Tài liệu Phân phối nghiên cứu để xây dựng và hoàn thiện hệ thống phục vụ công tác hoàn thiện lãnh thổ và khai thác tài nguyen bảo vệ môi trường ơ việt nam

BTNMT VNC§C Bé tµi nguyªn vµ m«i tr−êng viÖn nghiªn cøu ®Þa chÝnh §−êng Hoµng Quèc ViÖt, CÇu GiÊy, Hµ Néi b¸o c¸o tæng kÕt khoa häc vµ kü thuËt ®Ò tµi hîp t¸c quèc tÕ vÒ khoa häc c«ng nghÖ vµ m«i tr−êng: “Phèi hîp nghiªn cøu ®Ó x©y dùng vµ hoµn thiÖn hÖ thèng träng lùc phôc vô c«ng t¸c nghiªn cøu l·nh thæ vµ khai th¸c tµi nguyªn, b¶o vÖ m«i tr−êng ë ViÖt nam” Chñ nhiÖm: TS. Lª Minh 6736 12/2/2008 Hµ Néi, 12-2007 B¶n quyÒn thuéc VNC§C §¬n xin sao chÐp toµn bé hoÆc tõng phÇn tµi liÖu nµy ph¶i göi ®Õn ViÖn tr−ëng VNC§C trõ tr−êng hîp sö dông víi môc ®Ých nghiªn cøu. BTNMT VNC§C Bé tµi nguyªn vµ m«i tr−êng viÖn nghiªn cøu ®Þa chÝnh §−êng Hoµng Quèc ViÖt, CÇu GiÊy, Hµ Néi b¸o c¸o tæng kÕt khoa häc vµ kü thuËt ®Ò tµi hîp t¸c quèc tÕ vÒ khoa häc c«ng nghÖ vµ m«i tr−êng: “Phèi hîp nghiªn cøu ®Ó x©y dùng vµ hoµn thiÖn hÖ thèng träng lùc phôc vô c«ng t¸c nghiªn cøu l·nh thæ vµ khai th¸c tµi nguyªn, b¶o vÖ m«i tr−êng ë ViÖt nam” Hµ Néi, ngµy th¸ng n¨m 2007 Chñ nhiÖm §Ò tµi Hµ Néi, ngµy th¸ng n¨m 2007 C¬ quan chñ tr× §Ò tµi Q.ViÖn tr−ëng ViÖn Nghiªn cøu §Þa chÝnh TS. Lª Minh TS. NguyÔn Dòng TiÕn Hµ Néi, 12-2007 1 danh s¸ch nh÷ng ng−êi thùc hiÖn STT Hä vµ tªn C¬ quan 1. TS. Lª Minh Trung t©m ViÔn th¸m 2. KS. NguyÔn TuÊn Anh Trung t©m ViÔn th¸m 3. KS. §iÒu V¨n V©n ViÖn Nghiªn cøu §Þa chÝnh 4. KS. TrÇn §×nh Êu ViÖn Nghiªn cøu §Þa chÝnh 5. KS. Lª Thanh H¶i Côc §Þa chÊt vµ Kho¸ng s¶n 6. KS. Phan Xu©n HËu ViÖn Nghiªn cøu §Þa chÝnh 7. TS. TrÇn §×nh L÷ ViÖn Nghiªn cøu §Þa chÝnh 8. TS. Maiorov MA ViÖn Nghiªn cøu Tr¾c ®Þa B¶n ®å Liªn bang Nga 9. TS. Kopachevski XÝ nghiÖp Tr¾c ®Þa ¶nh M¸tc¬va - Liªn bang Nga 10. TS. Nhiverov XÝ nghiÖp Tr¾c ®Þa ¶nh M¸tc¬va - Liªn bang Nga 2 Bµi tãm t¾t §Ò tµi Hîp t¸c Quèc tÕ vÒ Khoa häc c«ng nghÖ vµ M«i tr−êng “Phèi hîp nghiªn cøu ®Ó x©y dùng vµ hoµn thiÖn hÖ thèng träng lùc phôc vô c«ng t¸c nghiªn cøu l∙nh thæ vµ khai th¸c tµi nguyªn, b¶o vÖ m«i tr−êng ë ViÖt Nam” lµ ®Ò tµi hîp t¸c víi Liªn hiÖp Tr¾c ®Þa B¶n ®å ¶nh cña Liªn bang Nga nh»m môc ®Ých x©y dùng vµ hoµn thiÖn hÖ thèng träng lùc quèc gia ë n−íc ta. Môc tiªu c¬ b¶n cña ®Ò tµi lµ phèi hîp vµ hîp t¸c víi c¬ quan ®o ®¹c vµ b¶n ®å cña Liªn bang Nga nh»m thùc hiÖn dù ¸n “X©y dùng vµ hoµn thiÖn hÖ thèng träng lùc quèc gia ë ViÖt Nam” ®· ®−îc Bé Tµi nguyªn vµ M«i tr−êng phª duyÖt vµ ®−a vµo thùc hiÖn tõ n¨m 2003. Ngoµi ra, cßn x©y dùng c¬ së khoa häc cho viÖc thèng nhÊt hÖ thèng ®é cao khu vùc th«ng qua viÖc øng dông ph−¬ng ph¸p ®o cao vÖ tinh. §Ò tµi ®· gi¶i quyÕt ®−îc c¸c néi dung chÝnh sau: - - X©y dùng c¸c yªu cÇu c¬ b¶n cho viÖc x©y dùng hÖ thèng träng lùc nhµ n−íc bao gåm l−íi träng lùc c¬ së vµ l−íi träng lùc h¹ng I. §−a ra c¸c yªu cÇu vÒ ®é chÝnh x¸c cña c¸c l−íi träng lùc phôc vô cho viÖc x¸c ®Þnh sù thay ®æi cña träng lùc víi ®¹i l−îng thay ®æi hµng n¨m tõ 0,01 - 0,03 mGal cÇn ph¶i x¸c ®Þh ®é chÝnh x¸c cña gi¸ trÞ träng lùc tuyÖt ®èi lµ ± 0,005 mGal. Ngoµi ra, cßn xem xÐt ®Õn ®é chÝnh x¸c trung b×nh cña dÞ th−êng träng lùc theo c¸c « chuÈn 3’ x 3’ phôc vô x©y dùng m« h×nh Geoid ®é chÝnh x¸c cao ë ViÖt Nam. C¸c yªu cÇu vÒ täa ®é vµ ®é cao cÇn ph¶i x¸c ®Þnh cho c¸c mèc träng lùc c¬ së vµ träng lùc h¹ng I ®−îc nghiªn cøu cã c¨n cø khoa häc. • §èi víi l−íi träng lùc c¬ së: MX,Y≤ 0,5 m, Mh ≤ 2,0 cm • §èi víi l−íi träng lùc h¹ng I: MX,Y≤ 2,0 m, Mh ≤ 5,0 cm Trong b¸o c¸o ®· ®Ò cËp ®Õn viÖc thu thËp vµ ®¸nh gi¸ tæng quan vÒ hÖ thèng träng lùc hiÖn cã ë n−íc ta vµ ë CHDCND Lµo. Trªn c¬ së c¸c ®¸nh gi¸ trªn ®· ®−a ra c¸c yªu cÇu kü thuËt trong viÖc x©y dùng hÖ thèng träng lùc nhµ n−íc bao gåm: • Yªu cÇu kü thuËt x©y dùng l−íi träng lùc c¬ së; • Yªu cÇu kü thuËt x©y dùng l−íi träng lùc h¹ng I. Trong phÇn nµy ®· x©y dùng quy tr×nh ®o vµ xö lý kÕt qu¶ ®o träng lùc (®o träng lùc tuyÖt ®èi vµ ®o träng lùc t−¬ng ®èi), ®· x©y dùng phÇn mÒm tÝnh to¸n b×nh sai träng lùc tuyÖt ®èi vµ l−íi träng lùc (ch−¬ng tr×nh b×nh sai l−íi träng lùc 3 ®· ®−îc ¸p dông cho l−íi träng lùc ®iÓm tùa). Trªn c¬ së nh÷ng nghiªn cøu trªn ®· ®Ò xuÊt ph−¬ng ¸n x©y dùng l−íi träng lùc nhµ n−íc ë ViÖt Nam bao gåm: • L−íi träng lùc c¬ së: cã 12 ®iÓm • L−íi träng lùc h¹ng I: cã 28 ®iÓm L−íi träng lùc c¬ së sö dông m¸y träng lùc tuyÖt ®èi GBL cña Nga ®Ó ®o. L−íi träng lùc h¹ng I sö dông bé m¸y con l¾c t−¬ng ®èi AGAT (Nga) ®Ó ®o. C¸c l−íi träng lùc nhµ n−íc cã sù hîp t¸c víi Liªn bang Nga ®Ó thùc hiÖn. Trong thêi gian thùc hiÖn §Ò tµi ®· phèi hîp víi XÝ nghiÖp Tr¾c ®Þa ¶nh