Ứng dụng công nghệ laser trong thủy đạc mở ra những ứng dụng vượt bậc trong lĩnh vực thủy đạc, hỗ trợ quá trình thu thập và xử lý dữ liệu dưới nước. Cùng Diễn Đàn Kỹ Thuật Bảo Đảm An Toàn Hàng Hải tìm hiểu xem các phương pháp được áp dụng như thế nào?
Công nghệ laser là gì?
Tia laser là một loại ánh sáng được tạo ra bằng quá trình khuếch đại ánh sáng bằng phát xạ kích thích. Nó có các tính chất đặc biệt như độ đồng nhất, đơn sắc, định hướng cao và cường độ mạnh. Các đặc điểm chính của tia laser như sau:
Độ đồng nhất cao
Các sóng ánh sáng của tia laser đồng bộ với nhau về pha và tần số, tạo nên một chùm sáng tập trung, có thể đi theo một đường thẳng dài mà không bị lan rộng.
Đơn sắc
Ánh sáng laser thường có một bước sóng xác định, tương ứng với một màu duy nhất, do đó nó có độ đơn sắc rất cao. Điều này giúp tia laser có thể xuyên qua môi trường mà không bị tán sắc.
Định hướng cao
Tia laser gần như không bị phân tán khi truyền đi xa, giúp nó duy trì đường thẳng và độ tập trung cao. Điều này là đặc điểm khác biệt so với các loại ánh sáng thông thường. Và đặc tính này được các nghiên cứu viên ứng dụng công nghệ laser trong thủy đạc.
Cường độ mạnh
Do được khuếch đại, ánh sáng laser có thể đạt đến cường độ rất cao, có khả năng làm nóng chảy hoặc cắt xuyên qua các vật liệu nhất định, hữu ích cho các ứng dụng công nghiệp và y thủy lực.
Thủy đạc là gì?
Thủy đạc học là ngành khoa học chuyên nghiên cứu và đo đạc các đặc điểm của nước, đặc biệt là về độ sâu, địa hình đáy, dòng chảy và các đặc tính khác của các vùng nước như biển, sông, hồ. Mục tiêu của thủy đạc là cung cấp dữ liệu chính xác về các yếu tố dưới nước nhằm hỗ trợ hoạt động hàng hải, nghiên cứu môi trường và phát triển công trình dưới nước.
Các kiến thức ứng dụng công nghệ laser trong thủy đạc
Ứng dụng công nghệ laser trong thủy đạc đã đem đến những bước tiến quan trọng, giúp tối ưu hóa quy trình khảo sát, nâng cao độ chính xác và an toàn, đặc biệt trong các dự án đòi hỏi chi tiết và độ phức tạp cao.
Ứng dụng công nghệ laser trong thủy đạc để đo độ sâu
Công nghệ Lidar Bathymetry là một phương pháp sử dụng các tia laser để đo độ sâu nước . Các loại laser xanh lá có khả năng xuyên qua nước nông, cho phép tạo bản đồ địa hình đáy biển, sông, hồ một cách chính xác và nhanh chóng. Phương pháp này đặc biệt hữu ích cho khảo sát ở các vùng nước nông, vùng ven biển, nơi mà các công nghệ sóng âm truyền thống khó thực hiện.
Công nghệ quét laser dưới nước
Laser dưới nước tên tiếng anh là Underwater Laser Scanning là một phương pháp hiện đại sử dụng tia laser để thu thập dữ liệu chi tiết về đối tượng và địa hình dưới nước. Công nghệ này cho phép tạo ra hình ảnh 3D chính xác của bề mặt dưới nước, bao gồm đáy biển, tàu đắm, công trình ngầm và các yếu tố sinh thái khác.
Ứng dụng công nghệ laser trong thủy đạc dưới nước có nguyên lý hoạt động khá đơn giản. Dựa trên phát xạ tia laser, ghi lại thời gian phản hồi của các tia này khi chúng phản chiếu từ bề mặt các đối tượng dưới nước. Dữ liệu thu thập sau đó được sử dụng để tính toán khoảng cách và tạo ra mô hình 3D chi tiết.
- Bước 1: Phát tia laser. Thiết bị quét laser phát ra các xung tia laser xuống nước.
- Bước 2: Phản xạ. Tia laser va chạm với các bề mặt dưới nước và phản xạ trở lại thiết bị.
- Bước 3: Ghi nhận thời gian. Thiết bị sẽ ghi lại khoảng thời gian từ lúc phát ra tia laser cho đến khi nó quay trở lại sau khi chạm vào bề mặt nước. Dựa vào thời gian này, hệ thống tính toán chính xác khoảng cách giữa thiết bị và mặt nước, cho phép đo đạc độ sâu hoặc khoảng cách một cách hiệu quả và chính xác.
- Bước 4: Tạo mô hình 3D. Dữ liệu khoảng cách và vị trí được sử dụng để xây dựng mô hình 3D chính xác của các đối tượng và địa hình dưới nước.
Ứng dụng công nghệ laser trong thủy đạc để phân tích đáy biển và sinh vật biển
Công nghệ laser có thể cung cấp hình ảnh chính xác về bề mặt đáy biển, giúp phân tích địa hình và nghiên cứu hệ sinh thái dưới nước. Dữ liệu từ laser hỗ trợ việc đánh giá sức khỏe của các rạn san hô, giám sát sự phân bố của thực vật và động vật dưới nước, cũng như phát hiện sự thay đổi của địa chất.
Ứng dụng công nghệ laser trong thủy đạc để đo tốc độ dòng chảy và phân tích chất lượng nước
Kết hợp laser với các hệ thống đo lưu lượng như Doppler, có thể giúp đo tốc độ và hướng dòng chảy của nước. Ngoài ra, laser cũng có thể đo độ đục và mức độ ô nhiễm của nước, giúp giám sát và đánh giá chất lượng nước, từ đó cảnh báo sớm về các biến động môi trường.
Kết luận
Ứng dụng công nghệ laser trong thủy đạc là một công cụ mạnh mẽ trong việc khảo sát và phân tích đặc điểm dưới nước. Hãy cũng Diễn Đàn Kỹ Thuật Bảo Đảm An Toàn Hàng Hải cập nhật các phương pháp sử dụng công nghệ laser rất hay và bổ ích.