Đang tải... (xem toàn văn)
Đề cương ôn thi môn cơ sở trắc địa bản đồ biển Câu 1: Bản đồ địa hình đáy biển có phải hải đồ không? Vì sao? 2 Câu 2: Chức năng chính của máy quét sonar trong thủy văn 3 Câu 3: Nguyên lý hoạt động của hệ thống quét Sonar trong đo đạc thủy văn 3 Câu 4 Những hạn chế của hệ thống sonar 5 Câu 5: Sử dụng hệ thống hồi âm đa tia trong đo đạc thủy văn 7 Câu 6: Những cân nhắc khi sử dụng hệ thông hồi âm đa tia trong đo đạc thủy văn? 8 Câu 7: Trình bày việc lấy mẫu đáy biển trong đo đạc thủy văn? 8 Câu 8: Việc lập kế hoạch khảo sát biển liên quan tới các thủ tục nào? 9 Câu 9: Nhiệm vụ chính của một cuộc khảo sát bao gồm những tiêu chí nào? 10 Câu 10: Hệ thống thủy âm định vị mặt bằng đáy biển gồm những kĩ thuật nào, kể tên và nêu ưu nhược điểm? 11 Câu 11.Độ chính xác và các nguồn sai số trong định vị thủy âm? 14 Câu 12.Định vị trên biển bằng công nghệ GNSS chủ yếu gồm những kỹ thuật nào? 14 Câu 13. Định vị tức thời RTK trong kỹ thuật định vị vi phân DGPS bao gồm những kỹ thuật nào, đặc biệt đối với tàu khảo sát biển? 16 Câu 14.Trình bày phương pháp biểu thị địa hình địa vật trên bản đồ địa hình? 18 Câu 15.Trình bày định nghĩa góc phương vị thực, độ hội tụ kinh tuyến, góc phương vị từ, độ tự thiên, góc phương vị tọa độ? 20
Đề cương ôn thi môn sở trắc địa đồ biển Câu 1: Bản đồ địa hình đáy biển có phải hải đồ không? Vì sao? Hải đồ đồ địa hình đáy biển Nhưng mục đích đồ địa hình đáy biển không sử dụng với mục đích dẫn đường mà dùng cho nhiều ngành khác với nhiều mục đích khác Có ba yêu cầu phân loại đáy biển, là: Hải đồ; Phục vụ thương mại môi trường; Phục vụ quân 1/ Hải đồ: Đây phương pháp phân loại tương đối đơn giản, sử dụng biểu đồ hàng hải chủ yếu mục đích dẫn đường Thủy thủ sử dụng biểu đồ hàng hải với mục đích: - Tìm nơi neo đậu; - Loại cầu tàu nơi có chỗ neo đậu - Giúp đánh giá mức an toàn neo đậu - Khả cung cấp tư vấn dẫn đường 2/ Thương mại/ Môi trường: Một phân loại chi tiết hơn, thường sử dụng phần mềm xử lý với mục đích: - Xác định địa điểm giàn khoan dầu, đèn biển đèn hiệu biển, đê biển; - Thăm dò khoáng sản; Đánh bắt thủy hải sản 3/ Quân sự: Đây kết hợp bốn loại hình đáy biển với liệu chi tiết bổ sung thuộc tính Quân đội cần thông tin để: - Tiến hành hoạt động đổ bộ; - Có biện pháp đối phó chống đổ bộ, sử dụng địa hình để phòng thủ quốc phòng; - Tàu ngầm chống tàu ngầm; - Thủy lôi chống thủy lôi; - Hiệu suất âm sonar 4/ Trong tương lai, phân loại thông tin quân cung cấp đến trụ sở quan quân sự, đọc thông tin hệ thống nhúng Khác với hải đồ, đồ địa hình biển cần thiết cho nhiều lĩnh vực khác có liên quan tới biển như: nghiên cứu khoa học biển, an ninh quốc phòng, xây dựng công trình, tìm kiếm khai thác tài nguyên khoáng sản, hoạt động nuôi thủy sản đánh bắt thủy sản, phát triển bền vững môi trường biển, tìm kiếm cứu nạn thể thao giải trí Bản đồ địa hình biển kéo dài tự nhiên đồ địa hình lục địa, có nội dung cách trình bày tương tự nhau.Bản đồ địa hình cần thể đầy đủ yếu tố địa hình địa vật đáy biển, tính chất đặc trưng đáy biển phân loại đáy biển Câu 2: Chức máy quét sonar thủy văn Máy quét sonar (SSS) Máy quét sonar hai kênh thiết bị trợ giúp cần thiết khảo sát đại Một khảo sát thềm lục địa yêu cầu thiết phải có hệ thống SSS tham gia toàn từ đầu đến cuối Ngoài việc xác định vị trí xác tàu đắm hay vật cản dòng, SSS cung cấp số lượng đáng kể thông tin khác từ đáy biển Các liệu này, kết hợp với mẫu thăm dò đáy biển đường đẳng sâu, cung cấp thông tin để phân loại đáy biển Đồng thời cung cấp thông tin đáng kể cho hoạt động quân như: phạm vi hoạt động tàu đổ công nhanh, phạm vi rải mìn thủy lôi, phạm vi hoạt động tàu ngầm, Các thông tin bao gồm hướng tuyến tiếp cận bờ biển, khoảng cách an toàn cho hoạt động tàu quân Chức SSS là: - Phát xác tàu vật cản dòng âm máy hồi âm Mặc dù vị trí xác độ sâu khôngthể xác định SSS, máy SSS điều chỉnh cách biết vận hành phát hầu hết khiếm khuyết hệ thống dò âm đa tia - Phát đặc trưng đáy biển Nếu máy scan sonar sử dụng cách phát dấu hiệu nhỏ đáy biển, lại gây nguy hiểm cho thân tàu Hệ thống SSS có tầm quan trọng đáng kể hoạt động tàu ngầm hoạt động dò thủy lôi biển - Việc phân loại đáy biển phụ thuộc vào liệu thu thập kiến thức