KẾT HỢP DỮ LIỆU ĐO SIDE SCAN SONAR VÀ ĐO SÂU HỒI ÂM ĐƠN TIA TRONG MINH GIẢI ĐỊA HÌNH ĐÁY SÔNG BIỂN

Hội nghị Khoa học và Công nghệ lần thứ 14

TP. Hồ Chí Minh, 30/10/2015

KẾT HỢP DỮ LIỆU ĐO SIDE SCAN SONAR VÀ ĐO SÂU HỒI ÂM ĐƠN TIA
TRONG MINH GIẢI ĐỊA HÌNH ĐÁY SÔNG/ BIỂN
Dương Minh Âu
Công ty TNHH Thiết bị Xây dựng Bách khoa, TP. Hồ Chí Minh, Việt Nam

TÓM TẮT
Chúng tôi đã tiến hành thu thập dữ liệu tại khu vực dự kiến sẽ xây dựng đường ống dẫn khí đi qua, thuộc dự án
“Thu gom khí Đại Hùng” bằng máy đo sâu hồi âm đơn tia (echo sounder) Odom Hydrotrac II kết hợp thiết bị quét
hình bằng sóng siêu âm (side scan sonar) EdgeTech 4200-MP. Kết quả thu nhận được khi kết hợp hai thiết bị side
scan sonar và máy đo sâu hồi âm đơn tia cho thấy đã phát hiện nhiều vật thể ngầm trên bề mặt địa hình đáy tại khu
vực khảo sát như đường ống khí hiện hữu, các tuyến ống ngầm khả nghi, dấu vết của hoạt động khoan, đá ngầm, lưới
cá, các vệt cắt kéo trên bề mặt địa hình do các mỏ neo của tàu tạo ra,... Kích thước nhỏ nhất của địa vật được phát
hiện từ kết quả side scan sonar có thể ở mức độ dm. Kết quả này cho thấy phương pháp khảo sát địa hình đáy bằng
thiết bị side scan sonar kết hợp máy đo sâu hồi âm đơn tia là một phương pháp nhanh chóng và hiệu quả để cung cấp
một bộ cơ sở dữ liệu quan trọng phục vụ cho công tác minh giải địa hình đáy sông/ biển phục vụ xây dựng các công
trình dưới nước đặc biệt là xây dựng các đường ống dẫn khí.
Từ khóa: Side scan sonar, single echo sounder, seafloor mapping

1. GIỚI THIỆU
Thiết bị quét hình bằng sóng siêu âm (side scan sonar) ban đầu được thiết kế để cung cấp “hình ảnh âm thanh”
của đáy sông/ biển với độ phân giải cao. Trong khoa học địa chất biển, chúng thường được sử dụng để cung cấp một
cái nhìn gần hơn về hình ảnh của các trường địa chất dưới đáy. Ngoài ra, side scan sonar còn là một công cụ hữu ích
cho việc phát hiện mục tiêu, ví dụ: chìm tàu, đường ống và cáp,… Ngày nay, kỹ thuật side scan sonar được sử dụng
nhiều trong rà quét địa hình đáy sông/ biển phục vụ các công tác lắp đặt xây dựng đường ống (dẫn dầu, dẫn khí,…),
xây dựng các công trình thủy, khảo sát chướng ngại vật dưới đáy để phục vụ các công tác khảo sát nghiên cứu khác.
Kỹ thuật đo side scan có thể được tác nghiệp độc lập hoặc khảo sát kết hợp với các thiết bị đi kèm khác như: đo sâu
hồi âm đơn tia (single beam echo sounder), đo sâu đa tia (multi beam echo sounder), thiết bị đo địa tầng (sub bottom

