Nghiên cứu khung quy chiếu Trái đất quốc tế (ITRF) và ứng dụng trong xử lý số liệu GNSS phục vụ nghiên cứu địa động ở Việt Nam

Nghiên cứu khung quy chiếu Trái đất quốc tế (ITRF) và ứng dụng trong xử lý số liệu GNSS phục vụ nghiên cứu địa động ở Việt Nam

Nguyễn Viết Thuận¹, Nguyễn Tuấn Anh², Phoukham Phongmalalkam³

¹Viện Các khoa học Trái đất, Viện hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam

²Cục Bản đồ Bộ Tổng tham mưu, Bắc Từ Liêm, Hà Nội

³Cục Bản đồ Quốc gia Lào, Viêng Chăn, CHDCND Lào

 Email tác giả liên hệ: thuan191986@gmail.com

Tập 11, Số 01 (02/2025), ISSN: 2615-9481

DOI: 10.5281/zenodo.14955140

Tóm tắt:

Bài báo trình bày về Khung quy chiếu Trái đất quốc tế (ITRF) và ứng dụng của nó trong xử lý số liệu GNSS nhằm nghiên cứu địa động lực tại Việt Nam. ITRF là hệ quy chiếu động, được cập nhật liên tục để phản ánh chính xác sự thay đổi của vỏ Trái đất do các quá trình kiến tạo và địa vật lý. Việc sử dụng ITRF trong xử lý dữ liệu GNSS giúp xác định chính xác vị trí và vận tốc chuyển động của các trạm đo, từ đó cung cấp thông tin quan trọng về biến dạng vỏ Trái đất, hoạt động kiến tạo và nguy cơ động đất. Bài báo cũng thảo luận về các phương pháp chuyển đổi giữa các phiên bản ITRF khác nhau và hướng ứng dụng ITRF trong nghiên cứu địa động lực tại Việt Nam.

Từ khoá: ITRF, GNSS, địa động lực, Khung quy chiếu.

Research on the International Terrestrial Reference Frame (ITRF) and its application in GNSS data processing for geodynamic studies in Vietnam.

Nguyen Viet Thuan¹, Nguyen Tuan Anh², Phoukham Phongmalalkam³

¹Institute of Earth Sciences, VietNam Academy of Science and Technology(VAST)

²Department of Cartography, General Staff, Bac Tu Liemdistrict, Hanoi

³National Geographic Department, Chantaboli district, Vientiane, Lao PDR

Corresponding Author Email: thuan191986@gmail.com

Abstract:

The paper presents the International Terrestrial Reference Frame (ITRF) and its application in processing GNSS data to study geodynamics in Vietnam. ITRF is a dynamic reference frame that is continuously updated to accurately reflect changes in the Earth's crust due to tectonic and geophysical processes. The use of ITRF in GNSS data processing enables precise determination of station positions and velocities, providing crucial information on crustal deformation, tectonic activity, and earthquake hazards. The paper also discusses methods for transforming between different ITRF versions and the potential applications of ITRF in geodynamic studies in Vietnam.

Keywords: ITRF, GNSS, geodynamic, Terrestrial Reference Frame

1. 1. Mở đầu

Hệ quy chiếu đóng vai trò quan trọng trong các nghiên cứu địa không gian, đặc biệt là trong quan trắc và phân tích sự dịch chuyển của vỏ Trái đất[1]. Trong đó, Khung quy chiếu Trái đất quốc tế (ITRF – International Terrestrial Reference Frame) được xem là hệ quy chiếu toàn cầu có độ chính xác cao, được sử dụng rộng rãi trong các ứng dụng đo đạc, định vị vệ tinh, và nghiên cứu địa động lực.

Việt Nam nằm trong khu vực có hoạt động kiến tạo phức tạp[2], chịu ảnh hưởng của sự dịch chuyển mảng và các đứt gãy địa phương. Do đó, việc sử dụng ITRF trong xử lý số liệu GNSS (Global Navigation Satellite System) không chỉ giúp nâng cao độ chính xác trong xác định vị trí mà còn hỗ trợ hiệu quả cho các nghiên cứu về biến dạng vỏ Trái đất, chuyển động kiến tạo và các hiện tượng địa động lực khác.

Bài báo này tập trung vào nghiên cứu khung quy chiếu ITRF, các nguyên tắc xây dựng, cập nhật cũng như ứng dụng của nó trong xử lý số liệu GNSS. Đồng thời, nghiên cứu cũng xem xét khả năng sử dụng ITRF để theo dõi, phân tích sự dịch chuyển vỏ Trái đất tại Việt Nam, từ đó cung cấp cơ sở khoa học cho các nghiên cứu địa động lực và giảm nhẹ thiên tai.

Các khái niệm về Hệ quy chiếu và Khung quy chiếu:

Trong lĩnh vực đo đạc và định vị, khung quy chiếu, hệ quy chiếu và hệ tọa độ là những khái niệm cơ bản nhưng có vai trò và ý nghĩa riêng biệt, giúp xác định vị trí và chuyển động của các điểm trên bề mặt Trái đất một cách chính xác.

Hệ quy chiếu (Reference System):

Hệ quy chiếu là một khuôn khổ lý thuyết, được định nghĩa bằng cách thiết lập các tiêu chuẩn cơ bản như nguồn gốc tọa độ, hướng của các trục, cũng như cách đo lường khoảng cách và góc [3]. Nó quy định cách thức mô tả vị trí và chuyển động mà không cần dựa vào một bộ dữ liệu thực nghiệm cụ thể. Ví dụ, hệ quy chiếu quán tính (inertial reference system) được định nghĩa sao cho các trục tọa độ không chịu tác động của gia tốc quay hay chuyển động của Trái đất, tạo điều kiện cho các phép đo và tính toán chính xác về định vị và động lực học.

Khung quy chiếu (Reference Frame):

Khung quy chiếu là hiện thực hóa của hệ quy chiếu dưới dạng một mạng lưới các trạm quan trắc hoặc điểm định vị có tọa độ và vận tốc được xác định chính xác thông qua các phép đo định vị hiện đại (ví dụ: GNSS, VLBI, SLR, DORIS). Khung quy chiếu cung cấp một tập hợp các điểm cố định để “neo” hệ quy chiếu lý thuyết vào thực tế vật lý của Trái đất. Một ví dụ điển hình là Khung quy chiếu Trái đất quốc tế (ITRF), được duy trì và cập nhật dựa trên dữ liệu từ hàng ngàn trạm trên toàn cầu, qua đó phản ánh các hiện tượng địa chất như chuyển động của các mảng kiến tạo và biến dạng vỏ Trái đất.

Hệ tọa độ (Coordinate System):

Hệ tọa độ là một công cụ toán học dùng để biểu diễn vị trí của các điểm trong không gian dưới dạng các giá trị số (tọa độ). Hệ tọa độ có thể được xây dựng dựa trên các hệ quy chiếu và khung quy chiếu đã được xác định. Ví dụ, hệ tọa độ 3 chiều Cartesian (XYZ) được sử dụng phổ biến trong đo đạc định vị, hoặc hệ tọa độ địa lý với các giá trị kinh độ, vĩ độ và độ cao, giúp chuyển đổi giữa các hệ thống đo đạc khác nhau. Hệ tọa độ xác định rõ ràng vị trí của một điểm so với nguồn gốc và các trục được định nghĩa sẵn, tạo điều kiện cho việc xử lý số liệu và phân tích chuyển động.

Như vậy, hệ quy chiếu cung cấp nền tảng lý thuyết về cách định nghĩa vị trí và chuyển động, khung quy chiếu là hiện thực hóa của hệ quy chiếu thông qua các điểm định vị thực tế, còn hệ tọa độ là công cụ biểu diễn vị trí của các điểm đó dưới dạng số liệu. Sự kết hợp chặt chẽ giữa ba yếu tố này là cơ sở để xây dựng các hệ thống định vị hiện đại như ITRF, giúp nghiên cứu và giám sát chính xác các hiện tượng địa động của Trái đất.

Khung quy chiếu Trái đất quốc tế (ITRF- International Terrestrial Reference Frame)

            Khung quy chiếu Trái đất quốc tế (ITRF) là hệ thống tọa độ toàn cầu được xây dựng và duy trì thông qua sự hợp tác của các tổ chức quốc tế như IERS (International Earth Rotation and Reference Systems Service), dựa trên dữ liệu từ nhiều công nghệ đo đạc tiên tiến như GNSS, VLBI, SLR và DORIS [4]. ITRF được hình thành dựa trên việc xác định chính xác vị trí và vận tốc của hàng ngàn trạm quan trắc trên khắp thế giới, qua đó phản ánh các yếu tố như chuyển động của các mảng kiến tạo, biến dạng của vỏ Trái đất và các hiện tượng địa chất khác. Nhờ tính ổn định và độ chính xác cao, khung quy chiếu này không chỉ được ứng dụng trong định vị, dẫn đường mà còn đóng vai trò quan trọng trong nghiên cứu và giám sát các hiện tượng địa động, hỗ trợ dự báo thiên tai và quản lý rủi ro.

