Kiến thức

Phát triển Hệ thống lập bản đồ đa tia nhanh trên không (RAMMS) để lập bản đồ ven biển và gần bờ

25/06/2021 GeoLink Thu Giang 0 Nhận xét

(English below)

Vào tháng 7 năm 2018, Fugro bắt tay vào một dự án quy mô lớn để lập bản đồ quần đảo Turks và Caicos cho Văn phòng Thủy văn Vương quốc Anh (UKHO). Nỗ lực mang tính bước ngoặt này kêu gọi các bộ dữ liệu đo độ sâu, địa hình và hình ảnh tích hợp, có độ phân giải cao để hỗ trợ cập nhật hải đồ và các hoạt động quản lý vùng ven biển. Để đạt được phần đo sâu khá lớn của cuộc khảo sát, Fugro đã ra mắt một hệ thống Lidar trên không mới được gọi là RAMMS.

Một câu trả lời mới cho một vấn đề cũ
Khi nói đến vùng nước nông, phép đo độ sâu Lidar trong không khí (ALB) từ lâu đã được chứng minh là một phương pháp nhanh chóng, an toàn và tiết kiệm chi phí để xác định chính xác độ sâu của nước gần bờ. Theo truyền thống, các hệ thống ALB được chuyên biệt hóa để cung cấp mật độ điểm cao hoặc khả năng xuyên sâu tốt, nhưng thường thì không phải cả hai, do hạn chế về thiết kế cảm biến. Do đó, hệ thống 'độ phân giải cao' thường được sử dụng ở những khu vực nông hơn 15m và hệ thống 'nước sâu' được sử dụng ở những khu vực sâu đến 50m (cho phép độ trong của nước). Mặc dù có thể hợp nhất các tập dữ liệu do các hệ thống nước sâu và có độ phân giải cao thu được, nhưng làm như vậy tốn kém thời gian, chi phí và tài nguyên.

Trong những năm gần đây, các cơ quan thủy văn quốc tế đã thách thức các nhà thầu nâng cao hiệu quả và chất lượng của việc thu thập và cung cấp dữ liệu ALB. Cụ thể, họ đã thúc đẩy một giải pháp hỗ trợ các tiêu chuẩn hải đồ ven bờ.

Fugro chấp nhận thách thức này, xác định và tận dụng hàng thập kỷ công nghệ dò tìm mỏ nước nông do Areté Associates phát triển, sau đó tinh chỉnh nó để đáp ứng nhu cầu khảo sát thủy văn. Hệ thống, được gọi là RAMMS, được phát triển trong khoảng thời gian ba năm trước khi chính thức ra mắt vào mùa hè năm 2018.

Phát triển hệ thống
RAMMS dựa trên công nghệ Lidar thế hệ thứ ba và khác với các cảm biến ALB thông thường ở cách truyền và nhận năng lượng từ cảm biến. Các hệ thống quét truyền thống sử dụng một tia laze phát xung truyền các chùm ánh sáng laze rời rạc, sau đó được dẫn tới đáy biển theo một 'đường xoáy giả' bằng cách sử dụng tính năng quét hoặc gương quay. Ngược lại, RAMMS là một hệ thống buồng đẩy thể rắn không có bộ phận chuyển động. Thay vào đó, nó truyền một xung khuếch tán duy nhất của ánh sáng laser tạo ra một 'luồng năng lượng thực' có chiều rộng xấp xỉ bằng chiều cao bay của máy bay. Sau đó, tín hiệu quay trở lại được tập trung vào một máy thu dạng dải nơi nó được tạo chùm thành tối đa 900 lát (chùm) riêng lẻ bao gồm dạng sóng đầy đủ.

