Thành lập bình đồ địa hình đáy biển tỷ lệ 1 10000 khu vực bãi bồi ven biển huyện Tiên Lãng, tỉnh Hải Phòng phục vụ dự án đê quai lấn biển

MỞ ĐẦU
1. Tính cấp thiết của đề tài
Dự án đầu tư xây dựng tuyến đê quai lấn biển huyện Tiên Lãng (Hải Phòng) được
triển khai nhằm mục tiêu tạo ra quỹ đất khoảng 5 nghìn ha để xây dựng Cảng hàng
không quốc tế tại Hải Phòng, làm dự phòng cho Sân bay quốc tế Nội Bài. Tuyến đê
được xây dựng sẽ có nhiệm vụ bảo vệ sân bay dưới tác động của sóng biển, thủy triều
cùng những tác động bất lợi khác từ phía biển, bảo đảm an toàn cho khu vực sân bay
và các vùng lân cận.
Có thể nhận thấy, việc quy hoạch vị trí và triển khai các bước chuẩn bị đầu tư để
xây dựng sân bay quốc tế tại Tiên Lãng của Chính phủ thể hiện một “tầm nhìn xa”, có
tính khuyến thúc sự phát triển kinh tế - xã hội, bảo đảm quốc phòng - an ninh không
chỉ riêng đối với Hải Phòng, mà còn có ý nghĩa sâu sắc đối với cả một vùng miền
Duyên hải Bắc bộ và cả nước. Vì vậy, việc xúc tiến thực hiện dự án xây dựng tuyến đê
quai lấn biển Tiên Lãng nhằm tạo nền đất cho việc thiết kế và đầu tư xây dựng sân bay.
Nhận thức được tầm quan trọng của vấn đề có ảnh hưởng trực tiếp đến sự phát
triển kinh tế của đất nước, nên em đã xin phép khoa Kỹ thuật Trắc địa Bản đồ Trường Đại học Tài nguyên và Môi trường Hà Nội, Ths.Nguyễn Hoàng Hưng
(giảng viên hướng dẫn), TS. Phạm Thị Hoa và Trung tâm dịch vụ do đạc Khí tượng
Thuỷ Văn và Môi trường (đơn vị trực tiếp tham gia khảo sát ) em đã tiến hành thực
hiện đề tài “Thành lập bình đồ địa hình đáy biển tỷ lệ 1:10000 khu vực bãi bồi ven
biển huyện Tiên Lãng, tỉnh Hải Phòng phục vụ dự án đê quai lấn biển ” và đã được
chấp thuận.
2. Mục tiêu đề tài
- Đề xuất quy trình thành lập bình đồ địa hình đáy biển tỷ lệ 1:10000 tại khu vực
bãi bồi ven biển huyện Tiên Lãng, tỉnh Hải Phòng
- Thành lập bình đồ đáy biển tỷ lệ 1:10000 tại khu vực bãi bồi ven biển huyện
Tiên Lãng trên cơ sở số liệu đo thực tế


3. Nội dung nghiên cứu
-

Khái quát chung về bình đồ địa hình đáy biển và phương pháp thành lập
Quy trình thành lập bình đồ địa hình đáy biển tỷ lệ 1:10000 khu vực bãi bồi ven biển
huyện Tiên Lãng, tỉnh Hải Phòng phục vụ dự án đê quai lấn biển.
Thành lập bình đồ địa hình đáy biển từ số liệu thực tế khu nghiên cứu
4. Phương pháp nghiên cứu
Phương pháp thống kê: thu thập, tổng hợp, xử lý các thông tin và tài liệu liên quan
Phương pháp thực nghiệm: trên cơ sở lý thuyết có được từ thông tin liên quan thu thập,
thống kê sử dụng số liệu thực tế để đưa ra được sản phẩm như yêu cầu thực tế của sản

-

xuất
Phương pháp điều tra thực địa: sử dụng số liệu đo đạc thực địa khu vực
Phương pháp phân tích: sử dụng các phương tiện và các công cụ tiện ích, phân tích
logic các tư liệu đánh giá khách quan các yếu tố để đưa ra kết luận chính xác làm cơ sở
giải quyết các vấn đề đặt ra.
5. Cấu trúc đồ án
Mở đầu
Chương 1: Khái quát về công tác đo vẽ bình đồ địa hình đáy biển
Chương 2: Phần mềm Topo
Chương 3: Thực nghiệm thành lập bình đồ địa hình đáy biển khu vực Tiên Lãng
Kết luận
Tài liệu tham khảo.
Trong quá trình học tập tại khoa Trắc địa- Bản Đồ , trường đại học Tài nguyên và
Môi trường Hà Nội và sau thời gian học tập tại Đoàn khảo sát khí tượng thủy văn 1, em
đã được trang bị thêm nhiều kiến thức và những kinh nghiêm quý báu từ thực tiễn cuộc
sống. Em xin chân thành cảm ơn các tập thể và cá nhân đã giúp đỡ em trong cuộc sống
cũng như trong quá trình học tập, nghiên cứu và rèn luyện.
Trước hết, em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới sự giúp đỡ nhiệt tình của thầy
giáo Ths.Nguyễn Hoàng Hưng, cô giáo Ts.Phạm Thị Hoa đã dành nhiều thời gian quý

báu tận tình chỉ bảo, hướng dẫn và giúp đỡ em hoàn thành đồ án. Em xin chân thành
cảm ơn tập thể các thầy cô giáo trong khoa Trắc địa- Bản đồ đã trang bị cho em những
kiến thức cơ bản, hữu ích phục vụ cho việc học tập, nghiên cứu đồ án tốt nghiệp cũng
như cho công tác của em sau này.


