Ứng dụng công nghệ mới trong đo đạc địa hình đáy biển

Hiện nay, máy đo sâu hồi âm đơn tia là loại máy đo sâu phổ biến. Nguyên lý hoạt động của loại máy này là phát xung sóng siêu âm truyền lan qua lớp nước xuống đáy biển rồi phản xạ trở lại, đo thời gian từ thời điểm phát tới thời điểm thu nhận tín hiệu phản hồi. Từ đó, ta sẽ biết được độ sâu đáy biển sau khi đã biết thời gian từ thời điểm phát tới thời điểm thu và tốc độ âm trong nước biển thông thường là 1.500 m/s. Phụ thuộc vào độ sâu đáy biển người ta sử dụng các loại máy đo sâu có tần số khác nhau: để đo độ sâu lớn thường dùng loại máy có tần số từ 12 đến 100 kHz; để đo độ sâu nhỏ thường dùng tần số từ 100

đến 400 kHz. Ưu điểm của máy đo sâu đơn tia là giá thành của máy loại này thấp; quá trình khai thác sử dụng, bảo quản và sửa chữa dễ dàng hơn so với loại máy đo sâu hiện đại. Tuy nhiên, hạn chế của nó là chỉ đo được độ sâu trên một tuyến mà không thể đo phủ trên một diện tích lớn. Từ đó mà độ chính xác của việc xác định bề mặt thực tế của đáy biển không cao; ngoài ra khi thời tiết xấu thì việc đo đạc sẽ khó khăn, thậm chí là không thể sử dụng được.

Để khắc phục một số hạn chế trên của máy đo sâu đơn tia mà các cơ quan chuyên về đo đạc địa hình đáy biển đã sử dụng loại máy đo sâu hiện đại hơn, đó là máy đo sâu đa tia. Hệ thống đo sâu đa tia đã khắc phục được các hạn chế của máy đo sâu đơn tia như có thể đo phủ trên một diện tích lớn, với dải rộng lớn hơn nhiều lần so với độ sâu nước. Việc khảo sát trên toàn vùng theo 3 chiều nên đo được cả những chi tiết của địa hình lên đến vài cm nhờ vào hàng trăm tia quét. Ngoài ra, máy đo sâu đa tia có thể đo độ sâu đáy biển trong điều kiện thời tiết khắc nghiệt cũng như nâng cao được độ chính xác khi đo sâu.

Nguyên lý hoạt động của máy đo sâu đa tia là dựa trên cơ sở kỹ thuật sô-na tạo thành các dải đo vuông góc với hướng chuyển động của tàu. Tín hiệu phát bằng sóng siêu âm có góc mở dọc theo thân tàu rất nhỏ (khoảng 20) nhưng góc mở ngang lớn (từ 200 đến 1.400) vuông góc với hướng của tàu. Tín hiệu thu nhận gồm nhiều tia (từ 20 đến 200 tia) có góc mở ngang từ 10 đến 50 và góc mở dọc theo hướng tàu lớn hơn 200. Độ sâu các điểm trong dải quét được xác định theo từng tia phản hồi bằng các phương pháp tính biên độ của các tia sóng âm phản hồi hoặc độ trễ của pha tín hiệu. Hệ thống sô-na quét biển có tác dụng thu nhận hình ảnh bề mặt đáy biển bằng tín hiệu sóng siêu âm. Nguyên lý của hệ thống này là đo thời gian của tín hiệu phát và tín hiệu phản hồi của sóng siêu âm từ đáy biển. Hình ảnh bề mặt đáy biển được ghi lại trên băng giấy cho phép chúng ta xác định được sự tồn tại của các chướng ngại vật dưới đáy biển và xác định được vị trí của chúng (điều này sẽ không có được ở máy đo sâu đơn tia).

Hiện nay, việc phát triển phương tiện, trang thiết bị phục vụ khảo sát, đo đạc biển và sản xuất hải đồ ngày càng được ngành thủy đạc và hải quân các nước quan tâm đầu tư. Ở nước ta, Quân chủng hải quân đã được Bộ quốc phòng đầu tư theo Đề án 1492 về trang bị phương tiện, thiết bị hiện đại và đồng bộ. Với đề án này, những máy móc hiện đại mà trong đó có máy đo sâu đa tia sẽ tạo điều kiện thuận lợi trong công tác đo đạc, xử lý số liệu đo sâu, góp phần nâng cao độ chính xác kết quả đo sâu phục vụ an ninh quốc phòng và phát triển kinh tế biển nước nhà trong giai đoạn mới.