Luận án tiến sĩ: Ứng dụng phương pháp wavelet để phân tích vận tốc và biến dạng không gian

• Tác giả: Lại Văn Thủy
• Người hướng dẫn: GS. Đặng Hùng Võ
• Trường học: Viện Khoa Học Đo Đạc Và Bản Đồ
• Chuyên ngành: Kỹ Thuật Trắc Địa Bản Đồ
• Đề tài: Nghiên Cứu Ứng Dụng Phương Pháp Wavelet Trong Phân Tích Vận Tốc Và Biến Dạng Không Gian
• Loại tài liệu: luận án tiến sĩ kỹ thuật
• Năm xuất bản: 2020
• Địa điểm: Hà Nội

• LỜI CAM ĐOAN
• LỜI CẢM ƠN
• 1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU
• 1.1. Những khái niệm cơ bản trong nghiên cứu biến dạng vỏ Trái Đất
• 1.2. Mảng kiến tạo
• 1.3. Đứt gãy kiến tạo
• 1.4. Các hướng nghiên cứu biến dạng vỏ Trái Đất
• 1.5. Tình hình nghiên cứu biến dạng vỏ Trái Đất bằng phương pháp trắc địa ở Việt Nam
• 1.6. Tổng quan về khả năng ứng dụng phương pháp xấp xỉ sóng nhỏ trong trắc địa ở Việt Nam và trên thế giới
• 1.7. Tổng quan về phương pháp xấp xỉ sóng nhỏ
• 1.8. Tổng quan về ứng dụng phương pháp xấp xỉ sóng nhỏ trong trắc địa trên thế giới. Tình hình nghiên cứu ở Việt Nam
• 1.9. Kết luận Chương 1
• 2. CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT XẤP XỈ SÓNG NHỎ TRONG NGHIÊN CỨU BIẾN DẠNG VỎ TRÁI ĐẤT
• 2.1. Cơ sở lý thuyết của hàm sóng nhỏ DOG trên mặt cầu
• 2.2. Tính vận tốc chuyển dịch địa phương từ số liệu đo GNSS
• 2.3. Nội suy trường vận tốc chuyển dịch địa phương bằng phương pháp xấp xỉ sóng nhỏ
• 2.4. Tính các đại lượng biến dạng
• 2.5. Tính tensor gradient vận tốc
• 2.6. Tính tốc độ xoay (Rotation rate)
• 2.7. Tính tốc độ biến dạng (Strain rate)
• 2.8. Tính tốc độ trương nở (Dilatation rate)
• 2.9. Kết luận Chương 2
• 3. CHƯƠNG 3: THỰC NGHIỆM TÍNH TOÁN CÁC ĐẠI LƯỢNG BIẾN DẠNG VỎ TRÁI ĐẤT KHU VỰC MIỀN BẮC VIỆT NAM
• 3.1. Đánh giá, phân tích chất lượng số liệu thực nghiệm
• 3.2. Đánh giá, phân tích chất lượng mốc quan trắc
• 3.3. Đánh giá, phân tích chất lượng dữ liệu quan trắc
• 3.4. Đánh giá, phân tích kết quả tính vận tốc chuyển dịch tuyệt đối của các điểm trong mạng lưới quan trắc
• 3.5. Tính vận tốc chuyển dịch địa phương tại các điểm quan trắc
• 3.6. Sơ đồ quy trình tính toán
• 3.7. Xây dựng modul tính vận tốc chuyển dịch chung của khu vực
• 3.8. Kết quả tính vận tốc chuyển dịch chung của khu vực
• 3.9. Nội suy trường vận tốc chuyển dịch địa phương
• 3.10. Sơ đồ quy trình tính toán
• 3.11. Phần mềm phân tích, nội suy vận tốc chuyển dịch
• 3.12. Kết quả phân tích, nội suy trường vận tốc chuyển dịch. Tính các đại lượng biến dạng
• 3.13. Sơ đồ quy trình tính toán
• 3.14. Phần mềm tính toán các đại lượng biến dạng
• 3.15. Kết quả tính toán, biên tập bản đồ trường biến dạng khu vực miền Bắc Việt Nam
• 3.16. Đánh giá hiệu quả của phương pháp xấp xỉ sóng nhỏ
• 3.17. Đánh giá kết quả phân tích biến dạng của phương pháp xấp xỉ sóng nhỏ với phương pháp tính biến dạng Frank
• 3.18. Đánh giá kết quả tính biến dạng của phương pháp xấp xỉ sóng nhỏ so với các kết quả tính biến dạng trên khu vực Miền Bắc trước đó
• 3.19. Thảo luận, đánh giá chung về phương pháp xấp xỉ sóng nhỏ
• 3.20. Kết luận Chương 3
• KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
• TÀI LIỆU THAM KHẢO
• DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH ĐÃ CÔNG BỐ LIÊN QUAN ĐẾN LUẬN ÁN CỦA NGHIÊN CỨU SINH

I. Giới thiệu về phương pháp wavelet

Phương pháp wavelet là một công cụ mạnh mẽ trong phân tích tín hiệu và hình ảnh. Nó cho phép phân tích các tín hiệu không ổn định và biến đổi theo thời gian. Trong nghiên cứu này, phương pháp wavelet được áp dụng để phân tích vận tốc và biến dạng không gian của vỏ Trái Đất. Kỹ thuật này giúp xác định các đặc điểm của chuyển động địa chất một cách chính xác hơn so với các phương pháp truyền thống. Việc sử dụng phương pháp wavelet trong phân tích vận tốc cho phép phát hiện các biến đổi nhỏ trong chuyển động của vỏ Trái Đất, từ đó cung cấp thông tin quan trọng cho việc dự báo các hiện tượng địa chất. Theo nghiên cứu của Tape, C (2009), phương pháp này đã được áp dụng thành công ở nhiều quốc gia, cho thấy tính khả thi và hiệu quả của nó trong việc phân tích biến dạng không gian.

