Phối hợp nghiên cứu để xây dựng và hoàn thiện hệ thống trọng lực phục vụ công tác nghiên cứu lãnh thổ và khai thác tài nguyên, bảo vệ môi trường ở Việt nam
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (768.44 KB, 105 trang )
BTNMT
VNCĐC
Bộ tài nguyên và môi trờng
viện nghiên cứu địa chính
Đờng Hoàng Quốc Việt, Cầu Giấy, Hà Nội
báo cáo tổng kết khoa học và kỹ thuật
đề tài hợp tác quốc tế về khoa học công nghệ và môi trờng:
Phối hợp nghiên cứu để xây dựng và hoàn thiện hệ thống
trọng lực phục vụ công tác nghiên cứu lãnh thổ và khai
thác tài nguyên, bảo vệ môi trờng ở Việt nam
Chủ nhiệm: TS. Lê Minh
6736
12/2/2008
Hà Nội, 12-2007
Bản quyền thuộc VNCĐC
Đơn xin sao chép toàn bộ hoặc từng phần tài liệu này phải gửi đến Viện trởng
VNCĐC trừ trờng hợp sử dụng với mục đích nghiên cứu.
1
BTNMT
VNCĐC
Bộ tài nguyên và môi trờng
viện nghiên cứu địa chính
Đờng Hoàng Quốc Việt, Cầu Giấy, Hà Nội
báo cáo tổng kết khoa học và kỹ thuật
đề tài hợp tác quốc tế về khoa học công nghệ và môi trờng:
Phối hợp nghiên cứu để xây dựng và hoàn thiện hệ thống
trọng lực phục vụ công tác nghiên cứu lãnh thổ và khai
thác tài nguyên, bảo vệ môi trờng ở Việt nam
Hà Nội, ngày tháng năm 2007 Hà Nội, ngày tháng năm 2007
Chủ nhiệm Đề tài Cơ quan chủ trì Đề tài
Q.Viện trởng Viện Nghiên cứu Địa chính
TS. Lê Minh TS. Nguyễn Dũng Tiến
Hà Nội, 12-2007
2
danh sách những ngời thực hiện
STT Họ và tên Cơ quan
1. TS. Lê Minh Trung tâm Viễn thám
2. KS. Nguyễn Tuấn Anh Trung tâm Viễn thám
3. KS. Điều Văn Vân Viện Nghiên cứu Địa chính
4.
KS. Trần Đình ấu
Viện Nghiên cứu Địa chính
5. KS. Lê Thanh Hải Cục Địa chất và Khoáng sản
6. KS. Phan Xuân Hậu Viện Nghiên cứu Địa chính
7. TS. Trần Đình Lữ Viện Nghiên cứu Địa chính
8. TS. Maiorov MA Viện Nghiên cứu Trắc địa Bản đồ Liên
bang Nga
9. TS. Kopachevski Xí nghiệp Trắc địa ảnh Mátcơva - Liên
bang Nga
10. TS. Nhiverov Xí nghiệp Trắc địa ảnh Mátcơva - Liên
bang Nga
3
Bài tóm tắt
Đề tài Hợp tác Quốc tế về Khoa học công nghệ và Môi trờng Phối hợp
nghiên cứu để xây dựng và hoàn thiện hệ thống trọng lực phục vụ công tác
nghiên cứu lnh thổ và khai thác tài nguyên, bảo vệ môi trờng ở Việt Nam
là đề tài hợp tác với Liên hiệp Trắc địa Bản đồ ảnh của Liên bang Nga nhằm mục
đích xây dựng và hoàn thiện hệ thống trọng lực quốc gia ở nớc ta. Mục tiêu cơ
bản của đề tài là phối hợp và hợp tác với cơ quan đo đạc và bản đồ của Liên bang
Nga nhằm thực hiện dự án Xây dựng và hoàn thiện hệ thống trọng lực quốc gia
ở Việt Nam đã đợc Bộ Tài nguyên và Môi trờng phê duyệt và đa vào thực
hiện từ năm 2003. Ngoài ra, còn xây dựng cơ sở khoa học cho việc thống nhất hệ
thống độ cao khu vực thông qua việc ứng dụng phơng pháp đo cao vệ tinh. Đề
tài đã giải quyết đợc các nội dung chính sau:
- Xây dựng các yêu cầu cơ bản cho việc xây dựng hệ thống trọng lực nhà
nớc bao gồm lới trọng lực cơ sở và lới trọng lực hạng I. Đa ra các yêu
cầu về độ chính xác của các lới trọng lực phục vụ cho việc xác định sự thay
đổi của trọng lực với đại lợng thay đổi hàng năm từ 0,01 - 0,03 mGal cần
phải xác địh độ chính xác của giá trị trọng lực tuyệt đối là 0,005 mGal.
Ngoài ra, còn xem xét đến độ chính xác trung bình của dị thờng trọng lực
theo các ô chuẩn 3 x 3 phục vụ xây dựng mô hình Geoid độ chính xác cao
ở Việt Nam. Các yêu cầu về tọa độ và độ cao cần phải xác định cho các mốc
trọng lực cơ sở và trọng lực hạng I đợc nghiên cứu có căn cứ khoa học.
Đối với lới trọng lực cơ sở: M
X,Y
0,5 m, M
h
2,0 cm
Đối với lới trọng lực hạng I: M
X,Y
2,0 m, M
h
5,0 cm
- Trong báo cáo đã đề cập đến việc thu thập và đánh giá tổng quan về hệ
thống trọng lực hiện có ở nớc ta và ở CHDCND Lào. Trên cơ sở các đánh
giá trên đã đa ra các yêu cầu kỹ thuật trong việc xây dựng hệ thống trọng
lực nhà nớc bao gồm:
Yêu cầu kỹ thuật xây dựng lới trọng lực cơ sở;
Yêu cầu kỹ thuật xây dựng lới trọng lực hạng I.
Trong phần này đã xây dựng quy trình đo và xử lý kết quả đo trọng lực (đo
trọng lực tuyệt đối và đo trọng lực tơng đối), đã xây dựng phần mềm tính toán
bình sai trọng lực tuyệt đối và lới trọng lực (chơng trình bình sai lới trọng lực
4
đã đợc áp dụng cho lới trọng lực điểm tựa). Trên cơ sở những nghiên cứu trên
đã đề xuất phơng án xây dựng lới trọng lực nhà nớc ở Việt Nam bao gồm:
Lới trọng lực cơ sở: có 12 điểm
Lới trọng lực hạng I: có 28 điểm
Lới trọng lực cơ sở sử dụng máy trọng lực tuyệt đối GBL của Nga để đo.
Lới trọng lực hạng I sử dụng bộ máy con lắc tơng đối AGAT (Nga) để đo. Các
lới trọng lực nhà nớc có sự hợp tác với Liên bang Nga để thực hiện.
Trong thời gian thực hiện Đề tài đã phối hợp với Xí nghiệp Trắc địa ảnh
Matscơva đo đợc 4 điểm trọng lực tuyệt đối và 1 điểm trọng lực hạng I. Đề tài
đã xây dựng phơng án thống nhất hệ thống độ cao khu vực thông qua việc
nghiên cứu phơng pháp xác định độ chênh h giữa mặt nớc biển trung bình và
mặt Geoid ở điểm khởi tính độ cao (ở nớc ta ở điểm Hòn Dấu độ chính xác đó
khoảng 0,9 m). Đã xây dựng phơng pháp thống nhất hệ thống độ cao thông qua
việc xử lý hỗn hợp dữ liệu GPS - TC và độ cao Geoid trên cơ sở xây dựng lới
GPS trên các mốc độ cao quốc gia. Đề tài đã đề xuất phơng pháp bình phơng
tối thiểu Collocation trong việc xử lý các dữ liệu trên. Các kết quả của đề tài đã
đợc Viện Nghiên cứu Địa chính đa vào áp dụng trong việc thực hiện dự án
Xây dựng và hoàn thiện hệ thống trọng lực nhà nớc.