Matsc¬va ®o ®−îc 4 ®iÓm träng lùc tuyÖt ®èi vµ 1 ®iÓm träng lùc h¹ng I. §Ò tµi ®· x©y dùng ph−¬ng ¸n thèng nhÊt hÖ thèng ®é cao khu vùc th«ng qua viÖc nghiªn cøu ph−¬ng ph¸p x¸c ®Þnh ®é chªnh δh gi÷a mÆt n−íc biÓn trung b×nh vµ mÆt Geoid ë ®iÓm khëi tÝnh ®é cao (ë n−íc ta ë ®iÓm Hßn DÊu ®é chÝnh x¸c ®ã kho¶ng 0,9 m). §· x©y dùng ph−¬ng ph¸p thèng nhÊt hÖ thèng ®é cao th«ng qua viÖc xö lý hçn hîp d÷ liÖu GPS - TC vµ ®é cao Geoid trªn c¬ së x©y dùng l−íi GPS trªn c¸c mèc ®é cao quèc gia. §Ò tµi ®· ®Ò xuÊt ph−¬ng ph¸p b×nh ph−¬ng tèi thiÓu Collocation trong viÖc xö lý c¸c d÷ liÖu trªn. C¸c kÕt qu¶ cña ®Ò tµi ®· ®−îc ViÖn Nghiªn cøu §Þa chÝnh ®−a vµo ¸p dông trong viÖc thùc hiÖn dù ¸n “X©y dùng vµ hoµn thiÖn hÖ thèng träng lùc nhµ n−íc”. 4 Môc lôc §Æt vÊn ®Ò............................................................................................................... 7 1. C¸c yªu cÇu cho l−íi träng lùc quèc gia ........................................ 10 1.1 C¸c yªu cÇu c¬ b¶n cho l−íi träng lùc quèc gia...................................10 1.2 Yªu cÇu vÒ ®é chÝnh x¸c cña l−íi träng lùc quèc gia ...........................11 2. HiÖn tr¹ng cña hÖ thèng träng lùc ë ViÖt Nam vµ kh¶ n¨ng sö dông vµo môc ®Ých tr¾c ®Þa ..................................................................... 15 2.1 2.2 2.3 2.4 2.5 2.6 2.7 2.8 2.9 HiÖn tr¹ng vÒ hÖ thèng träng lùc ë ViÖt Nam .......................................15 §iÓm gèc träng lùc ...............................................................................16 §−êng ®¸y träng lùc .............................................................................16 L−íi träng lùc c¬ së ..............................................................................17 L−íi träng lùc h¹ng I.............................................................................17 L−íi träng lùc h¹ng II............................................................................18 L−íi träng lùc h¹ng III vµ träng lùc chi tiÕt............................................18 C¸c d÷ liÖu träng lùc biÓn vµ träng lùc vò trô .......................................19 C¸c d÷ liÖu träng lùc ë Lµo ..................................................................20 3. X©y dùng L−íi träng lùc quèc gia ........................................................ 23 3.1 C¸c yªu cÇu vµ gi¶i ph¸p kü thuËt x©y dùng l−íi träng lùc h¹ng cao..24 3.1.1 Yªu cÇu kü thuËt cña l−íi träng lùc c¬ b¶n quèc gia.................24 3.1.2 Yªu cÇu kü thuËt cña l−íi träng lùc h¹ng I ................................25 4. Ph−¬ng ¸n ®o träng lùc ®é chÝnh x¸c cao ....................................... 27 4.1 §o träng lùc tuyÖt ®èi ...........................................................................27 4.1.1 4.1.2 4.1.3 4.1.4 Nguyªn t¾c chung ........................................................................27 Mét sè m¸y träng lùc tuyÖt ®èi ....................................................28 §o träng lùc tuyÖt ®èi b»ng m¸y Lazer GBL (Nga)....................30 Tr×nh tù ®o träng lùc b»ng m¸y GBL..........................................33 4.2 §o träng lùc t−¬ng ®èi ..........................................................................34 4.2.1 Nguyªn t¾c chung ........................................................................34 5. TÝnh to¸n gi¸ trÞ träng lùc vµ ®¸nh gi¸ ®é chÝnh x¸c................... 37 5.1 TÝnh to¸n gi¸ trÞ träng lùc tuyÖt ®èi .......................................................37 5.2 TÝnh gi¸ trÞ träng lùc t−¬ng ®èi..............................................................40 5.2.1 TÝnh gi¸ trÞ träng lùc tõ c¸c kÕt qu¶ ®o b»ng m¸y träng lùc con l¾c t−¬ng ®èi .................................................................................40 5.2.2 §¸nh gi¸ ®é chÝnh x¸c kÕt qu¶ ®o b»ng m¸y träng lùc con l¾c t−¬ng ®èi .......................................................................................41 5.2.3 TÝnh gi¸ trÞ träng lùc tõ kÕt qu¶ ®o b»ng c¸c m¸y träng lùc tÜnh .......................................................................................................43 5.2.4 Sè hiÖu chØnh c¸c kÕt qu¶ ®o vÒ t©m mèc ...................................47 5 6. B×nh sai l−íi träng lùc .............................................................................. 