Nhận viết luận văn Đại học , thạc sĩ - Zalo: 0917.193.864 Tham khảo bảng giá dịch vụ viết bài tại: vietbaocaothuctap.net Download luận án tiến sĩ ngành kĩ thuật với đề tài: Nghiên cứu kết hợp công nghệ GPS và thủy âm trong đo vẽ bản đồ địa hình đáy biển tỷ lệ lớn phục vụ thiết kế các công trình ven biển, cho các bạn tham khảo

1. i
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỎ ĐỊA CHẤT
PHẠM VĂN QUANG
NGHIÊN CỨU KẾT HỢP CÔNG NGHỆ GPS VÀ THỦY ÂM
TRONG ĐO VẼ BẢN ĐỒ ĐỊA HÌNH ĐÁY BIỂN TỶ LỆ LỚN
PHỤC VỤ THIẾT KẾ CÁC CÔNG TRÌNH VEN BIỂN
LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT
HÀ NỘI – 2017

2. ii
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỎ ĐỊA CHẤT
PHẠM VĂN QUANG
NGHIÊN CỨU KẾT HỢP CÔNG NGHỆ GPS VÀ THỦY ÂM
TRONG ĐO VẼ BẢN ĐỒ ĐỊA HÌNH ĐÁY BIỂN TỶ LỆ LỚN
PHỤC VỤ THIẾT KẾ CÁC CÔNG TRÌNH VEN BIỂN
NGÀNH: KỸ THUẬT TRẮC ĐỊA – BẢN ĐỒ
MÃ SỐ : 62.52.05.03
LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT
NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC:
1. PGS.TS. TRẦN VIẾT TUẤN
2. PGS.TS. NGUYỄN QUANG THẮNG
HÀ NỘI – 2017

3. iii
LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi, các kết
quả nghiên cứu được trình bày trong luận án là chính xác, trung thực, khách
quan và chưa từng được công bố trong công trình nào khác.
Hà Nội, ngày 10 tháng 02 năm 2017
Tác giả luận án
Phạm Văn Quang

4. iv
MỤC LỤC
DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT .................................................. iii
DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU........................................................................... iv
DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ................................................................................ v
MỞ ĐẦU ................................................................................................................ 1
Chương 1-TỔNG QUAN VỀ CÔNG TÁC ĐO VẼ THÀNH LẬP BẢN ĐỒ
ĐỊA HÌNH ĐÁY BIỂN PHỤC VỤ KHẢO SÁT THIẾT KẾ CÔNG TRÌNH
VEN BIỂN..............................................................................................................
8
1.1. Các dạng công trình xây dựng ven biển .......................................................... 8
1.2. Khái quát về công tác trắc địa trong giai đoạn khảo sát thiết kế công trình
ven biển...................................................................................................................
11
1.3. Tình hình nghiên cứu trong và ngoài nước về ứng dụng công nghệ GPS và
máy đo sâu hồi âm trong khảo sát thiết kế các công trình ven biển....................... 14
Chương 2- YÊU CẦU KỸ THUẬT THÀNH LẬP BẢN ĐỒ ĐỊA HÌNH ĐÁY
BIỂN VEN BỜ TỶ LỆ LỚN.................................................................................. 18
2.1. Nội dung công tác thành lập BĐĐHĐB ven bờ tỷ lệ lớn................................ 18
2.2. Một số quy định về yêu cầu độ chính xác thành lập BĐĐHĐB...................... 22
2.3. Xây dựng luận cứ khoa học xác định yêu cầu độ chính xác của BĐĐHĐB
ven bờ tỷ lệ lớn ở Việt Nam ................................................................................... 30
Chương 3 - NGHIÊN CỨU KẾT HỢP CÔNG NGHỆ GPS VÀ THỦY ÂM
TRONG ĐO VẼ BẢN ĐỒ ĐỊA HÌNH ĐÁY BIỂN TỶ LỆ LỚN ....................... 41
3.1. Hệ thống định vị GPS trên biển....................................................................... 41
3.2. Ứng dụng máy đo sâu hồi âm trong đo vẽ thành lập BĐĐHĐB..................... 53
3.3. Phần mềm thường dùng trong đo sâu ở Việt Nam .......................................... 72
3.4. Nghiên cứu giải pháp kết nối hệ thống GPS và máy đo sâu hồi âm ............... 76
3.5. Nghiên cứu phương pháp kiểm định hệ thống GPS và máy đo sâu hồi âm.... 86
Chương 4 - NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ ĐO CAO GPS
TRONG ĐO VẼ BẢN ĐỒ ĐỊA HÌNH ĐÁY BIỂN VEN BỜ TỶ LỆ LỚN......... 94
4.1. Khái niệm về thủy triều ven bờ ....................................................................... 94

5. v
4.2. Công tác quan trắc thủy triều phục vụ thành lập BĐĐHĐB ven bờ ............... 97
4.3 . Công tác thành lập BĐĐHĐB ven bờ khi sử dụng kết quả đo thủy triều ...... 101
4.4. Ứng dụng công nghệ đo cao GPS - RTK trong đo sâu để thay thế số hiệu
chỉnh thủy triều....................................................................................................... 105
4.5. Giải pháp thu tín hiệu GPS - RTK trên tầu đo................................................. 108
4.6. Quy trình thành lập BĐĐHĐB ven bờ tỷ lệ lớn.............................................. 110
Chương 5 . PHẦN THỰC NGHIỆM ..................................................................... 119
5.1. Thực nghiệm khảo sát độ chính xác định vị mặt bằng của thiết bị thu GPS... 119
5.2.Thực nghiệm kết nối hệ thống GPS và máy đo sâu hồi âm.............................. 121
5.3. Thực nghiệm ứng dụng công nghệ đo cao GPS-RTK trong đo sâu để thay
thế số hiệu chỉnh thủy triều..................................................................................... 129
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ................................................................................ 135
DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH ĐÃ CÔNG BỐ CỦA TÁC GIẢ ................... 136
TÀI LIỆU THAM KHẢO ...................................................................................... 137
PHẦN PHỤ LỤC ................................................................................................... 141
PHỤ LỤC 1: Kết quả tính độ cao đáy biển theo kết quả quan trắc thủy triều ....... 142
PHỤ LỤC 2: Bảng so sánh kết quả tính độ cao đáy biển theo hai phương pháp:
quan trắc thủy triều và đo bằng phương pháp RTK ............................................... 145
PHỤ LỤC 3: Bảng số liệu mực nước đỉnh và chân triều tại Trạm Hải văn
Vũng Tàu ................................................................................................................ 150

6. vi
DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT
Thứ tự Chữ viết tắt Ý nghĩa
1 BĐĐHĐB Bản đồ địa hình đáy biển
2 IHO International Hydrographic Organization
3 MBES Multibeam Echosounder
4 USACE US Army Corps Engineers
5 LINZ Land Information New Zealand
6 GPS Global Positioning System
7 DGPS Differential Global positioning system
8 WGS-84 World Geodetic System-1984
9 Gc-DGPS Global corrected-DGPS
10 LiDAR Light Detecting and Ranging
11 RTK Real Time Kinematic
12 PPK Post processing Kinematic
13 SSTP Sai số trung phương

7. vii
DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU
Bảng Tên bảng Trang
1.1 Một số chỉ tiêu độ chính xác định vị trên biển 11
1.2 Khoảng cách giữa các điểm đo sâu 12
2.1 Quy phạm S-44 của tổ chức thủy đạc quốc tế IHO 23
2.2 Yêu cầu kỹ thuật của USACE 25
2.3 Quy phạm đo sâu của LINZ 26
2.4 Quy phạm đo sâu MBES của LINZ 27
2.5 Quy phạm đo sâu của Hải quân nhân dân Việt Nam 29
2.6 Độ chính xác về vị trí mặt bằng của điểm đo sâu hiện có 30
2.7 Độ chính xác định vị trên biển của một số công nghệ đo GPS 31
2.8 Khoảng cách S với các loại BĐĐHĐB ven bờ tỷ lệ lớn 33
2.9 Sai số vị trí tầu theo từng tỷ lệ bản đồ 33
2.10 Thông số kỹ thuật một số hệ thống MBES 34
2.11 Kết quả xác định vận tốc chạy tầu với các độ sâu khác nhau 36
2.12 Độ chính xác về vị trí mặt bằng của điểm đo sâu 37
2.13 Độ chính xác yêu cầu của các điểm đo sâu 37
2.14 Độ chính xác yêu cầu đo sâu 40
3.1 Tần số sóng âm sử dụng tương ứng với độ sâu 71
3.2 Một số máy đa tia của hãng Simrad 71
3.3 Danh mục thiết bị kết nối 83
3.4 Quy trình đo chỉnh và tính toán (Patch test) 90
4.1 Khoảng cách giữa các tuyến chạy tầu đo bằng máy đơn tia 115
5.1 Kết quả đo thực nghiệm thiết bị thu C-Nav tại Vũng Áng 120
5.2 Kết quả đo thực nghiệm thiết bị thu C-Nav tại cảng Sihanouk Ville 120
5.3 Kết quả đo thực nghiệm thiết bị thu C-Nav tại cảng Dung Quất 121
5.4 Số liệu gốc để tính toán đo đạc thực nghiệm 130

8. viii
DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ
Hình vẽ Tên hình vẽ Trang
1.1 Đường ống dẫn khí Nam Côn Sơn 2 – Vũng Tàu 8
1.2 Tổ hợp các Turbine điện gió biển Bạc Liêu – Việt Nam 9
1.3 Cảng biển và đê chắn sóng cảng nước sâu Sơn Dương –
Hà Tĩnh
9
2.1 Nguyên lý máy đo sâu hồi âm 20
2.2 Phân loại máy đo sâu đơn tia và đa tia 22
2.3 Mối tương quan giữa tần xuất phát xung, độ sâu và góc kẹp 35
3.1 Sơ đồ nguyên lý hoạt động của phương pháp đo GPS - RTK 42
3.2 Sơ đồ nguyên lý định vị GPS vi phân 44
3.3 Sơ đồ trạm Beacon Control 47
3.4 Sơ đồ nguyên lý hoạt động của hệ thống OmniSTAR 48
3.5 Sơ đồ tầm hoạt động của hệ thống OmniSTAR-HP 49
3.6 Hình ảnh máy thu OmniSTAR-HP của FUGRU 50
3.7 Sơ đồ bố trí không gian của hệ thống Starfire 52
3.8 Nguyên lý đo đạc của máy đo sâu hồi âm 53
3.9 Hình ảnh hiển thị trên màn hình của máy đo sâu 54
3.10 Cách hiệu chỉnh mớn nước và cạnh đáy 55
3.11 Một số dạng lắp đặt bộ phát và thu tín hiệu 59
3.12 Hình ảnh một số bộ thu phát tín hiệu đang sử dụng 60
3.13 Hệ qui chiếu cục bộ của tàu khảo sát 61
3.14 Trạng thái của tàu khi đo 62
3.15 Tín hiệu âm thanh sử dụng trong các máy đo sâu hồi âm 64
3.16 Xác định khoảng cách thời gian lan truyền trong đo sâu đơn tia 64
3.17 Thuật toán xác định biên độ trong công nghệ đo sâu đa tia 65

9. ix
3.18 Thuật toán xác định pha trong công nghệ đo sâu 66
3.19a Tia âm được phát từ hai mảng phụ 67
3.19b Xác định thời gian từ hiệu pha 67
3.20 Quá trình xử lý theo thuật toán FFT 67
3.21 Chồng phủ trong hệ thống MBES 69
3.22 Bố trí góc tia quét bằng nhau 70
3.23 Bố trí khoảng cách tia quét bằng nhau 70
3.24 Giao diện chính của phần mềm QINSy 75
3.25 Qui ước các trục tọa độ X,Y,Z 76
3.26 Sơ đồ kết nối hệ thống đo sâu đơn tia hoặc đa tia 78
3.27 Sơ đồ kết nối máy đo sâu đơn tia 79
3.28 Màn hình hiển thị tình trạng kết nối 80
3.29 Menu kiểm nghiệm máy đo sâu đơn tia 81
3.30 Sơ đồ kết nối hình ảnh 82
3.31 Lắp đặt hoàn thiện 83
3.32 Lắp đặt trên giá 83
3.33 Sơ đồ phương pháp xác định độ lệch phương vị 84
3.34 Hệ tọa độ của tầu đo 84
3.35 Nhập vào phần mềm 7 tham số tính chuyển 85
3.36 Nhập vào phần mềm giá trị mớn nước của tầu đo 85
3.37 Mô đun tính các độ lệch Pitch, Roll, Heading của phần
mềm QINSy
86
3.38 Sơ đồ kiểm tra độ trễ định vị 87
3.39 Sơ đồ kiểm tra độ trễ định vị với địa vật 87
3.40 Sơ đồ kiểm tra độ lắc dọc 88
3.41 Sơ đồ kiểm tra độ lệch phương vị 89

10. x
3.42 Sơ đồ kiểm tra độ lắc dọc 90
4.1 Đồ thị biểu diễn số liệu quan trắc triều 100
4.2 Mối quan hệ giữa kết quả đo sâu và số liệu quan trắc thủy triều 102
4.3 Quan trắc thủy triều bằng thước đo mực nước biển 103
4.4 Quan trắc thủy triều bằng thiết bị đo triều kí 103
4.5 Đo vẽ BĐ ĐHĐB ven bờ bằng công nghệ GPS-RTK và
máy đo sâu hồi âm
105
4.6 Mô hình Geoid EGM 2008 khu vực ven biển Vũng Tàu 107
4.7 Kết nối phần mềm HcLoader với RoverGPS 109
4.8 Lựa chọn định dạng dữ liệu NMEA 109
4.9 Kết thúc thiết đặt chương trình 110
4.10 Quy trình công nghệ thành lập bản đồ địa hình đáy biển 111
4.11 Bố trí tuyến đo sâu tại cảng Phú Quốc 112
4.12 Bố trí tuyến đo sâu tại Cam Ranh – Khánh Hòa 113
4.13 Bố trí tuyến đo dạng tia 114
4.14 Bố trí tuyến tăng dày 114
4.15 Quan hệ giữa độ sâu và độ rộng dải quét 115
5.1 Đo đạc bằng hệ thống C-Nav tại Vũng Áng 119
5.2 Trạm Base đo RTK 122
5.3 Lắp đặt vị trí ăng ten không trùng cần phát triển 122
5.4 Lắp đặt vị trí ăng ten trùng cần phát triển 123
5.5 Lắp đặt hệ thống GPS và máy đo sâu hồi âm 123
5.6 Đo thực nghiệm máy đo sâu hồi âm đơn tia 124
5.7 Hình ảnh tầu đo sâu tại cảng Hải Phòng 124
5.8 Lắp đặt cần phát biến máy đo sâu trên tầu đo 125
5.9 Lắp đặt ăng ten định vị trên tầu đo 125