profiler), thiết bị định vị sóng âm (USBL), thiết bị camera dưới nước (ROV), đo âm địa chấn nông hoặc sâu (deep or
shallow seismic systems), đo từ trường (magnetometer) và các kỹ thuật khảo sát địa kỹ thuật khác. Trong công tác
lắp đặt hoặc bảo trì đường ống dẫn khí, kỹ thuật ROV thường được sử dụng vì nó sẽ cung cấp hình ảnh rõ nét và trực
quan hơn cho công tác nghiên cứu tình trạng ống dưới nước so với hình ảnh từ thiết bị side scan. Tuy nhiên, tại các
khu vực vùng nước nông thì kỹ thuật ROV lại tỏ ra kém ưu thế về khả năng ghi nhận hình ảnh đáy do hạn chế về độ
sâu nước cũng như môi trường nước đục nhiễu lớn. Ngoài ra, chi phí để đầu tư cho hệ thống ROV cũng rất lớn. Do
đó, kỹ thuật này ít được sử dụng trong giai đoạn thiết kế tiền khả thi của dự án do chi phí đắt đỏ của nó.
Trong bài báo này, chúng tôi chỉ trình bày tính hiệu quả trong minh giải địa hình đáy biển khi chỉ có hai hệ thống
cơ bản: máy đo sâu hồi âm đơn tia và thiết bị side scan sonar. Các kết quả thu được từ các thiết bị khác cũng như
nguyên lý hoạt động và xử lý dữ liệu từ máy đo sâu hồi âm đơn tia do đã được trình bày trong nhiều nghiên cứu trước
đây ở Việt Nam, vì vậy sẽ không được trình bày chi tiết trong bài báo.
2. THU THẬP DỮ LIỆU VÀ XỬ LÝ
2.1. Khu vực khảo sát
Để thu thập dữ liệu phục vụ nghiên cứu, chúng tôi xử lý bộ dữ liệu thu được từ thiết bị side scan sonar và máy đo
sâu hồi âm đơn tia từ bộ dữ liệu thu thập tổng hợp gồm nhiều thiết bị khảo sát khác nhau được thực hiện tại khu vực
mỏ Đại Hùng. Đây là khu vực cần khảo sát để chọn lựa vị trí lắp đặt đường ống dẫn khí đi qua trong tương lai. Theo
yêu cầu kỹ thuật, cự ly giữa hai đường đo sâu cần thể hiện trên bình đồ khoảng 50m, tương ứng với tỷ lệ bản đồ địa
hình là 1/1000. Thiết bị được sử dụng cho nghiên cứu của bài báo là dữ liệu đo từ hệ thống side scan sonar của hãng
EdgeTech 4200 kết hợp với máy đo sâu hồi âm đơn tia Odom Hydrotrac II và phần mềm khảo sát, xử lý số liệu thủy
đạc chuyên nghiệp Hypack Max.

72


Hình 1: Thiết bị side scan sonar EdgeTech 4200 (trái) và hình ảnh đo side scan tại mỏ Đại Hùng (phải)
Do khoảng cách giữa hai tuyến khảo sát đo sâu hồi âm đơn tia khoảng 50m, vì vậy, kết quả đo sâu trên bình đồ
thu được sẽ không thể hiện được dáng địa hình trên bề mặt đáy tại khu vực khảo sát, đặc biệt là ở khoảng giữa của
hai tuyến khảo sát. Một phương pháp thường được sử dụng đó là sử dụng các máy đo sâu hồi âm đa tia (multibeam
echo sounder) để quét toàn bộ bề mặt đáy của tuyến khảo sát. Điều này sẽ làm cho giá thành khảo sát gia tăng đáng
kể. Như vậy, sẽ không phù hợp với nhu cầu khảo sát dự án trong giai đoạn nghiên cứu tiền khả thi để định tuyến sơ

bộ ban đầu do đặc tính tuyến đo có thể thay đổi sang vị trí khác và cần phải khảo sát lại tuyến mới nếu địa hình đáy
trên tuyến được chọn có nhiều chướng ngại vật.

Hình 2: Minh họa khu vực có địa vật bị bỏ sót khi chỉ khảo sát bằng máy đo sâu hồi âm đơn tia
Để giảm chi phí cho công tác khảo sát nhưng vẫn cung cấp một bộ cơ sở dữ liệu đủ để phục vụ thiết kế, một giải
pháp khảo sát kết hợp đã được chúng tôi sử dụng đó là: kết hợp dữ liệu đo sâu hồi âm đơn tia và thiết bị side scan
sonar. Khi đó, hình ảnh bề mặt đáy thu được từ thiết bị side scan sonar sẽ được chồng lớp với bình đồ chứa các điểm
đo sâu từ máy đo sâu hồi âm cung cấp sẽ tạo thành một bình đồ địa hình đáy trực quan và thể hiện đầy đủ các địa
hình địa vật dưới đáy tại khu vực khảo sát.

