Chương 1 KHÁI QUÁT VỀ CÔNG TÁC TRẮC ĐỊA BIỂN 1. KHÁI NIỆM VỀ BIỂN VÀ ĐẠI DƯƠNG Như chúng ta biết, 3/4 bề mặt trái đất là mặt nước. Trong khi lục địa bị phân cắt thành các mảnh riêng biệt thì mặt nước trên Trái Đất lại liên thông với nhau thành một mảng liên tục được gọi chung là đại dương thế giới. Đại dương thế giới chiếm diện tích 360 triệu km2, khoảng 70,8% trong số 510 km2 diện tích bề mặt của trái đất.370 triệu km3 nước, tức khoảng 94% dung tích nước của lớp thủy quyển trên hành tinh của chúng ta.
Đại dương thế giới (ĐDTG) được phân chia thành các phần khác nhau căn cứ vào đặc điểm cấu tạo địa chất và các dấu hiệu địa lý tự nhiên cụ thể. Đại dương thế giới được hợp thành từ bốn đại dương có tên là: Thái Bình Dương, Đại Tây Dương, Ấn Độ Dương và Bắc Băng Dương. Các đặc trưng địa mạo chính của các đại dương cho ở bảng 1. Đặc điểm hình thái cơ bản của các đại dương thế giới Diện Tỉ lệ so Thể tích Độ sâu tích Vị trí sâu Đại dương sánh các biển (106 Trung Sâu nhất 2 ĐDTG (106 km3) km ) bình nhất Thái Bình 179.034 Vực Marian Dương Thung lũng Đại Tây Dương 93.219 Puetorico Thung lũng Ấn Độ Dương 74.047 Javan Bắc Băng Lòng chảo 13.449 Dương Frama Đại Dương Thế 361.1 Phân loại biển Mỗi đại dương lại bao gồm các biển.
Biển là một phần đại dương ăn sâu vào đất liền hay bị chia cắt bởi các đảo có các đặc tính của chế độ thủy văn riêng biệt. Cũng như đại dương, biển được chia làm nhiều loại. Theo vị trí, người ta chia biển làm bốn loại: Biển giữa các lục địa, biển nội địa, biển ven, giửa điểm các đảo. - Biển giữa các lục địa: Là biển nằm giữa hai lục địa nối với đại dương bằng một hay nhiều eo biển.
Tiêu biểu nhất của loại này là biển Caribe, Đại Trung Hải. - Biển nội địa: Nằm trong phạm vi một lục địa nối với các dương bằng một hay nhiều eo biển. Ví dụ: Ban Tích, Hắc Hải - Biển ven: Nối thông sâu vào đất liền. Ví dụ: Biển Ôkhot.
- Biển giữa các đảo: Là biển ngăn cách đại dương bằng các đảo. Ví dụ: Biển Panda, Suzu. Theo độ sâu, người ta chia biển thành biển sâu và biển cạn. - Biển sâu: Là biển có độ sâu hàng ngàn mét.
Ví dụ: Hắc Hải. 2 - Biển cạn: Là biển có độ sâu dưới vài trăm mét. Ngoài ra, người ta chia biển thành biển hồ và biển máng theo cấu địa chất. - Biển hồ: Là biển có lõm sâu khép kín được hạn chế rõ rệt bằng các giới hạn dưới nước.
- Biển máng: Là biển không có lõm sâu khép kín như thế và độ sâu luôn tăng theo độ xa bờ. Thông thường, các biển sâu là biển hồ, các biển cạn là biển máng. Ngoài ra, đại dương còn bao gồm những phần nhỏ hơn là eo biển, vịnh, đầm và vũng. - Eo biển: Là phần đại dương hay biển tương đối hẹp, duỗi dài giữa hai phần đất và nối hai vùng nước với nhau.
