Luận án: Ứng dụng GPS RTK trong thủy đạc đảm bảo an toàn hàng hải tại Việt Nam

Luận án nghiên cứu ứng dụng công nghệ GPS động thời gian thực (RTK) trong thủy đạc nhằm đảm bảo an toàn hàng hải trong điều kiện Việt Nam.

• Tác giả: Nguyễn Thị Hồng
• Người hướng dẫn: TS. Đặng Nam Chinh
• Trường học: Trường Đại Học Mỏ - Địa Chất
• Chuyên ngành: Kỹ thuật trắc địa – bản đồ
• Đề tài: Nghiên cứu ứng dụng công nghệ GPS động thời gian thực trong công tác thủy đạc phục vụ bảo đảm an toàn hàng hải trong điều kiện Việt Nam
• Loại tài liệu: Luận án tiến sĩ
• Năm xuất bản: 2021
• Địa điểm: Hà Nội

Tóm tắt

I. Tổng quan công nghệ GPS RTK trong thủy đạc và an toàn hàng hải

Trong bối cảnh kinh tế biển ngày càng phát triển, vai trò của công tác bảo đảm an toàn hàng hải trở nên quan trọng hơn bao giờ hết. Một trong những yếu tố cốt lõi của an toàn hàng hải là dữ liệu thủy đạc chính xác và kịp thời. Khảo sát thủy đạc truyền thống, mặc dù có giá trị lịch sử, nhưng đối mặt với nhiều hạn chế về độ chính xác và hiệu quả. Sự ra đời của công nghệ GNSS RTK (Global Navigation Satellite System - Real-Time Kinematic) đã tạo ra một cuộc cách mạng, cung cấp một giải pháp định vị với độ chính xác centimet trong thời gian thực. Ứng dụng công nghệ này trong lĩnh vực thủy đạc không chỉ là một bước tiến về kỹ thuật mà còn là một yêu cầu cấp thiết để hiện đại hóa ngành hàng hải Việt Nam. Công nghệ này sử dụng dữ liệu hiệu chỉnh thời gian thực từ một trạm tham chiếu (Base Station) hoặc một mạng lưới các trạm Cors (Continuously Operating Reference Station) để loại bỏ các sai số vốn có trong tín hiệu vệ tinh. Nhờ đó, máy thu GNSS RTK lắp đặt trên tàu khảo sát có thể xác định tọa độ và độ cao với độ tin cậy vượt trội so với các phương pháp định vị vi phân (DGPS) trước đây. Luận án tiến sĩ của Nguyễn Thị Hồng (2021) đã chỉ rõ, việc tích hợp công nghệ GPS RTK (hay rộng hơn là GNSS RTK) với các thiết bị định vị vệ tinh chính xác cao khác như máy đo sâu hồi âm mở ra khả năng tự động hóa và nâng cao chất lượng của công tác thành lập hải đồ, nạo vét luồng lạch, và giám sát hàng hải. Sự kết hợp này giúp giải quyết các bài toán phức tạp về quy chiếu độ sâu, loại bỏ sự phụ thuộc vào các trạm quan trắc mực nước ven bờ, từ đó xây dựng một cơ sở dữ liệu hải đồ thống nhất và đồng bộ trên toàn vùng biển.

1.1. Vai trò của định vị vệ tinh chính xác cao trong hàng hải

An toàn và hiệu quả trong hoạt động hàng hải hiện đại phụ thuộc trực tiếp vào chất lượng của dữ liệu định vị. Thiết bị định vị vệ tinh chính xác cao không còn là một công cụ hỗ trợ mà đã trở thành nền tảng cho mọi hoạt động, từ dẫn đường tàu thuyền đến quản lý cảng biển. Độ chính xác ở cấp độ mét của các hệ thống GPS thông thường không đủ để đáp ứng các yêu cầu kỹ thuật khắt khe của công tác khảo sát thủy đạc phục vụ nạo vét luồng lạch hay xây dựng các bản đồ địa hình đáy biển tỷ lệ lớn. Sự cần thiết của độ chính xác centimet trở nên rõ ràng khi các hoạt động này đòi hỏi sai số tối thiểu để đảm bảo an toàn cho các phương tiện có tải trọng lớn và mớn nước sâu.