Hình 1. Sơ đồ các trạm trong Khung quy chiếu ITRF 2020.

3.1. Cơ sở hình thành và cấu trúc của ITRF:

Cơ sở hình thành khung quy chiếu dựa trên nhiều yếu tố lý thuyết và thực tiễn, nhằm tạo ra một hệ thống định vị ổn định, chính xác và nhất quán trên phạm vi toàn cầu. Các cơ sở hình thành chủ yếu bao gồm:

Định nghĩa hệ tọa độ và nguồn gốc tọa độ:

Việc xác định một hệ tọa độ rõ ràng là bước đầu tiên để hình thành khung quy chiếu. Hệ tọa độ thường được thiết lập với gốc tọa độ nằm tại trọng tâm khối lượng của Trái đất (geocentric), nhằm phản ánh một cách khách quan vị trí của các điểm trên bề mặt và trong không gian. Điều này giúp giảm thiểu sai số do các chuyển động quay hay dao động của Trái đất.

Tiêu chuẩn hình học của Trái đất:

Khung quy chiếu dựa trên mô hình elipthoid chuẩn (như GRS80, WGS84) để mô tả hình dạng lý tưởng của Trái đất. Các tham số như bán trục lớn, bán trục nhỏ và độ dẹt (flattening) được xác định chính xác nhằm phản ánh hình dạng và kích thước của Trái đất, từ đó làm cơ sở để chuyển đổi giữa các hệ tọa độ khác nhau.

Dữ liệu từ các công nghệ đo đạc tiên tiến:

Các hệ thống quan trắc như GNSS, VLBI, SLR và DORIS cung cấp dữ liệu về vị trí và vận tốc của hàng ngàn trạm quan trắc trên toàn cầu. Sự kết hợp của các công nghệ này giúp giảm thiểu các nguồn lỗi riêng lẻ, đảm bảo tính chính xác và độ tin cậy của các số liệu được sử dụng để hình thành khung quy chiếu.

Các yếu tố động học của Trái đất:

Trái đất không phải là một khối cứng định hình; nó luôn chịu tác động của các hiện tượng như quay, precession (tuế sai), nutation (chương động) cũng như chuyển động của các mảng kiến tạo. Việc liên tục theo dõi và cập nhật các tham số vận tốc của các trạm định vị giúp khung quy chiếu phản ánh đúng các biến đổi về mặt địa chất theo thời gian, đảm bảo tính liên tục và khả năng ứng dụng trong nghiên cứu địa động.

Tiêu chuẩn quốc tế và sự hợp tác toàn cầu:

Các tổ chức quốc tế như IERS đóng vai trò chủ chốt trong việc thiết lập và duy trì các tiêu chuẩn cho khung quy chiếu. Sự hợp tác này đảm bảo rằng các dữ liệu và phương pháp xử lý được thống nhất trên toàn cầu, tạo ra một hệ thống định vị mà mọi quốc gia và tổ chức nghiên cứu đều có thể dựa vào.

Nhờ những cơ sở này, khung quy chiếu như ITRF được xây dựng một cách khoa học và chặt chẽ, trở thành nền tảng cho các ứng dụng định vị, đo đạc và nghiên cứu biến dạng vỏ Trái đất, cũng như hỗ trợ dự báo thiên tai và quản lý rủi ro địa chất.

3.2. Vai trò của các công nghệ Trắc địa không gian trong việc xây dựng Khung quy chiếu ITRF

Các công nghệ trắc địa không gian đều có vai trò đặc thù trong việc xây dựng và duy trì khung quy chiếu toàn cầu, mỗi công nghệ cung cấp một khía cạnh dữ liệu khác nhau nhằm đảm bảo tính chính xác và ổn định của hệ thống. Dưới đây là vai trò chi tiết của từng công nghệ:

GNSS (Hệ thống Định vị Vệ tinh Toàn cầu):

Vai trò: GNSS cung cấp dữ liệu vị trí và vận tốc của các trạm quan trắc trên toàn cầu.

Ứng dụng: Dữ liệu GNSS được sử dụng để xác định tọa độ các điểm trên bề mặt Trái đất với độ chính xác cao, theo dõi chuyển động kiến tạo, và cập nhật các tham số của khung quy chiếu như ITRF.

Ưu điểm: Hoạt động liên tục, toàn cầu và cung cấp dữ liệu thời gian thực với độ chính xác cao, góp phần quan trọng trong việc duy trì sự liên tục của khung quy chiếu.