5
Mục lục
Đặt vấn đề............................................................................................................... 7
1. Các yêu cầu cho lới trọng lực quốc gia ........................................ 10
1.1
Các yêu cầu cơ bản cho lới trọng lực quốc gia...................................10
1.2
Yêu cầu về độ chính xác của lới trọng lực quốc gia ...........................11
2. Hiện trạng của hệ thống trọng lực ở Việt Nam và khả năng sử
dụng vào mục đích trắc địa ..................................................................... 15
2.1
Hiện trạng về hệ thống trọng lực ở Việt Nam .......................................15
2.2
Điểm gốc trọng lực ...............................................................................16
2.3
Đờng đáy trọng lực.............................................................................16
2.4
Lới trọng lực cơ sở ..............................................................................17
2.5
Lới trọng lực hạng I.............................................................................17
2.6
Lới trọng lực hạng II............................................................................18
2.7
Lới trọng lực hạng III và trọng lực chi tiết............................................18
2.8
Các dữ liệu trọng lực biển và trọng lực vũ trụ.......................................19
2.9
Các dữ liệu trọng lực ở Lào ..................................................................20
3. Xây dựng Lới trọng lực quốc gia........................................................ 23
3.1 Các yêu cầu và giải pháp kỹ thuật xây dựng lới trọng lực hạng cao..24
3.1.1 Yêu cầu kỹ thuật của lới trọng lực cơ bản quốc gia.................24
3.1.2 Yêu cầu kỹ thuật của lới trọng lực hạng I ................................25
4. Phơng án đo trọng lực độ chính xác cao ....................................... 27
4.1
Đo trọng lực tuyệt đối ...........................................................................27
4.1.1 Nguyên tắc chung ........................................................................27
4.1.2 Một số máy trọng lực tuyệt đối ....................................................28
4.1.3 Đo trọng lực tuyệt đối bằng máy Lazer GBL (Nga)....................30
4.1.4 Trình tự đo trọng lực bằng máy GBL..........................................33
4.2
Đo trọng lực tơng đối ..........................................................................34
4.2.1 Nguyên tắc chung ........................................................................34
5. Tính toán giá trị trọng lực và đánh giá độ chính xác................... 37
5.1 Tính toán giá trị trọng lực tuyệt đối .......................................................37
5.2
Tính giá trị trọng lực tơng đối..............................................................40
5.2.1 Tính giá trị trọng lực từ các kết quả đo bằng máy trọng lực con
lắc tơng đối .................................................................................40
5.2.2 Đánh giá độ chính xác kết quả đo bằng máy trọng lực con lắc
tơng đối.......................................................................................41
5.2.3 Tính giá trị trọng lực từ kết quả đo bằng các máy trọng lực tĩnh
.......................................................................................................43
5.2.4 Số hiệu chỉnh các kết quả đo về tâm mốc ...................................47
6
6. Bình sai lới trọng lực .............................................................................. 47
6.1
Nguyên tắc chung ................................................................................47
7. Phơng án xây dựng lới trọng lực quốc gia ở Việt nam............ 48
7.1
Thiết kế lới trọng lực cơ sở. ................................................................48
7.2
Thiết kế lới trọng lực hạng I................................................................50
7.3
Đo trọng lực hạng I bằng máy Agat ...................................................51
7.4
Kiểm tra kết quả đo ngoại nghiệp ........................................................53
7.5
Đo các điểm trọng lực vệ tinh...............................................................53
8. Kết quả đo trọng lực tuyệt đối............................................................. 54
8.1
Khái quát chung ...................................................................................54
8.2
Kết quả đo trọng lực tuyệt đối ..............................................................55
9. Phơng án đo và thống nhất hệ thống độ cao................................ 56
9.1
Giới thiệu chung ...................................................................................56
9.2
Cơ sở khoa học của hệ thống độ cao...................................................56
9.3
Phơng pháp thống nhất hệ độ cao.....................................................63
10. Kết luận và Kiến nghị .................................................................................. 67
10.1 Kết luận................................................................................................67
10.2 Kiến nghị..............................................................................................68
Tài liệu tham khảo ............................................................................................. 70
Phụ lục
7
Đặt vấn đề
Trọng lực là ngành khoa học về trái đất nghiên cứu xác định trờng trọng
lực của trái đất và xác định hình dạng của trái đất. Trọng lực là ngành khoa học
chung của trái đất nhng nó là một phần không thể tách biệt đợc của Trắc địa.
Trọng lực trong Trắc địa đóng vai trò to lớn, nó giải quyết nhiều bài toán của
Trắc địa nh xác định độ lệch dây dọi và dị thờng độ cao trọng lực để chỉnh lý
các trị đo góc và các trị đo cạnh về mặt ellipsoid quy chiếu. Dị thờng độ cao
trọng lực đóng vai trò quan trọng trong việc xác định mô hình Geoid cục bộ và
toàn cầu. Dị thờng trọng lực còn phục vụ cho việc xác định các số cải chính
trọng lực cho việc thành lập hệ độ cao chuẩn.
Nhờ có các giá trị trọng lực trong thời kỳ những năm 70 và 80 của thế kỷ
trớc chúng ta đã xác định đợc độ chính xác của độ lệch dây dọi 0,5 và dị
thờng độ cao đạt độ chính xác 3,0m đáp ứng đợc việc chỉnh lý hệ thống trắc
địa bằng công nghệ cổ truyền.
Ngày nay, với sự phát triển của khoa học trắc địa trong phạm vi toàn cầu,
nhiều bài toán trắc địa đợc giải quyết với sự tham gia của nhiều nớc đã cho kết
quả có độ chính xác hơn và khả năng ứng dụng cao hơn vào nhiều nhiệm vụ
nghiên cứu khoa học và phát triển kinh tế của mỗi nớc.
Hệ thống các số liệu trọng lực toàn cầu đã đợc thiết lập với độ chính xác
cao bằng nhiều công nghệ và phơng pháp khác nhau.
Trớc hết, công nghệ trọng lực mặt đất ngày nay các thiết bị đo trọng lực
trên đất liền và trên biển đã có những cải tiến đáng kể. Với các thiết bị đo mặt
đất, hệ thống các máy trọng lực tuyệt đối thế hệ mới ra đời có kết hợp công nghệ
điện tử và tin học cho phép xác định độ chính xác giá trị trọng lực tuyệt đối tới
KGal
à
2
đối với máy trọng lực tuyệt đối FG-5 (Mỹ) hoặc
KGal
à
5
với các máy
trọng lực tuyệt đối GBL (Nga).
Độ chính xác trên mở ra những ứng dụng hết sức quan trọng của trọng lực
cho nghiên cứu xây dựng mô hình Geoid độ chính xác cao tới 1cm, xác định sự
thay đổi của giá trị trọng lực do sự biến đổi thất thờng của vật chất cũng nh sự
chuyển động của vỏ trái đất là cơ sở để phát hiện động đất. Sự biến đổi của khí
hậu thời tiết, sự chuyển động của vật chất trong lòng đại dơng ... cũng có thể
thấy đợc qua việc xác định sự biến đổi của trọng lực.
Hệ thống trọng lực tơng đối cũng có những cải tiến và phát triển đáng kể.
Thế hệ máy trọng lực tơng đối Lacoste Rombert (G) (Mỹ) có biên độ đo tới
7000 mGal và độ chính xác đạt 0,01 mGal, các máy Ascania (Tây Đức) có biên
8
độ tới 5000 mGal, độ chính xác đạt tới 0,01 mGal cho phép thiết lập các mạng
lới trọng lực trong phạm vi từng quốc gia, từng khu vực với độ chính xác rất cao
và với mật độ điểm tuỳ ý. Cũng cần lu ý rằng sự dao động (xê dịch) của điểm
0 của các máy này rất nhỏ, trong vòng 24h chỉ đạt 0,1 - 0,2 mGal. Hệ thống
máy đo trọng lực biển đã đợc cải tiến đáng kể, nếu trớc đây các máy đo trọng
lực biển đặt trên tàu do hiệu ứng EVOST chỉ có thể đạt độ chính xác từ 3-5 mGal
thì ngày nay các máy trọng lực có thể đo đợc cả trên biển và trên không đạt độ
chính xác nhỏ hơn 1 mGal, đó là các loại máy của hãng Lacoste Rombert (Sea air
Gravity). Độ chính xác đo trọng lực trên biển đợc nâng lên phần nhiều phụ
thuộc vào việc tự động hoá hoàn toàn quá trình đo và xử lý các số liệu đo. Hệ
thống giám sát và kiểm soát các dữ liệu cũng đợc tự động hoá cao, hiệu ứng
EVOST đã đợc xử lý tính toán đạt độ chính xác tới phần mời mGal. Ngoài ra,
việc định vị tàu bằng công nghệ GPS có độ chính xác tới 1 - 2m cũng làm tăng
đáng kể độ chính xác của dị thờng trọng lực.
