Đo đạc bản đồ bằng UAV PPK vs RTK là một chủ đề quan trọng trong lĩnh vực khảo sát địa chất và địa lý. Cả hai phương pháp PPK (Post-Processed Kinematic) và RTK (Real-Time Kinematic) đều sử dụng máy bay không người lái (UAV) kết hợp với công nghệ định vị GNSS để thu thập dữ liệu địa lý với độ chính xác cao. Tuy nhiên, hai phương pháp này có những đặc điểm riêng biệt và được ưu ái trong các ứng dụng khác nhau.

Giới thiệu về đo đạc bản đồ bằng UAV PPK vs RTK

Các phương tiện bay không người lái (UAV) ngày càng được sử dụng rộng rãi nhờ vào những đặc điểm nổi trội của chúng như chi phí thấp, tính đa nhiệm, cơ động tốt, hiệu quả cao và mức bức xạ thấp. Điều này làm cho UAV trở thành công cụ quan trọng được ứng dụng trong cả lĩnh vực sản xuất quân sự và dân dụng.

Sự phát triển của công nghệ định vị GPS cũng đóng vai trò quan trọng trong việc nâng cao khả năng khảo sát và lập bản đồ bằng UAV. Hiện nay, phương tiện bay không người lái sử dụng GPS để định vị và dẫn đường nhờ vào các đặc tính đo lường trong mọi thời tiết và độ chính xác cao của GPS. Tuy nhiên, độ chính xác của việc định vị điểm đơn GPS trên UAV vẫn còn hạn chế.

Trong quá trình khảo sát, việc thiết lập các điểm kiểm soát hình ảnh để sửa sự biến dạng của hình ảnh từ trước đây đã làm tăng khối lượng công việc đáng kể. Đặc biệt là ở những địa hình khó khăn như núi non, sông suối, nhân viên hiện trường gặp khó khăn khi thiết lập các điểm kiểm soát hình ảnh. Điều này đã thúc đẩy việc nghiên cứu và áp dụng các công nghệ định vị như RTK (Real-Time Kinematic) và PPK (Post-Processed Kinematic) nhằm nâng cao độ chính xác của các điểm định vị GPS trên không.

Cả hai phương pháp RTK và PPK đều hứa hẹn mang lại độ chính xác đến từng centimet cho việc định vị trên UAV. Trong bài viết này, chúng tôi sẽ tiến hành phân tích và so sánh hai nguyên lý kỹ thuật RTK và PPK để tìm ra phương pháp định vị GPS phù hợp nhất và tiềm năng hơn cho công việc khảo sát địa hình bằng UAV.

Đo đạc bản đồ bằng UAV PPK vs RTK có gì khác?

Đo đạc bản đồ bằng UAV PPK

Quy trình khảo sát địa hình bằng máy bay không người lái PPK (Drone PPK) bao gồm các bước sau:

1. Máy bay không người lái PPK được trang bị máy thu PPK GNSS trên máy bay để thu thập dữ liệu từ các vệ tinh. Trong quá trình bay, máy bay ghi lại tín hiệu từ các vệ tinh, nhưng dữ liệu này sẽ được sử dụng sau khi chuyến bay kết thúc.

2. Dữ liệu vệ tinh thu thập từ máy thu GNSS tại trạm Base (đặt trên mặt đất) gần đó. Sau khi chuyến bay kết thúc, dữ liệu này được sử dụng để sửa lỗi tín hiệu vệ tinh, từ đó cải thiện độ chính xác vị trí của ảnh chụp xuống phạm vi tính bằng centimet.

3. Trong công nghệ PPK, không cần liên kết giữa Base GNSS đến trạm Base Drone và cũng không cần liên kết giữa Base Drone và Drone để cải thiện độ chính xác của ảnh chụp. Phương pháp này chỉ yêu cầu thu thập tín hiệu từ trạm Base Drone và Drone.

4. Khi máy bay không người lái hạ cánh, một quy trình hiệu chỉnh độ chính xác của ảnh được thực hiện thông qua một phần mềm phù hợp. Sau đó, dữ liệu với độ chính xác tuyệt đối đã được hiệu chỉnh sẵn sàng để sử dụng trong việc thành lập bản đồ.

Phương pháp PPK yêu cầu hai đường liên lạc không đổi để điều chỉnh dữ liệu vị trí từ các vệ tinh:

1. Đường truyền tín hiệu giữa vệ tinh và trạm Base GNSS hoặc mạng CORS.