73


Hình 3: Minh họa kết quả chồng lớp ảnh side scan sonar và dữ liệu đo sâu đơn tia để cung cấp hình ảnh đầy đủ bề
mặt đáy biển tại khu vực khảo sát
2.2. Nguyên lý tính toán
2.2.1. Nguyên lý hoạt động
Hệ thống side scan sonar cũng sử dụng nguyên lý đo khoảng cách bằng sóng âm như các hệ thống đo bằng sóng
âm khác như hệ thống đo sâu hồi âm đơn tia (hay đa tia), hệ thống định vị bằng sóng âm USBL,… Một side scan
sonar bao gồm thiết bị ghi, một cảm biến để ngập trong nước, dây cáp nối hai thiết bị trên với nhau. Hoạt động cơ
bản của sidescan sonar là thiết bị ghi nạp điện cho tụ điện trong “tow fish” (phần thiết bị kéo ngầm dưới nước). Một
lệnh có mang năng lượng từ thiết bị ghi truyền đến đầu phát (transducer), đầu phát sẽ phát ra một xung âm lan truyền
trong nước. Sau một khoảng thời gian rất ngắn, sóng âm phản xạ lại từ đáy nước sẽ được thu nhận bởi chính đầu
phát, được khuếch đại và truyền về thiết bị ghi qua cáp kéo. Thiết bị ghi sẽ xử lý tín hiệu, số hóa chúng, tính toán vị
trí tương ứng trong bản ghi cuối, từng pixel một, sau đó, ta có thể in các sóng phản xạ này ra thiết bị ghi điện tử hoặc
giấy nhiệt một chùm quét hoặc một đường đo. Số liệu thu được dưới dạng số hóa cho phép tính số hiệu chỉnh độ xiên
để tạo ra một hình ảnh tương đối phẳng có thể dùng để ghép thành một vùng rộng lớn của đáy vừa được khảo sát.
File số liệu kỹ thuật số có thể “trộn” với số liệu quét của máy hồi âm đơn tia hoặc đa tia.

Hình 4: Mô phỏng quá trình đo side scan sonar (trái) và hình ảnh đáy thu được sau xử lý (phải)

2.2.2. Hiệu ứng bóng đổ
Một trong những hiệu ứng quan trọng khi giải đoán ảnh side scan sonar đó là dựa vào “bóng đổ” của vật thể tạo
ra trên tờ ảnh, còn gọi là hiệu ứng bóng đổ (shadow effect). Hiện tượng bóng đổ có thể dễ dàng thấy được khi quan
sát trên thực tế cuộc sống. Một mối liên hệ quan trọng của hiện tượng bóng đổ xuất hiện trên ảnh và góc phát của
thiết bị side scan đó là khi tow fish càng gần đáy thì kích thước bóng thu được trên ảnh sẽ càng lớn, điều này đồng
nghĩa với việc ảnh địa vật thu được trên ảnh sẽ càng to hơn, rõ hơn, và ngược lại.

74


Hình 5: Hiện tượng bóng đổ xuất hiện bên cạnh đàn lạc đà đang đi trên sa mạc và hình ảnh ghi nhận được khi đo
Dựa vào kết quả trên băng ghi side scan, đặc biệt là các vệt bóng đổ thu được, có thể dễ dàng giải đoán được
hình dạng và kích thước của địa vật dưới đáy. Vị trí G ở hình bên dưới thể hiện bóng đổ của địa vật dưới đáy.

Hình 6: Đồ hình rà quét (bên trái) và hình ảnh tương ứng được hiển thị trên ảnh (bên phải) [3]
2.2.3. Hiệu chỉnh ảnh biến dạng về ảnh gốc
Trong quá trình khảo sát side scan, chúng ta thường nhận được ảnh thô là dạng ảnh bị biến dạng do các nguồn
sai số như: sai số roll, pich và heave của thiết bị tow fish; các nguồn sai số thiết bị,… và các nguồn sai số đo khác. Do
vậy, cần tiến hành quá trình hiệu chỉnh ảnh nhằm phục hồi lại ảnh thực phản ánh đúng hình dạng địa vật đáy.

