(Luận văn thạc sĩ) Khảo sát mô hình geoid EIGEN6C4 trên phạm vi lãnh thổ Việt Nam

BỘ TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG HÀ NỘI

TRỊNH VIỆT THẮNG

KHẢO SÁT MÔ HÌNH GEOID EIGEN-6C4
TRÊN PHẠM VI LÃNH THỔ VIỆT NAM
Ngành: Kỹ thật Trắc địa – Bản đồ

LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT

Hà Nội – Năm 2018


BỘ TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG HÀ NỘI

TRỊNH VIỆT THẮNG

KHẢO SÁT MÔ HÌNH GEOID EIGEN-6C4
TRÊN PHẠM VI LÃNH THỔ VIỆT NAM

Ngành

: Kỹ thật Trắc địa – Bản đồ

Mã ngành

: D520503

LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT

Hà Nội – Năm 2018


LỜI CAM ĐOAN
Những kết quả nghiên cứu được trình bày trong luận văn là hoàn toàn
trung thực, của tôi, không vi phạm bất cứ điều gì trong luật sở hữu trí tuệ và
pháp luật Việt Nam. Nếu sai, tôi hoàn toàn chịu trách nhiệm trước pháp luật.
TÁC GIẢ LUẬN VĂN
(Ký và ghi rõ họ tên)


CÔNG TRÌNH ĐƯỢC HOÀN THÀNH TẠI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG HÀ NỘI
Cán bộ hướng dẫn: TS. Phạm Thị Hoa
Cán bộ chấm phản biện 1: PGS.TS Nguyễn Văn Sáng
Cán bộ chấm phản biện 2: TS. Đinh Xuân Vinh

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 29 tháng 09 năm 2018


Tóm tắt luận văn
+ Họ và tên học viên: Trịnh Việt Thắng
+ Lớp: CH2B.TĐ

Khoá: 2

+ Cán bộ hướng dẫn: TS. Phạm Thị Hoa
+ Tên đề tài: Khảo sát mô hình geoid EIGEN-6C4 trên phạm vi lãnh
thổ Việt Nam.
+ Tóm tắt: Luận văn khảo sát mô hình geoid EIGEN-6C4 trên phạm vi
lãnh thổ Việt Nam bằng số liệu GNSS-TC. Kết quả khảo sát cho thấy mô hình
EIGEN-6C4 có sự phù hợp tốt hơn so với EGM2008. Nguyên nhân có thể lý
giải là do trong mô hình EIGEN-6C4 đã có sự bổ sung dữ liệu mới so với mô
hình EGM2008. Bên cạnh đó, mức độ phù hợp của mô hình EIGEN-6C4
được thể hiện rõ nét nhất đối với vùng miền Bắc, sau đó đến miền Trung và
miền Nam. Nguyên nhân có thể lý giải do có sự tương quan về mức độ cải
thiện độ chính xác của mô hình geoid EIGEN-6C4 theo địa hình vùng xét.


MỤC LỤC
LỜI CAM ĐOAN
MỞ ĐẦU ........................................................................................................... 1
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ MÔ HÌNH GEOID ...................................... 5
1.1. Khái niệm và phân loại mô hình Geoid ..................................................... 5
1.2. Giới thiệu chung về các mô hình geoid toàn cầu ....................................... 6
1.2.1. Mô hình DMA10 ................................................................................ 7
1.2.2. Mô hình OSU91A .............................................................................. 9
1.2.3. Mô hình EGM96 .............................................................................. 11
1.2.4. Mô hình EGM2008 .......................................................................... 14
1.2.5. Mô hình EIGEN-6C2 ....................................................................... 17
1.2.6. Mô hình EIGEN-6C3STAT ............................................................. 19
1.3. Tình hình ứng dụng các mô hình geoid toàn cầu tại Việt Nam ............... 21
1.4. Vấn đề nghiên cứu của Luận văn ............................................................. 22
CHƯƠNG 2. KHÁI QUÁT VỀ MÔ HÌNH GEOID EIGEN-6C4 VÀ
PHƯƠNG PHÁP KHẢO SÁT MÔ HÌNH GEOID EIGEN-6C4 TRÊN
PHẠM VI LÃNH THỔ VIỆT NAM .............................................................. 23

2.1. Khái quát về mô hình geoid EIGEN-6C4 ................................................ 23
2.1.1. Tổng quan [7] ................................................................................... 23
2.1.2. Các kết quả khảo sát mô hình geoid EIGEN-6C4 trên thế giới ....... 24
2.2. Phương pháp khảo sát độ chính xác của mô hình geoid EIGEN-6C4 trên
phạm vi lãnh thổ Việt Nam ............................................................................. 41
2.2.1 Phương pháp đánh giá tuyệt đối ....................................................... 41
2.2.2 Phương pháp đánh giá tương đối ...................................................... 43
CHƯƠNG 3: THỰC NGHIỆM KHẢO SÁT MÔ HÌNH GEOID EIGEN-6C4
TRÊN PHẠM VI LÃNH THỔ VIỆT NAM................................................... 48
3.1. Khái quát chung về khu vực nghiên cứu và nguồn số liệu ...................... 48


