Hiện đại hóa hạ tầng đo đạc cơ bản phục vụ cách mạng công nghiệp 4.0 ở Việt Nam

Thực trạng hạ tầng đo đạc cơ bản Việt Nam

Theo ông Phan Đức Hiếu cho biết, mạng lưới tọa độ quốc gia bắt đầu được triển khai xây dựng từ những năm 60 của thế kỷ 20 trên lãnh thổ miền Bắc. Mạng lưới này được xây dựng trong hệ quy chiếu và hệ tọa độ của các nước xã hội chủ nghĩa cũ thông qua việc đo nối với mạng lưới tọa độ quốc gia Trung Quốc và thiết lập điểm gốc tại Láng, Hà Nội. Từ những năm cuối thế kỷ 20 trên cơ sở ứng dụng thành công công nghệ định vị vệ tinh GPS, mạng lưới tọa độ quốc gia được hoàn chỉnh, Hệ quy chiếu và hệ tọa độ quốc gia mới được thiết lập, gọi là Hệ quy chiếu và hệ tọa độ quốc gia Việt Nam-2000 (gọi tắt là hệ VN-2000) và được Thủ tướng Chính phủ quyết định công bố đưa vào sử dụng thống nhất trên cả nước từ năm 2000 tại quyết định số 873/2000/QĐ-TTgngày 12/7/2000.

TS. Phan Đức Hiếu, Cục trưởng Cục Đo đạc, Bản đồ và Thông tin địa lý Việt Nam tại Phiên họp toàn thể của Tuần lễ làm việc của Hiệp đoàn đo đạc quốc tế năm 2019

Hệ VN-2000 đang sử dụng hiện nay bao gồm các điểm tọa độ quốc gia cấp 0, hạng I, hạng II và hạng III với tổng số 14.234 điểm phủ trùm cả nước, trung bình mỗi đơn vị hành chính cấp xã có 1 điểm tọa độ quốc gia. Lưới cấp 0 gồm 71 điểm phân bố đều trên lãnh thổ được đo bằng công nghệ GPS, lưới hạng I chỉ phủ trùm khu vực miền Bắc và được đo bằng phương pháp lưới tam giác, lưới hạng II phủ trùm toàn lãnh thổ và được đo bằng nhiều phương pháp.

Mặc dù có nhiều ưu việt nhưng hệ VN-2000 vẫn chưa phải là hệ tọa độ 3D theo quan điểm hiện đại, chưa được kết nối với khung tham chiếu mặt đất quốc tế (ITRF) do đó làm hạn chế việc khai thác hiệu quả những tiềm năng của công nghệ GNSS trong xác định vị trí không gian, thu nhận dữ liệu, chia sẻ dữ liệu, hợp tác quốc tế để giải quyết các bài toán có quy mô khu vực và toàn cầu trong quá trình hội nhập quốc tế của Việt Nam. Mặt khác, do tác động của phát triển kinh tế - xã hội, hiện nay theo báo cáo của các địa phương khoảng từ 35 - 40% các điểm mốc tọa độ quốc gia đã bị mất, bị dịch chuyển và bị biến động, nhiều điểm được bố trí trên núi cao không thuận tiện cho việc sử dụng.

Trong gần 60 năm, đến nay mạng lưới độ cao quốc gia được hoàn chỉnh gồm 1.211 điểm hạng I với tổng chiều dài 5.667,6km; 1.119 điểm hạng II với tổng chiều dài 5.334,1km; 4.601 điểm hạng III. Hệ thống độ cao quốc gia còn có hơn 12.000 điểm tọa độ hạng III đo bằng công nghệ GPS, độ cao được tính toán trên cơ sở mô hình geoid hoàn thành năm 2012 với độ chính xác tương đương thủy chuẩn hạng IV.

Lưới độ cao quốc gia đã đóng vai trò quan trọng trong việc triển khai các hoạt động đo đạc và bản đồ trên cả nước, phục vụ nghiên cứu địa hình lãnh thổ, lãnh hải, đáp ứng yêu cầu phát triển kinh tế - xã hội, bảo đảm quốc phòng, an ninh, phòng chống thiên tai trong thời gian qua. Tuy vậy, cho đến nay, hệ thống độ cao quốc gia và mô hình geoid chưa được chính thức công bố.

