Đo đạc, khảo sát địa hình bằng flycam (UAV) – Bước tiến mới trong đo đạc trắc địa

Sự tiến bộ của khoa học công nghệ đã và đang giúp con người đưa ra những giải pháp đo đạc tối ưu, nhằm giảm thiểu sức lao động, chi phí sản xuất mà vẫn mang lại hiệu quả kinh tế cao. Vài năm trở lại đây, với sự ra đời và phát triển của công nghệ bay chụp và xử lý ảnh đã và đang đưa công tác trắc đạc lên tầm cao mới và đang dần trở thành biện pháp đo đạc tối ưu cho những khu vực khó tiếp cận và có diện tích lớn.

1. Một số khái niệm về công nghệ bay chụp

1.1. UAV là gì?

UAV là viết tắt của Unmanned aerial vehicle, có nghĩa là thiết bị bay không người lái, hoặc máy bay không người lái, là tên gọi chỉ chung cho các loại máy bay mà không có phi công ở buồng lái và được điều khiển từ xa từ trung tâm. Loại máy bay này được dùng để phục vụ cho mục đích trinh thám quân sự, hoặc dân sự. Loại tổ hợp máy bay này có khả năng tự động hóa các hoạt động của máy bay cao, không đòi hỏi những trang thiết bị hàng không đặc chủng, giá thành khai thác sử dụng và bảo trì hệ thống để phục vụ lâu dài rẻ, trong quân sự, loại máy bay này có đặc tính tấn công chớp nhoáng.

 

1.2. Drone là gì?

Thiết bị dùng cho quay phim chụp ảnh trên không (drone with camera) hay thường bị gọi nhầm tại Việt Nam là flycam, là một loại thiết bị bay không người lái có lắp camera hay máy ảnh để quay phim hoặc chụp ảnh từ trên cao. Nó được điều khiển từ xa bằng trình điều khiển riêng biệt hoặc có thể kết nối vào điện thoại, máy tính bảng để điều khiển qua sóng wifi. Ngày nay các thiết bị này được sử dụng rộng rãi trong lĩnh vực quay phim, chụp ảnh từ trên cao.

Tuy nhiên khi sử dụng các thiết bị này tại Việt Nam, chủ máy cần phải được cơ quan có thẩm quyền cấp phép sử dụng, đặc biệt là tại các địa điểm quan trọng về quân sự, chính trị, hoặc trên vùng đất công cộng... cũng như quan hệ với quyền riêng tư của cá nhân hay cộng đồng khác. Hiện nay tại thị trường Việt Nam, có khá nhiều các đơn vị đang cung cấp các thiết bị bay chụp của nhiều thương hiệu khác nhau như: DJI, Autel Robotics, Parrot, PowerVision, Yuneec, Gopro Karma…

 

2. Khảo sát bằng công nghệ bay chụp là gì?

 

Khảo sát bằng công nghệ bay chụp là việc sử dụng một thiết bị bay chụp (UAV hoặc Drone) để lấy dữ liệu từ trên không bằng camera độ nét cao kết hợp với bộ thu tín hiệu hiệu vệ tinh GPS 2 tần số. Khu vực cần khảo sát sẽ được chụp rất nhiều hình ảnh với độ phân giải cao, ở nhiều góc độ khác nhau, mỗi bức ảnh sẽ có độ chồng lấn lên nhau và mỗi một bức ảnh cụ thể sẽ được gắn một tọa độ cho riêng mình.

Dựa vào các hình ảnh có cùng tọa độ được chụp từ nhiều góc khác nhau, kết hợp với phần mềm xử lý như 3Dsurvey, Agisoft Photoscan, Drone Doploy… người sử dụng có thể lập bản đồ 2D, 3D chi tiết của khu vực cần khảo sát và có thể khai thác được nhiều thông tin như khoảng cách, tọa độ, cao độ, thể tích với độ chính xác cao.

So với máy bay có người lái hoặc sử dụng ảnh vệ tinh, việc sử dụng máy bay không người lái thuận tiện hơn do có khả năng bay ở độ cao thấp, mang lại những dữ liệu trực quan hơn, chính xác hơn, tiết kiệm thời gian và chi phí, hơn nữa có thể khảo sát trong hầu hết các điều kiện thời tiết như sương mù, nhiều mây…

 

3. Độ chính xác của việc sử dụng thiết bị bay chụp không người lái vào khảo sát địa hình

 

Độ chính xác của phương pháp sử dụng thiết bị bay chụp phụ thuộc vào khá nhiều yếu tố:

• Với mỗi loại máy bay khác nhau sẽ có những thông số kỹ thuật khác nhau: Thông số kỹ thuật của máy bay cùng chất lượng của những bộ phận cấu thành của nó. Máy bay càng hiện đại, các thiết bị càng tiên tiến, càng mang lại độ chính xác cao.