- Vịnh: Là phần đại dương hay biển lấn vào đất liền và ít bị chia cắt bởi các vùng nước chính, do đó chế độ thủy văn khác chút ít so với các vùng nước kín. -Đầm: Là vùng nước gần bờ tách biệt đại dương bằng doi cát tạm thời hay vĩnh viễn. -Vũng:Là vịnh nhỏ được chia cắt rõ rệt với cùng nước chính bằng các vùng đất hay các đảo có chế độ nước riêng.Địa hình đáy đại dương Đại hình đáy đại dương cũng có hình dạng phức tạp và đa dạng như trên đất liền, ở đấy đại dương cũng có dãy núi, có địa hình bị chia cắt mạnh, các vực sâu, cao nguyên và đồng bằng. Đặc trưng cho những vùng rộng lớn của đáy là địa hình kiến tạo và núi lửa mà thực tế là lớp phủ trầm tích và đã bị bóc mòn, ở những vùng độ sâu lớn thể hiện rõ rệt như xói mòn.
Địa hình đáy đại dương chia thành hai mảng lớn, mảng đại dương và mảng lục địa. Ranh giới giữa mảng đại dương và mảnh lục địa được thể hiện bằng ba ranh giới chính: - Đới cuốn nuốt: dải vực sâu; - Phay biến dạng; - Sống giữa đại dương (dãy núi giữa đại dương): là mảng lục địa hướng càng tăng cao, hai lục địa tách ra sẽ tạo thành nền đại dương, hai mảng đại dương đụng vào nhau sẽ tạo nên dãy núi giữa đại dương nằm cạnh các vực sâu.Vai trò của đại dương trong nền kinh tế quốc dân Biển và đại dương đóng vai trò quan trọng trong đời sống con người. Thực tế cho thấy những nước có nền văn minh sớm đều ở ven biển và các nước có cửa ngõ ra biển đều có nền kinh tế phát triển. Vai trò của biển và đại dương trong xã hội loài người được biểu thị qua ba hướng: kinh tế giao thông, lương thực phẩm, nguyên liệu và năng lượng.
Giao thông vận tải Chiếm 80% tổng số hàng hóa lưu thông trên thế giới. Khối lượng vận chuyển hàng hóa bằng đường biển phát triển không ngừng. Lương thực Biển và đại dương là nguồn cung cấp thực phẩm to lớn. Hiện nay biển và địa dương đã cung cấp khoảng 2.000 sản phẩm cho nhân loại.
Chỉ riêng lĩnh vực đánh bắt, hiện nay thế giới đã đạt 70 triệu tấn trên năm bằng 5% sản lượng cá đại dương. Ngoài ra, con người khai thác vô số thực vật và động vật biển để làm dược liệu cũng như nguyên liệu cho công nghiệp hóa chất, giấy, dệt, phân bón cho nông nghiệp. Nguyên liệu và năng lượng Tiềm năng nguyên liệu và năng lượng của biển đại dương rất to lớn, theo ước tính tổng khối lượng chất kết tủa dưới đại dương chiếm khoảng 1.500 tỉ tấn trong đó trữ lượng và chiếm 350 tỉ tấn gấp 300 lần toàn bộ nguyên liệu và năng lượng trên đât liền. Ngoài ra trong chất kết tủa còn có kim loại qúy khác.Chỉ riêng Thái Bình Dương đã có trữ lượng C,Cu,Ni cao hơn so với các mỏ quặng nổi trên đất liền.
Khoáng sản chủ yếu của đại dương là muối (ở nhiệt độ 560 C hàm lượng muối là 20).2 NHIỆM VỤ, YÊU CẦU ĐỘ CHÍNH XÁC VÀ ĐẶC ĐIỂM CỦA CÔNG TÁC TRẮC ĐỊA BIỂN 1. Nhiệm vụ của công tác trắc địa biển Nhiệm vụ cấp bách được đặt ra cho những người làm công tác trắc địa biển là phải xây dựng các mạng lưới trắc địa cơ sở trên biển và các mốc trắc địa riêng biệt phục vụ các công tác trắc địa và các chuyên ngành khác. Các mạng lưới khống chế trên biển rất cần thiết cho các ngành khai thác dầu khí ngoài biển, xác định lãnh hải các quốc gia, các ranh giớ vùng kinh tế, vùng đánh bắt cá và những vùng khác thuộc chủ quyền quốc gia, phục vụ cho công tác dẫn đường và đảm bảo trong hàng hải, điều phối các hoạt động nghiên cứu vũ trụ. Với mục đích đảm bảo độ chính xác cần thiết của công tác trắc địa trong môi trường và đại dương, việc nghiên cứu hình dạng Trái đất và trường lực ngoài của nó trong đại dương; nghiên cứu và hoàn thiện các thuật toán cũng như các trang thiết bị để xử lý các công tác trắc địa trên biển là rất cần thiết.