Hình 7: Minh họa ảnh gốc thu được và ảnh đã hiệu chỉnh biến dạng [3]
2.2.4. Tốc độ khảo sát
Nếu tốc độ phát xung của thiết bị nhỏ hơn tốc độ khảo sát sẽ dẫn đến hiện tượng ảnh quét địa vật đáy bị bỏ sót.
Do vậy, tốc độ khảo sát cần vừa đủ để dữ liệu ghi nhận từ thiết bị phản ánh 100% độ phủ bề mặt đáy. Do vậy, tốc độ
tàu chạy càng chậm thì chất lượng ảnh và độ phủ bề mặt đáy được thể hiện càng tốt. Theo [1], tốc độ thông thường
đối với các dòng thiết bị side scan hiện nay tốt nhất vào khoảng 4 - 5 kts hoặc nhỏ hơn.

75

Hình 8: Tốc độ khảo sát phản ánh chất lượng độ phủ bề mặt đáy trên ảnh side scan [1]
2.2.5. Chiều cao tow fish so với đáy
Khi khảo sát ở vùng nước nông (< 20m), có thể lắp đặt tow fish một bên tàu khảo sát, do vậy, chiều cao tow fish
là một giá trị phụ thuộc vào độ sâu nước tại khu vực khảo sát. Tuy nhiên, đối với vùng nước sâu, để thu nhận được
ảnh có chất lượng cao, đòi hỏi phải luôn duy trì khoảng cách giữa tow fish so với đáy ở một giá trị nhất định. Điều
này có thể lý giải được dễ dàng dựa vào góc mở của tia quét trên thiết bị side scan. Nếu thiết bị càng gần đáy thì góc
quét sẽ lớn, ngược lại, thiết bị càng xa đáy thì góc quét sẽ nhỏ. Theo [2], để cho kết quả khảo sát tốt nhất nên sử dụng
quy luật “giá trị độ cao tow fish luôn duy trì trong khoảng 8% đến 20% khoảng cách ngang quét được”. Sở dĩ có
được giá trị này, theo nhiều nghiên cứu, giá trị này đảm bảo cho tow fish luôn có được góc quét tốt nhất trên bề mặt
đáy ngay cả khi tàu rẽ hướng.
Bảng 1: Bảng tính toán tương ứng độ phủ ngang và chiều cao địa vật
Độ phủ ngang (m)
50
75
100

Chiều cao tow fish tối ưu (m)
4 – 10
6 – 15
8 – 20

Hình 9: Minh họa quan hệ giữa chiều cao tow fish và độ phủ ngang tương ứng [1]
2.2.6. Vị trí lắp đặt tow fish
Có nhiều kỹ thuật lắp đặt thiết bị tùy thuộc vào đề cương khảo sát và tình trạng địa lý tại khu vực khảo sát.
Thông thường, ở khu vực vùng nước nông, có thể chọn phương pháp lắp đặt cố định một bên tàu khảo sát. Riêng khu
vực vùng nước sâu phải lắp đặt thiết bị kéo tow fish vào tời rồi kéo phía sau tàu trong suốt quá trình khảo sát. Do khả
năng có thể điều chỉnh khoảng cách từ tow fish so với bề mặt đáy, có thể dễ dàng điều khiển độ sâu hoạt động của
tow fish phù hợp với từng khu vực khảo sát.