47 6.1 Nguyªn t¾c chung ................................................................................47 7. Ph−¬ng ¸n x©y dùng l−íi träng lùc quèc gia ë ViÖt nam............ 48 7.1 7.2 7.3 7.4 7.5 ThiÕt kÕ l−íi träng lùc c¬ së. ................................................................48 ThiÕt kÕ l−íi träng lùc h¹ng I ................................................................50 §o träng lùc h¹ng I b»ng m¸y “Agat” ...................................................51 KiÓm tra kÕt qu¶ ®o ngo¹i nghiÖp ........................................................53 §o c¸c ®iÓm träng lùc vÖ tinh...............................................................53 8. KÕt qu¶ ®o träng lùc tuyÖt ®èi............................................................. 54 8.1 Kh¸i qu¸t chung ...................................................................................54 8.2 KÕt qu¶ ®o träng lùc tuyÖt ®èi ..............................................................55 9. Ph−¬ng ¸n ®o vµ thèng nhÊt hÖ thèng ®é cao................................ 56 9.1 Giíi thiÖu chung ...................................................................................56 9.2 C¬ së khoa häc cña hÖ thèng ®é cao...................................................56 9.3 Ph−¬ng ph¸p thèng nhÊt hÖ ®é cao .....................................................63 10. KÕt luËn vµ KiÕn nghÞ .................................................................................. 67 10.1 KÕt luËn................................................................................................67 10.2 KiÕn nghÞ..............................................................................................68 Tµi liÖu tham kh¶o ............................................................................................. 70 Phô lôc 6 §Æt vÊn ®Ò Träng lùc lµ ngµnh khoa häc vÒ tr¸i ®Êt nghiªn cøu x¸c ®Þnh tr−êng träng lùc cña tr¸i ®Êt vµ x¸c ®Þnh h×nh d¹ng cña tr¸i ®Êt. Träng lùc lµ ngµnh khoa häc chung cña tr¸i ®Êt nh−ng nã lµ mét phÇn kh«ng thÓ t¸ch biÖt ®−îc cña Tr¾c ®Þa. Träng lùc trong Tr¾c ®Þa ®ãng vai trß to lín, nã gi¶i quyÕt nhiÒu bµi to¸n cña Tr¾c ®Þa nh− x¸c ®Þnh ®é lÖch d©y däi vµ dÞ th−êng ®é cao träng lùc ®Ó chØnh lý c¸c trÞ ®o gãc vµ c¸c trÞ ®o c¹nh vÒ mÆt ellipsoid quy chiÕu. DÞ th−êng ®é cao träng lùc ®ãng vai trß quan träng trong viÖc x¸c ®Þnh m« h×nh Geoid côc bé vµ toµn cÇu. DÞ th−êng träng lùc cßn phôc vô cho viÖc x¸c ®Þnh c¸c sè c¶i chÝnh träng lùc cho viÖc thµnh lËp hÖ ®é cao chuÈn. Nhê cã c¸c gi¸ trÞ träng lùc trong thêi kú nh÷ng n¨m 70 vµ 80 cña thÕ kû tr−íc chóng ta ®· x¸c ®Þnh ®−îc ®é chÝnh x¸c cña ®é lÖch d©y däi 0’’,5 vµ dÞ th−êng ®é cao ®¹t ®é chÝnh x¸c 3,0m ®¸p øng ®−îc viÖc chØnh lý hÖ thèng tr¾c ®Þa b»ng c«ng nghÖ cæ truyÒn. Ngµy nay, víi sù ph¸t triÓn cña khoa häc tr¾c ®Þa trong ph¹m vi toµn cÇu, nhiÒu bµi to¸n tr¾c ®Þa ®−îc gi¶i quyÕt víi sù tham gia cña nhiÒu n−íc ®· cho kÕt qu¶ cã ®é chÝnh x¸c h¬n vµ kh¶ n¨ng øng dông cao h¬n vµo nhiÒu nhiÖm vô nghiªn cøu khoa häc vµ ph¸t triÓn kinh tÕ cña mçi n−íc. HÖ thèng c¸c sè liÖu träng lùc toµn cÇu ®· ®−îc thiÕt lËp víi ®é chÝnh x¸c cao b»ng nhiÒu c«ng nghÖ vµ ph−¬ng ph¸p kh¸c nhau. Tr−íc hÕt, c«ng nghÖ träng lùc mÆt ®Êt ngµy nay c¸c thiÕt bÞ ®o träng lùc trªn ®Êt liÒn vµ trªn biÓn ®· cã nh÷ng c¶i tiÕn ®¸ng kÓ. Víi c¸c thiÕt bÞ ®o mÆt ®Êt, hÖ thèng c¸c m¸y träng lùc tuyÖt ®èi thÕ hÖ míi ra ®êi cã kÕt hîp c«ng nghÖ ®iÖn tö vµ tin häc cho phÐp x¸c ®Þnh ®é chÝnh x¸c gi¸ trÞ träng lùc tuyÖt ®èi tíi ± 2µKGal ®èi víi m¸y träng lùc tuyÖt ®èi FG-5 (Mü) hoÆc ± 5µKGal víi c¸c m¸y träng lùc tuyÖt ®èi GBL (Nga). §é chÝnh x¸c trªn më ra nh÷ng øng dông hÕt søc quan träng cña träng lùc cho nghiªn cøu x©y dùng m« h×nh Geoid ®é chÝnh x¸c cao tíi 1cm, x¸c ®Þnh sù thay ®æi cña gi¸ trÞ träng lùc do sù biÕn ®æi thÊt th−êng cña vËt chÊt còng nh− sù chuyÓn ®éng cña vá tr¸i ®Êt lµ c¬ së ®Ó ph¸t hiÖn ®éng ®Êt. Sù biÕn ®æi cña khÝ hËu thêi tiÕt, sù chuyÓn ®éng cña vËt chÊt trong lßng ®¹i d−¬ng ... còng cã thÓ thÊy ®−îc qua viÖc x¸c ®Þnh sù biÕn ®æi cña träng lùc. HÖ thèng träng lùc t−¬ng ®èi còng cã nh÷ng c¶i tiÕn vµ ph¸t triÓn ®¸ng kÓ. ThÕ hÖ m¸y träng lùc t−¬ng ®èi Lacoste Rombert (G) (Mü) cã biªn ®é ®o tíi 7000 mGal vµ ®é chÝnh x¸c ®¹t 0,01 mGal, c¸c m¸y Ascania (T©y §øc) cã biªn 7 ®é tíi 5000 mGal, ®é chÝnh x¸c ®¹t tíi ± 0,01 mGal cho phÐp thiÕt lËp c¸c m¹ng l−íi träng lùc trong ph¹m vi tõng quèc gia, tõng khu vùc víi ®é chÝnh x¸c rÊt cao vµ víi mËt ®é ®iÓm tuú ý. Còng cÇn l−u ý r»ng sù dao ®éng (xª dÞch) cña ®iÓm “0” cña c¸c m¸y nµy rÊt nhá, trong vßng 24h chØ ®¹t 0,1 - 0,2 mGal. HÖ thèng m¸y ®o träng lùc biÓn ®· ®−îc c¶i tiÕn ®¸ng kÓ, nÕu tr−íc ®©y c¸c m¸y ®o träng lùc biÓn ®Æt trªn tµu do hiÖu øng EVOST chØ cã thÓ ®¹t ®é chÝnh x¸c tõ 3-5 mGal th× ngµy nay c¸c m¸y träng lùc cã thÓ ®o ®−îc c¶ trªn biÓn vµ trªn kh«ng ®¹t ®é chÝnh x¸c nhá h¬n 1 mGal, ®ã lµ c¸c lo¹i m¸y cña h·ng Lacoste Rombert (Sea air Gravity). §é chÝnh x¸c ®o träng lùc trªn biÓn ®−îc n©ng lªn phÇn nhiÒu phô thuéc vµo viÖc tù ®éng ho¸ hoµn toµn qu¸ tr×nh ®o vµ xö lý c¸c sè liÖu ®o. HÖ thèng gi¸m s¸t vµ kiÓm so¸t c¸c d÷ liÖu còng ®−îc tù ®éng ho¸ cao, hiÖu øng EVOST ®· ®−îc xö lý tÝnh to¸n ®¹t ®é chÝnh x¸c tíi phÇn m−êi mGal. Ngoµi ra, viÖc ®Þnh vÞ tµu b»ng c«ng nghÖ GPS cã ®é chÝnh x¸c tíi 1 - 2m còng lµm t¨ng ®¸ng kÓ ®é chÝnh x¸c cña dÞ th−êng träng lùc. HÖ thèng träng lùc toµn cÇu ®−îc thiÕt lËp kh«ng chØ nhê vµo viÖc ®o träng lùc trªn ®Êt liÒn vµ trªn biÓn mµ cßn nhê vµo c«ng nghÖ vò trô. Nhê vµo kÕt qu¶ ®o liªn tôc kho¶ng c¸ch tõ vÖ tinh tíi mÆt n−íc biÓn ng−êi ta cã thÓ x¸c ®Þnh ®−îc ®é cao Geoid trªn biÓn víi ®é chÝnh x¸c tíi decimeter vµ x¸c ®Þnh dÞ th−êng träng lùc víi ®é chÝnh x¸c nhá h¬n 10 mGal. Trong giai ®o¹n hiÖn nay, c¸c m« h×nh träng tr−êng tr¸i ®Êt ®· ®−îc thiÕt lËp nh− m« h×nh EGM-96 (Mü) hoÆc GAO-97 (Nga) x¸c ®Þnh ®−îc nhê c¸c hÖ sè ®iÒu hoµ cÇu cã bËc n = m =360, ®ång thêi nhê c¸c hÖ sè ®iÒu hoµ nµy cã thÓ x¸c ®Þnh dÞ th−êng träng lùc toµn cÇu víi ®é chÝnh x¸c cho vïng ®Êt liÒn tõ 20 - 30 mGal, cho vïng biÓn tõ 6 10mGal. Víi ®é chÝnh x¸c cña dÞ th−êng träng lùc trªn cho phÐp x¸c ®Þnh ®é cao Geoid víi ®é chÝnh x¸c tõ 0,5 - 1,5m trong ph¹m vi toµn cÇu. Tõ n¨m 2004, Mü ®· ®−a vµo ho¹t ®«ng hÖ thèng träng l−c vÖ tinh Grace cho phÐp x¸c ®Þnh gi¸ trÞ träng lùc trong ph¹m vi toµn cÇu víi ®é chÝnh x¸c cao gÊp nhiÒu lÇn so víi m« h×nh träng tr−êng EGM-96. §é chÝnh x¸c träng lùc ®¹t tíi 5-10 mgal. Ngoµi ra, ngµy nay víi viÖc sö dông c¸c thiÕt bÞ ®o träng lùc vò trô nh− gradiometer cã thÓ x¸c ®Þnh gi¸ trÞ träng lùc víi ®é chÝnh x¸c tíi 1 - 2 mGal. ë ViÖt Nam, tõ n¨m 1998 ®· tiÕn hµnh nghiªn cøu sö dông c¸c d÷ liÖu träng lùc ®o ®−îc trªn ®Êt liÒn, trªn biÓn vµ c¸c d÷ liÖu tõ c¸c m« h×nh träng tr−êng tr¸i ®Êt phôc vô cho viÖc x©y dùng m« h×nh Geoid ®¸p øng cho nhiÖm vô chØnh lý hÖ thèng l−íi to¹ ®é ë ViÖt Nam. 8 HÖ thèng träng lùc ViÖt Nam ®−îc x©y dùng tõ n¨m 70 cña thÕ kû tr−íc, cã ®iÓm gèc träng lùc ë Hµ Néi ®−îc ®o nèi víi hÖ thèng träng lùc quèc tÕ th«ng qua ®iÓm PoCoVo (Nga) víi ®é chÝnh x¸c ®o t−¬ng ®èi ± 0,04 mGal. HÖ thèng träng lùc trªn ®· ®−îc truyÒn tíi c¸c ®iÓm träng lùc h¹ng I, h¹ng II phñ trïm c¶ n−íc. N¨m 1998, hÖ thèng träng lùc ViÖt Nam ®· ®−îc hiÖn ®¹i ho¸, tuy nhiªn ®é chÝnh x¸c còng kh«ng ®−îc t¨ng lªn. HiÖn nay, hÖ thèng träng lùc cò ®· cã nhiÒu thay ®æi tíi 70% sè mèc träng lùc h¹ng I vµ h¹ng II ®· bÞ mÊt ë thùc ®Þa. C¸c gi¸ trÞ träng lùc, nhÊt lµ vÒ to¹ ®é vµ ®é cao ch−a ®−îc x¸c ®Þnh víi ®é chÝnh x¸c cÇn thiÕt. Yªu cÇu ®ßi hái ph¶i x©y dùng hÖ thèng träng lùc víi ®é chÝnh x¸c cao theo c¸c tiªu chuÈn quèc tÕ ®· ®−îc ®Æt ra cho c«ng t¸c tr¾c ®Þa ë ViÖt Nam ®Ó gi¶i quyÕt c¸c bµi to¸n vÒ x©y dùng m« h×nh Geoid ®é chÝnh x¸c cao cì vµi centimeter, thËm chÝ lµ 1cm; vÊn ®Ò nghiªn cøu sù chuyÓn dÞch cña vá tr¸i ®Êt, ph¸t hiÖn sím c¸c nguyªn nh©n ®éng ®Êt; vÊn ®Ò biÕn ®æi cña vËt chÊt, sù chuyÓn ®éng cña thÒm lôc ®Þa vµ biÕn ®æi cña m«i tr−êng còng nh− c¸c bµi to¸n vÒ th¨m dß dÇu khÝ, kho¸ng s¶n, tµi nguyªn thiªn nhiªn ®ßi hái ph¶i x©y dùng mét hÖ thèng träng lùc cã ®é chÝnh x¸c tíi phÇn tr¨m mGal hoÆc phÇn ngh×n mGal míi ®¸p øng tho¶ m·n ®−îc c¸c nhiÖm vô nghiªn cøu l·nh thæ vµ ph¸t triÓn kinh tÕ, phßng tr¸nh thiªn tai trong thêi gian hiÖn nay vµ c¸c n¨m tiÕp theo. HÖ thèng träng lùc quèc gia ë n−íc ta ®−îc x©y dùng vµ sÏ hoµn thµnh trong thêi gian 2003- 2007. Trong dù ¸n nµy chóng t«i sÏ tr×nh bµy c¸c chuyªn môc chÝnh sau: − Yªu cÇu cho l−íi träng lùc quèc gia; − HiÖn tr¹ng hÖ thèng träng lùc ë ViÖt Nam vµ kh¶ n¨ng sö dông trong tr¾c ®Þa; − C¸c gi¶i ph¸p kü thuËt c«ng nghÖ ®o träng lùc h¹ng cao: • §o träng lùc tuyÖt ®èi • §o träng lùc t−¬ng ®èi − X©y dùng ph−¬ng ¸n xö lý to¸n häc c¸c sè liÖu träng lùc h¹ng cao; − X©y dùng ph−¬ng ¸n ®o träng lùc ®é chÝnh x¸c cao; − X©y dùng quy tr×nh c«ng nghÖ ®o vµ xö lý kÕt qu¶ ®ä träng lùc h¹ng cao; − Ch−¬ng tr×nh xö lý, tÝnh to¸n c¸c kÕt qu¶ ®o träng lùc; − X©y dùng ph−¬ng ¸n ®o vµ xö lý thèng nhÊt hÖ thèng ®é cao. 9 − Thùc hiÖn c¸c chuyªn môc trªn cã sù tham gia cña c¸c chuyªn gia trong n−íc vµ c¸c chuyªn gia Nga tõ ViÖn Nghiªn cøu Tr¾c ®Þa B¶n ®å Liªn Bang Nga vµ XÝ nghiÖp §o vÏ ¶nh §Þa h×nh Moskva - Liªn Bang Nga. 1. C¸c yªu cÇu cho l−íi träng lùc quèc gia 1.1 C¸c yªu cÇu c¬ b¶n cho l−íi träng lùc quèc gia L−íi träng lùc quèc gia lµ mét trong ba thµnh phÇn c¬ b¶n cña hÖ thèng tr¾c ®Þa quèc gia. L−íi träng l−c quèc gia cã vai trß