Công nghệ laser trên máy RTK và ứng dụng trong đo đạc trắc địa

Trong công tác đo đạc trắc địa, không phải điểm cần xác định tọa độ nào cũng có thể tiếp cận trực tiếp bằng sào đo. Một số vị trí nằm bên kia hàng rào, sát mép mương, gần kết cấu công trình hoặc ở khu vực khó di chuyển có thể khiến quá trình khảo sát mất nhiều thời gian và tiềm ẩn rủi ro.

Để hỗ trợ xử lý những tình huống này, một số dòng máy GPS RTK hiện nay được tích hợp công nghệ laser, cho phép ngắm mục tiêu và thực hiện phép đo không tiếp xúc theo thiết kế của thiết bị. Khi kết hợp với GNSS, camera và cảm biến IMU, công nghệ laser giúp mở rộng phương án đo đạc trong những điều kiện phù hợp.

Vậy công nghệ laser trên máy RTK hoạt động như thế nào, được ứng dụng trong những công việc nào và cần lưu ý gì khi sử dụng? Hãy cùng iGeo Store tìm hiểu chi tiết trong bài viết dưới đây.

1. Công nghệ laser trên máy RTK là gì?

Công nghệ laser trên máy RTK là giải pháp sử dụng tia laser để hỗ trợ xác định mục tiêu và thực hiện phép đo không tiếp xúc trên các thiết bị được thiết kế cho chức năng này. Thay vì luôn phải đưa sào GNSS đến đúng vị trí cần đo, người dùng có thể đứng tại một vị trí phù hợp, hướng thiết bị đến mục tiêu và thực hiện phép đo trong phạm vi kỹ thuật cho phép.

Với máy RTK thông thường, đầu thu GNSS được đặt trực tiếp tại điểm cần xác định tọa độ. Thiết bị nhận tín hiệu vệ tinh và dữ liệu hiệu chỉnh để tính toán vị trí của đầu thu. Trong khi đó, máy RTK tích hợp laser đo không tiếp xúc cần xác định thêm các thông tin như khoảng cách và hướng ngắm đến mục tiêu để tính toán vị trí điểm đo.

Công nghệ này có thể hữu ích trong khảo sát địa hình, đo đạc hiện trạng và một số công việc thi công có điểm đo khó tiếp cận. Tuy nhiên, không phải máy RTK nào cũng có chức năng đo laser. Người dùng cần phân biệt thiết bị chỉ có camera hỗ trợ quan sát với thiết bị được trang bị hệ thống laser phục vụ đo không tiếp xúc.

2. Nguyên lý hoạt động của công nghệ laser trên máy RTK

Để hiểu cách công nghệ laser hỗ trợ đo đạc, cần xem xét vai trò của tia laser và cách hệ thống phối hợp với các bộ phận khác trên thiết bị.

2.1. Laser hỗ trợ ngắm và xác định mục tiêu

Tia laser tạo ra điểm sáng trên bề mặt mục tiêu, giúp người đo nhận biết vị trí cần hướng đến. Trên những thiết bị có camera tích hợp, hình ảnh mục tiêu và điểm laser có thể được hiển thị trên màn hình điều khiển, hỗ trợ người dùng ngắm chính xác hơn.

Cần lưu ý rằng tia laser chỉ hỗ trợ xác định mục tiêu. Để tính được tọa độ của điểm đo, thiết bị phải có hệ thống đo khoảng cách, xác định hướng ngắm và phần mềm xử lý dữ liệu tương ứng.

2.2. Xác định tọa độ điểm đo không tiếp xúc

Trên thiết bị có chức năng đo laser, hệ thống cần kết hợp dữ liệu từ nhiều thành phần để tính toán vị trí mục tiêu.