76

Hình 10: Lắp đặt tow fish dạng kéo phía sau (bên trái) và lắp đặt một bên tàu (bên phải) [1]
2.2.7. Độ phủ khảo sát
Đối với hầu hết các hệ thống side scan, tàu khảo sát phải di chuyển sao cho hệ thống side scan ghi nhận một dãy
các ảnh đáy liên tiếp nhau ở hai bên của tuyến khảo sát, phần vùng khuất phía dưới của tow fish thường không chứa
dữ liệu, và có độ rộng hẹp phụ thuộc vào độ sâu nước từ tow fish đến đáy. Ngoại trừ một số trường hợp, đối tượng
cần rà quét side scan là kênh hẹp, đường tàu chạy hoặc tuyến ống thường chỉ cần khảo sát một tuyến chạy dọc theo
hình dạng tuyến cần khảo sát thì đa số các trường hợp còn lại phải thực hiện khảo sát thành các tuyến liên tiếp nhau
có độ phủ phù hợp. Một số đề xuất về độ phủ giữa các làn quét side scan được đề xuất như:
Độ phủ tối thiểu: hai tuyến khảo sát song song nhau có độ phủ nhỏ nhất nhưng vẫn đảm bảo thể hiện hết các bề
mặt của khu vực khảo sát.
Độ phủ 100%: khoảng cách giữa các tuyến chạy bằng với độ phủ của hệ thống side scan. Giả sử, hệ thống có độ
phủ quét là 100m và khoảng hở phía dưới tow fish là 20m thì cần thiết kế hai tuyến chạy song song nhau với khoảng
cách là 160m.

Hình 11: Minh họa kiểu độ phủ 100% [1]

Độ phủ 200%: bố trí lưới các tuyến chạy vuông góc nhau với khoảng cách giữa các tuyến bằng với độ phủ của
hệ thống side scan.

Hình 12: Minh họa kiểu độ phủ 200% [1]

77


Hình 13: Mô hình các dạng độ phủ phổ biến trong khảo sát side scan [3]
2.2.8. Hình ảnh của đối tượng khảo sát
Độ chính xác hoặc khả năng nhận biết được kích thước địa vật đáy phụ thuộc vào nhiều yếu tố, bao gồm dạng
vật liệu, kích thước, hình dạng của địa vật, độ phản xạ, tạp âm, nhiễu sinh học, tàu đắm, phản xạ bề mặt và mức độ ổn

định của “con cá”. Một vùng khuất phía trước với tín hiệu phản xạ mạnh cho biết có chỗ lõm lớn. Một vùng khuất ở
phía sau với tín hiệu phản xạ mạnh cho biết có sự nhô lên của địa hình đáy. Hình bên dưới minh họa một số kiểu
vùng khuất do phản hồi đối tượng lơ lửng trước khi chạm đáy hoặc vùng khuất do tình trạng lồi lõm.

Hình 14: Minh họa các kiểu vùng khuất [3]
2.2.9. Giải đoán chiều cao và vị trí địa vật
Độ phủ tối thiểu: Chiều cao gần đúng của địa vật có thể ước tính từ bóng che của nó (hình bên dưới). Độ phản
xạ của sóng âm là một hàm của kích thước địa vật (vùng nhận được), hình dạng, hướng so với “tow fish”, và kết cấu
của nó. Thép và đá phản xạ tốt. Sợi thủy tinh, gỗ mềm, chất dẻo, cao su phản xạ yếu. Việc kiểm tra phải được thực
hiện hàng ngày để chắc chắn phát hiện được các địa vật.

Hình 15: Nguyên tắc tính toán chiều cao địa vật [3]

78


Khi đó, công thức tính chiều cao địa vật:

hc 

H .sc
S

Với sc là chiều dài xiên của bóng địa vật tính từ địa vật, S là khoảng cách xiên từ tow fish tới điểm cuối của bóng
đổ và H là chiều cao của tow fish so với đáy.
Vị trí địa vật: Để có vị trí chính xác của sidescan sonar, trước hết, ta phải có vị trí chính xác của tàu khảo sát và
tiếp đến là truyền vị trí chính xác đến “tow fish”. Vị trí đầu phát của thiết bị được xem như điểm gốc của hệ tọa độ
được sử dụng trên tàu. Hướng về trước và ra sau được gọi là hướng chính, khoảng cách vuông góc với hướng chính
từ “tow fish” tới mạn tàu gọi là offset. Thông thường, hướng chính là dương khi ở phía sau, còn offset là dương khi ở
bên phải mạn tàu. Vị trí của transducer được tính từ anten của GPS bằng phương pháp hình học. Khi vị trí của “con

cá” được xác định, vị trí của địa vật sẽ dễ dàng tính được. Đại lượng offset lấy từ bộ ghi của sonar.

