Về vấn đề nâng cao hiệu quả của phép hiệu chỉnh địa hình trong thăm dò trọng lực ở Việt Nam

Về Vấn Đề Nâng Cao Hiệu Quả Của Phép Hiệu Chỉnh Địa Hình Trong Thăm Dò Trọng Lực Ở Việt Nam Cao Đình Triều, Lê Văn Dũng Viện Vật lý Địa cầu, Viện KH & CNVN, Hoàng Quốc Việt, Cầu Giấy, Hà Nội Tóm tắt: Trong khuôn khổ bài báo này, tác giả giới thiệu một mô hình tính hiệu chỉnh địa hình bằng cách phân chia khu vực ảnh hưởng của địa hình thành 4 vùng: 1/ Vùng ngoài, nằm ở khoảng cách có bán kính từ 16r trở ra; 2/ Vùng xa là vùng nằm trong phạm vi từ khoảng cách 8r đến 16r; 3/ Vùng gần (1-8r); và 4/ Vùng trong cùng, có bán kính r, đặc điểm của vùng này là chứa điểm đo trọng lực. Quá trình khảo sát và tính toán thử nghiệm tại Yên Châu cho thấy phương pháp tính này có hiệu quả cao và có thể sử dụng trong nghiên cứu trọng lực chi tiết ở Việt Nam. MỞ ĐẦU Việc tính toán hiệu chỉnh địa hình trong công tác thăm dò trọng lực ở Việt Nam chủ yếu được thực hiện bằng cách sử dụng các toán đồ tính sẵn (Prisưvanko). Ảnh hưởng của địa hình được tính trong phạm vi bán kính từ 30 đến 7290 m [1]. Cách làm như vậy rất thủ công, tốn kém về thời gian mà vẫn bỏ qua nhiều yếu tố địa hình nằm ở vùng trong cùng (nhỏ hơn 30 m) và vùng ngoài (lớn hơn 7290 m). Hơn nữa, do tính thủ công nên độ tin cậy của việc hiệu chỉnh địa hình phụ thuộc nhiều vào kinh nghiệm của người tính. Trong nhiều trường hợp, phụ thuộc vào nhiệm vụ nghiên cứu địa chất được xác định mà mức độ chi tiết tính hiệu chỉnh địa hình có đòi hỏi khác nhau. Chẳng hạn với những phương án thăm dò trọng lực tỷ lệ lớn hơn 1/ 100 000, độ chi tiết hiệu chỉnh địa hình phải nhỏ hơn 0,07 mGal. Yêu cầu này sẽ không thể đáp ứng được với cách tính thủ công và với bán kính hiệu chỉnh không lớn. Nhằm góp phần nâng cao hiệu quả của việc tính hiệu chỉnh địa hình, phục vụ cho nhiệm vụ đo đạc trọng lực chi tiết và vi trọng lực, trong khuôn khổ bài báo này chúng tôi sẽ: - Giới thiệu với bạn đọc một thuật toán tính hiệu chỉnh địa hình mới có thể tự động hóa quá trình phân tích số liệu trên máy tính cá nhân; - Khảo sát bán kính tối ưu vùng trong cùng cũng như bán kính tối thiểu cần đề cập tới việc tính hiệu chỉnh địa hình tại vùng núi lãnh thổ Việt Nam. Tính thử nghiệm hiệu chỉnh ảnh hưởng địa hình được áp dụng cho vùng Yên Châu (Sơn La) bằng hai phương pháp: sử dụng toán đồ Prisưvanko và chương trình tính tự động hóa theo thuật toán mới. Kinh nghiệm thực tế rút ra được trong nghiên cứu thử nghiệm này sẽ góp phần khẳng định nhu cầu cấp bách của việc tính hiệu chỉnh địa hình phục vụ công tác đo đạc trọng lực thăm dò với độ chi tiết ngày càng cao ở nước ta. I. VỀ MỘT THUẬT TOÁN MỚI TRONG TÍNH HIỆU CHỈNH ẢNH HƯỞNG ĐỊA HÌNH Trước hết, để có thể tính tự động trên máy tính cá nhân, nhất thiết chúng ta phải có bản đồ địa hình đã được số hóa. Mô hình này sử dụng việc xác định độ cao ghi trên một lưới đều hoặc lưới ô vuông. Mức độ chi tiết của bản đồ số địa hình thông