11. xi
5.10 Kiểm định hệ thống GPS và máy đo sâu hồi âm 125
5.11 Ghép nối máy thu GC-GPS với máy đa tia Sonic 126
5.12 Kết nối hệ thống GPS và máy đo sâu đa tia 126
5.13 Kết quả kiểm định độ lắc dọc của tầu đo sâu (Roll) 127
5.14 Kết quả kiểm định độ lắc ngang của tầu đo sâu (Pitch) 127
5.15 Kết quả kiểm định độ nâng hạ của tầu đo sâu (Heading) 128
5.16 Kiểm tra barcheck trước khi đo 128
5.17 Vị trí khu đo thực nghiệm 129
5.18 Trạm hải văn Vũng Tàu 130
5.19 Máy đo sâu đơn tia ECHOTRAC MKIII 131
5.20 Máy đo sâu R2SONIC -2024 131
5.21 Trạm Base số 2 tại điểm tuyến cáp tiếp bờ 132
5.22 Vị trí đặt ăng ten máy thu trên tầu 132
5.23 Định dạng file dữ liệu đo RTK 133

12. 1
MỞ ĐẦU
1. Tính cấp thiết của luận án
Việt Nam có diện tích hơn 330000 km² bao gồm khoảng 327480 km²
đất liền và hơn 4200 km² biển nội thuỷ, với hơn 4000 hòn đảo, bãi đá ngầm
lớn nhỏ gần và xa bờ. Cả vùng nội thuỷ, lãnh hải, vùng đặc quyền kinh tế và
thềm lục địa có diện tích gấp gần ba lần diện tích đất liền, khoảng trên một
triệu km²; 28 trong tổng số 64 tỉnh thành phố nước ta nằm ven biển, diện tích
các huyện ven biển chiếm 17% tổng diện tích và là nơi sinh sống của hơn 1/5
dân số cả nước. Việt Nam là quốc gia có hai mặt giáp biển, đặc biệt trong đó
Biển Đông là một trong 6 biển lớn nhất của thế giới, nối hai đại dương là Thái
Bình Dương và Ấn Độ Dương; với 9 quốc gia bao bọc: Việt Nam, Trung
Quốc, Philippines, Indonesia, Brunei, Malaysia, Singapore, Thái Lan và
Campuchia. Đây cũng là con đường chiến lược của giao thương quốc tế, có
5/10 tuyến đường hàng hải lớn nhất của hành tinh đi qua.
Trong đề cương chiến lược phát triển kinh tế biển Việt Nam đến năm
2020 nêu rõ: Phải phấn đấu để nước ta trở thành một quốc gia mạnh về biển,
giàu lên từ biển, bảo vệ vững chắc chủ quyền, quyền chủ quyền quốc gia trên
biển, góp phần giữ vững ổn định và phát triển đất nước; kết hợp chặt chẽ giữa
phát triển kinh tế - xã hội với đảm bảo quốc phòng, an ninh và bảo vệ môi
trường; có chính sách hấp dẫn nhằm thu hút mọi nguồn lực cho phát triển
kinh tế biển; xây dựng các trung tâm kinh tế lớn vùng duyên hải gắn với các
hoạt động kinh tế biển làm động lực quan trọng đối với sự phát triển của cả
nước. Phấn đấu đến năm 2020, kinh tế biển đóng góp khoảng 53 - 55% GDP,
55 - 60% kim ngạch xuất khẩu của cả nước, giải quyết tốt các vấn đề xã hội,
cải thiện một bước đáng kể đời sống của nhân dân vùng biển và ven biển.
Để thực hiện chiến lược này việc đầu tư xây dựng cơ sở hạ tầng để phục
vụ cho việc khai thác các nguồn lợi từ biển là rất cần thiết và khẩn trương trong
đó phải kể đến như tổ hợp các công trình cảng biển, luồng tàu, đê chắn sóng,

13. 2
cầu cảng, bến cảng, kho chứa; xây dựng các nhà máy sửa chữa và đóng mới tàu
biển có công suất lớn; khai thác thế mạnh các khu kinh tế ven biển, cảng nội
thủy; mở mới các tuyến giao thông đường thủy để giảm áp lực trung chuyển
hàng hóa cho giao thông đường bộ, nâng cấp cơ sở hạ tầng cho vịnh Cam Ranh
phục vụ cho mục đích quốc phòng… Bên cạnh đó cần xúc tiến các dự án trọng
điểm nhằm khai thác tài nguyên vốn có trên biển như dầu, khí đốt, lắp đặt các
turbine để khai thác năng lượng gió biển, các tuyến cáp ngầm trên biển … Như
vậy vai trò và nhiệm vụ của công tác trắc địa trong khảo sát phục vụ thiết kế
các công trình ven biển là rất quan trọng, cần có một bước phát triển mới về
công nghệ để đáp ứng được nhu cầu phát triển thực tế hiện nay về tiến độ, số
lượng, chất lượng, độ chính xác và hiệu quả kinh tế.
Ở nước ta, đo vẽ bản đồ địa hình tỷ lệ lớn phần trên cạn đã cơ bản đáp
ứng được yêu cầu của công tác thiết kế (đã thành lập bản đồ đến tỷ lệ 1/500),
tuy nhiên với bản đồ địa hình đáy biển nói chung mới tiến hành đo đạc ở tỷ lệ
bản đồ lớn nhất là 1/10 000 nên chưa đáp ứng được các yêu cầu cần thiết của
công tác khảo sát thiết kế xây dựng các công trình biển ven bờ. Với các bản
vẽ thiết kế chi tiết các hạng mục công trình để phục vụ cho bước lập dự án,
thiết kế kỹ thuật - thi công theo tiêu chuẩn ngành cần có bản đồ địa hình tỷ lệ
lớn từ 1/5000÷1/500 [30].
Hiện nay có rất nhiều dự án liên quan đến biển đang được triển khai và
đã được đưa vào sử dụng như: Khu kinh tế biển Nghi Sơn, cảng Vũng Áng,
cảng Chân Mây, cảng Lạch Huyện, nhà máy đóng tàu Hạ Long, nhà máy
đóng tàu Phà Rừng - Nam Triệu, cảng Sài Gòn, cảng Cát Lái, cảng Đồng Nai,
cảng Hải Phòng và gần đây nhất là dự án đường ống dẫn khí Lô B - Ô Môn
thành phố Cần Thơ… Nhưng hầu hết công tác đo vẽ địa hình đáy biển tỷ lệ
lớn ven bờ dùng để phục vụ công tác khảo sát, thiết kế các công trình trọng
điểm này chúng ta đều thuê các công ty nước ngoài bởi họ có phương tiện,
máy móc và chuyên gia kỹ thuật.

14. 3
Vì vậy mà việc nghiên cứu ứng dụng các công nghệ và thiết bị hiện đại
dùng cho đo vẽ bản đồ địa hình đáy biển tỷ lệ lớn phù hợp với điều kiện và
tiêu chuẩn kỹ thuật của Việt Nam là rất cần thiết. Đó cũng chính là mục tiêu
nghiên cứu của đề tài mà chúng tôi thực hiện.
Ở Việt Nam cũng có rất nhiều nghiên cứu về công tác đo đạc trên biển
nhưng mới chỉ dừng lại ở từng thiết bị cụ thể: Công nghệ định vị GPS hoặc
các thiết bị thủy âm, máy đo sâu hồi âm… Chưa có một đề tài nghiên cứu về
ứng dụng kết hợp các công nghệ tiên tiến, thành lập quy trình để đo vẽ bản đồ
địa hình đáy biển ven bờ tỷ lệ lớn.
Các công ty đo đạc biển ở Việt Nam do không có tàu đo sâu chuyên
dụng nên khi đo thường phải thuê thuyền đo, công việc bắt đầu là ghép nối
các thiết bị, tích hợp công nghệ, kiểm nghiệm và hiệu chỉnh thiết bị đo với
mục đích đảm bảo độ chính xác theo tỷ lệ bản đồ cần thành lập.
Khi đo đạc trên biển sử dụng các thiết bị khác so với đo vẽ trên đất liền,
vì khi đo sâu thường sử dụng các thiết bị đo đạc có nguyên lý và cấu tạo hoàn
toàn khác, vấn đề phải kết nối ra sao để đảm bảo độ chính xác khi đo vẽ bản
đồ địa hình đáy biển.
Cũng giống như các nội dung nghiên cứu đo đạc trên đất liền, việc
hoàn thiện ghép nối tích hợp các công nghệ đo đạc tiên tiến trên biển dùng
cho mục đích thành lập bản đồ địa hình đáy biển tỷ lệ lớn có độ chính xác cao
về mặt bằng và độ cao vẫn còn rất nhiều vấn đề cần giải quyết, cần được
nghiên cứu một cách kỹ lưỡng, để đưa ra các giải pháp nhằm nâng cao độ
chính xác và độ tin cậy của sản phẩm đo đạc.
Từ những nhu cầu thực tế trên ở nước ta, trong luận án tiến hành
nghiên cứu đề tài “Nghiên cứu kết hợp công nghệ GPS và thủy âm trong đo
vẽ bản đồ địa hình đáy biển tỷ lệ lớn phục vụ khảo sát thiết kế các công trình
ven biển”.

15. 4
2. Mục đích, đối tượng và phạm vi nghiên cứu
- Mục đích nghiên cứu của luận án là nghiên cứu ứng dụng công nghệ
và thiết bị đo đạc tiến tiến hiện nay nhằm nâng cao hiệu quả công tác đo đạc,
thành lập bản đồ địa hình đáy biển ven bờ tỷ lệ lớn.
- Đối tượng nghiên cứu của đề tài là nghiên cứu kết hợp công nghệ
GPS và thủy âm trong đo vẽ bản đồ địa hình đáy biển tỷ lệ lớn.
- Phạm vi nghiên cứu của luận án: Các thiết bị thủy âm ứng dụng trong
đo vẽ thành lập BĐĐHĐB rất đa dạng như hệ thống thu phát thủy âm dưới
đáy biển, thiết bị quét hình bằng sóng siêu âm SSS (Side Scan Sonar)….
Trong giới hạn phạm vi luận án nghiên cứu là ứng dụng công nghệ GPS và
máy đo sâu hồi âm phục vụ công tác đo vẽ bản đồ địa hình đáy biển ven bờ tỷ
lệ lớn ở Việt Nam (phần địa hình đáy biển ven bờ cách đất liền ≤ 10 km).
3. Nội dung nghiên cứu
- Nghiên cứu yêu cầu độ chính xác và nội dung đo đạc thành lập bản đồ
địa hình đáy biển ven bờ phục vụ khảo sát thiết kế các công trình xây dựng
ven biển.
- Nghiên cứu khả năng ứng dụng công nghệ định vị vệ tinh GPS và đo
sâu hồi âm trong đo vẽ bản đồ địa hình đáy biển ven bờ.
- Nghiên cứu mô hình kết hợp công nghệ định vị vệ tinh GPS và đo sâu
hồi âm, phương pháp kiểm định hệ thống thiết bị nêu trên dùng trong đo vẽ
bản đồ địa hình đáy biển ven bờ ở nước ta.
- Nghiên cứu các giải pháp kỹ thuật nhằm nâng cao hiệu quả công tác
thành lập bản đồ địa hình đáy biển ven bờ tỷ lệ lớn.
4. Phương pháp nghiên cứu
- Phương pháp thống kê: Tìm kiếm, thu thập tài liệu liên quan, cập nhật
thông tin trên mạng Internet và các thư viện.
- Phương pháp nghiên cứu lý thuyết: Nghiên cứu lý thuyết về công
nghệ định vị vệ tinh GPS và máy đo sâu hồi âm, vấn đề tích hợp công nghệ
làm cơ sở lý luận cho việc xử lý số liệu.

16. 5
- Phương pháp thực nghiệm: Tiến hành các thực nghiệm để chứng minh
lý thuyết, khẳng định tính đúng đắn, khả thi và đi đến kết luận.
- Phương pháp so sánh: Đối chiếu với các kết quả nghiên cứu khác
hoặc các nội dung liên quan để so sánh, đánh giá, đưa ra giải pháp phù hợp
với vấn đề nghiên cứu.
- Phương pháp ứng dụng tin học: Dùng các phần mềm phù hợp để xây
dựng các chương trình tính toán xử lý số liệu đo đạc.
- Phương pháp chuyên gia: Tiếp thu ý kiến của người hướng dẫn, tham
khảo ý kiến các nhà khoa học, đồng nghiệp về các vấn đề trong nội dung của
luận án.
5. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của luận án
Các kết quả nghiên cứu trong luận án góp phần hoàn thiện và nâng
cao hiệu quả công tác thành lập bản đồ địa hình đáy biển ven bờ tỷ lệ lớn ở
Việt Nam.
Giải pháp ứng dụng công nghệ đo cao GPS - RTK trong công tác thành
lập bản đồ địa hình đáy biển ven bờ tỷ lệ lớn cho phép xác định trực tiếp độ
cao đáy biển mà không phải đo thủy triều.
Có thể ứng dụng kết quả nghiên cứu trong luận án vào các lĩnh vực
chuyển giao công nghệ mới, đào tạo cán bộ chuyên ngành, giảng dạy và
nghiên cứu khoa học.
6. Các luận điểm bảo vệ
Luận điểm 1: Để đảm bảo chất lượng công tác khảo sát thiết kế các
công trình ven biển cần xây dựng các chỉ tiêu kỹ thuật hợp lý, phù hợp với
đặc điểm thành lập bản đồ địa hình đáy biển ven bờ tỷ lệ lớn ở Việt Nam.
Luận điểm 2: Cần tiến hành ghép nối và kiểm định hệ thống GPS và
máy đo sâu hồi âm theo quy trình kỹ thuật phù hợp nhằm đảm bảo độ chính
xác thành lập bản đồ địa hình đáy biển ven bờ tỷ lệ lớn.

