Những nguyên tắc trắc địa biển dành cho các kỹ sư

Trong ngành khảo sát biển, việc áp dụng các nguyên tắc trắc địa hiện đại là rất quan trọng. Một trong những thiết bị hỗ trợ đắc lực trong lĩnh vực này là máy GNSS RTK. Thiết bị này giúp xác định vị trí với độ chính xác cao, đóng vai trò then chốt trong việc thu thập dữ liệu trắc địa biển. Bài viết này sẽ trình bày chi tiết về các nguyên tắc trắc địa biển, quy trình thu thập và xử lý dữ liệu cũng như yêu cầu về độ chính xác trong trắc địa biển.

Mục tiêu và yêu cầu của trắc địa biển

Mục tiêu của trắc địa biển

Mục tiêu của các cuộc khảo sát thủy văn là xác định địa hình đáy biển và khu vực ven biển, bao gồm cả sông, hồ, bến cảng và các môi trường nước khác. Ban đầu, khảo sát biển chỉ tập trung vào vùng nước ven biển, nhưng hiện nay đã mở rộng ra nhiều nhiệm vụ khác như đo thủy triều, đo trọng lực và từ trường Trái Đất, cũng như xác định các tính chất vật lý và hóa học của nước biển và vùng nước ven biển. Các cuộc khảo sát thủy văn cung cấp dữ liệu quan trọng để lập biểu đồ thủy văn biển, dẫn đường trên biển, quản lý vùng bờ biển và nghiên cứu khoa học.

Yêu cầu về độ chính xác

Độ chính xác trong dữ liệu trắc địa biển là yếu tố cực kỳ quan trọng. Các yêu cầu này xuất phát từ chính sách của chính phủ, nhu cầu quốc phòng và các nhu cầu khác. Tổ chức IHO (International Hydrographic Organisation) đã xác định bốn cấp khảo sát trong tiêu chuẩn S44 phiên bản 1998, bao gồm cấp đặc biệt, cấp một, cấp hai và cấp ba. Độ chính xác của dữ liệu khảo sát thường phải đáp ứng các yêu cầu nghiêm ngặt để đảm bảo tính khả thi và an toàn trong việc sử dụng dữ liệu.

>> Xem thêm Viễn thám radar và ứng dụng công nghệ GNSS RTK

Quá trình trắc địa biển

Lập kế hoạch khảo sát

Lập kế hoạch khảo sát là bước quan trọng đầu tiên trong quá trình trắc địa biển. Kế hoạch này cần xác định rõ khu vực cần khảo sát, loại hình khảo sát và quy mô khảo sát, phạm vi và thời gian khảo sát, cùng với dự kiến tàu thuyền và phương tiện hỗ trợ. Công nghệ hoặc thiết bị hỗ trợ như ảnh hàng không, ảnh vệ tinh, hệ thống khống chế trắc địa và thiết bị đo thủy triều cũng cần được chuẩn bị. Các yếu tố hạn chế như ngân sách, chính trị, hệ thống định vị và hậu cần cũng cần được xem xét kỹ lưỡng.

Xử lý dữ liệu

Quá trình xử lý dữ liệu trắc địa biển đòi hỏi tuân thủ các tiêu chuẩn nghiêm ngặt để kiểm soát chất lượng. Dữ liệu thu thập được cần chuyển đổi sang một chuẩn chung phù hợp với việc xử lý trên máy tính, đặc biệt chú ý đến các dữ liệu được xử lý tức thời hoặc các baseline trong định vị GPS. Cần đảm bảo rằng các sai số thô và sai số hệ thống được loại bỏ, chỉ sửa chữa dữ liệu khi thực sự cần thiết, như sai số hiệu chuẩn của nhà máy đối với các cảm biến hay vận tốc âm thanh.

Phân tích dữ liệu

Việc phân tích dữ liệu đòi hỏi độ chính xác cao và độ tin cậy tuyệt đối. Do không có thiết bị đo đạc nào hoàn toàn không có sai số, ngoài các sai số làm tròn trong tính toán, kỹ thuật quan trắc phải áp dụng các phương pháp loại bỏ sai số thô và sai số hệ thống, chỉ còn lại sai số ngẫu nhiên trong dữ liệu. Các thủ tục loại bỏ sai số thô và hệ thống cần được thực hiện kỹ lưỡng để đảm bảo độ chính xác của kết quả đo đạc.