3.1.1. Giới thiệu về khu vực nghiên cứu .................................................... 48
3.1.2. Nguồn số liệu ................................................................................... 49
3.2. Khảo sát độ lớn của mô hình geoid EIGEN-6C4 trên phạm vi lãnh thổ
Việt Nam ......................................................................................................... 58
3.2.1. Khảo sát miền giá trị của độ cao geoid EIGEN-6C4 trong phạm vi
lãnh thổ Việt Nam ........................................................................................... 58
3.2.2. Khảo sát chênh giá trị độ cao geoid theo mô hình EIGEN-6C4 và
mô hình EGM2008 trên phạm vi lãnh thổ Việt Nam...................................... 59
3.3. Khảo sát độ chính xác của mô hình geoid EIGEN -6C4 trên phạm vi lãnh
thổ Việt Nam ................................................................................................... 67
3.3.1 Kết quả đánh giá tuyệt đối ................................................................ 67
3.3.2. Kết quả đánh giá tương đối .............................................................. 72
3.4. Tổng hợp, đánh giá chung kết quả khảo sát ........................................... 102
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ....................................................................... 103
DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO ...................................................... 104
PHỤ LỤC.………………………………………………………………….105

DANH MỤC BẢNG BIỂU
Bảng 1.1: Số liệu thống kê giá trị trung bình dị thường trọng lực khoảng
không tự do theo các ô 30’x30’ của mô hình Geoid EGM96. [1] .................. 11
Bảng 2.1: Các giá trị Δg và Tzz giữa mô hình EIGEN-6C4 và mô hình
EGM208 trên một số vùng và lãnh thổ [8] ..................................................... 32
Bảng 2.2: Độ lệch trung phương (cm) giữa độ cao geoid của mô hình
EGM2008 và mô hình EIGEN-6C4 so với độ cao geoid cục bộ (tính theo
GNSS-Thủy chuẩn) [8] ................................................................................... 36
Bảng 2.3: Bảng thống kê các giá trị của hai mô hình EIGEN-6C4 và
EGM2008 trên các tuyến bay [7] .................................................................... 40
Bảng 3.1: Bảng chỉ tiêu kỹ thuật về xử lý lưới GPS ....................................... 55
Bảng 3.2: Bảng chỉ tiêu kỹ thuật xử lý đo cao ................................................ 56
Bảng 3.3: Độ chênh độ cao geoid khu vực lãnh thổ Việt Nam giữa mô hình
EIGEN-6C4 và EGM2008. ............................................................................. 59
Bảng 3.4: Chênh lệch giá trị độ cao geoid của mô hình EIGEN-6C4 và
EGM2008 ........................................................................................................ 66
Bảng 3.5: Trích kết đánh giá tuyệt đối mô hình EIGEN-6C4 ........................ 67
Bảng 3.6: Trích kết đánh giá tuyệt đối mô hình EGM2008 ........................... 70
Bảng 3.7: Tổng hợp độ lệch của dị thường cao theo hai mô hình EIGEN-6C4
và EGM2008 với số liệu dị thường độ cao GNSS –TC .................................. 71
Bảng 3.8: Kết quả đánh giá tương đối mô hình EIGEN-6C4 và mô hình
EGM2008 với 818 GNSS-TC hạng I, II, III trên phạm lãnh thổ Việt Nam . 105
Bảng 3.9: Kết quả đánh giá tương đối mô hình EIGEN-6C4 và mô hình
EGM2008 với 286 GNSS-TC hạng I, II, III trên phạm vi miền Bắc ............. 79
Bảng 3.10: Kết quả đánh giá tương đối mô hình EIGEN-6C4 và mô hình
EGM2008 với 319 GNSS-TC hạng I, II, III trên phạm vi miền Trung .......... 79


Bảng 3.11: Kết quả đánh giá tương đối mô hình EIGEN-6C4 và mô hình
EGM2008 với 213 GNSS-TC hạng I, II, III trên phạm vi miền Nam .......... 111

