CHƯƠNG 1: NHIỆM VỤ CỦA LUẬN VĂN nguyên lý hoạt động cũng như cách thức tính toán hiệu chỉnh các nguồn sai số đo được từ thiết bị vào trong phần mềm xử lý dữ liệu Hypack Max. Với các công thức tính toán hiệu chỉnh tìm hiểu được, học viên mong muốn xây dựng một công cụ phần mềm có khả năng xử lý không chỉ dữ liệu đo sâu hồi âm đơn tia thông thường mà còn có khả năng hiệu chỉnh dữ liệu từ thiết bị motion sensor và sound velocimeter. Ngoài ra, học viên cũng mong muốn tìm hiểu một số thiết bị rẻ tiền để thay thế thiết bị cảm biến chuyển động và thiết bị đo vận tốc sóng âm đắt tiền.3 Ý nghĩa khoa học và ý nghĩa thực tiễn của luận văn: Việc nắm vững nguyên tắc hoạt động, nguyên lý hiệu chỉnh, công thức tính toán các nguồn sai số đo được bằng thiết bị motion sensor và sound velocimeter là rất quan trọng trong công tác thủy đạc dùng máy đo sâu hồi âm đơn tia. Nếu luận văn này được thực hiện thành công, sẽ là một tài liệu tổng hợp tương đối đầy đủ về hệ thống đo sâu hồi âm đơn tia, các nguồn sai số ảnh hưởng lên chúng cũng như cơ sở toán học để hiệu chỉnh các nguồn sai số này.
Vì vậy, luận văn này là một nguồn tài liệu tham khảo quý giá cho các nhà khoa học, các kỹ sư khảo sát thủy đạc, người làm trong lĩnh vực đo đạc khảo sát địa hình dưới nước tại Việt Nam. Đối với người làm trong công tác thủy đạc tại Việt Nam, việc sử dụng các thiết bị motion sensor và sound velocimeter hiện còn khan hiếm do chi phí đầu tư các thiết bị này rất đắc tiền, khó sử dụng và vận hành. Vì thế, nếu luận văn được thực hiện thành công, sẽ cung cấp một công cụ phần mềm để giúp người làm công tác thủy đạc tại Việt Nam có thể kiểm chứng kết quả tính toán hiệu chỉnh các nguồn sai số từ các thiết bị motion sensor và sound velocimter trong đo sâu hồi âm đơn tia khi xử lý dữ liệu bằng các phần mềm đo sâu thương mại.2 – TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU: 1.1 Tình hình nghiên cứu trong nước: HVTH: Dương Minh Âu -3- GVHD: PGS. TS Nguyễn Ngọc Lâu CHƯƠNG 1: NHIỆM VỤ CỦA LUẬN VĂN Lê Trung Chơn.
Giáo trình “Trắc địa biển”. Nhà xuất bản Đại học Quốc gia Tp. Hồ Chí Minh, năm 2003. Tài liệu này trình bày một cách tổng quan, đầy đủ về các kỹ thuật đo sâu, giới thiệu các thiết bị thường sử dụng trong đo sâu, các công thức để tính toán cơ bản, quy trình đo đạc, và thành lập bản đồ địa hình đáy sông (biển), … Đây là một trong những tài liệu tham khảo quý giá ở Việt Nam hiện nay cho người làm công tác đo đạc thành lập bản đồ đáy sông (biển).
Tuy nhiên, nguyên tắc tính toán ảnh hưởng các chuyển động của tàu (thuyền) khảo sát cũng như các yếu tố ảnh hưởng đến giá vận tốc truyền âm trong môi trường nước trong quá trình đo sâu lại chưa được trình bày chi tiết trong tài liệu. Nguyễn Thanh Nhuận, Luận văn Thạc sỹ Kỹ thuật “Tích hợp GPS và Echo sounder để thành lập bản đồ giao thông thủy”, Trường Đại học Bách Khoa Tp. Hồ Chí Minh, năm 2005. Luận văn nghiên cứu các lý thuyết về Địa Tin học như GPS (Global Positioning System), GIS (Geographic Information System) và Trắc địa biển (Hydrographic Surveying).