VLBI (Giao thoa Sóng vô tuyến cạnh đáy dài):

Vai trò tổng quát: VLBI đo khoảng cách giữa các trạm quan trắc trên Trái đất và các nguồn thiên văn xa như các quasars (chuẩn tinh), qua đó xác định các tham số định hướng của Trái đất với độ chính xác rất cao.

Tính UT1: UT1 là một thước đo thời gian thiên văn liên quan trực tiếp đến tốc độ quay của Trái đất.Vai trò của VLBI trong tính UT1: VLBI là công nghệ duy nhất có khả năng đo chính xác UT1 nhờ khả năng quan sát các nguồn thiên văn cố định ngoài hệ Mặt Trời. Các đo đạc VLBI cho phép xác định chính xác biến đổi của tốc độ quay Trái đất và sự lệch giữa thời gian UT1 (thời gian thực của Trái đất) và thời gian chuẩn dựa trên các mô hình thiên văn khác. Điều này là yếu tố quan trọng để chuyển đổi giữa khung quy chiếu thiên văn và khung quy chiếu quốc tế ITRF, đảm bảo tính nhất quán khi chuyển đổi dữ liệu vị trí từ các hệ thống khác nhau.

Ưu điểm: Độ chính xác cao trong đo đạc các tham số định hướng và chuyển động quay của Trái đất, giúp duy trì tính ổn định và nhất quán của khung quy chiếu khi kết hợp với các hệ thống khác.

SLR (Đo khoảng cách bằng Laser):

Vai trò: SLR đo khoảng cách từ các trạm mặt đất đến các vệ tinh được trang bị các bộ phản xạ laser.

Ứng dụng: Dữ liệu SLR giúp xác định vị trí của tâm Trái đất (geocenter) với độ chính xác cực cao. Điều này hỗ trợ điều chỉnh các tham số về tỉ lệ và đảm bảo rằng các trạm quan trắc được “neo’’ đúng vào trung tâm của Trái đất, từ đó giảm thiểu sai số do dịch chuyển không đồng đều của khung quy chiếu.

Ưu điểm: Đo khoảng cách chính xác và độc lập, cung cấp một cơ sở dữ liệu đáng tin cậy để kiểm soát và hiệu chỉnh khung quy chiếu.

DORIS (Hệ thống Định vị bằng Doppler từ Vệ tinh):

Vai trò: DORIS sử dụng hiệu ứng Doppler của tín hiệu từ vệ tinh để đo đạc vị trí của các trạm trên mặt đất.

Ứng dụng: Hệ thống này cung cấp dữ liệu định vị độc lập, bổ sung cho các hệ thống GNSS, đặc biệt hữu ích ở các khu vực mà dữ liệu từ các công nghệ khác có thể bị hạn chế hoặc nhiễu loạn.

Ưu điểm: Tính độc lập và khả năng cung cấp dữ liệu liên tục giúp cải thiện độ chính xác tổng thể của khung quy chiếu.

Tóm lại, các công nghệ trắc địa không gian, bao gồm GPS/GNSS, VLBI, SLR và DORIS đóng vai trò quan trọng trong việc xây dựng và duy trì Khung quy chiếu Trái đất quốc tế (ITRF). Những công nghệ này cung cấp các quan sát chính xác về vị trí và chuyển động của các trạm trắc địa trên toàn cầu, giúp xác định tọa độ và vận tốc của chúng theo thời gian. Nhờ đó, ITRF có thể phản ánh chính xác sự biến đổi của vỏ Trái đất do các quá trình kiến tạo, địa vật lý và biến đổi khí hậu, đồng thời hỗ trợ nhiều ứng dụng trong đo đạc, định vị, nghiên cứu địa động lực và dự báo thiên tai.

3.3. Phương pháp chuyển đổi giữa các phiên bản ITRF khác nhau

Do Khung quy chiếu Trái đất quốc tế (ITRF) được cập nhật theo thời gian để phản ánh chính xác sự thay đổi của vỏ Trái đất, việc chuyển đổi giữa các phiên bản ITRF là cần thiết trong nhiều ứng dụng GNSS, đo đạc và nghiên cứu địa động lực. Dưới đây là các phương pháp chính để thực hiện chuyển đổi [5]:

Sử dụng các tham số biến đổi chính thức

Mỗi khi một phiên bản ITRF mới được phát hành, Trung tâm Dữ liệu IERS (International Earth Rotation and Reference Systems Service) công bố các tham số biến đổi giữa phiên bản mới và các phiên bản trước đó[6],[7]. Các tham số này bao gồm:

Công thức chuyển đổi từ hệ tọa độ ở phiên bản ITRF cũ sang phiên bản mới tại thời điểm như sau:

X_new = X_old + T_x + (D x X_old – R_z x Y_old + R_y * Z_old) + dot{P} (t – t₀)      (1)

   Y_new = Y_old + T_y + (R_z x X_old + D Y_old – R_x * Z_old) + dot{P} (t – t₀)      (2)      

Z_new = Z_old + T_z + (-R_x x X_old + R_x xY_old + D x Z_old) + dot{P} (t – t₀)      (3)

Trong đó:

• T_x, T_y, T_z là các giá trị tịnh tiến.
• R_x, R_y, R_z là các tham số quay.
• D là hệ số tỷ lệ (scale factor).
• dot{P}là các tốc độ biến đổi của các tham số trên.
• t₀ là thời điểm gốc của hệ quy chiếu.

Vector tịnh tiến (Translation): Phản ánh sự khác biệt về vị trí gốc của hệ tọa độ.

Vector quay (Rotation): Biểu thị sự khác biệt về hướng của hệ tọa độ.

Tốc độ thay đổi của các tham số trên theo thời gian: Do chuyển động của vỏ Trái đất và sự phát triển của hệ quy chiếu.

Sử dụng phần mềm chuyên dụng

Một số phần mềm như GAMIT/GLOBK, hay Bernese GNSS Software hỗ trợ thực hiện chuyển đổi giữa các phiên bản ITRF một cách chính xác bằng cách sử dụng các tham số biến đổi chính thức. Sử dụng mô hình vận tốc địa động lực

Với các trạm GNSS có sự dịch chuyển đáng kể do kiến tạo mảng [8], cần xem xét vậntốc địa động để cải thiện độ chính xác khi chuyển đổi giữa các hệ ITRF.

Ứng dụng thực tế tại Việt Nam

• Trong đo đạc bản đồ, việc chuyển đổi giữa các phiên bản ITRF giúp duy trì tính chính xác của hệ tọa độ quốc gia.
• Trong nghiên cứu địa động lực, việc sử dụng phiên bản mới nhất của ITRF giúp theo dõi chính xác sự dịch chuyển của các mảng kiến tạo, hỗ trợ công tác cảnh báo động đất và sụt lún đất.

3. Xử lý số liệu GNSS phục vụ nghiên cứu Địa động ở khu vực Tây Nguyên

Nghiên cứu địa động lực đồng nghĩa với nghiên cứu hoạt động của đứt gãy kiến tạo. Trong phương pháp Trắc địa nghiên cứu hoạt động của đới đứt gãy, chuyển dịch của đới đứt gãy được khái quát trên cơ sở chuyển dịch của các mốc đo được bố trí trên các cánh đứt gãy mà tọa độ chính xác của chúng được xác định thông qua việc xử lý số liệu các chu kỳ đo lưới GNSS. Các điểm GNSS này được đo nối với Khung quy chiếu ITRF qua các baseline (đường đáy cạnh), từ đó tính toán toạ độ, vận tốc chuyển dịch tại các điểm đo trên các cánh đứt gãy theo mô hình chuyển dịch kiến tạo toàn cầu. Bài báo sử dụng số liệu thực nghiệm là lưới GNSS khu vực Tây Nguyên. Lưới GNSS khu vực Tây Nguyên được xây dựng bao gồm 12 điểm đo bao phủ toàn bộ 5 tỉnh Tây Nguyên (9 mốc GNSS: 01 mốc ở Kon Tum, 3 mốc thuộc Gia Lai, 1 mốc ở Đắc Lắc, 2 mốc ở Đắc Nông và 2 mốc ở Lâm Đồng) và 3 mốc đặt ở 3 tỉnh thuộc duyên hải Nam Trung Bộ (1 mốc tại Quy Nhơn, 1 mốc tại Nha Trang và 1 mốc ở Bình Thuận), và đo nối với các mốc tại Tây Nam Bộ.

Để kết nối với các điểm đo trong lưới như trình bày ở trên, chúng tôi chọn 9 trạm IGS [9] thuộc hệ thống trạm trong Khung quy chiếu ITRF2008, đại diện cho các mảng lân cận khu vực nghiên cứu bao gồm:

- Kết nối về phía bắc là trạm đo IGS LHAZ, đây là trạm đo thu dữ liệu GPS/GLONASS liên tục. Trạm đo này thuộc mảng Asian.

- Kết nối về phía đông bắc chúng tôi chọn 2 trạm IGS TCMS và DAEJ. TrạmIGS TCMS là trạm thu dữ liệu liên tục tại Hsinchu, Đài Loan. Trạm đo được ký hiệu là TCMS 23604S002. Trạm DAEJ đặt tại Daejeon, Hàn Quốc. Cả hai trạm này đều thuộc thuộc mảng Eurasia.

- Kết nối về phía đông chúng tôi chọn điểm IGS PIMO là trạm đo liên tục, tại thành phố Quezon, Philippin. Trạm đo được ký hiệu là PIMO 22003M00. Trạm đo này thuộc mảng Philippin.

- Kết nối về phía nam chúng tôi chọn 2 điểm IGS NTUS và COCO. Trạm IGS NTUS được đặt tạiSingapore. Trạm đo được ký hiệu là NTUS 22601M001.

Trạm IGS COCO được đặt tại đảo Cocos, Australia. Trạm đo được ký hiệu là COCO 50127M001. Trạm đo này thuộc mảng Australia.

- Kết nối về phía tây với mảng Ấn Độ là hai trạm IGS IISC và HYDE. Trạm IISC được đặt tại thành phố Bangalore, Ấn Độ. Trạm HYDE được vận hành từ ngày 26/09/1995 và đặt ở thành phố Hyderabad, Ấn Độ.

Ngoài các trạm IGS trên, chúng tôi có kết nối và sử dụng điểm PPP đáng tin cậy là CUSV (đặt tại Thái Lan) như một điểm đo thuộc lưới GPS Tây Nguyên. Như vậy, lưới GNSS phục vụ nghiên cứu tính chuyển dịch kiến tạo hiện đại khu vực Tây Nguyên đã được hình thành. Lưới gồm 12 điểm chính và 1 điểm đo được đặt tại Thái Lan, kết nối với 9 điểm IGS đã nói tới ở trên. Để phân biệt với các điểm lưới IGS, các điểm tại Việt Nam và điểm CUSV được gọi là điểm địa phương. Sơ đồ vị trí các điểm lưới GPS Tây Nguyên được giới thiệu trên hình 2.

Số liệu từng chu kỳ đo sẽ được xử lý riêng lẻ theo từng chu kỳ đo và có phương án tính toán, giải pháp xử lý riêng biệt để nhận được thành phần toạ độ của từng điểm lưới trên cơ sở bình sai theo khung quy chiếu ITRF2008.

Từ sản phẩm của bình sai từng chu kỳ, qua xử lý kết hợp hai chu kỳ đo, ta tính được vận tốc chuyển dịch tuyệt đối của các điểm khi nhận toạ độ và vận tốc chuyển dịch (trong ITRF2008) [10] của các điểm IGS làm hệ quy chiếu, sản phẩm của xử lý kết hợp là các giá trị thành phần vận tốc chuyển dịch cùng với sai số trung phương tương ứng.

Việc phân tích kết quả xử lý hỗn hợp để tính toạ độ và đối sánh giá trị toạ độ với giá trị sai số toạ độ ứng với mức xác suất, là 68% hay 95%, cho phép rút ra đánh giá về độ tin cậy của các điểm. Các mức xác suất này ứng với kết quả tính hiệu chính có độ chính xác cao gấp 2 hay 3 lần sai số cho phép, các mức xác suất đó thể hiện theo đúng quy luật phân bố chuẩn, các giá trị tính toán có tần xuất xuất hiện cao từ 68 đến 95%.

Số liệu đo và số liệu hỗ trợ sau khi biên tập đầy đủ được đưa vào xử lý bằng phần mềm Bernese theo quy trình sau: Sơ đồ quy trình công nghệ xử lý dữ liệu GNSS tính toán toạ độ [11]

Hình 3. Sơ đồ tốc độ chuyển dịch tuyệt đối trong ITRF2008 của các trạm đo GNSS lưới Tây Nguyên và vùng lân cận theo chu kỳ 2012-2015

Bảng trường vận tốc chuyển dịch (Bảng1) của các điểm lưới khu vực Tây Nguyên đã chứng tỏ rõ rang là khu vực đã có chuyển dịch kiến tạo tại khu vực này trong khoảng thời gian 3 năm 2012-2015. Độ lớn trung bình các véc tơ là 33.5 mm/năm, đồng nhất về giá trị vận tốc và hướng chuyển dịch. Riêng có một số điểm có giá trị bất thường cần tìm hiểu them để làm rõ vấn đề này. Vận tốc chuyển dịch của các điểm thu được khớp với những kết quả dự đoán theo mô hình kiến tạo toàn cầu NUVEL-1A [12]. Mô hình chuyển dịch tuyệt đối khu vực Tây Nguyên phù hợp với mô hình chuyển dịch toàn cầu. Như bảng kết quả cho thấy khu vực nghiên cứu có xu hướng chuyển dịch về phía Đông-Đông Nam. Kết quả của nghiên cứu và đề án GEODESYA có sự tương đồng về hướng, độ lớn các vécto chuyển dịch IGS. Sự tương đồng này cho thấy kết quả của nghiên cứu là đáng tin cậy và phản ánh đúng bản chất chuyển dịch tuyệt đối khu vực Tây Nguyên.