Bảng 3.12: Kết quả đánh giá tương đối mô hình EIGEN-6C4 và mô hình
EGM2008 với 432 GNSS-TC hạng I, II trên phạm vi lãnh thổ Việt Nam ... 113
Bảng 3.13: Kết quả đánh giá tương đối mô hình EIGEN-6C4 và mô hình
EGM2008 với 148 GNSS-TC hạng I, II trên phạm vi miền Bắc ................... 89
Bảng 3.14: Kết quả đánh giá tương đối mô hình EIGEN-6C4 và mô hình
EGM2008 với 167 GNSS-TC hạng I, II trên phạm vi miền Trung ................ 89
Bảng 3.15: Kết quả đánh giá tương đối mô hình EIGEN-6C4 và mô hình
EGM2008 với 117 GNSS-TC hạng I, II trên phạm vi miền Nam .................. 90
Bảng 3.16: Kết quả đánh giá tương đối mô hình EIGEN-6C4 và mô hình
EGM2008 với 384 GNSS-TC hạng III trên phạm vi lãnh thổ Việt Nam ..... 121
Bảng 3.17: Kết quả đánh giá tương đối mô hình EIGEN-6C4 và mô hình
EGM2008 với 136 GNSS-TC hạng III trên phạm vi miền Bắc ..................... 97
Bảng 3.18: Kết quả đánh giá tương đối mô hình EIGEN-6C4 và mô hình
EGM2008 với 152 GNSS-TC hạng III trên phạm vi miền Trung .................. 97
Bảng 3.19: Kết quả đánh giá tương đối mô hình EIGEN-6C4 và mô hình
EGM2008 với 96 GNSS-TC hạng III trên phạm vi miền Nam ...................... 98


DANH MỤC HÌNH VẼ
Hình 1.1: Mô hình geoid DMA10 (grid 10°x10°) [1]....................................... 7
Hình 1.2: Mô hình geoid DMA10 phần lãnh thổ Việt Nam [1] ....................... 8
Hình 1.3: Mô hình geoid OSU91A (grid 3° x 3°) ............................................. 9
Hình 1.4: Mô hình geoid OSU91A phần lãnh thổ Việt Nam [1] .................... 10
Hình 1.5: Mô hình geiod EGM96 (grid 15’ x 15’) [1].................................... 12
Hình 1.6: Mô hình geoid EGM96 phần lãnh thổ Việt Nam [1] ...................... 13
Hình 1.7: Mô hình geoid EGM2008 (gird 2.5’ x 2.5’) [1] ............................. 15
Hình 1.8: Mô hình geoid EGM2008 phần lãnh thổ Việt Nam [1] .................. 16
Hình 1.9: Mô hình geoid EIGEN-6C2 (gird 0.5°x0.5°).................................. 17
Hình 1.10: Mô hình geoid EIGEN-6C2 phần lãnh thổ Việt Nam .................. 18
Hình 1.11: Mô hình geoid EIGEN-6C3STAT (gird 0.5°x0.5°) ..................... 19

Hình 1.12: Mô hình geoid EIGEN-6C3STAT phần lãnh thổ Việt Nam ........ 20
Hình 2.1: Lược đồ kết hợp dữ liệu khi xây dựng mô hình EIGEN-6C4 [7]... 24
Hình 2.2: Giá trị Δg theo mô hình EIGEN-6C4 trong khu vực Himalaia [8]..... 26
Hình 2.3: Giá trị Tzz theo mô hình EIGEN-6C4 trong khu vực Himalaia [8] .... 26
Hình 2.4: Giá trị độ chênh Δg giữa mô hình EIGEN-6C4 và mô hình
EGM2008 trong khu vực Himalaia [8] ........................................................... 27
Hình 2.5: Giá trị độ chênh Tzz giữa mô hình EIGEN-6C4 và mô hình
EGM2008 trong khu vực Himalaia [8] ........................................................... 27
Hình 2.6: Giá trị Δg theo mô hình EIGEN-6C4 trong khu vực Châu Âu [8] ..... 28
Hình 2.7: Giá trị Tzz theo mô hình EIGEN-6C4 trong khu vực Châu Âu [8] ..... 28
Hình 2.8: Giá trị độ chênh Δg giữa mô hình EIGEN-6C4 và mô hình
EGM2008 trong khu vực Châu Âu [8] ........................................................... 29
Hình 2.9: Giá trị độ chênh Tzz giữa mô hình EIGEN-6C4 và mô hình
EGM2008 trong khu vực Châu Âu [8] ........................................................... 29
Hình 2.10: Giá trị Δg theo mô hình EIGEN-6C4 trong khu vực Ấn Độ [8] .. 30


Hình 2.11: Giá trị Tzz theo mô hình EGM2008 trong khu vực Ấn Độ [8] ..... 30
Hình 2.12: Giá trị độ chênh Δg giữa mô hình EIGEN-6C4 và mô hình
EGM2008 trong khu vực Ấn Độ [8] ............................................................... 31
Hình 2.13: Giá trị độ chênh Tzz giữa mô hình EIGEN-6C4 và mô hình
EGM2008 trong khu vực Ấn Độ [8] ............................................................... 31
Hình 2.14: Chênh độ cao geoid giữa mô hình EGM2008 so với độ cao geoid
cục bộ (tính theo GNSS-Thủy chuẩn) tại khu vực Châu Âu, sai số trung
phương bằng 9.0 cm [8] .................................................................................. 33
Hình 2.15: Chênh độ cao geoid giữa mô hình EIGEN-6C4 so với độ cao geoid
cục bộ (tính theo GNSS-Thủy chuẩn) tại khu vực Châu Âu, sai số trung
phương bằng 8.6 cm) [8] ................................................................................. 33
Hình 2.16: Chênh độ cao geoid giữa mô hình EGM2008 so với độ cao geoid
cục bộ (tính theo GNSS-Thủy chuẩn) tại khu vực CH Séc, sai số trung

