Theo số liệu công bố của Bộ Khoa học Công nghệ thì chiều dài bờ biển Việt Nam là 3.350km; và xếp hạng thứ 32 về chiều dài đường bờ biển trong tổng số 156 quốc gia có biển trên Thế giới. Hiện nay, trước sức ép của tốc độ gia tăng dân số ngày càng nhanh, nhu cầu phát triển kinh tế ngày càng cao, trong bối cảnh các nguồn tài nguyên đất liền ngày càng cạn kiệt, nhiều quốc gia ven biển đã có những chiến lược dài hạn, đẩy mạnh khuynh hướng tiến ra biển, khai thác biển, làm giàu từ biển. Để tiếp tục phát huy các tiềm năng của biển trong thế kỷ XXI, Hội nghị lần thứ tư ban Chấp hành Trung ương Đảng (khoá X) đã thông qua Nghị quyết số 09-NQ/TW ngày 9/2/2007 “Về chiến lược biển Việt Nam đến năm 2020”, trong đó nhấn mạnh “Thế kỷ XXI được thế giới xem là thế kỷ của đại dương” Việc khai thác biển, dù đối tượng là loại tài nguyên gì (kể cả việc đánh bắt hải sản gần bờ), để bảo đảm tính bền vững, luôn đòi hỏi một trình độ công nghệ cao, và thường là công nghệ khác với các loại công nghệ sử dụng trên đất liền. Để thực hiện nhiệm vụ nghiên cứu, điều tra và khảo sát trên biển, đòi hỏi tất yếu đối với nước ta là phải tiếp cận ứng dụng các công nghệ khoa học kỹ thuật hiện đại trong công tác trắc địa, thành lập bản đồ biển khu vực cửa sông, cảng biển để phục vụ nhiệm vụ quản lý biển của các Bộ, Ngành và Địa 13 phương liên quan, góp phần quan trọng phục vụ quy hoạch phát triển kinh tế biển và bảo vệ chủ quyền lãnh hải. Sự phát triển mạnh mẽ và ngày càng hoàn thiện của công nghệ GNSS đã giúp cho việc xác định vị trí dựa vào công nghệ này trở nên chính xác và thuận tiện hơn. Ngày nay việc ứng dụng công nghệ GNSS kết hợp với máy đo sâu hồi âm để thành lập bản đồ địa hình đáy biển ở nước ta đã trở nên phổ biến. Tuy vậy hầu hết công tác đo vẽ địa hình đáy biển tỷ lệ lớn ven bờ dùng để phục vụ công tác khảo sát, thiết kế các công trình, chúng ta đều sử dụng thiết bị, máy móc của nước ngoài, với quy trình đo vẽ do hãng chế tạo quy định. Thực tiễn cho thấy, nghiên cứu kỹ lưỡng việc ghép nối, tích hợp thiết bị, công nghệ, kỹ thuật kiểm nghiệm và hiệu chỉnh thiết bị đo trong đo vẽ thành lập bản đồ địa hình đáy biển tỷ lệ lớn sao cho phù hợp với điều kiện địa hình, địa chất của Việt Nam là rất cần thiết. Với mục đích là đưa ra các giải pháp nhằm nâng cao độ chính xác kết quả đo sâu, phù hợp điều kiện thi công tại hiện trường, giá thành và tiến độ thi công hiệu quả, tận dụng khả năng của các thiết bị, kết hợp nhiều kỹ thuật đo khác nhau, đây là một bài toán kinh tế - kỹ thuật khó. Từ những lý do trên luận văn tiến hành nghiên cứu đề tài “Nghiên cứu quy trình thành lập bản đồ địa hình đáy biển vùng ven bờ tỷ lệ 1:5000 bằng công nghệ GNSS và máy đo sâu hồi âm đơn tia” 2. Mục tiêu nghiên cứucủađề tài Mục tiêu của luận văn là:Nghiên cứu quy trình thành lập bản đồ địa hình đáy biển vùng ven bờ tỷ lệ 1:5000 bằng công nghệ GNSS và máy đo sâu hồi âm đơn tia. 14 3. Phương pháp nghiên cứu 3.1. Phương pháp tổng hợp kế thừa Thu thập các tài liệu đã có, các tài liệu chuyên môn, đề tài khoa học có liên quan đã được công bố, cập nhật các thông tin mới trên mạng, kế thừa các thành quả có liên quan đến nội dung của luận văn. Phân tích nguồn dữ liệu thu thập được, từ đó lựa chọn sử dụng thông tin phù hợp. 3.2. Phương pháp đánh giá và khai thác công