Em cũng xin chân thành cảm ơn Ban lãnh đạo Đoàn khảo sát khí tượng thủy văn 1,
cùng các anh chị trong cơ quan đã giúp đỡ, tạo điều kiện cho em tiếp cận với các vấn
đề mới mẻ trong thực tế, giúp em làm rõ được mục tiêu nghiên cứu đồ án.
Cuối cùng, em xin gửi lời cảm ơn sâu sắc tới gia đình, bạn bè, những người đã
động viên, giúp đỡ em trong suốt quá trình học tập, rèn luyện tại trường và trong quá
trình nghiên cứu, hoàn thành đồ án tốt nghiệp này.
Xin chân thành cảm ơn!
Hà Nội, ngày

tháng

năm 2016

Sinh viên

Đỗ Thị Nhật

CHƯƠNG 1
KHÁI QUÁT VỀ CÔNG TÁC ĐO VẼ BÌNH ĐỒ ĐỊA HÌNH ĐÁY BIỂN
1.1. Khái niệm về bình đồ địa hình đáy biển
Bình đồ địa hình đáy biển tương tự bản đồ địa hình đáy biển nhưng được biểu thị
ở khu vực nhỏ được coi là sự kéo dài tự nhiên của bình đồ địa hình lục địa về phía biển
vì vậy nó có nội dung và cách trình bày tương tự như bình đồ địa hình lục địa. Như
vậy, bình đồ địa hình đáy biển là một loại bình đồ địa hình, trên đó thể hiện đầy đủ các

yếu tố địa hình dưới đáy biển, các địa vật có trên vùng biển, tính chất của đáy biển
trong cùng một hệ thống tọa độ, độ cao thống nhất với bình đồ địa hình trên đât liền


của quốc gia đó.
-

1.2. Mục đích của việc thành lập bình đồ địa hình đáy biển
Nghiên cứu biển, an ninh, quốc phòng, xây dựng công trình biển, tìm kiếm khai thác
khoáng sản nói chung và dầu khí nói riêng.
Cần thiết cho các hoạt động đánh bắt nuôi trồng thủy sản.
Bảo vệ tài nguyên biển và môi trường toàn cầu
Hàng hải và quốc phòng
Tìm kiểm cứu nạn
1.3. Bình đồ địa hình, xác định bờ biển và định vị hàng hải
1.3.1. Tiêu chuẩn kỹ thuật
Độ chính xác của bình đồ địa hình đáy biển phụ thuộc vào tỷ lệ đo vẽ và theo
yêu cầu cụ thể đặt ra theo mục đích, yêu cầu sử dụng bình đồ. Theo tài liệu của Nga,
sai số trung phương vị trí của những điểm địa vật cố định hoặc vạt định hướng trên đảo
hoặc trên các công trình nhân tạo trên biển được đo nối với lưới trắc địa nhà nước so
với điểm khống chế gần nhất không được vượt quá 0.7mm theo tỷ lệ bản đồ, còn với
những đối tượng khác không vượt qúa 1,3mm. Ở nước ta độ chính xác của bình đồ địa
hình được thể hiện như sau:

1. Độ chính xác lưới khống chế đo biển
- Sai số tọa độ điểm khống chế cơ sở đo vẽ biển phải nhỏ hơn hoặc bằng 1/10 sai số định
-

điểm đo sâu.
Sai số độ cao điểm “0” thủy chí (thước đo nước) so với điểm thủy chuẩn nhà nước gần

-

nhất không được quá ±10 cm.
Sai số chuyển đổi từ hệ tọa độ này sang hệ khác không vượt quá 1/10 sai số định vị

điểm đo sâu trên mặt biển
2. Độ chính xác định vị điểm đo sâu
- Sai số định vị điểm đo sâu trên mặt biển là sai số định vị cần phát biến của máy đo sâu
hồi âm không được lớn hơn 1mm nhân với tỷ lệ bản đồ (kể cả ảnh hưởng của số cải
-

chính do máy định vị không trùng tâm với cần phát biến).
Sai số địa vật thể hiện theo tỷ lệ không được lớn hơn 1mm nhân với tỷ lệ bản đồ
Sai số vị trí các ranh giới trên biển không được lớn hơn 1mm nhân với tỷ lệ bản đồ.
Sai số vị trí các địa vật thể hiện bằng ký hiệu không được vượt qua 1,5mm nhân với tỷ
lệ bản đồ.


3. Độ chính xác đo sâu địa hình đáy biển
Độ chính xác đo sâu địa hình đáy biển là độ chính xác đo sâu các điểm ghi chú
độ sâu đáy biển. Sai số này bao gồm cả sai số đo sâu bằng dụng cụ hay máy đo sâu và
sai số quy chuyển giá trị độ sâu từ mặt biển tức thời về độ sâu so với mực nước biển
trung bình (quy độ sâu về hệ tọa độ độ cao nhà nước).
Yêu cầu độ chính xác đo sâu phụ thuộc vào độ sâu đáy biển.
Độ chính xác giá trị độ sâu địa hình đáy biển sau khi đã quy đổi về hệ độ cao nhà
nước không được vượt quá các hạn sai sau:

Bảng 1.1
Độ sâu đáy biển

Nhỏ hơn 30 m

Sai số độ sâu không vượt quá
0,3 m

Lớn hơn 30 m
1 % độ sâu
Theo “Quy định cơ sở toán học, độ chính xác, nội dung và ký hiệu bản đồ địa
hình đáy biển tỷ lệ 1/10000” do Tổng cục địa chính ban hành tháng 4/1998 quy định độ
chính xác đo sâu như sau:
-

Sai số trung phương độ sâu của điểm ghi chú độ sâu, so với độ cao thủy chuẩn không
được vượt quá:
0.30m khi độ sâu đến 50m;
0.45m khi độ sâu từ 50m đến 100m;
0.70m khi độ sâu trên 100m.

-

Sai số trung phương độ sâu của đường đẳng sâu, so với độ cao điểm chuẩn không
được vượt quá:
0.40m khi độ sâu đến 50m;
0.60m khi độ sâu từ 50m đến 100m;


0.90m khi độ sâu trên 100m.
- Khoảng cách trung bình giữa các tuyến đo sâu không quá 100m, tối đa không
quá 130m. Sai lệch tuyến đo với tuyến thiết kế không quá 30% trên cùng hướng…
- Khoảng cách đọc số liên tiếp trên một tuyến đo không lớn hơn 0,5cm trên bản

đồ. Nếu địa hình phức tạp thì phải tăng thêm tuyến đo và đọc mật độ điểm dày hơn, đủ
để nội suy đường đẳng sâu với độ chính xác theo yêu cầu.
Để đảm bảo độ chính xác cần thiết khi đo sâu bằng máy đo sâu hồi âm, đối với
những vùng biển sâu, phải xác định tốc độ âm thanh chính xác, với sai số nhỏ hơn 3%
tốc độ âm thanh, tức là nhỏ hơn 4,5m/s. Máy đo sâu cần được kiểm nghiệm ở vùng đo,
nơi có độ sâu không nhỏ hơn 10m hoặc 30m.
1.3.2. Phương pháp định vị và độ chính xác
Căn cứ vào vị trí của khu vực đo vẽ so với bờ người ta chia ra các loại sau :
-