Hệ thống trọng lực toàn cầu đợc thiết lập không chỉ nhờ vào việc đo trọng
lực trên đất liền và trên biển mà còn nhờ vào công nghệ vũ trụ. Nhờ vào kết quả
đo liên tục khoảng cách từ vệ tinh tới mặt nớc biển ngời ta có thể xác định
đợc độ cao Geoid trên biển với độ chính xác tới decimeter và xác định dị thờng
trọng lực với độ chính xác nhỏ hơn 10 mGal. Trong giai đoạn hiện nay, các mô
hình trọng trờng trái đất đã đợc thiết lập nh mô hình EGM-96 (Mỹ) hoặc
GAO-97 (Nga) xác định đợc nhờ các hệ số điều hoà cầu có bậc n = m =360,
đồng thời nhờ các hệ số điều hoà này có thể xác định dị thờng trọng lực toàn
cầu với độ chính xác cho vùng đất liền từ 20 - 30 mGal, cho vùng biển từ 6 -
10mGal. Với độ chính xác của dị thờng trọng lực trên cho phép xác định độ cao
Geoid với độ chính xác từ 0,5 - 1,5m trong phạm vi toàn cầu. Từ năm 2004, Mỹ
đã đa vào hoạt đông hệ thống trọng lc vệ tinh Grace cho phép xác định giá trị
trọng lực trong phạm vi toàn cầu với độ chính xác cao gấp nhiều lần so với mô
hình trọng trờng EGM-96. Độ chính xác trọng lực đạt tới 5-10 mgal.
Ngoài ra, ngày nay với việc sử dụng các thiết bị đo trọng lực vũ trụ nh
gradiometer có thể xác định giá trị trọng lực với độ chính xác tới 1 - 2 mGal.
ở
Việt Nam, từ năm 1998 đã tiến hành nghiên cứu sử dụng các dữ liệu trọng
lực đo đợc trên đất liền, trên biển và các dữ liệu từ các mô hình trọng trờng trái
đất phục vụ cho việc xây dựng mô hình Geoid đáp ứng cho nhiệm vụ chỉnh lý hệ
thống lới toạ độ ở Việt Nam.
9
Hệ thống trọng lực Việt Nam đợc xây dựng từ năm 70 của thế kỷ trớc, có
điểm gốc trọng lực ở Hà Nội đợc đo nối với hệ thống trọng lực quốc tế thông
qua điểm PoCoVo (Nga) với độ chính xác đo tơng đối 0,04 mGal. Hệ thống
trọng lực trên đã đợc truyền tới các điểm trọng lực hạng I, hạng II phủ trùm cả
nớc. Năm 1998, hệ thống trọng lực Việt Nam đã đợc hiện đại hoá, tuy nhiên
độ chính xác cũng không đợc tăng lên. Hiện nay, hệ thống trọng lực cũ đã có
nhiều thay đổi tới 70% số mốc trọng lực hạng I và hạng II đã bị mất ở thực địa.
Các giá trị trọng lực, nhất là về toạ độ và độ cao cha đợc xác định với độ chính
xác cần thiết. Yêu cầu đòi hỏi phải xây dựng hệ thống trọng lực với độ chính xác
cao theo các tiêu chuẩn quốc tế đã đợc đặt ra cho công tác trắc địa ở Việt Nam
để giải quyết các bài toán về xây dựng mô hình Geoid độ chính xác cao cỡ vài
centimeter, thậm chí là 1cm; vấn đề nghiên cứu sự chuyển dịch của vỏ trái đất,
phát hiện sớm các nguyên nhân động đất; vấn đề biến đổi của vật chất, sự chuyển
động của thềm lục địa và biến đổi của môi trờng cũng nh các bài toán về thăm
dò dầu khí, khoáng sản, tài nguyên thiên nhiên đòi hỏi phải xây dựng một hệ
thống trọng lực có độ chính xác tới phần trăm mGal hoặc phần nghìn mGal mới
đáp ứng thoả mãn đợc các nhiệm vụ nghiên cứu lãnh thổ và phát triển kinh tế,
phòng tránh thiên tai trong thời gian hiện nay và các năm tiếp theo.
Hệ thống trọng lực quốc gia ở nớc ta đợc xây dựng và sẽ hoàn thành trong
thời gian 2003- 2007. Trong dự án này chúng tôi sẽ trình bày các chuyên mục
chính sau:
Yêu cầu cho lới trọng lực quốc gia;
Hiện trạng hệ thống trọng lực ở Việt Nam và khả năng sử dụng trong trắc
địa;
Các giải pháp kỹ thuật công nghệ đo trọng lực hạng cao:
Đo trọng lực tuyệt đối
Đo trọng lực tơng đối
Xây dựng phơng án xử lý toán học các số liệu trọng lực hạng cao;
Xây dựng phơng án đo trọng lực độ chính xác cao;
Xây dựng quy trình công nghệ đo và xử lý kết quả đọ trọng lực hạng cao;
Chơng trình xử lý, tính toán các kết quả đo trọng lực;
Xây dựng phơng án đo và xử lý thống nhất hệ thống độ cao.
10
Thực hiện các chuyên mục trên có sự tham gia của các chuyên gia trong
nớc và các chuyên gia Nga từ Viện Nghiên cứu Trắc địa Bản đồ Liên Bang
Nga và Xí nghiệp Đo vẽ ảnh Địa hình Moskva - Liên Bang Nga.
1. Các yêu cầu cho lới trọng lực quốc gia
1.1 Các yêu cầu cơ bản cho lới trọng lực quốc gia
Lới trọng lực quốc gia là một trong ba thành phần cơ bản của hệ thống trắc
địa quốc gia. Lới trọng lc quốc gia có vai trò quan trọng cho việc nghiên cứu
trờng trọng lực, xác định kích thớc hình dạng của trái đất trong phạm vi toàn
cầu và trong từng khu vực (phần lãnh thổ của mỗi quốc gia) và nghiên cứu sự
biến thiên của trọng trờng theo thời gian, đồng thời còn phuc vụ cho việc giải
quyết các nhiệm vụ khoa học về trái đất, các nhiệm vụ khảo sát thăm dò khoáng
sản. Hệ thống trọng lực quốc gia còn phục vụ cho việc thiết lập trong cả nớc
mạng lới trọng lực thống nhất có độ chính xác cao. Nh vậy, để đảm bảo các
yêu cầu của các nhiệm vụ trên hệ thống trọng lực ngày nay cần đợc xây dựng
phải thoả mãn các yêu cầu sau :
Lới trọng lực quốc gia đợc xây dựng phủ chùm lãnh thổ, các điểm của
lới đợc xây bằng các mốc bê tông vững chắc, trên mỗi điểm đợc đo trọng
lực tuyệt đối (xác định giá trị g) hoặc giữa các điểm đo trọng lực tơng đối
(xác định
g
).
Lới trọng lực quốc gia đơc phân thành hai cấp:
Lới trọng lực cơ sở, nhiệm vụ cơ bản của lới trọng lực cơ sở để
nghiên cứu sự biến thiên của trọng lc theo thời gian;
Lới trọng lực hạng I để thiết lập hệ thống trọng lực thống nhất độ
chính xác cao phủ chùm trong cả nớc.
Lới trọng lực quốc gia cần đợc xây dựng với độ chính xác cao đảm bảo
cho việc nghiên cứu xác định sự biến thiên của trọng lực theo chu kì hàng
năm với đại lợng thay đổi trung bình khoảng từ 0.01 - 0.03 mgal/y.