nghệ Khai thác các công nghệ đo sâu và công nghệ định vị trên biển. Chọn lọc các phương pháp phù hợp với điều kiện vùng biển ven bờ. Phân tích thực trạng công tác đo đạc và đề xuất giải pháp phù hợp thành lập bản đồ địa hình đáy biển vùng ven bờ. 3.3. Phương pháp chuyên gia Xin ý kiến góp ý của giáo viên hướng dẫn, các nhà khoa học, các đồng nghiệp về các nội dung trong luận văn. 3.4. Phương pháp tích hợp Tích hợp các phần mềm xử lý số liệu với các dữ liệu đo đạc, nhằm đưa ra thành quả bản đồ chất lượng tốt. Tích hợp các phương pháp đo sâu, các kỹ thuật định vị GPS nhằm đề xuất giải pháp phù hợp điều kiện địa hình đáy biển vùng ven bờ tỉnh Quảng Ninh. Tích hợp các phương pháp kiểm tra, hiệu chỉnh đầu dò của máy đo sâu hồi âm, antenna máy thu GPS, điều kiện địa hình đáy biển vùng ven bờ có độ dốc và không có độ dốc, điều kiện trạm nghiệm triều tại khu vực đo và các điều kiện thời tiết khí hậu ảnh hưởng tới di chuyển của tàu. 15 4. Nội dung nghiên cứu -Nghiên cứu ứng dụng công nghệ định vị vệ tinh GPS phù hợp điều kiện thi công trên biển vùng ven bờ. - Nghiên cứu ứng dụng công nghệ đo sâu hồi âm đơn tiaxác định độ sâu đáy biển vùng ven bờ. - Nghiên cứu tìm hiểu về quy trình thành lậpBĐĐHđáy biển tỷ lệ 1:5000 vùng ven bờ bằng công nghệ GNSS và máy đo sâu hồi âm đơn tia. Đem lại hiệu quả về giá thành, nhân lực và độ chính xác yêu cầu. 5. Bố cục luận văn Ngoài phần mở đầu và phần kết luận kiến nghị và phụ lục, phần nội dung nghiên cứu luận văn được trình bày trong 3 chương: Chương 1: Tổng quan về công tác đo vẽ thành lập BĐĐH đáy biển. Chương 2: Nghiên cứu ứng dụng kỹ thuật đo GNSS và đo sâu hồi âm thành lập BĐĐH đáy biển tỷ lệ 1:5000 vùng ven bờ. Chương 3: Thực nghiệm đo vẽ thành lập BĐĐH đáy biển vùng ven bờ tỷ lệ 1:5000 bằng công nghệ GPS và máy đo sâu hồi âm đơn tia tại vùng biển Vân Đồn - Quảng Ninh. 16 CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ CÔNG TÁC ĐO VẼ THÀNH LẬP BẢN ĐỒ ĐỊA HÌNH ĐÁY BIỂN 1.1. Khái quát về công tác thành lập BĐĐH đáy biển 1.1.1. Khái niệm bản đồ địa hình đáy biển Bản đồ địa hình đáy biển là sự kéo dài tự nhiên của bản đồ địa hình lục địa về phía biển, vì vậy nó có nội dung và cách trình bày tương tự như BĐĐH lục địa. Như vậy BĐĐH đáy biển là một loại BĐĐH, trên đó phải thể hiện đầy đủcác yếu tố địa hình dưới đáy biển, các địa vật có trên vùng biển, trong cùng một hệ thống tọa độ, độ cao thống nhất với BĐĐH trên đất liền của Quốc gia đó[1]. Các yếu tố địa hình trong bản đồ biển liên quan tới đường mép nước hay còn gọi là đường coastlining. Vì thế nó liên quan tới thủy triều và mực nước với sự dao động từ thấp tới cao. Việc thành lập BĐĐH đáy biển yêu cầu nâng cấp mạng lưới khống chế trắc địa ven biển, bằng cách chêm dày và nâng cao độ chính xác vị trí mốc, kết hợp khống chế mặt bằng và khống chế độ cao. Cần phải có giải pháp xác định độ lệch dị thường độ cao hoặc độ cao Geoid khu vực ven biển và biển cả. Đó là điều kiện cần thiết để truyền độ cao ra các đảo bằng công nghệ định vị vệ tinh[2]. 