• Độ cao của máy bay khi bay khảo sát: khi bay ở độ cao thấp sẽ có độ nét, độ chi tiết cao hơn, khi bay ở độ cao lớn độ tổng quan tốt, thu được khu vực đo rộng nhưng bị giảm độ chi tiết.

• Phụ thuộc yếu tố địa vật khu đo: độ che phủ của cây cối, thảm thực vật trên địa hình khảo sát

• Phương pháp, kỹ thuật bay của người điều khiển thiết bị.

• Kỹ thuật, kinh nghiệm xử lý nội nghiệp.

• Phần mềm xử lý ảnh: Pix4D ghép ảnh vùng nước còn hạn chế, Agisoft Photoscan ghép ảnh vùng nước tốt nhưng ảnh mặt bằng hay bị xé…

• Trong điều kiện thời tiết tốt, địa hình tối ưu cùng cơ sở vật chất hiện đại, kết hợp cùng với các kỹ sư lâu năm trong ngành trắc địa, độ chính xác của việc khảo sát bằng máy bay không người lái có thể đạt đến từ 0.7 cm đến 1 cm.

 

4. Ưu điểm của việc khảo sát địa hình bằng thiết bị bay chụp

 

Với sự phát triển ngày càng nhanh của công nghệ bay chụp, việc ứng dụng công nghệ bay chụp mang lại hiệu quả kinh tế rất cao. Trong đó, việc áp dụng khảo sát địa hình không những tiết kiệm chi phí và còn đẩy nhanh tiến độ rất nhiều. Theo thực tế khảo sát, việc sử dụng công nghệ bay chụp giúp đẩy nhanh tiến độ thực hiện gấp 4 lần và giảm chi phí 70% so với các phương pháp đo đạc truyền thống. Bằng phương pháp gắn thẻ hậu kỳ (PPK geo-tagging), việc đặt tọa độ điểm đã biết (GCPs) là không cần thiết khi dùng thiết bị bay không người lái. Từ đó, các có thể cung cấp kết quả khảo sát nhanh hơn với chi phí thấp hơn.

Đối với những khu đo có diện tích lớn, vài chục tới vài trăm hecta, việc sử dụng phương pháp đo đạc truyền thông tốn rất nhiều thời gian. Tuy nhiên với công nghệ bay chụp sẽ giảm thiểu được tối đa thời gian thực hiện mà vẫn mang lại độ chính xác cao.

Ngoài ra ở những khu vực có địa hình nguy hiểm, phức tạp, gây khó khăn cho công tác đi lại và đo đạc. Cũng như những nơi mà các phương pháp đo đạc truyền thống không thể sử dụng được thì khảo sát địa hình bằng các thiết bị bay chụp là một phương án tối ưu, vừa đảm bảo an toàn trong đo đạc mà vẫn cung cấp rất nhiều dữ liệu địa hình, địa vật và độ cao.

Tại Việt Nam, quy định tiêu chuẩn sử dụng phương pháp bay chụp, trong đo đạc khảo sát vẫn chưa được công bố. Việc sử dụng các thiết bị bay chụp không người lái cũng cần có sự cho phép của cơ quan chức năng. Tuy nhiên vẫn áp dụng cho công tác khảo sát địa hình bằng Drone cho nghiên cứu tiền khả thi, lập quy hoạch sơ bộ 1/2000 và bước nghiên cứu quy hoạch. Để lập báo cáo có tính pháp lý, trình duyệt cơ quan chức năng thì vẫn phải làm theo các phương pháp đo đạc truyền thống. Việc sử dụng phương pháp đo đạc truyền thống dữ liệu được giới hạn bởi bản vẽ và hệ thống ký hiệu. Tuy nhiên, với việc sử dụng công nghệ bay chụp Drone sẽ thu được những thông tin trực quan, sinh động và vẫn đảm bảo độ chính xác.

 

5. Một số phần mềm xử lý ảnh bay chụp bằng Drone

5.1. Pix4D (Mỹ)

 

Pix4D: là phần mềm chuyên dụng trong việc xử lý phân tích dữ liệu ảnh bay chụp từ các thiết bị không người lái.