cấu tạo đáy biển Việc kết hợp chúng quan trọng hoạt động tàu ngầm dò thủy lôi, hoạt động nuôi thủy sản phát triển tài nguyên biển - Việc phát vùng biến động đáy biển cồn cát tuyến vận tải biển quan trọng Trên tuyến vận tải biển, phải định kỳ tái khảo sát để đảm bảo an toàn hàng hải Câu 3: Nguyên lý hoạt động hệ thống quét Sonar đo đạc thủy văn 1/ Độ lớn tín hiệu phản hồi bị chi phối phương trình sóng siêu âm, sử dụng để xác định xem điều bị phát điều Phương trình đưa báo cáo Hội nghị liên hợp FIG/IHO năm 1981: Report on the Detection of Depth Anomalies Ngoài ra, chủ đề nghiên cứu sách “Principles of Underwater Sound” R.J Urick viết Phương trình điểm khởi đầu cho việc xem xét hiệu suất SSS.Nó bỏ qua mát tín hiệu vài thông số âm khác 2/Vùng phủ sóng phạm vi gần máy sonar xét theo hai mặt Vùng phủ sóng sonar Trong mặt phẳng thẳng đứng, chùm tia siêu âmcó chiều rộng 500 nghiêng so với hướng ngang 100 xuống phía Do đó, vùng gần máy sonar thuộc vùng không nhìn thấy Do vậy, máy sonar kéo từ tàu, lơ lửng nước mà không chạm đáy biển không gần mặt nước Sẽ có vùng quét gần phía đáy máy.Trong mặt phẳng nằm ngang, gần “cá kéo” (máy sonar) xung âm có dạng song song Khoảng cách xung âm phạm vi gần hàm tốc độ tàu tốc độ lặp xung Do vậy, khả dò sót điểm đáy biển thuộc phạm vi gần cá kéo phạm vi xa cá kéo 3/ Diện tích vùng tìm kiếm sonar.Có hai phương pháp lập kế hoạch tìm kiếm sonar - Phát điểm gần cá kéo Việc tìm kiếm lên kế hoạch trước để nhằm phát điểm gần cá kéo với năm xung sonar - Phát điểm xa cá kéo Các điểm có tiết diện nhỏ xa đầu phát sonar không nhận diện được.Cần điều chỉnh khoảng cách vệt quét để đảm bảo không bỏ sót điểm đáy biển Thông thường, phạm vi quét sonar khoảng 150m bề ngang Nếu vậy, cần thiết kế vệt quét rộng 125m, tức có 25m chồng lấn hai vệt quét cách 4/ Phương pháp thứ hai thường sử dụng nhiều Phương pháp bỏ sót phạm vi gần cá kéo, thiết kế phương án chạy tàu với tốc độ 3,6 hải lý/giờ phạm vi 1m gần cá kéo không bị bỏ sót 5/ Hiệu suất hệ thống SSS.Về mặt lý thuyết, hiệu suất hệ thống khẳng định từ nhà sản xuất Tuy nhiên, để đáp ứng tối đa lợi ích, nên sử dụng sonar hai kênh, lắp vào đuôi tàu kéo theo sau 6/ Vị trí máy quét sonar Kéo máy quét sonar phía sau tàu có số lợi ích: Loại bỏ ảnh hưởng cảm biến có tàu; hoạt động cột nước độc lập phía sau tàu cho phép không bị ảnh hưởng âm thanh, tiếng động tàu Tuy nhiên, vị trí cá kéo khó xác định xác do: - Thành phần trục tọa độ theo hướng tiến tàu: Do tàu kéo máy sonar dây cáp, áp lực dòng nước sức đẩy cột nước, cá kéo thay đổi vị trí nhiều, tức vận tốc cá kéo vận tốc tàu sai khác nhau; - Thành phần trục tọa độ vuông góc với hướng tàu: dòng thủy triều tàu động vòng quay đầu Cá kéo bị lệch hướng - Sai số xác định vị trí tàu truyền cho cá kéo 7/ Vị trí cá kéo xác định sử dụng hệ thống định vị cạnh đáy siêu ngắn (USBL), đầu phát đầu thu tín hiệu lắp đặt thân tàu cá kéo Tuy nhiên, độ xác hệ thống suy giảm nhanh chóng tùy thuộc vào độ dài dây kéo 8/ Trạng thái tàu kéo ảnh hưởng tượng nhồi sóng, nghiêng lắc, xoay chệch hướng làm thay đổi hướng chuyển động cá kéo Điều gia tăng vận tốc tàu không ổn định Do vậy, thiết phải thiết kế vệt tìm kiếm chồng lấn 9/ Gắn máy quét sonar vào mạn tàu.Để giải lỗi trên, người ta gắn máy quét sonar vào hai bên mạn tàu Do đó, vị trí định hướng sonar xác định xác Tuy nhiên, số bất lợi lại ảnh hưởng đến chất lượng sóng siêu âm sonar.Bản thân cảm ứng lắp đặt tàu gây nhiễu đến sóng siêu âm sonar Hơn nữa, sonar lúc cách xa đáy nước bất lợi để dò tìm địa vật đáy nước Lắp máy sonar vào mạn tàu tốt hoạt động vùng nước nông, nơi mà đáy biển nguy hiểm Câu Những hạn chế hệ thống sonar 1/ Sự ổn định thủy động lực học cá kéo.Phần lớn trường hợp cá kéo hoạt động tách rời chuyển động tàu.Bản thân cá kéo bị ảnh hưởng tượng roll, pitch, heading giống tàu Vì thế, giải pháp sonar kênh đôi nhằm cung cấp so sánh kênh với kênh để nhận dạng địa hình điều cần thiết 2/ Trường hợp kênh sonar cho hình ảnh nhận diện đáy biển, buộc phải dùng kênh lại Lúc phải hiệu chỉnh tượng nhồi sóng xoay chệch hướng, Như vậy, với độ rộng chùm tia hẹp mặt phẳng ngang, biến động làm giảm khả phát chi tiết nhỏ đáy biển 3/ Vấn đề ổn định cá kéo quan trọng