Lới trọng lực quốc gia đạt độ chính xác cao để làm cơ sở cho việc thiết lập
mô hình trọng trờng phủ chùm lãnh thổ với độ chính xác 1,0 đến 2,0 mgal
cho các ô chuẩn có kích thớc 3, x 3, (5km x 5km) phục vụ cho việc xây
dựng mô hình Geoid độ chính xác cao và phục vụ nghiên cứu về các khoa
học trái đất ở Việt Nam.
11
1.2 Yêu cầu về độ chính xác của lới trọng lực quốc gia
Xác định sự biến thiên của giá trị trọng lực theo thời gian.
Sự thay đổi của trọng lực trong phạm vi toàn cầu, trong khu vực và trong
từng địa phơng (trong từng nớc) có thể xác định nhờ việc đo lặp trọng lực (đo
tuyệt đối hoặc đo tơng đối) theo từng chu kì thời gian trên các điểm trọng lực
nhà nớc. Kết quả đo lặp trọng lực đợc tiến hành xử lý nh sau:
Bình sai đánh giá độ chính xác của lới trọng lc theo mỗi lần đo lặp;
So sánh kết quả của mỗi lần đo lặp và tiến hành đánh giá thống kê sự
thay đổi của giá trị trọng lực theo thời gian;
Mô hình hoá sự thay đổi tạm thời của trọng lực theo từng chu kỳ thời
gian trên các điểm của lới trọng lực;
Nội suy các giá trị thay đổi theo từng đơn vị thời gian.
Sự thay đổi theo thời gian có thể biểu diễn bằng công thức sau:
g(t)=g(t
o
)+
2
1
)()(
0
++
o
tt
t
g
0
2
2
)(
t
g
tbtatt
vv
q
v
vvo
sincos(...........)(
1
2
++
=
) (1.1)
ở đây:
T:2
=
(T =chu kì),
: tần số, biên độ A=
)(
22
ba +
và pha
ab/arctan=
đối với sóng
.
Công thức (1.1) chỉ đúng khi số lợng các trị quan sát ít. Trờng hợp các số liệu
quan trắc với số lợng lớn trên nhiều điểm và thời gian quan sát kéo dài trong
nhiều chu kì, sử dụng công thức tính hàm hiệp phơng sai giữa các sai số biến
đổi của
g
theo từng đơn vị thời gian
t
và khoảng cách giữa các điểm quan sát
s. Hàm hiệp phơng sai có dạng sau:
cov (
))(exp(),(
2/122
tksbagg +=
(1.2)
k: tham số đặc trng cho khoảng thời gian giữa các lần quan sát. Để xác định các
đại lợng a,b,k cần phải sử dụng các hàm thực nghiệm, thông thờng các hàm
thực nghiệm có dạng:
k
k
ii
gg
n
gg
sC
+
=
1
,
)(
(1.3)
ở đây
k
n
: số điểm quan sát.
Trên cơ sở các công thức (1.1) và (1.2) chúng ta tính đơc sự biến thiên của
trọng lực theo thời gian.
Sự thay đổi của giá trị trọng lực g theo thời điểm quan trắc lần 1 và lần 2 có
thể biểu diễn bằng công thức sau:
12
)
)(
()(
1212
12
h
w
h
w
h
w
ggg
=
==
(1.4)
ở đây
h
w
i
là đạo hàm của sự thay đổi thế trọng trờng theo độ cao ở từng thời
điểm quan trắc 1 và 2.
Lu ý rằng quan hệ giá trị trọng lực g
2
và g
1
có thể biểu diễn bằng công
thức:
=
h
hgg
g
12
(1.5)
Theo K.F Zhang và W.E Featherstone sau khi thay biểu thức (1.5) vào
(1.4) ta có biểu thức:
W
Rh
h
R
g
gg
22
12
=+
(1.6)
ở đây:
R
g
h
g 2
=
;
1212
WWW =
:R
Bán kính trái đất
Công thức (1.6) là biểu thức cơ bản của trắc địa vật lý có thể sử dụng để
xác định sự biến thiên của giá trị trọng lực. Các giá trị
h
và
12
ggg =
có thể
xác định bằng đo lặp thủy chuẩn và đo lặp trọng lực ở điểm quan trắc.
Theo kết quả đo trọng lực trong 2 chu kì trong năm 1988 và 2005 ở 3 điểm
trọng lực đó là: điểm gốc trọng lực (điểm Láng), điểm Đà Nẵng và điểm trọng
lực TP. Hồ Chí Minh có sự thay đổi theo bảng sau:
STT Tên điểm
Giá trị
trọng lực
tuyệt đối
mGal
Độ
chính
xác Mg
(mGal)
Thời
gian
đo
Khoảng
thời
gian
Độ
cao
(m)
Vg (mGal)
1
Láng (Hà Nội)
Láng (Hà Nội)
659,1490
659,1084
0,0200
0,0034
1989
2005
16
8,972
8,972
0,0025 mGal/N
2
TP. Hồ Chí Minh
TP. Hồ Chí Minh
214,7590
214,7472
0,0200
0,0052
1989
2005
16
4,856
4,856
0,0007 mGal/N
3
TP. Đà Nẵng
TP. Đà Nẵng
403,5160
403,5695
0,0200
0,0054
1989
2005
16 5,724
5,739
0,0002 mGal/N
(đã hiện chỉnh
do độ cao tăng
lên 15m)
Căn cứ vào kết quả trên cho thấy sự biến thiên trọng lực hàng năm ở nớc ta
(Hà Nội, Đà Nẵng, TP. Hồ Chí Minh) khoảng từ 0,0002 mGal - 0,0002 mGal.
Nếu tính cả sai số gốc 0,02 mGal thì sự biến đổi của giá trị trọng lực tuyệt đối ở
nớc ta cũng không vợt quá đối với 3 khu vực ở trên là 0,003 mGal/năm.
13
Nh vậy, để xác định đợc sự biến thiên hàng năm của trọng lực, cần đo
trọng lực tuyệt đối với độ chính xác 0,002 mGal. Tuy nhiên, do giá trị trọng lực
thay đổi rất ít nên có thể sau 8 năm - 10 năm đo lặp trọng lực tuyệt đối với độ
chính xác 0,005 mGal.
Yêu cầu độ chính xác trọng lực cho việc xây dựng mô hình Geoid độ chính
xác cao
Nh đã biết, để xác định độ cao Geoid cần phải có các giá trị của dị thờng
trọng lực trong phạm vi toàn cầu hoặc trong một khu vực có bán kinh r đủ rộng
(tính theo tích phân Stoks). Theo W.E Featherstone và I.G Oliver ta có công thức
tính gần đúng (với
o
o
1<
) ta có:
)
2
sin(2
o
g
N
r
=
(1.7)
ở đây sin
206265
60
**2,1
2
sin2,1
2
=
=
o
, cho
,
20=
ta có:
g
N
r
=
**014.0
(1.8)
Trên cơ sở công thức (1.8) nếu
mGal
g
1=
thì
cm
N
3=
, do đó nếu độ chính
xác của dị thờng trọng lực đạt 2 mGal cho các ô chuẩn 5km x 5km thì độ cao
Geoid có thể xác dịnh với độ chính xác 6 cm, trong trờng hợp độ chính xác đạt
1mGal độ chính xác độ cao Geoid đạt 3 cm.
Trong trờng hợp xem xét mô hình trọng lực toàn cầu đợc xây dựng trên cơ
sở các số hạng bậc n của hàm điều hoà cầu thì phơng sai mô hình Geoid bậc n
theo Wolfgang Torge có thể viết dới dạng công thức sau:
)(
)1(
)(
2
22
2
2
g
R
N
n
m
l
/
=
l
(1.9)
theo công thức trên nếu n = 360 ta có
)(5.1)( gN
nn
=
. Nh vậy, nếu sai số của
dị thờng trọng lực 1mGal thì ảnh hởng tới độ cao Geoid 1.5 cm.