1.1.2. Mục đích của việc thành lập bản đồ địa hình đáy biển Bản đồ địa hình đáy biển phục vụ nhiệm vụ quản lý biển của các Bộ, Ngành và Địa phương, góp phần quan trọng phục vụ quy hoạch phát triển kinh tế biển và bảo vệ chủ quyền lãnh hải. Cụ thể là cung cấp phương án cho các tàu cập bến cảng hoặc các cuộc đổ bộ đường biển của quân đội.Bản đồ địa hình đáy biển còn được sử dụng nhằm mục đích: xác định đường cơ sở dùng để tính chiều rộng lãnh hải; xác định ranh giới các vùng biển nội thủy, xác 17 định lãnh hải, xác định vùng đặc quyền kinh tế và thềm lục địa; xác định vị trí các đảo nhân tạo, các công trình trên biển, tuyến cáp hoặc dây dẫn ngầm, thể hiện các tuyến đường và cách bố trí phân chia luồng giao thông trong lãnh hải; các khu vực an toàn, các khu bảo tồn biển; sử dụng cho các hoạt động biển (khai thác, bảo vệ tài nguyên, giao thông hàng hải; nghiên cứu khoa học biển; bảo vệ môi trường biển); là cơ sở để thiết kế xây dựng các công trình thủy, phát triển ngư trường, qui hoạch tuyến vận tải biển, nghiên cứu môi trường, thăm dò và khai thác dầu khí,…là cơ sở đàm phán, phân định các đường ranh giới biển, giải quyết các tranh chấp biển. 1.1.3. Phân loại BĐĐH đáy biển Dựa vào tỷ lệ để phân loại thì BĐĐH đáy biển được chia làm ba nhóm lớn sau: - BĐĐH đáy biển tỷ lệ lớn Bao gồm các loại bản đồ tỷ lệ như 1:1000, 1:2000 và 1:5000. Tuỳ thuộc vào mục đích cụ thể mà ta chọn tỷ lệ đo vẽ cho phù hợp. Ví dụ: Để thiết kế cảng biển thường dùng bản đồ tỷ lệ 1:1000 và 1:2000; để khảo sát và thiết kế giàn khoan dùng bản đồ tỷ lệ 1:2000; để khảo sát khu vực đánh bắt hải sản hay thăm dò khoáng sản dùng bản đồ tỷ lệ 1:5000. - BĐĐH đáy biển tỷ lệ trung bình Bao gồm các loại bản đồ tỷ lệ từ 1:10.000, 1:200.000. Đây là hệ thống bản đồ tỷ lệ cơ bản vì nó phục vụ cho nhiều ngành, nhiều đối tượng, nhiều mục đích khác nhau. - BĐĐH đáy biển tỷ lệ nhỏ Bao gồm các loại bản đồ tỷ lệ 1:500.000 và nhỏ hơn. Dựa vào yêu cầu mức độ khái quát địa hình đối với vùng biển mà ta có thể xác định tỷ lệ thành 18 lập là 1:500.000, 1:1000.000,…các bản đồ này sẽ được thành lập bằng cách biên vẽ từ bản đồ địa hình tỷ lệ lớn hơn. Phân loại theo độ sâu khu vực đo vẽ - Bản đồ địa hình đáy biển tỷ lệ 1:10.000: Bao trùm những vùng quan trọng ven bờ, nơi có các hoạt động kinh tế mạnh như Cẩm Phả, Hải Phòng, Cửa Lò, Sông Gianh, Đà Nẵng, Qui Nhơn, Nha Trang và các cửa sông lớn. Các bản đồ này có khoảng sâu đều đường bình độ là 1 m. - Bản đồ địa hình đáy biển tỷ lệ 1:25.000: Được thành lập dọc theo bờ biển Việt Nam và một số đảo như Bạch Long Vĩ, Phú Quốc,…Các bản đồ này có khoảng sâu đều đường bình độ là 2m. - Bản đồ địa hình đáy biển tỷ lệ 1:100.000: Bao trùm thềm lục địa Việt Nam, khoảng sâu đều đường bình độ là 10m. - Bản đồ địa hình đáy biển tỷ lệ 1:200.000: Bao trùm vùng đặc quyền kinh tế biển với độ sâu tới 200m, khoảng sâu đều đường bình độ là 20m. Xuất phát từ mục đích, yêu cầu sử dụng bản đồ và do mức độ phức tạp, khó khăn của công tác đo vẽ BĐĐH đáy biển, người ta thường đo vẽ bản đồ tỷ lệ nhỏ hơn so với bản đồ đo vẽ trên đất liền. Tỷ lệ 1:250.000 hoặc 1:200.000 thường lấy là tỷ lệ cơ bản cho BĐĐH đáy biển. Loại bản đồ này được đo vẽ trên toàn bộ diện tích của lãnh hải và vùng đặc quyền kinh tế. Đối với vùng thềm lục địa, những nơi có độ sâu nhỏ và trung bình có thể đo vẽ bản đồ tỷ lệ 1:50.000 và 1:100.000[1]. Ở những khu vực cần tiến hành khảo sát chi tiết phục vụ lập luận chứng kinh tế, thiết kế, khai thác, xây dựng các công trình ven biển, người ta sẽ tiến hành đo vẽ BĐĐH đáy biển tỷ lệ 1:10.000 và lớn hơn.