1.1. Lý thuyết cơ bản về phương pháp wavelet

Lý thuyết wavelet dựa trên việc phân tích tín hiệu thành các thành phần khác nhau bằng cách sử dụng các hàm sóng nhỏ. Các hàm này cho phép phân tích tín hiệu ở nhiều tần số khác nhau, từ đó giúp phát hiện các đặc điểm quan trọng trong dữ liệu. Trong nghiên cứu này, phương pháp wavelet được sử dụng để phân tích vận tốc chuyển dịch của các điểm quan trắc trong mạng lưới GPS. Kỹ thuật này cho phép nội suy và xác định các trường biến dạng không gian một cách chính xác. Việc áp dụng phương pháp wavelet trong phân tích biến dạng giúp cải thiện độ chính xác của các kết quả tính toán, từ đó cung cấp thông tin hữu ích cho các nghiên cứu về địa chất và trắc địa.

II. Phân tích vận tốc và biến dạng không gian

Phân tích vận tốc và biến dạng không gian là một phần quan trọng trong nghiên cứu địa chất. Việc xác định các trường vận tốc chuyển dịch giúp hiểu rõ hơn về các hoạt động kiến tạo của vỏ Trái Đất. Trong nghiên cứu này, dữ liệu từ mạng lưới GPS được xử lý bằng phương pháp wavelet để xác định các trường biến dạng. Kết quả cho thấy rằng các đứt gãy trong khu vực miền Bắc Việt Nam có hoạt động mạnh, với tốc độ chuyển dịch đáng kể. Việc sử dụng phương pháp wavelet cho phép phát hiện các biến đổi nhỏ trong vận tốc chuyển dịch, từ đó cung cấp thông tin quan trọng cho việc dự báo các hiện tượng địa chất. Theo kết quả phân tích, các điểm quan trắc cho thấy sự thay đổi rõ rệt trong biến dạng không gian, điều này có thể liên quan đến các hoạt động kiến tạo trong khu vực.

2.1. Kết quả phân tích vận tốc

Kết quả phân tích vận tốc cho thấy rằng các điểm quan trắc trong mạng lưới GPS có sự chuyển dịch đáng kể. Việc áp dụng phương pháp wavelet đã giúp xác định chính xác các trường vận tốc chuyển dịch địa phương. Các số liệu cho thấy rằng tốc độ chuyển dịch ở khu vực Tây Bắc Việt Nam cao hơn so với các khu vực khác. Điều này cho thấy sự hoạt động mạnh mẽ của các đứt gãy trong khu vực. Kết quả này không chỉ cung cấp thông tin về hoạt động kiến tạo mà còn có thể được sử dụng để dự báo các hiện tượng địa chất trong tương lai.

III. Ứng dụng thực tiễn của nghiên cứu

Nghiên cứu ứng dụng phương pháp wavelet trong phân tích vận tốc và biến dạng không gian có nhiều giá trị thực tiễn. Kết quả nghiên cứu có thể được sử dụng để xây dựng các hệ thống cảnh báo sớm cho các hiện tượng địa chất như động đất hay lở đất. Việc hiểu rõ về biến dạng không gian giúp các nhà khoa học và kỹ sư có thể thiết kế các công trình xây dựng an toàn hơn. Hơn nữa, các kết quả từ nghiên cứu này có thể hỗ trợ trong việc quy hoạch và phát triển hạ tầng, đặc biệt là ở những khu vực có nguy cơ cao về tai biến địa chất. Theo các chuyên gia, việc áp dụng phương pháp wavelet trong phân tích vận tốc và biến dạng sẽ mở ra nhiều cơ hội mới cho nghiên cứu địa chất và trắc địa tại Việt Nam.

3.1. Tác động đến quy hoạch và phát triển

Kết quả nghiên cứu có thể được áp dụng trong quy hoạch và phát triển hạ tầng tại các khu vực có nguy cơ cao về tai biến địa chất. Việc hiểu rõ về vận tốc và biến dạng không gian giúp các nhà quy hoạch có thể đưa ra các quyết định chính xác hơn trong việc xây dựng các công trình. Hơn nữa, thông tin từ nghiên cứu có thể được sử dụng để thiết kế các hệ thống cảnh báo sớm, từ đó giảm thiểu thiệt hại do các hiện tượng địa chất gây ra. Việc áp dụng phương pháp wavelet trong phân tích biến dạng không chỉ mang lại lợi ích cho nghiên cứu mà còn cho sự phát triển bền vững của khu vực.