Khai thác dữ liệu độ cao geoid theo mô hình EIGEN 6c4 trên phạm vi lãnh thổ việt nam

TRƯỜNG ĐẠI HỌC TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG HÀ NỘI
KHOA TRẮC ĐỊA, BẢN ĐỒ VÀ THÔNG TIN ĐỊA LÝ

BÙI THỊ YẾN THANH

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
KHAI THÁC DỮ LIỆU ĐỘ CAO GEOID
THEO MÔ HÌNH EIGEN-6C4 TRÊN PHẠM VI
LÃNH THỔ VIỆT NAM

Hà Nội - 2018


TRƯỜNG ĐẠI HỌC TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG HÀ NỘI
KHOA TRẮC ĐỊA, BẢN ĐỒ VÀ THÔNG TIN ĐỊA LÝ

BÙI THỊ YẾN THANH

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
KHAI THÁC DỮ LIỆU ĐỘ CAO GEOID
THEO MÔ HÌNH EIGEN-6C4 TRÊN PHẠM VI
LÃNH THỔ VIỆT NAM

Chuyên ngành: Kỹ thuật Trắc địa – Bản đồ
Mã ngành: D520503

NGƯỜI HƯỚNG DẪN: TH.S NGÔ THỊ MẾN THƯƠNG

Hà Nội - 2018

LỜI CẢM ƠN
Sau một thời gian nghiên cứu đồ án, với sự nỗ lực của bản thân và sự giúp đỡ
tận tình của giáo viên hướng dẫn, thầy cô trong bộ môn Trắc địa Cao cấp – Công
trình, em đã hoàn thành đồ án tốt nghiệp của mình.
Em xin gửi lời cảm ơn tới Ban giám hiệu Nhà trường, khoa Trắc địa, Bản đồ và
thông tin địa lý và bộ môn Trắc địa Cao cấp – Công trình. Đặc biệt em xin gửi lời
cảm ơn tới cô Ngô Thị Mến Thương người đã tận tình hướng dẫn, chỉ bảo em trong
suốt quá trình hoàn thành đồ án tốt nghiệp.
Trong quá trính làm đồ án, không tránh khỏi được sự sai sót, em rất mong nhận
được sự đóng góp chỉ bảo của các thầy, cô để đồ án tốt nghiệp của em hoàn thiện hơn.
Em xin chân thành cảm ơn!
Hà nội, ngày 24 tháng 5 năm 2018
Sinh viên thực hiện

Bùi Thị Yến Thanh


MỤC LỤC
PHẦN MỞ ĐẦU ......................................................................................................... 1
1. Tính cấp thiết của đề tài .......................................................................................... 1
2. Mục tiêu nghiên cứu ................................................................................................ 2
3. Phương pháp nghiên cứu ......................................................................................... 2
4. Địa điểm, đối tượng nghiên cứu .............................................................................. 2
CHƯƠNG 1: LÝ THUYẾT THẾ TRỌNG TRƯỜNG .............................................. 3
1.1. Lý thuyết thế trọng trường ................................................................................... 3
1.1.1. Thế trọng trường thực ....................................................................................... 3
1.1.2. Thế trọng trường chuẩn của Trái đất và thế nhiễu ............................................ 7
1.2. Các phương pháp xác định độ cao geoid ........................................................... 21
1.2.1. Phương pháp trọng lực .................................................................................... 21
1.2.2. Phương pháp thiên văn trắc địa ....................................................................... 22

1.2.3. Phương pháp thiên văn - trọng lực .................................................................. 22
1.2.4. Phương pháp GPS – Thủy chuẩn .................................................................... 23
1.2.5. Phương pháp không gian................................................................................. 23
1.2.6. Phương pháp kết hợp ...................................................................................... 24
1.2.7. Phương pháp nội suy dị thường độ cao từ các giá trị dị thường độ cao
đã biết ....................................................................................................................... 25
1.2.8. Xác định dị thường độ cao ở Việt Nam .......................................................... 28
CHƯƠNG 2: MÔ HÌNH TRỌNG TRƯỜNG TOÀN CẦU EIGEN – 6C4 ............. 31
2.1. Khái niệm về geoid ............................................................................................ 31
2.2. Khái quát chung về mô hình toàn cầu ................................................................ 31
2.2.1. Khái quát chung .............................................................................................. 31
2.2.2. Các mô hình trọng trường trên thế giới........................................................... 32
2.3. Mô hình trọng trường EIGEN-6C4 .................................................................... 35
2.3.1. Khái quát chung về mô hình trọng trường EIGEN-6C4 ................................. 35
2.3.2. Sự khác biệt giữa mô hình trọng trường EIGEN-6C4 và EGM-2008 ............ 37
CHƯƠNG 3: THỰC NGHIỆM ................................................................................ 51
3.1. Giới thiệu khu vực thực nghiệm ........................................................................ 51
3.1.1. Ví trí địa lý, điều kiện tự nhiên ....................................................................... 51


