Thành lập bản đồ ứng dụng UAV giúp đem đến những dữ liệu nhanh chóng và chính xác cho công tác trắc địa. Cùng Tracdiaso.com khám phá quy trình cụ thể của giải pháp này qua bài viết sau đây.

Ứng dụng công nghệ UAV thành lập bản đồ

Thiết bị máy bay không người lái còn được gọi là UAV. Các loại máy bay được sử dụng với nhiều mục đích khác nhau, có thể là quân sự để do thám tình hình, hay dân sự để bắn súng, trồng trọt, v.v…

Khảo sát địa hình trên không là việc thu thập dữ liệu từ trên không bằng máy bay sử dụng máy ảnh độ nét cao kết hợp với máy thu vệ tinh. Độ phân giải cao cho phép người dùng sử dụng chính xác và nhanh chóng nhiều thông tin như khoảng cách, tọa độ, độ cao và khối lượng để tạo bản đồ 2D và 3D chi tiết của khu vực nghiên cứu.

Quy trình thành lập bản đồ bằng công nghệ UAV

Lên kế hoạch bay (Mission Planning) 

Để hình thành bản đồ bằng bay chụp không ảnh đem lại kết quả, cần lên kế hoạch bay chi tiết, cụ thể là: 

• Chuẩn bị thiết bị bay: Tuỳ thuộc vào từng dự án và mục đích của bản đồ cần hình thành có thể sử dụng thiết bị bay khác nhau. Ví dụ: Đối với những khu vực có độ phủ thấp, nên lựa chọn MultiRotor Drones (nhiều động cơ cánh quạt) sẽ tiết kiệm thời gian hơn là loại Fixed Wing Drones (cánh bằng) hoặc VTOL-Vertical take-off and landing (cất và hạ cánh thẳng đứng, bay song song, kết hợp cả cánh quạt và cánh ngang) . 
• Lựa chọn phương pháp nắn chỉnh tâm ảnh: Có 3 phương pháp cân chỉnh tâm ảnh người đo nên sử dụng trước khi tiến hành bay nhằm thu nhận thông tin lập bản đồ, đó là: Phương pháp điểm khống chế mặt đất (GCP) , Phương pháp đo động thời gian thực (RTK) và Phương pháp đo động hậu xử lý (PPK) . Việc sử dụng phương pháp nào sẽ quyết định đến việc phân bổ thời gian, nguồn lực thực hiện và độ chính xác của số liệu thu nhận được. 
• Lựa chọn tuyến bay: Bao gồm chuyến bay 2D/3D/tuyến. 
• Dự kiến độ cao bay (Fly height) : Mỗi loại máy bay có một giới hạn độ cao bay khác nhau, vì vậy, nên xây dựng kế hoạch cho độ cao bay của Drone nhằm đảm bảo vùng bao phủ rộng và cung cấp nhiều thông tin nhất. 
• Lựa chọn độ phủ: Bao gồm hai độ phủ là độ phủ thẳng đứng do đó độ phủ nghiêng (Overlap) . 
• Lựa chọn độ phân giải mặt đất (Ground Sampling Distance – GSD) : Là kích thước một điểm ảnh (pixel) của bức ảnh hàng không được chụp trên mặt đất hoặc là cự ly lấy mẫu trên mặt đất. 
• Lựa chọn điểm khống chế mặt đất (GCP) : Là những khu vực (đối tượng) được chiếu nằm trên mặt đất có vị trí địa lý (toạ độ) đã xác định. 