Ưu điểm: dễ sử dụng, hỗ trợ nhiều định dạng camera, hỗ trợ kỹ thuật tốt, liên tục cập nhật đổi mới.

Nhược điểm: giá thành cao, ghép ảnh vùng nước còn hạn chế

 

5.2. Agisoft Photoscan (Nga)

Agisoft PhotoScan là giải pháp phần mềm Agisoft PhotoScan Reviews với chức năng và chi phí phù hợp cho các doanh nghiệp từ nhỏ và vừa (SMEs) tới các doanh nghiệp lớn. Phần mềm Agisoft PhotoScan được đánh giá cao bởi cả người dùng lẫn chuyên gia trong lĩnh vực Photogrammetry Software.

Ưu điểm: hỗ trợ nhiều định dạng camera, hỗ trợ tùy chỉnh hệ tọa độ đa dạng, ghép vùng nước tốt.

Nhược điểm: giá thành cao, ảnh mặt bằng bị xé, hỗ trợ kỹ thuật chậm, chậm cập nhật đổi mới

 

6. Công nghệ bay chụp ảnh bằng thiết bị không người lái được ứng dụng trong các công tác khảo sát trắc địa nào?  

6.1. Khảo sát thành lập bản đồ địa hình - địa chính

6.1.1. Bản đồ địa chính:
Từ những bức ảnh có độ phân giải cao thu được từ các thiết bị không người lái (UAV hoặc Drone) ta có thể thành lập các mô hình trực quan, bản đồ 3D chi tiết tại các khu vực có dữ liệu kém chất lượng, lỗi thời hoặc thậm chí không có, phục vụ công tác chỉnh lý hoặc biên tập bản đồ mới .
Từ đó, các bản đồ địa chính có độ chính xác cao được tạo ra nhanh chóng, dễ dàng ngay cả trong các môi trường phức tạp, khó tiếp cận.

6.1.2. Bản đồ địa hình:
Thông qua các yếu tố địa vật, địa hình thu được trên ảnh như: mép đường, biển báo giao thông, cột đèn, cống rãnh… ta có thể thống kê biên tập bản đồ địa hình
Các bức ảnh sau khi được xử lý bằng các phần mềm chuyên dụng, những bức ảnh có cùng tọa độ và được chụp tại nhiều góc độ khác nhau có thể tạo nên mô hình độ cao, đường đồng mức, các khu đất, tòa nhà… đây là nguồn thông tin đầy đủ cho việc thành lập bản đồ địa hình.

 

6.2. Khảo sát điều tra tài nguyên đất - nước

Có rất nhiều ứng dụng bắt buộc phải triển khai trên diện rộng như ghi nhận số liệu thiên tai ngập lụt, trượt lở đất … mà nếu áp dụng các kỹ thuật truyền thống, sẽ vô cùng tốn kém kinh phí và thời gian triển khai.

Công nghệ sử dụng trong thiết bị bay không người lái hỗ trợ khả năng tiếp cận các khu vực hoặc điểm nhìn trước đây không thể tiếp cận được, đồng thời cung cấp cho người dùng các ảnh chụp và ảnh video với độ phân giải cao, đặc biệt tại các khu vực thường được coi là nguy hiểm đối với cán bộ thực địa như khu vực sạt lở đất hay giám sát nguồn nước vào mùa lũ

6.3 Đo đạc chi tiết

6.1.1. Đo khảo sát tính khối lượng đào đắp
Với việc khảo sát nhiều điểm trên thực địa bằng các thiết bị bay chụp, kết hợp với phần mềm lập bản đồ 3D, có thể đưa ra phép tính khối lượng chính xác, tiết kiệm thời gian và nhân lực.

 

6.1.2. Khảo sát lập bản đồ quy hoạch dân cư, đô thị

Sự phát triển của các khu dân cư, đô thị ngày càng dày đặc và phức tạp đòi hỏi quy hoạch chuyên sâu và do đó việc thu thập dữ liệu tốn kém thời gian và chi phí.

Nhờ các thiết bị bay chụp có thể thu thập một lượng lớn dữ liệu cập nhật trong một khoảng thời gian ngắn và với số lượng nhân công ít.

 

Mọi thông tin chi tiết xin vui lòng liên hệ:
Trung tâm Giải pháp Phần mềm và Thiết bị Công nghệ
Hotline: 0976 268 036 / 024 3974 1373