thường phải lớn hơn tỷ lệ đo đạc trọng lực. Để thuận tiện cho việc tự động hóa, ta chia địa hình cần hiệu chỉnh (có bán kính lớn hơn 16r) thành một mạng lưới ô vuông bằng nhau. Cạnh của mỗi ô vuông có chiều dài là r (ta có thể thay đổi chiều dài của cạnh ô vuông này tuỳ theo đặc trưng biến đổi địa hình và mức độ chi tiết của bản đồ cần thành lập cũng như mục đích nghiên cứu). Điểm đo trọng lực không nhất thiết phải nằm tại tâm lưới ô vuông. Việc tính hiệu chỉnh ảnh hưởng địa hình trong phạm vi bán kính lớn hơn 16r được thiết lập trên cơ sở phân chia thành 4 vùng riêng biệt. Đó là: 1/ Vùng ngoài, nằm ở khoảng cách có bán kính từ 16r trở ra; 2/ Vùng xa là vùng nằm trong phạm vi từ khoảng cách 8r đến 16r; 3/ Vùng gần (1-8r); và 4/ Vùng trong cùng, có bán kính r, với đặc điểm là chứa điểm đo trọng lực. Công thức tính đối với mỗi vùng được thiết lập như sau: 1. Vùng ngoài (từ 16r trở ra) Trong quá trình tự động hoá tính dị thường trọng lực Bouguer cũng như tính hiệu chỉnh ảnh hưởng địa hình, người ta sử dụng công thức đường vật chất thẳng đứng [1, 3- 5, 7, 9]. Ảnh hưởng của khối địa hình chênh lệch so với điểm đo được tính theo công thức: ( ) ÷ ÷ ø ö ç ç è æ + -= + = ò 22 440 322 4 11 HRR AG HR zdz AGg h rr (1) Công thức này được Bott đưa ra năm 1959, nếu 4 RH < ta có công thức rút gọn sau: 3 4 2 2 R HAG g . r = (2) Ở đây: G - hằng số hấp dẫn; A - diện tích cửa sổ tính; R4 - khoảng cách từ điểm đo đến tâm của ô lưới cần tính hiệu chỉnh; H - độ chênh cao giữa điểm đo trọng lực và độ cao trung bình của ô lưới; và r - mật độ của lớp địa hình. 2. Vùng xa (R3Î 8r ¸16r) Mô phỏng mô hình tính hiệu chỉnh địa hình đối với vùng xa được mô tả trong Hình 1. OR R31 32 H A Theo diÖn Theo mÆt c¾t Hình 1. Mô phỏng địa hình vùng xa trong tính hiệu đính Ở đây chúng ta sử dụng mô hình vành khuyên trụ thẳng đứng [2, 8, 9] và công thức tính có dạng: )RR( )HRHRRR(AG2g 2 32 2 31 22 32 22 3131322 - +-++- r= (3) trong đó: g - Giá trị hiệu chỉnh ảnh hưởng địa hình (hiệu chỉnh đối với khối dư địa hình so với độ cao điểm đo); G - Hệ số hấp dẫn trọng lực; r - Mật độ của lớp địa hình; A - Độ dài trung bình của cạnh đáy khuyên trụ; R31- Bán kính trong của khuyên trụ; R32- Bán kính ngoài của khuyên trụ; H - Độ cao của khuyên trụ (độ chênh cao giữa giá trị độ cao trung bình của ô cần tính hiệu chỉnh và độ cao điểm quan sát giá trị trọng lực). F F r 1 1 2 X Y2 2 1 y y x x z z Z dy dx z dz Hình 2. Mô phỏng tính hiệu chỉnh ảnh hưởng địa hình vùng gần (Lăng trụ thẳng đứng vuông góc cùng yếu tố khối lượng trong hệ tọa độ Descartes) 3. Vùng gần (R2 Î r¸8r) Vùng gần là vùng nằm trong giới hạn khoảng cách r < R2 < 8r. Địa hình ở vùng này được chia thành hệ thống các lăng trụ vuông góc thẳng đứng mà các đáy của nó là các ô lưới phân chia, mỗi ô lưới có chiều cao bằng độ chênh lệch độ cao của địa hình của vùng này so với điểm quan sát (Hình 2). Cường độ lực hấp dẫn của yếu tố khối lượng tác động lên một đơn vị