Trong trắc địa biển có 5 nhiệm vụ cơ bản: + Xây dựng mạng lưới trắc địa biển + Thành lập các loại bản đồ hàng hải + Đo vẽ địa hình đáy biển và đại dương + Điều phối các công tác trắc địa phục vụ cho việc nghiên cứu khoa học, tìm kiếm, thăm dò và khai thác các nguồn tài nguyên trên biển + Nghiên cứu bề mặt vậy lý và trường trọng lực ngoài của Trái Đất trong phạm vi đại dương và sự thay đổi của chúng theo thời gian 1. Đặc điểm của công tác trắc địa biển 1. Tính biến động của môi trường biển Công tác đo đạc trên biển thường được tiến hành trên tàu hoặc trên các thiết bị nổi. Nhưng ngay cả khi được neo thì tàu và các thiết bị khác vẫn bị dịch chuyển tuần hoàn theo một đường cong nào đó.
Tùy vào kích thước và cấu tạo của tàu, vào độ sâu và sóng biển, vào phương và độ lớn lực tác dụng của gió cũng như các dòng biển mà chúng có thể dao động từ vài mét đến vài chục mét và hơn thế nữa. Trong môi trường và điều kiện làm việc như vậy các thông số đo đạc về mặt hình học cũng thay đổi liên tục, vì vậy, độ chính xác kết quả đo cũng không cao cho dù chúng ta có đo đạc nhiều lần. Cũng vì lý do này, mà chúng ta không được thực hiện các phép đo bằng các thiết bị đo góc chính xác cao đặt trên tàu. Tóm lại không thể xây dựng các cơ sở trắc địa bằng phương pháp đo đạc truyền thống.
Xây dựng lưới khống chế đo vẽ biển Do không thể bố trí các mốc trắc địa trên mặt biển và đại dương nên cần phải tiến hành đo nối các điểm khống chế trên biển vào mạng lưới khống chế trắc địa trên đất 4 liền. Phương pháp đo chủ yếu thường dùng là do khoảng cách và các hàm của nó ( hiệu khoảng cách, tổng khoảng cách. Phụ thuộc vào đối tượng công tác ở gần hay xa bờ mà khoảng cách đo có thể dao động từ vài mét đến vài nghìn kilomet. Các khoảng cách này thường được đo bằng các thiết bị điện tử ( Do môi trường biển ảnh hưởng đến đường truyền của sóng điện từ mà đặc điểm cấu tạo của chúng không cho phép đạt độ chính xác cao như các thiết bị điện tử dùng trên đất liền).
Ngoài ra, do ảnh hưởng của môi trường biển làm giảm thiểu độ chính xác của kết quả đo và việc xác định các sai số này là rất khó khăn. Vì vậy, khi đo khoảng cách (từ mốc trên bờ và tàu) có độ dài 30km - 40km thì sai số tương đối đo dài cỡ 1/10000 – 1/5000 là hoàn toàn có thể chấp nhận được. Việc xây dựng và áp dụng các hệ thống dẫn đường vệ tinh(Transit, tsicada, GPS, glonass, galileo,.) vào công tác trắc địa trên biển đã giải quyết được bài toán nâng cao độ chính xác các tọa độ của các đối tượng trên biển, tuy nhiên không thể loại trừ hoàn toàn các mốc trắc địa đặt trên bờ với mục đích là các mốc cơ sở phục vụ cho việc đo vẽ biển và nghiên cứu đại dương. Tính chất vật lý của môi trường biển Việc xác định chính xác tính chất vật lý của môi trường biển là hết sức cần thiết.
Như chúng ta đã biết, trong mọi giải tần của sóng điện từ thì chỉ có những sóng ánh sáng có bước sóng 𝜆 ≈ 0.