quan träng cho viÖc nghiªn cøu tr−êng träng lùc, x¸c ®Þnh kÝch th−íc h×nh d¹ng cña tr¸i ®Êt trong ph¹m vi toµn cÇu vµ trong tõng khu vùc (phÇn l·nh thæ cña mçi quèc gia) vµ nghiªn cøu sù biÕn thiªn cña träng tr−êng theo thêi gian, ®ång thêi cßn phuc vô cho viÖc gi¶i quyÕt c¸c nhiÖm vô khoa häc vÒ tr¸i ®Êt, c¸c nhiÖm vô kh¶o s¸t th¨m dß kho¸ng s¶n. HÖ thèng träng lùc quèc gia cßn phôc vô cho viÖc thiÕt lËp trong c¶ n−íc m¹ng l−íi träng lùc thèng nhÊt cã ®é chÝnh x¸c cao. Nh− vËy, ®Ó ®¶m b¶o c¸c yªu cÇu cña c¸c nhiÖm vô trªn hÖ thèng träng lùc ngµy nay cÇn ®−îc x©y dùng ph¶i tho¶ m·n c¸c yªu cÇu sau : − L−íi träng lùc quèc gia ®−îc x©y dùng phñ chïm l·nh thæ, c¸c ®iÓm cña l−íi ®−îc x©y b»ng c¸c mèc bª t«ng v÷ng ch¾c, trªn mçi ®iÓm ®−îc ®o träng lùc tuyÖt ®èi (x¸c ®Þnh gi¸ trÞ g) hoÆc gi÷a c¸c ®iÓm ®o träng lùc t−¬ng ®èi (x¸c ®Þnh ∆g ). − L−íi träng lùc quèc gia ®−¬c ph©n thµnh hai cÊp: • L−íi träng lùc c¬ së, nhiÖm vô c¬ b¶n cña l−íi träng lùc c¬ së ®Ó nghiªn cøu sù biÕn thiªn cña träng l−c theo thêi gian; • L−íi träng lùc h¹ng I ®Ó thiÕt lËp hÖ thèng träng lùc thèng nhÊt ®é chÝnh x¸c cao phñ chïm trong c¶ n−íc. − L−íi träng lùc quèc gia cÇn ®−îc x©y dùng víi ®é chÝnh x¸c cao ®¶m b¶o cho viÖc nghiªn cøu x¸c ®Þnh sù biÕn thiªn cña träng lùc theo chu k× hµng n¨m víi ®¹i l−îng thay ®æi trung b×nh kho¶ng tõ 0.01 - 0.03 mgal/y. − L−íi träng lùc quèc gia ®¹t ®é chÝnh x¸c cao ®Ó lµm c¬ së cho viÖc thiÕt lËp m« h×nh träng tr−êng phñ chïm l·nh thæ víi ®é chÝnh x¸c 1,0 ®Õn 2,0 mgal cho c¸c « chuÈn cã kÝch th−íc 3, x 3, (5km x 5km) phôc vô cho viÖc x©y dùng m« h×nh Geoid ®é chÝnh x¸c cao vµ phôc vô nghiªn cøu vÒ c¸c khoa häc tr¸i ®Êt ë ViÖt Nam. 10 1.2 Yªu cÇu vÒ ®é chÝnh x¸c cña l−íi träng lùc quèc gia − X¸c ®Þnh sù biÕn thiªn cña gi¸ trÞ träng lùc theo thêi gian. Sù thay ®æi cña träng lùc trong ph¹m vi toµn cÇu, trong khu vùc vµ trong tõng ®Þa ph−¬ng (trong tõng n−íc) cã thÓ x¸c ®Þnh nhê viÖc ®o lÆp träng lùc (®o tuyÖt ®èi hoÆc ®o t−¬ng ®èi) theo tõng chu k× thêi gian trªn c¸c ®iÓm träng lùc nhµ n−íc. KÕt qu¶ ®o lÆp träng lùc ®−îc tiÕn hµnh xö lý nh− sau: • • • • B×nh sai ®¸nh gi¸ ®é chÝnh x¸c cña l−íi träng l−c theo mçi lÇn ®o lÆp; So s¸nh kÕt qu¶ cña mçi lÇn ®o lÆp vµ tiÕn hµnh ®¸nh gi¸ thèng kª sù thay ®æi cña gi¸ trÞ träng lùc theo thêi gian; M« h×nh ho¸ sù thay ®æi t¹m thêi cña träng lùc theo tõng chu kú thêi gian trªn c¸c ®iÓm cña l−íi träng lùc; Néi suy c¸c gi¸ trÞ thay ®æi theo tõng ®¬n vÞ thêi gian. Sù thay ®æi theo thêi gian cã thÓ biÓu diÔn b»ng c«ng thøc sau: 1 ∂2g ∂g g(t)=g(to)+ ( ) 0 + (t − t o ) + ( 2 ) 0 (t − t o ) 2 ∂t ∂t 2 q + ...........∑ (a v cos ω v t + bv sin ω v t ) (1.1) v =1 ë ®©y: ω = 2π : T (T =chu k×), ω : tÇn sè, biªn ®é A= (a 2 + b 2 ) vµ pha ϕ = arctan b / a ®èi víi sãng υ . C«ng thøc (1.1) chØ ®óng khi sè l−îng c¸c trÞ quan s¸t Ýt. Tr−êng hîp c¸c sè liÖu quan tr¾c víi sè l−îng lín trªn nhiÒu ®iÓm vµ thêi gian quan s¸t kÐo dµi trong nhiÒu chu k×, sö dông c«ng thøc tÝnh hµm hiÖp ph−¬ng sai gi÷a c¸c sai sè biÕn ®æi cña δg theo tõng ®¬n vÞ thêi gian ∆t vµ kho¶ng c¸ch gi÷a c¸c ®iÓm quan s¸t s. Hµm hiÖp ph−¬ng sai cã d¹ng sau: cov ( (δg , δg ) = a exp(−b( s 2 + k∆t 2 )1 / 2 ) (1.2) k: tham sè ®Æc tr−ng cho kho¶ng thêi gian gi÷a c¸c lÇn quan s¸t. §Ó x¸c ®Þnh c¸c ®¹i l−îng a,b,k cÇn ph¶i sö dông c¸c hµm thùc nghiÖm, th«ng th−êng c¸c hµm thùc nghiÖm cã d¹ng: C ( s ) δg ,δg = ∑ δg δg i k nk i +1 (1.3) ë ®©y nk : sè ®iÓm quan s¸t. Trªn c¬ së c¸c c«ng thøc (1.1) vµ (1.2) chóng ta tÝnh ®−¬c sù biÕn thiªn cña träng lùc theo thêi gian. Sù thay ®æi cña gi¸ trÞ träng lùc g theo thêi ®iÓm quan tr¾c lÇn 1 vµ lÇn 2 cã thÓ biÓu diÔn b»ng c«ng thøc sau: 11 δg = g 2 − g1 = −( ë ®©y ∂w2 ∂w1 ∂ (δw2−1 ) − ) = −( ) (1.4) ∂h ∂h ∂h ∂wi lµ ®¹o hµm cña sù thay ®æi thÕ träng tr−êng theo ®é cao ë tõng thêi ∂h ®iÓm quan tr¾c 1 vµ 2. L−u ý r»ng quan hÖ gi¸ trÞ träng lùc g2 vµ g1 cã thÓ biÓu diÔn b»ng c«ng ⎛ ∂g ⎞ g 2 = g1 − δh⎜⎜ ⎟⎟ (1.5) ⎝ ∂h ⎠ thøc: Theo K.F Zhang vµ W.E Featherstone sau khi thay biÓu thøc (1.5) vµo (1.4) ta cã biÓu thøc: ë ®©y: g 2 − g1 + 2g ⎛ ∂δ ⎞ 2 δh = −⎜ ⎟ − δW (1.6) R ⎝ ∂h ⎠ R ∂g 2 g = ; δW2−1 = W2 − W1 ∂h R R : B¸n kÝnh tr¸i ®Êt C«ng thøc (1.6) lµ biÓu thøc c¬ b¶n cña tr¾c ®Þa vËt lý cã thÓ sö dông ®Ó x¸c ®Þnh sù biÕn thiªn cña gi¸ trÞ träng lùc. C¸c gi¸ trÞ δh vµ δg = g 2 − g1 cã thÓ x¸c ®Þnh b»ng ®o lÆp thñy chuÈn vµ ®o lÆp träng lùc ë ®iÓm quan tr¾c. Theo kÕt qu¶ ®o träng lùc trong 2 chu k× trong n¨m 1988 vµ 2005 ë 3 ®iÓm träng lùc ®ã lµ: ®iÓm gèc träng lùc (®iÓm L¸ng), ®iÓm §µ N½ng vµ ®iÓm träng lùc TP. Hå ChÝ Minh cã sù thay ®æi theo