khối lượng ở khoảng cách r cho bởi công thức: ,2r vGF D=D r (4) trong đó: vD - yếu tố thể tích; G- hằng số hấp dẫn; r- mật độ Nếu góc giữa r và trục thắng đứng được biểu thị bằng g thì thành phần thẳng đứng của lực hấp dẫn do một vật thể tác động lên đơn vị khối lượng được biểu diễn bởi công thức (5): òò == VV z r zdzG r dvGF 32 cos rgr (5) Trong hệ tọa độ Descartes (Hình 2), công thức (5) trở thành: òòò ++ r= 2 1 2 1 2 1 z z 3222 y y x x z )zyx( zdzdydxGF (6) Thực hiện phép lấy tính phân (6) theo z ta có: )( 1 )( 2223222 1 zyxzyx zdzI ++ = ++ = ò (7) Tích phân (7) đối với y cho ta: )ln( 222 22212 zyxy zyx dydyII +++= ++ == òò (8) Tích phân (8) đối với x sẽ là: ò ò ò +++++ -+++= +++== 222222 2 222 222 23 )( )ln( )ln( zyxzyxy dxxzyxyx dxzyxydxII (9) Đặt 222 zyxyu +++= (10); 2222 )( zyyux ---= (11); 222)( )( zyyu duyudx --- - = (12) Ta có công thức (9) trở thành: 22 2 2222 2 222222 2 arcsin)2ln(2 )2( )( yzu zuyzyuyuyuyzuyu du u zuyu zyxzyxy dxxI + -- ---+----= -- = +++++ = òò (13) Thay ngược lại công thức ban đầu và chú ý rằng: xzzyxyyzyxyzyx zuyu =-++--+++++ =-- 22222222222 22 2222 2 (14) sau đó: 22222 22222 222 )( arcsin)ln( zyzyxy zyxyyz zzyxxyxI ++++ ++++ --+++-= (15) Khi cận của tích phân được thay vào, phần tử đầu tiên trong I mất đi và theo biểu thức chung để tính thành phần thẳng đứng lực hấp dẫn của một lăng trụ ta có: 1 1 1 2 1 2 22 22 )( arcsin)ln()ln( x x y y z z zyry yryzzrxyryxGF Pz ++ ++ -+++= (16) Từ phương trình (16) Sorokin (1951) và Haáz (1953) đưa vào các ký hiệu khác zhx ,, và thu được công thức mới: xh z zxhhx x x h h z z r RarctgRRfg ++++-=D )ln()ln( 1 2 1 2 1 2 (17) 4. Vùng trong cùng (với bán kính r) Vùng trong cùng là vùng có chứa điểm đo trọng lực. Hiệu chỉnh ảnh hưởng địa hình vùng trong cùng được thiết lập bằng cách hợp nhất hai phương pháp: phân chia địa hình thành các phần nhỏ và sử dụng độ dốc (Sandberg, 1958). Lopez (1990) đã phát triển một phương pháp tính hiệu chỉnh ảnh hưởng địa hình mới. Phương pháp cho phép tính hiệu chỉnh với độ chính xác cao và rất thuận lợi cho việc xây dựng chương trình để tính một cách tự động. Để tiện lợi cho việc tính ta chia địa hình vùng này thành 8 lăng trụ tam giác. Các lăng trụ này được tạo thành từ mặt phẳng nằm ngang đi qua điểm quan sát, mặt địa hình và các mặt phẳng thẳng đứng đi qua các cạnh của ô vuông chứa vùng này (Hình 3A). Mặt của một góc phần tám đường tròn được giả sử có độ dốc liên tục từ đỉnh đến cạnh. Hiệu ứng địa hình của vật rắn này (Hình 3B) có thể xấp xỉ bởi lực hấp dẫn của mỗi lăng trụ tam giác. Khi độ nghiêng và khối lượng vật rắn tương ứng bằng nhau, sự chênh lệch lực hấp dẫn là nhỏ cho góc nhỏ hơn 45o. Lực hấp dẫn của vật rắn chỉ ra ở Hình 3B là: )sin( 4 22 b rp HHrrGg ++-= (18) trong đó: g - lực hấp dẫn; G - hằng số hấp dẫn; r - mật độ; r và H tương ứng là bán kính và độ cao của lăng trụ tam giác, và b là góc giữa mặt phẳng góc phần tám đường tròn với một mặt phẳng ngang (Hình 