1.2. Khái niệm cốt lõi và nguyên lý của công nghệ GNSS RTK

Công nghệ GNSS RTK là phương pháp định vị vi phân động, hoạt động dựa trên việc sử dụng tín hiệu sóng tải (carrier phase) từ các vệ tinh. Một máy thu đặt tại điểm gốc có tọa độ chính xác (trạm Base hoặc trạm Cors) sẽ tính toán sai số của tín hiệu vệ tinh và gửi dữ liệu hiệu chỉnh thời gian thực đến máy thu di động (Rover) trên tàu. Máy Rover nhận dữ liệu này và áp dụng các thuật toán phức tạp để giải quyết số nguyên đa trị (integer ambiguity), từ đó xác định vị trí của mình với độ chính xác centimet. Quá trình này giúp loại bỏ hầu hết các nguồn sai số như sai số quỹ đạo vệ tinh, sai số đồng hồ, và ảnh hưởng của tầng điện ly, tầng đối lưu.

II. Thách thức của phương pháp khảo sát thủy đạc truyền thống

Các phương pháp khảo sát thủy đạc truyền thống tại Việt Nam, dù đã được cải tiến, vẫn tồn tại nhiều thách thức cố hữu, ảnh hưởng trực tiếp đến chất lượng và tính thống nhất của dữ liệu hàng hải. Vấn đề lớn nhất nằm ở việc xác định và quy chiếu độ sâu. Theo quy định, độ sâu phải được quy chiếu về mặt "0" hải đồ, tương ứng với mực nước triều thiên văn thấp nhất. Để làm được điều này, các đơn vị khảo sát bắt buộc phải thiết lập các trạm quan trắc mực nước (QTMN) ven bờ. Tuy nhiên, theo nghiên cứu của Nguyễn Thị Hồng (2021), việc coi mặt biển thấp nhất tại trạm QTMN trùng với mặt biển thấp nhất tại vị trí đo sâu ở ngoài khơi là "chưa có cơ sở khoa học". Sự khác biệt về chế độ thủy triều, địa hình, và các yếu tố hải văn giữa các khu vực khác nhau tạo ra sai số đáng kể, đặc biệt ở các vùng tiếp biên giữa hai chế độ triều khác nhau. Hơn nữa, công tác vận hành trạm QTMN rất tốn kém về nhân lực, thời gian và không thể tự động hóa hoàn toàn quá trình xử lý dữ liệu. Một thách thức khác là tính đồng bộ của hệ tọa độ. Dù hệ tọa độ VN2000 đã được áp dụng, việc liên kết dữ liệu đo đạc từ nhiều dự án, nhiều thời điểm khác nhau vẫn gặp khó khăn. Các phương pháp định vị trước đây như DGPS chỉ cho độ chính xác ở cấp độ mét, không đủ để thành lập hải đồ và bình đồ tỷ lệ lớn, đặc biệt cho các công tác yêu cầu độ chi tiết cao như đo đạc công trình ngầm hay giám sát biến dạng luồng lạch. Những hạn chế này làm giảm hiệu quả công tác bảo đảm an toàn hàng hải và cản trở việc xây dựng một cơ sở dữ liệu hải đồ quốc gia thống nhất, hiện đại.

2.1. Sai số từ việc quan trắc mực nước tại các trạm ven bờ

Việc ngoại suy dữ liệu từ một trạm quan trắc mực nước (QTMN) ven bờ ra một vùng biển rộng lớn là nguồn gây sai số hệ thống nghiêm trọng. Chế độ thủy triều tại Việt Nam rất đa dạng, từ nhật triều đều ở Vịnh Bắc Bộ đến bán nhật triều không đều ở vùng biển phía Nam. Sự chênh lệch về biên độ và pha triều giữa vị trí trạm QTMN và điểm đo sâu có thể lên đến hàng chục centimet, thậm chí lớn hơn. Sai số này không chỉ ảnh hưởng đến giá trị độ sâu ghi nhận mà còn làm sai lệch hình thái của bản đồ địa hình đáy biển, gây nguy hiểm tiềm tàng cho hoạt động hàng hải.

2.2. Hạn chế về tính đồng bộ dữ liệu trên vùng biển rộng lớn

Khi thực hiện các dự án khảo sát thủy đạc trên phạm vi rộng, việc sử dụng nhiều trạm QTMN khác nhau dẫn đến tình trạng dữ liệu không đồng bộ. Mỗi trạm có một mặt "0" hải đồ cục bộ, gây ra các "bậc thang" dữ liệu tại khu vực tiếp giáp. Vấn đề này làm phức tạp hóa quá trình biên tập và thành lập hải đồ, đồng thời cản trở việc xây dựng các mô hình số địa hình đáy biển (DTM) liền mạch. Việc thiếu một mặt quy chiếu độ cao thống nhất trên toàn vùng biển là một rào cản lớn đối với công tác quản lý tổng hợp tài nguyên và môi trường biển, cũng như đảm bảo an ninh hàng hải.