vấn đề vị trí nó.Trong điều kiện biển động, nhìn thấy rõ dao động vết quét cá kéo Người ta ý đến khả quét dò tìm đáy biển sonar nhiều khả hồi âm đa tia tàu Do vậy, vấn đề vị trí sonar yếu điểm 4/ Chiều cao cá kéo Đối với hầu hết độ sâu đáy biển cần khảo sát, độ sâu cá kéo 10% cách đáy biển hợp lý Ví dụ, độ sâu đáy biển 150m độ sâu cá kéo 15m tính từ đáy biển.Khi đầu cá kéo hướng xuống dưới, sóng siêu âm phản hồi bị suy giảm nhiều.Khi đầu cá kéo hướng lên, sóng siêu âm không hình thành phía sau chướng ngại vật, làm cho khó phát 5/ Trong vùng nước nông, cần giảm phạm vi quét khoảng cách vệt quét Bởi cá kéo gần đáy biển, hình ảnh mà cung cấp có nhiều thiếu sót 6/ Trong vùng nước nông, đầu dò hồi âm gần cáp kéo máy sonar, điều gây ảnh hưởng không nhỏ đến chất lượng siêu âm máy 7/ Người điều khiển cáp kéo máy sonar phải tùy theo địa hình đáy biển để trì độ sâu máy, dây cáp lúc ngắn lúc dài cho phù hợp với tốc độ tàu điều kiện địa hình, tránh gây tai nạn cho máy bị va chạm vướng vào chướng ngại vật 8/ Đuôi cá kéo Một số cá kéo SSS trang bị vây đuôi cá nhằm tăng giảm độ sâu theo ý muốn Lúc này, ảnh hưởng lực kéo cáp tàu thay đổi, làm cho việc điều khiển cáp tay khó thực Khoảng cách từ cá kéo đến tàu bị thay đổi độ sâu cá kéo thay đổi Tốc độ tàu thay đổi độ sâu cá kéo thay đổi Do vậy, thực điều buộc phải vượt qua nguy hiểm bất ngờ mà 9/ Trong hoạt động gần đáy biển, cá kéo trang bị thiết bị ngắt nhả cáp, nhằm đảm bảo gặp tai nạn, không làm tàu bị hư hại Sau đó, người ta thu hồi 10/ Hướng kéo Khi có ảnh hưởng thủy triều, hướng kéo nên theo dòng thủy triều mà đi, nhằm giảm tác động dòng chảy đến khả kéo tàu Nếu không tính đến ảnh hưởng thủy triều, hướng kéo nên theo hướng đường viền độ sâu Điều có lợi điều chỉnh phạm vi kéo tàu qua địa hình nước nông - sâu khác 11/ Trường hợp ngoại lệ Khi khu vực thăm dò có đụn cát Hướng kéo phải thỏa mãn cho mô tả góc khuất đụn cát 12/ Phạm vi quét hiệu Các tín hiệu siêu âm không thiết phản hồi trở lại tất Tổn thất truyền tải nhiễu từ nguồn khác hạn chế phạm vi quét sonar Một sonar truyền sóng siêu âm tối đa 270m.Với vật thể nhỏ khoảng 1m, sonar khó phát sau khoảng cách 150m Kết tốt đạt phạm vi khoảng cách 150m tận dụng lợi tần số xung cao để xác định rõ vật thể Trước thưc khảo sát, kiểm tra ngắn cần thiết để kiểm tra phù hợp điều kiện hoạt động sonar Câu 5: Sử dụng hệ thống hồi âm đa tia đo đạc thủy văn Hệ thống hồi âm đa tia 1/ Hệ thống hồi âm đa tia chứng minh khả đo sâu vượt trội so với phương pháp khác Khi đầu dò gắn vào thân tàu, có nghĩa vị trí xác định Với khả tạo thành từ tia đơn, hệ thống hồi âm đa tia công cụ lựa chọn để khảo sát địa hình đáy biển 2/ Khả định vị hệ thống MBES phụ thuộc vào hệ thống định vị tàu, phụ thuộc vào cách xác định vị trí đầu dò so với vị trí đặt antenna máy thu GPS Khả xác định đặc trưng đáy biển không sonar, cần người ta nhận dạng chỗ thợ lặn tàu lặn không người lái.Mục tiêu MBES nhận dạng biến đổi địa hình đáy biển, nhận dạng vật đặc trưng đáy biển 3/ Phương pháp khảo sát Các yêu cầu hệ thống MBES cho khảo sát kéo theo hệ thống SSS, tương tự yêu cầu hệ thống SBES truyền thống Nghĩa sử dụng dòng, tuyến song song cách hiệu nhất.Hướng tuyến phụ thuộc vào yêu cầu SSS gần với hướng thủy triều Bản đồ đáy biển biểu diễn giống ma trận, bao gồm điểm đo sâu dày đặc, theo hình vuông, phủ kín diện tích cần khảo sát 4/ Khoảng cách tuyến sonar yêu cầu, đương nhiên phải đảm bảo độ chồng lấn Ở vùng biển nông, độ sâu 30m, khả nhận dạng đặc trưng đáy biển hệ thống MBES tốt SSS Do vậy, người kỹ sư trắc địa phải định xem có nên dùng hệ thống SSS hay không, cần MBES độc lập quét đáy biển lần khảo sát 5/ Hệ thống hồi âm đa tia xác định khoảng cách tuyến phụ thuộc độ sâu trung bình khu vực khảo sát Nếu có nơi có độ sâu đáng kể phần lại khu vực khảo sát, phải lập khu vực phụ, chạy tàu theo tuyến cho phù hợp với khu vực phụ Khuyến nghị sử dụng chống lấn tuyến 25%., tối thiểu 10% 6/ Khi có hệ thống MBES khảo sát, việc xác định hướng tuyến hiệu song song với triền dốc bờ đường cong Tránh hướng vuông góc với bờ dốc Bằng cách này, chồng lấn tuyến lớn khoảng cách tuyến rộng Câu 6: Những cân nhắc sử dụng hệ thông hồi âm đa tia đo đạc thủy văn? - Hệ thống hồi âm đa tia sử dụng rộng rãi lại gặp khó khăn gặp mối nguy hiểm có kích thước nhỏ.VD: cột buồm xác tàu bị đắm Khi hồi âm đa tia quét qua đặc trưng này, thuật toán khử nhiễu loại bỏ 185 tín hiệu xác định đặc trưng Nếu không áp dụng lọc tín hiệu, khả sử dụng liệu khó khăn - - Một yếu tố cấu hình MBES thiết kế khác dẫn tới mô hình chùm tia khác nhau, để lại khoảng cách lớn chùm giao tia thoa, để lọt vùng tia hồi âm Cần phải xác minh hiệu suất hệ thống MBES trước tiến hành khảo sát Bao gồm xác định diện tích đáy biển biết trước, tốc độ ping, tốc độ chạy tàu có ổn định hay không, Nhiều tổ chức hàng hải yêu cầu sử dụng hệ thống SSS để nhận diện đặc trưng đáy biển Hệ thống MBES đo sâu kiểm tra hệ thống SSS Câu 7: Trình bày việc lấy mẫu đáy biển đo đạc thủy văn? Việc lấy mẫu đáy biển thường thực độ sâu chưa tới 200m, để phục vụ: - Hỗ trợ việc giải thích hồ sơ quét sonar cần - Cung cấp thật bề mặt đáy biển xác nhận mô hình phân loại đáy biển - Cung cấp tư vấn khả neo đậu tàu - Cần lấy mẫu tất vùng bờ, bãi cát ngầm, núi biển Đặc biệt vùng biển không ổn định - Cần lấy mẫu đỉnh chân núi biển Khi độ sâu lớn 200m, nguy hiểm phương pháp lấy mẫu có sẵn, cần phải thu thập mẫu, việc lấy mẫu cần phải tiến hành cách đặn toàn vùng gần bờ Trong trình lấy mẫu , tàu sử dụng cần phải dừng đảm bảo định vị nơi dừng Thực lấy mẫu đầu ngoạm tàu khảo sát Tiến hành thả gàu xuống biển, trọng lượng gàu làm chìm xuống đáy biển Khi nâng gàu xúc lên, miệng gàu đóng lại mang theo hạt vật chất hạt bùn cát lên Sau lấy phần lõi mẫu lấy lên khỏi mặt biển Bản chất việc lấy mẫu đáy biển tiến hành đặn toàn vùng gần bờ Tần số lấy mẫu khác tùy thuộc vào độ sâu mức độ mà đồng Sau lấy mẫu đáy biển, mẫu đưa vào mô hình phân loại Mẫu có phải thỏa mãn ba điều kiện: - Là mẫu hoàn chỉnh Bởi trình lấy mẫu đòi hỏi phải có phương pháp giữ gìn bảo quản - Mẫu lấy từ điểm nhất, mẫu hỗn tạp - Vị trí lấy mẫu xác Câu 8: Việc lập kế hoạch khảo sát biển liên quan tới thủ tục nào? Các thủ tục liên quan đến lập kế hoạch khảo sát biển Lập kế hoạch khảo sát biển gồm toàn trình phát triển dự án thủy văn, từ đời định đơn vị khảo sát lưu trữ liệu khảo sát thủy văn Việc lập kế hoạch liên quan đến thủ tục: - Yêu cầu khảo sát - Đặc điểm kỹ thuật khảo sát - Chỉ định đơn vị thiết kế phương án - Lập kế hoạch chương trình khảo sát với đơn vị thiết kế - Đánh giá nhiệm vụ giao cho đơn vị đó, sau hồ sơ lực - Trinh sát thăm dò dự án - Phân bố nguồn lực - Lập kế hoạch khảo sát chi tiết - Ước tính thời gian cần thiết - Lập kế hoạch chương trình khảo sát phê duyệt - Liên lạc với quan bên ngoài, nhằm tăng cường giám sát hỗ trợ cần - Lập kế hoạch quản lý dự án - Lập kế hoạch tiến độ hàng ngày dự án - Lập kế hoạch thu nhận kiểm tra liệu khảo sát - Lập kế hoạch để phân tích, giải thích liệu báo cáo khảo sát Việc lập kế hoạch khảo sát quốc gia khác Ở Việt Nam, đơn vị chủ đầu tư gọi A, nhà thầu gọi B bao gồm: Tư vấn thiết kế, Tư vấn giám sát, Đơn vị thi công Câu 9: Nhiệm vụ khảo sát bao gồm tiêu chí nào? Các tiêu chí khảo sát bao gồm: Thành lập đơn vị khảo sát Phương pháp giám sát hiệu chỉnh vị trí tọa độ Tiêu chí phương pháp đo sâu hồi âm Loại sonar dò tìm Quan trắc mốc thủy triều Xác tàu đắm vật cản Lấy mẫu đáy biển Quan trắc hải dương học 10 Quan trắc dòng thủy triều 10 Quan trắc địa vật lý 11 Địa hình bờ biển đáy đại dương 12 Đèn biển phao 13 Hướng chạy tàu tuyến khảo sát biển 14 Tín hiệu vô tuyến 15 Các quan trắc phụ trợ: Bản đồ ảnh theo chiều dọc, chiều đứng, khoảng cách, dòng đầu tiên, đo từ trường, tượng tự nhiên, 16 Quan trắc kênh dẫn tàu vào cảng Câu 10: Hệ thống thủy âm định vị mặt đáy biển gồm kĩ thuật nào, kể tên nêu ưu nhược điểm? Hệ thống thủy âm định vị mặt đáy biển gồm kĩ thuật: a Kĩ thuật cạnh đáy dài Kĩ thuật cạnh đáy ngăn Kĩ thuật cạnh đáy siêu ngắn số kỹ thuật tích hợp ba kỹ thuật Kĩ thuật cạnh đáy dài Hệ thống LBL cung cấp khả định vị điểm xác khu vực rộng lớn, thông qua máy thu phát đặt đáy biển tàu biển Bộ phát bị kiểm soát đầu dò lắp tàu biển Các kết nối trạm thu phát đáy biển gọi cạnh đáy (Baseline) Các cạnh đáy từ 50m đến 6000m, tùy thuộc vào độ sâu đáy biển, tần số âm sử dụng môi trường biển Kỹ thuật cung cấp khả định vị điểm độ xác cao Nếu có nhiều ba trạm LBL đáy biển, phương pháp bình phương nhỏ sử dụng để tìm vị trí tối ưu Do trạm thu phát đáy biển cố định xác đất liền, mà cấu hình hệ thống cần tương đối cố định, nên cần có trình hiệu chuẩn, thường thực GPS với ba bước: + Xác định cấu hình hình học hệ thống + Định hướng + Định vị hoàn toàn 11 Ưu điểm: • • • • • Độ xác không phụ thuộc vào độ sâu Có nhiều trị đo thừa Cung cấp điểm xác cao khu vực lớn Không cần thêm hệ thống phụ trợ tham chiếu độ cao, la bàn Bộ phát biến nhỏ, cần phát biến cho thiết bị Nhược điểm: • • • b Hệ thống phức tạp đòi hỏi người sử dụng phải có trình độ chuyên môn cao Tốn nhiều thời gian cho việc triển khai khôi phục hệ thống Mỗi hệ thống LBL yêu cầu kiểm định trước lần triển khai sử dụng Kĩ thuật cạnh đáy ngắn: Phương pháp hình thành dựa hai điểm sở đầu tàu cuối tàu tạo thành cạnh đáy Cạnh đáy liên kết với thu phát thủy âm đặt đáy biển để tạo thành tam giác không gian Tại thân tàu, người ta bố trí từ ba đến bốn đầu dò thủy âm cách từ 10m đến 100m Các đầu dò thủy âm kết nối với xử lý âm mà tàu sản xuất Tương tự phương pháp LBL, quan trắc dự phòng kết hợp với phương pháp định vị vệ tinh sử dụng để hiệu chỉnh vị trí tăng cường độ xác định vị Ưu điểm: • • • • • • Hệ thống dễ triển khai thực tế, dễ sử dụng Khả nâng cấp tốt với mốc tín hiệu Độ xác cao với đối tượng động Không gian dự phòng xây dựng hệ thống Lấy hệ tọa độ tàu làm sở, không cần mốc tín hiệu hay phận truyền phát gắn cố định đáy biển (tọa độ tàu xác định hệ thống GPS) Bộ phát biến nhỏ, giá thành rẻ Nhược điểm: • Hạn chế độ xác vùng nước sâu (>30m) • Cần xưởng sửa chữa tàu cảng để hiệu chỉnh hệ thống • Hệ thống yêu cầu hiệu chỉnh chi tiết tham số môi trường • Độ xác phụ thuộc vào thiết bị phụ trợ điều chỉnh quay trạm cải độ cao 12 • c Cần phát biến cho thiết bị Kĩ thuật cạnh đáy siêu ngắn: Bao gồm đầu dò tích hợp đầu dò Kỹ thuật so sánh pha sử dụng để đo góc tới tín hiệu thủy âm, bao gồm góc góc cao Do đó, tiêu định vị thủy âm cố định di động đáy biển xác định phép đo khoảng cách tương quan vị trí tàu với mục tiêu Cung cấp vị trí tham khảo đầu vào cho trạng thái vị trí động thân tàu, đồng thời thuận tiện cho việc theo dõi hướng tàu Mặc dù kỹ thuật thuận tiện, cài đặt yêu cầu phải hiệu chỉnh cẩn thận Ưu điểm: • Hệ thống dễ triển khai thực tế, dễ sử dụng • Hệ thống tọa độ đầu phát biến làm sở, không cần hệ thống mốc tín hiệu gắn đáy biển • Chỉ cần ứng đáp bề mặt, thiết bị công trình • Độ xác cao với đối tượng động Nhược điểm: • Hệ thống yêu cầu hiệu chỉnh chi tiết tham số môi trường • Độ xác phụ thuộc vào thiết bị phụ trợ hiểu chỉnh quay trạm cải biến độ cao • Trị đo thừa nên độ tin cậy hạn chế • Bộ phát biến lớn, giá thành cao d Hệ thống kết hợp: Tích hợp ưu điểm kỹ thuật đây, nhằm cung cấp vị trí đáng tin cậy với mức độ dư thừa Các hệ thống kết hợp có số loại: - Cạnh đáy dài siêu ngắn (LUSBL) - Cạnh đáy dài ngắn (LSBL) - Cạnh đáy siêu ngắn ngắn (SUSBL) - Cạnh đáy dài, ngắn siêu ngắn (LSUSBL) 13 Câu 11.Độ xác nguồn sai số định vị thủy âm? Độ xác tổng thể định vị thủy âm phụ thuộc vào: - Độ xác mạng lưới phát thủy âm đáy biển có liên quan với hệ thống mốc khống chế trắc địa bờ Xác định nhận diện hiệu ứng khúc xạ thủy âm, khiến tạo tượng đa đường dẫn điều cần đặc biệt lưu ý vùng có địa hình phẳng, nơi kỹ thuật SSBL SBL tồi kỹ thuật LBL Xác định xác vận tốc âm (SV), Gradient vận tốc lượng khúc xạ Tần số sử dụng độ xác định vị gia tang tỷ lệ thuận với gia tăng tần số, lại giớ hạn khoảng cách yêu cầu lượng cao Cấu hình hình học Phụ thuộc địa hình đáy biển, tức cần tầm quan sát thu phát thủy âm Sự tinh tế hệ thống xử lý phần mềm sử dụng Những sai xót đo thời gian diện nhiễu tín hiệu thu, nguồn nhiễu là: Tiếng ồn môi trường như: sóng, gió, mưa, sinh vật biển Tiếng ồn thân tàu như: tiếng động cánh quạt chân vịt tàu, tiếng máy tàu, dòng chảy vỗ vào tàu Tiếng ồn vang mặt biển, cấu trúc đáy biển Câu 12.