Hệ thống các mạng lưới độ cao quốc gia được xây dựng trong một thời gian dài, qua nhiều giai đoạn, hầu hết các điểm mốc độ cao được chôn ở gần và dọc theo tuyến quốc lộ, đường giao thông. Vì vậy, trong quá trình xây dựng, mở rộng hệ thống đường giao thông theo nhu cầu phát triển kinh tế - xã hội đã dẫn tới rất nhiều mốc độ cao ở thực địa bị mất, bị hư hại. Năm 2016, Cục Đo đạc và Bản đồ Việt Nam đã tiến hành khảo sát 2.330 mốc độ cao hạng I, II, phát hiện số mốc bị mất, bị hư hỏng hoàn toàn không sử dụng được là 810 mốc chiếm 35,02% tổng số mốc được khảo sát.

Mặt khác, do tốc độ phát triển kinh tế xã hội và quá trình đô thị hóa diễn ra nhanh chóng, cộng với ảnh hưởng nặng nề của biến đổi khí hậu và khai thác nước ngầm quá mức đã và đang diễn ra, dẫn đến hiện tượng sụt lún nghiêm trọng xảy ra trên diện rộng ở những nơi có nền đất yếu, đặc biệt là ở các thành phố lớn ven biển và vùng đồng bằng. Theo số liệu đo quan trắc lún tại các điểm lưới độ cao quốc gia hạng I, II khu vực thành phố Hồ chí Minh và các tỉnh Đồng bằng sông Cửu Long do Cục Đo đạc và Bản đồ Việt Nam thực hiện trong các năm từ 2014 đến 2017 đã phát hiện có gần 70% số mốc độ cao quốc gia được quan trắc đã bị lún trên 5cm tính từ năm 2005, trong đó số mốc bị lún trên 10cm chiếm hơn 20%.

Việt Nam có đường bờ biển dài trên 3.260 km với đặc trưng thủy triều rất khác nhau tại các vùng biển khác nhau. Chênh cao mặt nước biển tại Hà Tiên so với mặt nước biển tại Hòn Dấu là khoảng 17cm; tại các tỉnh miền Trung có độ chênh lệch khoảng 10cm. Với sai khác như trên, cần thiết phải sử dụng số liệu quan trắc mặt nước biển tại các trạm quan trắc hải văn ở các khu vực khác nhau để cải chính độ cao mới đảm bảo độ chính xác phục vụ công tác xây dựng, quy hoạch và phát triển kinh tế - xã hội tại các khu vực khác nhau, đặc biệt là khu vực phía Nam.

Hiện nay, Bộ Tài nguyên và Môi trường đang quản lý, vận hành 18 trạm quan trắc hải văn, dự kiến mở rộng thêm tới 36 trạm là điều kiện thuận lợi để xác định gốc độ sâu đặc trưng cho các vùng biển Việt Nam.

Từ năm 2016, Cục Đo đạc, Bản đồ và Thông tin địa lý Việt Nam bắt đầu triển khai thực hiện Dự án “Xây dựng mạng lưới trạm định vị toàn cầu bằng vệ tinh trên lãnh thổ Việt Nam” với tổng số là 65 trạm bao gồm cả 6 trạm DGPS do Bộ TN&MT quản lý, trong đó 24 trạm tham chiếu cơ sở hoạt động liên tục (Geodetic CORS) được bố trí rải đều trên lãnh thổ Việt Nam. Đến tháng 3/2018 đã xây dựng xong đưa vào vận hành thử nghiệm 17 trạm, trong đó có trạm xử lý và điều khiển trung tâm. Dự kiến dự án sẽ hoàn thành trước tháng 9/ 2019

Hoàn thiện và hiện đại hóa hạ tầng đo đạc cơ bản

Việt Nam là nước đang phát triển có tốc độ phát triển liên tục nhiều năm rất cao trên thế giới, là nước đang hướng tới mục tiêu để trở thành nước công nghiệp sau năm 2020. Việt Nam đang tích cực xây dựng chính phủ điện tử, xây dựng chiến lược để thúc đẩy ứng dụng có hiệu quả các thành tựu của cuộc cách mạng công nghiệp lần thứ tư, nhiều thành phố của Việt Nam đang hướng tới mục tiêu xây dựng đô thị thông minh. Mặt khác, Việt Nam là nước chịu ảnh hưởng nặng nề của biến đổi khí hậu, nước biển dâng, tàn phá tài nguyên thiên nhiên, ô nhiễm môi trường. Tất cả những nội dung này đều liên quan và yêu cầu phải có hạ tầng dữ liệu không gian địa lý hiện đại, cung cấp kịp thời, đầy đủ, chính xác dữ liệu không gian địa lý phục vụ quản lý thông minh, quy hoạch phát triển bền vững, giám sát tài nguyên, ứng phó biến đổi khí hậu, quốc phòng, an ninh. Muốn làm được điều đó, trước hết phải xây dựng được hạ tầng đo đạc cơ bản hiện đại, chính xác, đồng bộ làm nền tảng để thu nhận, xử lý và xây dựng hệ thống dữ liệu không gian địa lý trong một thể thống nhất.

Toàn cảnh Phiên toàn thể Hội nghị FIG 2019

Theo Cục trưởng Cục Đo đạc, Bản đồ và Thông tin địa lý Việt Nam, Luật Đo đạc và bản đồ có hiệu lực từ 01/01/2019, trong đó quy định Bộ Tài nguyên và Môi trường thiết lập, tổ chức xây dựng và trình Thủ tướng Chính phủ công bố hệ thống số liệu gốc đo đạc quốc gia, hệ tọa độ quốc gia, hệ độ cao quốc gia, hệ trọng lực quốc gia để sử dụng thống nhất trong cả nước; thiết lập và công bố các tham số tính chuyển giữa hệ tọa độ quốc gia và hệ tọa độ quốc tế.

Từ thực trạng về hạ tầng đo đạc cơ bản hiện nay của Việt Nam, xuất phát từ yêu cầu thực tế, TS Phan Đức Hiếu cho rằng, việc hoàn thiện và hiện đại hóa hạ tầng đo đạc cơ bản là nhiệm vụ và yêu cầu cấp bách hiện nay cần phải thực hiện.

Cục trưởng Cục Đo đạc, Bản đồ và Thông tin địa lý Việt Nam đề xuất một số giải pháp để hoàn chỉnh và hiện đại hóa hạ tầng đo đạc cơ bản của Việt Nam trong thời gian tới, cụ thể:

Hoàn chỉnh hệ quy chiếu và hệ tọa độ quốc gia. Việc hoàn chỉnh hệ quy chiếu và hệ tọa độ quốc gia đã được xác định trong Chiến lược phát triển ngành đo đạc và bản đồ, Bộ Tài nguyên và Môi trường đã phê duyệt đề án Hoàn chỉnh hệ quy chiếu và hệ tọa độ quốc gia Việt Nam, đề án đang được tích cực triển khai trong thời gian gần đây.

Mục tiêu của việc hoàn chỉnh hệ qui chiếu và hệ tọa độ quốc gia là xây dựng hệ tọa độ quốc gia 3D theo quan điểm động, hiện đại, có tối thiểu số lượng mốc cần chôn trên thực địa, đáp ứng các nhu cầu về đo đạc và bản đồ phù hợp với điều kiện Việt Nam, đảm bảo tính kế thừa hệ VN2000, kết nối với hệ tọa độ quốc tế để phối hợp giải quyết những vấn đề mang tính khu vực và toàn cầu.

Theo quan điểm mới, hệ qui chiếu và hệ tọa độ quốc gia hiện đại luôn cần có mạng lưới các trạm GNSS có độ chính xác cao trong hệ tọa độ quốc tế ITRS mới nhất để làm khung tham chiếu GNSS quốc gia và có hệ quy chiếu địa phương truyền thống.

Nội dung cơ bản trong việc hoàn chỉnh hệ quy chiếu và hệ tọa độ quốc gia gồm: Xây dựng khung quy chiếu GNSS Việt Nam bao gồm các trạm định vị vệ tinh có độ chính xác cao gắn với khung quy chiếu quốc tế ITRF trên cơ sở kết hợp với hệ thống các trạm định vị vệ tinh quốc gia đã và đang xây dựng, gắn một số điểm này với mạng lưới IGS để phục vụ nghiên cứu địa động lực; Hoàn chỉnh lưới điểm GNSS quốc gia 3D phủ trùm lãnh thổ, bao gồm cả phần đất liền và biển đảo, với số lượng tối thiểu các điểm cần chôn mốc trên thực địa, đảm bảo kết nối và tính chuyển về hệ tọa độ VN2000 với độ chính xác đồng nhất trong cả nước; lưới điểm GNSS quốc gia 3D vừa có tọa độ trong hệ ITRS, vừa có trong hệ VN2000, có độ cao thủy chuẩn từ hạng II trở lên.

Nội dung và giải pháp công nghệ lựa chọn để hoàn chỉnh hệ qui chiếu và hệ tọa độ quốc gia phải đảm bảo kế thừa các thành quả từ hệ VN2000, không phải tính chuyển khối lượng đồ sộ các dữ liệu đo đạc và bản đồ hiện đang sử dụng, kế thừa kết quả của đề án xây dựng mạng lưới trạm định vị toàn cầu bằng vệ tinh trên lãnh thổ VN, xây dựng được hệ qui chiếu và hệ tọa độ quốc gia theo quan điểm động, đảm bảo tính chuyển về hệ VN2000 với độ chính xác đồng nhất trong cả nước. Việc hoàn chỉnh hệ quy chiếu và hệ tọa độ quốc gia phải được thực hiện đồng thời với việc xây dựng mạng lưới trạm định vị toàn cầu bằng vệ tinh trên lãnh thổ Việt Nam và hoàn chỉnh và nâng cao độ chính xác mô hình Geoid sử dụng trên lãnh thổ Việt Nam mới đem lại hiệu quả mong muốn.

Hoàn chỉnh và hiện đại hóa hệ độ cao quốc gia. Trên cơ sở xu hướng chung của thế giới và thực trạng hệ thống độ cao của nước ta, mục tiêu việc hoàn chỉnh và hiện đại hóa hệ độ cao quốc gia là thiết lập hệ độ cao trong hệ tọa độ địa tâm ba chiều (3D), với các nội dung chính như sau: Xác định giá trị “0” của gốc độ cao quốc gia thông qua việc tính toán mực nước biển trung bình tại Hòn Dấu với chuỗi số liệu nghiệm triều 18,6 năm gần nhất. Xác định giá trị “0” của gốc độ sâu quốc gia, xác định giá trị “0” độ sâu cho các vùng biển đặc thù thông qua số liệu quan trắc tại các trạm quan trắc hải văn; Xây dựng và hoàn thiện các mạng lưới độ cao quốc gia có độ chính xác cao gắn với việc kiên cố hóa hệ thống mốc độ cao quốc gia đảm bảo ổn định và sử dụng lâu dài, tập trung chủ yếu cho mạng lưới hạng I và II. Tại các thành phố lớn, các khu đô thị xây dựng một số mốc đặc biệt kiên cố, khoan sâu đổ bê tông tới tầng đá chịu lực để đảm bảo không bị lún, không bị mất gọi là mốc thế kỷ. Các mốc này sẽ được dùng cho nhiều mục đích khác nhau, phục vụ quy hoạch cốt nền, quan trắc lún của các đô thị; Kết nối với hệ tọa độ quốc gia để đồng bộ và thống nhất các bề mặt quy chiếu khác nhau; Xây dựng mô hình geoid độ chính xác cao đảm bảo sử dụng công nghệ GNSS để xác định độ cao với độ chính xác cao cỡ cm; Xử lý tính toán và công bố.

Hoàn chỉnh và nâng cao độ chính xác mô hình Geoid sử dụng trên lãnh thổ Việt Nam. Xây dựng mô hình geoid có độ chính xác cao luôn là nhiệm vụ quan trọng trong chương trình hiện đại hóa hệ thống độ cao của mỗi quốc gia. Đối với Việt Nam, mục tiêu đặt ra là kế thừa và chính xác hóa mô hình Geoid toàn cầu cũng như các mô hình Geoid đã xây dựng ở Việt Nam để hoàn chỉnh và nâng cao độ chính xác mô hình geoid phục vụ cho việc xác định độ cao với độ chính xác cao bằng cộng nghệ GNSS thay thế cho công nghệ đo dẫn thủy chuẩn truyền thống với độ chính xác mong muốn 5cm khu vực đồng bằng, 10 cm khu vực vùng núi.

Nội dung cơ bản trong việc hoàn chỉnh và nâng cao độ chính xác mô hình Geoid sử dụng trên lãnh thổ Việt Nam gồm: Đo bổ sung dữ liệu trọng lực vùng núi, đo bổ sung dữ liệu trọng lực vùng đồng bằng, thu thập chuẩn hóa dữ liệu trọng lực vùng biển đảo, dữ liệu trọng lực của Lào, Campuchia. Các khu vực cần bay đo trọng lực hàng không chi tiết gồm Tây Bắc, Việt Bắc, miền tây Thanh Hóa, Nghệ An, một số khu vực Tây Nguyên trên diện tích khoảng 150000km2. Định lượng đặt ra là khu vực đồng bằng đảm bảo mỗi ô chuẩn 2’x2’ có 1 điểm trọng lực chi tiết độ chính xác 2mGal, khu vực biển đảo có dữ liệu trọng lực tàu biển và vệ tinh theo ô lưới 1’x1’ độ chính xác 4mGal, khu vực miền núi triển khai bay đo trọng lực chi tiết với độ chính xác 3mGal; Đo bổ sung một số điểm GPS-TC ở những vùng còn thiếu (khoảng 70 điểm), đảm bảo khoảng cách từ 10-30 km/điểm; đo bổ sung trọng lực tại các điểm mốc độ cao thế kỷ và các điểm mốc trạm cors; đo bổ sung GNSS lên các mốc độ cao thế kỷ (khoảng 90 điểm); Xây dựng mô hình số độ cao thống nhất với ô Grid 30mx30m. Mô hình DEM này lấy từ nguồn bản đồ địa hình 1/10.000, phần bên ngoài lãnh thổ Việt Nam lấy từ nguồn DEM 30mx30m toàn cầu, sẽ được dùng nhất quán để tính cải chính trọng lực và xử lý dữ liệu; Lựa chọn phương pháp xử lý tính toàn phù hợp để thiết lập mô hình geoid phù hợp với lãnh thổ Việt Nam; Đánh giá độ chính xác và công bố để thống nhất sử dụng trên phạm vi toàn quốc.

Hoàn thiện hệ thống trạm định vị vệ tinh quốc gia (VNGEONET). Đến cuối năm 2019 Việt Nam sẽ có 65 trạm định vị vệ tinh quốc gia phủ trùm chủ yếu Hà Nội, TP. Hồ Chí Minh, các tỉnh đồng bằng Bắc Bộ, Nam Bộ, một số khu vực Tây nguyên. Để phủ kín toàn bộ lãnh thổ và các đảo lớn ven bờ cần phải xây dựng bổ sung khoảng 75-80 trạm.

Nội dung cơ bản để hoàn thiện hệ thống trạm định vị vệ tinh quốc gia gồm: Xây dựng bổ sung các trạm định vị vệ tinh để phủ kín lãnh thổ. Hệ thống các trạm này có thể được xây dựng bằng hình thức xã hội hóa hoặc kết hợp công tư; Hoàn thiện cơ chế, chính sách để thu hút đầu tư, quản lý, vận hành, khai thác, sử dụng hiệu quả hệ thống này. Thúc đẩy người dùng chuyển đổi công nghệ sang sử dụng dịch vụ được cung cấp bởi hệ thống trạm định vị vệ tinh quốc gia.