Tác giả

Nguyễn Đình Hải 1 , Phạm Ngọc Quang 2,3*

Đơn vị công tác

1 Đoàn Đo đạc, biên vẽ hải đồ và nghiên cứu biển; hthhaithem@gmail.com
2 Khoa Trắc địa - Bản đồ và Quản lý đất đai, Trường Đại học Mỏ - Địa chất; phamngocquang@humg.edu.vn
3 Nhóm nghiên cứu Trắc địa cao cấp - môi trường, Trường Đại học Mỏ - Địa chất
*Tác giả liên hệ: phamngocquang@humg.edu.vn; Tel.: +84–973037551

Tóm tắt

Bản đồ địa hình đáy biển, hải đồ và mô hình số 3D địa hình đáy biển là những loại thông tin (hoặc công cụ) hết sức cần thiết đối với các hoạt động trên biển. Với ưu điểm cung cấp thông tin một cách trực quan nhất, mô hình số 3D địa hình đáy biển đang được ưu tiên nghiên cứu xây dựng trên thế giới trong thời gian gần đây. Tại Việt Nam, do đặc thù về khả năng tiếp cận dữ liệu mà các nghiên cứu về xây dựng mô hình số 3D địa hình đáy biển còn hết sức hạn chế. Một trong những nội dung trong quy trình xây dựng mô hình số 3D địa hình đáy biển đó là nội suy các điểm độ sâu và xây dựng bề mặt mô hình số 3D. Chất lượng của mô hình số 3D được xây dựng phụ thuộc vào nhiều yếu tố trong đó phương pháp nội suy điểm độ sâu cũng như xây dựng bề mặt của mô hình số 3D. Nghiên cứu này đề xuất sử dụng thuật toán Cubic Spline để nội suy điểm đo sâu cũng như xác định bề mặt của mô hình số 3D địa hình đáy biển. Trên cơ sở thuật toán và quy trình đã đề xuất, tiến hành thực nghiệm xây dựng mô hình số 3D địa hình đáy biển cho khu vực biển Nha Trang - Khánh Hòa. Kết quả đánh giá độ chính xác cho thấy, mô hình đã xây dựng có độ chính xác xác định độ sâu với sai số trung phương m = ±0,465m. Độ chính xác mô hình đã xây dựng hoàn toàn đáp ứng yêu cầu xây dựng mô hình số 3D địa hình đáy biển.

Từ khóa

3D; Địa hình đáy biển; Phương pháp nội suy; Spline.

Trích dẫn bài báo

Hải, N.Đ.; Quang, P.N. Xây dựng mô hình số 3D địa hình đáy biển dựa trên phương pháp đường cong tham số. Tạp chí Khí tượng Thuỷ văn 2024, 761, 25-35.

Tài liệu tham khảo

1. Makowski, C.; Finkl, C.W. Seafloor mapping along continental shelves: Research and Techniques for Visualizing Benthic Environments. (Eds.) Coastal Research Library, 2016, 13, pp. 293. Doi: 10.1007/978-3-319-25121-9_1.

2. Carron, M.J.; Vogt, P.R.; Jung, W.Y. A proposed international long-term project to systematically map the world’s ocean floors from beach to trench: GOMaP (Global Ocean Mapping Program). Int. Hydrographic Rev. 2001, 2(3), 49–55.

3. Favali, P.; Beranzoli, L. Seafloor observatory science: A review. Annals of Geophysics, 2006, 49(2/3), 515–567.

4. Parente, C.; Vallario, A. Interpolation of single beam echo sounder data for 3D bathymetric model, (IJACSA). Int. J. Adv. Comput. Sci. Appl. 2019, 10(10), 6–13.

5. Hao, Y.; Ren, H.; Guo, Z. 3D seabed terrain establishment based on improved moving green function spline interpolation. Int. Conf. Inf. Sci. 2013, 275–279.

6. Alcaras, E.; Amoroso, P.P.; Parente, C. The influence of interpolated point location and density on 3D bathymetric models generated by Kriging methods: An Application on the Giglio Island Seabed (Italy). Geosci. 2022, 12, 62. https://doi.org/10.3390/ geosciences12020062.

7. Amante, C.J.; Eakins, B.W. Accuracy of interpolated bathymetry in digital elevation models. J. Coastal Res. 2016, 76, 123–133.

8. Lemenkova, P. Seafloor mapping of the Atlantic ocean by GMT: Visualizing mid-Atlantic ridge spreading, sediment distribution and tectonic development. Acta Geobalcanica 2020, 6(3), 145–157.

9. Lemenkova, P. Geophysical modelling of the middle America trend using GMT. Geogr. Sci. 2019, 19(2), 73–94.

10. Lemenkova, P. Topography of the Aleutian trench south-east off Bowers Ridge, Bering Sea, in the context of the geological development of North Pacific Ocean. Baltica 2021, 34(1), 27–46.

11. Lemenkova, P. Using GMT for 2D and 3D modeling of the Ryukyu trench topography, Pacific Ocean. Miscellanea Geographica 2021, 25(4), 213–225.

12. Zirek, E.; Sunar, F. Change detection of seafloor topography by modelling multitemporal multibeam echosounder measurements. Int. Arch. Photogramm. Remote Sens. Spatial Inf. Sci. 2014, XL-7, 221–227. https://doi.org/10.5194/isprsarchives-XL-7-221-2014.

13. Naik, M.; Ranade, G.; Lohani, R.B. Evolution of sonar survey systems for sea floor studies. Eng. Technol. J. 2017, 2(6), 185–195.

14. Bryson, M.; Roberson, M.J.; Pizarro.; Williams, S.B. True color correction of autonomous underwater vehicle imagery. J. Field Rob. 2016, 33(6), 853–874. Doi: 10.1002/rob.21638.

15. Quadros, N.D.; Collier, P.A.; Fraser, C.S. Integration of bathymetric and topographic lidar: A preliminary investigation. Proceeding of the International Archives of Photogrammetry, Remote Sensing and Spatial Information Sciences 2008, XXXVII. Part B8, 1299–1304.

16. Ai, B.; Tang, X.; Ji, M.; Li, Z. 3D terrain visualization system of coastal zone. Proceeding of the 3rd International Conference on Computer Science and Information Technology, Chengdu, China, 2010, pp. 254–257. Doi: 10.1109/ICCSIT.2010.5563523.

17. Tomasz, N.; Åge, H.; Mark, A.S.; Thomas, D.L.; Imants, G.P. A multi-scale investigation into seafloor topography of the northern Mid-Atlantic Ridge based on geographic information system analysis. Deep-Sea Research II 2013, 98, 231–243.

18. Quang, P.V.; Trang, D.C. Nghiên cứu máy đo sâu hồi âm đa tia và khả năng ứng dụng trong công tác khảo sát công trình tại Việt Nam. Tạp chí Khoa học công nghệ xây dựng 2014, 3, 47–52.

19. Hải, P.M.; Yên, P.Q. Nghiên cứu ứng dụng thuật toán Stumpf và phương pháp học máy (machine learning) trong xác định độ sâu đáy biển khu vực đảo xa bờ bằng ảnh viễn thám. Tạp chí Khoa học Đo đạc và Bản đồ 2019, 41, 22–29.

20. Trung, N.N.; Huong, N.T.T. Topography of the Moho and Earth Crust Structure Beneath the East Vietnam Sea from 3D Inversion of Gravity Field Data. Acta Geophys. 2013, 61(2), 357–384.

21. Cương, N.V.; Trọng, N.G.; Hiệp, N.T.; Hoan Đ.V.; Liên P.T.P. Ứng dụng công nghệ thông tin trong công tác đánh giá độ chính xác số liệu đo sâu đơn tia phục vụ thành lập bản đồ địa hình đáy biển. Tạp chí Khoa học Đo đạc và Bản đồ 2021, 48, 29–34.

22. Long, K.V.; Tuấn, L.V.; Thành, H.V.; Hải, N.Đ.; Mong, Đ.V. Đặc điểm và biến đổi địa hình đáy biển khu vực đảo Trường Sa. Tạp chí Khoa học Đo đạc và Bản đồ 2022, 53, 9–17.

23. William, H.P.; Saul, A.T.; William, T.V.; Brian, P. F. Numerical recipes: The art of scientific computing (3rd Edition). Acta Appl. Mat. 2007, pp. 1256.

24. Kato, T.; Goda, H. Formation and maintenance processes of a stationary band–shaped heavy rainfall observed in Niigata on 4 August 1998. J. Meteor. Soc. Japan 2001, 79, 899–294.

25. Trực tuyến: https://support.hypack.com/hypack/2023/.

26. Hải, N.Đ.; Trọng, N.G.; Trưởng, C.H.; Quang, P.N. Phương pháp trực quan hóa mô hình 3D địa hình đáy biển từ dữ liệu đo sâu hồi âm đa tia và dữ liệu thủy âm quét sườn. Tạp chí Khí tượng thủy văn 2023, 753, 50–59.