Trang chủ / Tin tức / Đo sâu đa tia là gì? Nghiên cứu công nghệ khảo sát độ sâu hiện đại

Đo sâu đa tia là gì? Nghiên cứu công nghệ khảo sát độ sâu hiện đại

11 08 2025

Nguyên lý hoạt động máy đo sâu hồi âm

Trong lĩnh vực khảo sát địa hình đáy biển, sông hồ, công nghệ đo sâu đa tia (Multibeam Echosounder – MBES) đã trở thành một giải pháp vượt trội, mang lại những dữ liệu chính xác và chi tiết về độ sâu, cấu trúc đáy. Trong bài viết này, Trắc Địa Sao Việt sẽ trình bày những thông tin về đo sâu đa tia là gì và nó đã cách mạng hóa công tác khảo sát độ sâu như thế nào?

Nội Dung Chính

Đo sâu đa tia là gì?

Đo sâu đa tia là một công nghệ khảo sát dưới nước sử dụng sóng âm (sonar) để đo độ sâu và lập bản đồ đáy biển.Công nghệ này sử dụng kỹ thuật beamforming (định dạng chùm sóng) để phân tích thông tin định hướng từ các sóng âm phản xạ, tạo ra các bản đồ độ sâu (bathymetric maps) chi tiết và chính xác. Kết quả thu được là hình ảnh ba chiều của địa hình đáy biển, giúp các nhà khảo sát hình dung rõ ràng cấu trúc địa chất, các vật thể ngầm, và đặc điểm địa hình dưới nước.

Không giống như đo sâu đơn tia (Single Beam Echosounder – SBES), chỉ phát ra một chùm sóng âm thẳng đứng, hệ thống đo sâu đa tia phát ra nhiều chùm sóng âm đồng thời theo hình dạng quạt, tạo ra một dải đo rộng lớn, phủ kín khu vực khảo sát. Điều này giúp tăng đáng kể hiệu quả và độ chính xác của công tác khảo sát, đặc biệt là trong các khu vực phức tạp hoặc rộng lớn.

>>>Tham khảo: Máy GPS RTK

Hệ thống đo sâu đa tia hoạt động dưới nước

Hệ thống đo sâu đa tia phát sóng âm theo hình quạt để lập bản đồ đáy biển.

Ứng dụng của đo sâu đa tia

Với khả năng cung cấp dữ liệu độ sâu và hình ảnh đáy biển vô cùng chi tiết, công nghệ đo sâu đa tia được ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực quan trọng:

Khảo sát bản đồ đáy biển và sông hồ: Đây là ứng dụng chính của đo sâu đa tia, giúp tạo ra các bản đồ địa hình đáy chi tiết, phục vụ cho công tác hàng hải, quy hoạch cảng biển, nạo vét luồng lạch.
Phát hiện chướng ngại vật và vật thể ngầm: MBES có khả năng phát hiện chính xác các vật thể nằm dưới đáy như xác tàu chìm, vật cản, đường ống, cáp ngầm, phục vụ cho công tác xây dựng (cầu cảng, giàn khoản,…), đảm bảo an toàn hàng hải, tìm kiếm cứu nạn, hoặc kiểm tra tình trạng công trình dưới nước.
Nghiên cứu khoa học biển: Các nhà khoa học sử dụng dữ liệu đo sâu đa tia để nghiên cứu về địa chất đáy biển, các rạn san hô, hệ sinh thái biển, biến đổi khí hậu và nhiều lĩnh vực khác.
Quản lý tài nguyên biển: Công nghệ này hỗ trợ đắc lực trong việc đánh giá trữ lượng cát, sỏi dưới đáy biển, lập bản đồ phân bố các loại trầm tích, từ đó đưa ra các quyết định quản lý và khai thác tài nguyên hiệu quả.
Quốc phòng và an ninh biển: Đo sâu đa tia cũng đóng vai trò quan trọng trong các hoạt động an ninh quốc phòng, như khảo sát vùng biển chiến lược, phát hiện tàu ngầm, vật thể lạ.

Bản đồ 3D của đáy biển được tạo ra từ dữ liệu đo sâu đa tia

Hệ thống đo sâu đa tia gồm những gì?

Một hệ thống đo sâu đa tia bao gồm nhiều thành phần quan trọng, phối hợp hoạt động để thu thập và xử lý dữ liệu một cách chính xác:

Bộ truyền tín hiệu (Transmitter): Đây là bộ phận phát ra các chùm sóng âm theo hình dạng quạt, thường có góc phủ từ 90° – 140° tùy thuộc vào thiết bị và độ sâu khảo sát.
Bộ thu tín hiệu (Receiver): Bộ thu nhận các sóng âm phản xạ từ đáy biển, sử dụng kỹ thuật beamforming để phân tích góc và thời gian phản xạ, từ đó xác định vị trí và độ sâu của các điểm trên đáy.
Hệ thống quán tính (Inertial Measurement Unit – IMU): IMU đo lường các thông số về hướng, độ nghiêng (roll, pitch) và độ chệch hướng (yaw) của tàu. Các thông số này cực kỳ quan trọng để hiệu chỉnh sai số do chuyển động của tàu (sóng, gió) và đảm bảo các chùm sóng âm được định vị chính xác trên đáy biển.
Hệ thống định vị vệ tinh (GNSS/GPS): Định vị chính xác vị trí của tàu là yếu tố quan trọng để gắn kết dữ liệu độ sâu với tọa độ địa lý. Các hệ thống định vị RTK cung cấp độ chính xác trong phạm vi vài centimet.
Cảm biến tốc độ âm thanh (Sound Velocity Profiler): Tốc độ truyền sóng âm trong nước thay đổi tùy thuộc vào nhiệt độ, độ mặn và áp suất. Cảm biến này được sử dụng để hiệu chỉnh dữ liệu, đảm bảo kết quả đo đạc chính xác.
Phần mềm xử lý dữ liệu: Các phần mềm như SLHydro, QINSy, hoặc Hypack được sử dụng để xử lý dữ liệu thô, tạo ra các bản đồ địa hình và hình ảnh 3D của đáy biển.

Sơ đồ các thành phần chính của hệ thống đo sâu đa tia

Ưu điểm nổi bật của công nghệ đo sâu đa tia

Công nghệ đo sâu đa tia mang lại nhiều lợi ích vượt trội so với các phương pháp đo sâu truyền thống, đặc biệt là đo sâu đơn tia. Dưới đây là những ưu điểm nổi bật:

Tốc độ khảo sát nhanh chóng

Hệ thống MBES có khả năng thu thập dữ liệu từ nhiều điểm trên đáy biển trong một lần phát sóng (ping), giúp giảm đáng kể thời gian khảo sát. Điều này đặc biệt hữu ích trong các dự án lớn, như khảo sát vùng biển rộng hàng trăm kilomet vuông.

Độ phủ lớn

MBES tạo ra một dải phủ (swath) rộng, thường gấp 4 – 6 lần độ sâu nước, cho phép khảo sát toàn bộ khu vực đáy biển chỉ trong 1 lần di chuyển ⮕ Thu thập dữ liệu một cách liên tục và đồng nhất, tránh bỏ sót thông tin, đặc biệt quan trọng khi cần phát hiện các vật thể nhỏ hoặc địa hình phức tạp dưới đáy.

Độ chính xác cao

Với các cảm biến chuyển động, định vị vệ tinh, và hiệu chỉnh tốc độ âm thanh, hệ thống đo sâu đa tia đạt độ chính xác cao, thường trong khoảng ±2 cm về độ sâu và ±20 cm về vị trí ngang ở độ sâu 10 mét.

Khả năng phát hiện vật thể ngầm dưới đáy

MBES không chỉ đo độ sâu mà còn cung cấp dữ liệu backscatter (độ phản xạ âm thanh), giúp xác định đặc tính vật liệu đáy biển (như đá, cát, hoặc bùn) và phát hiện các vật thể ngầm như tàu đắm, cáp ngầm hoặc mỏ khoáng sản,…

Ứng dụng linh hoạt

Công nghệ này có thể được triển khai trên nhiều nền tảng, từ tàu khảo sát lớn đến các phương tiện không người lái (USV) hoặc phương tiện lặn tự động (AUV). Sự linh hoạt này cho phép công nghệ được áp dụng trong nhiều điều kiện môi trường khác nhau, từ vùng nước sâu đến vùng nước nông ven bờ, từ các dự án quy mô lớn đến các khảo sát cục bộ.