17. 6
Luận điểm 3: Có thể sử dụng công nghệ GPS-RTK kết hợp với máy đo
sâu hồi âm để nâng cao hiệu quả công tác đo vẽ bản đồ địa hình đáy biển ven
bờ tỷ lệ lớn.
7. Các điểm mới của luận án
- Đã nghiên cứu xây dựng luận cứ khoa học và đề xuất các chỉ tiêu kỹ
thuật trong đo vẽ thành lập bản đồ địa hình đáy biển ven bờ tỷ lệ lớn ở Việt
Nam phục vụ khảo sát thiết kế các công trình ven biển.
- Xây dựng được mô hình, quy trình phù hợp để ghép nối và kiểm định
hệ thống GPS và máy đo sâu hồi âm.
- Đã nghiên cứu ứng dụng thành công công nghệ GPS - RTK kết hợp với
máy đo sâu hồi âm trong đo vẽ bản đồ địa hình đáy biển ven bờ tỷ lệ lớn không
cần đo nghiệm triều. Nghiên cứu này cho phép nâng cao hiệu quả công tác
khảo sát thiết kế trong thi công xây dựng các công trình ven biển ở Việt Nam.
8. Cấu trúc và nội dung luận án
Cấu trúc luận án gồm ba phần:
1. Phần mở đầu: Giới thiệu tổng quan về luận án, tính cấp thiết, mục
đích, ý nghĩa, nêu các luận điểm bảo vệ và điểm mới của luận án, trình bày
tóm tắt cấu trúc và nội dung luận án.
2. Phần nội dung nghiên cứu được trình bày trong 5 chương
Chương 1: Tổng quan về công tác đo vẽ thành lập bản đồ địa hình đáy
biển phục vụ khảo sát thiết kế công trình ven biển.
Chương 2: Yêu cầu kỹ thuật thành lập bản đồ địa hình đáy biển ven bờ
tỷ lệ lớn.
Chương 3: Nghiên cứu kết hợp công nghệ GPS và thuỷ âm trong đo vẽ
bản đồ địa hình đáy biển ven bờ tỷ lệ lớn.
Chương 4: Nghiên cứu ứng dụng công nghệ đo cao GPS trong đo vẽ
bản đồ địa hình đáy biển ven bờ tỷ lệ lớn.

18. 7
Chương 5: Phần thực nghiệm.
3. Phần kết luận: Tổng hợp lại những vấn đề nghiên cứu trong luận án,
đưa ra những nhận xét, đánh giá khả năng ứng dụng và giải pháp nâng cao
hiệu quả của công tác đo đạc trong thành lập bản đồ địa hình đáy biển ven bờ
tỷ lệ lớn ở Việt Nam.
9. Lời cảm ơn
Trước hết, tác giả xin gửi lời biết ơn sâu sắc nhất đến tiểu ban hướng
dẫn khoa học PGS.TS Trần Viết Tuấn và PGS.TS Nguyễn Quang Thắng đã
luôn động viên, tận tình góp ý và định hướng cho tác giả thực hiện các nghiên
cứu khoa học, hoàn thành luận án.
Tác giả xin chân thành cảm ơn Ban Giám hiệu Trường Đại học Mỏ -
Địa chất, Phòng Đào tạo sau đại học, các thầy cô trong khoa Trắc địa - Bản đồ
và Quản lý đất đai và đặc biệt là bộ môn Trắc địa công trình đã giúp đỡ và có
nhiều ý kiến quý báu để tác giả hoàn thiện nội dung của luận án.
Tác giả xin chân thành cảm ơn gia đình, bạn bè đồng nghiệp đã luôn
động viên tinh thần, tạo mọi điều kiện giúp đỡ tác giả trong quá trình thực
hiện luận án.

19. 8
Chương 1
TỔNG QUAN VỀ CÔNG TÁC ĐO VẼ THÀNH LẬP BẢN ĐỒ
ĐỊA HÌNH ĐÁY BIỂN PHỤC VỤ KHẢO SÁT THIẾT KẾ
CÔNG TRÌNH VEN BIỂN
1.1. CÁC DẠNG CÔNG TRÌNH XÂY DỰNG VEN BIỂN
1.1.1. Khái niệm về các công trình biển và công tác trắc địa công trình biển
Công trình biển là các công trình được xây dựng trên biển và ven bờ
với mục đích sử dụng và khai thác các nguồn lợi tài nguyên thiên nhiên của
biển. Công trình biển có thể được chia làm ba dạng chủ yếu [21]:
- Các công trình sử dụng không gian biển: Tầu thuyền giao thông, vận
tải, các đường cáp quang, cáp điện, đường ống dẫn khí (hình 1.1) hay các
công trình ngầm xuyên biển.
Hình 1.1 - Đường ống dẫn khí Nam Côn Sơn 2 – Vũng Tàu
- Các công trình khai thác tài nguyên thiên nhiên, năng lượng biển: Các
công trình khai thác dầu khí, dàn khoan, khai thác khoáng vật, các công trình
nuôi trồng thủy hải sản, các công trình khai thác năng lượng thủy triều, năng
lượng gió (hình 1.2).

20. 9
Hình 1.2 - Tổ hợp các turbine điện gió biển Bạc Liêu – Việt Nam
- Các công trình khai thác biển ven bờ: Đó là hệ thống các công trình
cảng biển, hệ thống đê chắn sóng (hình 1.3).
Hình 1.3 - Cảng biển và đê chắn sóng cảng nước sâu Sơn Dương, Hà Tĩnh
Công tác trắc địa công trình trên biển cũng có nhiệm vụ tương tự như
công tác trắc địa công trình trên đất liền. Tuy nhiên do môi trường làm việc có
sự khác biệt như: Làm việc trên biển là chủ yếu, môi trường làm việc luôn
biến động, ít vật định hướng, chịu tác động của thủy triều ... nên công tác trắc
địa trên biển cũng có nhiều điểm khác biệt. Tuỳ thuộc vào đặc điểm, phạm vi,
vị trí và giai đoạn xây dựng của từng công trình mà có các nhiệm vụ trắc địa

21. 10
khác nhau. Một cách tổng quát có thể phân loại công tác trắc địa công trình
biển theo các giai đoạn khảo sát thiết kế, thi công xây dựng và khai thác sử
dụng công trình.
1.1.2. Nhiệm vụ công tác định vị trong trắc địa công trình biển
Đặc điểm nổi bật của công tác trắc địa công trình biển là phải tiến hành
đo đạc trong điều kiện đặc biệt khó khăn (sóng to và gió mạnh), xa đất liền, vì
vậy các phương pháp đo đạc định vị trên biển có ý nghĩa rất quan trọng khi
thực hiện các dạng công tác trong khảo sát thiết kế và thi công xây dựng công
trình biển. Ngoài ra công tác định vị trên biển còn phải đáp ứng các yêu cầu
dẫn đường trên biển, tìm kiếm, trục vớt tầu đắm, định vị lắp đặt các công trình
biển (giàn khoan, cầu cảng) [21].
- Trong giai đoạn khảo sát, thiết kế công trình biển thì nhiệm vụ của
trắc địa là cung cấp tài liệu địa hình đáy biển hoặc một phần trên đất liền và
một phần đáy biển ven bờ phục vụ cho công tác thiết kế công trình. Để đo vẽ
địa hình đáy biển, cần phải lập lưới khống chế cơ sở mặt bằng và độ cao bằng
các công nghệ truyền thống hoặc công nghệ GPS. Trong giai đoạn này công
tác định vị trên biển cần thiết cho công tác dẫn đường tầu đo sâu và định vị
các điểm đo sâu trên biển.
- Trong giai đoạn thi công xây dựng công trình thì nhiệm vụ của trắc
địa là tiến hành đo đạc, bố trí công trình để đảm bảo công trình được xây
dựng đúng với vị trí, độ cao, hình dạng và kích thước như đã thiết kế [21].
1.1.3. Yêu cầu độ chính xác của công tác định vị trên biển
Yêu cầu độ chính xác định vị trên biển phụ thuộc vào dạng các công
trình biển và giai đoạn khảo sát thiết kế và thi công khai thác sử dụng công
trình biển.
Để phục vụ cho công tác khảo sát địa vật lý trên biển, thì công tác định
vị tầu chỉ cần độ chính xác cỡ 2500 m, trong công tác khảo sát thăm dò yêu

22. 11
cầu độ chính xác tới 100 ÷ 150 m, và khi khảo sát chi tiết lại cần tới độ chính
xác 20 ÷ 50 m. Có những dạng công tác yêu cầu định vị điểm với độ chính
xác khá cao, như khi định vị giàn khoan sai số định vị không được vượt quá 3
m. Đặc biệt là vùng nước sâu yêu cầu về vị trí điểm ở đáy biển so với vị trí
điểm trên mặt biển rất cao. Để phục vụ cho công tác lắp đặt các đường ống
dẫn dầu, khí hoặc cáp (cáp điện, cáp quang...) dưới biển cần định vị với sai số
cỡ 3 m. Có thể thống kê một số yêu cầu độ chính xác định vị trên biển theo
dạng các công tác trắc địa biển như bảng 1.1 [21].
Bảng 1.1 - Một số chỉ tiêu độ chính xác định vị trên biển
SSTP xác định toạ độ (m)
Dạng công tác Tuyệt đối Tương đối
- Các điểm khống chế trắc địa
- Các tiêu mốc thủy âm
- Khảo sát địa vật lý và thủy đạc
- Khảo sát địa vật lý và thủy đạc chi tiết
- Khoan
- Lắp đặt đường ống dây cáp
- Khai thác quặng
- Xác định ranh giới
- Tìm kiếm, trục vớt tầu đắm
10
10
50-100
50-100
10
10
-
1.0-10
20-100
1
10
50-100
15-25
1-5
1-10
2-10
1.0
10-20
1.2. KHÁI QUÁT VỀ CÔNG TÁC TRẮC ĐỊA TRONG GIAI ĐOẠN
KHẢO SÁT THIẾT KẾ CÔNG TRÌNH VEN BIỂN
Trong giai đoạn khảo sát thiết kế, tùy vào đặc điểm từng công trình mà
cần phải tiến hành những nội dung công việc sau:
Đối với những công trình ven bờ như: công trình cầu cảng, đê chắn
sóng… vị trí của các công trình này thường được chọn ở cửa sông hoặc trong

23. 12
vịnh. Vì vậy để quy hoạch tổng thể, bố trí mặt bằng và thiết kế kỹ thuật công
trình cảng cần có bản đồ địa hình cả ở trên đất liền và một phần dưới nước với
các tỷ lệ khác nhau.
Trong giai đoạn quy hoạch, chọn vị trí các công trình cần có bản đồ tỷ
lệ 1:5000 ÷ 1:1000 [30]. Các công trình cảng thường chiếm diện tích không
lớn, do đó bản đồ địa hình trên phần đất liền cũng như dưới nước đều được đo
vẽ trực tiếp trên thực địa.
Với bản đồ địa hình phần trên đất liền, trên khu vực cần đo vẽ các bản
đồ tỷ lệ 1:2000; 1:1000; 1:500 thì cứ 5 ÷ 15 km2
cần có một điểm khống chế
mặt bằng và 5 ÷ 7 km2
cần có một điểm khống chế độ cao. Nếu trên các khu
vực hẹp có dạng kéo dài thì cứ 5 km2
cần có 1 điểm khống chế mặt bằng. Nếu
trên khu vực đo vẽ chưa có đủ mật độ điểm khống chế nhà nước quy định thì
cần phải tiến hành tăng dày mạng lưới. Đối với khu vực xây dựng sau khi
chêm dày phải đạt 4 điểm/km2
, với khu vực chưa xây dựng cần đạt 1
điểm/km2
. Công tác đo đạc khảo sát cũng như tất cả các công tác khảo sát các
công trình trên đất liền với trình tự và nội dung như trong quy phạm.
Để thành lập bản đồ địa hình dưới nước ven bờ, thường dùng phương pháp
mặt cắt (với máy đo sâu hồi âm đơn tia). Khoảng cách giữa các mặt cắt và khoảng
cách giữa các điểm đo sâu (khoảng fix) được quy định như bảng 1.2 [4].
Bảng 1.2 - Khoảng cách giữa các điểm đo sâu
Tỷ lệ bản đồ
Khoảng cách giữa các mặt
cắt (m)
Khoảng cách giữa các
điểm đo sâu (m)
1:1000 15 ÷ 25 10 ÷ 15
1:2000 20 ÷ 50 15 ÷ 20
1:5000 80 ÷ 130 40 ÷ 80
1:10000 200 ÷ 250 60 ÷ 100