Yêu cầu độ chính xác tọa độ và độ cao điểm trọng lực tuyệt đối và điểm
trọng lực hạng I
Tọa độ và độ cao của điểm trọng lực cần thiết để xác định các số cải chính
trọng lực, trong đó tọa độ điểm trọng lực (X, Y) sử dụng để tính giá trị trọng lực
bình thờng (
i
) trên bề mặt Elipsoid, còn độ cao dùng để xác định số cải chính
trọng lực (xác định dị thờng khoảng không tự do và dị thờng Bouger).
Độ chính xác của tọa độ:
Độ chính xác tọa độ của điểm trọng lực tuyệt đối cần đợc xác định là:
14
Theo (1.3) ta có:
2sin
.19
0
m
m =
Trong đó: : vĩ độ điểm tính;
0
: dị thờng bình thờng (mS
-2
)
Để cho giá trị
0
m
không ảnh hởng đến độ chính xác của giá trị trọng lực g
ta cho:
g
mm
10
1
0
m
g
= 0,005 mGal m
0
0,0005 mGal
Nếu = 15
0
thì m
= 0,02 0,5m.
Đối với tọa độ điểm trọng lực hạng I:
Khi m
g
= 0,02 mGal m
0
0,1 m
g
= 0,002 mGal.
Nếu = 15
0
thì m
= 2,0 m.
Độ chính xác của độ cao:
Từ công thức tính số cải chính khoảng không tự do ta có m
g
= 0,3 m
H
Đối với điểm trọng lực tuyệt đối ta cho:
m
g
0,005 mGal thì m
H
0,02 m
Đối với điểm trọng lực hạng I:
m
g
0,02 mGal thì m
H
0,05 m
Trờng hợp số cải chính địa hình (số cải chính Bouger) ta có công thức:
m
g
= 0,005 mGal 0,2 m
H
Với điểm trọng lực tuyệt đối:
m
g
0,005 mGal thì m
H
0,03 m
Với điểm trọng lực hạng I:
m
g
0,02 mGal thì m
H
0,1 m
Tóm lại, độ chính xác độ cao cần phải xác định là:
Đối với điểm trọng lực tuyệt đối: m
H
2 cm
Đối với điểm trọng lực hạng I: m
H
5 cm
Để thiết lập hệ thống trọng lực đáp ứng đơc các nhiệm vụ nêu ở trên lới
trọng lực quốc gia cần có các chỉ tiêu kỹ thuật nh sau:
15
Cấp hạng lới trọng lực
Độ chính
xác Mg
(mGal)
Độ chính
xác toạ độ
M x,y,m
Độ chính
xác độ cao
Mh,cm
Ghi chú
1. Điểm trọng lực tuyệt đối
(Lới trọng lực cơ sở)
2. Lới trọng lực hạng I
0.005
0.02
0.5
2.0
0.2
0.5
đo thuỷ chuẩn
hạng I
đo thuỷ chuẩn
hạng II
Xung quanh các điểm trọng lực cơ sở và các điểm trọng lực hạng I cần thiết
phải xây dựng hệ thống các điểm trọng lực vệ tinh, tạo thành lới trọng lực độ
chính xác cao ở các khu vực đó. Các điểm trọng lực vệ tinh phục vụ cho các mục
đích sau:
Thiết lập một hệ thống các lới trọng lực khu vực xung quanh các điểm
trọng lực cơ sở hoặc trọng lực hang I để nghiên cứu sự biến thiên của trọng
trờng ở khu vực đó;
Các điểm trọng lực vệ tinh dùng làm điểm khống chế cho phát triển các lới
trọng lực hạng thấp;
Các điểm trọng lực vệ tinh dùng để lu giữ giá trị trọng lực độ chính xác cao
khi các điểm trọng lực cơ sở hoặc trọng lực hạng I bị mất và dùng để khôi
phục lại các điểm này.
Để nghiên cứu sự biến thiên của trọng trờng quanh các điểm trọng lực cơ
sở có từ 4 đến 20 điểm trọng lực vệ tinh đợc xây dựng phân bố đều xung quanh
điểm trọng lực cơ sở. Khoảng cách giữa điểm trọng lực vệ tinh với điểm trọng lực
cơ sở từ 20 km - 80 km, các điểm trọng lực vệ tinh đợc xác định với độ chính
xác
mGal02.0
.
Mỗi điểm trọng lực hạng I có từ 2 đến 4 điểm trọng lực vệ tinh đợc xây
dựng xung quanh với khoảng cách giữa các điểm từ 20km - 60km. Độ chính xác
của các điểm vệ tinh đạt
mGal04.0
.
2. Hiện trạng của hệ thống trọng lực ở Việt Nam và khả
năng sử dụng vào mục đích trắc địa
2.1 Hiện trạng về hệ thống trọng lực ở Việt Nam
Hệ thống trọng lực ở Việt Nam đợc xây dựng trong khoảng thời gian từ
1973 - 1977 và đợc hiện đại hoá trong các năm 1987 - 1988. Trong các giai
16
đoạn thời gian trên với sự giúp đỡ của chuyên gia Liên Xô trớc đây đã thiết lập
ở nớc ta hệ thống trọng lực bao gồm:
Điểm gốc trọng lực ở Láng - Hà Nội;
Đờng đáy trọng lực ở Tam Đảo, Phúc Yên và Bà Rịa - Vũng Tàu;
Lới trọng lực hạng I;
Lới trọng lực hạng II;
Lới trọng lực hạng III;
Hệ thống trọng lực chi tiết.
2.2 Điểm gốc trọng lực
Điểm gốc trọng lực đợc xây dựng ở Láng - Hà Nội trong năm 1973. Đây là
một toà nhà 1 tầng, nền nhà nơi đặt mốc điểm gốc trọng lực đợc đổ lớp cát dày
1,5m để tránh rung động.
Trong nhà điểm gốc trọng lực gồm có:
Mốc trọng lực gốc;
Phòng kiểm nghiệm máy;
Phòng xử lý số liệu.
* Mốc trọng lực gốc:
Mốc trọng lực gốc đợc xây dựng có kích thớc 100cm x 200cm x 270 cm.
Mốc đợc xây tách rời nền nhà để tránh rung động.
* Phòng kiểm nghiệm máy:
Phòng kiểm nghiệm máy đợc bố trí gần kề phòng đặt mốc trọng lực gốc.
Phòng có diện tích khoảng 30m
2
, có nhiều bệ chứa máy xây bằng bê tông liền với
nền nhà dọc theo tờng, mỗi bệ máy có kích thớc 1,0m x 0,5m x 1,0m. Trong
phòng có nhiều ổ cắm điện (220V). Phòng dùng để kiểm nghiệm các máy trọng
lực xác định hệ số tỷ lệ và hiệu ứng nhiệt ở các nhiệt độ từ 15
o
C - 35
o
C. Điểm
gốc trọng lực đợc đo nối với điểm Liodovo ở Moskva (Nga) bằng hệ thống máy
con lắc tơng đối OVM (1975) và bằng hệ thống máy con lắc tơng đối AGAT
(1988) của Liên Xô cũ nay là Liên bang Nga, độ chính xác của điểm gốc Mg =
0,04mGal. Hiện nay, các điểm gốc trọng lực còn tốt, chỉ có hệ thống điện bị
hỏng nhiều.
2.3 Đờng đáy trọng lực
Để xác định hệ số tỷ lệ của máy trọng lực bằng phơng pháp ngoài trời đã
xây dựng 2 đờng đáy:
17
Đờng đáy Vĩnh Yên - Tam Đảo: Đờng đáy có 8 mốc đợc đo bằng 10
máy trọng lực tơng đối GAG-2 có độ chính xác
mGal
4
10.1.3
. Hiện đờng
đáy vẫn đang đợc sử dụng, các mốc đều tốt (xem Phụ lục 1).
