Trắc địa biển là một trong những ngành nghề đóng vai trò quan trọng trong nhiều lĩnh vực: khai thác tài nguyên biển, an ninh quốc phòng, du lịch biển, quản lý vùng ven biển,… Trong bài viết này, Tracdiaso xin được chia sẻ tới bạn đọc những nguyên tắc trắc địa biển cơ bản mà không phải ai cũng biết. 

Mục tiêu

Một trong những nguyên tắc trắc địa biển không thể không nhắc tới là mục tiêu. Khảo sát biển bao gồm xác định địa hình đáy biển và địa hình khu vực ven biển, bao gồm cả sông, hồ, bến cảng và các dạng môi trường nước khác có liên quan. Trước kia, khảo sát biển chỉ là khảo sát một vùng nước ven biển. Hiện nay, nó bao gồm một loạt các nhiệm vụ như: đo thủy triều, đo trọng lực và từ trường trái đất, xác định các tính chất vật lý và hóa học của nước biển và vùng nước ven biển. 

Mục tiêu chính của các cuộc khảo sát thủy văn là cung cấp dữ liệu cho thành lập biểu đồ thủy văn biển. Các mục tiêu khác là dẫn đường trên biển, quản lý vùng bờ biển và nghiên cứu khoa học.

Yêu cầu về độ chính xác 

Nguyên tắc trắc địa biển tiếp theo mà Tracdiaso muốn đề cập tới là yêu cầu về độ chính xác trong dữ liệu trắc địa. Yêu cầu đối với khảo sát thủy văn được phát sinh từ các chính sách của chính phủ, nhu cầu quốc phòng và các nhu cầu khác. Ban đầu, dự án khảo sát thủy văn thường ưu tiên các nhu cầu của quốc gia, sau đó mới là các nhu cầu của tổ chức và cá nhân.

Tổ chức IHO (International Hydrographic Organisation) đã xác định bốn cấp khảo sát (S44 phiên bản 1998-Tiêu chuẩn đối với khảo sát biển) như sau:

• Cấp đặc biệt
• Cấp một
• Cấp hai
• Cấp ba

Lập kế hoạch khảo sát

Một số yếu tố cần xác định rõ trong kế hoạch:

• Xác định chính xác khu vực cần khảo sát;
• Xác định loại hình khảo sát (cấp độ chính xác) và quy mô khảo sát;
• Xác định phạm vi khảo sát và thời gian khảo sát;
• Dự kiến tàu thuyền và phương tiện;
• Công nghệ hoặc thiết bị hỗ trợ lúc cần thiết: ảnh hàng không, ảnh vệ tinh, hệ thống khống chế trắc địa, thủy triều;
• Các yếu tố hạn chế: ngân sách, chính trị, hệ thống định vị, hậu cần.

Xử lý dữ liệu

Quá trình xử lý dữ liệu cần tuân theo một tiêu chuẩn nghiêm ngặt để kiểm soát chất lượng. Dữ liệu thu thập được cần chuyển đổi sang một chuẩn chung phù hợp cách xử lý trên máy tính, đặc biệt lưu ý các dữ liệu được xử lý tức thời hoặc các baseline trong định vị GPS. Yêu cầu dữ liệu phải hợp lệ và đáp ứng các tiêu chuẩn, thông số kỹ thuật theo quy định của IHO

Phải cần thận trong quá trình xử lý dữ liệu thô ban đầu. Đảm bảo rằng các sai số thô và sai số hệ thống được loại bỏ. Chỉ sửa chữa những dữ liệu khi thực sự cần thiết, ví dụ như sai số hiệu chuẩn của nhà máy đối với các cảm biến, vận tốc âm thanh. Quá trình xử lý nên tận dụng các thông tin có sẵn để nhận diện các tín hiệu dẫn hướng và đảm bảo chất lượng dữ liệu.

Phân tích dữ liệu

Độ chính xác của kết quả đo đạc phải được đánh giá đúng và tin cậy. Bởi vì không có thiết bị đo đạc nào mà không có sai số. Ngoài các sai số làm tròn trong tính toán, kỹ thuật quan trắc phải được áp dụng các phương pháp loại bỏ sai số thô và sai số hệ thống, chỉ còn tồn tại sai số ngẫu nhiên trong dữ liệu. Do vậy, cần phải tiến hành những thủ tục để loại bỏ sai số thô và sai số hệ thống.

Chất lượng dữ liệu 

Chất lượng dữ liệu phụ thuộc vào những điều kiện sau:

• Dữ liệu khảo sát cần được ghi rõ ngày tháng, thiết bị sử dụng, số hiệu, phương pháp tiến hành;
• Hệ thống cơ sở trắc địa bao gồm: mốc tọa độ, mốc độ cao, khung tham chiếu (ví dụ: VN2000, WGS84), múi chiếu;
• Quy trình bình sai và tính toán, kết quả;
• Vận tốc âm thanh;
• Hệ thống thủy triều tham chiếu;
• Độ chính xác đạt được và mức độ tin cậy của dữ liệu.

Dữ liệu nên được để ở dạng số, chỉ cần in ra một phần làm báo cáo khảo sát. Chất lượng dữ liệu nên được kiểm soát bằng phần mềm tự động, cũng có thể kiểm soát bằng phương pháp thủ công.

Trình bày dữ liệu

Biểu đồ và sơ đồ

Chất lượng các dữ liệu địa hình là vấn đề chính. Các biểu đồ và sơ đồ là cách thể hiện rõ ràng và sinh động nhất kết quả khảo sát, ví dụ như phạm vi khảo sát, khoảng cách các dòng (tuyến) đo địa hình đáy biển, thời gian thực hiện khảo sát. Bản chất của thông tin được hiển thị trên biểu đồ phụ thuộc chất lượng dữ liệu. Nếu chất lượng dữ liệu bị hạn chế, ví dụ khi ta không có đủ thiết bị khảo sát địa hình đáy nước, nghĩa là có thể phải nội suy địa hình, thì độ tin cậy của biểu đồ phải được hiểu theo một khái niệm mới. Đó là vùng tin cậy.

Vùng tin cậy (ZOC – Zones of Confidence)

Khái niệm vùng tin cậy được phát triển bởi IHO để 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 các tiêu chí sau:

– Độ chính xác đo sâu và xác định vị trí;

– Độ phân giải của địa hình đáy biển;

– Sự phù hợp với kế hoạch khảo sát của dự án.

Hệ thống thông tin hải đồ

Hệ thống thông tin hải đồ được được tạo bởi những người có nhiều kinh nghiệm và kiến thức về biển, nó 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, được tự động hóa để quản lý và cung cấp thông tin cho người sử dụng. Trước đây, hải đồ chủ yếu biểu diễn trên giấy, ngày 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

Nguyên tắc trắc địa biển cuối cùng là quy trình biên soạn tài liệu hải đồ. Tổng hợp tất cả các số liệu liên quan đến không gian và dữ liệu thuộc tính trong NIS. Bản đồ thông thường phải đủ tỷ lệ, tọa độ và phối hợp được các dữ liệu mô tả môi trường biển. Khi các 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 hơn 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, ta chuyển chúng vào một dạng mới, định dạng dùng trong máy tính hay còn gọi là dạng số hoặc số hóa. Số hóa có thể thực hiện bằng các kỹ thuật khác nhau.