24. 13
Để đo vẽ mặt cắt thường dùng các phương pháp đo sâu sau:
Đối với những vùng nước sâu không quá 5 m thường dùng sào đo sâu
với độ chính xác đo cỡ 0,1 m. Sào đo có thể làm bằng tre, gỗ, chiều dài sào
không quá 6 m, đường kính sào không quá 6 cm, có đế sắt ở một đầu.
Đối với những vùng nước có độ sâu từ 2 ÷ 20 m có thể dùng dọi đo sâu.
Dọi được đúc bằng gang hay chì, có dạng tháp hoặc dạng quả cầu, dây dọi có
thể là dây xích hoặc dây cáp.
Với những vùng nước sâu hơn 5 m có thể dùng phương pháp hiện đại
là phương pháp dùng máy đo sâu hồi âm.
Để xác định được vị trí mặt bằng của điểm đo sâu có thể dùng phương
pháp giao hội góc, giao hội cạnh từ các điểm khống chế trên bờ, tọa độ cực
bằng máy toàn đạc điện tử có khả năng đo xa, các phương pháp định vị vô
tuyến, định vị bằng GPS.
Các công trình khai thác tài nguyên thiên nhiên, năng lượng biển và
không gian biển gồm công trình khai thác dầu khí, công trình lắp đặt đường
ống, cáp điện ở đáy biển… Công tác trắc địa khi xây dựng các công trình này
được thực hiện cả trên mặt nước và cả dưới nước. Công việc trắc địa dưới
nước phải kết hợp với máy lặn, tầu lặn và phải sử dụng các thiết bị đặc biệt
chuyên dụng chủ yếu là các hệ thống đo bằng âm thanh, máy thu hình, máy
ảnh… Trên mặt nước, tại các khu vực có giàn khoan, lỗ khoan hay điểm đổ
bộ cần đo vẽ bản đồ địa hình với tỷ lệ 1:1000 ÷ 1:2000. Ngoài ra còn phải đo
thêm tốc độ của dòng chảy, hướng dòng chảy tại các tầng trên, tầng giữa và
tầng đáy của nước.
Với các công trình lắp đặt đường cáp quang, đường ống hay công trình
ngầm xuyên biển phải đo sâu dọc tuyến với tỷ lệ đo vẽ bản đồ từ 1:50000 ÷
1:20000. Đối với tuyến ven biển thì tỷ lệ đo vẽ lớn hơn, tuyến từ lục địa ra
đảo hay nối giữa các đảo thì tỷ lệ đo vẽ nhỏ hơn và thường đo sâu theo ba

25. 14
tuyến với khoảng cách giữa các tuyến là 10 cm trên bản đồ, tuyến giữa trùng
với đường ống hoặc đường dây cáp điện. Tại những nơi có địa hình phức tạp
có thể tăng tuyến đo lên thành năm tuyến hoặc nhiều hơn. Sai số trung
phương định vị điểm đo sâu không được lớn hơn 3 mm trên bản đồ, mật độ
điểm đo sâu mỗi tuyến là 0,5 cm trên bản đồ.
Đo đạc trên biển là dạng công tác phụ thuộc rất nhiều vào điều kiện khí
hậu, thời tiết do vậy công tác thu thập tài liệu hải văn rất cần thiết cho công
tác khảo sát thiết kế của khu vực đo. Để có được tài liệu chính xác người làm
công tác trắc địa phải tiến hành quan trắc độ cao, chu kỳ sóng, hướng sóng, sự
lên xuống của thủy triều…
1.3. TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU TRONG VÀ NGOÀI NƯỚC VỀ ỨNG
DỤNG CÔNG NGHỆ GPS VÀ MÁY ĐO SÂU HỒI ÂM TRONG KHẢO
SÁT THIẾT KẾ CÁC CÔNG TRÌNH VEN BIỂN
Liên quan đến lĩnh vực nghiên cứu trong phạm vi của đề tài đã có nhiều
tài liệu trong và ngoài nước đề cập đến, tuy nhiên ở mỗi thời điểm thì mức độ
nghiên cứu, ứng dụng công nghệ này có sự khác nhau về nội dung, mục đích
nghiên cứu và cách tiếp cận, bởi công nghệ ngày một đổi mới, không ngừng
được nâng cao về chất lượng, độ chính xác, khả năng ứng dụng những thành
tựu tiên tiến nhất của khoa học kỹ thuật.
1.3.1. Các công trình nghiên cứu ngoài nước
Khi đo đạc trên biển để xác định vị trí của tàu đo ở thời điểm tức thời
có thể ứng dụng công nghệ định vị DGPS, Gc-GPS [34], [44]. Về lĩnh vực
định vị, công nghệ GPS đã đem đến bước đột phá mới cho công tác đo đạc
trên biển cả về kinh tế, kỹ thuật và độ chính xác.
Công nghệ đo sâu bắt đầu từ cách đây hơn 200 năm, khi con người biết
khai thác và xây dựng các công trình lớn trên sông nước và biển cả. Từ việc
phải đo đạc thủ công bằng dọi đo sâu (từ năm 1837 [1]), thước dây rồi ứng

26. 15
dụng các thiết bị thủy âm, máy đo sâu đơn tia, đa tia. Có thể nói công nghệ đo
sâu cũng rất phát triển, ngày càng hoàn thiện cả về kỹ thuật công nghệ, độ
chính xác và tính hiệu quả.
Trong [32] giới thiệu chi tiết về công nghệ định vị hiệu chỉnh toàn cầu
Gc-GPS (Globally corrected GPS) như: Các nguồn sai số của hệ thống định
vị GPS, các nguyên nhân gây mất tín hiệu vệ tinh, cách cài đặt hệ thống, cấu
hình hoạt động, chế độ hoạt động …, hay trong [34] giới thiệu về khả năng
thích ứng cùng độ chính xác của công nghệ Gc-GPS khi thực nghiệm đo đạc
ở Bắc Băng Dương khi nhiệt độ xuống tới -50°C. Các tài liệu đã giới thiệu
chi tiết về công nghệ và các ứng dụng thực tiễn của công nghệ GPS trong
các lĩnh vực của đời sống xã hội nói chung và trong lĩnh vực đo đạc, xác
định vị trí nói riêng.
Trong [44] giới thiệu về công nghệ và các thiết bị xác định độ sâu
bao gồm độ chính xác, tầm hoạt động và khả năng thích ứng với các môi
trường đo đạc của từng vùng nước khác nhau: Trên sông, biển hay vùng
đầm lầy.
Trong các tài liệu [33], [38], [39], [42] và [43] giới thiệu chi tiết về các loại
máy đo sâu hồi âm đa tia bao gồm đặc tính kỹ thuật, các tính năng của máy, độ
sâu tối đa và các thiết bị đi kèm trong quá trình đo sâu trên biển.
1.3.2. Các công trình nghiên cứu trong nước
Nghiên cứu về vấn đề đo vẽ bản đồ địa hình đáy biển ở nước ta đã có
nhiều công trình nghiên cứu [1], [4], [5], [20] ...; giáo trình đã và đang được
giảng dạy tại một số trường đại học: [3], [10], [13], [19], [21], [23] ... Đọc và
tham khảo các tài liệu này chúng tôi có một số nhận xét sau đây:
1. Tài liệu báo cáo (1997) [20], trong nội dung chưa cập nhật được khả
năng ứng dụng của các thiết bị, công nghệ đo đạc trên biển hiện đại và tiên
tiến đang được ứng dụng rộng rãi trên thế giới ở thời điểm hiện nay. Tài liệu

27. 16
này đã giới thiệu về công tác chuẩn bị, phương án kỹ thuật, cách thức tiến
hành nội nghiệp, ngoại nghiệp cho việc đo đạc trên biển phối hợp giữa
phương pháp truyền thống và hiện đại (công nghệ tại thời điểm năm 1995) để
thu thập được số liệu độ sâu phục vụ cho việc thành lập bản đồ biển. Tuy
nhiên bản đồ được thành lập chủ yếu ở tỷ lệ trung bình (10.000 ÷ 25.000)[3].
2. Trong một số tài liệu mới đây đã trình bày các kết quả nghiên cứu
về trắc địa biển nhưng lại tập trung vào một số vấn đề chuyên sâu: nghiên
cứu về thiết bị đo đạc trên biển [1], hoặc kết quả nghiên cứu cho từng thiết
bị, công nghệ cụ thể [5], [12], [15], còn vấn đề thành lập bản đồ địa hình đáy
biển tỷ lệ lớn phục vụ khảo sát thiết kế các công trình ven biển chưa được đề
cập một cách chi tiết về các nội dung tỷ lệ thành lập, quy trình đo đạc và xử
lý số liệu.
3. Các nghiên cứu mới đây [5], [12], [15] đã nêu được nguyên lý và khả
năng ứng dụng của một số công nghệ mới trong việc đo vẽ và thành lập bản
đồ địa hình đáy biển, tuy nhiên chưa có sự kết nối công nghệ, tích hợp một
cách đồng bộ để đưa ra qui trình hoàn thiện hơn trong việc đo vẽ thành lập
bản đồ địa hình đáy biển.
4. Hiện nay trên thế giới thiết bị và công nghệ đo đạc trên biển đang
được cải tiến và hoàn thiện như công nghệ GPS hiệu chỉnh toàn cầu (Gc-
GPS), công nghệ đo sâu hồi âm đa tia [1], [18], [22], [24]. Các công nghệ đo
đạc tiên tiến này cho phép thay đổi quy trình đo đạc trên biển, đem lại hiệu
quả công việc và nâng cao độ chính xác thành lập bản đồ địa hình đáy biển tỷ
lệ lớn. Những vấn đề ghép nối các thiết bị và phương pháp kiểm định chưa
được cập nhật một cách hoàn chỉnh trong lĩnh vực đo vẽ bản đồ địa hình đáy
biển tỷ lệ lớn ở Việt Nam.
5. Trong nhiệm vụ khảo sát địa hình đáy biển phục vụ thi công các
công trình ven biển còn bao hàm nội dung của công tác trắc địa phục vụ thăm

28. 17
dò địa chất, địa vật lý, lấy mẫu đất, định vị các giàn khoan thăm dò… Các nội
dung này hiện nay mới chỉ có những thông báo ngắn gọn [16], chưa được
nghiên cứu và hoàn thiện về quy trình và phương pháp ghép nối nhằm nâng
cao hiệu quả trong thành lập bản đồ địa hình đáy biển ven bờ tỷ lệ lớn.
1.3.3. Những vấn đề còn tồn tại và định hướng nghiên cứu của luận án
Các tài liệu ở trong nước và nước ngoài mới chỉ đề cập đến nguyên lý,
độ chính xác của thiết bị, tầm hoạt động … mà chưa có tài liệu nào đi sâu vào
phân tích, kết nối các thiết bị tiên tiến với nhau và phương pháp kiểm định hệ
thống đồng bộ để đảm bảo độ chính xác đo vẽ bản đồ địa hình đáy biển ven
bờ tỷ lệ lớn.
Chưa có các qui định về đo vẽ thành lập bản đồ địa hình đáy biển ven
bờ tỷ lệ lớn khi sử dụng công nghệ đo đạc tiên tiến, các giải pháp nhằm nâng
cao hiệu quả của công tác đo vẽ thành lập bản đồ địa hình đáy biển ven bờ tỷ
lệ lớn.
Do đó định hướng nghiên cứu của luận án là xây dựng các chỉ tiêu kỹ
thuật hợp lý, phù hợp với đặc điểm thành lập bản đồ đồ địa hình đáy biển ven
bờ; nghiên cứu ghép nối và kiểm định hệ thống GPS và máy đo sâu hồi âm
theo quy trình kỹ thuật nhằm nâng cao hiệu quả công tác đo vẽ thành lập bản
đồ địa hình đáy biển ven bờ tỷ lệ lớn phục vụ thiết kế các công trình ven biển
ở Việt Nam.

29. 18
Chương 2
YÊU CẦU KỸ THUẬT THÀNH LẬP BẢN ĐỒ ĐỊA HÌNH ĐÁY BIỂN
VEN BỜ TỶ LỆ LỚN
2.1. NỘI DUNG CÔNG TÁC THÀNH LẬP BĐĐHĐB VEN BỜ TỶ LỆ LỚN
Khác với công tác đo đạc để thành lập bản đồ trên đất liền, đo đạc để
thành lập bản đồ địa hình đáy biển có đặc thù và mức độ khó khăn lớn hơn.
Trong đó phải kể đến môi trường tác nghiệp, công tác đo đạc chủ yếu thực
hiện trên tàu, thuyền luôn chịu sự tác động của sóng, gió ảnh hưởng trực tiếp
đến kết quả đo. Trên đất liền có thể nhận thức trực quan được mức độ phức
tạp của địa hình, dáng đất còn khi đo đạc trên biển không nhận thức được trực
tiếp bằng các giác quan, hướng đo được thiết kế trước và phải có thiết bị dẫn
đường để thu nhận dữ liệu theo luận chứng kỹ thuật. Trên đất liền các điểm
chi tiết được xác định đồng thời cả về mặt bằng và độ cao, trên biển để xác
định được mặt bằng và độ cao cần ghép nối tối thiểu 2 thiết bị riêng biệt, số
liệu đo được lại phải hiệu chỉnh, đồng bộ thời gian, loại bỏ các sai số thô,
nhiễu ... Số liệu mặt bằng và độ sâu được xử lý bằng các phần mềm chuyên
dụng để cuối cùng đưa ra sản phẩm đáng tin cậy nhất, làm dữ liệu đầu vào để
thành lập BĐĐHĐB. Do vậy cần nghiên cứu các phương pháp xác định mặt
bằng và độ cao để đảm bảo tính kinh tế, phù hợp yêu cầu nhiệm vụ và tiêu
chuẩn về độ chính xác khi thành lập BĐĐHĐB.
2.1.1. Các phương pháp xác định vị trí mặt bằng điểm đo trên biển
Hiện nay trên thế giới để xác định vị trí mặt bằng các điểm đo trên biển
trong việc đo vẽ BĐĐHĐB ven bờ có thể sử dụng các phương pháp sau:
+ Phương pháp quang học
+ Phương pháp định vị vô tuyến (kỹ thuật radio)
+ Phương pháp định vị thủy âm
+ Phương pháp định vị vệ tinh.