Chất lượng và cách trình bày dữ liệu trong trắc địa biển

Chất lượng dữ liệu

Chất lượng dữ liệu trắc địa biển phụ thuộc vào nhiều yếu tố như ngày tháng khảo sát, thiết bị sử dụng, phương pháp tiến hành, hệ thống cơ sở trắc địa, quy trình bình sai và tính toán, cũng như hệ thống thủy triều tham chiếu. Dữ liệu cần được ghi lại rõ ràng và lưu trữ dưới dạng số để tiện lợi cho việc kiểm tra và phân tích sau này. Chất lượng dữ liệu nên được kiểm soát bằng cả phần mềm tự động và phương pháp thủ công để đảm bảo tính chính xác cao nhất.

Trình bày dữ liệu

Biểu đồ và sơ đồ là cách thể hiện rõ ràng và sinh động nhất kết quả khảo sát. Chất lượng các dữ liệu địa hình là yếu tố chính quyết định độ tin cậy của biểu đồ. Nếu chất lượng dữ liệu bị hạn chế, ví dụ như khi thiếu thiết bị khảo sát địa hình đáy nước, thì độ tin cậy của biểu đồ phải được hiểu theo một khái niệm mới là vùng tin cậy (Zones of Confidence – ZOC).

Vùng tin cậy (ZOC)

Khái niệm vùng tin cậy do IHO phát triển nhằm cung cấp mức độ tin cậy trong phân loại dữ liệu khảo sát thủy văn và địa hình đáy biển. Vùng tin cậy là sự kết hợp của các tiêu chí như độ chính xác đo sâu và xác định vị trí, độ phân giải của địa hình đáy biển và sự phù hợp với kế hoạch khảo sát của dự án.

Hệ thống thông tin hải đồ

Hệ thống thông tin hải đồ được tạo bởi những chuyên gia có nhiều kinh nghiệm và kiến thức về biển, bao gồm các dữ liệu mô tả về thủy văn và không gian, phương pháp phân tích và phần mềm tính toán trên máy tính. Trước đây, hải đồ chủ yếu được biểu diễn trên giấy, nhưng hiện nay đã có hải đồ điện tử với độ chính xác ngày càng cao. Các sản phẩm kỹ thuật số được chuyển giao dưới định dạng S-57, là hải đồ điện tử dẫn đường (Electronic Navigational Chart – ENC).

Quy trình biên soạn tài liệu hải đồ

Quy trình biên soạn tài liệu hải đồ bao gồm tổng hợp tất cả các số liệu liên quan đến không gian và dữ liệu thuộc tính trong Hệ Thống Thông Tin Địa Lý Quốc Gia (NIS). Bản đồ biển cần đủ tỷ lệ, tọa độ và phối hợp các dữ liệu mô tả môi trường biển. Khi dữ liệu khảo sát được kết hợp, ta có một cơ sở dữ liệu theo một tiêu chuẩn nhất định. Một bản đồ biển đúng là một tập hợp toàn diện các dữ liệu không gian và thuộc tính chứa trong NIS. Khi các dữ liệu đo đạc biển được lắp ráp với bản đồ nền, chúng được chuyển vào dạng số hoặc số hóa để tiện lợi cho việc sử dụng và phân tích.

>> Xem thêm: Hiểu rõ khái niệm về lưới khống chế trắc địa công trình

Viễn thám và trắc địa biển là những lĩnh vực quan trọng giúp chúng ta hiểu rõ hơn về môi trường biển và đáy đại dương. Sự tiến bộ trong công nghệ, đặc biệt là sự hỗ trợ của máy GNSS RTK ví dụ như máy GNSS RTK Hi-Target V500, máy GNSS RTK Hi-Target V200, máy GNSS RTK Satlab Eyr,… đã nâng cao độ chính xác và hiệu quả của các cuộc khảo sát. Việc áp dụng đúng các nguyên tắc trắc địa biển không chỉ đảm bảo chất lượng dữ liệu mà còn góp phần quan trọng vào sự phát triển bền vững và quản lý hiệu quả tài nguyên biển.

Việt Thanh Group chuyên cung cấp các thiết bị đo đạc đất đai chuyên dụng như máy toàn đạc điện tử, máy thuỷ bình,... và dịch vụ đo đạc bản đồ, cho thuê thiết bị đo đạc uy tín, giá rẻ.