3.1.2. Điều kiện kinh tế - xã hội ................................................................................ 53
3.2. Khai thác độ cao geoid theo mô hình EIGEN-6C4 trên phạm vi lãnh thổ
Việt Nam .................................................................................................................. 53
3.2.1. Khảo sát độ lớn độ cao geoid từ mô hình EIGEN-6C4 trên phạm vi lãnh thổ
Việt Nam ................................................................................................................... 53
3.2.2. So sánh độ lệch độ cao geoid khai thác từ mô hình EIGEN-6C4 và
EGM-2008 ............................................................................................................... 63
3.3. Nhận xét ............................................................................................................. 69
3.3.1. Nhận xét về kết quả độ cao geoid khai thác được từ mô hình EIGEN-6C4 trên
các khu vực trên lãnh thổ Việt Nam.......................................................................... 69

3.3.2. Nhận xét độ lệch độ cao geoid khai thác được giữa mô hình EIGEN-6C4 và
EGM-2008................................................................................................................. 69
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ................................................................................... 71
1. Kết luận ................................................................................................................. 71
2. Kiến nghị ............................................................................................................... 72
TÀI LIỆU THAM KHẢO ......................................................................................... 73


5DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT
Viết tắt

Tiếng nước ngoài

Nguồn

1

DOT

Dymnamic Ocean Topography

Mô hình địa hình đại dương động

2

EGM

Earth Gravitials Model

Mô hình trọng trường Trái đất

3

EIGEN

European Improved Gravity

Mô hình lực hấp dẫn của châu Âu

model of the Earth by New

được cải thiện bởi các kỹ thuật mới

ST
T

techniques
4

GRACE

Gravity Recovery Model

Mô hình khôi phục trọng lực

5

GNSS

Global Navigation Satellite

Hệ thống định vị vệ tinh toàn cầu

System
6

GOCE

Gravity Field and Steady State

Dữ liệu vệ tinh đo trọng lực

Circulation Explorer
7

GPS

Global Positioning System

Hệ thống định vị toàn cầu

8

ICGEM

International Centre for Global

Trung tâm quốc tế về mô hình trái

Earth Models

đất toàn cầu

National Imnagery and

Cơ quan lập bản đồ và chụp ảnh

Mapping Agency

quốc gia

9

NIMA

10

RMS

Root Mean Square

Giá trị trung bình điểm

11

RMSe

Root Mean Square Error

Sai số trung phương

DANH MỤC BẢNG BIỂU
Bảng 1.1: Một số mô hình được xác định theo phương pháp không gian ............... 23
Bảng 2.1: Các giá trị trung bình điểm gốc của các khác biệt giữa mô hình
EIGEN-6C4 và EGM-2008.................................................................................... 44
Bảng 2.2: Giá trị trung bình (cm) của GNSS – Thủy chuẩn trừ đi các độ cao địa lý
có từ mô hình cho EGM-2008 và EIGEN-6C4 (số điểm trong dấu ngoặc) .............. 48
Bảng 2.3: Giá trị RMS (cm) của quỹ đạo GOCE và CHAMP của các mô hình ...... 50
Bảng 3.1: Độ lệch độ cao geoid khu vực miền Bắc giữa mô hình EIGEN-6C4 và
EGM-2008................................................................................................................. 63
Bảng 3.2: Độ lệch độ cao geoid khu vực miền Trung giữa mô hình EIGEN-6C4 và
EGM-2008................................................................................................................. 64
Bảng 3.3: Độ lệch độ cao geoid khu vực miền Nam giữa mô hình EIGEN-6C4 và
EGM-2008................................................................................................................. 65
Bảng 3.4: Độ lệch độ cao geoid vùng núi Tây Bắc giữa mô hình EIGEN-6C4 và
EGM-2008................................................................................................................. 66
Bảng 3.5: Độ lệch độ cao geoid vùng đồng bằng Nam Bộ giữa mô hình EIGEN-6C4
và EGM-2008 ............................................................................................................ 67
Bảng 3.6: Độ lệch độ cao geoid vùng biển, ven biển Đông Nam Bộ giữa mô hình
EIGEN-6C4 và EGM-2008 ....................................................................................... 68


DANH MỤC HÌNH ẢNH
Hình 1.1: Vị trí tương hỗ giữa đường dây dọi và mặt đẳng thế .................................. 6
Hình 1.2: Quang cảnh phân bố đường sức và mặt đẳng thế trọng trường trên
Trái đất ....................................................................................................................... 7
Hình 1.3: Các thành phần độ cao .............................................................................. 15
Hình 1.4: Dị thường độ cao theo mặt Teluroid ......................................................... 16
Hình 1.5: Độ lệch dây dọi trọng lực và các thành phần của nó ................................ 19