3B). oD B Hd Hb Hc Hb Ha D B o C A D C B A (C) 1/2 Vßng trßn (D) 1/4 Vßng trßn (E) 1/4 Vßng trßn o D Hd (B) 1/8 Vßng trßn Hd Hd Hc Ha Hb r (A) Vßng trong Hình 3. Mô phỏng địa hình vùng trong cùng trong việc tính hiệu chỉnh ảnh hưởng địa hình Góc phần tám đường tròn có thể sử dụng trong trường hợp độ dốc liên tục đều tạo bởi sự khác biệt về độ cao Hd trong Hình 3B và đối chiếu sự khác biệt độ cao địa hình này với một bảng hay một đường cong tương ứng. Trong trường hợp nếu địa hình có độ dốc không biến đổi đều, góc một phần tám đường tròn lại được chia nhỏ ra thành từng đoạn có khoảng cách bằng nhau, ví dụ phân thành các đoạn OB và BD (Hình 3C), hoặc OA, AB, BC và CD (Hình 3D). Lực hấp dẫn của từng đoạn có thể nhận được từ luật xa gần (MacMillan, 1958), các mặt phẳng song song theo các bước đều nhau phân chia vật rắn thành các đoạn nhỏ hơn có cùng lực hấp dẫn. Các giá trị tương thích có thể được tính dưới dạng giá trị độ cao Hb, Hd (Hình 3C) hay Ha, Hb, Hc, Hd (Hình 3D). Phương pháp thay thế dùng cho độ cao trung bình trong các ô Ha, Hb, Hc, Hd được mô tả trong hình 3E. Như vậy thuật toán được sử dụng trong chương trình tính hiệu chỉnh địa hình mới này đảm bảo được sự mô phỏng sát thực tế hơn bề mặt địa hình phức tạp với mô hình tính. Việc sử dụng các dạng mô hình khác nhau đối với các vùng tính khác nhau (đường vật chất với vùng ngoài cùng, khuyên trụ với vùng xa, lăng trụ thẳng đứng với vùng gần và lăng trụ tam giác với vùng trong cùng) đã vừa đảm bảo được tính xác thực lại vừa đảm bảo được khả năng tính. Cách phân chia một cách linh hoạt vùng trong cùng đã góp phần làm tăng hiệu quả của phép tính. Thuật toán cũng để mở việc lựa chọn bán kính của vùng trong cùng (r) và khoảng cách tối đa (R) phải xác định hiệu chỉnh của ảnh hưởng địa hình. Dựa vào thuật toán vừa được trình bày ta dễ dàng nhận ra rằng hai đại lượng r và R phải được khảo sát, lựa chọn sao cho đáp ứng được các yêu cầu sau: - Đảm bảo độ xác thực của việc thiết lập mô hình lăng trụ tam giác cho vùng trong cùng (đây là vùng gây giá trị lớn của hiệu chỉnh địa hình trong điều kiện địa hình khu vực nghiên cứu là phức tạp); - Đảm bảo độ đầy đủ trong tính hiệu chỉnh địa hình đối với các yêu cầu kỹ thuật của đo đạc trọng lực ở các tỷ lệ khác nhau. Nói cách khác là đảm bảo độ chính xác cao xác định dị thường trọng lực Bouguer đối với các loại tỷ lệ nghiên cứu theo đúng yêu cầu kỹ thuật được đề ra từ ban đầu. II. ÁP DỤNG TÍNH HIỆU CHỈNH ẢNH HƯỞNG ĐỊA HÌNH VÙNG YÊN CHÂU, SƠN LA Mục tiêu cuối cùng của việc thiết lập các thuật toán khác nhau là nhằm nâng cao khả năng tính triệt để ảnh hưởng địa hình tới giá trị quan sát trọng lực và giảm thời gian tính. Tự động hóa quá trình phân tích tài liệu trọng lực là hướng được phát triển mạnh mẽ trên thế giới, trong đó việc tính hiệu chỉnh địa hình được chú trọng nhất. Để minh chứng cho tính ưu việt của thuật toán mới trong tính hiệu chỉnh địa hình, chúng tôi tiến hành