Hình 16: Nguyên tắc tính toán chiều cao địa vật [3]
Giả thuyết tọa độ của tow fish (sonar position) là (N, E).

dE  HR.cos( )

dN  HR .sin( )
Khi đó, vị trí địa vật (contact position) được tính bằng công thức: (N + dN, E + dE).
2.3. Thu thập dữ liệu và xử lý
Máy đo sâu hồi âm đơn tia, thiết bị side scan sonar và máy thu DGPS được kết nối trực tiếp vào máy tính cài đặt
sẵn phần mềm Hypack. Lưu đồ cài đặt hệ thống side scan sonar được minh họa như dưới đây:

Hình 17: Cài đặt đồng bộ các thiết bị trong phần mềm Hypack Max [1]
Quá trình thu thập dữ liệu được lưu tự động vào bộ nhớ máy tính bằng phần mềm Hypack Max. Dữ liệu thu thập
và xử lý được thể hiện trong hình 18, kết quả sau quá trình thu thập dữ liệu side scan sonar có thể được xuất sang
định dạng XTF để tiến hành xử lý bằng phần mềm khác hoặc chuyển sang dạng file ảnh TIF của từng dãy đo hay
chồng lớp các dãy đo để tạo ra ảnh TIF chung của tất cả các dãy đo.

79


Dữ liệu đo sâu hồi âm bằng thiết bị đo sâu hồi âm đơn tia cũng được thu nhận đồng thời. Dữ liệu này được hiệu
chỉnh biến động triều để tạo ra độ sâu hải đồ chính xác cho khu vực khảo sát tại khu vực mỏ Đại Hùng. Như vậy, dữ
liệu đo side scan và dữ liệu đo sâu đơn tia luôn được ghi nhận đồng thời tại cùng khu vực khảo sát.

Hình 18: Quy trình xử lý dữ liệu bằng phần mềm Hypack Max [1]
Kỹ thuật “Mosaic” là kỹ thuật quan trọng trong bộ xử lý ở hầu hết các phần mềm xử lý ảnh side scan. Kỹ thuật
này cho phép chồng lớp một cách nhanh chóng từ các tờ ảnh quét đáy có cùng hệ tọa độ cũng như các điểm pixel
tương đồng về hình dạng địa vật với nhau để tạo ra các dãy quét ảnh hoặc ghép các dãy ảnh với nhau nhằm tạo ra

bình đồ ảnh đáy tại khu vực quét.

Hình 19: Minh họa quá trình thu thập dữ liệu side scan sonar bằng phần mềm Hypack Max [1]
3. KẾT QUẢ XỬ LÝ
3.1. Phân loại đối tượng
Kết quả thu được từ thiết bị side scan sonar chỉ là cơ sở bước đầu nhằm cung cấp một cái nhìn trực quan bề mặt
đáy khảo sát với chi phí thấp. Vì vậy, kết quả giải đoán từ ảnh side scan chỉ mang tính chất tham khảo, cần kết hợp

80


các tài liệu trước đây có được tại khu vực khảo sát cũng như các hình ảnh thu nhận được từ các phương pháp khác hỗ
trợ để có cái nhìn đúng về địa hình đáy tại khu vực khảo sát nhất. Dựa trên một số tiêu chí về địa vật thường xuất
hiện trên bề mặt đáy sông/ biển và kinh nghiệm khảo sát có được, chúng tôi tiến hành phân loại các đối tượng dựa
vào một số yếu tố về độ dài bóng địa vật, hình dạng ảnh thu được, tương quan về vùng phản xạ mạnh hay yếu,… Các
kết quả này được tóm tắt trong một số ký hiệu được thể hiện trên bản vẽ như sau:

(1)

(2)

(5)

(10)

(14)

(6)

(3)

(7)

(11)

(15)

(4)

(8)

(9)

(12)

(13)

(16)

(17)

(18)

(19)

(20)

Bảng 2: Bảng tổng hợp các yếu tố địa hình đáy được giải đoán từ ảnh side scan và dữ liệu đo sâu đơn tia
Số
TT

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10

Những đặc trưng đáy biển
Số fix và sonar fix track
Tên đường chạy quét side scan
Các vết rỗ bề mặt đáng kể
Các vết cào đáng kể
Các vết cào không đáng kể
Khu vực có tán xạ nền cao hoặc rất cao
Đối tượng sonar với tên và kích thước (dài x rộng x cao)
Dấu vết của hoạt động khoan
Giàn khoan hiện hữu
Tuyến ống hiện hữu

Số
TT
11
12
13
14
15

16
17
18
19
20

Những đặc trưng đáy biển
Các tuyến cáp
Tuyến ống ngầm khả nghi
Vị trí lấy mẫu, mẫu # và KP #
Dị thường từ, số và cường độ (nT)
Số fix, echosounder track và độ sâu (m)
Tên đường chạy đo sâu
Đường đẳng sâu theo mực chuẩn LAT
Lý trình tuyến ống
Giàn khoan
Vị trí lấy mẫu địa chất, mẫu # và KP #

3.2. Biên tập hoàn thiện bình đồ từ dữ liệu quét side scan và dữ liệu đo sâu đơn tia
Quá trình xử lý dữ liệu đo side scan và dữ liệu đo sâu đơn tia được xuất sang dạng file ảnh TIF (một loại ảnh có
chứa thông số tọa độ), sau đó được nạp vào phần mềm Autocad và chỉnh lý biên tập bằng phần mềm đồ họa Corel
Draw. Để minh họa cho kết quả thu được, chúng tôi minh chứng bằng cách đối chiếu ảnh thu được và kết quả bình đồ
sau cùng tại một vị trí có địa vật đặc trưng.

81


Hình 20: Minh chứng ảnh side scan thu được và bình đồ sau biên tập tại vị trí có tuyến ống ngầm tại mỏ Đại Hùng
Từ ảnh thu được trên hình 14, ta có thể dễ dàng thấy phần chân đế của giàn khoan Đại Hùng tại vị trí “WHP
DH2 Platform”, vị trí tuyến cáp hiện hữu “Existing cable”, vùng bóng của tuyến cáp hiện hữu khu vực gần chân giàn

khoan “Acoustic shadows” cho thấy bóng dài xuất hiện tại khu vực này nhô cao từ khu vực tiếp giáp giàn khoàn DH2
và chìm dần vào bề mặt đáy. Ngoài ra từ các rạn đất cát nhấp nhô tại vị trí “Megaripples” cũng như từ dữ liệu khảo
sát thiết kế trước đây và một vài vệt cắt thu được trên ảnh, ta có thể giải đoán được tại vị trí “Proposed buried cable”
có thể có hai đoạn cáp ngầm nhô lên trên bề mặt đáy.
Chúng tôi cũng minh họa dữ liệu thu được từ máy đo sâu hồi âm đơn tia tại khu vực mỏ Đại Hùng “DH
Platform” như bên dưới.

Hình 21: Dữ liệu đo sâu đơn tia thu được tại vị trí mỏ Đại Hùng được ghi nhận đồng thời với dữ liệu side scan
Từ bình đồ sau biên tập bằng phần mềm Autocad trên hình 15, ta hoàn toàn dễ dàng nhận thấy được những vùng
có tán xạ bề mặt cao, đây là một cơ sở quan trọng cho thiết kế trong việc quyết định nên hoặc không nên thiết kế
tuyến ống qua khu vực như thế này. Ngoài ra, các vệt cắt kéo tạo ra trên bề mặt đáy cũng được ghi nhận rất rõ trên
ảnh side scan, điều này cho thấy, trước đây có thể có nhiều hoạt động khoan thăm dò đã được thực hiện tại vị trí này.
Ảnh sau xử lý dạng ảnh TIF được chèn vào phần mềm Autocad và sử dụng công cụ đo được cung cấp trên phần mềm
Autocad có thể dễ dàng đo được chiều dài hoặc chiều rộng các vết cắt kéo.
Bảng 3: Một số đặc trưng kỹ thuật thiết bị side scan sonar EdgeTech 4200
Tên thiết bị
Kích thước towfish (m)
Trọng lượng trong không khí (Kg)
Độ sâu tối đa (m)
Tần số tối thiểu (kHz)
Tần số tối đa (kHz)
Độ dài xung tối thiểu (micro second)
Độ dài xung tối đa (micro second)
Cự ly quét tối đa (m)
Bề rộng tia nhỏ nhất (độ)
Bề rộng tia lớn nhất (độ)
Độ phân giải (cm)