III. Giải pháp GNSS CORS RTK Cách mạng hóa ngành khảo sát biển

Công nghệ GNSS CORS RTK nổi lên như một giải pháp toàn diện để khắc phục những nhược điểm của phương pháp truyền thống. Thay vì thiết lập một trạm Base tạm thời cho mỗi dự án, hệ thống này tận dụng mạng lưới các trạm Cors được xây dựng và vận hành liên tục. Các trạm này được đặt tại các vị trí ổn định, có tọa độ được xác định với độ chính xác rất cao trong hệ quy chiếu quốc gia và quốc tế. Dữ liệu từ mạng lưới trạm CORS được xử lý tại một trung tâm điều khiển, tạo ra các mô hình hiệu chỉnh khu vực (như FKP, MAC) hoặc tạo ra một trạm tham chiếu ảo (VRS) gần vị trí của người dùng. Tàu khảo sát chỉ cần một máy thu GNSS RTK có khả năng kết nối Internet (qua sóng 3G/4G) để nhận dữ liệu hiệu chỉnh thời gian thực từ trung tâm. Ưu điểm vượt trội của phương pháp này là loại bỏ hoàn toàn công đoạn xây dựng trạm Base, tiết kiệm chi phí, thời gian và nhân lực. Luận án của Nguyễn Thị Hồng (2021) khẳng định, công nghệ GNSS CORS RTK "hoàn toàn đáp ứng yêu cầu về độ chính xác xác định tọa độ vị trí mặt bằng". Thực nghiệm tại cảng Lạch Huyện cho thấy độ lệch tọa độ giữa phương án CORS RTK và Base RTK là rất nhỏ, chứng tỏ tính khả thi và độ tin cậy cao của công nghệ này trong điều kiện Việt Nam. Việc ứng dụng thiết bị định vị vệ tinh chính xác cao này không chỉ nâng cao độ chính xác mà còn mở rộng phạm vi hoạt động lên đến 50-70 km từ trạm Cors gần nhất, phù hợp cho các hoạt động khảo sát thủy đạc ven bờ và xa bờ.

3.1. Nguyên lý hoạt động của máy thu GNSS RTK và mạng lưới trạm Cors

Mạng lưới trạm Cors quốc gia thu tín hiệu từ các hệ thống vệ tinh (GPS, GLONASS, Galileo, BeiDou) 24/7 và truyền dữ liệu về trung tâm xử lý. Tại đây, phần mềm chuyên dụng sẽ tính toán và mô hình hóa các nguồn sai số trong một khu vực rộng lớn. Khi một máy thu GNSS RTK trên tàu kết nối vào hệ thống, nó sẽ gửi vị trí gần đúng của mình. Trung tâm sẽ gửi lại một gói dữ liệu hiệu chỉnh thời gian thực đã được tối ưu hóa cho vị trí đó. Quá trình này giúp máy thu Rover đạt được trạng thái "Fixed Solution" một cách nhanh chóng và ổn định, đảm bảo độ chính xác centimet trong suốt quá trình đo đạc.

3.2. Lợi ích vượt trội về độ chính xác và hiệu quả kinh tế

So với phương pháp Base RTK, CORS RTK mang lại hiệu quả kinh tế rõ rệt. Các tổ chức không cần đầu tư và duy trì trạm Base riêng, giảm chi phí thiết bị và nhân sự vận hành. Quan trọng hơn, độ chính xác của CORS RTK có tính đồng bộ và thống nhất cao hơn do được liên kết trực tiếp với hệ tọa độ VN2000 quốc gia. Điều này loại bỏ các sai số tương đối giữa các dự án khác nhau. Tầm hoạt động rộng lớn cũng cho phép thực hiện các tuyến khảo sát dài, liên tục mà không bị gián đoạn do mất tín hiệu hiệu chỉnh, nâng cao đáng kể năng suất công việc.