Thu thập dữ liệu (Data Collection) 

Trước khi bắt đầu thu thập dữ liệu, cần đảm bảo đầy đủ những yếu tố trên để quá trình lập bản đồ bằng máy bay chụp không ảnh diễn ra thuận tiện và an toàn: 

• Chuẩn bị giấy phép bay: Tại Việt Nam, trước khi máy bay cất cánh, cần tiến hành kiểm tra giấy phép bay tại địa điểm dự kiến bay, giờ bay, lộ trình bay. .. theo quy định nhằm đảm bảo thiết bị không bị bắn hạ và làm ảnh hưởng nghiêm trọng đến vùng lân cận. 
• Tìm hiểu về an toàn trước khi bay và cách vận hành bay: Những chế độ an toàn trước khi bay và cách vận hành là vô cùng cần thiết trong mỗi chuyến bay. Càng hiểu sâu về cách thức này sẽ giúp người thao tác dễ dàng hơn trong việc giải quyết những tình huống nảy sinh trong mỗi chuyến bay. 
• Đảm bảo môi trường bay tốt: Điều kiện bay thường bao gồm thời tiết (gió, bão, tuyết. ..) và nơi cất cánh (có bị ảnh hưởng bởi cây cối, nhà cửa hoặc diện tích quá nhỏ không phù hợp để cất cánh hay không) . Tránh bay trong những điều kiện thời tiết nguy hiểm như sóng lớn, bão mạnh. .. để tránh gây thiệt hại (máy bay bị chìm) và dữ liệu thu thập không đầy đủ. 

Xử lý dữ liệu (Processing) 

Xử lý dữ liệu là khâu rất cần thiết khi đưa ra kết luận của lập bản đồ bằng máy bay chụp không ảnh. Việc xử lí hình ảnh liên quan đến các yếu tố sau: 

• Nắn sửa ảnh: Nhằm chuyển đổi những ảnh quét đang ở toạ độ hàng và cột của Pixel sang toạ độ chuẩn (toạ độ tĩnh – hệ toạ độ địa lý hay toạ độ phẳng) để loại bỏ sai số các điểm ảnh do góc nghiêng của máy tạo nên, giảm sai số điểm ảnh do chênh cao địa hình và đưa ảnh về kích thước của vùng đã thành lập. 
• Tìm điểm đặc trưng (Field point) : Là điểm ảnh nằm giữa những tấm hình chụp được. 
• Tạo điểm trực giao (Orthophoto) : Là hình ảnh chụp bầu trời khi hình chiếu trung tâm của nó đã được chuyển đổi thành hình chiếu chính. 
• Xây dựng mô hình đám mây điểm (Point Cloud) : Là một tập hợp của các dữ liệu được hiển thị dưới dạng toạ độ không gian ba chiều X, Y, Z và giá trị cường độ – Intensity value. Khi kết hợp lại với nhau, mỗi điểm sẽ tạo nên một đám mây điểm, một tập hợp những thông tin điểm trong không gian hiển thị hình dạng hoặc đối tượng 3D một cách chi tiết và rõ ràng. 
• Tạo mô hình số DSM/DTM/DEM: DSM là mô hình bề mặt trên (trái đất) của những vật thể trên không gian. Dtm là mô hình số địa hình, miêu tả bề mặt mặt đất nhưng không chứa nhiều thành phần vật chất trên đó. Dem (Digital Elevation Model) là mô hình về độ cao được đo bởi tổng chiều cao của bề mặt đất, độ cao của lớp đất và của mực nước biển. 
• Xây dựng mô hình lưới (3 D Mesh) : Là định dạng mô hình 3D chứa nhiều đối tượng dưới dạng tệp “lưới” 3 D; tạo nên một biểu diễn kỹ thuật số của các cấu trúc không gian bằng việc dùng một tập hợp các đa giác để tạo ra bề mặt của mỗi vật thể. 

Quá trình xử lý dữ liệu đòi hỏi các kỹ năng chuyên môn từ người thực hiện. Ngoài việc nắm vững các kỹ thuật chuyên môn cần am hiểu về phần mềm xử lý hình ảnh cùng với quy trình nghiệp vụ để việc xử lý dữ liệu được thực hiện nhanh chóng và chuẩn xác, kết quả đưa ra đáp ứng yêu cầu công việc. 