khảo sát thử nghiệm tại khu vực Yên Châu, Sơn La. Nhiệm vụ được đặt ra ở đây là: - Trong điều kiện địa hình phức tạp (như Tây Bắc Bộ) thì việc tính hiệu chỉnh địa hình như thế nào là tốt nhất. Chẳng hạn phải xác định giá trị của bán kính trong cùng (r) bao nhiêu là hợp lý, khoảng cách tối đa phải đề cập tới việc hiệu chỉnh địa hình (R) là bao nhiêu. - Đối sánh kết quả tính hiệu chỉnh địa hình tại một khu vực bằng các phương pháp khác nhau, từ đó rút ra tính hiệu quả của phương pháp được đề xuất. - Rút ra được bài học kinh nghiệm trong việc tính ảnh hưởng của địa hình tới giá trị đo đạc trọng lực ở Việt Nam. 1. Khảo sát lựa chọn bán kính r và R tối ưu Thông thường, việc xác định bán kính vùng trong cùng trong tính hiệu chỉnh địa hình là dựa vào tỷ lệ bản đồ dị thường Bouguer cần lập. Nhiều nhà trọng lực quen lấy bán kính vùng trong cùng bằng độ dài tương ứng của 1 cm trên bản đồ. Ví dụ, với bản đồ tỷ lệ 1/ 100 000 thì r = 1 km, tương ứng như vậy thì với tỷ lệ 1/ 50 000 là 0,5 km ... Cách làm này không khoa học, vì như đã chứng minh trong mục 2, ta thấy r phụ thuộc rất lớn vào độ phức tạp của địa hình. Nhằm xác định r tối ưu, tác giả đã tiến hành phép tính sau đây: 1- Chọn theo xác xuất một số điểm bất kỳ trong khu vực nghiên cứu và tiến hành tính hiệu chỉnh ảnh hưởng của địa hình theo cách cho r thay đổi từ giá trị nhỏ nhất có thể được đến giá trị lớn nhất có thể được (chẳng hạn từ 50 m với số gia 25 m đến 2000 m). 2- Thiết lập phân bố giá trị hiệu chỉnh trong quan hệ với r, ta có được tập hợp đường cong phân bố, ví dụ như trong Hình 4. 3- Xác định vùng giá trị cực đại của hiệu chỉnh, từ đó xác định được bán kính tối ưu cho vùng trong cùng. Từ Hình 4 ta thấy, ở bán kính r = 200 m thì giá trị hiệu chỉnh ảnh hưởng địa hình vùng trong cùng đạt lớn nhất. Hay nói cách khác, bán kính vùng trong tối ưu cho vùng Yên Châu, Sơn La là 200 m. Từ công thức tính ảnh hưởng địa hình cho vùng ngoài cùng (2), nếu H là đại lượng không đổi, ta có giá trị hiệu chỉnh chỉ phụ thuộc vào R. Ví dụ, ta lấy H = 1500 m, mật độ lớp trung gian là 2,67 g/cm3, cho R thay đổi ta vẽ được đường cong phụ thuộc giữa giá trị hiệu chỉnh của vùng ngoài với bán kính cần tính hiệu chỉnh (Hình 5). Kết quả tính khảo sát kiểu này cho phép chúng ta xác định được bán kính R tối thiểu để xác định được giá trị ảnh hưởng của địa hình tại Yên Châu đạt 0,0174 mGal là khoảng 45 km.Tóm lại, việc xác định bán kính vùng trong cùng (r) và vùng ngoài cùng (R) trong hiệu chỉnh ảnh hưởng địa hình phụ thuộc vào mức độ phức tạp của địa hình và yêu cầu kỹ thuật ban đầu đối với sai số phép đo trọng lực. Chẳng hạn, đối với vùng Yên Châu thì bán kính trong cùng tối ưu là 200 m, bán kính ngoài cùng (R) tối thiểu là 45 km nếu muốn có độ chi tiết tính hiệu chỉnh địa hình bằng 0,0174 mGal. 3.5 3.7 3.9 4.1 4.3 4.5 50 100 150 200 250 300 500 750 1000 1250 1500 2000 mÐt m G al 3.5 3.6 3.7 3.8 3.9 4.0 4.1 4.2 4.3 4.4 4.5 §iÓm 14 tuyÕn 29 §iÓm 5 tuyÕn 20 §iÓm 4 tuyÕn 4 §iÓm 7 tuyÕn 13 Hình 4. Đồ thị minh họa khảo sát bán kính vùng trong cùng tối ưu cho vùng Yên Châu 0 0 0.01 0.02 0.03 0.04 0.05 0.06 10 20 30 40 50 60 Km mGal Hình 5. Ví dụ minh hoạ khảo sát bán kính ngoài tối thiểu (với H=1500 m) 2. Đối sánh kết quả tính hiệu chỉnh địa hình vùng Yên Châu bằng cách tính thủ công và tự động hóa theo thuật toán mới Việc tính đối sánh giữa cách tính thủ công và quá trình tự động hóa được tiến hành cho phương án đo đạc trọng lực tỷ lệ 1/ 50 000 tại Yên Châu. 611 điểm trọng lực được đo đạc trên 37 tuyến theo khoảng cách tuyến là 500 ¸ 1000 m và khoảng cách điểm là 250 ¸ 500 m. Mật độ điểm đo trung bình là 0,33 km2/điểm, đảm bảo sai số xác định dị thường trọng lực Bouguer nhỏ hơn hoặc bằng ± 0,15 mGal, độ chi tiết xác định hiệu chỉnh ảnh hưởng địa hình là cỡ 0,07 mGal (theo yêu cầu của đề án). Cách 1: Tính hiệu chỉnh địa hình theo thuật toán mới, tự động hóa Bảng 1. Đối sánh kết quả hiệu chỉnh ảnh hưởng địa hình theo hai cách tính tại một số điểm ví dụ ở vùng Yên Châu STT Tên điểm/ tuyến X (m) Y (m) H (m) Hiệu chỉnh theo toán đồ (mGal) Hiệu chỉnh tự động hoá (mGal) Độ chênh lệch 1 2 3 4 5 6 7 8 = 7-6 1 1t1 425486 2330993 340,790 3,72 6,043 2,32 2 2t1 425402 2330784 342,729 3,51 5,169 1,66 3 3t1 425331 2330609 328,466 3,86 5,476 1,62 4 5t1 425144 2330146 326,561 2,92 5,517 2,60 5 4t2 425870 2330655 349,637 3,56 5,38 1,82 6 5t2 425756 2330374 306,567 3,52 6,305 2,78 7 6t2 425675 2330173 340,577 3,03 5,02 1,99 8 7t2 425582 2329942 347,256 3,20 5,231 2,03 9 2t3 426273 2330233 305,475 4,12 5,799 1,68 10 3t3 426189 2330026 319,305 2,92 5,202 2,29 11 4t3 426091 2329783 342,608 3,41 5,205 1,79 12 5t3 425985 2329520 293,997 3,38 6,179 2,80 13 1t4 426989 2330702 363,597 5,97 4,923 -1,05 14 3t4 426814 2330270 358,062 4,78 5,226 0,45 15 4t4 426725 2330049 292,362 4,05 6,882 2,83 16 5t4 426625 2329801 322,430 3,57 4,975 1,41 17 1t5 427290 2330069 326,124 3,76 5,189 1,43 18 2t5 427193 2329827 306,687 3,90 5,341 1,44 19 3t5 427111 2329625 308,298 3,19 5,158 1,97 20 5t5 426902 2329109 307,254 3,18 5,214 2,04 21 1t6 427931 2330368 385,500 4,69 4,251 -0,44 22 2t6 427839 2330139 369,601 4,34 4,832 0,50 23 3t6 427744 2329904 314,167 4,59 5,599 1,01 24 4t6 427643 2329654 302,237 3,87 5,421 1,55 Chú thích: 1/ Cột 1 : số thứ tự điểm đối sánh; 2/ Cột 2 : ký hiệu điểm trên tuyến đo với số bên trái T là ký hiệu số thứ tự của điểm đo; số bên phải T là tuyến đo, ví dụ 3T3 là điểm 3 trong tuyến 3; 3/ Cột 3 và cột 4 : toạ độ XY của điểm đo; 4/ Cột 5 : độ cao điểm quan sát; 5/ Cột 6 : giá trị hiệu chỉnh ảnh hưởng địa hình tính theo cách dùng toán đồ lập sẵn với vùng tính hiệu chủnh là từ 30 m đến 7290 m; 6/ Cột 7 : giá trị hiệu chỉnh ảnh hưởng địa hình tính theo thuật toán như trình bày ở phần trên với bán kính vùng trong cùng là 200 m và ngoài cùng đạt tới 45 km; 7/ Cột 8 : hiệu số giữa 2 kết quả tính toán. Bản đồ địa hình số được sử