Ngay từ cuối những năm 90, do sớm nhận thấy những ưu điểm vượt trội của công nghệ định vị vệ tinh GPS (tên gọi mới GNSS), lãnh đạo Cục Bản đồ/BTTM đã tập trung đầu tư và triển khai ứng dụng để phục vụ công tác đo đạc bản đồ. Rất nhiều nhiệm vụ trong công tác đảm bảo kỹ thuật của các đơn vị thuộc Cục, các Ban Bản đồ đều có sự góp mặt của công nghệ GPS. Điển hình phải kể đến: công nghệ GPS phục vụ dẫn đường hỗ trợ tính toán toạ độ tâm ảnh trong bay chụp ảnh hàng không; đo đạc xây dựng lưới trắc địa độ chính xác cao phục vụ cho mục đích quốc phòng an ninh; đo đạc xây dựng lưới tăng dày các cấp hạng… và đặc biệt phải kể đến là dự án trang bị hàng trăm máy thu GPS cầm tay phục vụ công tác định vị, dẫn đường kết hợp đo đạc, cập nhật, chỉnh lý bản đồ và thu thập thông tin ngoại nghiệp trong toàn quân.

Quá trình triển khai ứng dụng thiết bị GPS cầm tay phục vụ các hoạt động chuyên ngành, các nhóm thực địa phải đối mặt với rất nhiều khó khăn do hạn chế khi sử dụng duy nhất phương pháp GPS để thu thập số liệu. Trong khuôn k hổ bài báo này, nhóm tác giả sẽ tập trung phân tích những lợi thế cũng như những khó khăn mà công nghệ GPS gặp phải trong thực tế, đồng thời đề xuất ứng dụng kết hợp với công nghệ Laser nhằm hỗ trợ một cách hiệu quả để khắc phục những hạn chế của công nghệ đo đạc, thu số liệu bằng GPS.

1. VÀI NÉT VỀ CÔNG NGHỆ ĐO KHOẢNG CÁCH LASER

Thực tế, thiết bị đo khoảng cách laser (Laser Rangefinder) đã được Cục Bản đồ/BTTM nghiên cứu sử dụng từ năm 1992. Đây là thiết bị đo laser do Hãng Leica sản xuất, có khả năng đo được khoảng cách đến 2000m, kết nối với máy tính và phần mềm bên ngoài thông qua cổng truyền số liệu RS232. Tuy nhiên thiết bị đo khoảng cách laser này còn nhiều hạn chế như trọng lượng và kích thước, nguồn cấp điện, khả năng tương thích với thiết bị ngoại vi và giá thành. Tất cả các yếu tố này đã làm chậm tiến độ nghiên cứu và triển khai ứng dụng công nghệ laser trên diện rộng.

Tuy nhiên, những thay đổi mang tính đột phá trong công nghiệp điện tử đã có ảnh hưởng tích cực đến các thiết bị đo khoảng cách laser cầm tay: kích thước gọn nhẹ, đa dạng trong khả năng tương thích với thiết bị ngoại vi, tích hợp các công nghệ tiên tiến như la bàn hay cảm biến góc nghiêng, khoảng cách đo với độ chính xác cao hơn và quan trọng là giá thành của thiết bị rất hợp lý để có thể trang bị số lượng lớn cho tất cả các đơn vị.

Để giúp bạn đọc tiện theo dõi, chúng tôi đã tìm hiểu và xin giới thiệu một số khái niệm cơ bản về công nghệ đo khoảng cách laser. LASER là thuật ngữ viết tắt của cụm từ “Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation”. Loại tia laser sử dụng có thể là tia hồng ngoại (Infrared), bán dẫn (Semiconductor), laser điốt GaAs (GaAs laser diode)… Năng lượng để tạo ra nguồn sáng laser thông thường sử dụng cho các thiết bị đo khoảng cách cầm tay có bước sóng trung bình xấp xỉ 900 nanomét, với biến thiên chùm tia khoảng 3 miliradian, tương đương với độ rộng chùm tia khoảng 0.3 mét ở khoảng cách 100 mét. Kỹ thuật đo này khác với phương thức đo đạc sử dụng trên các thiết bị đo truyền thống - kỹ thuật xác định độ lệch pha (Phase Shift), bằng cách so sánh bước sóng nhận được với pha của tia sáng ra khỏi thiết bị đo.

Mọi đối tượng có khả năng phản xạ lại một phần nhỏ năng lượng của tia sáng đã tiếp nhận, đều có thể xác định được khoảng cách từ nguồn sáng đến đối tượng phản xạ bằng công nghệ laser. Với những thiết bị có độ nhạy cao, dễ dàng tiếp nhận những tín hiệu phản hồi yếu, chỉ cần một phần rất nhỏ khả năng phản hồi từ mục tiêu là đủ để tính toán khoảng cách. Để tăng cường độ chính xác, một số thiết bị laser được thiết kế để tăng khả năng xử lý đến 60 tín hiệu laser trong một chu kỳ đo đơn với thời gian tiếp nhận tín hiệu từ mục tiêu nằm trong khoảng 0.3 đến 0.7 giây. Đồng thời áp dụng các mô hình và thuật toán kiểm tra cao cấp nhằm đảm bảo độ tin cậy của các số liệu thu được.

Đối với các thiết bị đo khoảng cách laser cầm tay TruPulse 200, 200B, 360 và 360B, và thiết bị đo cao cấp ImPulse 200LR do Hãng Laser Technology Inc sản xuất, ngoài những khả năng đã đề cập ở trên, tia laser của các máy đo TruPulse và ImPulse còn đáp ứng chuẩn FDA Class 1, đảm bảo an toàn tuyệt đối cho mắt người. Năng lượng phát xạ nguồn sáng laser nằm trong giới hạn 50 microwatt, tương đương với một phần hai mươi lần năng lượng phát xạ của thiết bị điều khiển từ xa tiêu chuẩn sử dụng cho vô tuyến. Đặc biệt, tia laser sử dụng trong các thiết bị đo khoảng cách TruPulse và ImPulse hoàn toàn không phát sáng...Còn tiếp...

Quý đọc giả vui lòng theo dõi phần 2 trong Bản tin Công nghệ số 15 Phát hành ngày 11/07/2011

Khi cần thêm thông tin chi tiết, Quý vị có thể liện hệ với chúng tôi qua địa chỉ thư điện tử: info@anthi.com.vn