Định vị biển công nghệ GNSS chủ yếu gồm kỹ thuật nào? 1/ Nguyên tắc định vị tuyệt đối Định vị tuyệt đối toán giao hội nghịch không gian, tọa độ vệ tinh biết hệ quy chiếu xác định, tọa độ điểm thu tìm hệ quy chiếu đó, thông qua việc sử dụng tín hiệu vệ tinh mã C/A code, P code pha sóng tải L1, L2 2/ Nguyên tắc định vị tương đối Phương pháp định vị tương đối loại bỏ sai số quỹ đạo vệ tinh, sai số đồng hồ vệ tinh không đồng với đồng hồ máy thu Nguyên tắc định vị tương đối phát triển thành nhiều kỹ thuật định vị khác nhau.Bảng 2.1 mô tả độ xác định vị số kỹ thuật phổ biến 3/ Nguyên tắc định vị vi phân 14 Định vị vi phân tương tự định vị tuyệt đối, có thêm số hiệu chỉnh cho khoảng cách giả pha sóng tải tọa độ điểm thu điều kiện không gian thời điểm thu tín hiệu Nhờ thành phần gia tăng này, máy thu áp dụng định vị vi phân nâng cao độ xác định vị lên nhiều Các thành phần gia tăng hiệu ích định vị vi phân truyền phát từ trạm sở Base trạm CORS Các trạm sở tổ chức thu tín hiệu liên tục thời gian dài, từ xác định tham số hiệu chỉnh vào khoảng cách, pha, tọa độ điều kiện không gian khác phạm vi mà ảnh hưởng (không 400km) Thông qua trao đổi tín hiệu Radio Link trạm sở với trạm định vị hoạt động, định vị vi phân hiệu chỉnh vị trí trạm định vị nên tọa độ cuối nhận khả quan Nguyên tắc định vị vi phân bao gồm: +Định vị vi phân với trị đo code +Định vị vi phân với trị đo pha 4/ Kỹ thuật định vị RTK Định vị động tức thời dựa việc sử dụng đồng thời hai máy thu GPS, bao gồm trạm sở nhiều trạm di động Trạm sở thực việc thu tín hiệu vệ tinh, đồng thời truyền tín hiệu hiệu chỉnh tới trạm di động Các trạm di động thực việc thu tín hiệu vệ tinh tương tự, đồng thời xử lý tín hiệu nhận từ trạm sở Mỗi trạm di động sau đánh giá vị trí tương quan trạm sở.Thông thường, tần số lấy mẫu trạm sở trạm di động giây, quy trình định vị hệ thống tần số lấy mẫu Độ xác định vị kỹ thuật cỡ centimet Chế độ On the Fly hay gọi chế độ khởi đo tự động, yêu cầu máy sở máy di động phải có chung tối thiểu vệ tinh tầm quan sát Qúa trình giải tìm số nguyên đa trị trị đo pha thực trạm di động chuyển động Quá trình khởi đo không vài phút Các máy thu kỹ thuật RTK có bốn chế độ định vị chính: a Đồng hóa RTK (1Hz): kỹ thuật thông thường sử dụng để đạt độ xác cỡ centimet, trạm sở với trạm di động Tốc độ cập nhật thường 1Hz Độ trễ trình định vị đồng (Fixed) xác định phần lớn liệu truyền tải tới máy di động với tốc độ 4800baud khoảng thời gian giây 15 b Đồng hóa nhanh RTK (5Hz tới 10Hz): kỹ thuật có độ trễ độ xác tương tư phần a, lời giải vị trí định vị tạo từ đến 10 lời giải giây Kết khả quan tốc độ truyền tải đạt tới 9600baud c Độ trễ thấp RTK: kỹ thuật cho phép đạt độ xác centimet, gần tương đương với phần a, có độ trễ cực thấp việc giảm độ trễ từ giây xuống 20 miligiây Cho phép đạt tới 20 lời giải Fixed giây Kỹ thuật vào pha dự báo trạm sở, đưa lời giải liên tục dựa biến độc lập tín hiệu bị mất, quỹ đạo vệ tinh, đồng hồ trễ tầng điện ly Các sai số pha dự báo trạm sở mà trạm di động nhận chủ yếu phụ thuộc bất ổn định đồng hồ máy thu quỹ đạo đột biến vệ tinh d/ Di chuyển đường sở RTK: Phần lớn kỹ thuật RTK đòi hỏi trạm sở phải cố định, kỹ thuật này, trạm sở trạm di động di chuyển Kỹ thuật phụ thuộc vào việc định hướng cạnh khởi đầu trình di chuyển Cả hai máy đặt tàu, máy mũi máy đuôi tàu, đường sở chiều dài tàu Trạm sở truyền tín hiệu tới trạm di động theo kỹ thuật đồng hóa (a), lúc đường sở định hướng xác định độ dài với độ xác centimet Độ xác định vị theo cách tương đương độ xác định vị tuyệt đối theo mã code Đương nhiên, khoảng cách trạm sở trạm di động 1000m để có kết tốt Câu 13 Định vị tức thời RTK kỹ thuật định vị vi phân DGPS bao gồm kỹ thuật nào, đặc biệt tàu khảo sát biển? a Khái niệm RTK tên viết tắt cụm từ Real-Time Kinematic, nghĩa kỹ thuật đo động thời gian thực,gọi định vị động tức thời Về mặt nguyên tắc RTK tương tự kỹ thuật DGPS Nói ngắn gọn công nghệ RTK phương pháp đo đạc đại có độ xác cao nhanh chóng máy RTK b Nội dung kỹ thuật • Định vị động tức thời dựa việc sử dụng đồng thời hai máy thu GPS, bao gồm trạm sở nhiều trạm di động • Trạm sở thực việc thu tín hiệu vệ tinh, đồng thời truyền tín hiệu hiệu chỉnh tới trạm di động 16 • Các trạm di động thực việc thu tín hiệu vệ tinh tương tự, đồng thời xử lý tín hiệu nhận từ trạm sở • Mỗi trạm di động sau đánh giá vị trí tương quan trạm sở • Chế độ On the Fly hay gọi chế độ khởi đo tự động, yêu cầu máy sở máy di động phải có chung tối thiểu vệ tinh tầm quan sát • Qúa trình giải