dụng trong tính toán có tỷ lệ 1/ 25 000. Bán kính vùng trong cùng là 200 m và ngoài cùng là 45 km, các giá trị này là lấy theo kết quả khảo sát ở phần trên. Cách 2: Theo cách thông thường là dùng toán đồ lập sẵn Prisưvanko với khoảng cách tính là từ 30 m đến 7290 m Cũng tương tự cách tính tự động hóa, ở đây chúng tôi cũng sử dụng bản đồ địa hình 1/ 25 000 (chưa số hóa) và mật độ lớp trung gian là 2,67 g/cm3 [6]. Kết quả tính được trình bày ví dụ tại một số điểm trong Bảng 1. Trên cơ sở đối sánh các giá trị tính được theo hai cách khác nhau tại Yên Châu, ta có thể rút ra một số nhận định sau: 1. Bán kính vùng trong cùng tối ưu là 200 m (Hình 4). Độ chi tiết tính hiệu chỉnh địa hình tại các bán kính vùng ngoài tương ứng: R = 25 km là 0,07 mGal, R = 35 km là 0,046 mGal, và R = 45 km là 0,0174 mGal. Như vậy, với yêu cầu kỹ thuật ban đầu đề ra, dù tính thủ công hay tự động hóa cũng phải đề cập tới bán kính tối thiểu (R) là 25 km. Cách áp đặt máy móc bằng 7290 m là không có cơ sở khoa học chặt chẽ. Hơn nữa, cách dùng toán đồ tính sẵn đã bỏ qua ảnh hưởng của vùng trong cùng 30 m, điều này dẫn đến sai số của phép hiệu chỉnh nơi có địa hình phức tạp. 2. Cần thiết phải tiến hành khảo sát (theo nguyên lý xác xuất) cách lựa chọn bán kính vùng trong cùng và bán kính vùng ngoài cùng trước khi tiến hành thiết lập quy trình tính hiệu chỉnh địa hình. Khảo sát vùng trong cùng tối ưu là nhằm lựa chọn bán kính mà có mô hình lý thuyết phù hợp nhất với địa hình thực tế nhằm nâng cao tính đầy đủ của phép hiệu chỉnh. Khảo sát vùng ngoài tối thiểu nhằm tìm hiểu bán kính bao nhiêu là đủ cho việc tính hiệu chỉnh ảnh hưởng địa hình trong một phương án thăm dò cụ thể để đạt yêu cầu kỹ thuật đặt ra từ trước. 3. Nguyên nhân gây ra độ lệch lớn giữa kết quả tính theo hai cách, được đề cập trong Bảng 1, do việc quy định bán kính tính theo toán đồ (cách tính thủ công) chưa hợp lý. Quy định lấy khoảng cách tính từ 30 đến 7290 m là chưa có cơ sở khoa học, vì đó không phải là kết quả của khảo sát khách quan. Thông thường, nếu chưa có khảo sát sơ bộ thì người ta hay chấp nhận bán kính phải tính hiệu chỉnh là R>8h [2-5, 7, 8]. Giá trị hiệu chỉnh ảnh hưởng địa hình tính theo toán đồ chỉ được lấy trên các tia lưới cách nhau một góc nào đó là chưa phản ánh đầy đủ đặc trưng biến động mạnh của các địa hình phức tạp như ở Tây Bắc Bộ. KẾT LUẬN Trên cơ sở chương trình tính ảnh hưởng hiệu chỉnh địa hình mới và kết quả áp dụng thực tế tại Yên Châu, có thể rút ra mấy kết luận sau: 1- Phương pháp hiệu chỉnh ảnh hưởng địa hình hiện đang sử dụng ở Việt Nam (dùng toán đồ lập sẵn) đã bỏ qua nhiều yếu tố địa hình nằm ở vùng ngoài cũng như vùng trong cùng của điểm đo. Nó chưa đáp ứng được nhu cầu đòi hỏi độ chi tiết cao của các phương án thăm dò trọng lực hiện nay. Hơn nữa, với việc áp đặt sử dụng bán kính tính hiệu chỉnh ảnh hưởng địa hình nhỏ hơn 7290 m là chưa có cơ sở khoa học. Như vậy, nhằm mục đích nâng cao độ chính xác trong thăm dò trọng lực, cần phải xác lập một phương pháp tính hiệu chỉnh ảnh hưởng địa hình mới vừa có độ chi tiết cao hơn lại vừa có hiệu quả kinh tế cao nhờ quá trình tự động hóa. 2- Ảnh hưởng lớn nhất của địa hình phức tạp tới giá trị trọng lực quan sát là vùng trong cùng. Giải pháp sử dụng mô hình lăng trụ tam giác có lưu ý tới độ dốc địa hình trong tính toán vùng này là phù hợp với thực tế hơn cả. Việc chia lưới theo các cạnh khác nhau tuỳ thuộc vào độ phức tạp của địa hình càng làm tăng thêm tính đầy đủ trong phép tính hiệu chỉnh, vì vậy thuật toán mới sẽ cho kết quả chính xác hơn. Thêm vào đó, phân chia địa hình quanh điểm quan sát ra làm các vùng khác nhau để áp dụng các thuật toán khác nhau từ đơn giản đến phức tạp, làm cho việc tính nhanh hơn mà vẫn không mất đi độ chính xác. 3- Nhất thiết phải tiến hành khảo sát nhằm lựa chọn bán kính của vùng trong cùng (r) và khoảng cách tối đa (R) trước khi thực hiện phép hiệu chỉnh địa hình. Theo yêu cầu nhiệm vụ của từng phương án cụ thể (với sai số xác định) và thông qua khảo sát, ta chọn được bán kính r tối ưu và R tối thiểu trong tính toán hiệu chỉnh địa hình. Ví dụ, vùng Yên Châu có bán kính r và R tương ứng là 200 m và 45 km để có độ chi tiết đến 0,0174 mGal. Cũng cần lưu ý thêm rằng việc khảo sát nhằm chọn giá trị mật độ của lớp hiệu chỉnh địa hình cũng rất quan trọng. 4- Thuật toán hiệu chỉnh địa hình như đã trình bày là một thuật toán mới. Nó đáp ứng được quá trình tự động hóa trong phân tích tài liệu trọng lực, đáp ứng được đòi hỏi độ chính xác cao của công tác đo vẽ trọng lực chi tiết (có thể đạt tỷ lệ 1/10000) tại mọi vùng có địa hình phức tạp ở Việt Nam. Công trình này được hoàn thành với tài trợ của Đề tài Nghiên cứu cơ bản "Nghiên cứu khả năng sử dụng phương pháp vi trọng lực trong thăm dò cấu trúc địa chất nông trên phạm vi lãnh thổ Việt Nam”, mã số: 73 33 04. VĂN LIỆU 1. Bible J.L., 1962. Terrain correction tables for gravity. Geophysics, 27 : 715. 2. Cao Đình Triều, 2002. Trọng lực và phương pháp thăm dò trọng lực. Nxb Khoa học Kỹ thuật, Hà Nội, 276 trang. 3. Hammer S., 1939. Terrain corrections for gravimeter surveys. Geophysics, 9/3. 4. Kane M.F., 1962. A comprehensive system of terrain corrections using a digital computer. Geophysics, 27/4. 5. LaFehr T.R., 1991. An exact solution for the gravity curvature (Bullard) correction: Geophysics, 56 : 1179-1184. 6. Lê Thị Dinh, Lại Mạnh Giàu, Lê Thanh Hải, Đặng Văn Hậu, Chu Quốc Khánh (Chủ biên), Trần Minh Nguyệt, 2002. Báo cáo Kết quả đo trọng lực phục vụ công tác điều tra khoáng sản thạch cao nhóm tờ Yên Châu. Lưu trữ Địa chất. Hà Nội. 7. Nagy D., 1966. The gravitational attraction of a right rectangular prism. Geophysics, 31/2. 8. Tôn Tích Ái, 2003. Giáo trình Trọng lực và thăm dò trọng lực. Nxb Đại học Quốc gia, Hà Nội, 333 tr. 9. Xcellration Gravity Processing System. Gravity Data Processing System for OASIS montaj (Tutorial and user Guide).