b¶ng sau: STT Tªn ®iÓm 1 L¸ng (Hµ Néi) L¸ng (Hµ Néi) TP. Hå ChÝ Minh TP. Hå ChÝ Minh TP. §µ N½ng TP. §µ N½ng 2 3 Gi¸ trÞ träng lùc tuyÖt ®èi mGal 659,1490 659,1084 214,7590 214,7472 403,5160 403,5695 §é chÝnh x¸c Mg (mGal) 0,0200 0,0034 0,0200 0,0052 0,0200 0,0054 Thêi gian ®o Kho¶ng thêi gian 1989 2005 1989 2005 1989 2005 16 16 16 §é cao (m) Vg (mGal) 8,972 0,0025 mGal/N 8,972 4,856 0,0007 mGal/N 4,856 5,724 0,0002 mGal/N 5,739 (®· hiÖn chØnh do ®é cao t¨ng lªn 15m) C¨n cø vµo kÕt qu¶ trªn cho thÊy sù biÕn thiªn träng lùc hµng n¨m ë n−íc ta (Hµ Néi, §µ N½ng, TP. Hå ChÝ Minh) kho¶ng tõ 0,0002 mGal - 0,0002 mGal. NÕu tÝnh c¶ sai sè gèc 0,02 mGal th× sù biÕn ®æi cña gi¸ trÞ träng lùc tuyÖt ®èi ë n−íc ta còng kh«ng v−ît qu¸ ®èi víi 3 khu vùc ë trªn lµ 0,003 mGal/n¨m. 12 Nh− vËy, ®Ó x¸c ®Þnh ®−îc sù biÕn thiªn hµng n¨m cña träng lùc, cÇn ®o träng lùc tuyÖt ®èi víi ®é chÝnh x¸c 0,002 mGal. Tuy nhiªn, do gi¸ trÞ träng lùc thay ®æi rÊt Ýt nªn cã thÓ sau 8 n¨m - 10 n¨m ®o lÆp träng lùc tuyÖt ®èi víi ®é chÝnh x¸c 0,005 mGal. − Yªu cÇu ®é chÝnh x¸c träng lùc cho viÖc x©y dùng m« h×nh Geoid ®é chÝnh x¸c cao Nh− ®· biÕt, ®Ó x¸c ®Þnh ®é cao Geoid cÇn ph¶i cã c¸c gi¸ trÞ cña dÞ th−êng träng lùc trong ph¹m vi toµn cÇu hoÆc trong mét khu vùc cã b¸n kinh r ®ñ réng (tÝnh theo tÝch ph©n Stoks). Theo W.E Featherstone vµ I.G Oliver ta cã c«ng thøc tÝnh gÇn ®óng (víi ϕ o < 1o ) ta cã: ë ®©y sin ϕo 2 = 1,2 sin δN = 2 r δ ∆g γ sin( ϕo 2 ) (1.7) 60 ∆ϕ = 1,2 * ∆ϕ * , cho ∆ϕ = 20 , ta cã: 2 206265 δN = 0.014 * r * δ ∆g γ (1.8) Trªn c¬ së c«ng thøc (1.8) nÕu δ ∆g = 1mGal th× δ N = 3cm , do ®ã nÕu ®é chÝnh x¸c cña dÞ th−êng träng lùc ®¹t 2 mGal cho c¸c « chuÈn 5km x 5km th× ®é cao Geoid cã thÓ x¸c dÞnh víi ®é chÝnh x¸c 6 cm, trong tr−êng hîp ®é chÝnh x¸c ®¹t 1mGal ®é chÝnh x¸c ®é cao Geoid ®¹t 3 cm. Trong tr−êng hîp xem xÐt m« h×nh träng lùc toµn cÇu ®−îc x©y dùng trªn c¬ së c¸c sè h¹ng bËc n cña hµm ®iÒu hoµ cÇu th× ph−¬ng sai m« h×nh Geoid bËc n theo Wolfgang Torge cã thÓ viÕt d−íi d¹ng c«ng thøc sau: δ l2 ( N ) = R2 δ n2 (∆g ) (1.9) 2 2 (l − 1) γ/ m theo c«ng thøc trªn nÕu n = 360 ta cã δ n ( N ) = 1.5δ n (∆g ) . Nh− vËy, nÕu sai sè cña dÞ th−êng träng lùc 1mGal th× ¶nh h−ëng tíi ®é cao Geoid 1.5 cm. − Yªu cÇu ®é chÝnh x¸c täa ®é vµ ®é cao ®iÓm träng lùc tuyÖt ®èi vµ ®iÓm träng lùc h¹ng I Täa ®é vµ ®é cao cña ®iÓm träng lùc cÇn thiÕt ®Ó x¸c ®Þnh c¸c sè c¶i chÝnh träng lùc, trong ®ã täa ®é ®iÓm träng lùc (X, Y) sö dông ®Ó tÝnh gi¸ trÞ träng lùc b×nh th−êng (γi) trªn bÒ mÆt Elipsoid, cßn ®é cao dïng ®Ó x¸c ®Þnh sè c¶i chÝnh träng lùc (x¸c ®Þnh dÞ th−êng kho¶ng kh«ng tù do vµ dÞ th−êng Bouger). • §é chÝnh x¸c cña täa ®é: − §é chÝnh x¸c täa ®é cña ®iÓm träng lùc tuyÖt ®èi cÇn ®−îc x¸c ®Þnh lµ: 13 mϕ = Theo (1.3) ta cã: 19.mγ 0 sin 2ϕ Trong ®ã: ϕ: vÜ ®é ®iÓm tÝnh; γ0: dÞ th−êng b×nh th−êng (mS-2) §Ó cho gi¸ trÞ mγ kh«ng ¶nh h−ëng ®Õn ®é chÝnh x¸c cña gi¸ trÞ träng lùc g 0 ta cho: mγ ≤ 0 1 mg 10 mg = 0,005 mGal ⇒ mγ0 ≤ 0,0005 mGal NÕu ϕ = 150 th× mϕ = 0,02 ≈ 0,5m. − §èi víi täa ®é ®iÓm träng lùc h¹ng I: Khi mg = 0,02 mGal ⇒ mγ0 ≤ 0,1 mg = 0,002 mGal. NÕu ϕ = 150 th× mϕ = 2,0 m. • §é chÝnh x¸c cña ®é cao: Tõ c«ng thøc tÝnh sè c¶i chÝnh kho¶ng kh«ng tù do ta cã mδg = 0,3 mH − §èi víi ®iÓm träng lùc tuyÖt ®èi ta cho: mδg ≤ 0,005 mGal th× mH ≤ 0,02 m − §èi víi ®iÓm träng lùc h¹ng I: mδg ≤ 0,02 mGal th× mH ≤ 0,05 m Tr−êng hîp sè c¶i chÝnh ®Þa h×nh (sè c¶i chÝnh Bouger) ta cã c«ng thøc: mδg = 0,005 mGal ≈ 0,2 mH − Víi ®iÓm träng lùc tuyÖt ®èi: mδg ≤ 0,005 mGal th× mH ≤ 0,03 m − Víi ®iÓm träng lùc h¹ng I: mσg ≤ 0,02 mGal th× mH ≤ 0,1 m Tãm l¹i, ®é chÝnh x¸c ®é cao cÇn ph¶i x¸c ®Þnh lµ: ™ §èi víi ®iÓm träng lùc tuyÖt ®èi: mH ≤ 2 cm ™ §èi víi ®iÓm träng lùc h¹ng I: mH ≤ 5 cm §Ó thiÕt lËp hÖ thèng träng lùc ®¸p øng ®−¬c c¸c nhiÖm vô nªu ë trªn l−íi träng lùc quèc gia cÇn cã c¸c chØ tiªu kü thuËt nh− sau: 14 §é chÝnh x¸c Mg (mGal) §é chÝnh x¸c to¹ ®é M x,y,m §é chÝnh x¸c ®é cao Mh,cm 1. §iÓm träng lùc tuyÖt ®èi (L−íi träng lùc c¬ së) 0.005 ± 0.5 ± 2 .0 2. L−íi träng lùc h¹ng I 0.02 ± 2.0 ± 5 .0 CÊp h¹ng l−íi träng lùc Ghi chó ®o thuû chuÈn h¹ng I ®o thuû chuÈn h¹ng II Xung quanh c¸c ®iÓm träng lùc c¬ së vµ c¸c ®iÓm träng lùc h¹ng I cÇn thiÕt ph¶i x©y dùng hÖ thèng c¸c ®iÓm träng lùc vÖ tinh, t¹o thµnh l−íi träng lùc ®é chÝnh x¸c cao ë c¸c khu vùc ®ã. C¸c ®iÓm träng lùc vÖ tinh phôc vô cho c¸c môc ®Ých sau: − ThiÕt lËp mét hÖ thèng c¸c l−íi träng lùc khu vùc xung quanh c¸c ®iÓm träng lùc c¬ së hoÆc träng lùc hang I ®Ó nghiªn cøu sù biÕn thiªn cña träng tr−êng ë khu vùc ®ã; − C¸c ®iÓm träng