Bảng 1. Bảng tốc độ chuyển dịch tuyệt đối trong ITRF2008 của các trạm đo GPS lưới Tây Nguyên và vùng lân cận theo 3 chu kỳ 3-4/2012, 3/2013 và 2015

Để đánh giá định lượng kết quả trên, trước hết chúng ta xác định khoảng cách tới của các điểm đo GPS tới đới đứt gãy Sông Ba. Thể hiện của đứt gãy kéo dài theo phương tây bắc – đông nam (Hình 4). Chúng ta lập một loạt sơ đồ phân bố tốc độ chuyển dịch kiến tạo với khoảng cách tới đới đứt gãy Sông Ba. Hình 4 thể hiện mối quan hệ giũa tốc độ chuyển vê phía đông so với khoảng cách tới đới đứt gãy Sông Ba. Theo sơ đồ trên, chúng ta nhận thấy ở cánh tây nam đứt gãy Sông Ba, điểm DALA có giá trị dị thường thấp, điểm NHAT có giá trị dị thường cao. Bên cánh đông bắc điểm DOA0 có giá trị dị thường cao. Nhìn chung các điểm còn lại cả 2 bên cánh đều không có sự thay đổi đáng kể tốc độ chuyển dịch về phía đông. Tốc độ chuyển dịch về phía nam theo khoảng cách đối với đứt gãy Sông Ba được thể hiện trên hình 5. 

Nhìn chung, tốc độ chuyển dịch về phía nam tăng dần theo phương đông bắc - tây nam. Chúng ta nhận thấy ở cánh tây nam có một số điểm dị thường như điểm CAD1, DALA, ở cánh đông bắc điểm DATO. Để giải thích cho điều này, chúng ta nhận thấy các điểm NHA, CAD1, DALA, DATO, TUYP đều nằm ở phần kéo dài giả định về 2 phía của đới đứt gãy Sông Ba. Các điểm dị thường trên chứng tỏ chuyển dịch của đứt gãy Sông Ba chỉ hạn chế trong một kích thước nhất định nào đó.

Hình 4. Vận tốc chuyển dịch về hướng Đông của các điểm đo GPS so với đứt gãy Sông Ba

Hình 5. Vận tốc chuyển dịch về hướng Nam của các điểm đo GPS so với đứt gãy Sông Ba

Kết quả tính vận tốc chuyển dịch bằng tuyệt đối được tổng hợp giới thiệu ở Bảng 4.2 và được thể hiện trên không gian như hình 4.2.

Nhận xét: So với kết quả đo trong khu vực lân cận, kết quả đo lặp của 3 kỳ đo trong khoảng thời gian 2012-2015 của chúng tôi là tương đối ngắn, tuy nhiên với sai số nhỏ nên giá trị chuyển dịch tuyệt đối hoàn toàn có ý nghĩa. Chúng ta đã có thể rút ra một số nhận xét về đặc điểm biến dạng của khu vực Tây Nguyên Việt Nam:

- Tiếp tục với xu thế chuyển dịch về phía đông - đông nam đã quan sát thấy trên đất liền của Việt Nam, chúng ta quan sát thấy toàn bộ các trạm đo GPS đều chuyển dịch về phía đông - đông nam. Kết quả trên cũng phù hợp với quan sát ở đảo Hải Nam, Quảng Tây,Biển Đông, Miền bắc Việt Nam. Điều này cho thấy biến dạng trên khu vực Tây Nguyên Việt Nam chịu sự chi phối chủ yếu của đụng độ giữa mảng Ấn-Úc và mảng Âu-Á.

4. Kết luận

Bài báo giới thiệu về Khung quy chiếu Trái đất quốc tế - ITRF và sử dụng nó trong xử lý số liệu GNSS chu kì 2012-2015 bằng phần mềm Bernese 5.2, phục vụ nghiên cứu địa động lực khu vực Tây Nguyên, kết quả nhận được là trường vận tốc chuyển dịch hiện đại các điểm quan trắc với độ lớn trung bình các vecto 33.5mm/năm, kết quả này đã phù hợp với mô hình động học khu vực và toàn cầu.