Đánh giá lại độ chính xác (Accuracy analysis) 

Việc đánh giá lại kết quả sau khi xử lý là đặc biệt quan trọng, nó cho thấy quá trình thu thập dữ liệu có đạt được mục tiêu đã đặt ra (ở bước 1) hay không và dữ liệu sau khi phân tích có đáp ứng với những yêu cầu nhiệm vụ tiếp theo hay không. Các yếu tố phải kiểm tra lại bao gồm: Độ phân giải mặt đất (GSD) , Xác định điểm khống chế mặt đất (Ground Control Point – GCP) và Sai số mô hình số DTM/DSM/DEM. 

Độ chính xác khi thiết lập bản đồ bằng máy chụp không ảnh phải đáp ứng đủ các yêu cầu của nhà nước đặt ra, ví dụ như: 

• Thông tư 68/2015/TT-BTNMT QUY ĐỊNH KỸ THUẬT ĐO ĐẠC TRỰC TIẾP ĐỊA HÌNH PHỤC VỤ THÀNH LẬP BẢN ĐỒ ĐỊA HÌNH VÀ CƠ SỞ DỮ LIỆU NỀN ĐỊA LÝ TỶ LỆ 1:5 00, 1:1 000, 1:2 000, 1:5 000. 
• Thông tư 55/2013/TT-BTNMT Quy định về lập bản đồ địa chính. 
• Thông tư 25/2014/TT-BTNMT quy định về đo đạc bản đồ. 
• Thông tư số 63/2015/TT-BTNMT ngày 21 tháng 12 năm 2015 của Bộ trưởng Bộ Tài nguyên và Môi trường quy định chi tiết về lập, kiểm tra và nghiệm thu công trình, sản phẩm đo đạc và bản đồ. 
• Thông tư 08/2017/TT-BTNMT Quy định về đo đạc trên ảnh viễn thám. 
• Thông tư 09/2017/TT-BTNMT Quy định về quản lý và cập nhật cơ sở dữ liệu viễn thám quốc gia. 
• Thông tư 10/2017/TT-BTNMT Quy định việc lập bản đồ địa hình bằng ảnh viễn thám tỷ lệ 1:5. 000, 1:1 0.000, 1:5 00.000, 1:1. 000.000. 

Biên vẽ địa hình, địa vật (CAD – Drafting linework, Map) 

Sử dụng dữ liệu sau khi phân tích và đánh giá kết hợp với nhiều công cụ khác để biên vẽ địa chất, thuỷ văn. Ví dụ như: 

• Mô hình bề mặt (TIN) . 
• Đường đồng mức/Điểm độ (Contour line) . 
• Điểm độ cao. 
• Số hoá các đối tượng từ hình ảnh. 

Biên tập bản đồ (Mapping) 

Biên tập bản đồ là khâu cuối cùng của quá trình lập bản đồ trên máy chụp không ảnh. Để vẽ 3D, cần làm: 

• Xây dựng công trình bản đồ, mặt cắt, mô hình 3D. 
• Tính toán khối lượng, mặt cắt. 
• Chuẩn hoá số, ký hiệu, tỷ lệ. 
• Kiểm tra công bố chất lượng

Dịch vụ đo đạc địa chính, thành lập bản đồ ứng dụng công nghệ UAV

Tracdiaso.com cung cấp các giải pháp và dịch vụ lập bản đồ UAV chuyên nghiệp nhằm phát triển nền tảng kỹ thuật số dữ liệu trắc địa đầu tiên của Việt Nam. Giải pháp cung cấp:

Fly 3D phân tích, vẽ hình vẽ bản đồ, khảo sát địa chất phục vụ thiết kế, quy hoạch, xây dựng, san lấp mặt bằng, v.v.

Chi phí khảo sát địa hình UAV dựa trên nhiều yếu tố như: nhu cầu, yêu cầu thị trường, tính khả thi và thông số kỹ thuật, và các yếu tố liên quan khác. Đồng thời, chúng tôi cung cấp dịch vụ đo đạc trực tuyến đầu tiên tại Việt Nam, cho phép bạn xem phim 2D, 3D, VR 360,…

Xem thêm: Công ty đo đạc trắc địa ứng dụng công nghệ UAV