• Xác định vị trí đầu thu: GNSS RTK xác định tọa độ của thiết bị dựa trên tín hiệu vệ tinh và dữ liệu hiệu chỉnh khi điều kiện đo đáp ứng yêu cầu.
• Xác định hướng ngắm: Hệ thống cảm biến và cơ cấu đo tích hợp hỗ trợ xác định hướng từ thiết bị đến mục tiêu.
• Đo khoảng cách: Bộ phận laser đo khoảng cách đến mục tiêu theo nguyên lý và giới hạn kỹ thuật của nhà sản xuất.
• Tính toán tọa độ: Phần mềm kết hợp tọa độ thiết bị, hướng ngắm và khoảng cách để xác định vị trí điểm cần đo.

Cách triển khai cụ thể phụ thuộc vào thiết kế của từng model. Vì vậy, người dùng cần tham khảo tài liệu kỹ thuật của thiết bị đang sử dụng thay vì áp dụng một quy trình chung cho tất cả máy RTK có laser.

2.3. Vai trò của GNSS, laser, camera và IMU

Trên những dòng máy tích hợp nhiều công nghệ, mỗi thành phần đảm nhiệm một chức năng riêng để hỗ trợ quá trình đo đạc.

• GNSS RTK: Xác định tọa độ của đầu thu dựa trên tín hiệu vệ tinh và dữ liệu hiệu chỉnh.
• Laser: Hỗ trợ ngắm mục tiêu và đo không tiếp xúc trên các thiết bị có chức năng tương ứng.
• Camera: Cung cấp hình ảnh trực quan, hỗ trợ quan sát mục tiêu và thực hiện các chức năng đo đạc hoặc bố trí điểm nếu phần mềm có hỗ trợ.
• IMU: Hỗ trợ xác định tư thế và độ nghiêng của thiết bị trong các phép đo được thiết kế để sử dụng dữ liệu này.

Sự kết hợp giữa các công nghệ giúp thiết bị linh hoạt hơn trong một số tình huống đo đạc. Tuy nhiên, camera, laser và IMU không thay thế hoàn toàn GNSS RTK. Kết quả đo vẫn phụ thuộc vào cấu hình thiết bị, điều kiện thực địa và phương pháp đo được sử dụng.

3. Ứng dụng của công nghệ laser trên máy RTK

Công nghệ laser có thể phát huy lợi thế khi điểm cần đo khó tiếp cận trực tiếp bằng sào. Dưới đây là những ứng dụng tiêu biểu trong khảo sát địa hình, đo đạc hiện trạng và thi công công trình.

3.1. Đo các điểm nằm bên kia hàng rào

Trong quá trình khảo sát ranh giới hoặc hiện trạng khu đất, kỹ sư có thể gặp các điểm nằm bên kia hàng rào, tường chắn hoặc vật cản. Nếu không thể tiếp cận trực tiếp, việc đưa sào đến đúng vị trí có thể gặp khó khăn.

• Hỗ trợ đo điểm khó tiếp cận: Cho phép thực hiện phép đo không tiếp xúc tại những vị trí nằm trong phạm vi hoạt động của hệ thống laser.
• Giảm nhu cầu di chuyển qua vật cản: Người đo có thể đứng tại vị trí thuận lợi hơn mà không nhất thiết phải đưa sào qua hàng rào.
• Phục vụ khảo sát hiện trạng: Có thể hỗ trợ thu thập dữ liệu tại các điểm cần thiết khi khảo sát khu đất hoặc công trình.

Điều kiện quan trọng là mục tiêu phải có đường ngắm phù hợp và nằm trong giới hạn đo của thiết bị. Laser không thể đo xuyên qua vật cản che khuất hoàn toàn mục tiêu.

3.2. Đo điểm ở mép mương và rãnh thoát nước

Các điểm nằm sát mép mương sâu, rãnh thoát nước hoặc bờ taluy có thể khó đo bằng phương pháp đặt sào trực tiếp. Trong một số trường hợp, người đo phải di chuyển đến vị trí không ổn định, làm tăng nguy cơ mất an toàn.