Đo vẽ ven bờ

-

Đo vẽ xa bờ

-

Đo vẽ trên đại dương
Tuyến chạy tầu thường là các tuyến song song (hình 1.1.), có trường hợp người
ta bố trí tuyến chạy tầu hướng tâm .
Trên các tuyến chạy tầu, cần phải tiến hành công tác định vị. Các nguyên tắc
định vị và thiết bị định vị đã được giới thiệu khái quát ở phần trước, việc chọn
phương pháp định vị trong công tác đo vẽ bản đồ địa hình đáy biển tuỳ thuộc vào
tình hình cụ thể của khu đo vẽ, độ chính xác yêu cầu và giới hạn hoạt động của các
thiết bị định vị .
Xác định khoảng cách giữa các tuyến chạy tầu có ý nghĩa quan trọng về kinh
tế và kỹ thuật. Khoảng cách giữa các tuyến chạy tầu phụ thuộc vào tỷ lệ bản đồ cần
đo vẽ và mức độ phức tạp của địa hình đáy biển.

Hình 1.1: Bố trí các tuyến chạy tàu song song
Khi sử dụng máy đo sâu đa tia (máy quét), số lượng tuyến đo sẽ được giảm đáng
kể do mỗi tuyến đo sẽ nhận được một giải quét địa hình đáy. Trong trường này có
thể sử dụng cách tính khoảng cách giữa các tuyến đo sâu và số lượng tuyến đo như
sau:

Hình 1.2: Tính giải quét cho máy đa tia
Ký hiệu a là góc mở của chùm tia máy quét; d là độ sâu lớp nước; s là độ phủ
giữa các giải quét (tính bằng phần trăm %) (hình 1.2.). Khoảng cách giữa 2 tuyến chạy
tầu sẽ là L sẽ được tính:
Nếu khu đo ( lòng sông, kênh...) có chiều rộng là W thì số lượng tuyến chạy tầu
N được tính:
trong đó tỷ số W/L được làm tròn tới số nguyên lớn hơn.
Trong quá trình đo vẽ, việc định vị thường được lặp lại sau những khoảng thời
gian bằng nhau (khá đều đặn) trên tuyến chạy tầu. Thông thường khoảng cách giữa
hai điểm định vị không vượt quá 3-4cm trên bản vẽ. Khi đo vẽ gần bờ, mật độ điểm
dày hơn so với đo vẽ xa bờ.


Khi đo vẽ trong điều kiện có dòng chảy mạnh hoặc gió lớn gây khó khăn cho việc
điều khiển tầu chạy theo tuyến đo, thì cần định vị dầy hơn cỡ 2-2,5 cm trên bản vẽ .
Ngoài những điểm định vị đều đặn trên tuyến đo, cần tiến hành định vị tàu vào
các thời điểm sau :

- Ở đầu và cuối tuyến đo;
- Khi thay đổi tốc độ chạy tầu trên tuyến đo;
- Khi tầu đi lệch 30 so với hướng thiết kế;
- Khi tầu bắt đầu quay vòng và khi kết thúc quay vòng sang tuyến khác nếu trong lúc
đó máy đo sâu vẫn tiếp tục làm việc;

- Khi đo sâu trong trạng thái tầu dừng;
- Khi có bất kỳ sự cố nào xẩy ra đối với tầu .
Đồng thời với việc định vị phải ấn nút đánh dấu độ sâu tương ứng trên băng đo
sâu, đồng thời phải ghi lại trên sổ đo những thời điểm tầu thay đổi tốc độ hoặc hướng
và đánh dấu thời điểm tương ứng trên băng đo sâu .
Khi đo vẽ ven bờ việc định vị thường được tiến hành theo phương pháp định vị
quang học, định vị vô tuyến hoặc định vị vệ tinh .
Khi đo vẽ xa bờ thì chủ yếu sử dụng phương pháp định vị vô tuyến và định vị vệ
tinh
Khi đo vẽ trên đại dương thì có thể định vị vô tuyến tầm trung và tầm xa, định vị
vệ tinh hoặc bằng quan trắc thiên văn
Hiện nay, các phương pháp định vị GPS vi phân (DGPS) được sử dụng phổ biến
trong công tác định vị trên biển. Nhờ kỹ thuật định vị DGPS kết hợp với các phần
mềm chuyên dụng trong dẫn đường như phần mềm HYDRO, công tác dẫn đường cho
tầu đo theo các tuyến đo sẽ được thực hiện đơn giản. Nguyên tắc dẫn đường là cho
trước toạ độ điểm xuất phát và điểm cần đến của tuyến đo, các giá trị toạ độ này được
lưu trong máy tính, phần mềm chuyên dụng sẽ tính ra phương vị và khoảng cách của
tuyến đo. Tại một thời điểm bất kỳ trong hành trình của tầu, bằng kỹ thuật DGPS sẽ


nhanh chóng xác định được vị trí tầu, dựa vào vị trí tức thời của tầu, phần mềm sẽ tính
ra các yếu tố dẫn đường như: tốc độ tầu đo, hướng phương vị tầu đang chạy, hướng
lái đến điểm cuối, khoảng cách đến điểm cuối, độ lệch với tuyến đo là bao nhiêu ?...
Định vị GPS vi phân diện rộng WADGPS có thể sử dụng để định vị trong đo vẽ
BĐĐHĐB. Các thiết bị phục vụ cho định vị GPS vi phân diện rộng như OMNISTAR3000L Series DGPS đang được sử dụng rộng rãi. Theo các tham số kỹ thuật lý lịch
máy thì độ chính xác định vị đạt 0,5 m với xác suất 95% cho khoảng cách đến 1000
km và khi khoảng cách là 2000 km thì độ chính xác đạt 3m.
Để phục vụ cho công tác đo vẽ địa hình và khảo sát thăm dò dầu khí ngoài khơi
phía nam Việt Nam, người ta đã sử dụng một số trạm DGPS cơ sở bao gồm:

- Trạm VUNG TAU (Việt Nam)
- Trạm KUALA TERENGGANU ( Malaysia)
- Trạm KOTA KINABALU ( Sabah)
- Trạm PUJUT ,MIRI ( Malaysia)
Sự phối hợp các trạm này trong công tác định vị được thể hiện trên sơ đồ hình 1.3.