Hình 1.6: Khoảng chênh giữa mặt geoid và mặt ellipsoid ........................................ 20
Hình 2.1: Độ cao Geoid theo mô hình EGM2008 .................................................... 34
Hình 2.2: Δg, Himalaia với mô hình EIGEN-6C4 .................................................... 38
Hình 2.3: Tzz, Himalaia với mô hình EIGEN-6C4 .................................................... 38
Hình 2.4: Δg, Himalaia với mô hình EIGEN-6C4 trừ EGM-2008 ........................... 39
Hình 2.5: Tzz, Himalaia với mô hình EIGEN-6C4 trừ EGM-2008 ........................... 39
Hình 2.6: Δg, Châu Âu với mô hình EIGEN-6C4 .................................................... 40
Hình 2.7: Tzz, Châu Âu với mô hình EGM-2008 ...................................................... 40
Hình 2.8: Δg, Châu Âu với mô hình EIGEN-6C4 trừ EGM-2008 ........................... 41
Hình 2.9: Tzz, Châu Âu với mô hình EIGEN-6C4 trừ EGM-2008 ........................... 41
Hình 2.10: Δg, Cộng Hòa Séc với mô hình EIGEN-6C4 ......................................... 42
Hình 2.11: Tzz, Cộng Hòa Séc với mô hình EIGEN-6C4 ......................................... 42
Hình 2.12: Δg, Cộng Hòa Séc với mô hình EIGEN-6C4 trừ EGM-2008 ................ 43
Hình 2.13: Tzz Cộng Hòa Séc với mô hình EIGEN-6C4 trừ EGM-2008 ................. 43
Hình 2.14: Kiểm tra mô hình EGM-2008 bằng GPS – Thủy chuẩn trên lãnh thổ
CH Séc (GPS Thủy chuẩn trừ EGM-2008 geoid, trung bình -43 cm, rmse 3,3 cm,
GPS – Thủy chuẩn độ chính xác khoảng 2 cm) ...................................................... 45
Hình 2.15: Kiểm tra mô hình EIGEN-6C4 bằng GPS – Thủy chuẩn trên lãnh thổ
CH Séc (GPS – Thủy chuẩn trừ EIGEN-6C4 geoid, trung bình -46 cm, rmse 4.0 cm;
GPS – Thủy chuẩn độ chính xác khoảng 2 cm) ........................................................ 45
Hình 2.16: Kiểm tra mô hình EGM-2008 bằng GPS – Thủy chuẩn trên lãnh thổ
Slovakia (GPS – Thủy chuẩn trừ EGM-2008 geoid, trung bình -44 cm, rmse 0,5
cm, GPS – Thủy chuẩn độ chính xác khoảng 2 cm) ................................................. 46


Hình 2.17: Kiểm tra mô hình EIGEN-6C4 bằng GPS – Thủy chuẩn trên lãnh thổ
Slovakia (GPS – Thủy chuẩn trừ EIGEN-6C4 geoid, trung bình -46 cm, rmse 4.0
cm; GPS – Thủy chuẩn độ chính xác khoảng 2 cm) ................................................. 46
Hình 2.18: Biểu đồ dánh giá biên độ phổ (1) ............................................................ 49
Hình 2.19: Biểu đồ đánh giá biên độ phổ (2) ............................................................ 49

Hình 3.1: Vị trí địa lý Việt Nam ............................................................................... 51
Hình 3.2: Lựa chọn các yếu tố trên ICGEM ............................................................. 53
Hình 3.3: Giao diện phần mềm Global Mapper ........................................................ 55
Hình 3.4: Load file dữ liệu ........................................................................................ 55
Hình 3.5: Mô phỏng độ cao geoid trên khu vực miền Bắc ....................................... 56
Hình 3.6: Mô phỏng độ cao geoid khu vực miền Trung ........................................... 57
Hình 3.7: Mô phỏng độ cao geoid khu vực miền Nam ............................................. 58
Hình 3.8: Mô phỏng độ cao geoid khu vực vùng núi Tây Bắc ................................. 60
Hình 3.9: Mô phỏng độ cao geoid khu vực đồng bằng Nam Bộ .............................. 61
Hình 3.10: Mô phỏng độ cao geoid khu vực ven biển Đông Nam Bộ...................... 62
Hình 3.11: Biểu đồ thể hiện sự chênh lệch độ cao geoid giữa mô hình EIGEN-6C4
và EGM-2008 khu vực miền Bắc.............................................................................. 63
Hình 3.12: Biểu đồ thể hiện sự chênh lệch độ cao geoid giữa mô hình EIGEN-6C4
và EGM-2008 khu vực miền Trung .......................................................................... 64
Hình 3.13: Biểu đồ thể hiện sự chênh lệch độ cao geoid giữa mô hình EIGEN-6C4
và EGM-2008 khu vực miền Nam ............................................................................ 65
Hình 3.14: Biểu đồ thể hiện sự chênh lệch độ cao geoid giữa mô hình EIGEN-6C4
và EGM-2008 vùng núi Tây Bắc .............................................................................. 66
Hình 3.15: Biểu đồ thể hiện sự chênh lệch độ cao geoid giữa mô hình EIGEN-6C4
và EGM-2008 vùng đồng bằng Nam Bộ .................................................................. 67
Hình 3.16: Biểu đồ thể hiện sự chênh lệch độ cao geoid giữa mô hình EIGEN-6C4
và EGM-2008 khu vực ven biển Đông Nam Bộ ....................................................... 68