phương bằng 3.3 cm) [8] ................................................................................. 34
Hình 2.17: Chênh độ cao geoid giữa mô hình EIGEN-6C4 so với độ cao geoid
cục bộ (tính theo GNSS-Thủy chuẩn) tại khu vực CH Séc, sai số trung
phương bằng 4.0 cm [8] .................................................................................. 34
Hình 2.18: Chênh độ cao geoid giữa mô hình EGM2008 so với độ cao geoid
cục bộ (tính theo GNSS-Thủy chuẩn) tại khu vực Slovakia, sai số trung
phương bằng 5.0 cm) [8] ................................................................................. 35
Hình 2.19: Chênh độ cao geoid giữa mô hình EIGEN-6C4 so với độ cao geoid
cục bộ (tính theo GNSS-Thủy chuẩn) tại khu vực Slovakia sai số trung
phương bằng 4.2cm) [8] .................................................................................. 35
Hình 2.20: Các tuyến bay đo xử lý dữ liệu trọng lực hàng không của
GEOHALO[5] ................................................................................................. 38
Hình 2.21: Biểu đồ so sánh giá trị trọng lực hàng không của tuyến R01-R03
so với trọng lực của mô hình EIGEN-6C4 tại độ cao bay [5] ........................ 39


Hình 2.22: Biểu đồ so sánh giá trị trọng lực hàng không của tuyến R01-R03
so với trọng lực của mô hình EGM2008 tại độ cao bay [5]............................ 39
Hình 2.23: Sơ đồ quy trình đánh giá độ chính xác độ cao geoid EIGEN-6C4
bằng số liệu GNSS-TC trên phạm vi lãnh thổ Việt Nam theo phương pháp
tuyệt đối (sơ đồ 1) ........................................................................................... 46
Hình 2.24: Sơ đồ quy trình đánh giá độ chính xác dị thường độ cao của mô
hình geoid EIGEN-6C4 bằng số liệu GNSS-TC trên phạm vi lãnh thổ Việt
Nam (sơ đồ 2) .................................................................................................. 47
Hình 3.1: Vị trí địa lý Việt Nam [9] ................................................................ 48
Hình 3.2: Giao diện khai thác dữ liệu của ICGEM ......................................... 50
Hình 3.3: Giao diện tính toán mô hình............................................................ 50
Hình 3.4: Giao diện tính toán hoàn tất ............................................................ 51
Hình 3.5: Các điểm khai thác trên lãnh thổ Việt Nam .................................... 54
Hình 3.6: 818 điểm GPS-TC trên phạm vi lãnh thổ Việt Nam ....................... 57

Hình 3.7: Đồ thị biểu diễn độ lớn của giá trị NEIGEN-6C4.................................. 58
Hình 3.8: Bản đồ độ cao geoid theo mô hình EIGEN-6C4 trên phạm vi lãnh
thổ Việt Nam ................................................................................................... 61
Hình 3.9: Bản đồ độ cao geoid theo mô hình EGM2008 trên phạm vi lãnh thổ
Việt Nam ......................................................................................................... 62
Hình 3.10: Bản đồ giá trị độ chênh ΔN trên phạm vi lãnh thổ Việt Nam ...... 63
Hình 3.11: Đồ thị biểu diễn độ chênh ΔN của mô hình EIGEN-6C4 so với
EGM2008 tại các điểm xét trên lãnh thổ Việt Nam (chiều từ trái sang phải là
chiều từ bắc đến nam) ..................................................................................... 64
Hình 3.12: Biểu đồ biểu thị sự phân bố giá trị ΔN ......................................... 65
Hình 3.13: Biểu đồ phần trăm giá trị ΔN ........................................................ 65
Hình 3.14: Đồ thị độ lệch trung phương trên tuyến của hai mô hình EIGEN6C4 và EGM2008 ........................................................................................... 74