lùc vÖ tinh dïng lµm ®iÓm khèng chÕ cho ph¸t triÓn c¸c l−íi träng lùc h¹ng thÊp; − C¸c ®iÓm träng lùc vÖ tinh dïng ®Ó l−u gi÷ gi¸ trÞ träng lùc ®é chÝnh x¸c cao khi c¸c ®iÓm träng lùc c¬ së hoÆc träng lùc h¹ng I bÞ mÊt vµ dïng ®Ó kh«i phôc l¹i c¸c ®iÓm nµy. §Ó nghiªn cøu sù biÕn thiªn cña träng tr−êng quanh c¸c ®iÓm träng lùc c¬ së cã tõ 4 ®Õn 20 ®iÓm träng lùc vÖ tinh ®−îc x©y dùng ph©n bè ®Òu xung quanh ®iÓm träng lùc c¬ së. Kho¶ng c¸ch gi÷a ®iÓm träng lùc vÖ tinh víi ®iÓm träng lùc c¬ së tõ 20 km - 80 km, c¸c ®iÓm träng lùc vÖ tinh ®−îc x¸c ®Þnh víi ®é chÝnh x¸c ± 0.02mGal . Mçi ®iÓm träng lùc h¹ng I cã tõ 2 ®Õn 4 ®iÓm träng lùc vÖ tinh ®−îc x©y dùng xung quanh víi kho¶ng c¸ch gi÷a c¸c ®iÓm tõ 20km - 60km. §é chÝnh x¸c cña c¸c ®iÓm vÖ tinh ®¹t ± 0.04mGal . 2. HiÖn tr¹ng cña hÖ thèng träng lùc ë ViÖt Nam vµ kh¶ n¨ng sö dông vµo môc ®Ých tr¾c ®Þa 2.1 HiÖn tr¹ng vÒ hÖ thèng träng lùc ë ViÖt Nam HÖ thèng träng lùc ë ViÖt Nam ®−îc x©y dùng trong kho¶ng thêi gian tõ 1973 - 1977 vµ ®−îc hiÖn ®¹i ho¸ trong c¸c n¨m 1987 - 1988. Trong c¸c giai 15 ®o¹n thêi gian trªn víi sù gióp ®ì cña chuyªn gia Liªn X« tr−íc ®©y ®· thiÕt lËp ë n−íc ta hÖ thèng träng lùc bao gåm: − §iÓm gèc träng lùc ë L¸ng - Hµ Néi; − §−êng ®¸y träng lùc ë Tam §¶o, Phóc Yªn vµ Bµ RÞa - Vòng Tµu; − L−íi träng lùc h¹ng I; − L−íi träng lùc h¹ng II; − L−íi träng lùc h¹ng III; − HÖ thèng träng lùc chi tiÕt. 2.2 §iÓm gèc träng lùc §iÓm gèc träng lùc ®−îc x©y dùng ë L¸ng - Hµ Néi trong n¨m 1973. §©y lµ mét toµ nhµ 1 tÇng, nÒn nhµ n¬i ®Æt mèc ®iÓm gèc träng lùc ®−îc ®æ líp c¸t dµy 1,5m ®Ó tr¸nh rung ®éng. Trong nhµ ®iÓm gèc träng lùc gåm cã: − Mèc träng lùc gèc; − Phßng kiÓm nghiÖm m¸y; − Phßng xö lý sè liÖu. * Mèc träng lùc gèc: Mèc träng lùc gèc ®−îc x©y dùng cã kÝch th−íc 100cm x 200cm x 270 cm. Mèc ®−îc x©y t¸ch rêi nÒn nhµ ®Ó tr¸nh rung ®éng. * Phßng kiÓm nghiÖm m¸y: Phßng kiÓm nghiÖm m¸y ®−îc bè trÝ gÇn kÒ phßng ®Æt mèc träng lùc gèc. Phßng cã diÖn tÝch kho¶ng 30m2, cã nhiÒu bÖ chøa m¸y x©y b»ng bª t«ng liÒn víi nÒn nhµ däc theo t−êng, mçi bÖ m¸y cã kÝch th−íc 1,0m x 0,5m x 1,0m. Trong phßng cã nhiÒu æ c¾m ®iÖn (220V). Phßng dïng ®Ó kiÓm nghiÖm c¸c m¸y träng lùc x¸c ®Þnh hÖ sè tû lÖ vµ hiÖu øng nhiÖt ë c¸c nhiÖt ®é tõ 15oC - 35oC. §iÓm gèc träng lùc ®−îc ®o nèi víi ®iÓm Liodovo ë Moskva (Nga) b»ng hÖ thèng m¸y con l¾c t−¬ng ®èi OVM (1975) vµ b»ng hÖ thèng m¸y con l¾c t−¬ng ®èi AGAT (1988) cña Liªn X« cò nay lµ Liªn bang Nga, ®é chÝnh x¸c cña ®iÓm gèc Mg = ± 0,04mGal. HiÖn nay, c¸c ®iÓm gèc träng lùc cßn tèt, chØ cã hÖ thèng ®iÖn bÞ háng nhiÒu. 2.3 §−êng ®¸y träng lùc §Ó x¸c ®Þnh hÖ sè tû lÖ cña m¸y träng lùc b»ng ph−¬ng ph¸p ngoµi trêi ®· x©y dùng 2 ®−êng ®¸y: 16 − §−êng ®¸y VÜnh Yªn - Tam §¶o: §−êng ®¸y cã 8 mèc ®−îc ®o b»ng 10 m¸y träng lùc t−¬ng ®èi GAG-2 cã ®é chÝnh x¸c ± 3.1.10 −4 mGal . HiÖn ®−êng ®¸y vÉn ®ang ®−îc sö dông, c¸c mèc ®Òu tèt (xem Phô lôc 1). − §−êng ®¸y Sµi Gßn - Vòng Tµu: ®−êng ®¸y cã 8 mèc ®−îc ®o víi ®é chÝnh x¸c ± 6.1.10 −4 mGal . HiÖn ®−êng ®¸y nµy c¸c mèc ®· bÞ mÊt 50%, cÇn ph¶i x©y dùng l¹i. (xem Phô lôc 2) 2.4 L−íi träng lùc c¬ së L−íi träng lùc c¬ së ®−îc x©y dùng n¨m 1988 trªn c¬ së hiÖn ®¹i ho¸ l−íi träng lùc Nhµ n−íc x©y dùng tõ c¸c n¨m tõ 1973 - 1977. TÊt c¶ cã 4 ®iÓm träng lùc c¬ së: − §iÓm Hµ Néi (§iÓm gèc träng lùc) − §iÓm §µ N½ng − §iÓm Nha Trang − §iÓm Thµnh phè Hå ChÝ Minh (xem Phô lôc 3) C¸c ®iÓm träng lùc c¬ së ®−îc ch«n mèc bª t«ng cèt s¾t 2 tÇng. TÇng trªn cã kÝch th−íc: 100cm x 100cm x 120cm. TÇng d−íi cã kÝch th−íc 120cm x 120cm x 10cm. C¸c ®iÓm träng lùc c¬ së ®−îc ®o b»ng hÖ thèng m¸y con l¾c t−¬ng ®èi (4 m¸y) lo¹i AGAT (Nga). §é chÝnh x¸c cña ®iÓm träng lùc c¬ së ®¹t: ± 0,02mGal. C¸c ®iÓm träng lùc gèc Hµ Néi, ®iÓm c¬ së Thµnh phè Hå ChÝ Minh ®−îc ®o nèi víi ®iÓm gèc träng lùc Liodovo cña Liªn X« cò víi ®é chÝnh x¸c m∆g ≤ ±0,03mGal . Nh− vËy, ®é chÝnh x¸c cña gi¸ trÞ träng lùc tuyÖt ®èi cña ®iÓm gèc Träng lùc ë n−íc ta ®¹t Mg = ±0.04 mgal. HÖ thèng träng lùc cña ViÖt Nam trong hÖ IGSN-71 C¸c mèc träng lùc c¬ b¶n ®−îc x¸c ®Þnh ®é cao víi ®é chÝnh x¸c cña thuû chuÈn h¹ng I víi ®é chÝnh x¸c ±2 cm,to¹ ®é víi ®é chÝnh x¸c ±100m. HiÖn nay, c¸c ®iÓm träng lùc c¬ së ë §µ N½ng vµ Nha Trang ®· bÞ mÊt. 2.5 L−íi träng lùc h¹ng I Trong thêi gian tõ 1973 - 1977 ®· x©y dùng l−íi träng lùc h¹ng I ph©n bæ ®Òu trong c¶ n−íc gåm cã 25 ®iÓm, c¸c ®iÓm träng lùc ë trªn ®Êt liÒn vµ trªn c¸c ®¶o. Kho¶ng c¸ch gi÷a c¸c ®iÓm 150 - 300 km (xem Phô lôc 4). 