Hình 1.3: Phối hợp các trạm cơ sở trong khu vực
Ở nước ta, trong chương trình phát triển công nghệ đo đạc biển, theo kế hoạch từ
1996 đến 2000 chúng ta xây dựng 4 trạm cơ sở tại Hải Phòng, Đà Nẵng, Nha Trang,
Vũng Tàu theo kỹ thuật biến động tối thiểu MSK (Minimum Shift Keying)
1.3.3. Khảo sát cảng biển và vùng ven biển
1. Các phương pháp trực tiếp
Nói chung, khảo sát ven biển là một phần của khảo sát thủy văn, chủ yếu được
thực hiện bởi trắc địa mặt đất hoặc viễn thám. Trong trường hợp này nhiệm vụ chính
của kỹ sư trắc địa, khi xử lý thông tin, bao gồm việc giải thích hợp lý các đặc trưng
ven biển và phân định ranh giới bờ biển. Chúng cũng phải đảm bảo rằng, các mốc
khống chế trắc địa được xây dựng ven biển phải cung cấp tín hiệu dẫn đường cho các
tàu biển trong phương pháp GPS RTK.
2. Mật độ điểm chi tiết


Dựa trên yêu cầu khảo sát chi tiết, mật độ điểm chi tiết được xây dựng phù hợp
với tỷ lệ thành lập bản đồ. Tuy nhiên, cần tăng dày ở những nơi có địa hình thay đổi
đáng kể như: độ dốc lớn, gò, yên ngựa, rặng núi, ...
Khu vực cảng biển, vùng nước nông ven bờ, địa hình đáy nước cần tiến hành
khảo sát theo các đường song song gần vuông góc với đường bờ biển. Cần thể hiện
những đặc trưng của địa hình đáy biển với mật độ điểm đảm bảo yêu cầu thành lập bản
đồ, cần biểu diễn đầy đủ các đặc trưng địa hình tự nhiên và những địa vật do con
người để lại đáy biển.

3. Phương pháp đo vẽ
Kỹ thuật định vị vệ tinh là lý tưởng đối với thành lập bản đồ biển. Độ cao WGS
84 được chuyển đổi về hệ thống độ cao quốc gia, dựa trên mô hình Geoid được áp
dụng cho khu vực đo vẽ. Mật độ điểm chi tiết đối với thành lập bản đồ 1/5000 hoặc
1/10 000 là 50m hoặc 100m một điểm chi tiết. Mật độ điểm chi tiết bề mặt đáy biển
được cài đặt trong các máy đo hồi âm và định vị GPS trên tàu khảo sát, tương ứng với
tốc độ tàu và tần số đo của thiết bị. Việc xử lý dữ liệu hồi âm và dữ liệu định vị GPS
trên tàu được tiến hành hoàn toàn tự động, sẽ cho kết quả khảo sát địa hình đáy biển
theo yêu cầu.
Phương pháp tọa độ cực sử dụng chế độ tracking của các máy toàn đạc điện tử
rất thích hợp để xác định vị trí của tàu ở vùng ven biển, với khoảng cách gần bờ, nơi
yêu cầu mật độ điểm chi tiết 10m, 20m.
Khoảng cách nằm ngang được tính chuyển từ khoảng cách nghiêng trên máy toàn
đạc điện tử, nếu góc nghiêng đã biết. Để thực hiện, cần nhập độ cao máy, độ cao mốc
khống chế trên bờ, độ cao gương đặt trên tàu, độ cao điểm đặt gương trên tàu so với
mép nước. Độ sâu cột nước được cộng vào độ cao vị trí điểm của tàu, từ đó xây dựng
độ cao địa hình đáy biển.
Trường hợp chênh cao từ máy toàn đạc đến tàu biển có độ nghiêng lớn hơn ,
phương pháp toàn đạc điện tử không khuyến khích dùng, bởi vì có thể gây ra sai số


MO và 2i, 2c liên quan tới góc đứng, góc bằng và độ cao nhận được.
Một phương pháp khác được sử dụng để biểu diễn bản đồ địa hình đáy biển là
các đường đồng mức. Các đường đồng mức được vẽ với khoảng cao đều nội bộ cách
nhau 5m đối với tỷ lệ bản đồ 1/5000. Trường hợp địa hình đáy biển bằng phẳng, các
đường đồng mức có thể có khoảng cao đều cách nhau 0,5m.
Cả hai tiêu chí trên cần phải được xử lý hài hòa, đảm bảo mục đích khảo sát cũng
như các biến động trong địa hình khảo sát. Một số phần mềm có thể vẽ các đường
đồng mức rất tốt với các thuật toán được kết hợp với một số quy tắc giải thích cho các
đường đồng mức.

Hình 1.4: Khu vực có bản đồ biển tỷ lệ 1/100000, tọa độ HN-7
1.3.4.Quy trình đo vẽ của trung tâm Trắc địa - Bình đồ biển (Bộ TN-MT)


1.4. Xác định đặc trưng đáy biển
Để đảm bảo an toàn dẫn đường hàng hải, cần phải xác định các đặc trưng của đáy
biển, nhằm nhận thức rõ các mối hiểm nguy, dù là nhân tạo hay tự nhiên, có thể ảnh


hưởng đến dẫn đường hàng hải. Đặc trưng được định nghĩa là bất kỳ vật gì trên đáy
biển mà khác biệt với khu vực xung quanh nó. Điều ấy có thể là một hòn đá cô lập trên
đáy biển cát phẳng, một xác tàu đắm mà có cột buồm nhô cao. Hoạt động này được
gọi là xác định đặc trưng đáy biển. Xác định đặc trưng đáy biển cũng có thể là nhận
diện và xác định các đầu giếng dầu hoặc bom mìn còn sót lại trong chiến tranh. Điều
ấy không có ý nghĩa trong dẫn đường, nhưng có ý nghĩa đối với một số người khác.
1.4.1. Tiêu chuẩn xác định đặc trưng đáy biển
1. IHO S-44. Tiêu chuẩn tối thiểu đối với khảo sát thủy văn
Bảng 1.2 và 1.3 dưới đây chỉ rõ đặc trưng khảo sát được thực hiện và những yêu
cầu đối với hệ thống cho mỗi cấp khảo sát.
Bảng 1.2: Yêu cầu khảo sát
IHO S-44 Cấp khảo sát và ví dụ
Yêu cầu khảo sát
Cấp đặc biệt Bến cảng, khu vực liên quan và kênh dẫn 100% bắt buộc khảo sát
với độ rộng tối thiểu khe hở lườn tàu.
Cấp một
Bến cảng, kênh dẫn, vùng ven bờ có độ100% yêu cầu khảo sát
sâu tới 100m
trong vùng lựa chọn