Hình 3.15: Đồ thị độ lệch trung phương trên 1 km của hai mô hình EIGEN6C4 và EGM2008 ........................................................................................... 75
Hình 3.16: Đồ thị độ lệch trung phương trên tuyến của hai mô hình EIGEN6C4 và EGM2008 trong khoảng 50km ........................................................... 77
Hình 3.17: Đồ thị độ lệch trung phương trên tuyến của hai mô hình EIGEN6C4 và EGM2008 trong khoảng 50km ........................................................... 77
Hình 3.18: Đồ thị độ lệch trung phương trên tuyến của mô hình EIGEN-6C4
trên phạm vi 3 miền Bắc, Trung, Nam ............................................................ 81
Hình 3.19: Đồ thị độ lệch trung phương trên tuyến của mô EGM2008 trên
phạm vi 3 miền Bắc, Trung, Nam ................................................................... 81
Hình 3.20: Đồ thị độ lệch trung phương trên tuyến của hai mô hình EIGEN6C4 và EGM2008 trên phạm vi 3 miền Bắc, Trung, Nam ............................. 83
Hình 3.21: Đồ thị độ lệch trung phương trên 1 km của mô hình EIGEN-6C4
trên phạm vi 3 miền Bắc, Trung, Nam ............................................................ 84
Hình 3.22: Đồ thị độ lệch trung phương trên 1 km của mô hình EGM2008
trên phạm vi 3 miền Bắc, Trung, Nam............................................................ 84
Hình 3.23: Đồ thị độ lệch trung phương trên 1 km của hai mô hình EIGEN6C4 và EGM2008 trên phạm vi 3 miền Bắc, Trung, Nam ............................. 85
Hình 3.24: Đồ thị độ lệch trung phương trên tuyến của hai mô hình EIGEN6C4 và EGM2008 ........................................................................................... 86
Hình 3.25: Đồ thị độ lệch trung phương trên 1 km của hai mô hình EIGEN6C4 và EGM2008 ........................................................................................... 87
Hình 3.26: Đồ thị độ lệch trung phương trên tuyến của hai mô hình EIGEN6C4 và EGM2008 trong khoảng 50km ........................................................... 87

Hình 3.27: Đồ thị độ lệch trung phương trên 1 km của hai mô hình EIGEN6C4 và EGM2008 trong khoảng 50km ........................................................... 88


Hình 3.28: Đồ thị độ lệch trung phương trên tuyến của mô hình EIGEN-6C4
trên phạm vi 3 miền Bắc, Trung, Nam ............................................................ 91
Hình 3.29: Đồ thị độ lệch trung phương trên tuyến của mô hình EGM2008
trên phạm vi 3 miền Bắc, Trung, Nam............................................................ 91
Hình 3.30: Đồ thị độ lệch trung phương trên tuyến của 2 mô hình EIGEN-6C4
và EGM2008 trên phạm vi 3 miền Bắc, Trung, Nam ..................................... 92
Hình 3.31: Đồ thị độ lệch trung phương trên 1 km của mô hình EIGEN-6C4
trên phạm vi 3 miền Bắc, Trung, Nam ............................................................ 92
Hình 3.32: Đồ thị độ lệch trung phương trên 1 km của mô hình EGM2008
trên phạm vi 3 miền Bắc, Trung, Nam ............................................................ 93
Hình 3.33: Đồ thị độ lệch trung phương trên 1 km của 2 mô hình EIGEN-6C4
và EGM2008 trên phạm vi 3 miền Bắc, Trung, Nam ..................................... 93
Hình 3.34: Đồ thị độ lệch trung phương trên tuyến của hai mô hình EIGEN6C4 và EGM2008 ........................................................................................... 95
Hình 3.35: Đồ thị độ lệch trung phương trên 1 km của hai mô hình EIGEN6C4 và EGM2008 ........................................................................................... 95
Hình 3.36: Đồ thị độ lệch trung phương trên tuyến của hai mô hình EIGEN6C4 và EGM2008 trong khoảng 50km ........................................................... 96
Hình 3.37: Đồ thị độ lệch trung phương trên 1 km của hai mô hình EIGEN6C4 và EGM2008 trong khoảng 50km ........................................................... 96
Hình 3.38: Đồ thị độ lệch trung phương trên tuyến của mô hình EIGEN-6C4
trên phạm vi 3 miền Bắc, Trung, Nam............................................................ 99
Hình 3.39: Đồ thị độ lệch trung phương trên tuyến của mô hình EGM2008
trên phạm vi 3 miền Bắc, Trung, Nam ............................................................ 99
Hình 3.40: Đồ thị độ lệch trung phương trên tuyến của 2 mô hình EIGEN-6C4
và EGM2008 trên phạm vi 3 miền Bắc, Trung, Nam ................................... 100


Hình 3.41: Đồ thị độ lệch trung phương trên 1 km của mô hình EIGEN-6C4
trên phạm vi 3 miền Bắc, Trung, Nam.......................................................... 100
Hình 3.42: Đồ thị độ lệch trung phương trên 1 km của mô hình EGM2008

trên phạm vi 3 miền Bắc, Trung, Nam .......................................................... 101
Hình 3.43: Đồ thị độ lệch trung phương trên 1 km của 2 mô hình EIGEN-6C4
và EGM2008 trên phạm vi 3 miền Bắc, Trung, Nam ................................... 101


DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT
STT

Viết tắt

1

CHAMP

2

Tiếng nước ngoài

Nguồn

Challenging Minisatelite Payload

Tiếng Anh

DOT

Dymnamic Ocean Topography

Tiếng Anh

3

EGM

Earth Gravitials Model

Tiếng Anh

4

EIGEN

5

GRACE

6

GNSS

7

GOCE

7

GPS

8

European Improved Gravity model of the
Earth by New techniques

Tiếng Anh

Gravity Recovery Model

Tiếng Anh

Global Navigation Satellite System

Tiếng Anh

Gravity Field và State State Circulation
Explorer

Tiếng Anh

Global Positioning System

Tiếng Anh

ICGEM

International Centre for Global Earth Models

Tiếng Anh

9

NIMA

National Imnagery and Mapping Agency

Tiếng Anh

10

RMS

Root Mean Square

Tiếng Anh

11

RMSe

Root Mean Square Erro

Tiếng Anh


MỞ ĐẦU
1. Tính cấp thiết của đề tài
Trong thời đại công nghệ GNSS (Global Navigation Satellite System),
vị trí điểm trên bề mặt Trái Đất đã được giải quyết một cách hiệu quả, nhưng
độ cao của điểm lại chưa thể giải quyết trọn vẹn nếu như không có thông tin
về Geoid. Trên quy mô toàn cầu, các nhà khoa học đã nghiên cứu và xây
dựng được một số mô hình geoid tiêu biểu như DMA10, OSU91A, EGM96,

EGM2008, EIGEN6C4...Trong thời gian qua, nhiều nhà khoa học đã nghiên
cứu đánh giá độ chính xác của các mô hình geoid DMA10, OSU91A,
EGM96, EGM2008 và đi đến kết luận mô hình EGM2008 có sự phù hợp tốt
nhất trong điều kiện Việt Nam.
Mô hình EIGEN6C4 có độ phân giải cao với bậc và hạng lên đến 2190.
EIGEN6C4 ra đời sau EGM2008 và có sự bổ sung thêm nguồn dữ liệu hiện
đại của dự án Goce, hứa hẹn về khả năng nâng cao đô chính xác so với
EGM2008. Hiện nay trên thế giới, đặc biệt là ở các nước châu Âu, Ai Cập,
Cộng Hòa Séc đã có nhiều nghiên cứu, khảo sát về một mô hình trọng trường
mới EIGEN-6C4. Tuy nhiên, cho đến nay, chưa có công trình nào công bố về
kết quả khảo sát mô hình EIGEN6C4 trên phạm vi lãnh thổ Việt nam. Do đó,
tôi đã chọn đề tài Luận văn thạc sỹ: “Khảo sát mô hình geoid EIGEN-6C4
trên phạm vi lãnh thổ Việt Nam” nhằm góp phần cung cấp thêm thông tin cho
bài toán lựa chọn mô hình geoid toàn cầu trong công tác đo cao GNSS nói
riêng và các nhiệm vụ liên quan đến khoa học trái đất nói chung ở Việt Nam.
2. Mục tiêu, đối tượng và phạm vi nghiên cứu
Mục tiêu nghiên cứu của Luận văn là khảo sát mô hình geoid EIGEN6C4 trên phạm vi lãnh thổ Việt Nam. Đối tượng nghiên cứu của luận văn là
độ cao geoid của mô hình EIGEN-6C4. Phạm vi nghiên cứu của luận văn là
trên toàn lãnh thổ Việt Nam.

1


3. Nội dung nghiên cứu
- Cơ sở lý thuyết khảo sát mô hình Geoid toàn cầu
- Thực nghiệm khảo sát độ lớn của độ cao geoid theo mô hình geoid
EIGEN-6C4
- Thực nghiệm khảo sát độ chính xác của độ lớn của độ cao geoid theo
mô hình geoid EIGEN-6C4
- So sánh độ cao geoid EIGEN-6C4 với độ cao geoid EGM2008.

4. Phương pháp nghiên cứu
- Phương pháp thu thập tài liệu, số liệu: Thu thập các tài liệu chuyên
môn; cập nhật các thông tin trên mạng Internet; tìm kiếm các số liệu tọa độ
GNSS, độ cao thủy chuẩn có đủ độ chính xác tin cậy phục vụ cho nghiên cứu.
- Phương pháp phân tích: Các lý thuyết cơ bản về Geoid; các phương
pháp xây dựng và nguồn dữ liệu đầu vào; các vấn đề kỹ thuật trong đánh giá
mô hình geoid;
- Phương pháp thực nghiệm: sử dụng số liệu thực tế tiến hành khảo sát
mô hình geoid
- Phương pháp tổng hợp: Tập hợp các kết quả nghiên cứu, chọn lọc các
kết quả nổi bật để tiến hành đánh giá, phân tích, làm sáng tỏ kết quả nghiên cứu,
đưa ra các kết luận chính xác.
- Phương pháp so sánh: So sánh kết quả đánh giá theo nhiều phương án
khác nhau, từ đó phân tích, lý giải vai trò của từng tác nhân đến kết quả đánh
giá mô hình.
5. Cấu trúc của luận văn
CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ MÔ HÌNH GEOID
1.1. Khái niệm và phân loại mô hình Geoid
1.2. Giới thiệu chung về các mô hình Geoid toàn cầu
1.3. Tình hình ứng dụng các mô hình Geoid toàn cầu tại Việt Nam