30. 19
Trong đó phương pháp định vị vệ tinh được ứng dụng rất phổ biến. Hiện
nay có rất nhiều Quốc gia phát triển về lĩnh vực định vị vệ tinh như:
1. Hệ thống định vị toàn cầu GPS (Global positioning system) do Mỹ sản xuất.
2. Galileo - Hệ thống định vị toàn cầu do EU và các quốc gia đối tác khác
phát triển.
3. Beidou (Bắc đẩu) - Hệ thống riêng của Trung Quốc phát triển, phủ ở
châu Á và tây Thái Bình Dương.
4. GLONASS - Hệ thống định vị toàn cầu của Nga.
5. IRNSS - Hệ thống định vị khu vực của Ấn Độ, bao phủ Ấn Độ và bắc
Ấn Độ Dương.
6. QZSS - Hệ thống định vị khu vực của Nhật Bản, bao phủ châu Á và
châu Đại Dương.
Về nguyên lý hoạt động cơ bản các hệ thống có sự tương đồng, đều giải
bài toán định vị thông qua các vệ tinh trên nguyên tắc giao hội khoảng cách
không gian. Tuy nhiên mục đích và phạm vi hoạt động của các hệ thống có
một số khác biệt.
Ở nước ta để xác định vị trí mặt bằng các điểm đo trên biển trong việc đo vẽ
BĐĐHĐB ven bờ hiện nay thường sử dụng phương pháp DGPS và Gc-GPS.
2.1.2. Các phương pháp xác định độ sâu trong đo vẽ BĐĐHĐB bằng máy
đo sâu hồi âm
Nguyên lý hoạt động của máy đo sâu hồi âm: Máy đo sâu hồi âm dựa
trên cơ sở xác định thời gian lan truyền sóng âm thanh trong môi trường nước
và vận tốc lan truyền sóng âm để xác định khoảng cách từ nguồn phát sóng
âm đến đối tượng phản xạ sóng âm.
Để xác định độ sâu lớp nước, cần phải xác định khoảng thời gian tín hiệu
âm thanh lan truyền trong nước từ thời điểm phát đến thời điểm nhận tín hiệu âm
thanh phản hồi, khi đó độ sâu Z được tính theo công thức [5]:

31. 20
tVZ .
2
1
= (2.1)
Trong đó: V là vận tốc âm thanh thực tế trong môi trường nước,
t là khoảng thời gian tín hiệu âm thanh lan truyền trong nước
từ thời điểm phát đến thời điểm nhận tín hiệu âm thanh phản hồi.
Các máy đo sâu hồi âm bao gồm các bộ phận chính sau (hình 2.1):
1. Bộ phát tín hiệu: Tạo các xung điện để tạo ra các xung âm thanh.
2. Công tắc chuyển (phát/thu): Cho phép năng lượng điện được trao đổi
với cần phát biến. Công tắc chuyển được sử dụng để tạo ra các xung điện với
độ dài xung được ấn định.
3. Cần phát biến: Được gắn dưới thân tầu đo, cho phép chuyển điện
năng thành âm thanh và phát vào môi trường nước, đồng thời có thể chuyển
tín hiệu âm thanh phản hồi từ đáy thành năng lượng điện để đến bộ phận thu
tín hiệu phản hồi.
4. Bộ thu tín hiệu: Khuyếch đại tín hiệu điện phản hồi và chuyển tới hệ
thống ghi để so thời gian.
5. Bộ ghi kết quả: Ghi nhận các tín hiệu, so sánh thời điểm phát và thời
điểm thu để tính khoảng thời gian lan truyền tín hiệu t. Lưu giữ số liệu và
chuyển khoảng thời gian t thành độ sâu Z theo công thức (2.1).
Hình 2.1 - Nguyên lý máy đo sâu hồi âm

32. 21
Trong bộ phát tín hiệu, sử dụng đồng hồ thạch anh để tạo ra tần số
trong khoảng 1 đến 10 MHz, từ tần số này sẽ tạo ra các tần số thấp hơn để
được tần số sử dụng của đầu phát biến. Đồng hồ thạch anh còn được dùng để
xác định khoảng thời gian từ thời điểm phát xung âm thanh đến thời điểm
nhận tín hiệu âm phản hồi phục vụ cho xác định độ sâu. Các máy đo sâu hiện
đại thường sử dụng 2 tần số phát như sau:
- Tần số thấp: Sử dụng cho đo độ sâu lớn vì ở tần số thấp sự tổn thất âm
năng trong nước ít hơn, nhưng kích thước đầu phát biến lại lớn hơn.
- Tần số cao: Kích thước đầu phát biến được rút nhỏ, song độ sâu đo lại
bị hạn chế do hệ số hấp thụ âm lớn hơn (tổn thất âm năng lớn).
Trong máy đo sâu hồi âm, thông thường người ta phát xung âm thanh
có độ dài trong khoảng 0,1 đến 50 ms (mili giây). Ở lớp nước nông, thường
sử dụng các xung đơn, ngắn cỡ 0,2 ms và nhận tín hiệu phản hồi trước khi
phát xung kế tiếp. Đối với lớp nước sâu, thường sử dụng nhiều xung có độ dài
thay đổi trong khoảng 1 ms đến 40 ms một cách đều đặn. Sự khác nhau của
độ dài xung giúp khắc phục được hiện tượng mất tín hiệu do sự hấp thụ.
Bộ thu tín hiệu phản hồi có nhiệm vụ khuyếch đại tín hiệu phản hồi và
chuyển đến hệ thống ghi nhận. Bộ thu nhận được trang bị bộ hỗ trợ biến đổi
thời gian ngắn (TVG- A time varying gain) được sử dụng để giảm tác động
vào bộ thu ngay sau lúc phát tín hiệu theo nguyên tắc lọc (loại bỏ) sự dội âm
từ bên ngoài. Dải tần thu nhận cũng phải đủ rộng để có thể chấp nhận hiện
tượng dịch tần Doppler nếu như cần phát biến không thẳng đứng. Cần phát
biến được lắp đặt dưới thân tàu và phải ngập trong nước. Xung điện từ bộ
phát tạo ra sự rung động đĩa phát âm thanh (diaphragm) của cần phát biến.
Đĩa phát âm thanh rung động trong môi trường nước sẽ tạo ra sóng âm với tần
số phụ thuộc vào tần số giao động của đĩa phát. Quá trình ngược lại sẽ xẩy ra
khi đầu phát biến nhận được tín hiệu âm thanh phản hồi, khi đó đĩa phát âm
thanh bị rung động lại tạo ra dòng điện và được chuyển đến bộ thu.

33. 22
Cần phát biến có thể sử dụng một số nguyên tắc tạo sóng âm khác
nhau. Có 3 loại cần phát biến đang được sử dụng là:
- Đầu phát biến sử dụng vật liệu từ giảo (magnetostrictive material).
- Đầu phát biến áp điện (piezoelectric).
- Đầu phát biến điện giảo (electrostrictive).
Nếu dựa trên nguyên tắc phát tia âm thanh, các máy đo sâu hồi âm
được chia thành hai loại là máy đo sâu hồi âm đơn tia và máy đo sâu hồi âm
đa tia (hình 2.2).
Hình 2.2 - Phân loại máy đo sâu đơn tia và đa tia
2.2. MỘT SỐ QUY ĐỊNH VỀ YÊU CẦU ĐỘ CHÍNH XÁC THÀNH LẬP
BĐĐHĐB
Độ chính xác thành lập BĐĐHĐB tùy thuộc vào mục đích sử dụng, tỷ
lệ bản đồ cần thành lập. Hiện nay trên thế giới và ở Việt Nam có một số tiêu
chuẩn để đánh giá độ chính xác thành lập BĐĐHĐB sau:
2.2.1. Tiêu chuẩn của Tổ chức Thủy đạc quốc tế (IHO)
Tổ chức thủy đạc quốc tế IHO (International Hydrographic
Organization) được thành lập vào năm 1921, có trụ sở chính tại Vương quốc
Mônacô. Nhiệm vụ quan trọng của tổ chức này là lựa chọn các phương pháp

34. 23
tin cậy và hiệu quả để thực hiện công tác đo vẽ địa hình đáy biển và cải tiến
về khoa học trong lĩnh vực khảo sát biển và đại dương.
IHO đã xây dựng và công bố các tiêu chuẩn về công tác khảo sát trên
biển được trên 100 quốc gia sử dụng. Trong bảng 2.1 giới thiệu nội dung tiêu
chuẩn đo đạc trên biển (S-44) của tổ chức này [1]:
Bảng 2.1 – Tiêu chuẩn S-44 của tổ chức thủy đạc quốc tế IHO
Loại đo đạc Loại đặc
biệt
Loại 1
(Z tính theo m)
Loại 2
(Z tính theo m)
Loại 3
(Z tính theo m)
Độ chính xác vị
trí điểm
2m 5m+5%Z 20m+5% Z 150m+5% Z
Độ chính xác
về độ sâu
a=0,25 m
b=0,0075m
a=0,5 m
b=0,013 m
a=1,0 m
b=0,023 m
a=1,0 m
b=0,023 m
Mức độ phủ
trùm đáy biển
100%
Khảo sát 100% ở
khu vực cần thiết
Tùy thuộc vào
từng khu vực
Không khảo
sát đáy
Phát hiện
chướng ngại
vật
> 1m3
> 2 m3
ở khu vực
Z < 40m;
10%ZvớiZ>40m
> 2 m3
ở khu vực Z
< 40m;
10%ZvớiZ>40m
Không phát
hiện chướng
ngại vật
Dãn cách tuyến
đo lớn nhất
Phải khảo
sát 100%
3 lần độ sâu
trung bình khu
đo hoặc 25 m
3 đến 4 lần độ sâu
trung bình khu đo
hoặc 200 m
4 lần độ sâu
trung bình
khu đo
Công thức tính sai số trung phương xác định độ sâu theo a và b như
trên bảng 2.1 là:
22
).( ZbamZ +±= (2.2)
Trong đó: a - sai số cố định, b - sai số tỷ lệ và Z - độ sâu.
Trongtiêuchuẩn này, khảo sátđịahìnhđáynướcđược chia làm 4 loại nhưsau:
a. Loại đặc biệt (Special Order): Được áp dụng cho những khu vực cần
phải phát hiện đầy đủ đáy biển, đặc biệt với các chướng ngại vật dưới đáy có thể
là nguy cơ ảnh hưởng đến sự đi lại của tầu thuyền. Tuyến đo phải đủ để đảm bảo

35. 24
khi đo không bỏ sót địa vật. Phương tiện để khảo sát thường sử dụng máy đo sâu
hồi âm đa tia (MBES-Multibeam Echosounder), hệ thống máy đo sâu hồi âm
đơn tia với nhiều ăng ten (Sweep system) hoặc kết hợp máy đo sâu hồi âm đơn
tia với hệ thống máy quét biên (SSS-Side Scan Sonar) để đảm bảo đo được
100% đáy nước và xác định được các đối tượng dưới nước có kích thước từ 1 m
trở lên. Ở những khu vực có chướng ngại vật nhỏ và nguy hiểm phải sử dụng hệ
thống máy quét biên SSS kết hợp hệ thống đo sâu đa tia MBES.
b. Loại 1 (Order 1): Các khu bến cảng, luồng lạch vào cảng, các tuyến
đường trên biển, kênh đào trong đất liền, vùng bờ biển có lưu lượng tàu
thuyền qua lại cao hoặc những khu vực địa hình đáy nước ít có khả năng gây
nguy hiểm cho tầu thuyền (ví dụ chất đáy mềm hoặc cát). Loại 1 chỉ được
thực hiện ở những khu vực có độ sâu nhỏ hơn 100 m. Mặc dù việc khảo sát
không yêu cầu khắt khe như đối với loại đặc biệt nhưng đối với các khu vực
có bề mặt đáy nước có thể gây nguy hiểm đến sự di chuyển của tầu thuyền thì
cần phải đo toàn bộ 100% đáy nước và phải phát hiện được địa vật từ 2 m trở
lên với độ sâu nhỏ hơn 40 m hoặc 10% độ sâu với độ sâu lớn hơn 40 m bằng
thiết bị đo sâu.
c. Loại 2 (Order 2): Là những khu vực không liệt kê trong loại đặc biệt
và loại 1, có độ sâu nhỏ hơn 200 m nhưng không thuộc các dạng đo đặc biệt và
loại 1 hoặc nơi cần phải đo sâu để khẳng định không có nguy hiểm cho tầu
thuyền neo đậu hoặc làm việc. Đối với những khu vực có chướng ngại vật nguy
hiểm cho hoạt động tầu thuyền cần phải khảo sát phủ trùm 100% đáy nước.
d. Loại 3 (Order 3): Đối với những khu vực không thuộc các dạng nêu
trên và khu vực có độ sâu lớn hơn 200 m.
2.2.2. Quy phạm của quân đội Hoa Kỳ (USACE)
Theo Quy phạm của quân đội Hoa Kỳ (USACE- US Army Corps
Engineers) các dạng đo đạc, khảo sát địa hình dưới nước được chia thành hai
loại chính gồm có: Đo đạc, khảo sát địa hình đáy biển phục vụ công tác bảo

36. 25
đảm an toàn hàng hải; đo sâu phục vụ nạo vét luồng lạch và xây dựng công
trình trên biển, đo đạc phục vụ các mục đích khác.
Trong đo đạc khảo sát phục vụ công tác bảo đảm an toàn hàng hải và
nạo vét luồng lạch lại chia ra thành hai loại khác nhau dựa vào chất đáy cứng
hoặc mềm. Độ chính xác giới hạn của các loại đo đạc, khảo sát nêu trên được
trình bày trong bảng 2.2 [1].
Bảng 2.2 - Yêu cầu kỹ thuật của USACE
Bảo đảm an toàn hàng hải
và nạo vét luồng lạch
Loại chất đáy
Loại công trình
Cứng Mềm
Các công
trình phục vụ
mục đích
khác
Độ sâu (Z)
Z < 5m ±0,15 m ±0,15 m ±0,30 m
5m < Z <12m ±0,30 m ±0,30 m ±0,60 m
Z > 12m ±0,30 m ±0,60 m ±0,60 m
Đối tượng nhỏ nhất dưới đáy
phải được xác định
> 0,5 m3
> 1,0 m3
Không yêu cầu
Độ chính xác vị trí mặt bằng < 2m 2m 5m
Độ chính xác vị trí các đối tượng khi thể hiện trên bản đồ
Vị trí độ sâu 2m 5m 5m
Các báo hiệu hàng hải cố định,
địa vật độc lập 3m 3m 3m
Các báo hiệu hàng hải nổi 10m 10m 10m
Sai số quan trắc mực nước < ½ lần sai số độ sâu
Khảo sát đáy 100% ≤ 60m ≤ 150m
Kiểm tra đảm bảo chất lượng
Kiểm tra số liệu đo vận tốc âm > 2 lần/ ngày > 2 lần/ ngày > 1 lần/ ngày
Kiểm tra vị trí mặt bằng > 1 lần/ ngày > 1 lần/dự án > 1 lần/dự án
Sai số hệ thống tối đa cho phép ±0,03 m ±0,06 m ±0,15 m
2.2.3. Quy phạm của NewZealand
Theo Cơ quan thông tin đất New Zealand LINZ (Land Information
New Zealand) của New Zealand, chia các hoạt động đo sâu theo 4 loại giống