17 §o l−íi träng lùc h¹ng I b»ng 10 m¸y träng lùc tuyÖt ®èi GAG-2, ph−¬ng tiÖn ®o dïng m¸y bay IL14, DC8. C¸c ®iÓm träng lùc ®Òu ®−îc ch«n mèc bª t«ng cèt s¾t cã kÝch th−íc: 100cm x 150cm x 50cm. §é chÝnh x¸c ®o träng lùc h¹ng I: M ∆g ≤ ±0,04mGal . HiÖn nay, chØ cßn 7 mèc träng lùc h¹ng I trªn thùc ®Þa, 18 mèc träng lùc ®· bÞ mÊt. Trong thêi gian 1987- 1988, víi môc ®Ých hiÖn ®¹i ho¸ hÖ thèng träng lùc quèc gia ®· tiÕn hµnh x©y dùng l¹i l−íi träng lùc h¹ng I. HÖ thèng träng lùc h¹ng I cã 10 ®iÓm ph©n bè ®Òu trong c¶ n−íc. Kho¶ng c¸ch gi÷a c¸c mèc tõ 200 - 400 km. C¸c mèc chñ yÕu ®−îc ®Æt ë s©n bay. §é chÝnh x¸c cña c¸c ®iÓm träng lùc h¹ng I: M ∆g ≤ ±0,03mGal . §é cao c¸c ®iÓm träng lùc h¹ng I ®−îc ®o víi ®é chÝnh x¸c cña thuû chuÈn h¹ng II ( 5mm L ). HiÖn nay, chØ cßn 7 ®iÓm träng lùc, 3 ®iÓm ®· bÞ mÊt mèc (xem Phô lôc 5). 2.6 L−íi träng lùc h¹ng II L−íi träng lùc h¹ng II ®−îc x©y dùng trong kho¶ng tõ n¨m 1973 - 1977 cã tæng sè 148 ®iÓm träng lùc h¹ng II. C¸c ®iÓm träng lùc h¹ng II ®−îc ch«n mèc bª t«ng cã kÝch th−íc 80cm x 100cm x 50cm. C¸c ®iÓm träng lùc h¹ng II ®−îc ®Æt däc theo c¸c ®−êng quèc lé, s©n bay. §o träng lùc b»ng c¸c « t« gi¶m sãc vµ b»ng m¸y bay trùc th¨ng Mi-8, Mi-4. Sö dông 6 m¸y träng lùc GAG-2 ®Ó ®o theo s¬ ®å A - B - A - B hoÆc A - B A. §é chÝnh x¸c cña ®iÓm träng lùc h¹ng II lµ ± 0,05 mGal. HiÖn nay, chØ cßn 45 ®iÓm, c¸c ®iÓm kh¸c ®· mÊt. 2.7 L−íi träng lùc h¹ng III vµ träng lùc chi tiÕt Trong kho¶ng thêi gian tõ 1976 ®Õn 1980 ®· tiÕn hµnh x©y dùng l−íi träng lùc h¹ng III. ë n−íc ta, ®· cã tæng sè h¬n 500 ®iÓm träng lùc h¹ng III ®−îc ®o. L−íi träng lùc h¹ng III ®−îc x©y dùng dùa trªn l−íi träng lùc h¹ng II. Kho¶ng c¸ch trung b×nh gi÷a hai ®iÓm tõ 15 - 25km, ®é chÝnh x¸c cña träng lùc h¹ng III ®¹t ± 0,1 mGal. §Õn nay nhiÒu mèc träng lùc h¹ng III ®· mÊt ë thùc ®Þa. Tuy vËy, gi¸ trÞ träng lùc vÉn cßn cã ý nghÜa sö dông cho c¸c môc ®Ých ph¸t triÓn c¸c l−íi träng lùc chi tiÕt phôc vô th¨m dß kho¸ng s¶n vµ phôc vô môc ®Ých tr¾c ®Þa. HÖ thèng c¸c ®iÓm träng lùc chi tiÕt ®−îc ®o däc c¸c tuyÕn thuû chuÈn h¹ng I vµ h¹ng II ®Ó phôc vô cho viÖc tÝnh chuyÓn vÒ hÖ ®é cao chuÈn. Tæng céng cã 18 kho¶ng h¬n 7000 ®iÓm träng lùc chi tiÕt do Côc §o ®¹c vµ B¶n ®å Nhµ n−íc tr−íc ®©y vµ ViÖn Nghiªn cøu §Þa ChÝnh thùc hiÖn. Ngoµi c¸c d÷ liÖu träng lùc trªn hiÖn cßn cã c¸c d÷ liÖu träng lùc do Tæng côc §Þa chÊt tr−íc ®©y nay lµ Côc §Þa chÊt kho¸ng s¶n ViÖt Nam thùc hiÖn. Víi môc ®Ých th¨m dß, t×m kiÕm kho¸ng s¶n, Côc §Þa chÊt ViÖt Nam ®· tiÕn hµnh ®o träng lùc chi tiÕt ë toµn bé l·nh thæ phÇn ®Êt liÒn n−íc ta víi mËt ®é vïng ®ång b»ng tõ 1-2 km/®iÓm, vïng trung du tõ 3-4 km/®iÓm, vïng nói 7-8 km/®iÓm, tuy vËy nh÷ng khu vùc nói cao, gi¸p biªn giíi Lµo vµ Trung Quèc mËt ®é chØ tõ 1015km/®iÓm. §Æc biÖt, ë mét vµi khu vùc phôc vô cho môc ®Ých th¨m dß chi tiÕt mËt ®é ®iÓm träng lùc rÊt dµy ®· ®¹t tíi 200- 400 m/®iÓm nh− ë T©y Nguyªn vµ miÒn Trung ViÖt Nam. Tæng céng cã kho¶ng gÇn 32.000 ®iÓm träng lùc ®· ®−îc thu thËp vµ ®¸nh gi¸ ®é chÝnh x¸c. C¸c ®iÓm träng lùc chi tiÕt ®−îc ®o víi ®é chÝnh x¸c kho¶ng 0,6 mGal. Tuy nhiªn, dÞ th−êng träng lùc Bouger hoÆc dÞ th−êng Fai cã ®é chÝnh x¸c kho¶ng tõ 1 - 2 mGal (do sai sè x¸c ®Þnh to¹ ®é vµ ®é cao c¸c ®iÓm träng lùc chi tiÕt). Trªn c¬ së sè liÖu träng lùc trªn ®· x©y dùng ®−îc m« h×nh GRID träng lùc víi c¸c « cã kÝch th−íc 3’ x 3’ (5km x 5km) cã ®é chÝnh x¸c: M ∆g ≤ ±0,35mGal . Tuy vËy, ë c¸c khu vùc T©y B¾c, ViÖt B¾c vµ däc biªn giíi ViÖt Nam - Trung Quèc, biªn giíi ViÖt Nam - Lµo cã mËt ®é ®iÓm träng lùc th−a, ®é chÝnh x¸c ®¹t kho¶ng tõ ±5 ®Õn ±6 mgal. 2.8 C¸c d÷ liÖu träng lùc biÓn vµ träng lùc vò trô §· thu thËp ®−îc kho¶ng 30.000 ®iÓm träng lùc chi tiÕt ®o trªn biÓn chñ yÕu lµ cña c¸c c«ng ty n−íc ngoµi ®o ®¹c träng lùc chi tiÕt ®Ó th¨m dß, t×m kiÕm dÇu khÝ. C¸c d÷ liÖu träng lùc trªn ®−îc ®o theo tõng d¶i ®o vµ tËp trung vµo tõng khu vùc rÊt kh«ng ®ång ®Òu. C¸c d÷ liÖu träng lùc ë d¹ng träng lùc Fai vµ träng lùc Bouger cã c¶i chÝnh ®o s©u cña n−íc biÓn. §é chÝnh x¸c cña c¸c d÷ liÖu trªn ®¹t kho¶ng ± 4mGal - 6 mGal. Ngoµi c¸c d÷ liÖu träng lùc ®o chi tiÕt trªn biÓn cßn cã c¸c d÷ liÖu träng lùc thu thËp ®−îc tõ c¬ quan ¶nh vµ B¶n ®å cña Mü (NIMA) vµ c¬ quan Hµng kh«ng Vò trô cña Mü (NASA) ®· cho phÐp x¸c ®Þnh ®−îc dÞ th−êng träng lùc trªn ®Êt liÒn víi ®é chÝnh x¸c tõ 15- 30 mGal (Vïng ®ång b»ng cã ®é chÝnh x¸c kho¶ng tõ 13 - 20 mGal, vïng nói cã ®é chÝnh x¸c kho¶ng tõ 25 - 30 mGal). DÞ th−êng träng lùc ë trªn biÓn x¸c ®Þnh tõ ®o cao Altimetry cã ®é chÝnh x¸c tõ 6 - 8 mGal ®é chÝnh x¸c nµy gÇn t−¬ng ®−¬ng víi ®é chÝnh x¸c ®o träng lùc trùc tiÕp trªn biÓn.C¸c ®é chÝnh x¸c trªn ®−îc ®¸nh gi¸ dùa trªn c¸c sè liÖu so s¸nh víi 19