2


1.4. Vấn đề nghiên cứu của Luận văn
CHƯƠNG 2. KHÁI QUÁT VỀ MÔ HÌNH GEOID EIGEN-6C4 VÀ
PHƯƠNG PHÁP KHẢO SÁT MÔ HÌNH GEOID EIGEN-6C4 TRÊN
PHẠM VI LÃNH THỔ VIỆT NAM
2.1. Khái quát về mô hình geoid EIGEN-6C4
2.2. Phương pháp khảo sát mô hình geoid EIGEN-6C4

CHƯƠNG 3: THỰC NGHIỆM KHẢO SÁT MÔ HÌNH GEOID EIGEN-6C4
TRÊN PHẠM VI LÃNH THỔ VIỆT NAM
3.1. Khái quát chung về khu vực nghiên cứu và nguồn số liệu
3.2. Khảo sát độ lớn của độ cao Geoid theo mô hình geoid EIGEN-6C4
trên phạm vi lãnh thổ Việt Nam
3.3. Khảo sát độ chính xác của mô hình geoid EIGEN-6C4 trên phạm
vi lãnh thổ Việt Nam
3.4. Tổng hợp, đánh giá kết quả khảo sát
6. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn
Ý nghĩa khoa học: Xác lập cơ sở khoa học về khảo sát sự phù hợp của
mô hình geoid toàn cầu tại Việt Nam
Ý nghĩa thực tiễn: Cung cấp thêm thông tin về sự phù hợp của mô hình
geoid toàn cầu EIGEn-6C4 tại Việt nam, giúp người sử dụng dễ dàng ra quyết
định trong khi giải quyết các nhiệm vụ liên quan đến số liệu mô hình geoid
toàn cầu.
7. Lời cảm ơn
Tác giả chân thành cảm ơn sự hỗ trợ nghiên cứu của Đề tài cấp Bộ Tài
nguyên và Môi trường: “Nghiên cứu xác lập cơ sở khoa học để xây dựng mô
hình geoid trên vùng biển của Việt Nam; thử nghiệm cho một vùng điển
hình”, mã số TNMT.2018.07.08 do TS. Phạm Thị Hoa làm chủ nhiệm.
Trong quá trình thực hiện đề tài và hoàn thành luận văn, tác giả đã nhận
được sự giúp đỡ nhiệt tình của các thầy, cô giáo trong Khoa Trắc địa, bản đồ

3


và Thông tin địa lý - trường Đại học Tài nguyên và Môi trường Hà Nội cùng
sự giúp đỡ của các nhà khoa học, bạn bè đồng nghiệp tại Liên đoàn Vật Lý
Địa chất – Tổng cục Địa chất và Khoáng sản Việt Nam - Bộ Tài Nguyên và
Môi Trường, đặc biệt là TS. Phạm Thị Hoa – Trưởng khoa Khoa Trắc địa,

bản đồ và Thông tin địa lý. Xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành tới các tập thể
và cá nhân đã giúp đỡ tác giả hoàn thành bản Luận văn này.
Tác giả xin dành lời cảm ơn sâu sắc nhất!
Hà Nội, ngày

tháng

năm 2018

Tác giả luận văn

4


CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ MÔ HÌNH GEOID
1.1. Khái niệm và phân loại mô hình Geoid
Geoid là mặt đẳng thế trọng trường đi qua điểm khởi tính độ cao và gần
trùng với mặt nước biển trung bình yên tĩnh. Geoid chính là mặt khởi tính độ
cao trong hệ thống độ cao chính. Nghiên cứu xác định mô hình Geoid chính
xác chính là nghiên cứu xác định mặt khởi tính độ cao, làm cơ sở để giải
quyết một số nhiệm vụ của trắc địa bản đồ nói riêng và các ngành khoa học
trái đất nói chung. Đối với trắc địa, geoid được dùng để giải quyết các bài
toán sau:
- Định vị ellipsoid thực dụng sao cho phù hợp nhất với lãnh thổ Việt Nam.
- Chỉnh lý chặt chẽ và đảm bảo độ chính xác cao các trị đo trên mặt đất
về mặt Ellipsoid thực dụng.
- Xác lập phương pháp đo cao vệ tinh có thể thay thế cho việc xác định
độ cao bằng phương pháp thủy chuẩn từ hạng III trở xuống trong đo đạc lập
bản đồ.
- Phục vụ cho việc thống nhất hệ thống tọa độ, độ cao khu vực và toàn cầu.