IV. Phương pháp tích hợp GPS RTK với đo sâu và quy chiếu mô hình

Sức mạnh thực sự của công nghệ GPS RTK trong thủy đạc được phát huy tối đa khi tích hợp đồng bộ với máy đo sâu hồi âm và các mô hình mặt biển. Hệ thống tích hợp này cho phép xác định đồng thời cả tọa độ mặt bằng (X, Y) và độ cao trắc địa (h) của anten trên tàu với độ chính xác centimet. Từ độ cao trắc địa này, kết hợp với các thông số lắp đặt thiết bị và dữ liệu từ cảm biến chuyển động (hiệu chỉnh sóng, lắc ngang, chúi dọc), hệ thống có thể tính toán trực tiếp độ cao trắc địa của đáy biển. Bước đột phá tiếp theo là việc quy chiếu độ sâu. Thay vì sử dụng số liệu từ trạm quan trắc mực nước, nghiên cứu của Nguyễn Thị Hồng (2021) đề xuất hai phương pháp tiên tiến. Thứ nhất là sử dụng mô hình thủy động lực học như MIKE 21 FM để tính toán độ cao mực nước tại mọi điểm, mọi thời điểm trong khu vực khảo sát, thay thế cho việc quan trắc thủy triều. Thứ hai, và quan trọng hơn, là quy chiếu trực tiếp trị đo sâu về một mô hình mặt biển thống nhất, cụ thể là mô hình mặt biển thấp nhất khu vực MBTNKV170. Phương pháp này loại bỏ hoàn toàn sự phụ thuộc vào các trạm QTMN cục bộ, đảm bảo tất cả dữ liệu độ sâu trên vùng biển ven bờ Việt Nam được quy chiếu về cùng một mặt chuẩn duy nhất. Điều này tạo ra cơ sở khoa học vững chắc để thành lập hải đồ điện tử và xây dựng cơ sở dữ liệu địa hình đáy biển quốc gia liền mạch, phục vụ hiệu quả cho quản lý công trình ven biển và đảm bảo an toàn hàng hải.

4.1. Tích hợp GNSS RTK và máy đo sâu hồi âm SBES MBES

Quy trình tích hợp bao gồm việc lắp đặt anten của máy thu GNSS RTK và đầu biến năng của máy đo sâu hồi âm trên tàu, sau đó xác định chính xác vị trí tương đối (offset) giữa chúng trong một hệ tọa độ tàu. Dữ liệu từ cả hai thiết bị được đồng bộ hóa về thời gian (thường là qua tín hiệu PPS - Pulse Per Second từ máy thu GNSS) và được ghi lại bởi một phần mềm thu thập dữ liệu thủy đạc. Phần mềm này sẽ kết hợp tọa độ, độ cao từ GNSS RTK và giá trị độ sâu từ máy hồi âm để tính toán ra tọa độ và độ sâu cuối cùng của mỗi điểm dưới đáy biển.

4.2. Quy chiếu trị đo sâu dựa trên mô hình mặt biển thấp nhất

Mô hình mặt biển thấp nhất khu vực (ví dụ MBTNKV170) là một bề mặt số biểu diễn mực nước triều thiên văn thấp nhất trên toàn vùng biển. Bằng cách sử dụng công nghệ GNSS RTK, ta xác định được độ cao trắc địa (h) của đáy biển so với ellipsoid WGS-84. Đồng thời, tại cùng tọa độ đó, ta nội suy được độ cao trắc địa của mô hình mặt biển thấp nhất (h_MBTN). Độ sâu hải đồ (D) cần tìm chính là hiệu số giữa hai giá trị này: D = h_MBTN - h. Phương pháp này đảm bảo tính chính xác, đồng đều và thống nhất của dữ liệu độ sâu, là nền tảng để xây dựng cơ sở dữ liệu hải đồ quốc gia.

V. Ứng dụng thực tiễn của GPS RTK trong giám sát an toàn hàng hải

Việc áp dụng công nghệ GPS RTK đã và đang mang lại những lợi ích thiết thực cho nhiều hoạt động bảo đảm an toàn hàng hải tại Việt Nam. Một trong những ứng dụng quan trọng nhất là công tác khảo sát định kỳ và đột xuất phục vụ nạo vét luồng lạch. Nhờ khả năng cung cấp bản đồ địa hình đáy biển có độ chính xác và chi tiết cao, các nhà quản lý có thể xác định chính xác khối lượng cần nạo vét, giám sát tiến độ thi công và nghiệm thu công trình một cách hiệu quả, tiết kiệm chi phí. Dữ liệu này cũng là đầu vào quan trọng để cập nhật hải đồ, phát hành thông báo hàng hải, cảnh báo các chướng ngại vật mới xuất hiện. Trong lĩnh vực giám sát hàng hải, công nghệ này giúp nâng cao năng lực của các hệ thống VTS (Vessel Traffic Service). Việc định vị phao tiêu, đèn báo hiệu và các công trình phụ trợ hàng hải khác với độ chính xác centimet giúp tạo ra một hệ thống dẫn đường tin cậy. Khi một phao tiêu bị dịch chuyển do bão hoặc va chạm, vị trí mới của nó có thể được xác định nhanh chóng để cảnh báo cho tàu thuyền. Hơn nữa, công nghệ này còn được ứng dụng trong quản lý công trình ven biển và đo đạc công trình ngầm như đường ống, cáp quang. Các giải pháp định vị cho cảng biển dựa trên GPS RTK giúp tối ưu hóa việc điều phối tàu ra vào, neo đậu, và bốc dỡ hàng hóa, góp phần nâng cao hiệu quả khai thác cảng và đảm bảo an ninh hàng hải.