Từ những lý thuyết đó, tác giả tiến hành xây dựng và phát triển một phần mềm cho phép tích hợp dữ liệu GPS, Echo Sounder và GIS để phục vụ thành lập bản đồ giao thông thủy. Về cơ bản, phần mềm có đầy đủ các tính năng như: thiết kế, hiển thị, thu thập dữ liệu, chuyển đổi tọa độ, xác định các tham số chuyển đổi, … và có thể xử lý hiển thị kết quả ở hệ VN-2000 của Việt Nam. Tuy nhiên, các kiến thức liên quan đến thiết bị motion sensor cũng như sound velocimeter hầu như không được tác giả đề cập đến trong luận văn. Nguyễn Ngọc Lâu, Nguyễn Quang, Nguyễn Tân Sơn, “Nâng cao độ chính xác và tính hiệu quả của quá trình thủy đạc bằng kỹ thuật RTK”, Hội nghị lần thứ nhất của Tổng cục địa chính, Hà Nội, năm 2004.
Bài báo chỉ ra rằng phương pháp đo mực nước gần bờ trong quá trình thủy đạc có thể gây ra sai số lớn hơn sai số độ sâu đến ba lần. Tuy nhiên, đây chỉ là kết quả của việc khảo sát một đoạn sông ngắn, chúng có thể tệ hơn cho vùng biển, nơi tác HVTH: Dương Minh Âu -4- GVHD: PGS. TS Nguyễn Ngọc Lâu CHƯƠNG 1: NHIỆM VỤ CỦA LUẬN VĂN động của gió và sóng lớn hơn nhiều lần. Với kỹ thuật RTK, ta có một công cụ mới chính xác hơn, hiệu quả hơn để tiến hành quá trình thủy đạc.
Tuy nhiên, bài báo chưa xét đến các ảnh hưởng từ thiết bị motion sensor và sound velocimeter. Nguyễn Ngọc Lâu, Nguyễn Quang, Nguyễn Tân Sơn, “Hệ thống thủy đạc chi phí thấp”, Hội nghị Khoa học và Công nghệ lần thứ 9, Đại học Bách Khoa Tp. Hồ Chí Minh, năm 2005. Bài báo trình bày về nghiên cứu một hệ thống thủy đạc chi phí thấp, chỉ bằng ¼ chi phí so với hệ thống thủy đạc hiện đại nhưng vẫn cung cấp độ chính xác yêu cầu sau một quá trình hậu xử lý.
Tuy nhiên, bài báo chưa xét đến các ảnh hưởng từ thiết bị motion sensor và sound velocimeter. Thông tư số 24/2010/TT-BTNMT, về “Đo đạc, thành lập bản đồ địa hình đáy biển bằng máy đo sâu hồi âm đa tia”, Bộ Tài nguyên và Môi trường, Việt Nam, năm 2010. Thông tư số 27/2011/TT-BTNMT, về “Kiểm nghiệm và hiệu chỉnh một số thiết bị đo đạc bản đồ biển”, Bộ Tài nguyên và Môi trường, Việt Nam, năm 2011. Và một số bài báo được đăng trên các tạp chí chuyên ngành khác trong nước.
Tuy nhiên, vẫn chưa phân tích cụ thể ảnh hưởng của các thành phần sai số được đo từ thiết bị motion sensor và sound velocimeter lên hệ thống đo sâu hồi âm đơn tia.2 Tình hình nghiên cứu quốc tế: Sổ tay thủy đạc của Mỹ “Hydrographic surveying”. Department of the Army, U. Army Corps of Engineers, Washington, DC 20314-1000, năm 2002. Sổ tay khảo sát xa bờ của Hà Lan “Handbook of Offshore Surveying”.
Skilltrade BV, Hà Lan, năm 2006. Tài liệu là một cẩm nang bách khoa toàn thư giới thiệu một cách tổng quan tương đối chi tiết về các thiết bị dùng trong các ứng dụng khảo sát xa bờ, và thiết bị motion sensor cũng như sound velocimeter cũng là một trong số rất nhiều thiết bị HVTH: Dương Minh Âu -5- GVHD: PGS. TS Nguyễn Ngọc Lâu CHƯƠNG 1: NHIỆM VỤ CỦA LUẬN VĂN đó. Tuy nhiên đây là dạng sổ tay chuyên ngành phục vụ cho người làm kỹ thuật trong lĩnh vực định vị xa bờ.