- Phục vụ cho xây dựng hệ thống lưới Trắc địa động ở Việt Nam.
Đối với ngành Hải dương học, geoid đóng vai trò quan trọng để xác định
mặt địa hình biển và nghiên cứu sự chuyển dịch các dòng chảy của Đại dương.
Đối với ngành Địa vật lý, geoid cho phép nghiên cứu những tính chất
bên trong của vỏ trái đất như cấu trúc của vỏ trái đất, dị thường của vật chất,
v.v.. Những vấn đề này giúp cho các nhà địa vật lý không chỉ tìm ra các thành

5


phần vật chất tạo nên vỏ trái đất mà còn nghiên cứu được sự chuyển động của
vỏ trái đất theo thời gian.
Theo từng tiêu chí, geoid được phân thành từng loại như sau:
- Phân loại theo phương pháp xây dựng:
+ Mô hình geoid được xây theo phương pháp thiên văn - trắc địa;
+ Mô hình geoid được xây theo phương pháp trọng lực;
+ Mô hình geoid được xây theo phương pháp GNSS-TC;
+ Mô hình geoid được xây theo phương pháp không gian (phương pháp
chỉ sử dụng số liệu vệ tinh);
+ Mô hình geoid được xây theo phương pháp hỗn hợp;
- Phân loại theo phạm vi của mô hình Geoid:
+ Mô hình geoid toàn cầu (global), được xây dựng cho toàn bộ Trái Đất;
+ Mô hình geoid cục bộ (local), chỉ xây dựng cho một vùng nhất định.
1.2. Giới thiệu chung về các mô hình geoid toàn cầu
Mô hình geoid toàn cầu là tập hợp tất cả các loại tài liệu, số liệu về thế
trọng trường và hình dạng Trái đất.
Mô hình geoid toàn cầu đã được sử dụng cho nhiều bài toán trong lĩnh
vực Trắc địa – Bản đồ nói riêng và lĩnh vực khoa học Trái đất nói chung. Về
mặt thực tiễn, cho đến nay đã có một số mô hình trọng trường toàn cầu có
bậc, hạng và độ chính xác ngày càng được cải thiện. Tiêu biểu trong đó là các

mô hình: OSU91A (Mỹ), DMA10, EGM2008 (Mỹ), GAO98 (Nga),
GAO2008 (Nga), GAO2012, EIGEN-6C2, EIGEN-6C4,... Các mô hình trọng
trường này đã được sử dụng rộng rãi trong thực tế và đã có một số kết quả

6


công bố về hiệu quả, độ chính xác trên cả mô hình toàn cầu và cục bộ. Việc
nghiên cứu để nâng cao hiệu quả khai thác, sử dụng mô hình đã và đang diễn
ra ở Việt Nam và trên thế giới.
1.2.1. Mô hình DMA10
Mô hình geoid toàn cầu DMA10 được công bố bởi Bộ Quốc Phòng Mỹ
(United States Department of Defense), có mắt lưới 10x10.
Mô hình geoid DMA10 trên thế giới:

Hình 1.1: Mô hình geoid DMA10 (grid 10°x10°) [1]

7


Mô hình geoid DMA10 trên lãnh thổ Việt Nam:

Hình 1.2: Mô hình geoid DMA10 phần lãnh thổ Việt Nam [1]
Nhận xét:
Khoảng cao đều thể hiện trên hình 1.2 là 1 mét. Mô hình geoid trên
lãnh thổ nước ta dốc theo hướng Tây Bắc - Đông Nam, bề mặt geoid đơn
giản, không có sự gồ ghề, các đường đồng mức gần như song song [1].

8

1.2.2. Mô hình OSU91A
Mô hình OSU91A được công bố năm 1991 bởi Rapp và các nhà khoa
học của Trường đại học tổng hợp OHIO (Mỹ) (The Ohio State University), có
bậc và hạng tới 360. Mô hình được xây dựng dựa trên số liệu của mô hình
trọng trường GEM-T2, số liệu độ cao mặt biển và dị thường trọng lực được
xác định theo kết quả đo cao vệ tinh của vệ tinh GEOSAT, số liệu trọng lực
mặt đất và thông tin về địa hình. Dị thường trọng lực được tính sẵn tại các
mắt lưới 30’x30’. Hạn chế lớn nhất của OSU91A là thiếu số liệu trọng lực
chính xác trên nhiều vùng rộng lớn (thậm chí có vùng không có số liệu), đặc
biệt là khu vực Châu Á. Vùng có số liệu bao gồm Bắc Mỹ, Châu Âu, Úc,
Nhật, một phần Châu Phi, Nam Mỹ và Ấn Độ. Vùng có số liệu chất lượng
kém gồm Châu Á, phía tây Châu Âu, vùng Bắc Cực. Các giá trị độ cao geoid
được tính sẵn cho mắt lưới 15’x 15’. Độ cao geoid có độ chính xác trung bình
0.57m, lớn nhất lên đến 2m tại những vùng không có số liệu trọng lực. Theo
kết quả đánh giá độ chính xác bằng công nghệ GNSS, ở khu vực trung tâm
của Châu Âu độ cao geoid đạt độ chính xác trong khoảng ± 35cm.
Mô hình geoid OSU91A trên thế giới:

Hình 1.3: Mô hình geoid OSU91A (grid 3° x 3°)

9