5.1. Thành lập hải đồ điện tử và bản đồ địa hình đáy biển chi tiết

Độ chính xác và mật độ điểm đo cao do hệ thống GNSS RTK tích hợp máy đo sâu đa tia (MBES) cung cấp là cơ sở để thành lập hải đồ điện tử (ENC) đạt tiêu chuẩn của Tổ chức Thủy đạc Quốc tế (IHO). Các bản đồ địa hình đáy biển chi tiết này không chỉ phục vụ dẫn đường tàu thuyền mà còn hỗ trợ nghiên cứu khoa học biển, quy hoạch không gian biển và đánh giá tác động môi trường.

5.2. Nâng cao hiệu quả hệ thống VTS và định vị phao tiêu

Một hệ thống VTS hiệu quả đòi hỏi nền tảng bản đồ số chính xác. Dữ liệu từ các cuộc khảo sát thủy đạc bằng GNSS RTK giúp xây dựng nền bản đồ này. Công tác định vị phao tiêu và các báo hiệu hàng hải khác bằng RTK đảm bảo chúng được đặt đúng vị trí thiết kế. Sai số định vị nhỏ giúp các hệ thống nhận dạng tự động (AIS) và radar hoạt động chính xác hơn, tăng cường khả năng giám sát và điều phối giao thông, giảm thiểu nguy cơ va chạm.

VI. Tương lai GPS RTK Xu hướng và tiềm năng cho ngành hàng hải VN

Công nghệ GPS RTK, đặc biệt là mạng lưới trạm Cors, sẽ tiếp tục là xu hướng chủ đạo trong hiện đại hóa ngành đo đạc bản đồ và hàng hải Việt Nam. Tương lai của công nghệ này không chỉ dừng lại ở việc cải thiện độ chính xác mà còn hướng tới việc tự động hóa và tích hợp sâu hơn vào các hệ thống thông minh. Tiềm năng lớn nhất là xây dựng thành công một cơ sở dữ liệu hải đồ số quốc gia thống nhất, được cập nhật theo thời gian thực. Dữ liệu từ các cuộc khảo sát thủy đạc sử dụng GPS RTK sẽ là nền tảng để tạo ra các "cặp song sinh kỹ thuật số" (Digital Twins) cho các luồng lạch, bến cảng. Mô hình này cho phép mô phỏng, dự báo các thay đổi về địa hình đáy biển, tình hình sa bồi, từ đó đưa ra các kế hoạch nạo vét luồng lạch và duy tu một cách chủ động. Hơn nữa, việc tích hợp dữ liệu định vị chính xác cao vào hệ thống VTS và các nền tảng hàng hải thông minh (Smart Maritime) sẽ góp phần nâng cao an ninh hàng hải, hỗ trợ các hoạt động tìm kiếm cứu nạn, ứng phó sự cố tràn dầu và quản lý tài nguyên biển bền vững. Việc tiếp tục đầu tư, hoàn thiện mạng lưới trạm Cors ven biển và ban hành các tiêu chuẩn kỹ thuật đồng bộ là những bước đi chiến lược để Việt Nam khai thác tối đa tiềm năng của công nghệ GNSS RTK, khẳng định chủ quyền và vị thế quốc gia biển.

6.1. Hướng tới xây dựng cơ sở dữ liệu hải đồ quốc gia thống nhất

Kết quả nghiên cứu của luận án đã chứng minh cơ sở khoa học cho việc quy chiếu độ sâu dựa trên mô hình mặt biển thống nhất. Đây là tiền đề quan trọng nhất để xây dựng một cơ sở dữ liệu hải đồ số đồng bộ trên hệ tọa độ VN2000 và hệ độ cao hải đồ quốc gia. Dữ liệu này sẽ là tài sản quốc gia, phục vụ đa mục đích từ quốc phòng, kinh tế, đến khoa học công nghệ, thay vì bị phân mảnh ở các đơn vị và dự án riêng lẻ như trước đây.

