Công nghệ SLAM Nâng cao Khảo sát 3D Chính xác Khe hở Cầu Sông Cạn

Sông Cạn Giang, con sông mẹ của Giang Tây, mang vẻ đẹp thơ mộng và sự thịnh vượng của vùng đất Ngũ Trương xưa, chứng kiến sự chuyển mình của Nam Xương từ một thành phố cổ kính thành một đô thị hiện đại. Ngày nay, sự phát triển nhanh chóng của các công nghệ khảo sát kỹ thuật số, như radar laser SLAM cầm tay, đã mở ra tiềm năng to lớn trong ứng dụng khảo sát hàng hải, mang lại hiệu quả cao, độ chính xác và khả năng quét không tiếp xúc không gian 3D.

Gần đây, đội ngũ kỹ thuật Thiên Bảo Lưới đã hoàn thành thành công cuộc khảo sát quét 3D các cây cầu vượt sông dọc theo đoạn sông Cạn Giang qua Nam Xương, sử dụng radar laser cầm tay Lixel L2Pro kết hợp với hệ thống máy đo sâu đa tia hai đầu trong một hoạt động phối hợp. Lần này, chúng tôi đã cho công nghệ SLAM "lướt sóng", cung cấp các phép đo chính xác về khoảng trống hàng hải cho các cây cầu mang tính biểu tượng như Cầu Anh Hùng, Cầu Bát Nhất, Cầu Cạn Giang và Cầu Thiết Hà, đảm bảo an toàn cho tàu thuyền qua lại.

Sông Cạn Giang chảy dài khoảng 766 km với diện tích lưu vực 83.500 km vuông, là con sông lớn nhất ở Giang Tây và là một nhánh quan trọng của sông Dương Tử. Sau khi hoàn thành Hồ chứa Nam Xương Cạn Giang vào năm 2024, mực nước thấp sẽ ổn định ở mức khoảng 15,5 mét, cho phép tàu trọng tải 3.000 tấn qua lại quanh năm, biến nơi đây thành một "đường thủy vàng" thực sự. Con sông chảy qua thành phố, phân nhánh ra hồ, và được bao quanh bởi nhiều cây cầu vượt sông. Việc đo đạc chính xác các điểm thấp nhất của mỗi khẩu độ hàng hải của cầu (chiều cao thẳng đứng từ mặt nước đến đáy cầu) là rất cần thiết để đảm bảo tàu thuyền qua lại an toàn và tránh va chạm cầu.

Khảo sát hàng hải là một nhiệm vụ nền tảng và chiến lược để giải quyết những bất ổn trong hàng hải và đảm bảo an toàn giao thông đường thủy. Các phương pháp truyền thống dựa vào việc leo cầu thủ công, đo chiều cao bằng dây, và đo sâu điểm đơn lẻ, không chỉ kém hiệu quả và thiếu chính xác mà còn tiềm ẩn rủi ro an toàn do liên quan đến người làm việc dưới nước và trên cao. Tín hiệu GPS yếu trong các khẩu độ cầu và khu vực nước nông càng làm phức tạp thêm công tác khảo sát truyền thống. Dự án này bao gồm bốn cây cầu vượt sông cốt lõi dọc sông Cạn Giang ở Nam Xương, nhằm mục đích thu thập dữ liệu chính xác về khoảng trống hàng hải cho hoạt động tàu thuyền an toàn.

Với mạng lưới cầu dày đặc, điều kiện nước phức tạp và các khu vực tín hiệu GNSS yếu dọc sông Cạn Giang ở Nam Xương, đội ngũ kỹ thuật Thiên Bảo Lưới đã áp dụng giải pháp phối hợp giữa radar laser cầm tay Lixel L2Pro và hệ thống máy đo sâu đa tia hai đầu cho cả khảo sát trên cạn và dưới nước. Lixel L2Pro được sử dụng để thu thập đám mây điểm 3D của các khu vực ven bờ, nước nông, khẩu độ cầu và đáy cầu, trong khi máy đo sâu đa tia được triển khai dưới nước để đạt được phạm vi khảo sát toàn diện, tích hợp.

Thiết bị khảo sát cốt lõi của dự án này là máy quét radar laser cầm tay Lixel L2Pro, được thiết kế cho môi trường nước phức tạp và các tình huống tín hiệu yếu. Nó có bốn ưu điểm cốt lõi:

• Độ chính xác cấp centimet + Khả năng chống tín hiệu yếu mạnh mẽ: Tích hợp nhiều cảm biến với thuật toán Multi-SLAM, nó có thể tiếp tục thu thập tọa độ tuyệt đối ngay cả trong các tình huống mất tín hiệu GNSS hoặc vùng phủ sóng yếu.
• Lập bản đồ thời gian thực + Mật độ điểm triệu điểm: Một lần quét có thể tạo ra mật độ đám mây điểm lên tới 1 triệu điểm mỗi mét vuông, và việc thu thập tần số cao cho phép truyền đám mây điểm màu thật theo thời gian thực với tọa độ tuyệt đối có thể được xác minh tại chỗ.
• Nhẹ và dễ vận hành: Thiết kế nhẹ cho phép vận hành bởi một người mà không cần thiết bị lớn hoặc thiết lập phức tạp. Một người có thể quét nhiều cây cầu trong một ngày.
• Nâng cao an toàn cho hoạt động trên thuyền: Để giải quyết rủi ro khi làm việc ở mũi thuyền, hệ thống được trang bị giá đỡ thuyền đặc biệt và cốc hút điện thông minh. Trạng thái của cốc hút được giám sát theo thời gian thực với cảnh báo bất thường. Máy quét được gắn ở mũi thuyền, cấp nguồn bên ngoài và vận hành từ khoang lái, đảm bảo hoạt động an toàn mà không gây rủi ro cho nhân viên, ngay cả trong các cuộc khảo sát hàng hải kéo dài.

Sơ đồ vận hành trên thuyền

• Khảo sát tổng hợp: Sự kết hợp giữa máy quét cầm tay Lixel L2Pro trên thuyền và máy đo sâu đa tia dưới nước cung cấp khả năng thu thập dữ liệu đồng bộ trên mặt nước và trên cạn, tích hợp liền mạch dữ liệu.
• An toàn và hiệu quả: Đo lường không tiếp xúc tránh được rủi ro liên quan đến leo cầu, làm việc dưới nước hoặc trên cao. Hiệu quả được cải thiện hơn 5 lần so với các phương pháp truyền thống, với một người thực hiện quét nhiều cây cầu trong một ngày.
• Chính xác và đáng tin cậy: Hệ thống được trang bị hệ thống RTK cấp khảo sát, đảm bảo dữ liệu đám mây điểm bao gồm tọa độ tuyệt đối, đáp ứng các tiêu chuẩn khảo sát hàng hải.
• Phạm vi bao phủ toàn diện: Với mật độ đám mây điểm 1 triệu điểm, nó nắm bắt chính xác cấu trúc phức tạp của mặt dưới cầu, địa hình bờ kè và chi tiết mặt cắt ngang hàng hải, cung cấp biểu diễn 3D hoàn chỉnh của cây cầu.

• Thu thập dữ liệu hiện trường: Lixel L2Pro được sử dụng để quét mặt cắt ngang hàng hải của cầu từ thuyền, đồng thời thu thập đám mây điểm của mặt dưới cầu, trụ cầu và các khu vực ven bờ. RTK được sử dụng để thu thập tọa độ chính xác, trong khi máy đo sâu đa tia thu thập dữ liệu địa hình dưới nước.
• Xử lý hậu kỳ và kiểm soát chất lượng: Đám mây điểm được đăng ký, làm sạch nhiễu, cắt tỉa và ghép nối để tạo ra các mô hình đám mây điểm 3D màu thật có độ chính xác cao.
• Lập bản đồ sản phẩm bàn giao: Dữ liệu được xử lý trên các nền tảng TRW và CAD để trích xuất đặc trưng, vector hóa và tạo ra các bản vẽ mặt bằng, mặt cắt ngang và mặt đứng của cầu, tạo ra bản sao 1:1 của cấu trúc cầu.
• Kiểm soát độ chính xác: Sử dụng tọa độ quốc gia 2000 được thu thập bằng RTK trong quá trình quét, dữ liệu được chuyển đổi sang hệ tọa độ địa phương của Nam Xương và căn chỉnh với các mốc cao độ địa phương, đáp ứng các yêu cầu về khảo sát cầu hàng hải, kiểm tra kết cấu và thiết kế lại.

Trong quá trình khảo sát hàng hải sông Cạn Giang các cây cầu, dữ liệu đám mây điểm 3D đã được thu thập thành công cho Cầu Anh Hùng, Cầu Bát Nhất, Cầu Cạn Giang và Cầu Thiết Hà. Bản vẽ mặt đứng cho mỗi cây cầu cũng đã được tạo ra. Những kết quả này không chỉ cung cấp dữ liệu chính xác để đo chiều cao khoảng trống hàng hải mà còn là tài liệu tham khảo quý giá cho việc kiểm tra kết cấu và thiết kế lại trong tương lai.

Mô hình đám mây điểm cầu:

Cầu Bát Nhất

Cầu Cạn Giang

Cầu Anh Hùng

Cầu Thiết Hà

Bản vẽ mặt đứng cầu:

Cầu Thiết Hà nhập vào CAD với chế độ xem mặt trước

chế độ hiển thị cường độ để tạo bản vẽ mặt đứng

Bản vẽ mặt đứng 1:1

Công nghệ SLAM trong Hàng hải sông: Một sự đổi mới nhẹ, hiệu quả cao, độ chính xác cao

Ứng dụng công nghệ Multi-SLAM trong khảo sát hàng hải sông là một thực hành mang tính cách mạng, đạt được việc khảo sát nhẹ, hiệu quả và có độ chính xác cao. Với định vị tuyệt đối RTK và độ chính xác đám mây điểm cấp centimet, khảo sát cầu hàng hải đã phát triển từ "ước lượng điểm đơn lẻ" sang "nhận thức chính xác 3D toàn diện". Điều này cung cấp nền tảng kỹ thuật số vững chắc cho hàng hải thông minh, hành trình an toàn và quản lý vòng đời cầu.

Từ sông Cạn Giang thơ mộng với "hoàng hôn buông xuống và chim nhạn bay đơn độc" đến "bản sao kỹ thuật số" được hỗ trợ bởi đường thủy thông minh, Thiên Bảo Lưới tiếp tục sử dụng công nghệ SLAM để tạo ra các bản đồ kỹ thuật số 3D có độ chính xác cao cho các cây cầu vượt sông. Trong tương lai, chúng tôi sẽ tiếp tục dẫn đầu trong lĩnh vực công nghệ khảo sát, cung cấp các giải pháp 3D nhẹ và có độ chính xác cao cho nhiều dự án thủy lợi, giao thông vận tải và đô thị hơn.