Đờng đáy Sài Gòn - Vũng Tàu: đờng đáy có 8 mốc đợc đo với độ chính
xác
mGal
4
10.1.6
. Hiện đờng đáy này các mốc đã bị mất 50%, cần phải
xây dựng lại. (xem Phụ lục 2)
2.4 Lới trọng lực cơ sở
Lới trọng lực cơ sở đợc xây dựng năm 1988 trên cơ sở hiện đại hoá lới
trọng lực Nhà nớc xây dựng từ các năm từ 1973 - 1977. Tất cả có 4 điểm trọng
lực cơ sở:
Điểm Hà Nội (Điểm gốc trọng lực)
Điểm Đà Nẵng
Điểm Nha Trang
Điểm Thành phố Hồ Chí Minh
(xem Phụ lục 3)
Các điểm trọng lực cơ sở đợc chôn mốc bê tông cốt sắt 2 tầng. Tầng trên có
kích thớc: 100cm x 100cm x 120cm. Tầng dới có kích thớc 120cm x 120cm x
10cm.
Các điểm trọng lực cơ sở đợc đo bằng hệ thống máy con lắc tơng đối (4
máy) loại AGAT (Nga).
Độ chính xác của điểm trọng lực cơ sở đạt: 0,02mGal. Các điểm trọng lực
gốc Hà Nội, điểm cơ sở Thành phố Hồ Chí Minh đợc đo nối với điểm gốc trọng
lực Liodovo của Liên Xô cũ với độ chính xác
mGalm
g
03,0
. Nh vậy, độ chính
xác của giá trị trọng lực tuyệt đối của điểm gốc Trọng lực ở nớc ta đạt Mg =
0.04 mgal. Hệ thống trọng lực của Việt Nam trong hệ IGSN-71
Các mốc trọng lực cơ bản đợc xác định độ cao với độ chính xác của thuỷ
chuẩn hạng I với độ chính xác 2 cm,toạ độ với độ chính xác 100m.
Hiện nay, các điểm trọng lực cơ sở ở Đà Nẵng và Nha Trang đã bị mất.
2.5 Lới trọng lực hạng I
Trong thời gian từ 1973 - 1977 đã xây dựng lới trọng lực hạng I phân bổ
đều trong cả nớc gồm có 25 điểm, các điểm trọng lực ở trên đất liền và trên các
đảo. Khoảng cách giữa các điểm 150 - 300 km (xem Phụ lục 4).
18
Đo lới trọng lực hạng I bằng 10 máy trọng lực tuyệt đối GAG-2, phơng
tiện đo dùng máy bay IL14, DC8. Các điểm trọng lực đều đợc chôn mốc bê
tông cốt sắt có kích thớc: 100cm x 150cm x 50cm. Độ chính xác đo trọng lực
hạng I:
mGalM
g
04,0
.
Hiện nay, chỉ còn 7 mốc trọng lực hạng I trên thực địa, 18 mốc trọng lực đã
bị mất.
Trong thời gian 1987- 1988, với mục đích hiện đại hoá hệ thống trọng lực
quốc gia đã tiến hành xây dựng lại lới trọng lực hạng I. Hệ thống trọng lực hạng
I có 10 điểm phân bố đều trong cả nớc. Khoảng cách giữa các mốc từ 200 - 400
km. Các mốc chủ yếu đợc đặt ở sân bay.
Độ chính xác của các điểm trọng lực hạng I:
mGalM
g
03,0
.
Độ cao các điểm trọng lực hạng I đợc đo với độ chính xác của thuỷ chuẩn
hạng II (
Lmm
5
).
Hiện nay, chỉ còn 7 điểm trọng lực, 3 điểm đã bị mất mốc (xem Phụ lục 5).
2.6 Lới trọng lực hạng II
Lới trọng lực hạng II đợc xây dựng trong khoảng từ năm 1973 - 1977 có
tổng số 148 điểm trọng lực hạng II. Các điểm trọng lực hạng II đợc chôn mốc
bê tông có kích thớc 80cm x 100cm x 50cm. Các điểm trọng lực hạng II đợc
đặt dọc theo các đờng quốc lộ, sân bay. Đo trọng lực bằng các ô tô giảm sóc và
bằng máy bay trực thăng Mi-8, Mi-4.
Sử dụng 6 máy trọng lực GAG-2 để đo theo sơ đồ A - B - A - B hoặc A - B -
A. Độ chính xác của điểm trọng lực hạng II là 0,05 mGal.
Hiện nay, chỉ còn 45 điểm, các điểm khác đã mất.
2.7 Lới trọng lực hạng III và trọng lực chi tiết
Trong khoảng thời gian từ 1976 đến 1980 đã tiến hành xây dựng lới trọng
lực hạng III. ở nớc ta, đã có tổng số hơn 500 điểm trọng lực hạng III đợc đo.
Lới trọng lực hạng III đợc xây dựng dựa trên lới trọng lực hạng II. Khoảng
cách trung bình giữa hai điểm từ 15 - 25km, độ chính xác của trọng lực hạng III
đạt 0,1 mGal. Đến nay nhiều mốc trọng lực hạng III đã mất ở thực địa. Tuy
vậy, giá trị trọng lực vẫn còn có ý nghĩa sử dụng cho các mục đích phát triển các
lới trọng lực chi tiết phục vụ thăm dò khoáng sản và phục vụ mục đích trắc địa.
Hệ thống các điểm trọng lực chi tiết đợc đo dọc các tuyến thuỷ chuẩn hạng
I và hạng II để phục vụ cho việc tính chuyển về hệ độ cao chuẩn. Tổng cộng có
19
khoảng hơn 7000 điểm trọng lực chi tiết do Cục Đo đạc và Bản đồ Nhà nớc
trớc đây và Viện Nghiên cứu Địa Chính thực hiện.
Ngoài các dữ liệu trọng lực trên hiện còn có các dữ liệu trọng lực do Tổng
cục Địa chất trớc đây nay là Cục Địa chất khoáng sản Việt Nam thực hiện. Với
mục đích thăm dò, tìm kiếm khoáng sản, Cục Địa chất Việt Nam đã tiến hành đo
trọng lực chi tiết ở toàn bộ lãnh thổ phần đất liền nớc ta với mật độ vùng đồng
bằng từ 1-2 km/điểm, vùng trung du từ 3-4 km/điểm, vùng núi 7-8 km/điểm, tuy
vậy những khu vực núi cao, giáp biên giới Lào và Trung Quốc mật độ chỉ từ 10-
15km/điểm. Đặc biệt, ở một vài khu vực phục vụ cho mục đích thăm dò chi tiết
mật độ điểm trọng lực rất dày đã đạt tới 200- 400 m/điểm nh ở Tây Nguyên và
miền Trung Việt Nam. Tổng cộng có khoảng gần 32.000 điểm trọng lực đã đợc
thu thập và đánh giá độ chính xác. Các điểm trọng lực chi tiết đợc đo với độ
chính xác khoảng 0,6 mGal. Tuy nhiên, dị thờng trọng lực Bouger hoặc dị
thờng Fai có độ chính xác khoảng từ 1 - 2 mGal (do sai số xác định toạ độ và độ
cao các điểm trọng lực chi tiết).
Trên cơ sở số liệu trọng lực trên đã xây dựng đợc mô hình GRID trọng lực
với các ô có kích thớc 3 x 3 (5km x 5km) có độ chính xác:
mGalM
g
35,0
.
Tuy vậy, ở các khu vực Tây Bắc, Việt Bắc và dọc biên giới Việt Nam - Trung
Quốc, biên giới Việt Nam - Lào có mật độ điểm trọng lực tha, độ chính xác đạt
khoảng từ 5 đến 6 mgal.
2.8 Các dữ liệu trọng lực biển và trọng lực vũ trụ
Đã thu thập đợc khoảng 30.000 điểm trọng lực chi tiết đo trên biển chủ yếu
là của các công ty nớc ngoài đo đạc trọng lực chi tiết để thăm dò, tìm kiếm dầu
khí. Các dữ liệu trọng lực trên đợc đo theo từng dải đo và tập trung vào từng khu
vực rất không đồng đều. Các dữ liệu trọng lực ở dạng trọng lực Fai và trọng lực
Bouger có cải chính đo sâu của nớc biển. Độ chính xác của các dữ liệu trên đạt
khoảng 4mGal - 6 mGal.