tìm số nguyên đa trị trị đo pha thực trạm di động chuyển động • Quá trình khởi đo không vài phút • Ban đầu, trạm di động đưa lời giải Fload FLT với độ xác vị trí hàng mét • Khi trình khởi đo hoàn tất, lời giải trở thành dạng Fixed, độ xác vị trí điểm đạt tới centimet • Thời gian trễ độ trễ khoảng thời gian chu kỳ đo máy thu trạm sở trạm di động bịảnh hưởng việc thu tín hiệu, truyền tải tín hiệu từ trạm sở đến trạm di động tìm lời giải Fixed Đây tham số quan trọng để hướng dẫn trạm di động kỹ thuật On the Fly • Việc truyền tải liệu từ trạm sở đến trạm di động chuẩn hóa theo giao thức quốc tế RTCM Một tin nhắn theo định dạng cần tốc độtruyền dẫn tối thiểu 4800baud, cao tiêu chuẩn truyền dẫn khác CMR: 2400baud Các máy thu kỹ thuật RTK có bốn chế độ định vị chính: Đồng hóa RTK (1Hz): kỹ thuật thông thường sử dụng để đạt độ xác cỡ centimet, trạm sở với trạm di động Tốc độ cập nhật thường 1Hz Độ trễ trình định vị đồng (Fixed) xác định phần lớn liệu truyền tải tới máy di động với tốc độ 4800baud khoảng thời gian giây Đồng hóa nhanh RTK (5Hz tới 10Hz): kỹ thuật có độ trễ độ xác tương tư phần a, lời giải vị trí định vị tạo từ đến 10 lời giải giây Kết khả quan tốc độ truyền tải đạt tới 9600baud Độ trễ thấp RTK: kỹ thuật cho phép đạt độ xác centimet, có độ trễ cực thấp việc giảm độ trễ từ giây xuống 20 miligiây Cho phép đạt tới 20 lời giải Fixed giây Kỹ thuật vào pha dự báo trạm sở, đưa lời giải liên tục dựa 17 biến độc lập tín hiệu bị mất, quỹ đạo vệ tinh, đồng hồ trễ tầng điện ly Các sai số pha dự báo trạm sở mà trạm di động nhận chủ yếu phụ thuộc bất ổn định đồng hồ máy thu quỹ đạo đột biến vệ tinh Di chuyển trạm sở RTK: Phần lớn kỹ thuật RTK đòi hỏi trạm sở phải cố định, kỹ thuật này, trạm sở trạm di động di chuyển Kỹ thuật phụ thuộc vào việc định hướng cạnh khởi đầu trình di chuyển Cả hai máy đặt tàu, máy mũi máy đuôi tàu, đường sở chiều dài tàu Trạm sở truyền tín hiệu tới trạm di động theo kỹ thuật đồng hóa Độ xác định vịtheo cách tương đương độ xác định vị tuyệt đối theo mã code Đương nhiên, khoảng cách trạm sở trạm di động 1000m để có kết tốt c.Kết luận Kỹ thuật RTK cung cấp vị trí mặt độ cao xác anten thời điểm đo Điều giúp tránh khuyết điểm trình xác định độ sâu đo mực nước nâng cao đến mức tối đa độ xác trình khảo sát thủy đồ Câu 14.Trình bày phương pháp biểu thị địa hình địa vật đồ địa hình? a Phương pháp biểu thị địa hình đường bình độ Để biểu thị địa hình (dáng đất) sử dụng phương pháp tô màu, đánh bóng, kẻ vân thông dụng phương pháp dùng đường bình độ (còn gọi đường đồng mức hay đường đẳng cao) Nếu ta dùng mặt phẳng nằm ngang F1, F2 song song với mặt phẳng thủy chuẩn cách khoảng cao chẵn h cắt ngang núi (hình 1.24a) Giao tuyến mặt phẳng Fi với núi chiếu xuống mặt phẳng chiếu hình đồ Fbđ đường cong khép kín gọi đường bình độ Nó có tính chất sau đây: Các điểm nằm đường bình độ có độ cao Đường bình độ đường cong trơn, liên tục khép kín Nơi có đường bình độ thưa nơi địa hình có độ dốc nhỏ, ngược lại đường bình độ mau địa hình dốc 18 Các đường bình độ không giao nhau, trừ trường hợp núi hàm ếch, hang động Những yếu tố địa hình không biểu thị đường bình độ vách núi, bờ mương cao dùng ký hiệu riêng hình 1-25b.Để phân biệt núi hồ đường phân thủy (sông, núi) đường tụ thủy (khe, suối) thường dùng nét hướng dốc ghi độ cao (hình 1-25c).Thông thường ghi độ cao cho đường bình độ b Phương pháp biểu thị yếu tố địa vật Bản đồ địa hình thể dáng đất đơn mà cần phải thể địa vật cách xác Những địa vật biên giới đất nước, tỉnh, huyện, xã, khu vực công nông nghiệp, chu vi mảnh đất vị trí hầm mỏ, lò gạch, giếng,… thường biểu diễn ký hiệu đồ địa hình Tùy thuộc loại tỷ lệ đồ mà ta có ký hiệu tương ứng, ký hiệu biểu yếu tố địa vật tuân theo quy định thống trước Ký hiệu ghi đồ phải rõ ràng, cụ thể Nhìn chung ký hiệu đồ thường chia làm ba nhóm: khoanh vùng (theo chu vi), không theo tỷ lệ, giải thích * Nhóm ký hiệu khoanh vùng Ký hiệu biểu yếu tố theo tỷ lệ đồ, kích thước ký hiệu quy định cho loại tỷ lệ đồ Đối với địa vật có kích thước lớn sông hồ, đường quốc lộ rộng, khu công nghiệp phải biểu thị vị trí kích thước theo tỷ lệ đồ, nghĩa phải dựa vào tọa độ phẳng x, y tọa độ cực S, β số điểm địa vật đặc trưng