Sai số nội suy hình học và khoảng cách tuyến trong khảo sát địa hình đáy
Email:
duongtuyenduong2@gmail.com
Từ khóa:
Khảo sát địa hình đáy, khoảng cách tuyến khảo sát, sai số nội suy, mô hình địa hình đáy, độ không đảm bảo đo độ sâu, thiết kế khảo sát
Tóm tắt
Khảo sát địa hình đáy là cơ sở quan trọng cho thiết kế và khai thác các công trình hàng hải. Tuy nhiên, độ chính xác của mô hình địa hình đáy không chỉ phụ thuộc vào sai số đo tại điểm mà còn chịu ảnh hưởng của sai số nội suy giữa các tuyến khảo sát, trong khi mối quan hệ này chưa được lượng hóa đầy đủ. Nghiên cứu này xây dựng một mô hình giải tích mô tả cơ chế hình thành sai số nội suy hình học trong khảo sát địa hình đáy. Trên cơ sở khai triển Taylor bậc hai theo phương vuông góc với tuyến khảo sát, sai số nội suy được biểu diễn theo khoảng cách tuyến khảo sát và độ cong cục bộ của bề mặt đáy. Thành phần sai số này được kết hợp với sai số đo tại điểm theo chỉ tiêu TVU để xây dựng mô hình tổng phương sai, từ đó thiết lập hai tiêu chí phân tích gồm khoảng cách tuyến tới hạn và khoảng cách tuyến tối ưu. Ví dụ minh họa cho thấy sai số nội suy tăng theo bình phương khoảng cách tuyến khảo sát và có thể trở thành thành phần chi phối sai số tổng thể khi khoảng cách tuyến đủ lớn. Trong phạm vi các giả thiết của mô hình, nghiên cứu cung cấp cơ sở định lượng hỗ trợ lựa chọn khoảng cách tuyến khảo sát cân bằng giữa độ chính xác của mô hình địa hình đáy và chi phí khảo sát.Tài liệu tham khảo
[1]. Z. Li, Z. Peng, Z. Zhang, Y. Chu, C. Xu, S. Yao, A. F. García-Fernández, X. Zhu, Y. Yue, A. Levers, J. Zhang, J. Ma, Exploring modern bathymetry: A comprehensive review of data acquisition devices, model accuracy, and interpolation techniques for enhanced underwater mapping, Frontiers in Marine Science, 10 (2023) 1178845. https://doi.org/10.3389/fmars.2023.1178845.
[2]. Bộ Khoa học và Công nghệ, TCVN 10336:2015, Khảo sát độ sâu trong lĩnh vực hàng hải - Yêu cầu kỹ thuật, Bộ Khoa học và Công nghệ, Hà Nội, 2015.
[3]. Cục Hàng hải Việt Nam, TCCS 01:2019/CHHVN, Công tác khảo sát đo sâu dưới nước bằng thiết bị hồi âm, Cục Hàng hải Việt Nam, Hà Nội, 2019.
[4]. Bộ Tài nguyên và Môi trường, Thông tư số 63/2017/TT-BTNMT ngày 22 tháng 12 năm 2017 quy định kỹ thuật đo vẽ bản đồ địa hình đáy biển tỷ lệ 1:5000, Bộ Tài nguyên và Môi trường, Hà Nội, 2017.
[5]. A.-C. Wölfl, H. Snaith, S. Amirebrahimi, C. Devey, B. Dorschel, V. Ferrini, V. A. I. Huvenne, M. Jakobsson, J. Jencks, G. Johnston, G. Lamarche, L. Mayer, D. Millar, T. H. Pedersen, K. Picard, A. Reitz, T. Schmitt, M. Visbeck, P. Weatherall, R. Wigley, Seafloor mapping – the challenge of a truly global ocean bathymetry, Frontiers in Marine Science, 6 (2019) 283. https://doi.org/10.3389/fmars.2019.00283.
[6]. International Hydrographic Organization, Standards for Hydrographic Surveys, S-44, Edition 6.1.0, International Hydrographic Organization, Monaco, 2022.
[7]. R. Hare, B. Eakins, C. Amante, Modelling bathymetric uncertainty, International Hydrographic Review, 6 (2011) 31-42.
[8]. N. G. Plant, K. T. Holland, J. A. Puleo, Analysis of the scale of errors in nearshore bathymetric data, Marine Geology, 191 (2002) 71-86. https://doi.org/10.1016/S0025-3227(02)00497-8.
[9]. C. J. Amante, B. W. Eakins, Accuracy of interpolated bathymetry in digital elevation models, Journal of Coastal Research, Special Issue 76 (2016) 123-133. https://doi.org/10.2112/SI76-011.
[10]. J. L. Mesa-Mingorance, F. J. Ariza-López, Accuracy assessment of digital elevation models (DEMs): A critical review of practices of the past three decades, Remote Sensing, 12 (2020) 2630. https://doi.org/10.3390/rs12162630.
[11]. E. Adediran, C. Kastrisios, K. Lowell, G. Rice, Q. Zhang, Toward quantifying interpolation uncertainty in set-line spacing hydrographic surveys, ISPRS International Journal of Geo-Information, 14 (2025) 90. https://doi.org/10.3390/ijgi14020090.
[12]. S. Erdogan, A comparision of interpolation methods for producing digital elevation models at the field scale, Earth Surface Processes and Landforms, 34 (2009) 366-376. https://doi.org/10.1002/esp.1731.
[13]. J. L. Irish, T. E. White, Coastal engineering applications of high-resolution lidar bathymetry, Coastal Engineering, 35 (1998) 47-71. https://doi.org/10.1016/S0378-3839(98)00022-2.
[14]. X. Lurton, Swath bathymetry using phase difference: Theoretical analysis of acoustical measurement precision, IEEE Journal of Oceanic Engineering, 25 (2000) 351-363. https://doi.org/10.1109/48.855385.
[15]. W. H. F. Smith, Introduction to this special issue on bathymetry from space, Oceanography, 17 (2004) 6-7. https://doi.org/10.5670/oceanog.2004.62.
[16]. M. F. J. Wilson, B. O’Connell, C. Brown, J. C. Guinan, A. J. Grehan, Multiscale terrain analysis of multibeam bathymetry data for habitat mapping on the continental slope, Marine Geodesy, 30 (2007) 3-35. https://doi.org/10.1080/01490410701295962.
[17]. Z. Li, Q. Zhu, C. Gold, Digital Terrain Modeling: Principles and Methodology, CRC Press, Boca Raton, 2005.
[18]. K. E. Atkinson, An Introduction to Numerical Analysis, 2nd ed., John Wiley & Sons, New York, 1989.
[19]. R. L. Burden, J. D. Faires, Numerical Analysis, 9th ed., Brooks/Cole, Cengage Learning, Boston, 2011.
[2]. Bộ Khoa học và Công nghệ, TCVN 10336:2015, Khảo sát độ sâu trong lĩnh vực hàng hải - Yêu cầu kỹ thuật, Bộ Khoa học và Công nghệ, Hà Nội, 2015.
[3]. Cục Hàng hải Việt Nam, TCCS 01:2019/CHHVN, Công tác khảo sát đo sâu dưới nước bằng thiết bị hồi âm, Cục Hàng hải Việt Nam, Hà Nội, 2019.
[4]. Bộ Tài nguyên và Môi trường, Thông tư số 63/2017/TT-BTNMT ngày 22 tháng 12 năm 2017 quy định kỹ thuật đo vẽ bản đồ địa hình đáy biển tỷ lệ 1:5000, Bộ Tài nguyên và Môi trường, Hà Nội, 2017.