37. 26
như sự phân loại trong quy phạm của tổ chức thủy đạc quốc tế (IHO). Tuy
nhiên, một số chỉ tiêu về độ chính xác cao hơn, ngoài ra quy phạm này còn
quy định cụ thể trong trường hợp sử dụng hệ thống đo sâu hồi âm đa tia. Các
yêu cầu cụ thể được thể hiện ở bảng 2.3 [1].
Bảng 2.3 - Quy phạm đo sâu của LINZ
Loại đo đạc Đặc
biệt
Loại 1 Loại 2 Loại 3
Độ chính xác vị trí mặt
bằng
2m 5m +5%Z 10m +5%Z 100m+5
%Z
Mức độ khảo sát đáy 100% Khảo sát 100% ở khu
vực cần thiết. Bắt
buộc khi sử dụng
MBES
Tùy thuộc vào
từng khu vực. Bắt
buộc khi sử dụng
MBES
Không
khảo
sát đáy
Vị trí các báo hiệu cố
định và các địa vật trợ
giúp hàng hải
2m 2m 5m 5m
Vị trí các bãi đá, đối
tượng ngầm
2m 5m 5m 10m
Đường bờ biển 10m 10m 15m 20m
Vị trí trung bình của các
báo hiệu hàng hải nổi
10m 10m 15m 20m
Các đối tượng trên
đất liền
10m 10m 15m 20m
Độ chính xác độ sâu
a 0,25m 0,5m 1,0m 1,0m
b 0,0075m 0,013m 0,023m 0,023m
Phát hiện chướng ngại vật
> 1 m3
> 2 m3
ở khu vực
Z< 40 m;
10%Z với
Z> 40 m
> 2 m3
ở khu vực
Z<40 m;
10%Z với
Z > 40 m
Không phát
hiện
chướng
ngại vật
Dãn cách tuyến đo sâu (Z: độ sâu đo)
Z = 0 ÷ 200 m Dãn cách tuyến đo sâu bằng 0,5 cm trên bản đồ
Z = 200 ÷ 1000 m Dãn cách tuyến đo sâu bằng 1,0cm trên bản đồ nhưng
không lớn hơn 800m trên thực địa
Z > 1000 m Dãn cách tuyến đo sâu bằng 1km trên thực địa
Sai số giới hạn của độ sâu tính theo công thức (2.2)

38. 27
Khi sử dụng hệ thống đo sâu hồi âm đa tia phải tuân thủ các tiêu chuẩn
độ chính xác nêu trong bảng 2.4 [1]:
Bảng 2.4 - Quy phạm đo sâu MBES của LINZ
Loại đo đạc Đặc biệt Loại 1 Loại 2 Loại 3
Độ chính xác vị trí mặt bằng 2 m 5m +5%Z 10m +5%Z 100m+5%Z
Độ chính xác của độ sâu
trong dải quét
1,0 x
IHO SO
1,5 x IHO
SO
2,0 x IHO
SO
2,5 x IHO
SO
Kích thước chướng ngại vật nhỏ nhất dưới đáy biển phải xác định được
Z < 40 m 1 m 2 m 2 m 8 m
Z > 40 m 2,5%Z 5,0%Z 10%Z 20%Z
Sai số độ sâu giữa tuyến đo
chính và tuyến đo kiểm tra
2,5%Z 5,0%Z 10%Z 20%Z
Độ chồng phủ của dải quét 200% 100% 100% 100%
Độ chính xác của các địa vật
định hướng hàng hải
2 m 2 m 5 m 5 m
Vị trí các bãi đá, đối tượng ngầm 2 m 5 m 5 m 10 m
Đường bờ biển 10 m 10 m 15 m 20 m
Các địa vật ghi chú trên bản đồ 10 m 10 m 15 m 20 m
Trong bảng 2.4 đại lượng IHO SO là yêu cầu độ chính xác đo sâu loại
đặc biệt (special order) của tổ chức thủy đạc quốc tế IHO.
2.2.4. Quy phạm của Việt Nam
Yêu cầu độ chính xác của bản đồ sẽ quyết định độ chính xác đo đạc,
trên cơ sở đó lựa chọn kỹ thuật định vị, kỹ thuật đo sâu, phương pháp quan
trắc và tính toán thuỷ triều.
2.2.4.1. Quy định của Bộ Tài nguyên và Môi trường
Quyết định số 180/1998/QĐ-ĐC của Tổng cục Địa chính ban hành Quy
định độ chính xác bản đồ địa hình đáy biển tỷ lệ 1:10 000 có nêu (tại mục II):

39. 28
1. Điểm chuẩn tọa độ trên bờ là điểm có độ chính xác tọa độ hạng IV nhà
nước trở lên.
2. Sai số trung phương độ cao của điểm nghiệm triều so với độ cao của điểm
thuỷ chuẩn Nhà nước gần nhất không được vượt quá 1/10 khoảng cao đều cơ
bản của đường đẳng sâu.
3. Sai số trung phương độ sâu của điểm ghi chú độ sâu so với độ cao của điểm
chuẩn độ cao không được vượt quá:
±0,30 m khi độ sâu đến 50 m
±0,45 m khi độ sâu từ 50 m đến 100 m
±0,70 m khi độ sâu trên 100 m.
4. Sai số trung phương độ sâu đường đẳng sâu so với độ cao của điểm chuẩn
độ cao không được vượt quá:
±0,40 m khi độ sâu đến 50 m
±0,60 m khi độ sâu từ 50 m đến 100m
±0,90 m khi độ sâu trên 100 m.
5. Sai số trung phương vị trí mặt phẳng của điểm ghi chú độ sâu so với điểm
cơ sở (điểm định vị trên bờ) không được vượt quá ±1,0 mm theo tỷ lệ bản đồ
(với tỷ lệ 1/10000 là ±10 m).
6. Sai số trung phương điểm địa vật cố định nổi trên mặt nước so với điểm
trắc địa gần nhất hoặc điểm chuẩn gần nhất không được vượt quá 0,7 mm, các
địa vật khác không quá 1,0 mm theo tỷ lệ bản đồ.
7. Số chênh độ sâu giữa đo kiểm tra và đo độ sâu trong vòng 2 mm tính theo
tỷ lệ bản đồ (bằng 20 m) không được vượt quá 1,5 lần giá trị sai số nêu ở trên
điểm 3 và điểm 4 của mục II.
8. Khoảng cách trung bình giữa các tuyến đo sâu không vượt quá 100 mét (tối đa
không quá 130 m). Sai lệch tuyến đo với tuyến thiết kế không vượt quá 30%
theo cùng một hướng. Trường hợp thiết bị đo không bảo đảm được quy định này
thì phải trình bày cụ thể trong luận chứng kinh tế - kỹ thuật.

40. 29
- Khoảng cách đọc số liên tiếp trên một tuyến đo không lớn hơn 0,5 cm
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
(mức độ tăng thêm được trình bầy cụ thể trong luận chứng kinh tế - kỹ thuật).
- Tổng chiều dài tuyến đo sâu kiểm tra không ít hơn 10% tổng chiều dài
tuyến đo, góc giao nhau giữa tuyến đo và tuyến kiểm tra không nhỏ hơn 60°
và lớn hơn 120°. Điểm đọc độ sâu giữa tuyến đo và tuyến kiểm tra tại chỗ cắt
nhau không lệch quá 2 mm tính theo tỷ lệ bản đồ theo hướng vuông góc với
tuyến đo.
2.2.4.2. Quy phạm đo sâu của Hải quân nhân dân Việt Nam
Quy phạm đo sâu được sử dụng trong Hải quân nhân dân Việt Nam
được biên dịch từ quy phạm của Cục hải quân Trung Quốc xuất bản năm
1962. Áp dụng quy phạm này trong công tác đo sâu để thành lập hải đồ phục
vụ an toàn hàng hải. Hiện tại vẫn chưa có quy phạm nào thay thế nên đây vẫn
là quy phạm hiện hành. Một số quy định về độ chính xác của quy phạm này
được trính dẫn như trong bảng 2.5 [1]:
Bảng 2.5 - Quy phạm đo sâu của Hải quân nhân dân Việt Nam
Độ sâu (Z) Z ≤ 20 m 20m > Z ≥50m 50m >Z ≥100 m 100m>Z ≥250m
Độ chính xác
độ sâu
±0,2 m ±0,5 m ±1,0 m ±2,0 m
Độ chính xác vị trí điểm độ sâu: ±0,15 mm x M
Dãn cách tuyến đo sâu: 1,0 cm x M
Sai lệch độ sâu giữa tuyến đo chính và tuyến đo kiểm tra: 2 lần độ chính xác của độ
sâu.
M: Mẫu số tỷ lệ bản đồ.

41. 30
2.3. XÂY DỰNG LUẬN CỨ KHOA HỌC XÁC ĐỊNH YÊU CẦU ĐỘ CHÍNH
XÁC CỦA BĐĐHĐB VEN BỜ TỶ LỆ LỚN Ở VIỆT NAM
Theo đánh giá về tình hình nghiên cứu trong phần tổng quan, hiện nay
ở Việt Nam chưa có quy phạm hay tiêu chuẩn kỹ thuật dùng trong đo vẽ
BĐĐHĐB ven bờ tỷ lệ lớn. Vì vậy cần phải tiến hành nghiên cứu xây dựng
luận cứ khoa học về yêu cầu độ chính xác của BĐĐHĐB ven bờ tỷ lệ lớn.
2.3.1. Khái niệm tỷ lệ lớn của BĐĐHĐB ven bờ
Dựa vào các kết quả nghiên cứu, khảo sát các dự án xây dựng công
trình ven biển, chúng tôi thấy rằng trong giai đoạn khảo sát thiết kế và thi
công các công trình này thì tỷ lệ bản đồ địa hình đáy biển cần đo vẽ thay đổi
từ tỷ lệ 1/500 ÷ 1/5 000. Trong đó tỷ lệ 1/500 là tỷ lệ rất lớn với công tác đo
đạc trên biển (hạng đặc biệt), tiêu chuẩn độ chính xác của tỷ lệ này có thể áp
dụng theo Thông tư 24/2010/TT-BTNMT ngày 27 tháng 10 năm 2010 của Bộ
Tài nguyên và Môi trường [29]. Vậy có thể định nghĩa BĐĐHĐB ven bờ tỷ lệ
lớn sẽ bao hàm các tỷ lệ đo vẽ từ 1/1 000 ÷ 1/5 000 và trong luận án chỉ xây
dựng chỉ tiêu độ chính xác cho các loại tỷ lệ từ 1/1 000 ÷ 1/5 000.
Độ chính xác của BĐĐHĐB tỷ lệ lớn phụ thuộc vào hai yếu tố: độ
chính xác về vị trí mặt bằng của điểm đo sâu và độ chính xác đo sâu.
2.3.2. Độ chính xác về vị trí mặt bằng của điểm đo sâu
Theo các tiêu chuẩn kỹ thuật hiện hành tại Việt Nam như của Bộ tài
nguyên và Môi trường, Hải Quân nhân dân Việt Nam độ chính xác về vị trí
mặt bằng được thống kê trong bảng 2.6.
Bảng 2.6 - Độ chính xác về vị trí mặt bằng của điểm đo sâu hiện có
Theo tiêu chuẩn Tỷ lệ BĐ Quy định mp (m)
HQND Việt Nam 1/100 000 mp = 0,15 mm x M 15 m
Bộ TNMT 1/50 000 mp = 0,30 mm x M 15 m
Bộ TNMT 1/10 000 mp = 1,0 mm x M 10 m

42. 31
Để xây dựng luận cứ khoa học về chỉ tiêu kỹ thuật độ chính xác về vị
trí mặt bằng của điểm đo sâu trong đo vẽ thành lập BĐĐHĐB ven bờ tỷ lệ lớn
cần dựa vào các cơ sở khoa học sau đây:
Cơ sở 1: Dựa vào độ chính xác đạt được theo lý thuyết và theo thực tế của
một số công nghệ đo GPS dùng cho định vị trên biển.
Bảng 2.7 - Độ chính xác định vị của một số công nghệ đo GPS
Công nghệ đo GPS Độ chính xác theo lý thuyết Theo thực nghiệm
Gc - GPS ≤ 0,25 m 0,079 m [ ]22
Beacon ≤ 1,0 m 1,097 m [ ]18
OmniSTAR-HP ≤ 0,100 m 0,088 m [ ]18
RTK ≤ 0,030 m 0,014 m [ ]17
Nhận xét: Các kết quả đo đạc thực nghiệm trong bảng 2.7 được tiến
hành trên đất liền. Trong điều kiện đo đạc thực tế ở trên biển do ảnh hưởng
của các yếu tố như sóng, gió và tốc độ tầu chạy thì sai số thực tế định vị trên
biển bằng công nghệ GPS sẽ tăng lên. Nhưng đây là cơ sở để xác định độ
chính xác định vị trên biển cho phép khi đo vẽ bản đồ địa hình đáy biển ven
bờ tỷ lệ lớn.
Cơ sở 2: Dựa vào sự phân tích ảnh hưởng sai số mặt bằng định vị trên biển
đến độ chính xác xác định các đường đẳng sâu.
Theo [45] sai số xác định các đường đẳng sâu được tính theo công thức:
2
t
.δ2
p
m2
i
m2
z
m
3
22
h
m ++= (2.3)
Trong đó:
z
m – sai số đo sâu;