6.2. Tiềm năng trong an ninh hàng hải và quản lý công trình biển

Trong lĩnh vực an ninh hàng hải, dữ liệu địa hình đáy biển chính xác giúp phát hiện các hoạt động bất thường, hỗ trợ tác chiến của lực lượng hải quân. Đối với quản lý công trình ven biển và ngoài khơi (giàn khoan, điện gió), GPS RTK là công cụ không thể thiếu để định vị, lắp đặt, và quan trắc biến dạng công trình trong suốt vòng đời của chúng. Các giải pháp định vị cho cảng biển thông minh sẽ giúp tự động hóa nhiều quy trình, nâng cao năng lực cạnh tranh của hệ thống cảng biển Việt Nam.

Trích đoạn nội dung tài liệu

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU VỀ CÔNG TÁC THỦY ĐẠC PHỤC VỤ BẢO ĐẢM AN TOÀN HÀNG HẢI Bảo đảm an toàn hàng hải là công tác thiết lập và vận hành hệ thống dịch vụ bảo đảm an toàn hàng hải nhằm hỗ trợ cho các phương tiện hành hải an toàn, tạo điều kiện cho phát triển thương mại, thông thương, kinh tế biển, và thực hiện các mục tiêu nhân đạo, an ninh quốc phòng, tìm kiếm cứu nạn, bảo vệ môi trường, góp phần thực hiện quyền và nghĩa vụ của quốc gia có biển đối với các điều ước quốc tế [62]. Thủy đạc (Hydrographic Survey) là ngành khoa học về đo đạc bề mặt địa hình dưới nước và đặc điểm vật lý của các vùng nước để thành lập hải đồ, bình đồ độ sâu, giúp cho hành hải được an toàn và hiệu quả. Đồng thời cung cấp tư liệu cho các ngành khoa học khác như: cơ sở hạ tầng không gian biển, quản lý hành chính vùng ven biển, bảo vệ và quản lý môi trường biển, an ninh quốc phòng, …. Công tác thủy đạc là một bộ phận không thể tách rời trong việc thực hiện các nhiệm vụ và vai trò của BĐATHH đối với giao thông vận tải hàng hải, an ninh và quốc phòng trên biển.

Trong chương này, nghiên cứu sinh đã tập trung tìm hiểu, nghiên cứu và tổng hợp các thông tin tổng quan tình hình nghiên cứu về công tác thủy đạc phục vụ BĐATHH, cụ thể như sau: - Nhiệm vụ, tiêu chuẩn kỹ thuật hiện hành của công tác thủy đạc phục vụ BĐATHH; - Ảnh hưởng của điều kiện tự nhiên như: địa hình, sóng, gió, dòng chảy, thủy triều,… của các khu vực biển ven bờ Việt Nam tới công tác thủy đạc phục vụ BĐATHH; - Tổng quan các nghiên cứu đã thực hiện ở Việt Nam và trên thế giới về ứng dụng công nghệ GNSS động thời gian thực trong công tác thủy đạc, về xây dựng các mô hình mặt biển. Từ đó, xác định các vấn đề cần tiếp tục nghiên cứu. Công tác thủy đạc phục vụ bảo đảm an toàn hàng hải 1. Nhiệm vụ công tác thủy đạc phục vụ bảo đảm an toàn hàng hải Công tác bảo đảm an toàn hàng hải được Đảng và Nhà nước ta quan tâm từ rất sớm, ngay sau khi tiếp nhận quản lý và vận hành hai hải đăng lớn nhất Miền Bắc lúc bấy giờ đó là Hải đăng Long Châu và Hải đăng Hòn Dấu, ngày 15/5/1955 ngành Bảo đảm an toàn hàng hải Việt Nam được thành lập trực thuộc Cục Đường biển Việt Nam (nay là Cục Hàng hải Việt Nam) quản lý.