EdgeTech 4200
Dài (1.25m) x Rộng (0.2m) x Cao (0.11m)

30
2000
100
900
1000
20000
500
0.2
0.2
1

82


Kết quả thu được từ ảnh cho thấy có thể phát hiện các vết cắt kéo có kích thước ở mức độ dm (sử dụng các công
cụ đo chiều dài, chiều rộng và độ cao của địa vật trong phần mềm Hypack). Điều này cho thấy, hình ảnh side scan
cung cấp ảnh có độ phân giải và độ chính xác rất cao. Đối chiếu với kết quả được công bố từ hãng EdgeTech, thiết bị
Edge Tech 4200 có độ phân giải lên đến 1cm, hoàn toàn có thể ứng dụng để xây dựng bản đồ địa hình đáy lên đến tỷ
lệ 1/500 (m < 1.2 M, với m là sai số trung phương và M là mẫu số tỷ lệ bản đồ).

Hình 22: Minh chứng ảnh side scan thu được tại một số vị trí đặc trưng có địa vật hoặc các hoạt động khoan thăm dò
Trên hình 16 cho thấy, vết các vị trí của chân đế giàn khoan cắm trên bề mặt đáy trong hoạt động khoan thăm dò
trước đây tại “Mark of drilling activity”, hoặc dựa vào đặc tính và màu sắc thu được từ ảnh cho thấy một số khu vực
có tán xạ bề mặt cao tại vị trí “Area of higher backscatter intensity”.
4. KẾT LUẬN
Chúng tôi đã trình bày một phương pháp đo đạc và xử lý dữ liệu kết hợp từ thiết bị đo sâu hồi âm đơn tia và thiết
bị side scan sonar cho khu vực quét mỏ Đại Hùng nhằm phục vụ công tác thiết kế lắp đặt tuyến ống mới đi qua khu
vực này. Kết quả khảo sát cho thấy phương pháp trên là một phương pháp khảo sát nhanh chóng và trực quan trong
việc cung cấp bộ cơ sở dữ liệu phục vụ công tác thiết kế lắp đặt tuyến ống dẫn khí mới. Ngoài ra, phương pháp này
cũng có thể dễ dàng được áp dụng cho các mục đích khảo sát khác nhằm minh giải chi tiết địa hình đáy sông/ biển tại

khu vực cần nghiên cứu khảo sát bất kỳ.
TÀI LIỆU THAM KHẢO
A. Tạp chí
1.

Hypack Inc, - Hypack 2015: Presentations and Sample Files. January, 2015.

B. Sách, báo cáo kỹ thuật, luận án tiến sĩ, website,…
2.

Deparment of The Army, U.S. Army Corps of Engineers, - Engineering and Design: Hydrographic Surveying.
Washington, DC 20314-1000.

3.

Huibert-Jan Lekkerkerk, … , - Handbook of Offshore Surveying. Skilltrade, 2006/7.

83


COMBINING SIDE SCAN SONAR AND SINGLE BEAM ECHO SOUNDER DATA IN
INTERPRETATION FOR THE RIVER/ SEA BOTTOM TERRAIN
Duong Minh Au
Bach Khoa Construction Equipment Co., Ltd, Ho Chi Minh City, Vietnam
ABSTRACT
We have collected the surveying data at the proposed area for building the gas pipeline at “Dai Hung Platform”
by using echo sounder Odom Hydrotrac II and side scan sonar EdgeTech 4200-MP. From using the side scan sonar
and single beam echo sounder show that have many contacts at the sea bottom at the survey area such as the existing
gas pipeline, the proposed gas pipeline, the mark of drilling activity, megaripples, sonar target, the platform, fishing
net, the area of higher backscatter intensity, … The smallest size that defined from side scan image can be to

decimeter resolution. These results show that the combining method between side scan sonar and single beam echo
sounder is one of quick and efficient method for interpretating the sea/ river bottom terrain in surveying or designing
the offshore construction, especially building the gas pipelines.
Keywords: Side scan sonar, single echo sounder, seafloor mapping.

84