43. 32
im – sai số tổng hợp hóa địa hình;
p
m – sai số vị trí tầu;
tδ - chỉ số cắt xẻ địa hình tương đương giá trị trung bình tang
góc nghiêng địa hình.
Sai số tổng hợp hóa địa hình được xác định theo công thức:
γStg
3
1
mi = (2.4)
Trong đó: S – là khoảng cách giữa các tuyến chạy tầu;
γ – là góc nghiêng địa hình.
Thay vào công thức (2.3) được:
γγ 22
2
22
...
3
1
3
2
tgmStgmm pZh
+⎟
⎠
⎞
⎜
⎝
⎛
+= (2.5)
Từ đó tính được:
γ
γ
2
2222
.
9
1
3
2
tg
Stgmm
m
Zh
p
⎟
⎠
⎞
⎜
⎝
⎛
+−
= (2.6)
Để công thức (2.6) có nghĩa thì phải đảm bảo điều kiện:
0S.tg
9
1
m
3
2
m 222
Z
2
h ≥⎟
⎠
⎞
⎜
⎝
⎛
γ+− ; 0>γ (2.7)
Từ công thức (2.7) có:
γ2
2
z
2
h
tg
m
3
2
m
3S
−
≤ (2.8)
Biến đổi công thức (2.8) có:
γ2
2
z
2
h
tg3
m2m3
3S
−
≤ (2.9)

44. 33
Trong công thức (2.9):
hm – là sai số trung phương xác định các đường đẳng sâu;
zm – là sai số trung phương đo sâu;
S– là khoảng cách lớn nhất giữa các tuyến đo sâu.
Nếu lấy hm = 1/3.Δh, trong đó Δh là giá trị khoảng cao đều đường đẳng
sâu nêu trong [31] sẽ tính được giá trị S lớn nhất theo tỷ lệ bản đồ và khoảng
cao đều (bảng 2.8).
Bảng 2.8 – Khoảng cách S với các loại BĐĐHĐB ven bờ tỷ lệ lớn
(góc nghiêng địa hình dốc đều γ = 2°)
Tỷ lệ bản đồ
Khoảng cao đều
(m)
Khoảng cách S cho
phép (m)
1/1000 1,0 25
1,0 25
1/2000 2,0 53
2,0 53
1/5000
5,0 140,5
Từ kết quả tính toán trong bảng 2.8 có thể lấy giá trị gần đúng của
khoảng cách S giữa các tuyến đo sâu trong bảng 2.9 và từ đó tính được sai số
vị trí mặt bằng các điểm đo sâu trên biển mp theo công thức (2.6) cho từng tỷ
lệ bản đồ, giá trị khoảng cao đều và độ nghiêng địa hình γ.
Bảng 2.9 - Sai số vị trí tầu theo tỷ lệ bản đồ
Tỷ lệ BĐ Δh (m) S (m) mp (m)
1/1000 1,0 24 2,3
1,0 15 2,3
1/2000
2,0 50 6,0
2,0 40 6,0
1/5000
5,0 140 7,0

45. 34
Nhận xét: Từ kết quả tính toán trong bảng 2.9 cho thấy sai số cho phép
xác định vị trí mặt bằng các điểm đo sâu trên biển khi đo vẽ bản đồ địa hình
đáy biển tỷ lệ lớn cần phải đảm bảo giá trị từ 2,3 đến 7,0 m phụ thuộc vào tỷ
lệ đo vẽ và khoảng cao đều.
Cơ sở 3: Xuất phát từ tương quan mối quan hệ giữa tốc độ chạy tầu và
khoảng thời gian tối thiểu để hệ thống định vị điểm đo GPS fixed một giá trị.
Tốc độ chạy tầu là tốc độ tối đa mà tầu có thể chạy để đo được toàn bộ 100%
bề mặt đáy biển, do đó trong khi thiết kế tùy thuộc vào loại máy (với máy đo
sâu đa tia) cần phải tính toán tốc độ để tầu có thể chạy được nhanh nhất nhằm
tăng năng suất lao động, đồng thời vẫn đảm bảo mật độ theo yêu cầu tỷ lệ bản
đồ cần thành lập.
Một số loại máy đo sâu hồi âm với các thông số kỹ thuật khác nhau
nêu trong bảng 2.10. Theo [5] công thức tính toán tốc độ chạy tầu thỏa mãn
2 yêu cầu:
a. Yêu cầu 1: Tốc độ chạy tầu cần đảm bảo độ phủ dọc của hai lần phát
xung kế tiếp nhau trên cùng một tuyến đo.
Bảng 2.10 - Thông số kỹ thuật một số hệ thống MBES
Tên máy
Góc mở chùm
tia quét α (độ)
Góc kẹp của
tia âm θ (độ)
Chu kỳ phát
xung (giây)
ATLAT FMSweep 140 1,2 0,50
RESON Seabat 8101 151,5 1,5 0,22
SIMRAD EM 950 150 2,4 0,30
BCC SEE-28 MK-II 150 3,0 0,57

46. 35
Diện tích quét của một Diện tích quét của một
tia đơn tại vết quét 1 tia đơn tại vết quét 2
Hình 2.3 - Mối tương quan giữa tần xuất phát xung, độ sâu và góc kẹp
Theo hình 2.3 tính được vận tốc chạy tầu V1 thỏa mãn yêu cầu 1 theo
công thức:
t1
1
2
tg.Z.2
V
⎥⎦
⎤
⎢⎣
⎡
=
θ
(2.10)
Trong đó: Z - là độ sâu;
θ - góc mở của chùm tia;
1t - khoảng thời gian tầu chạy được quãng đường S=2R.
b. Yêu cầu 2: Tốc độ chạy tầu tránh được độ trễ thời gian của tín hiệu phát
(tín hiệu từ bộ phát đến đáy biển và phản hồi lại bộ thu).
Theo [7] ta có:
⎥⎦
⎤
⎢⎣
⎡
⎥⎦
⎤
⎢⎣
⎡
=
2
cos.
2
tg.CV2
αθ (2.11)
Trong đó: C – tốc độ truyền âm trong môi trường nước lấy bằng 1500m/s
Để thỏa mãn cả 2 yêu cầu trên thì tốc độ chạy tầu V= min [ 21 V,V ]

47. 36
Khảo sát vận tốc chạy tầu với các độ sâu đáy biển khác nhau lập được
bảng 2.11:
Bảng 2.11 - Kết quả xác định vận tốc chạy tầu với các độ sâu khác nhau
Tên máy ATLAT
FMSweep
RESON
Seabat 8101
SIMRAD
EM 950
BCC SEE-28
MK-II
Độ sâu (m) V1 V2 V1 V2 V1 V2 V1 V2
10 1 10 2 9 3 16 2 20
20 2 10 5 9 5 16 4 20
30 2 10 7 9 8 16 5 20
40 3 10 9 9 11 16 7 20
50 4 10 12 9 14 16 9 20
Trong bảng 2.11 vận tốc 21 V,V được tính theo hải lý/giờ.
Với địa hình đáy biển ven bờ có độ sâu đến 50 m, tốc độ chạy tầu trung
bình khoảng 8 hải lý/giờ tương đương với tốc độ 4,5 m/s, cũng trong khoảng
thời gian 1 giây giá trị tọa độ thu GPS được fixed. Gần bờ thì độ sâu giảm
dần, khi đó tốc độ chạy tầu cũng giảm theo và cũng không cần máy đo sâu có
góc mở chùm tia quét quá lớn.
Nhận xét: Từ kết quả tính toán tốc độ tầu chạy cho phép cho thấy để
đảm bảo thời gian thu phát tín hiệu đối với máy đo sâu hồi âm đa tia thì tốc độ
tầu chạy khi đo sâu không được vượt quá 8 hải lý/giờ hay 4,5 m/s.
Cơ sở 4: Căn cứ vào kết quả tham khảo các chỉ tiêu kỹ thuật về độ chính xác
xác định vị trí mặt bằng của các điểm đo sâu trên biển ở trên Thế giới như:
của tổ chức thủy đạc quốc tế IHO (bảng 2.1), của quân đội Hoa Kỳ (bảng
2.2), của New Zealand (bảng 2.3)… và một số quy định chỉ tiêu kỹ thuật
trong đo vẽ bản đồ địa hình đáy biển tỷ lệ 1/10 000 đến 1/ 100 000 đang lưu
hành tại Việt Nam (bảng 2.6), chúng tôi đã dựa vào các tham số kỹ thuật trên
để xây dựng yêu cầu độ chính xác về vị trí mặt bằng điểm đo sâu khi đo vẽ
bản đồ địa hình đáy biển tỷ lệ lớn.
Dựa vào 4 cơ sở khoa học trên, luận án đề xuất độ chính xác về vị trí
mặt bằng của điểm đo sâu dùng cho đo vẽ BĐĐHĐB ven bờ tỷ lệ lớn nêu
trong bảng 2.12.

48. 37
Bảng 2.12 - Độ chính xác vị trí mặt bằng của điểm đo sâu
Theo tiêu chuẩn Tỷ lệ BĐ Quy định mp (m)
1/5000 mp = 1,0 mm x M 5,0 m
1/2000 mp = 1,5 mm x M 3,0 mLuận án đề xuất
1/1000 mp = 1,5 mm x M 1,5 m
2.3.3. Độ chính xác yêu cầu đo độ sâu
Từ các tiêu chuẩn về độ chính xác đo sâu của tổ chức thủy đạc quốc tế
IHO, của quân đội Hoa Kỳ … và của Việt Nam độ chính xác yêu cầu của các
điểm đo sâu đối với các loại tỷ lệ bản đồ được thống kê trong bảng 2.13.
Bảng 2.13 - Độ chính xác yêu cầu của các điểm đo sâu
Theo tiêu chuẩn Tỷ lệ BĐ Độ sâu Z (m) mz (m)
HQND Việt Nam 1/100 000
Z ≤ 20 m
20 m ≤ Z ≤ 50 m
± 0,2 m
± 0,5 m
Bộ TNMT 1/50 000
Z ≤ 30 m
30 m ≤ Z
± 0,3 m
± 1% Z
Bộ TNMT 1/10 000
Z ≤ 50 m
50 m ≤ Z
± 0,3 m
± 0,45 m
TT số 24/2010
của Bộ TNMT
Hạng 1a
Z ≤ 100 m a = 0,5 m
b = 0,013
Trong bảng 2.13 các hệ số a và b được dùng để tính sai số trung
phương đo sâu theo công thức (2.2).
Để xây dựng luận cứ khoa học về yêu cầu độ chính xác độ sâu điểm đo
sâu dựa vào các cơ sở sau:
Cơ sở 1: Dựa vào kết quả phân tích độ chính xác đo sâu trên biển.
Độ chính xác đo độ sâu phụ thuộc vào tỷ lệ bản đồ và độ sâu Z, xuất phát từ
công thức tính độ sâu khi hiệu chỉnh các sai số ảnh hưởng đến kết quả đo sâu:
Z = Zđo + ∆ Ztau + ∆ ZTT (2.12)
Trong đó: đoZ - là độ sâu đo được;

49. 38
tauZΔ - số hiệu chỉnh do độ nâng hạ tầu khi đo;
TTZΔ - là số hiệu chỉnh thủy triều.
Đưa (2.12) về sai số trung phương:
2
ZTT
2
Ztau
2
Zdo
2
Z mmmm ++= (2.13)
Trong đó: zm - là sai số điểm đo độ sâu;
zdom - là sai số đo sâu;
Ztaum - là sai số do sự không ổn định của tầu đo;
ZTTm - là sai số đo thủy triều.
Tiến hành phân tích các nguồn sai số trong công thức 2.13:
a. Sai số đo sâu mZdo
Từ công thức xác định độ sâu:
tVZ .
2
1
= (2.14)
Chuyển (2.14) về sai số trung phương:
⎟
⎠
⎞
⎜
⎝
⎛
⎟
⎠
⎞
⎜
⎝
⎛ +=
Vt m.t
2
1
m.v
2
1
m
22
2
Zdo
(2.15)
Trong đó: V- là vận tốc âm thanh lấy bằng 1500 m/giây;
mt - sai số xác định thời gian truyền sóng âm;
t – là khoảng thời gian truyền sóng;
mV - sai số đo vận tốc âm thanh.
b. Sai số do sự không ổn định của tầu đo mZtau: sai số này được xác định theo
công thức [45]:
22
0
222
γZZBLZtau mmmmm +++= (2.16)
Trong đó: mL - sai số nâng hạ đầu tầu khi đo;
mB - sai số lệch tâm cần phát biến;
mz0 - sai số do thời điểm phát xung và đồng hồ không trùng nhau;
mZγ - sai số do góc nghiêng địa hình đáy biển.

50. 39
Một số đại lượng trong công thức (2.16) được tính như sau:
0
t
0Z
t
m
.Zm = (2.17)
Trong đó: mt – là sai số đồng hồ;
Z – là độ sâu;
t0 – là khoảng thời gian chuẩn.
mZγ = γ.mγ.Z (2.18)
Trong đó: mγ - là sai số xác định góc nghiêng địa hình.
c. Sai số thủy triều được xác định theo công thức [45].
2
f
2
AB
2
A
2
TT mmmm ++= (2.19)
Trong đó: mA - là sai số trung phương xác định mức “0” độ sâu (mức
“0” hải đồ) tại trạm quan trắc mực nước biển cố định hoặc trạm quan trắc mực
nước biển phụ. Sai số này tại trạm quan trắc mực nước chính lấy bằng ±10 cm
và tại các trạm quan trắc phụ lấy bằng ±20 ÷ 30 cm [45].
mAB - sai số trung phương truyền số “0” độ sâu từ các trạm quan trắc
mực nước biển cố định hoặc trạm quan trắc mực nước biển phụ đến các điểm
quan trắc thủy triều tại khu đo. Sai số này lấy bằng ±10 cm [45].
mf - sai số trung phương tính số hiệu chỉnh do thủy triều vào độ sâu của
điểm đo sâu chi tiết trên biển. Theo [45] sai số này không được vượt quá sai
số cho phép đo sâu.
Khi đó công thức (2.13) sẽ có dạng:
22222
0
22222
fABAyZBLVtZ
mmmmmmmmmm ++++++++= (2.20)
Thay các công thức (2.15), (2.17) và (2.18) vào công thức (2.20):
( )
⎥
⎥
⎥
⎦
⎤
⎢
⎢
⎢
⎣
⎡
γ++++++++= γ⎟⎟
⎠
⎞
⎜⎜
⎝
⎛
⎟
⎠
⎞
⎜
⎝
⎛
m.
t
m
V
m
zmmmmmmm
2
22
22
f
2
AB
2
A
2
B
2
L
2
t
2
Z
0
tV.
(2.21)

51. 40
Ký hiệu:
2
f
2
AB
2
A
2
B
2
L
2
t
2
mmmmmma +++++= (2.22)
( )
⎥
⎥
⎥
⎦
⎤
⎢
⎢
⎢
⎣
⎡
++=
⎟⎟
⎠
⎞
⎜⎜
⎝
⎛
⎟
⎟
⎠
⎞
⎜
⎜
⎝
⎛
m
t
m
V
m
b
tv
γγ .
2
22
2
0
(2.23)
Ta có công thức:
bzamz
2222
.+= (2.24)
Thay các giá trị: mt = 0,0001 giây; mL = 5 cm; mB = 1,0 cm; mA = 10
cm; mAB = 10 cm; mf = 10 cm vào công thức (2.22) tính được a = 19,55 cm..
Để xác định hệ số b có thể dựa vào thông tin từ các hãng sản xuất máy
đo sâu. Do các tính chất kỹ thuật nên các thông tin để tính hệ số b không thể
thực hiện được. Vì vậy để xác định hệ số b chúng tôi dựa vào các chỉ tiêu kỹ
thuật trong các quy phạm đo sâu trên thế giới và dựa vào Thông tư số 24/2010
của Bộ Tài nguyên và Môi trường [29] xác định được hệ số b lấy bằng 0,0075.
Cơ sở 2: Căn cứ vào các tài liệu tham khảo về yêu cầu độ chính xác đo sâu
của các nước trên thế giới và ở Việt Nam.
Dựa trên 2 tiêu chí này có thể đưa ra một số chỉ tiêu kỹ thuật về độ
chính xác độ cao của điểm đo sâu trên biển.
Bảng 2.14 - Độ chính xác yêu cầu đo sâu
Tỷ lệ BĐ Độ sâu Z (m) mz (m)
1/5000 Z ≤ 30 m
30 m ≤ Z ≤ 50 m
± 0,3 m
± 0,5 m
1/2000 Z ≤ 30 m
Z > 30 m
± 0,3 m
a = 0,25 m; b = 0,0075
Luận án
đề xuất
1/1000 Z ≤ 20 m
Z > 20 m
± 0,2 m
a = 0,25 m; b = 0,0075
Kết quả tính toán trong các bảng 2.12 và bảng 2.14 là các chỉ tiêu kỹ
thuật trong đo vẽ bản đồ địa hình đáy biển ven bờ tỷ lệ lớn được xây dựng
dựa trên những cơ sở khoa học đã trình bày. Đây mới chỉ là kết quả tính toán
lý thuyết, để khẳng định tính ứng dụng của các chỉ tiêu này cần phải tiếp tục
nghiên cứu, đo đạc thực nghiệm nhằm hoàn thiện thêm.

52. 41
Chương 3
NGHIÊN CỨU KẾT HỢP CÔNG NGHỆ GPS VÀ THỦY ÂM
TRONG ĐO VẼ BẢN ĐỒ ĐỊA HÌNH ĐÁY BIỂN TỶ LỆ LỚN
Qua tìm hiểu tình hình thực tế ở Việt Nam về công tác đo vẽ thành lập
BĐĐHĐB ven bờ tỷ lệ lớn có thể nhận thấy:
Tại Việt Nam đơn vị duy nhất có tầu đo sâu chuyên dụng là Đoàn 6
Hải Quân, các thiết bị định vị GPS và máy đo sâu hồi âm có độ chính xác
cao được ghép nối cố định trên tầu. Mục đích chính phục vụ cho nhiệm vụ
Quốc phòng, không dùng cho mục đích kinh tế, mặt khác do tầu đo lớn nên
không hiệu quả khi đo tại các dự án có quy mô < 100 ÷ 500 ha.
Với các dự án có quy mô diện tích < 100 ÷ 500 ha để tiến hành đo
đạc thành lập BĐĐHĐB ven bờ tỷ lệ lớn thường dùng tầu đo nhỏ (thuê lại
của dân địa phương), công việc bắt đầu là ghép nối, kiểm định hệ thống, đo
thử nghiệm trước khi tiến hành đo đạc chính thức để thu nhận dữ liệu. Do
đó cần phải nghiên cứu phương pháp ghép nối và kiểm định hệ thống GPS
– máy đo sâu hồi âm nhằm đáp ứng các yêu cầu kỹ thuật cần thiết khi đo vẽ
thành lập BĐĐHĐB ven bờ tỷ lệ lớn.
3.1. HỆ THỐNG ĐỊNH VỊ GPS TRÊN BIỂN
3.1.1. Các phương pháp đo GPS thường dùng trong đo vẽ BĐĐHĐB ở
Việt Nam
Do đặc điểm của môi trường đo đạc trên biển rất khó khăn, ảnh
hưởng của sóng, của gió, thủy triều và không có địa vật định hướng nên
công nghệ GPS đặc biệt có hiệu quả trong lĩnh vực đo đạc thành lập bản đồ
địa hình đáy biển.
Dựa vào phương pháp đo, phương pháp hiệu chỉnh số liệu GPS, tên
dịch vụ cung cấp mà có thể ứng dụng các phương pháp đo sau:

53. 42
3.1.1.1. Đo GPS động tức thời (RTK – Real Time Kinematic GPS)
Phương pháp này cho phép xác định được tọa độ điểm đặt máy trạm
động ngay tại thực địa nhờ việc xử lý tức thời số liệu thu vệ tinh tại trạm cố
định và trạm di động trên bộ xử lý số liệu chuyên dụng đi kèm với trạm động
tại thực địa nhưng chỉ cần thu tín hiệu vệ tinh thời gian ngắn ít nhất 1 trị đo (1
Epoch). Nếu khu đo có các điểm tọa độ trong hệ tọa độ địa phương bất kỳ có
thể thực hiện việc đo đạc trong hệ tọa độ địa phương thông qua việc quy
chuyển hệ thống tọa độ (Calibration). Phương pháp đo GPS động tức thời cần
phải có hệ thống truyền số liệu (Radio Link) để truyền liên tục số liệu thu
được tại trạm tĩnh đến thiết bị xử lý số liệu tại trạm động. Hình 3.1 mô tả sơ
đồ nguyên lý hoạt động của phương pháp đo GPS động thời gian thực.
Hình 3.1 - Sơ đồ nguyên lý hoạt động của phương pháp đo GPS - RTK
a. Các thiết bị đo GPS động
Các thiết bị đo GPS – RTK bao gồm máy thu tín hiệu vệ tinh, máy thu
phục vụ cho đo GPS động là thiết bị thu tín hiệu vệ tinh phục vụ cho đo tĩnh
thông thường nhưng được thiết kế gọn nhẹ, thuận tiện cho việc di chuyển đo
đạc tại thực địa. Ngoài chức năng là máy thu vệ tinh có ăng ten trong, bộ nhớ
trong, máy thu loại này còn có các cổng kết nối với thiết bị ngoại vị như thiết
bị điều khiển (Survey controller), hệ thống Radio link truyền số liệu [17].

54. 43
b. Giải pháp kỹ thuật trong đo GPS động
Để giảm được thời gian đo mà vẫn đảm bảo độ chính xác cần thiết các
nhà thiết kế đã đưa ra các giải pháp kỹ thuật đặc biệt đó là thủ tục khởi đo
(Initialization) và quy chuẩn hệ tọa độ (Site Calibration).
* Thủ tục khởi đo (Initialization), cho phép xác định nhanh số nguyên lần
bước sóng từ vệ tinh đến ăng ten máy thu dựa vào việc thu tín hiệu vệ tinh (trị
đo C/A Code và trị đo Phase). Khi đã có được số nguyên đa trị thì việc giải
tọa độ các điểm đo tiếp theo chỉ cần với số lượng ít trị đo (1 ÷ 2 trị đo).
Đường đáy đã biết ở đây có thể chọn là 2 điểm đã biết tọa độ, có thể là
một đoạn thẳng có độ dài xác định được định hướng theo hướng Bắc hoặc
cũng có thể là một đoạn thẳng được đo theo phương pháp tĩnh. Sau khi giải
được số nguyên đa trị qua phép khởi đo, việc đo đạc các điểm khác được tiến
hành chỉ cần thời gian đo ngắn (chỉ cần thu 1 ÷ 2 trị đo) nếu cả trạm cố định
(Base) và trạm động (Rover) đều truy trì việc thu liên tục tín hiệu của ít nhất 4
vệ tinh. Tọa độ của các điểm đo được tính với số liệu đo ít, do vậy số liệu đo
được kiểm tra tại thực địa nếu số liệu thu được trong điều kiện không đảm
bảo độ chính xác (PDOP lớn), thiết bị đo sẽ không cho phép đo. Khi mất tín
hiệu thu vệ tinh hoặc số lượng vệ tinh ít hơn 4 thì thông tin về số nguyên đa
trị bị mất, việc khởi đo phải được tiến hành lại.
* Thủ tục quy chuẩn hệ tọa độ (Site Calibration)
Đo GPS động là một dạng đo GPS tương đối tức là chỉ xác định được số
gia tọa độ trong hệ WGS84 của điểm trạm động so với trạm tĩnh. Để sử dụng
được kết quả này về hệ tọa độ địa phương cần phải có thông số chuyển đổi.
Việc chuyển đổi đó gọi là thủ tục quy chuẩn hệ tọa độ (Site Calibration).
Việc quy chuẩn hệ tọa độ có thể sử dụng một trong 2 cách sau:
+ Sử dụng 7 tham số tính chuyển

55. 44
Để chuyển đổi từ hệ tọa độ GPS (WGS84) về hệ tọa độ địa phương cần
có tham số tính chuyển chính xác giữa 2 hệ thống tọa độ. Các tham số đó là:
- 3 giá trị về độ lệch gốc tọa độ ΔX, ΔY, ΔZ
- 3 tham số về góc xoay của 3 trục tọa độ
- 1 tham số là hệ số tỷ lệ
+ Sử dụng tập hợp điểm song trùng
Chọn ít nhất 3 điểm trong khu đo có tọa độ trong hệ tọa độ địa phương
để đo trong hệ tọa độ WGS84. Trên cơ sở 2 tọa độ trong 2 hệ thống của các
điểm trùng sẽ tính được các thông số quan hệ cục bộ giữa 2 hệ thống tại khu
đo và từ đó tọa độ của các điểm đo khác sẽ được tính theo các thông số này.
3.1.1.2. Phương pháp định vị GPS vi phân
Hình 3.2 - Sơ đồ nguyên lý định vị GPS vi phân
Nếu có 2 máy thu GPS và một hệ thống truyền phát thông tin là có thể
áp dụng kỹ thuật DGPS. Theo phương pháp này, một máy thu đặt tại điểm đã
biết tọa độ gọi là trạm tham chiếu (reference station) còn máy thu khác di
chuyển (máy động - rover) và sẽ được xác định tọa độ với điều kiện tại cả hai
máy số vệ tinh chung quan sát được không ít hơn 4.

56. 45
Vị trí đã biết của điểm đặt máy thu cố định sẽ được sử dụng để tính các
số hiệu chỉnh GPS dưới dạng hiệu chỉnh vị trí điểm (gọi là phương pháp vị trí
– Position method) hoặc hiệu chỉnh các khoảng cách code đã được quan trắc
(gọi là phương pháp hiệu chỉnh trị đo hay phương pháp trị đo – Measurement
method). Các số hiệu chỉnh này sẽ được gửi đi bằng sóng vô tuyến (Radio
link) đến máy động và lập tức tính vị trí điểm để đạt được độ chính xác cao
hơn so với trường hợp định vị tuyệt đối.
Trong phương pháp hiệu chỉnh vị trí điểm, tại trạm tham chiếu A vào
thời điểm t sẽ tính được độ lệch tọa độ theo công thức:
⎪
⎭
⎪
⎬
⎫
−=
−=
−=
)t(ZZ)t(z
)t(YY)t(y
)t(XX)t(x
AA
AA
AA
δ
δ
δ
(3.1)
Trong đó: XA, YA, ZA là tọa độ đã biết trong hệ tọa độ thực dụng của
điểm A.
XA(t), YA(t), ZA(t), là tọa độ định vị tuyệt đối bằng máy thu GPS đặt tại
A ở thời điểm t.
Hiệu tọa độ tính theo (3.1) được coi là số hiệu chỉnh vi phân và lập tức
được phát đi rộng rãi theo phương thức vô tuyến cho các trạm định vị tuyệt
đối khác để kịp hiệu chỉnh vào kết quả định vị (coi như ở cùng thời điểm t).
Tại trạm B, tọa độ định vị tuyệt đối GPS là XB(t), YB(t), ZB(t), khi đó
tọa độ sau cải chính vi phân sẽ là:
⎪
⎭
⎪
⎬
⎫
+=
+=
+=
)t(z)t(ZZ
)t(y)t(YY
)t(x)t(XX
BB
BB
BB
δ
δ
δ
(3.2)
Trong phương pháp hiệu chỉnh trị đo, số hiệu chỉnh cho khoảng cách
giả từ máy thu A đến vệ tinh j được tính theo công thức: