INS là gì trong đo đạc đường thủy hiện đại? Khám phá công nghệ đứng sau dữ liệu khảo sát ổn định trên sông và biển

Khác với đo đạc trên mặt đất, khảo sát thủy đạc phải thực hiện trong môi trường liên tục biến động. Những thay đổi nhỏ về độ nghiêng hay hướng đi của tàu cũng có thể ảnh hưởng đến dữ liệu đo sâu và bản đồ đáy nước. Đó là lý do khái niệm INS là gì ngày càng được nhắc đến như một nền tảng kỹ thuật quan trọng của ngành thủy đạc.

INS là gì trong khảo sát thủy đạc?

INS (Inertial Navigation System) là hệ thống dẫn đường quán tính sử dụng cảm biến gia tốc và con quay hồi chuyển để xác định tư thế, vận tốc và hướng chuyển động của một phương tiện. Trong khảo sát thủy đạc, INS được lắp đặt trên tàu hoặc thiết bị khảo sát nhằm ghi nhận liên tục các thay đổi như lắc ngang, lắc dọc và quay hướng khi phương tiện di chuyển trên mặt nước.

Khác với các hệ thống định vị phụ thuộc vào tín hiệu bên ngoài, INS hoạt động dựa trên các phép đo quán tính nội tại. Nhờ đó, hệ thống vẫn cung cấp dữ liệu về chuyển động ngay cả khi môi trường xung quanh gây nhiễu hoặc gián đoạn tín hiệu. Trong bối cảnh đo sâu và lập bản đồ đáy nước, INS đóng vai trò như bộ cảm biến giúp hiểu rõ trạng thái thực của phương tiện tại từng thời điểm đo.

Vì sao khảo sát thủy đạc cần hệ thống INS?

Khảo sát thủy đạc luôn diễn ra trên phương tiện chuyển động, không giống như đo đạc trên mặt đất cố định. Khi tàu gặp sóng, gió hoặc thay đổi tốc độ, các thiết bị đo gắn trên tàu cũng thay đổi tư thế theo. Nếu không ghi nhận được những biến động này, dữ liệu đo sâu và tọa độ thu được sẽ bị sai lệch so với thực tế.

INS được đưa vào hệ thống khảo sát nhằm giải quyết chính vấn đề đó. Bằng cách ghi nhận liên tục các chuyển động nhỏ của tàu, INS cung cấp thông tin để hiệu chỉnh lại kết quả đo. Nhờ vậy, dữ liệu cuối cùng phản ánh đúng vị trí và hình dạng địa hình dưới nước, thay vì bị ảnh hưởng bởi rung lắc và nghiêng lệch của phương tiện.

INS đo những thông tin gì trên phương tiện khảo sát?

Ghi nhận gia tốc và chuyển động tuyến tính

Gia tốc kế (accelerometer) trong INS đo gia tốc theo ba trục không gian X, Y, Z tương ứng với chuyển động tiến – lùi, sang ngang và lên – xuống của phương tiện khảo sát. Từ dữ liệu gia tốc, hệ thống tính toán sự thay đổi vận tốc và quãng đường di chuyển của tàu theo thời gian.

Trong khảo sát thủy đạc, thông tin này được sử dụng để xác định mức độ ảnh hưởng của sóng và rung động đến thiết bị đo. Khi tàu bị nâng lên hoặc hạ xuống do sóng, cảm biến gia tốc giúp ghi nhận chính xác biên độ chuyển động thẳng đứng (heave). Dữ liệu heave được đưa vào quá trình xử lý để hiệu chỉnh độ sâu đo được, đảm bảo rằng điểm đo phản ánh đúng vị trí đáy nước chứ không phải vị trí tạm thời của tàu trên mặt sóng.

Ngoài ra, việc theo dõi gia tốc liên tục còn giúp phát hiện những giai đoạn tàu tăng tốc hoặc giảm tốc đột ngột – các thời điểm có nguy cơ phát sinh sai số cao trong dữ liệu đo đạc.

Xác định độ nghiêng và hướng quay

Con quay hồi chuyển (gyroscope) trong INS đo tốc độ quay của phương tiện quanh ba trục: lăn ngang (roll), chúi mũi lên xuống (pitch) và quay hướng (yaw). Đây là các thông số mô tả tư thế không gian của tàu trong từng khoảnh khắc khảo sát.