Một phần cũng do đối tượng sử dụng tài liệu này là người làm kỹ thuật, đối tượng làm nghiên cứu dùng tài liệu này chủ yếu với mục đích tham khảo, vì thế các tác giả chỉ tập trung giới thiệu nguyên lý hoạt động, nguyên tắc kiểm nghiệm, đo đạc khi sử dụng các thiết bị chứ chưa tập trung phân tích chuyên sâu về các nguồn sai số ảnh hưởng lên kết quả đo sâu hồi âm đơn tia khi sử dụng thiết bị motion sensor và sound velocimeter. Sổ tay thủy đạc của Tổ chức thủy đạc Quốc tế (IHO) “Manual on Hydrography”, Monaco, Pháp, tái bản sau cùng năm 2011. Tài liệu được xem như quyển bách khoa toàn thư về thủy đạc trên thế giới và được công bố rộng rãi, mang tầm quốc tế về lĩnh vực thủy đạc. Các ảnh hưởng cụ thể từ các nguồn sai số của thiết bị motion sensor và sound velocimeter được trình bày rất đầy đủ.
Tuy nhiên, các công thức trên lại mang tính phổ quát và đúng cho mọi trường hợp, cả ảnh hưởng trên hệ thống đơn tia và đa tia. Do đó, người đọc để hiểu rõ ảnh hưởng cụ thể của các nguồn sai số này lên từng hệ thống đo sâu cụ thể nào đó (đơn tia hoặc đa tia) đòi hỏi phải nắm vững kiến thức về các thiết bị đo đạc, nguyên lý vận hành và sử dụng, kiến thức toán học ứng dụng trong lĩnh vực thủy đạc, … thì mới có thể hiểu hết được các công thức được ghi trong tài liệu. Và nhiều luận văn, bài báo khoa học, nhiều nghiên cứu chuyên sâu khác trên thế giới đã thực hiện nhiều nghiên cứu, khảo sát cũng như công bố các kết quả liên quan về ảnh hưởng của các nguồn sai số từ thiết bị motion sensor và sound velocimter lên hệ thống đo sâu hồi âm đơn tia. Tuy nhiên, việc phổ biến và tính bản quyền của các tài liệu này bị giới hạn bởi các tổ chức mà ít được công bố rộng rãi miễn phí trên mạng Internet cho cộng đồng người làm nghiên cứu thủy đạc.
HVTH: Dương Minh Âu -6- GVHD: PGS. TS Nguyễn Ngọc Lâu CHƯƠNG 2: SÓNG ÂM VÀ THIẾT BỊ HOẠT ĐỘNG TRÊN NGUYÊN LÝ SÓNG ÂM CHƯƠNG 2 SÓNG ÂM VÀ THIẾT BỊ HOẠT ĐỘNG TRÊN NGUYÊN LÝ SÓNG ÂM HVTH: Dương Minh Âu -7- GVHD: PGS. TS Nguyễn Ngọc Lâu CHƯƠNG 2: SÓNG ÂM VÀ THIẾT BỊ HOẠT ĐỘNG TRÊN NGUYÊN LÝ SÓNG ÂM Sự phát triển của đo đạc địa hình dưới nước có liên quan chặt chẽ với việc hoàn thiện không ngừng của phương pháp đo sâu. Trước khi máy đo sâu hồi âm ra đời, việc đo vẽ địa hình dưới nước chỉ dựa vào quả dọi chì đo sâu.
Phương pháp đo sâu nguyên thuỷ này không những độ chính xác rất thấp, tốn công tốn thời gian mà còn cho hiệu suất không cao vì chỉ có thể đo sâu từng điểm khi con tàu đứng yên. Do đó, căn cứ vào tư liệu độ sâu có hạn mà quả dọi chì đo sâu đo được, không thể tiến hành đo vẽ địa hình dưới nước và nghiên cứu sự phát triển của hải dương. Máy đo sâu hồi âm xuất hiện vào những năm 20 (của thế kỷ 20) đo sâu bằng cách phát sóng âm xuống nước theo phương thẳng đứng và thu sóng phản xạ từ đáy, dựa vào thời gian sóng âm đi và về để tính độ sâu. Khi tàu đo đi trên mặt nước sẽ đo được một đường độ sâu liên tục, thông qua sự biến đổi của độ sâu đo được có thể xác định địa hình địa mạo của đáy biển.
Dùng máy đo sâu hồi âm để đo địa hình dưới nước là một phương pháp đo đạc thông dụng nhất.1 – MÁY ĐO SÂU HỒI ÂM: 2.1 Khái niệm: Máy đo sâu là một thiết bị điện dùng để xác định độ sâu của lớp nước dưới đáy tàu.