Trải qua 65 năm xây dựng và phát triển, đến nay công tác Bảo đảm an toàn hàng hải Việt Nam do 2 Tổng Công ty quản lý, đó là: Tổng Công ty Bảo đảm an toàn hàng hải Miền Bắc và Tổng Công ty Bảo đảm an toàn hàng hải Miền Nam. Hai Tổng Công ty này có chức năng, nhiệm vụ như nhau, chỉ khác nhau ở vùng quản lý. Tổng Công ty Bảo đảm an toàn hàng hải Miền Bắc (trụ sở tại thành phố Hải Phòng) có nhiệm vụ quản lý bảo đảm an toàn hàng hải từ hải đăng Sa Huỳnh (Quảng Ngãi) trở ra đến hết địa phận tỉnh Quảng Ninh, chịu trách nhiệm quản lý và khai thác 21 tuyến luồng hàng hải với tổng chiều dài 271. Công tác thủy đạc phục vụ bảo đảm an toàn hàng hải do Xí nghiệp Khảo sát bảo đảm an toàn hàng hải Miền Bắc đảm nhận.

Tổng Công ty bảo đảm an toàn hàng hải Miền Nam (trụ sở đặt tại thành phố Vũng Tàu) có nhiệm vụ quản lý bảo đảm an toàn hàng hải từ phía nam hải đăng Sa Huỳnh trở vào đến hết địa phận tỉnh Kiên Giang, chịu trách nhiệm quản lý và khai thác 24 tuyến luồng hàng hải với tổng chiều dài 778. Công tác thủy đạc phục vụ bảo đảm an toàn hàng hải do Xí nghiệp Khảo sát hàng hải Miền Nam đảm nhận. Nhiệm vụ của công tác thủy đạc phục vụ bảo đảm an toàn hàng hải là: khảo sát, đo sâu phục vụ thành lập hải đồ giấy, hải đồ điện tử, bình đồ vùng nước cảng biển, luồng hàng hải và tuyến hàng hải; khảo sát, đo sâu, xác định vị trí chướng ngại vật hàng hải ảnh hưởng đến an toàn hàng hải để đưa ra các thông báo hàng hải; khảo sát thành lập bình đồ tuyến luồng hàng hải, vùng nước cảng biển, vùng đón trả hoa tiêu, khu neo đậu tránh trú bão phục vụ nạo vét duy tu tuyến luồng đảm bảo các chỉ tiêu 11 kỹ thuật của tuyến luồng; định vị thả phao, tiêu và các báo hiệu hàng hải, định vị thanh thải các chướng ngại vật trên các luồng hàng hải;… [102], [106] Công tác xây dựng và phát hành hải đồ vùng nước cảng biển, luồng hàng hải, tuyến hành hải do Bộ Giao thông vận tải chủ trì (trực tiếp là hai xí nghiệp khảo sát bảo đảm an toàn hàng hải Miền Bắc và Miền Nam thực hiện) phối hợp với Bộ Quốc phòng (trực tiếp là Đoàn Đo đạc Biên vẽ hải đồ và nghiên cứu biển, Quân chủng Hải quân thực hiện). Hải đồ vùng biển Việt Nam do Đoàn Đo đạc Biên vẽ hải đồ và Nghiên cứu biển xây dựng và phát hành.

Việt Nam là thành viên thứ 84 của Tổ chức Thủy đạc quốc tế (IHO) năm 2015, IHO được thành lập năm 1921, tiền thân là "Tổ chức Đo đạc đường biển quốc tế", có trụ sở tại Công quốc Monaco [95]. IHO là tổ chức liên chính phủ, nhiệm vụ quan trọng của tổ chức này là: tư vấn kỹ thuật, phát triển khoa học trong lĩnh vực thủy đạc, phối hợp với các quốc gia có biển triển khai công tác điều tra khảo sát, đo đạc bản đồ biển, thống nhất hải đồ và ấn phẩm hàng hải trên toàn thế giới, cung cấp tư liệu bản đồ biển và đại dương phục vụ mục đích dẫn đường an toàn cho các hoạt động trên biển, đại dương và bảo vệ môi trường hàng hải trên toàn cầu. Cùng với việc thành lập hải đồ truyền thống, hiện nay IHO thúc đẩy các nước phát triển hải đồ điện tử ENC. Hải đồ và bình đồ tuyến luồng hàng hải phục vụ cho mục đích hàng hải, vì thế các quy định về độ chính xác đo đạc hải đồ, bình đồ tuyến luồng hàng hải chủ yếu dựa trên các yêu cầu bảo đảm an toàn hàng hải.

