Đo sâu đa tia (MBES) trở thành tiêu chuẩn trong khảo sát thủy đạc hiện đại

Trong những năm gần đây, hệ thống đo sâu đa tia đã được ứng dụng ngày càng rộng rãi và dần trở thành tiêu chuẩn kỹ thuật trong khảo sát thủy đạc hiện đại, đặc biệt đối với các dự án khảo sát luồng tàu, cảng biển, nạo vét, công trình biển và lập bản đồ địa hình đáy.

Tổng quan về hệ thống đo sâu đa tia (Multibeam Echo Sounder – MBES)

Đo sâu đa tia là hệ thống khảo sát thủy đạc sử dụng sóng âm để xác định độ sâu đáy bằng cách phát đồng thời nhiều kia sóng âm theo phương vuông gốc với hướng chuyển động của phương tiện khảo sát, tạo thành 1 dải quét dạng hình quạt. Mỗi tia sóng phản xạ từ đáy tương ứng với một phép đo sâu độc lập, cho phép xây dựng mô hình địa hình đáy (Digital Terrain Model – DTM) có độ phân giải cao.

So với phương pháp đo sâu tại từng điểm rời rạc, đo sâu đa tia cung cấp khả năng bao phủ toàn bộ bề mặt đáy, hạn chế tối đa việc nội suy và sai lệch trong mô tả địa hình.

Nguyên lý hoạt động của đo sâu đa tia:

Nguyên lý hoạt động của hệ thống đo sâu hồi âm đa tia dựa trên sự lan truyền và phản xạ của sóng âm trong môi trường nước, bao gồm các bước chính sau:

• Phát sóng: Tại vị trí mặt đầu dò, hệ thống đo sâu đa tia thực hiện phát các xung sóng âm ở tần số xác định, được phân bố theo nhiều góc khác nhau để tạo thành dải quạt tia.
• Lan truyền và phản xạ: Sóng âm khi được phát ra sẽ truyền trong cột nước và phản xạ khi gặp về mặt đáy (đôi khi cũng sẽ bị phản xạ lại vị các vật thể không xác định).
• Thu nhận tín hiệu: Các tín hiệu phả xạ lại được đầu dò thu lại và ghi nhận thời gian truyền sóng và cả góc thu.
• Tính toán độ sâu: Dựa trên thời gian truyền – phản xạ, vận tốc âm trong nước và góc tia, hệ thống tính toán tọa độ không gian và độ sâu làm việc và điều khiển.

Nguyên lý hoạt động của đo sâu đa tia.

Lưu ý: Độ rộng dải quét phụ thuộc vào cấu hình hệ thống, tần số làm việc và cả điều kiện môi trường nước.

Vì sao đo sâu đa tia trở thành tiêu chuẩn trong khảo sát thủy đạc hiện đại?

Trong những năm gần đây, hệ thống đo sâu đa tia đã được ứng dụng ngày càng rộng rãi và dần trở thành tiêu chuẩn kỹ thuật trong khảo sát thủy đạc hiện đại, đặc biệt đối với các dự án khảo sát luồng tàu, cảng biển, nạo vét, công trình biển và lập bản đồ địa hình đáy. Điều này xuất phát từ những ưu điểm vượt trội mà công nghệ MBES mang lại so với các phương pháp đo sâu truyền thống:

– Bao phủ gần như 100% bề mặt đáy khu vực khảo sát:

Khác với hệ thống đo sâu đơn tia chỉ thu nhận dữ liệu theo các tuyến đo rời rạc, MBES phát đồng thời hàng chục đến hàng trăm tia âm theo phương ngang, tạo thành một dải quét rộng vuông góc với hướng di chuyển của tàu. Nhờ đó, khu vực khảo sát được bao phủ gần như toàn bộ bề mặt đáy, giảm thiểu vùng trống dữ liệu và nâng cao độ tin cậy của kết quả đo.

Dưới đây là bảng so sánh ngắn để bạn dễ hình dung:

Sự khác nhau giữa đo sâu đơn tia và đo sâu đa tia.

– Độ chính xác và độ phân giải cao, đáp ứng tiêu chuẩn quốc tế IHO S-44:

Hệ thống đo sâu đa tia kết hợp đồng bộ với GNSS độ chính xác cao, cảm biến chuyển động (MRU/IMU), cảm biến đo vận tốc âm thanh (SVP) và quy trình hiệu chỉnh nghiêm ngặt cho phép đạt độ chính xác và độ phân giải cao. Dữ liệu đo sâu đa tia hoàn toàn đáp ứng các cấp đo theo tiêu chuẩn IHO S-44, phù hợp cho khảo sát an toàn hàng hải và các công trình yêu cầu độ chính xác cao.

– Khả năng phát hiện chướng ngại vật và biến đổi địa hình đáy:

Với mật độ điểm đo dày và khả năng tạo mô hình địa hình đáy 3D chi tiết, hệ thống đo sâu hồi âm đa tia cho phép phát hiện chính xác chướng ngại vật, dị vật, đá ngầm, xác tàu đắm cũng như các biến đổi địa hình đáy theo thời gian. Đây là yếu tố đặc biệt quan trọng trong khảo sát luồng tàu, khu neo đậu và khu vực thi công nạo vét.

– Nâng cao hiệu quả khảo sát, giảm thời gian và chi phí thực hiện:

Nhờ khả năng thu thập dữ liệu diện rộng trong một lượt quét, hệ thống đo sâu đa tia giúp giảm số tuyến khảo sát, rút ngắn thời gian thi công trên hiện trường. Mặc dù chi phí đầu tư ban đầu cao hơn, nhưng xét trên tổng thể dự án, MBES giúp tối ưu chi phí nhân lực, thiết bị và xử lý lại dữ liệu, đặc biệt đối với các khu vực khảo sát có diện tích lớn.

– Phù hợp với nhiều điều kiện thủy vực từ nước nông đến nước sâu:

Các hệ thống đo sâu đa tia hiện đại được thiết kế linh hoạt, có thể lắp đặt trên tàu khảo sát, USV, AUV hoặc ROV, đáp ứng khảo sát từ vùng nước nông ven bờ đến vùng nước sâu ngoài khơi. Điều này giúp MBES trở thành giải pháp đo sâu toàn diện, phù hợp với đa dạng yêu cầu khảo sát thủy đạc hiện nay.

Một hệ thống đo sâu đa tia chuẩn hiện nay gồm những thành phần nào?

– Phần cứng:

• Đầu do đo sâu đa tia: Thiết bị phát và thu sóng âm, quyết định số lượng tia, tần số làm việc và góc quét.

Một số thiết bị đo sâu đa tia hãng R2Sonic đang được cung cấp tại EKTECH.

>>> Xem ngay: Thiết bị đo sâu đa tia R2Sonic chuyên dùng đo đạc đáy biển

• Hệ thống định vị GNSS: Cung cấp tọa độ chính xác theo thời gian thực cho từng phép đo.
• Hệ thống INS/MRU: Ghi nhận và bù trừ các chuyển động của phương tiện khảo sát trên biển khi tàu bị lắc ngang, lắc dọc, xoay hướng hoặc nhịp theo sóng,…
• Thiết bị đo vận tốc âm thanh: Bao gồm cẩm biến vận tốc âm tại đầu dò và thiết bị đo theo cột nước (SVP/CTD).

Ngoài ra, khi thực hiện triển khai thiết bị đo trên tàu còn phải chuẩn bị các thiết bị phụ trợ khác không thể thiếu như: Cần để cố định đầu dò và ăng-ten GPS, ác quy, bộ chuyển nguồn, laptop…

Các thiết bị và phụ kiện trong một hệ thống đo sâu hồi âm đa tia.

– Phần mềm:

Là yếu tố không thể thiếu trong vận hành và xử lý dữ liệu đo sâu đa tia:

• Phần mềm thu thập dữ liệu: Dùng để cấu hình thiết bị, giám sát dữ liệu thời gian thực và kiểm soát chất lượng khảo sát.
• Phần mềm xử lý hậu kỳ: Thực hiện lọc nhiễu, hiệu chỉnh vận tốc âm, bù chuyển động và xây dựng mô hình địa hình đáy.
• Phầm mềm biên tập và xuất dữ liệu: Xuất dữ liệu sang các định dạng CAD/GIS phục vụ thiết kế và báo cáo.

Hệ thống đo sâu đa tia do EKTECH cung cấp giúp khách hàng giải quyết công việc hiệu quả

Các hệ thống đo sâu đa tia do EKTECH cung cấp được thiết kế linh hoạt, phù hợp với điều kiện khảo sát thực tế tại Việt Nam và đáp ứng nhiều yêu cầu công việc khác nhau:

• Khảo sát luồng tàu và cảng biển: Phục vụ bảo đảm an toàn hàng hải và quản lý độ sâu thiết kế.
• Giám sát nạo vét và tính toán khối lượng: So sánh địa hình trước và sau nạo vét, tính toán chính xác khối lượng đào lắp.
• Khảo sát sông, kênh và hồ chứa: Phục vụ quản lý tài nguyên nước và đánh giá bồi lắng.
• Lập bản đồ địa hình đáy biển: Cung cấp dữ liệu nền cho quy hoạch, thiết kế và xây dựng công trình biển.

Ngoài việc cung cấp thiết bị đo sâu đa tia, EKTECH còn hỗ trợ tư vấn cấu hình hệ thống, đào tạo vận hành, hỗ trợ kỹ thuật, hướng dẫn sử dụng từ lý thuyết đến thực tế, có thể tham gia hướng dẫn trực tiếp cho khách hàng khi cần thiết, góp phần nâng cao hiệu quả và độ tin cậy của các dự án khảo sát thủy đạc. Liên hệ ngay cho EKTECH qua HOTLINE 0983 206 789 để được tư vấn chi tiết.

>>> Xem thêm: Cải tiến mới trong công nghệ đo sâu đa tia R2Sonic giúp đo đạc đáy biển hiệu quả hơn