Trong đo sâu đa tia hoặc đo địa hình đáy nước bằng sonar, góc nghiêng của tàu ảnh hưởng trực tiếp đến hướng phát và hướng thu của chùm sóng âm. Nếu không biết chính xác tàu đang nghiêng bao nhiêu độ tại thời điểm phát tín hiệu, vị trí điểm phản xạ trên đáy nước sẽ bị sai lệch so với thực tế.

Nhờ dữ liệu từ con quay hồi chuyển, hệ thống xử lý có thể:

• Hiệu chỉnh góc phát của sonar theo đúng tư thế tàu
• Xác định lại vị trí thực của điểm đo trên đáy nước
• Giảm sai số do lắc ngang và chúi mũi khi tàu di chuyển trong điều kiện sóng gió

Việc ghi nhận liên tục các thông số roll, pitch và yaw giúp đảm bảo mỗi điểm đo đều gắn với tư thế chính xác của phương tiện tại thời điểm thu dữ liệu.

Tính toán tư thế không gian theo thời gian thực

Bộ xử lý trung tâm của INS thực hiện quá trình tích hợp dữ liệu từ gia tốc kế và con quay hồi chuyển để xác định tư thế và trạng thái chuyển động của phương tiện theo thời gian thực. Kết quả tính toán bao gồm các thông tin như vị trí tương đối, vận tốc, góc nghiêng và hướng quay tại từng thời điểm đo.

Trong khảo sát thủy đạc, dữ liệu tư thế không gian này được đồng bộ với dữ liệu từ thiết bị đo sâu, sonar hoặc máy quét đáy nước. Mỗi điểm đo không chỉ có thông tin độ sâu mà còn gắn kèm thông tin về tư thế của tàu khi đo điểm đó. Nhờ vậy, quá trình xử lý hậu kỳ có thể tái hiện chính xác hình dạng địa hình đáy nước trong không gian ba chiều.

Việc tính toán tư thế theo thời gian thực còn giúp giám sát chất lượng khảo sát ngay trong quá trình đo. Khi hệ thống phát hiện tàu nghiêng vượt ngưỡng cho phép hoặc chuyển động không ổn định, người vận hành có thể điều chỉnh tốc độ hoặc hướng di chuyển để đảm bảo dữ liệu thu được đạt độ tin cậy cần thiết.

Ứng dụng của INS trong đo sâu và lập bản đồ đáy nước

Trong đo sâu đa tia, INS giúp hiệu chỉnh góc phát và góc thu của sóng âm theo đúng tư thế của tàu. Nhờ vậy, điểm đo trên đáy nước được xác định chính xác hơn so với trường hợp không có dữ liệu chuyển động. Điều này đặc biệt quan trọng trong các khu vực có sóng lớn hoặc tàu phải di chuyển với tốc độ cao.

INS cũng được sử dụng trong khảo sát luồng lạch và lập bản đồ địa hình đáy sông, đáy biển. Việc ghi nhận đầy đủ quỹ đạo và tư thế của tàu giúp tái hiện chính xác toàn bộ quá trình đo. Dữ liệu thu được phục vụ cho xây dựng cảng biển, quản lý giao thông thủy và nghiên cứu biến đổi địa hình dưới nước.

Tạm kết

Tóm lại, INS là gì trong khảo sát thủy đạc được hiểu là hệ thống ghi nhận liên tục chuyển động và tư thế của phương tiện đo, giúp hiệu chỉnh dữ liệu đo sâu và sonar để phản ánh chính xác địa hình đáy nước. Nhờ đó, INS nâng cao độ chính xác của bản đồ thủy đạc và hỗ trợ hiệu quả cho các hoạt động hàng hải, xây dựng và nghiên cứu môi trường biển.

Camera hành động là công cụ hữu ích giúp theo dõi lộ trình và lưu giữ những khoảnh khắc quan trọng trên mọi hành trình, kể cả đường bộ hay đường thủy. FPT Shop là nơi bạn có thể yên tâm chọn mua camera hành trình chính hãng với dịch vụ tư vấn chuyên nghiệp. Hãy ghé FPT Shop hoặc truy cập website để trải nghiệm ngay các sản phẩm hiện có.

Xem thêm:

Hải lý là gì? 1 hải lý bằng bao nhiêu Km? Các đơn vị đo lường trên biển bạn cần biết

Điều kiện CIF là gì? Toàn tập kiến thức cần biết về xuất nhập khẩu đường biển theo Incoterms 2020