Một số tiêu chuẩn kỹ thuật quan trọng áp dụng trong công tác thủy đạc phục vụ BĐATHH Yêu cầu kỹ thuật khi đo đạc và độ chính xác thành lập hải đồ, bình đồ độ sâu tùy thuộc vào mục đích sử dụng, tỷ lệ bình đồ cần thành lập, độ sâu của vùng nước và mức độ phức tạp của địa hình mặt đáy,. Hiện nay, Việt Nam cũng như các nước trên thế giới tùy thuộc vào đặc trưng của từng vùng biển và thiết bị công nghệ sử dụng mà mỗi nước có những quy định và tiêu chuẩn kỹ thuật thủy đạc khác nhau. Trong công tác thủy đạc, việc phân hạng khảo sát độ sâu được căn cứ vào mức độ quan trọng của công trình (hoặc dự án), yêu cầu của công việc bảo đảm an toàn 12 hàng hải cho các phương tiện khi hoạt động hay neo đậu trên các vùng nước (mật độ hành hải, mục đích sử dụng,.), độ sâu của vùng nước và mức độ phức tạp của địa hình mặt đáy,. Yêu cầu kỹ thuật và độ chính xác được quy định cụ thể đối với từng cấp hạng khảo sát.Một số tiêu chuẩn kỹ thuật thủy đạc trên thế giới Các quốc gia có biển đều xây dựng các tiêu chuẩn kỹ thuật thủy đạc của quốc gia mình, về cơ bản các tiêu chuẩn này đều tuân theo tiêu chuẩn S-44 của Tổ chức thủy đạc quốc tế IHO.

Trong các tiêu chuẩn đó có một số tiêu chuẩn kỹ thuật thủy đạc trên thế giới hiện đang được tham chiếu cho các tiêu chuẩn kỹ thuật thủy đạc của Việt Nam, vì vậy nghiên cứu sinh chỉ giới thiệu các tiêu chuẩn liên quan đến tiêu chuẩn hiện hành của công tác thủy đạc thuộc lĩnh vực bảo đảm an toàn hàng hải của Việt Nam. Phân loại và tiêu chuẩn của IHO Tiêu chuẩn về công tác khảo sát trên biển do IHO xây dựng và công bố đã được trên 100 quốc gia tham chiếu sử dụng. Các chỉ tiêu kỹ thuật đo đạc địa hình đáy biển của IHO dựa trên yêu cầu bảo đảm an toàn hàng hải. Tiêu chuẩn thủy đạc của IHO hiện đang sử dụng là tiêu chuẩn S-44 phiên bản lần thứ 5 (S-44 ed 5.0) năm 2008 [87], theo tiêu chuẩn này, phân hạng khảo sát được chia thành bốn hạng, đó là: hạng đặc biệt, hạng 1a, 1b và 2.

Tháng 11/2020, IHO ban hành tiêu chuẩn S-44 phiên bản lần thứ 6 (S-44 ed 6.0) [89], theo phiên bản này, phân hạng khảo sát được chia thành năm hạng, trong đó có bốn hạng tương tự như tiêu chuẩn (S-44 ed 5.0), và bổ sung thêm hạng đặc thù (Exclusive Order). (1) Hạng đặc thù (Exclusive Order) Được áp dụng cho khu vực cảng nước nông, khu vực cảng với mật độ tàu thuyền qua lại nhiều, các khu vực hành hải trọng yếu với chân hoa tiêu nhỏ (độ sâu an toàn nhỏ), khảo sát phục vụ những công trình đặc biệt quan trọng. Đối với hạng này, tiến hành khảo sát độ sâu với mức độ bao phủ 200% diện tích mặt đáy để kiểm soát những đối tượng chướng ngại vật kích thước nhỏ. 13 (2) Hạng đặc biệt (Special Order): Được áp dụng để đo cho những khu vực có độ sâu an toàn thấp hơn hạng đặc thù, những khu vực đặc biệt về hàng hải như: khu vực cầu cảng, cảng, khu vực hành hải nguy hiểm, các luồng tàu,.

Do đó, phải tiến hành khảo sát độ sâu với mức độ bao phủ 100% diện tích mặt đáy để kiểm soát những đối tượng chướng ngại vật kích thước nhỏ. (3) Hạng 1a (Order 1a): Được áp dụng cho khảo sát đo đạc các khu vực mà các đối tượng địa hình địa vật ở khu đo có ảnh hưởng đến hành hải nhưng chưa đến mức yêu cầu khảo sát đặc biệt. Mặc dù việc khảo sát không yêu cầu cao 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 tàu thuyền thì cần phải đo sâu với mức bao phủ toàn bộ 100% diện tích mặt đáy. Chân hoa tiêu trở nên ít nguy hiểm khi độ sâu tăng lên, vì vậy kích thước của đối tượng được phát hiện sẽ tăng theo độ sâu ở những khu vực có độ sâu nước lớn hơn 40 mét.