Ngoài các dữ liệu trọng lực đo chi tiết trên biển còn có các dữ liệu trọng lực
thu thập đợc từ cơ quan ảnh và Bản đồ của Mỹ (NIMA) và cơ quan Hàng
không Vũ trụ của Mỹ (NASA) đã cho phép xác định đợc dị thờng trọng lực
trên đất liền với độ chính xác từ 15- 30 mGal (Vùng đồng bằng có độ chính xác
khoảng từ 13 - 20 mGal, vùng núi có độ chính xác khoảng từ 25 - 30 mGal). Dị
thờng trọng lực ở trên biển xác định từ đo cao Altimetry có độ chính xác từ 6 - 8
mGal độ chính xác này gần tơng đơng với độ chính xác đo trọng lực trực tiếp
trên biển.Các độ chính xác trên đợc đánh giá dựa trên các số liệu so sánh với
20
các số liệu trọng lực đo trực tiếp ở trên đất liền và ở trên biển và số liệu đấnh giá
của nớc ngoài.
2.9 Các dữ liệu trọng lực ở Lào
Trong thời gian từ 1983 đến 1984, trên lãnh thổ Cộng hoà Dân chủ Nhân
dân Lào đã tiến hành xây dựng hệ thống trọng lực bao gồm:
Điểm gốc trọng lực ở Viêng Chăn.
Lới trọng lực hạng II
Lới trọng lực hạng III
Đo trọng lực chi tiết trên các mốc thuỷ chuẩn hạng II và hạng III.
Hệ thống trọng lực ở Lào do Liên Xô trớc đây giúp đỡ.
* Điểm gốc trọng lực
Điểm gốc trọng lực ở Lào đợc xây dựng ở thủ đô Viêng Chăn. Điểm gốc
đợc đo nối với điểm gốc trọng lực ở Liodovo của Nga bằng 4 máy trọng lực
tơng đối con lắc AGAT. Độ chính xác đo trọng lực đạt
mGalM
g
05.0=
. Hệ
thống trọng lực của Lào trong hệ IGSN-71.
* Lới trọng lực hạng II
Gồm có 16 điểm đợc phân bố ở các sân bay thuộc Thành phố, Thị xã của
Lào. Đo trọng lực hạng II bằng các máy: máy con lắc AGAT, máy trọng lực
tơng đối: GAG-2, GNU-K2, GAK-PT đo theo chơng trình A-B-A hoặc A-B-B-
A (đo máy AGAT).
Độ chính xác của lới trọng lực hạng II:
mGalM
g
15,010,0 =
, độ chính
xác này tơng đơng với độ chính xác trọng lực hạng III của Việt Nam.
* Lới trọng lực hạng III (điểm trọng lực cơ sở)
Tổng cộng có 11 điểm. Đo trọng lực hạng III cũng sử dụng các máy trọng
lực tơng đối nh đo trọng lực hạng II. Độ chính xác của lới trọng lực hạng III
đạt Mg = 0.30 mgal
* Đo trọng lực chi tiết trên các điểm thuỷ chuẩn hạng II và hạng III
Để tính chuyển hệ thống độ cao về hệ độ cao chuẩn đã tiến hành đo trọng
lực chi tiết trên các mốc thuỷ chuẩn hạng II và hạng III. Tổng cộng đã đo 330
điểm trọng lực chi tiết với độ chính xác
mGalM
g
0,1=
.
Sử dụng máy trọng lực loại GNU-K2 và GAK-PT để đo. Đo theo chơng
trình A - B - C - D ... - M.
ở đây: A, M là điểm trọng lực hạng III hoặc trọng lực hạng II.
21
B, C, D ... là các mốc thuỷ chuẩn hạng II và hạng III
Nhận xét chung
Hệ thống trọng lực ở Việt Nam hiện nay với mật độ trên đất liền trung bình
là 10 km
2
/điểm (khoảng cách giữa các điểm trung bình là 3km) và trên biển
khoảng 40km
2
/điểm. Tuy vậy, mật độ trên là rất không đồng đều;
ở đất liền, vùng đồng bằng mật độ 2 - 4km
2
/điểm, vùng núi cao, biên giới
tới 30km
2
/điểm, thậm chí 60- 80 km
2
/điểm. ở trên biển mật độ rất không
đồng đều, các điểm trọng lực hầu hết đợc đo tâp trung theo tuyến vì vậy có
nhiều khu vực bỏ trống cha có giá trị đo trọng lực chi tiết;
Độ chính xác của dị thờng trọng lực cha cao, độ chính xác dị thờng
trọng lực đạt
mGalmGal 0,20,1
trên đất liền và
mGal65
ở trên biển. Độ
chính xác nội suy cho đất liền đạt trung bình
mGal5,3
và ở trên biển đạt
khoảng
mGal106
. Độ chính xác giá trị trọng lực tuyệt đối đạt
mGalm
g
05,0=
(Tính cả sai số điểm gốc Moskva);
Các dữ liệu trọng lực ở Cộng hoà Dân chủ Nhân dân Lào có rất ít, chỉ có
khoảng gần 4000 điểm trọng lực đo dọc theo các đờng thuỷ chuẩn hạng II
và hạng III ở Lào, còn ở Campuchia cha có giá trị trọng lực đo trực tiếp
nào. Độ chính xác của các giá trị dị thờng trọng lực ở Lào không cao. Các
điểm trọng lực chi tiết có độ chính xác của dị thờng trong lực
mGal0,1
tơng đơng với độ chính xác trọng lực ở Việt Nam.
Kết luận
Với các dữ liệu trọng lực trên có thể sử dụng làm cơ sở để tính chuyển hệ độ
cao ở Việt Nam và Lào về hệ độ cao chuẩn;
Các dữ liệu trọng lực hiện có kết hợp với các số liệu trọng lc toàn câu có
thể xây dựng mô hình Geoid với độ chính xác vài decimeter phục vụ cho
việc xác định độ cao cho đo vẽ thành lập bản đồ tỷ lệ trung bình và tỷ lệ
nhỏ;
Dữ liệu trọng lực hiện có còn phục vụ cho thăm dò và tìm kiếm khoáng sản
ở mức độ tổng thể trong cả nớc và làm cơ sở cho đo vẽ tăng dầy trọng lực
chi tiết ở các khu vực nhỏ;
Mô hình Geoid trọng lực xây dựng nhờ các số liệu trọng lực hiện có kết hợp
với các dữ liệu GPS - TC (các điểm GPS có đo độ cao thuỷ chuẩn) có thể
22
xây dựng mô hình Geoid địa phơng với độ chính xác cao đạt tới 10cm
15cm;
Tuy nhiên, để phục vụ cho các đòi hỏi hiện nay hệ thống trọng lực hiện có
cần đợc xây dựng và hoàn thiện để thỏa mãn các nhiệm vụ sau:
Để phục vụ cho việc thiết lập một hệ thống trọng lực độ chính xác cao thống
nhất và phủ chùm trong cả nớc phục vụ việc thiết lập mô hình Geoid độ
chính xác cao và NC xác định sự thay đổi của trọng lực theo thời gian, cần
xây dựng và hiện đại hoá hệ thống trọng lực nhà nớc hiện có. Trên cơ sở
xây dựng hệ thống lới trọng lực nhà nớc hai cấp:
Lới trọng lc cơ sở: Gồm các điểm trọng lực đợc xác định giá trị trọng
lực g với độ chính xác tuyệt đối từ
KGalKGal
àà
52
và tiến hành đo lặp
thờng kỳ theo chu kì thời gian 8 năm. Độ chính xác của giá trị trọng lực
tuyệt đối g ở trên không chỉ cho phép xác định sự biến thiên của giá trị
trọng lực, xây dựng trờng trọng lực thống nhât độ chính xác cao trong
cả nớc mà còn cho phép xác định đợc cả sự chuyển động đứng của vỏ
trái đất và phục vụ các nghiên cứu về cấu trúc kiến tạo vật chất của vỏ
trái đất về thăm dò khoáng sản và các ứng dụng trong nghiên cứu về các
hiện tợng tai biến thiên tai nh động đất và núi lửa.