2. Đường truyền tín hiệu giữa vệ tinh và máy bay không người lái.

Tuy nhiên, khác với phương pháp RTK, PPK không yêu cầu duy trì liên kết giữa trạm Base GNSS và trạm Base Drone cũng như liên kết giữa trạm Base Drone và máy bay không người lái. Nhờ vậy, PPK đem lại hiệu chỉnh dữ liệu vị trí đáng tin cậy hơn và quy trình thiết lập dễ dàng hơn.

Nếu bạn đã từng thực hiện đo đạc bằng máy bay không người lái, chắc chắn bạn đã trải qua tình huống gián đoạn tín hiệu xảy ra thường xuyên. Khi tín hiệu bị mất, bạn phải mất công để thiết lập lại chuyến bay hoặc thậm chí không thể thực hiện được do điều kiện vật cản. Điều này làm cho dữ liệu thu thập không đầy đủ cho toàn bộ dự án và độ chính xác vị trí ảnh chụp bị giảm xuống khi sử dụng phương pháp RTK.

Đo đạc bản đồ bằng UAV RTK

• Máy bay không người lái RTK được trang bị máy thu GNSS RTK, cho phép nó thu thập dữ liệu từ vệ tinh và trạm Base (đặt trên mặt đất) để tăng cường độ chính xác vị trí trên ảnh chụp trong thời gian thực khi bay.
• Tuy dữ liệu vệ tinh cung cấp thông tin về vị trí, nhưng nó có thể dễ bị lỗi do các yếu tố như chậm trễ tầng đối lưu, và vấn đề này giới hạn độ chính xác tối đa xuống cấp khoảng 1 mét.
• Để khắc phục hạn chế này, dữ liệu từ trạm mặt đất được sử dụng để điều chỉnh tín hiệu vệ tinh, giúp nâng cao đáng kể độ chính xác vị trí xuống cấp tính bằng centimet. 
• Cùng với đó, trong công nghệ Drone RTK, tín hiệu từ trạm Base GNSS được liên tục kết nối với máy bay không người lái thông qua trạm Base của Drone đặt tại khu vực bay chụp. Điều này đảm bảo rằng dữ liệu địa lý được cập nhật và điều chỉnh liên tục trong quá trình bay.
• Khi máy bay không người lái hạ cánh, nếu tất cả các tín hiệu duy trì ổn định, dữ liệu ảnh có tọa độ chính xác tuyệt đối, tạo điều kiện thuận lợi cho việc hậu xử lý và thành lập bản đồ với độ chính xác cao.

Để thực hiện khảo sát bằng Drone RTK, quá trình đo đạc đòi hỏi 4 đường truyền tín hiệu không đổi như sau:

1. Đường truyền tín hiệu giữa vệ tinh và máy bay không người lái: Đây là đường truyền tín hiệu giữa các vệ tinh và máy bay không người lái, cung cấp thông tin định vị cho drone trong quá trình bay.

2. Đường truyền tín hiệu giữa vệ tinh và trạm Base GNSS hoặc mạng CORS: Đường truyền này kết nối các vệ tinh với trạm Base GNSS hoặc mạng CORS (Continuous Operating Reference Station) để cung cấp thông tin định vị chính xác cho trạm Base.

3. Đường truyền tín hiệu giữa trạm Base GNSS hoặc CORS/VRS và trạm Base Drone: Đây là đường truyền giữa trạm Base GNSS hoặc trạm CORS/VRS (Virtual Reference Station) với trạm Base của Drone, giúp truyền tải thông tin định vị chính xác từ trạm Base xuống drone trong quá trình bay.

4. Đường truyền tín hiệu giữa trạm Base Drone và Drone: Cuối cùng, đường truyền này kết nối trạm Base của Drone với Drone chính, đảm bảo dữ liệu định vị liên tục được gửi và nhận trong quá trình thực hiện khảo sát.

Kỹ thuật Drone RTK mang đến độ chính xác cao, nhưng điều kiện thực tế có thể gặp một số trở ngại như chướng ngại vật chặn tín hiệu hoặc khoảng cách máy bay không người lái bay xa vùng phủ của tín hiệu. Những trường hợp này có thể làm gián đoạn đường truyền tín hiệu, dẫn đến mất độ chính xác của ảnh chụp so với dự kiến. Tuy nhiên, trong trường hợp tốt nhất, nếu đường truyền giữa Base GNSS và máy bay không người lái được kết nối liên tục, độ chính xác có thể tương đương với phương pháp PPK (Post-Processed Kinematic).