Khung quy chiếu Trái đất quốc tế (ITRF) đóng vai trò nền tảng trong nghiên cứu địa động lực hiện đại nhờ khả năng cung cấp hệ tọa độ chính xác và nhất quán theo thời gian. ITRF cho phép đo lường sự dịch chuyển của các trạm GNSS với độ chính xác milimet, từ đó theo dõi các chuyển động kiến tạo, biến dạng vỏ Trái đất và trượt ngang của các mảng lục địa. Việc phân tích dữ liệu GNSS trong hệ ITRF giúp xác định chính xác vị trí, tốc độ và hướng chuyển động của các khu vực có hoạt động địa chấn, hỗ trợ mô hình hóa đứt gãy và đánh giá nguy cơ động đất. ITRF cung cấp cơ sở để theo dõi các hiện tượng như lún đất, nâng địa hình, hoặc các biến dạng liên quan đến hoạt động núi lửa và biến đổi khí hậu. Các mô hình vận tốc địa động lực dựa trên ITRF giúp hiểu rõ hơn về các cơ chế chuyển động của vỏ Trái đất, hỗ trợ dự báo dài hạn về sự phát triển của các hệ thống kiến tạo.

Với độ chính xác cao và khả năng cập nhật liên tục, ITRF là công cụ không thể thiếu trong nghiên cứu địa động lực hiện đại, cung cấp nền tảng khoa học vững chắc để hiểu và dự báo các quá trình vận động của Trái đất.

Lời cảm ơn: Tác giả bài báo cảm ơn đề tài TN3/T06 do GS.TS Phan Trọng Trịnh làm chủ nhiệm đã cung cấp số liệu và các tài liệu liên quan để hoàn thành bài báo này.

Tài liệu tham khảo

[1]      Trần Đình Tô, Phạm Văn Hùng (2013) “Xây dựng lưới GNSS thường trực tại Việt Nam dưới góc nhìn địa kiến tạo”. Tạp chí KHKT- Mỏ Địa chất số 41, 01/2013.

[2]      Tran Dinh To, Nguyen Trong Yem, Duong Chi cong, Vy Quoc Hai, Zuchiewicz Witold, Nguyen Quoc Cuong, Nguyen Viet Nghia, 2012. “Recent Crustal movements of northern Vietnam from GPS data”. Journal of Geodynamics.

[3]      Đặng Nam Chinh, các phương pháp trắc địa trong nghiên cứu địa động và chuyển dịch mặt đất, Bộ môn Trắc địa cao cấp, trường Đại học Mỏ - Địa chất, 2011.

[4]      https://itrf.ign.fr/en/solutions

[5]      Đỗ Ngọc Đường, Đặng Nam Chinh . Bài giảng Công nghệ GPS .. Bộ môn trắc địa cao cấp, Trường Đại học Mỏ - Địa chất, 2009.

[6]      Altamimi, Z., D. Angermann, D. Argus, G. Blewitt, C. Boucher, B. Chao, H. Drewes, R. Eanes, M. Feissel, R. Ferland, T. Herring, B. Holt, J. Johannson, K. Larson, C. Ma, J. Manning, C. Meertens, A. Nothnagel, E. Pavlis, G. Petit, J. Ray, John Ries, H.-G. Scherneck, P. Sillard, and M. Watkins, 2001. The terrestrial reference frame and the dynamic Earth, Eos, Transactions, Am. Geophys. U., 82, No. 25, 273-279

[7]      Zuheir Altamimi, Athanasios Dermanis, The Choice of Reference System in ITRF Formulation, , volume 137, pp 329–334, 18 October 2011

[8]      Herring, T. A., Altamimi, Z., Plag, H.-P., & Poli, P., 2009, The future geodetic reference frames, in H.-P. Plag & M. Pearlman (eds.): Global Geodetic Observing System: Meeting the Requirements of a Global Society on a Changing Planet in 2020, 225-236, Springer Berlin.

[9]       https://igs.org/International GNSS of service. 2023.

[10]    Vy Quốc Hải, Trần Đình Tô, Ngô Văn Liêm Xác định chuyển dịch hiện đại đới đứt gãy sông Hồng theo số liệu lưới GPS Tam Đảo – Ba Vì (1994-2007).

[11]    Vy Quốc Hải, Kang Joon Mook.(2001) Some réults of examination on the duration of measuring session in the static GPS method. Tạp chí Địa chất. series B, No 17-18/2001, pp.111-120, Hà Nội.

[12]    Vy Quốc Hải, Trần Quốc Cường, Nguyễn Viết Thuận (2016): Về chuyển dịch đới đứt gãy song Hồng từ số liệu GNSS. Tc Các khoa học về Trái đất. Số1 (T38), tr 14-21.