[5]. A.-C. Wölfl, H. Snaith, S. Amirebrahimi, C. Devey, B. Dorschel, V. Ferrini, V. A. I. Huvenne, M. Jakobsson, J. Jencks, G. Johnston, G. Lamarche, L. Mayer, D. Millar, T. H. Pedersen, K. Picard, A. Reitz, T. Schmitt, M. Visbeck, P. Weatherall, R. Wigley, Seafloor mapping – the challenge of a truly global ocean bathymetry, Frontiers in Marine Science, 6 (2019) 283. https://doi.org/10.3389/fmars.2019.00283.
[6]. International Hydrographic Organization, Standards for Hydrographic Surveys, S-44, Edition 6.1.0, International Hydrographic Organization, Monaco, 2022.
[7]. R. Hare, B. Eakins, C. Amante, Modelling bathymetric uncertainty, International Hydrographic Review, 6 (2011) 31-42.
[8]. N. G. Plant, K. T. Holland, J. A. Puleo, Analysis of the scale of errors in nearshore bathymetric data, Marine Geology, 191 (2002) 71-86. https://doi.org/10.1016/S0025-3227(02)00497-8.
[9]. C. J. Amante, B. W. Eakins, Accuracy of interpolated bathymetry in digital elevation models, Journal of Coastal Research, Special Issue 76 (2016) 123-133. https://doi.org/10.2112/SI76-011.
[10]. J. L. Mesa-Mingorance, F. J. Ariza-López, Accuracy assessment of digital elevation models (DEMs): A critical review of practices of the past three decades, Remote Sensing, 12 (2020) 2630. https://doi.org/10.3390/rs12162630.
[11]. E. Adediran, C. Kastrisios, K. Lowell, G. Rice, Q. Zhang, Toward quantifying interpolation uncertainty in set-line spacing hydrographic surveys, ISPRS International Journal of Geo-Information, 14 (2025) 90. https://doi.org/10.3390/ijgi14020090.
[12]. S. Erdogan, A comparision of interpolation methods for producing digital elevation models at the field scale, Earth Surface Processes and Landforms, 34 (2009) 366-376. https://doi.org/10.1002/esp.1731.
[13]. J. L. Irish, T. E. White, Coastal engineering applications of high-resolution lidar bathymetry, Coastal Engineering, 35 (1998) 47-71. https://doi.org/10.1016/S0378-3839(98)00022-2.
[14]. X. Lurton, Swath bathymetry using phase difference: Theoretical analysis of acoustical measurement precision, IEEE Journal of Oceanic Engineering, 25 (2000) 351-363. https://doi.org/10.1109/48.855385.
[15]. W. H. F. Smith, Introduction to this special issue on bathymetry from space, Oceanography, 17 (2004) 6-7. https://doi.org/10.5670/oceanog.2004.62.
[16]. M. F. J. Wilson, B. O’Connell, C. Brown, J. C. Guinan, A. J. Grehan, Multiscale terrain analysis of multibeam bathymetry data for habitat mapping on the continental slope, Marine Geodesy, 30 (2007) 3-35. https://doi.org/10.1080/01490410701295962.
[17]. Z. Li, Q. Zhu, C. Gold, Digital Terrain Modeling: Principles and Methodology, CRC Press, Boca Raton, 2005.
[18]. K. E. Atkinson, An Introduction to Numerical Analysis, 2nd ed., John Wiley & Sons, New York, 1989.
[19]. R. L. Burden, J. D. Faires, Numerical Analysis, 9th ed., Brooks/Cole, Cengage Learning, Boston, 2011.
Tải xuống
Chưa có dữ liệu thống kê
Nhận bài
26/03/2026
Nhận bài sửa
13/10/2026
Chấp nhận đăng
14/10/2026
Xuất bản
15/10/2026
Chuyên mục
Công trình khoa học
Kiểu trích dẫn
Phạm Tuyên, D. (1791997200). Sai số nội suy hình học và khoảng cách tuyến trong khảo sát địa hình đáy. Tạp Chí Khoa Học Giao Thông Vận Tải, 77(8), 1084-1098. https://doi.org/10.47869/tcsj.77.8.5