Lới trọng lực hạng I: Gồm các điểm trọng lực đợc xây dựng và phân
bố đều trong cả nớc với mật độ từ 10.000 - 12.000km
2
/điểm. Độ chính
xác đạt Mg = 0.02 mgal. Lới trọng lực hạng I phục vụ cho thiết lập hệ
thống trọng lực thống nhất độ chính xác cao trong cả nớc và là cơ sở để
phát triển các lới trọng lực hạng thấp.
Xây dựng thống nhất trờng trọng lực trong phạm vi nớc ta và khu vực sẽ
phục vụ cho các bài toán phục vụ quân sự nh dẫn đờng cho tên lửa, cho
các đạn pháo tầm xa, cho các nghiên cứu về công nghệ vũ trụ ở nớc ta.
Để phục vụ cho việc xây dựng mô hình Geoid độ chính xác cao cỡ 3 - 5 cm,
thậm chí đạt độ chính xác 1cm cần phải xác định độ chính xác của dị thờng
trọng lực trong các ô chuẩn 3 x 3 (5km x 5km) hoặc 2 x 2 (3km x 3km)
có độ chính xác 1 - 2 mGal. Nh vậy, cần phải tăng mật độ các điểm trọng
lực chi tiết trung bình từ 2 - 3km
2
/điểm, đối với khu vực vùng núi mật độ
phải bảo đảm 20 - 25 km
2
/điểm và tăng độ chính xác của đo trọng lực chi
tiết cả về xác định giá trị trọng lực đến độ chính xác xác định tọa độ, độ cao
các điểm trọng lực chi tiết.
23
3. Xây dựng Lới trọng lực quốc gia
Lới trọng lực quốc gia là lới cơ sở để thực hiện các nghiên cứu về trọng
lực với mục đích nghiên cứu trờng trọng lực và hình dạng trái đất, nghiên cứu sự
thay đổi của trọng trờng theo thời gian đồng thời giải quyết các nhiệm vụ khoa
học và phát triển kinh tế khác.
Lới trọng lực quốc gia còn có nhiệm vụ truyền phát trong toàn lãnh thổ hệ
thống trọng lực thống nhất trên cơ sở xử lý tính toán đồng thời các dữ liệu trọng
lực tuyệt đối và tơng đối.
Lới trọng lực quốc gia Việt Nam đợc xây dựng trong giai đoạn hiện nay
bao gồm lới trọng lực cơ sở quốc gia và lới trọng lực hạng I. Đây là hệ thống
các điểm trọng lực đợc xác định ở thực địa và đợc xác định các giá trị trọng lực
g bằng đo trọng lực tuyệt đối và đo trọng lực tơng đối, đợc xác định toạ độ và
độ cao và giữa chúng có các quan hệ bằng các giá trị đo nối với nhau. Lới trọng
lực cơ sở quốc gia là lới trọng lực hạng cao nhất ở Việt Nam phục vụ cho việc
xác định và chính xác hoá hệ thống trọng lực ở Việt Nam. Lới đợc đo nối với
hệ thống trọng lực quốc tế và khu vực nhằm thống nhất và chuẩn hoá hệ thống
trọng lực. Lới trọng lực cơ sở quốc gia làm khống chế để phát triển hệ thống
trọng lực các cấp thấp hơn.
Điểm gốc trọng lực là một trong các điểm của lới trọng lực cơ sở quốc gia
đợc đặt ở điểm Láng - Hà Nội.
Một trong những nhiệm vụ chủ yếu của lới trọng lực cơ sở quốc gia là
nghiên cứu sự thay đổi của trờng trọng lực theo thời gian để phục vụ cho mục
đích này, trên các điểm trọng lực cơ sở đợc phân bố ở các vị trí khu vực kiến tạo
địa chất khác nhau với mật độ 30.000 - 40.000 km
2
/điểm và phải thờng xuyên
theo từng chu kỳ nhất định thờng là từ 6 đến 8 năm thực hiện việc đo lặp trọng
lực tuyệt đối và trọng lực tơng đối với độ chính xác cao nhất có thể đạt đợc.
Lới trọng lực hạng I quốc gia đợc xây dựng dựa trên các điểm trọng lực
cơ sở nhằm truyền bá trong cả nớc hệ trọng lực thống nhất có độ chính xác cao.
Các điểm trọng lực hạng I đợc phân bố đều trong cả nớc với mật độ 10.000 -
12.000 km
2
/điểm. Điểm trọng lực đợc đặt ở những vị trí thuận tiện cho đo trọng
lực bằng ô tô hoặc máy bay, thờng là gần đờng ô tô hoặc gần bãi đỗ trực thăng.
Lới trọng lực hạng I đợc tính toán bình sai chung với lới trọng lực cơ sở và
đợc gắn với hệ thống lới toạ độ cơ sở quốc gia.
24
3.1 Các yêu cầu và giải pháp kỹ thuật xây dựng lới trọng lực hạng cao
3.1.1 Yêu cầu kỹ thuật của lới trọng lực cơ bản quốc gia
Để đảm bảo các điều kiện cho việc đo trọng lực đạt độ chính xác cao nhất và
bảo vệ lâu dài các mốc trọng lực cơ bản. Tất cả các mốc trọng lực cơ bản
đều đợc đặt ở trong phòng có diện tích tối thiểu 10m
2
, có nền nhà ổn định,
bền vững, ít bị chấn động, có điện (công suất không nhỏ hơn 2KBT), có
nớc và tiện lợi vận chuyển, nhiệt độ trong phòng từ +10
o
- +30
o
. Nên đặt
các mốc trọng lực tuyệt đối ở các trạm quan trắc thiên văn, ở các phòng thí
nghiệm địa động học hoặc đặt ở vị trí gần chúng. Đo trọng lực trên các điểm
trọng lực cơ sở sử dụng các thiết bị, công nghệ hoàn thiện nhất.
Vị trí các điểm trọng lực cơ sở tốt nhất đợc chọn trùng với các điểm toạ độ
cơ sở Nhà nớc, trong trờng hợp hai điểm cách xa nhau hơn 10km cần phải
đo nối truyền giá trị trọng lực sang điểm toạ độ cơ sở bằng các máy trọng
lực tơng đối loại Lacoste Rombert hoặc GNUKV với độ chính xác
KmGal
à
5
.
Các điểm trọng lực cơ sở đợc chôn mốc bê tông cốt thép: 150 x 100 x 100
cm, phía dới có đổ lớp bê tông dày 10cm và lớp cắt dày 50 cm để tránh bị
rung động (xem Phụ lục 6).
Giá trị trọng lực
i
g
trên các mốc trọng lực cơ bản đợc xác định với độ chính
xác:
mGalm
gi
005,0=
()
KGal
à
5
.
Các điểm trọng lực cơ sở đợc xác định toạ độ với độ chính xác 0,5 m và độ
cao với độ chính xác của thuỷ chuẩn hạng I
( )
Lmm3
(m
h
0,02m)
Mật độ các điểm trọng lực cơ sở bảo đảm cho phát triển trọng lực ở trên đất
liền và trên biển là 30.000 - 40.000 km
2
/điểm.
Xung quanh mỗi điểm trọng lực cơ sở có ít nhất 4 điểm trọng lực vệ tinh
phân bố đều với khoảng cách từ điểm trọng lực vệ tinh đến điểm trọng lực
cơ sở không quá 80km. Các điểm trọng lực vệ tinh dùng để phát hiện khả
năng biến đổi cục bộ của trọng lực trong khu vực. Nếu điểm trọng lực tuyệt
đối nằm trong vùng động đất hoặc ở nơi không ổn định của trờng trọng lực
thì số điểm trọng lực vệ tinh có thể lên tới 20 điểm đợc phân bố trong bán
kính tới 150km quanh điểm trọng lực cơ sở. Các điểm trọng lực vệ tinh đợc
chôn mốc nh mốc trọng lực hạng I.
Mỗi điểm trọng lực cơ sở đợc nối với ít nhất 4 điểm trọng lực hạng I đợc
phân bố đều theo các hớng Bắc, Nam, Đông, Tây.