Phương pháp luận về vùng phủ sóng này song song chặt chẽ với hoạt động của các hệ thống máy siêu âm phản xạ đa tia dựa trên tàu và tạo ra dữ liệu có chất lượng tương tự. RAMMS cung cấp 24.000 phạm vi quan sát mỗi giây đồng thời đạt được độ sâu của đĩa 3-Secchi, giúp nó có thể đáp ứng các tiêu chuẩn khảo sát Đơn hàng 1 của Tổ chức Thủy văn Quốc tế (IHO). Hệ thống nhẹ này cũng có thể được kết hợp với các công nghệ viễn thám khác để giải quyết một loạt các nhu cầu về độ sâu, địa hình và hình ảnh từ một nhiệm vụ trên không.

Sau khi thử nghiệm RAMMS trên đất liền, ngoài khơi bờ biển California và tại một cơ sở thử nghiệm Lidar đã được thành lập ở Fort Lauderdale, Florida, Fugro đã thực hiện một dự án bằng chứng về khái niệm ở Belize. Việc thu thập dữ liệu RAMMS gắn liền với một cuộc khảo sát máy đo tiếng vang đa tia đã được thực hiện cho UKHO và mang lại kết quả thuận lợi. Cùng với đó, RAMMS đã sẵn sàng để thương mại hóa.

-------

Development of the Rapid Airborne Multibeam Mapping System (RAMMS) for coastal and nearshore mapping 

In July 2018, Fugro embarked on a large-scale project to map the Turks and Caicos Islands for the United Kingdom Hydrographic Office (UKHO). This landmark effort called for integrated, high-resolution bathymetric, topographic and orthoimage data sets to support nautical chart updates and coastal zone management activities. To achieve the sizeable bathymetric portion of the survey, Fugro debuted a new airborne Lidar system known as RAMMS.

A New Answer to an Old Problem
When it comes to shallow water, airborne Lidar bathymetry (ALB) has long been proven to be a fast, safe and cost-effective method for accurately defining nearshore water depths. Traditionally, ALB systems have been specialized to deliver either high point densities or good depth penetration, but not usually both, due to sensor design limitations. As such, ‘high-resolution’ systems are typically used in areas shallower than 15m, and ‘deepwater’ systems are used in areas down to 50m (water clarity permitting). While it is possible to merge data sets acquired by high-resolution and deepwater systems, doing so is time-, cost- and resource-intensive.

In recent years, international hydrographic agencies have challenged contractors to improve the efficiency and quality of ALB data acquisition and deliverables. Specifically, they have pressed for a solution that would support inshore nautical charting standards.

Fugro accepted this challenge, identifying and leveraging decades of shallow-water mine detection technology developed by Areté Associates, then refining it to meet hydrographic surveying needs. The system, known as RAMMS, was developed over a period of three years before it was officially launched in the summer of 2018.

System Development
RAMMS is based on third-generation Lidar technology and differs from conventional ALB sensors in the way energy is transmitted and received from the sensor. Traditional scanning systems use a pulsing laser that transmits discrete beams of laser light, which are then directed to the seafloor in a ‘pseudo swath’ using scanning or rotating mirrors. In contrast, RAMMS is a solid-state pushbroom system with no moving parts. Instead, it transmits a single diffuse pulse of laser light that generates a ‘true swath’ of energy approximately equal in width to the flying height of the aircraft. The returning signal is then focused into a streak tube receiver where it is beam-formed into a maximum of 900 individual slices (beams) comprising the full waveform.

This swath-coverage methodology closely parallels the workings of vessel-based multibeam echosounder systems and produces data of a similar quality. RAMMS delivers 24,000 range observations per second while achieving 3-Secchi disk depth penetration, making it possible to meet International Hydrographic Organization (IHO) Order 1 survey standards. This lightweight system can also be combined with other remote sensing technologies to address a wide range of bathymetric, topographic and imagery needs from a single airborne mission.

After testing RAMMS on land, off the California coast and at an established Lidar testing facility in Fort Lauderdale, Florida, Fugro performed a proof-of-concept project in Belize. The RAMMS data acquisition tied in with a multibeam echosounder survey that was already underway for the UKHO and provided favourable results. With that, RAMMS was ready for commercialization.

Geolink tổng hợp từ Hydro-international

 

popup

Số lượng:

Tổng tiền: