Thông thường, LiDAR được sử dụng để đo đạc trên mặt đất và Sonar (sóng siêu âm) được sử dụng trong môi trường nước. Nhưng trong một số trường hợp LiDAR cũng có thể được sử dụng trong các ứng dụng dưới nước. Do đó khiến người sử dụng có những thắc mắc rằng công nghệ nào phù hợp với dự án của mình? Trong bài viết dưới đây, Đất Hợp sẽ phân tích sự khác biệt giữa LiDAR và Sonar, cũng như ưu điểm và nhược điểm của cả 2 kỹ thuật khảo sát này.

So sánh phương thức hoạt động của LiDAR và Sonar dưới nước

Hãy nghĩ đến những lúc bạn nghe các tiếng vang của còi xe, tiếng sấm chớp… Các tiếng vang này xảy ra khi sóng âm được các vật thể phản xạ lại bạn. Hiện tượng tự nhiên này là nguyên lý cơ bản của cả LiDAR và sóng siêu âm. Cả hai công nghệ LiDAR và Sonar đều truyền sóng qua từng xung phát để phát hiện các vật thể xung quanh. Các xung quay trờ lại sau đó được đo để xác định tốc độ và khoảng cách.

LiDAR và Sonar, khác nhau như thế nào?

Thiết bị LiDAR hoạt động bằng cách phát tia laser và đo các tín hiệu phản hồi từ các tia laser này.

Sự khác biệt chính giữa 2 loại cảm biến này là loại tín hiệu được phản xạ từ vật thể: LiDAR sử dụng xung ánh sáng và sonar sử dụng sóng âm thanh. Cả hai đều thu thập và phân tích dữ liệu có thể được sử dụng để tạo ra hình ảnh của bề mặt được khảo sát, dù trên đất liền hay dưới mặt nước.

So sánh LiDAR Sonar
Nguyên lý hoạt động LiDAR, hay Li(ght) D(etection) A(nd) R(anging), được sử dụng để xác định khoảng cách giữa các xung ánh sáng và vật thể. Các xung ánh sáng này, khi kết hợp với GPS và các điểm dữ liệu khác, sẽ tạo ra thông tin ba chiều chính xác về hình dạng khu vực khảo sát và các đặc điểm bề mặt của nó.

Đầu ra LiDAR thường được sử dụng để tạo bản đồ 3D. Các xung laser LiDAR di chuyển với tốc độ ánh sáng, do đó làm tăng tốc độ và độ chính xác của dữ liệu được thu thập. LiDAR có thể được sử dụng ở bất cứ đâu và có thể nhìn xuyên qua các vật thể như ngọn cây và thảm thực vật. LiDAR thậm chí có thể xuyên qua nước, mặc dù không phải không có những hạn chế .

 Sonar, hay còn gọi là So(und) N(avigation) A(nd) R(adar), giống như LiDAR ở chỗ nó sử dụng các xung tín hiệu để phát hiện khoảng cách, nhưng tín hiệu truyền đi bao gồm sóng âm thanh chứ không phải xung ánh sáng.

Tương tự như cách cá heo giao tiếp bằng cách sử dụng khả năng định vị bằng tiếng vang, sóng siêu âm phản xạ khỏi một vật thể, phản xạ trở lại cảm biến và sau đó dữ liệu được sử dụng để xác định khoảng cách. Âm thanh truyền qua nước tốt hơn ánh sáng và có thể dễ dàng chạm tới đáy đại dương hơn.
Các loại thiết bị 2 loại thiết bị LiDAR:

  • LiDAR đo địa hình thu thập dữ liệu từ trên không để tính toán độ cao của địa hình so với mốc cạo độ. Đây là một trong những cảm biến chính xác nhất để xác định khoảng cách và hình ảnh kỹ thuật số.
  • LiDAR đo độ sâu, hay LiDAR được sử dụng trong các ứng dụng đo dưới nước, giúp tính toán độ sâu của địa hình dưới bề mặt nước. Kỹ thuật LiDAR này có những hạn chế do đặc điểm tương tác của ánh sáng với nước, bao gồm khúc xạ và hấp thụ ánh sáng.
 2 loại thiết bị Sonar:

  • Sonar thụ động (Passive Sonar) sử dụng các cảm biến để lắng nghe bất kỳ âm thanh nào phát ra từ độ sâu của nước. Khi một vật thể hoặc sinh vật biển phát ra sóng âm thanh, cảm biến sẽ phân tích nó để xác định loại nguồn phát ra âm thanh.
  • Sonar hoạt động (Active Sonar) phát ra sóng âm thanh và một bộ phận thu tín hiệu chờ chúng phản xạ từ các vật thể. Bằng cách tính toán thời gian để sóng âm quay trở lại bộ thu tín hiệu, có thể ước tính được khoảng cách đến vật thể.

So sánh ưu điểm và nhược điểm của LiDAR và Sonar dưới nước

Đại dương bao la và huyền bí. Nó hiếm khi được khám phá vì độ sâu, thiếu oxy và tầm nhìn. LiDAR đo độ sâu giúp các cuộc thám hiểm xuống đáy đại dương, vốn thường tốn kém và nguy hiểm, lại dễ thực hiện hơn. Có những hạn chế đối với cách tiếp cận này. Một khi ánh sáng xuyên qua nước, nó sẽ mất năng lượng và tia laser di chuyển càng sâu thì càng mất nhiều năng lượng. Các xung ánh sáng không dễ dàng truyền qua nước, do đó, hành trình khứ hồi tới vật thể và quay lại có thể không chuyển đổi dữ liệu chính xác nhất.

LiDAR và Sonar, khác nhau như thế nào?

Thiết bị đo sâu bằng LiDAR.

Một vấn đề khác trong việc thu thập dữ liệu chính xác là hiện tượng khúc xạ, xảy ra khi nước làm cong ánh sáng. Các yếu tố khác bao gồm độ đục của nước có thể cản trở kết quả vì tín hiệu LiDAR có thể không chạm tới đáy bề mặt.

Ưu điểm và nhược điểm của công nghệ sử dụng Sonar là một trong số ít công nghệ hoạt động hiệu quả dưới nước và có giá thành tương đối phải chăng. Có thể đi xa trong môi trường nước và tốc độ của sóng âm cho phép sonar cực kỳ hữu ích trong việc chụp ảnh đáy biển. Tuy nhiên, do tiếng ồn và sự giao thoa của sóng âm nên có nhiều rủi ro đối với sinh vật biển. Ngoài ra, tiếng ồn xung quanh và các sóng âm sai khác thường ảnh hưởng đến độ chính xác của dữ liệu.

LiDAR và Sonar, khác nhau như thế nào?

2 loại thiết bị Sonar.

Vậy thiết bị nào phù hợp với công việc của bạn ?

Nó thực sự phụ thuộc vào phạm vi dự án của bạn. LiDAR sẽ mang lại kết quả chính xác hơn ở vùng nước nông hoặc nước trong, nhưng người dùng thường sẽ gặp phải những trở ngại làm giảm độ chính xác. Sonar được thiết kế cho các ứng dụng dưới nước, tuy nhiên, trong điều kiện tốt, dữ liệu thu thập được không chính xác như LiDAR .

Nếu quý khách hàng có nhu cầu tư vấn thêm về LiDAR và Sonar, cũng như giải pháp, thiết bị phù hợp với dự án và công việc, hãy liên hệ ngay đến HOTLINE 0903 825 125 để được hỗ trợ tư vấn nhanh chóng nhất!

>>> Xem thêm: Ứng dụng Sonar quét sườn trong điều tra địa chất, khoáng sản biển