Công nghệ mới máy đo sâu hồi âm: Đột phá trong khảo sát đáy biển

Trong lĩnh vực khảo sát thủy đạc, đo đạc địa hình đáy biển, máy đo sâu hồi âm là thiết bị không thể thiếu. Và hiện nay, với sự ra đời của những công nghệ mới máy đo sâu hồi âm, đặc biệt là các công nghệ như đa tia (multibeam), mảng phẳng – cong, hệ thống định vị quán tính (INS) và trí tuệ nhân tạo (AI), việc khảo sát đáy biển đã bước sang một kỷ nguyên mới – chính xác hơn, nhanh hơn và toàn diện hơn. Trong số đó, máy đo sâu HD Max II nổi bật là một thiết bị hiện đại, được Việt Thanh Group cung cấp, tích hợp đầy đủ các công nghệ tiên tiến để đáp ứng nhu cầu khảo sát từ cơ bản đến chuyên sâu.

Công nghệ đa tia: Tiêu chuẩn mới trong đo sâu hồi âm

Khái niệm và nguyên lý hoạt động

Được phát triển lần đầu vào thập niên 1970, công nghệ đa tia (Multibeam Echo Sounder – MBES) đã mở ra một kỷ nguyên mới cho ngành đo sâu hồi âm. Thay vì chỉ phát và nhận một tia âm thanh duy nhất như phương pháp truyền thống, công nghệ đa tia phát ra hàng loạt chùm tia âm thanh theo hình quạt, bao phủ một vùng rộng lớn của đáy biển. Mỗi tia âm thanh sau khi phản xạ từ đáy sẽ được hệ thống thu nhận, tính toán thời gian di chuyển và xử lý để tái hiện bản đồ đáy biển ba chiều với độ chi tiết cao.

Nguyên lý hoạt động của công nghệ này bao gồm bốn bước chính: phát tia âm thanh dạng hình quạt, truyền qua nước và tương tác với đáy biển, thu nhận tín hiệu phản hồi từ nhiều điểm, sau đó xử lý toàn bộ tín hiệu bằng các thuật toán số phức tạp để tạo thành bản đồ số 3D.

Ưu điểm nổi bật

Ưu điểm vượt trội của công nghệ đa tia là khả năng đo lường độ sâu với độ phân giải cao, phạm vi quét rộng và độ chính xác gần như tuyệt đối. Điều này giúp tiết kiệm đáng kể thời gian và chi phí cho các dự án khảo sát biển lớn, đồng thời có thể vận hành hiệu quả trong môi trường nước đục, nhiều vật cản hoặc địa hình phức tạp.

Ứng dụng thực tiễn

Công nghệ này đã và đang được ứng dụng rộng rãi trong các lĩnh vực như: lập bản đồ đáy biển phục vụ nghiên cứu và quy hoạch xây dựng, khảo sát tài nguyên khoáng sản dưới biển, phục vụ hải quân và an ninh quốc phòng, hoặc nghiên cứu khoa học liên quan đến địa chất, sinh vật học và hải dương học.

>> Xem thêm: Lựa chọn tần số máy đo sâu : Hướng dẫn chi tiết để đảm bảo hiệu quả khảo sát

Công nghệ mảng phẳng và mảng cong: Tối ưu khả năng đo lường theo địa hình đáy biển

Flat Array (Mảng phẳng)

Flat Array được cấu tạo từ các phần tử phát và thu âm thanh được sắp xếp trên một mặt phẳng. Nhờ đó, thiết bị có góc phủ rộng, độ phân giải cao, rất lý tưởng khi khảo sát các vùng đáy biển tương đối bằng phẳng. Flat Array còn có ưu điểm giá thành rẻ và dễ triển khai. Một số máy đo sâu hồi âm sử dụng mảng phẳng nổi bật như Reson SeaBat 7125 và EIVA NaviGator – cả hai đều nổi tiếng với khả năng cung cấp dữ liệu chi tiết, tích hợp hệ thống định vị và bù trừ chuyển động tiên tiến.

Curved Array (Mảng cong)

Curved Array – mảng cong – có thiết kế các phần tử theo một đường cong nhất định. Cấu trúc này giúp tập trung năng lượng âm thanh vào một khu vực cụ thể, nâng cao độ chính xác khi đo đạc các vùng có địa hình gồ ghề như rãnh sâu, vách đá hay các vật thể nhỏ dưới nước. Dù có góc phủ hẹp hơn và độ phân giải thấp hơn Flat Array, nhưng mảng cong lại là lựa chọn lý tưởng trong các nhiệm vụ khảo sát chuyên sâu. Các thiết bị nổi bật dùng mảng cong có thể kể đến như Kongsberg EM 2040C và phần mềm xử lý Caris HIPS & SIPS chuyên biệt cho dữ liệu từ các hệ thống này.

Hệ thống định vị quán tính INS: Đảm bảo tính liên tục và chính xác trong đo sâu

Khái niệm và nguyên lý hoạt động

Một công nghệ hỗ trợ vô cùng quan trọng trên các thiết bị thủy văn là hệ thống định vị quán tính INS (Inertial Navigation System). INS được ứng dụng từ năm 1950 trong lĩnh vực hàng không và quân sự, hiện đã tích hợp mạnh mẽ vào các thiết bị khảo sát biển để cải thiện độ chính xác vị trí và hướng di chuyển, đặc biệt là trong điều kiện tín hiệu GPS yếu hoặc mất hoàn toàn.

INS hoạt động dựa trên ba loại cảm biến: gia tốc kế (đo gia tốc theo ba trục), con quay hồi chuyển (đo tốc độ quay của thiết bị), và la bàn điện tử (xác định hướng dựa vào từ trường Trái đất). Từ các dữ liệu này, hệ thống tính toán liên tục vị trí, vận tốc và hướng của thiết bị, giúp theo dõi chính xác ngay cả khi thiết bị di chuyển dưới nước, trong hang động, hoặc vùng bị che khuất bởi địa hình.

Ưu điểm nổi bật

INS nổi bật bởi tính độc lập với tín hiệu bên ngoài, độ chính xác và tin cậy cao, dễ tích hợp vào các thiết bị khảo sát. Tuy nhiên, nhược điểm là chi phí đầu tư lớn và có thể xuất hiện sai số tích lũy theo thời gian nếu không được hiệu chỉnh thường xuyên. Dẫu vậy, trong môi trường khảo sát phức tạp và yêu cầu độ chính xác cao, INS là một thành phần không thể thiếu trong máy đo sâu hồi âm hiện đại.

Trí tuệ nhân tạo AI trên máy đo sâu hồi âm

Khái niệm và nguyên lý hoạt động

Từ năm 2010, trí tuệ nhân tạo (AI) bắt đầu được tích hợp vào máy đo sâu hồi âm như Hi-Target HD Lite, Hi-Target HD Max, mở ra một kỷ nguyên mới về tự động hóa và xử lý dữ liệu. AI hiện không chỉ hỗ trợ trong quá trình phân tích mà còn thay thế nhiều công đoạn thủ công, giảm thiểu sai sót và nâng cao hiệu quả toàn diện.

AI có thể tự động phân loại địa hình đáy biển như bùn, đá, san hô,…; phát hiện các vật thể như tàu đắm, cáp ngầm; loại bỏ nhiễu và tiếng ồn để tăng độ rõ nét của dữ liệu sonar. Ngoài ra, AI còn có thể lập kế hoạch quét sonar tự động, điều khiển hệ thống đo phức tạp và tích hợp thông tin từ GPS, cảm biến quán tính, độ sâu,… tạo nên mô hình 3D toàn diện cho đáy biển.

Ưu điểm nổi bật

AI giúp nâng cao độ chính xác, tốc độ xử lý và giảm sự can thiệp của con người. Đây chính là bước tiến lớn giúp các hệ thống khảo sát hiện đại như HD Max II trở nên toàn diện và mạnh mẽ hơn bao giờ hết, phù hợp với yêu cầu ngày càng khắt khe của các dự án khảo sát biển sâu quy mô lớn.

Công nghệ đa quang phổ (Multispectral)

Khái niệm và nguyên lý hoạt động

Công nghệ đa quang phổ trên máy đo sâu hồi âm sử dụng nhiều dải tần ánh sáng khác nhau để thu thập dữ liệu về môi trường dưới nước. Nguyên lý hoạt động dựa trên việc phát và thu phản xạ của các bước sóng ánh sáng nằm trong nhiều vùng phổ khác nhau, từ đó phân tích các đặc tính của đáy biển như thành phần vật liệu, sự phân bố sinh vật hay chất lượng môi trường.

Ứng dụng nổi bật

Ứng dụng của công nghệ này rất quan trọng trong lĩnh vực nghiên cứu môi trường và bảo tồn sinh thái biển. Nó giúp xác định và phân loại các dạng địa hình đáy biển, đồng thời phát hiện sự thay đổi của các yếu tố sinh học hoặc hóa học dưới nước một cách nhanh chóng và chính xác.

Lợi ích của công nghệ đa quang phổ không chỉ dừng lại ở việc cung cấp thêm dữ liệu chi tiết bên cạnh thông tin độ sâu và địa hình, mà còn góp phần cải thiện hiệu quả quản lý tài nguyên biển, phát hiện ô nhiễm môi trường và hỗ trợ các quyết định liên quan đến bảo vệ hệ sinh thái.

>> Xem thêm: Lựa chọn tần số máy đo sâu : Hướng dẫn chi tiết để đảm bảo hiệu quả khảo sát

Công nghệ đo độ sâu quang học (Optical Depth Sensing)

Khái niệm và nguyên lý hoạt động

Công nghệ đo độ sâu quang học dựa trên nguyên lý sử dụng ánh sáng để xác định độ sâu và đặc điểm của đáy biển. So với phương pháp sonar truyền thống, công nghệ này có ưu điểm là cho phép đo đạc với độ phân giải rất cao và có thể thu thập dữ liệu liên tục trong thời gian thực.

Ứng dụng nổi bật

Ứng dụng chính của công nghệ đo độ sâu quang học thường được thấy trong các khảo sát chi tiết về môi trường nước nông, nơi mà độ phân giải cao giúp phát hiện những biến đổi nhỏ trong địa hình và sinh vật dưới nước. Ngoài ra, công nghệ này cũng hỗ trợ trong việc kiểm tra các công trình xây dựng dưới nước hoặc nghiên cứu các hiện tượng tự nhiên như xói mòn, bồi tụ.

Với khả năng thu thập dữ liệu chính xác và nhanh chóng, công nghệ đo độ sâu quang học ngày càng được tích hợp trong các hệ thống máy đo sâu hồi âm hiện đại, giúp nâng cao chất lượng khảo sát và phục vụ tốt hơn cho nhiều ngành công nghiệp và nghiên cứu khoa học.

>> Xem thêm: Dịch vụ cho thuê thiết bị đo đạc tại Việt Thanh Group

Công nghệ mới máy đo sâu hồi âm đã mang đến bước đột phá lớn trong lĩnh vực khảo sát địa hình dưới nước, giúp nâng cao độ chính xác và hiệu quả công việc một cách rõ rệt. Những cải tiến về phần cứng lẫn phần mềm, từ cảm biến đa tia, hệ thống định vị tích hợp đến khả năng xử lý dữ liệu tự động bằng trí tuệ nhân tạo, đã làm cho việc đo sâu không chỉ nhanh hơn mà còn chi tiết và toàn diện hơn bao giờ hết.