Cấp hai
Không phải cấp đặc biệt và cấp một. Độ 100% có thể yêu cầu vùng
sâu tới 200m
khảo sát.
Cấp ba
Khu vực ngoài khơi, không thuộc cấp Không yêu cầu
đặc biệt, cấp một, cấp hai.
Bảng 1.3. Khả năng phát hiện của hệ thống
IHO S-44 Cấp khảo sát
Khả năng phát hiện của hệ thống
Cấp đặc biệt
Phát hiện được vật thể > 1m
Cấp một
Phát hiện được vật thể > 2m tại độ sâu 40m hoặc 10% của độ
Cấp hai
sâu trên 40m
Cấp ba
Không áp dụng
Sau khi xác nhận bất kỳ đặc trưng nào được coi là quan trọng, cần phải có vị trí
và độ sâu tối thiểu của nó.
2. Tiêu chuẩn đối với dữ liệu thủy văn kỹ thuật số
Bảng 1.4. Tiêu chí xác định đặc trưng đáy biển S-57 ZOC.
S-57 ZOC

Yêu cầu khảo sát


ZOC A1 Thực hiện khảo sát toàn bộ khu vực, Xác định tất cả các đặc trưng quan
ZOC A2
trong dưới đáy biển. Đo sâu đáy biển. Độ lớn vật cần phát hiện:

ZOC B

10% của độ sâu khi < 10m; 1m khi độ sâu 10 đến 30m; trên 2m khi độ sâu
Không khảo sát toàn bộ khu vực. Chỉ dò tìm những đặc trưng gây nguy
trên 30m
hiểm cho dẫn đường hàng hải.

ZOC C
ZOC D

Không khảo sát toàn bộ khu vực. Chỉ khảo sát những độ sâu bất thường
Không khảo sát toàn bộ khu vực. Chỉ khảo sát vùng có độ sâu bất thường
lớn.

ZOC U
Chất lượng dữ liệu đo sâu chưa công bố
1.4.2. Phương pháp xác định đặc trưng đáy biển
Side Scan Sonar (SSS) đã được chứng minh là phương pháp xác định đặc trưng
đáy biển tin cậy nhất. Tuy nhiên , các thiết bị sonar thường được kéo theo đằng sau
tàu, do đó thường xảy ra các sai số về vị trí điểm. Để giảm thiểu các sai số này, người
ta sử dụng một đầu thu đặt trong một thiết bị có hình con cá chạy ở đằng sau thiết bị
sonar, phía sau hướng chạy tàu, nhằm tiếp thu được nhiều tín hiệu phản hồi từ sonar
hơn và xác định vị trí chính xác hơn. Hệ thống SSS cũng cần được thiết kế trước các
vệt quét, sao cho độ che phủ của các vệt quét là đủ nhất, tránh trường hợp để lọt một
khoảng trống nào đó giữa hai vệt quét sonar.
Một trong những hạn chế chính của hệ thống SSS là tốc độ tiến của tàu phải phù
hợp để thu nhận được đủ số tín hiệu “ping” của hệ thống. Trong một vài trường hợp
ngoại lệ, giới hạn tốc độ tiến của tàu mang hệ thống SSS vào khoảng 6 hải lý/giờ. Sự
ra đời của hệ thống hồi âm đa tia đã cung cấp một khả năng quét đáy biển rộng hơn
với tốc độ cao hơn, làm gia tăng khả năng khảo sát đáy biển. Ngày nay, hệ thống

MBES đã xác định đặc trưng của biển theo tiêu chuẩn bậc đặc biệt và ZOC A1/A2.
Tuy nhiên, việc nhận dạng những hiểm nguy trong hàng hải vẫn cần có những biện
pháp bổ sung, phòng ngừa nhất định, chẳng hạn như hạn chế chiều rộng vệt khảo sát,
tính toán trước tốc độ hợp lý của tàu khi kéo theo máy quét sonar.
Cấu hình của máy quét sonar SSS liên quan tới bộ biến đổi năng lượng của nó.


Các tia phát từ sonar dội xuống đáy biển và phản xạ lên phải được tiếp nhận ở phía sau
hướng tiến của tàu. Từ đó, các vệt quét mới biểu diễn được rõ ràng đáy biển. Cấu hình
của đầu dò trong hệ thống MBES liên quan tới đặc trưng của đáy biển, vì đó làm tán
xạ và mất mát rất nhiều năng lượng của đầu dò. Ưu điểm của MBES là cung cấp độ
phân giải cao địa hình đáy biển và định vị chính xác, nhưng yếu điểm là độ lớn tia tán
xạ cũng nhiều. Việc kết hợp hai hệ thống MBES và SSS làm giảm đi những rủi ro do
vệt quét bị sót, bổ sung khả năng đối chiếu so sánh kết quả giữa hai hệ thống, tăng độ
chính xác định vị điểm, đảm bảo độ phân giải chi tiết địa hình đáy biển.
Các loại thiết bị khác cũng được sử dụng để nhận dạng đặc trưng đáy biển như hệ
thống hồi âm đơn tia, hệ thống sonar dò tìm phía trước tàu, từ kế, Lidar, điện từ trường
hàng không, các phương pháp cơ khí và thợ lặn.
1.5. Phân loại đáy biển
Khi đo vẽ BĐĐHĐB cần xác định trước các thông số kỹ thuật cơ bản như
mứcđộ chi tiết, khoảng cao đều các đường đẳng sâu ... Các thông số này được xác
định dựa trên một số đặc điểm của địa hình đáy biển khu vực đo vẽ. Người ta phân địa
hình đáy biển ra làm 3 loại :
-

Địa hình loại 1.
Gồm các đồng bằng dưới sâu, không cắt xẻ hoặc cắt xẻ yếu, có dạng lượn
sóng hoặc thoai thoải, chủ yếu có nguồn gốc tích tụ được đặc trưng bởi giá trị
trung bình tương đối của những điểm đột biến về độ sâu (hõm sâu, thung
lũng...) trong khoảng 3 đến 10 m. Độ dốc địa hình đáy nhỏ hơn và độ sâu lớp

nước không quá 200 m.