địa vật để biểu thị (xem hình 1-29) * Ký hiệu không theo tỷ lệ Loại ký hiệu dùng để biểu thị địa vật không theo tỷ lệ đồ Nhìn vào ký hiệu ta biết kích thước tương ứng thực địa, biết vị trí thực địa Ở số địa vật, điểm chấm trung tâm tâm địa vật Khi biểu thị địa vật theo ký hiệu phi tỷ lệ, ta phải xác định vị trí đồ, sau đặt tâm ký hiệu trùng với vị trí của địa vật thực địa dùng ký hiệu quy ước để biểu thị Ví dụ: Điểm tam giác * Ký hiệu theo kiểu ghi 19 Dùng ký hiệu để giải thích thêm đặc điểm biểu đồ địa vật thực địa Chẳng hạn ký hiệu biểu thị vùng đất sụt lở, vực sâu,… Ngoài để biểu thị nội dung địa vật ta phải ghi chữ số địa danh làng xã, tên sông, núi, độ sâu lòng hồ, độ cao đỉnh núi, độ rộng hướng chảy dòng sông Câu 15.Trình bày định nghĩa góc phương vị thực, độ hội tụ kinh tuyến, góc phương vị từ, độ tự thiên, góc phương vị tọa độ? a Góc phương vị thực (A) Định hướng đường thẳng thực địa xác định hướng với hướng gốc Những hướng gốc dùng để định hướng đường thẳng trắc địa sử dụng kinh tuyến thực (có góc phương vị thực), kinh tuyến từ (có góc phương vị từ), kinh tuyến múi (có góc phương vị toạ độ).A Góc phương vị thực đường thẳng MN điểm M mặt phẳng góc tính từ hướng bắc kinh tuyến thực qua điểm M theo chiều thuận kim đồng hồ đến hướng đường thẳng (xem hình 131a) Ký hiệu A Trị số A biến thiên từ 0o đến 360o Nếu nhìn theo hướng M N coi hướng thuận góc AMN góc phương vị thuận A(th) Ngược lại, NM hướng đảo ANM góc phương vị đảo A(đ) Chúng chênh 180o Hay viết tổng quát: Ath = Ađ± 180o (1-11) Dấu + hay - phụ thuộc hướng đường thẳng nhìn từ M đến N hay từ N đến M Tại điểm khác đường thẳng có phương vị thực khác b Độ hội tụ kinh tuyến Trên hình 1.31a hình chiếu hai kinh tuyến thực qua M N không song song với nhau, chúng hội tụ hai cực Bắc Nam đất Góc γhợp hình chiếu mặt phẳng hai kinh tuyến thực qua hai điểm gọi góc hội tụ kinh tuyến hay độ gần kinh tuyến 20 Trắc địa lý thuyết chứng minh công thức xác tính γ Ở đây, để xác đinh cách gần γ, ta coi đất hình cầu tâm O bán kính R (hình 1-31b), điểm M N nằm vòng vĩ tuyến có vĩ độ ϕM = ϕN =ϕ, kinh sai ∆λ= λM - λN độ dài cung MN=d Kẻ hai tiếp tuyến với hai kinh tuyến M N chúng cắt trục đất kéo dài T Vì cung d bé so với chiều dài vĩ tuyến nên ta coi cung tròn tâm T bán kính tiếp tuyến TM =TN góc kẹp TM TN độ hội tụ kinh tuyến γ Vì góc γ bé nên ta viết : γ’’= d ρ’’/TM Từ tam giác vuông OTM ta có : TM = R cotgϕ (1) (2) Đem thay (1) vào (2) với lưu ý : 1/cotgϕ = tgϕ ta có: γ” = (ρ”d/R) tgϕ (1-12) c Góc phương vị từ (At) Như biết đất hai cực thực N S nằm trục quay có hai cực từ nằm lòng Cực Bắc nằm vịnh Huston (Canada) có ϕ =75o05’B , λ =96o45’Đ cực Nam phía Tây biển Roso (Australia) có ϕ =75o06’N , λ =154o08’Đ Đường sức từ (trục kim nam châm) điểm coi kinh tuyến từ qua điểm Như vậy, nhận hướng Bắc hình chiếu kinh tuyến từ qua điểm đường thẳng mặt phẳng góc phương vị từ đường thẳng MN góc tính từ hướng bắc hình chiếu kinh tuyến từ qua điểm M theo chiều kim đồng hồ đến hướng đường thẳng ký hiệu mMN(hình 1-32a) Góc phương vị từ thuận nghịch chênh 180o : AKM = AMK – 180o d Độ từ thiên Tại điểm kinh tuyến từ kinh tuyến thực không trùng Góc hợp hình chiếu kinh tuyến thực kinh tuyến từ điểm gọi độ lệch từ thiên (độ lệch từ), ký hiệu δ Nếu kim nam châm lệch phía Đông kinh tuyến thực δ mang dấu + phía Tây mang dấu – (hình 1-32b) Trị số độ từ thiên luôn biến động Không điểm có độ từ tính khác mà điểm thay đổi theo thời gian đất quay cực từ thay đổi 21 Từ hình 1-32c ta có quan hệ góc phương vị thực A góc phương vị từ m : A = At±δ (1-13) e Góc phương vị tọa độ (α ) Đối với góc phương vị toạ độ, người ta nhận hướng chuẩn hướng Bắc hình chiếu kinh tuyến múi chiếu hình Gauss đường song song với nó, ta có định nghĩa: Góc phương vị tọa độ đường thẳng MK góc tính từ hướng Bắc hình chiếu kinh tuyến đường song song với theo chiều thuận kim đồng hồ đến hướng đường thẳng đó, ký hiệu αMK Vì hướng Bắc hình chiếu kinh tuyến nhận hướng dương trục OX hệ tọa độ mặt phẳng vuông góc Gauss nên αMK góc hợp hướng dương đường thẳng song song với trục OX hướng đường thẳng MK Vì hình chiếu kinh tuyến đường thẳng nên góc phương vị thuận nghịch chênh 180o điểm đường thẳng α có giá trị 22