• Hỗ trợ đo từ vị trí thuận lợi: Có thể thực hiện phép đo không tiếp xúc khi khoảng cách và đường ngắm đáp ứng yêu cầu kỹ thuật.
• Hạn chế việc tiếp cận trực tiếp: Giảm nhu cầu đưa người và sào đến sát một số vị trí khó di chuyển.
• Phục vụ khảo sát hạ tầng: Hỗ trợ thu thập dữ liệu tại các điểm liên quan đến mương thoát nước, rãnh kỹ thuật và địa hình dọc tuyến.

Người dùng cần kiểm tra bề mặt mục tiêu, khoảng cách đo và điều kiện phản xạ laser. Nếu điểm đo bị che khuất hoặc nằm ngoài phạm vi hoạt động của thiết bị, cần lựa chọn phương pháp đo khác phù hợp hơn.

3.3. Khảo sát khu vực dưới gầm cầu và công trình

Khi khảo sát cầu, cống và các công trình hạ tầng, một số điểm đo nằm gần kết cấu bê tông, thép hoặc ở những vị trí khó đặt sào. Những vật cản này cũng có thể ảnh hưởng đến khả năng thu tín hiệu GNSS.

• Bổ sung phương án đo điểm: Laser có thể hỗ trợ đo một số mục tiêu khó tiếp cận trực tiếp nếu thiết bị đáp ứng điều kiện đo.
• Tăng tính linh hoạt khi khảo sát: Giúp kỹ sư có thêm lựa chọn trong các khu vực mà việc dựng sào gặp trở ngại.
• Hỗ trợ thu thập dữ liệu công trình: Có thể phục vụ khảo sát hiện trạng và một số công việc kiểm tra vị trí theo yêu cầu dự án.

Cần phân biệt khả năng đo mục tiêu bằng laser với khả năng định vị GNSS. Việc thiết bị nhìn thấy mục tiêu không có nghĩa máy luôn xác định được tọa độ chính xác khi GNSS mất tín hiệu hoặc bị ảnh hưởng nghiêm trọng. Tùy trường hợp, kỹ sư có thể phải sử dụng thêm thiết bị và phương pháp trắc địa khác.

3.4. Đo các điểm khó đặt sào trong khảo sát địa hình

Trong khảo sát địa hình, nhiều điểm đặc trưng nằm sát vật cản, trên nền đất không ổn định hoặc ở vị trí khó dựng sào thẳng đứng. Đây là những tình huống mà công nghệ laser có thể hỗ trợ nếu thiết bị được thiết kế để đo không tiếp xúc.

• Thu thập điểm địa hình: Hỗ trợ đo một số điểm nằm ở vị trí bất tiện khi sử dụng sào.
• Bổ sung dữ liệu bản đồ: Dữ liệu đo có thể được sử dụng để xây dựng bản đồ hiện trạng hoặc mô hình địa hình.
• Lựa chọn phương pháp đo linh hoạt: Cho phép kỹ sư cân nhắc giữa đo laser, đo GNSS trực tiếp hoặc phương pháp trắc địa khác tùy điều kiện thực tế.

Đối với các điểm ảnh hưởng lớn đến ranh giới, cao độ thiết kế hoặc khối lượng đào đắp, cần kiểm tra kết quả theo yêu cầu kỹ thuật của dự án. Không nên mặc định mọi phép đo laser đều đạt độ chính xác tương đương với phép đo RTK trực tiếp bằng sào.

Xem thêm tin tức liên quan: Ứng dụng máy RTK trong đo đạc địa chính để tìm hiểu thêm về phương pháp thu thập dữ liệu phục vụ công tác đo đạc.

3.5. Hỗ trợ bố trí điểm trong thi công

Một số thiết bị tích hợp laser và camera còn hỗ trợ bố trí điểm, giúp kỹ sư xác định vị trí thiết kế trên thực địa thông qua phần mềm tương thích. Chức năng cụ thể phụ thuộc vào model và hệ thống phần mềm đi kèm.

• Hỗ trợ xác định vị trí thiết kế: Có thể phục vụ công tác bố trí các điểm tọa độ đã được chuẩn bị trong dữ liệu thiết kế.
• Tăng tính trực quan khi thao tác: Camera và hình ảnh hiển thị trên màn hình có thể giúp người dùng quan sát mục tiêu thuận tiện hơn.
• Bổ sung công cụ kiểm tra hiện trường: Có thể hỗ trợ kiểm tra vị trí công trình khi thiết bị được trang bị chức năng phù hợp.

Không phải mọi máy RTK có laser đều hỗ trợ bố trí điểm bằng hình ảnh hoặc dữ liệu CAD. Trước khi lựa chọn thiết bị, cần kiểm tra rõ chức năng phần mềm và quy trình vận hành thực tế.

4. Ưu điểm của máy RTK tích hợp công nghệ laser

Máy RTK tích hợp laser có thể mang lại nhiều lợi ích khi công việc thường xuyên phát sinh các điểm khó tiếp cận. Tuy nhiên, hiệu quả phụ thuộc vào tính năng thực tế của thiết bị và điều kiện khảo sát.

• Mở rộng khả năng tiếp cận điểm đo: Hỗ trợ đo một số vị trí không thuận lợi để đặt sào, giúp người dùng có thêm phương án xử lý tại khu vực có vật cản.
• Hỗ trợ nâng cao an toàn: Trong những tình huống phù hợp, người đo có thể hạn chế việc tiếp cận trực tiếp mép mương hoặc khu vực khó di chuyển. Dù vậy, vẫn cần đánh giá rủi ro và tuân thủ quy định an toàn tại công trường.
• Tăng tính trực quan khi xác định mục tiêu: Khi kết hợp với camera và phần mềm tương thích, điểm ngắm có thể được hiển thị trên màn hình, hỗ trợ thao tác đo thuận tiện hơn.
• Bổ sung phương án đo cho công việc đặc thù: Công nghệ laser hữu ích khi khảo sát hạ tầng, địa hình phức tạp hoặc những vị trí có nhiều vật cản.
• Tăng tính linh hoạt trong công việc: Người vận hành có thể lựa chọn giữa phương pháp đo trực tiếp và đo không tiếp xúc tùy theo yêu cầu từng điểm.

Công nghệ laser không thay thế hoàn toàn phương pháp đo RTK truyền thống. Với các điểm dễ tiếp cận và điều kiện vệ tinh thuận lợi, phương pháp đo trực tiếp bằng sào vẫn là lựa chọn phù hợp trong nhiều công việc.

5. Hạn chế và lưu ý khi sử dụng laser trên máy RTK

Mặc dù có thể hỗ trợ đo đạc linh hoạt hơn, công nghệ laser vẫn có những giới hạn nhất định. Người dùng cần hiểu rõ các yếu tố ảnh hưởng đến kết quả để lựa chọn thiết bị và phương pháp đo phù hợp.

• Phạm vi đo có giới hạn: Mỗi model có khoảng cách đo và độ chính xác riêng. Cần kiểm tra thông số kỹ thuật của đúng thiết bị, không sử dụng thông số của dòng máy khác để thay thế.
• Cần có đường ngắm phù hợp: Laser không thể đo xuyên qua vật thể che khuất hoàn toàn mục tiêu. Điều kiện ánh sáng, bề mặt mục tiêu và khả năng quan sát cũng có thể ảnh hưởng đến thao tác đo.
• Không thay thế hoàn toàn GNSS RTK: Khả năng đo laser không đồng nghĩa thiết bị có thể định vị chính xác tại mọi khu vực mất tín hiệu vệ tinh. Một số trường hợp vẫn cần kết hợp thiết bị hoặc phương pháp trắc địa khác.
• Cần kiểm tra độ chính xác: Với các điểm quan trọng, cần thực hiện đo kiểm tra và đối chiếu kết quả theo yêu cầu kỹ thuật của dự án.
• Phải vận hành đúng quy trình: Người dùng cần nắm rõ cách ngắm mục tiêu, thực hiện phép đo, kiểm tra kết quả và giới hạn hoạt động của thiết bị trước khi triển khai ngoài thực địa.
• Cân nhắc chi phí đầu tư: Nếu công việc chủ yếu là đo các điểm dễ tiếp cận bằng sào, cần đánh giá mức độ cần thiết của chức năng laser so với ngân sách đầu tư.

Trước khi sử dụng máy RTK tích hợp laser, nên đọc tài liệu hướng dẫn của nhà sản xuất và thực hành trên các điểm đã biết. Việc kiểm tra này giúp đánh giá khả năng đáp ứng yêu cầu công việc và hạn chế sai số do thao tác hoặc điều kiện đo.

6. Máy RTK nào có công nghệ laser?

Nếu công việc thường xuyên phát sinh các điểm khó tiếp cận trực tiếp bằng sào, người dùng có thể cân nhắc dòng máy GNSS RTK được tích hợp laser đo không tiếp xúc. 

Hi-Target V600L là dòng máy GNSS RTK tích hợp GNSS, IMU, camera kép và công nghệ laser. Thiết bị hướng đến các công việc cần tăng tính linh hoạt khi đo đạc, đặc biệt tại những vị trí mà việc đưa sào đến trực tiếp điểm mục tiêu gặp trở ngại.

Một số đặc điểm đáng chú ý của thiết bị gồm:

• Công nghệ laser: Hỗ trợ thực hiện các phép đo không tiếp xúc theo chức năng và giới hạn kỹ thuật của thiết bị.
• Camera kép: Hỗ trợ quan sát mục tiêu và các chức năng đo đạc trực quan được phần mềm cung cấp.
• Cảm biến IMU: Hỗ trợ đo nghiêng theo phạm vi kỹ thuật của thiết bị.
• Ứng dụng trong khảo sát thực địa: Có thể cân nhắc khi đo tại một số vị trí khó tiếp cận, chẳng hạn gần hàng rào hoặc mép mương, nếu đáp ứng điều kiện đo.

Khả năng đo thực tế cần được đánh giá theo khoảng cách, điều kiện ngắm mục tiêu và yêu cầu độ chính xác của dự án. Người mua nên kiểm tra thông số kỹ thuật và tài liệu vận hành của thiết bị trước khi lựa chọn.

7. Khi nào nên chọn máy RTK tích hợp laser?

Không phải công việc nào cũng cần chức năng laser. Nếu phần lớn điểm đo đều thông thoáng và có thể đặt sào trực tiếp, máy GNSS RTK thông thường có thể đáp ứng nhu cầu với chi phí phù hợp hơn.

Máy RTK tích hợp laser đáng cân nhắc khi:

• Thường xuyên gặp điểm khó tiếp cận: Công việc có nhiều điểm nằm bên kia hàng rào, sát mép mương hoặc ở vị trí khó đặt sào.
• Cần thêm phương án đo không tiếp xúc: Người dùng muốn giảm việc tiếp cận trực tiếp một số điểm trong điều kiện phù hợp.
• Cần phối hợp nhiều công nghệ: Công việc có lợi ích rõ ràng từ việc kết hợp GNSS, camera, IMU và laser.
• Yêu cầu kỹ thuật phù hợp với thiết bị: Phạm vi đo và độ chính xác của chức năng laser đáp ứng yêu cầu thực tế của dự án.

Xem thêm tin tức liên quan: Hướng dẫn sử dụng máy GNSS RTK

Công nghệ laser trên máy RTK giúp mở rộng khả năng đo đạc tại một số vị trí khó tiếp cận trực tiếp bằng sào. Khi được tích hợp cùng GNSS, camera và IMU trên thiết bị phù hợp, công nghệ này hỗ trợ kỹ sư linh hoạt hơn trong khảo sát địa hình, đo đạc hạ tầng và một số công việc bố trí điểm.

Tuy nhiên, hiệu quả của phép đo phụ thuộc vào cấu hình thiết bị, khoảng cách, đường ngắm và điều kiện thực địa. Trước khi lựa chọn máy RTK tích hợp laser, người dùng nên xác định rõ nhu cầu đo, kiểm tra thông số kỹ thuật và chọn thiết bị đáp ứng yêu cầu công việc.