-

Địa hình loại 2.
Gồm đồng bằng cắt xẻ, có địa hình dãy dài đồi núi, được tạo thành do quá trình
tích tụ -bào mòn, với sự thay đổi độ sâu trong khoảng từ 10m đến 50m và có độ
dốc từ đến .

-

Địa hình loại 3.


Địa hình cắt xẻ mạnh, có nguồn gốc kiến tạo , bào mòn với sự thay đổi độ sâu
trên 50 m và có độ dốc đáy biển từ đến .
Trên cơ sở các đặc trưng của địa hình đáy biển và tỷ lệ bản đồ cần thành lập,
người ta xác định mức độ chi tiết khi đo vẽ chi tiết BĐĐHĐB. Mức độ chi tiết khi đo
vẽ BĐĐHĐB sẽ liên quan trực tiếp đến việc bố trí khoảng cách giữa các tuyến chaỵ
tầu cũng như bố trí điểm đo trên các tuyến. Vấn đề xác định mức độ chi tiết khi
đo vẽ là vấn đề phức tạp, cho đến nay vẫn chưa được giải quyết triệt để và thống
nhất. Để xác định mức độ chi tiết khi đo vẽ BĐĐHĐB có thể áp dụng phương
pháp Trunov hoặc phương pháp Xazonov.
1.6. Kế hoạch khảo sát biển
1.6.1. Lập dự án khảo sát biển
- Thu thập tài liệu trắc địa: bản đồ/hải đồ sẵn có (phần dưới nước và trên đất
liền), tài liệu về khí tượng thủy văn trong khu vực khảo sát, tình hình giao thông, dân
cư, các yếu tố có liên quan đến nhiệm vụ thi công...;
- Các tài liệu khác có liên quan.
Sau khi đã có các thông tin khảo sát khu đo, cần soạn thảo thiết kế kỹ thuật, đưa

ra một số phương án và lựa chọn phương án tốt nhất, có tính khả thi .
Thiết kế kỹ thuật bao gồm các phần chủ yếu sau :
a. Phần giới thiệu :
Nêu rõ mục đích, nhiệm vụ và tình hình khu đo (về vị trí địa lý, điều kiện xa bờ,
gần bờ, kinh tế xã hội, tình hình tư liệu ...)
b. Phần kỹ thuật
-

Các loại hình công việc;

-

Mức độ chi tiết đo vẽ;

-

Cách thức bố trí tuyến đo phụ thuộc vào đặc trưng địa hình;


-

Cơ sở toạ độ và độ cao phục vụ đo vẽ bao gồm: Số lượng điểm, cách thức bố trí và
phương pháp xây dựng lưới khống chế đo vẽ và độ chính xác tương ứng, vấn đề chọn
điểm, tiêu mốc ...;
Nếu sử dụng phương pháp định vị vô tuyến để xác định vị trí mặt bằng thì nêu
phương án bố trí anten của trạm định vị vô tuyến .
- Điều kiện để đo nối các tuyến đo với cơ sở khống chế trắc địa trên bờ .
- Số lượng trạm nghiệm triều và cách thức bố trí trạm nghiệm triều, trình tự
quan sát mực nước biển .
- Phương pháp xác định và quy độ sâu về mực nước chuẩn được chọn làm "số 0"

độ sâu
- Phương pháp và trình tự đo nối độ cao đến các điểm nghiệm triều
Phương pháp tiến hành công việc đo vẽ bao gồm :
Thiết lập các tuyến đo cho từng khu vực đo, phương pháp định vị và tần suất định
vị, độ chính xác định vị trên tuyến đo .
- Sử dụng máy đo sâu loại nào, (khả năng của máy đo sâu và tình hình cụ thể
khu vực đo);
- Phương pháp kiểm nghiệm máy đo sâu để xác định số hiệu chỉnh tương ứng;
- Phương pháp xác định chất đáy;
- Cần xác định số lượng bãi cát, doi cát ngầm, chỗ có nguy hiểm hàng hải cần
khảo sát điều tra, phương pháp khảo sát điều tra;
- Phương pháp đo vẽ các dạng địa hình đặc biệt như vùng có núi ngầm, vùng sụt
trũng, khe rãnh;
- Phương pháp đo vẽ vùng bán ngập (ngập khi có nước cường);
- Phương pháp và trình tự kiểm tra, cách thức bố trí các tuyến đo kiểm tra.
c. Phần tổ chức thi công
- Biên chế cán bộ kỹ thuật cho từng dạng công việc, chia tổ nhóm, cần người
phụ trách tới nhóm;


- Sự phối hợp làm việc, trình tự công việc liên quan đến thiết bị kỹ thuật ...;
- Kế hoạch liên lạc, tập kết hậu cần và đảm bảo kỹ thuật (máy móc đo đạc, tầu
thuyền), phương án sửa chữa, tổ chức y tế cứu nạn...
d. Phần phụ lục
- Ranh giới khu đo vẽ (độ vĩ ,độ kinh , giới hạn khu đo vẽ);
- Sơ đồ phân mảnh bản đồ;
- Sơ đồ cơ sở trắc địa , bảng cấp số liệu gốc;
- Sơ đồ các trạm định vị vô tuyến;
- Sơ đồ vị trí đặt trạm nghiệm triều;
- Sơ đồ vị trí các trạm khí tượng thuỷ văn (nếu có).

1.6.2. Khảo sát sơ bộ
Để phương án kỹ thuật có thể triển khai đúng và đạt kết quả tốt như dự kiến cần
tiến hành khảo sát khu đo và vùng liên quan nhằm :

- Xác định số lượng mốc trắc địa còn tồn tại và những mốc đã mất không tìm thấy;
- Khả năng thiết lập, xây dựng điểm trắc địa ở những nơi đã thiết kế trên bản đồ ( tỷ lệ
nhỏ) phục vụ định vị tàu đo;

- Chọn lựa các điểm đặt máy kinh vĩ, trạm định vị vô tuyến và khả năng đo nối trắc địa;
- Cần thiết phải xác định thêm điểm khống chế trắc địa mới, phương pháp xác định;
- Vị trí, điều kiện đặt trạm

nghiệm triều, phương pháp đo nối độ cao trạm nghiệm triều

với các điểm độ cao nhà nước;

- Xác định các trạm nghiệm triều thuộc mạng lưới nghiệm triều nhà nước gần vùng đo
vẽ, ở đó có tiến hành quan trắc thường xuyên mực nước biển;

- Vị trí neo đậu tạm thời tầu đo khi có bão.
1.7. Thu thập dữ liệu và mô tả bờ biển
1.7.1. Hiệu chuẩn và kiểm tra thiết bị định vị mặt bằng
Khảo sát thủy văn liên quan tới vị trí mặt bằng của khu vực, do vậy, các mốc khống


chế trắc địa cấp quốc gia và các mốc giải tích hoặc kinh vĩ trong khu vực cần phải được
liên kết thống nhất.
Phương pháp định vị trên tàu ở ngoài khơi phụ thuộc độ lớn của dự án khảo sát.
Nhiều trạm đo trên bờ có thể được sử dụng để định vị cho vị trí tàu ở ngoài khơi. Đối
với phương án sử dụng định vị vi phân DGPS, cần hai trạm trên bờ được kiểm soát tốt.

Vị trí của hai trạm này càng gần bờ biển càng tốt.
Hệ thống định vị toàn cầu hiện nay đã ứng dụng các phương pháp tăng cường
đoọ chính xác định vị. Đó là các hệ thống tăng cường cơ sở mặt đất (GBAS) và tăng
cường cơ sở không gian (SBAS), thông qua các vệ tinh Landstar, Seastar, Omnistar,
Skyfix, ... và dịch vụ miễn phí như EGNOS. Các hệ thống này cung cấp vị trí điểm với
độ chính xác cao, mà không cần một trạm cố định nào trên đất liền. Tuy nhiên, cần
tham khảo lịch vệ tinh để nắm được cấu hình hình học (GDOP) tại thời điểm khảo sát.
1.7.2. Kiểm soát độ cao
Mốc chuẩn 0 về độ cao là cơ sở để xác định độ sâu đáy biển trong các cuộc khảo
sát thủy văn. Khi sử dụng độ cao, cần xác định rõ trạm nghiệm triều đã cung cấp độ
cao ấy. Nếu có nhiều trạm nghiệm triều được lắp đặt ven biển, khoảng cách các trạm
nghiệm triều không nên quá 10km.
Các trạm nghiệm triều sẽ cung cấp dữ liệu để tạo ra một biểu đồ thủy triều chung
cho khu vực, các dữ liệu này được đưa vào thông số kỹ thuật thủy văn. Các trạm
nghiệm triều phải được kết nối bằng thủy chuẩn hình học, thông qua các mốc chuẩn 0
tại mỗi trạm.
Điểm cực triều hoặc các mốc chuẩn 0 tại các trạm nghiệm triều phải được liên hệ
với kết quả đo trên cảm biến mực nước và thước đo mực nước, thông qua thủy chuẩn
hình học tia ngắm ngang.
Nếu cần thành lập mới mốc độ cao tại khu vực khảo sát, phải xây dựng ít nhất hai
mốc chuẩn và chi tiết của nó phải được ghi lại đầy đủ.
Kiểm tra cực triều với thước đo mực nước tại trạm nghiệm triều phải được thực


hiện trong thời gian 25 tiếng đồng hồ liên tục để có thể đánh giá được độ chính xác
của dữ liệu đã ghi chép.
Việc tính toán mực nước biển trung bình phải lấy kết quả đo từ 39 giờ liên tục,
lúc bắt đầu và lúc kết thúc khảo sát. Kết quả tính toán này được phép sai lệch 0,3m so
với trích dẫn từ bảng nghiệm triều.
Khi thành lập mới một thước đo mực nước, phải tiến hành đo kiểm tra độ cao

theo các nguồn độc lập, tránh các sai số có tính tương quan hệ thống.
1.7.3. Quan trắc môi trường
Hướng và tốc độ của dòng thủy triều được quan trắc tại bất kỳ nơi nào có ý nghĩa
định hướng và nơi không có bằng chứng rằng các quan trắc trước đó đã được thực
hiện. Sau khi thăm dò thực địa, có thể quyết định bổ sung các trạm quan trắc thủy
triều nếu thấy cần thiết.
Các quan trắc thủy triều phải được thực hiện bằng các máy đo hiện có hoặc bằng
xà-lan đã neo đậu. Độ sâu thực hiện quan trắc thủy triều phải phù hợp với độ sâu của
luồng tàu đang vận chuyển trong khu vực. Các quan trắc không nên thực hiện trong
điều kiện thời tiết bất thường.
Tại khu vực bán nhật triều, các quan trắc phải được thực hiện trong 25 giờ tại
thời điểm Springs (vào lúc trăng non hoặc trăng tròn). Tại những vùng có nhật triều
lớn, nên quan trắc trong 30 ngày và sử dụng hàm điều hòa để phân tích triều. Có thể
không thực hiện tất cả các phép đo triều, nhưng phải đủ để mô tả hướng của dòng triều
trên bản đồ.
Ngoài các quan trắc triều theo tiêu chuẩn, cần quan tâm tới các thông tin có tính
chất không chính thức được cung cấp từ địa phương, đặc biệt nếu điều ấy ảnh hưởng
đến độ sâu luồng dẫn tàu ra vào cảng. Dữ liệu thu nhận nên bao gồm tối đa các ước
tính tại thời điểm Springs và các đánh giá về hướng của dòng triều. Trong khu vực có
dòng triều mạnh, đặc biệt tại các kẽ đá, luồng lạch, vực xoáy, có thể xảy ra hiện tượng
con nước thấp có thể làm tàu mắc cạn. Các giới hạn đỉnh triều và đáy triều tại thời


điểm Springs cần được ấn định trong báo cáo của dự án.
Các quan trắc vận tốc âm thanh ban đầu cần được tiến hành trên nhiều điểm
trong khu vực khảo sát, để kiểm tra sự biến động về không gian và thời gian xem có
ảnh hưởng như thế nào tới vận tốc âm thanh. Các dữ liệu âm thanh này cùng với các
yếu tố môi trường khác như khí hậu, dòng nước ngọt, biến đổi môi trường theo
mùa, ...sẽ được lưu trữ trong hồ sơ dự án. Các hồ sơ về nơi di trú của tàu, về sự
nghiêng lắc của tàu trên sóng biển, về các thiết bị gắn trên tàu để quan trắc thủy văn

trong lúc di động được lưu trữ trong hồ sơ cuộc khảo sát.
Các dữ liệu quan trắc thủy văn được cập nhật khi nào và lưu trữ ra sao được thực
hiện theo hướng dẫn của Tiêu chuẩn khảo sát thủy văn và trong kế hoạch dự án. Đặc
biệt trường hợp sử dụng hệ thống hồi âm đa tia MBES.
1.7.4. Khảo sát biển theo tuyến
Giải thích Hình 1.5:
a. Việc quyết định hướng tuyến và khoảng cách giữa các tuyến trên biển phụ
thuộc vào phương pháp đo hồi âm và thiết bị sử dụng trên tàu. Hình a1 áp dụng cho
máy hồi âm đơn tia (SBES), khoảng cách giữa các tuyến gần nhau, hướng chạy tàu
gần vuông góc với đường đẳng sâu (đồng mức). Hình a2 áp dụng cho máy đo sâu hồi
âm đa tia (MBES) hoặc máy quét sonar, khoảng cách tuyến lớn hơn, hướng chạy tàu
gần song song với đường đẳng sâu.
b. Mô tả hướng gió hoặc hướng dòng chảy trên biển, người lái tàu phải vận dụng
kiến thức và kinh nghiệm để tàu di chuyển theo đúng hướng thiết kế.
c. Hướng chạy tàu thực tế trên biển, sau khi người lái tàu điều khiển tàu theo
hướng thiết kế và hiệu chỉnh hướng tàu sau mỗi lần đi chệch hướng.
Khi theo dõi tàu bằng hệ thống định vị điện tử (EPS), cần liên tục quan trắc vị trí
trên màn hình và theo dõi các chỉ số trái-phải, từ đó các độ lệch nhỏ nhất từ các vết
chạy tàu so với hướng thiết kế được phát hiện và hiệu chỉnh. Việc theo dõi còn để
đánh dấu vết chạy tàu trong hồ sơ dữ liệu được ghi nhớ.


Hình 1.5: Kiểm soát tàu đo hồi âm theo tuyến trên biển
Trong các cuộc khảo sát bến cảng, thường dùng máy Sextant, kinh vĩ hoặc toàn
đạc điện tử. Với máy toàn đạc điện tử, người ta thường ấn định tần số theo dõi vài giây
(khoảng 3 giây), bởi vì các máy hiện đại cho phép theo dõi tự động với tần số cài đặt
từ trước.
Việc theo dõi bằng hệ thống định vị điện tử EPS và hệ thống định vị vệ tinh cũng
cung cấp vị trí liên tục, với tần số từ 1 đến 3 giây (Phương pháp RTK DGPS). Vị trí
biểu hiện trên màn hình điều khiển của khoang chỉ huy trên tàu sẽ được ghi lại theo

thời gian thực, về hướng di chuyển và tốc độ của tàu. Độ chính xác của vị trí liên quan
tới hệ thống định vị đã lựa chọn.
2
Trong các cuộc khảo sát có diện tích khoảng 25km hoặc nhỏ hơn, có các bộ
phát định vị thủy âm đặt dưới đáy biển theo định dạng mắt lưới. Việc theo dõi tàu


được thực hiện bằng các cảm biến hồi âm hoặc siêu âm sonar. Dựa vào vị trí đã
biết của mạng lưới dưới đáy biển, ta xác định vị trí tàu theo tuyến khảo sát đã thiết kế.
Trong các trường hợp vùng khảo sát ở xa bờ. Việc kiểm soát tuyến chạy tàu
không thể thực hiện từ trên bờ. Người ta sử dụng la bàn hoặc la bàn con quay hồi
chuyển. Việc này thực ra không thỏa đáng, nên chỉ giới hạn trong các cuộc khảo sát
nhỏ. Phương pháp khác để dẫn tàu chạy theo tuyến đã thiết kế trong trường hợp này, là
chỉ đạo tàu chạy theo một vòng cung của một góc cố định tạo bởi hai dây cung hoặc là
đường hyperbol LOP của chuỗi EPS. Phương pháp này không thực hiện với các
cuộc khảo sát quy mô lớn, gần bờ, gần các mốc khống chế trắc địa trên bờ. Ngày
nay, các cuộc khảo sát ngoài khơi xa phải dùng định vị GPS hoặc định vị điện tử EPS.
1.7.5. Kiểm tra tuyến
Để kiểm tra tuyến đã chạy, người ta chạy một tuyến cắt ngang, ở các giai đoạn
thủy triều khác nhau. Tại các vị trí trên tuyến đã chạy giao điểm với tuyến cắt ngang,
người ta kiểm tra độ sâu đáy biển cũng như vị trí tọa độ của tàu. Thông tin kiểm tra
này nhằm xác định các sai số thô nếu có, các sai số về mô hình thủy triều hoặc sai số
do thiết bị.
Hệ thống hồi âm đa tia MBES nên được sử dụng để xác minh lại địa hình đáy
biển, nhất là phạm vi xen kẽ giữa hai vệt quét, đảm bảo phạm vi quét đáy biển được
phủ kín và có sự chồng lấn thích hợp giữa các vệt quét.
1.7.6. Tuyến khảo sát chính
Là những tuyến được thiết kế trong hồ sơ khảo sát khu vực. Phải đảm bảo vệt
quét đã bao phủ toàn bộ đáy biển và tỷ lệ phần trăm các vệt quét chồng lẫn nhau.
Khi tiến hành khảo sát bằng máy đo sâu hồi âm kết hợp máy quét sonar. Phải duy

trì một tỷ lệ thích hợp giữa đo sâu hồi âm với quét siêu âm, đảm bảo không còn
khoảng chống đáy biển trong các vệt quét sonar. Chỉ tiến hành đo thêm các tuyến bằng
máy đo sâu hồi âm khi cần xác định đường nét đường đồng mức (đường đẳng sâu)
hoặc cần xác định thêm các đặc trưng đáy biển, hoặc nơi mà các tuyến còn bỏ chống