Chat Zalo

Công nghệ đo đạc bằng UAV

1. TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ BAY KHÔNG NGƯỜI LÁI

Cấu tạo hệ thống chụp ảnh hàng không kỹ thuật số bằng máy bay không người lái (UAV) để xây dựng bản đồ địa hình được chia thành 4 thành phần chính: Hệ thống máy bay; Máy ảnh kỹ thuật số; Trạm điều khiển mặt đất và Trạm xử lý ảnh tạo mô hình số mặt đất.

1.1 Hệ thống máy bay không người lái

Hệ thống máy bay bao gồm: Thân máy bay, đầu thu GPS, cảm biến tốc độ gió, cảm biến độ cao, cảm biến áp xuất, cảm biến cân bằng và bộ thu phát tín hiệu. Ngoài ra trên máy bay còn mang theo 1 quả pin dùng để cung cấp nguồn điện cho toàn bộ các thiết bị trên máy bay.

Máy bay không người lái có nhiều hình dạng và kích cỡ khác nhau, mỗi loại đều có những ưu điểm và nhược điểm riêng, do đó tùy từng công việc cụ thể mà người sử dụng lựa chọn loại máy bay phù hợp. UAV được chia ra làm 2 loại chính theo cấu tạo là máy bay cánh cố định (Fixed Wing UAV) và máy bay cánh quay (Rotary Wing UAV).

1.2 Máy ảnh kỹ thuật số

Thông thường các máy ảnh sử dụng để chụp ảnh mặt đất gắn trên máy bay không người lái (UAV) là các loại máy ảnh kỹ thuật số có kích thước nhỏ gọn, có tiêu cự cố định và khả năng lấy nét tự động.

1.3 Trạm điều khiển mặt đất

Mỗi hệ thống máy bay không người lái (UAV) đều phải được điều khiển bằng trạm điều khiển mặt đất. Cấu tạo của trạm điều khiển mặt đất bao gồm 2 bộ phận chính:

Thứ nhất: Máy tính bảng hoặc điện thoại thông minh được cài đặt phần mềm lập trình bay và điều khiển bay. Đây là các phần mềm chuyên dụng để thiết kế bay, điều khiển bay và có thể lập kế hoạch vị trí hướng cất cánh, hạ cánh tại thực địa.

Thứ hai: Bộ điều khiển có thiết bị thu phát tín hiệu dùng để kết nối máy tính bảng với máy bay.

Tay điều khiển dùng để kết nối với máy bay

Máy tính bảng hoặc điện thoại thông minh được cài đặt phần mềm điều khiển DJI Go hoặc phần mềm điều khiển khác

Phần mềm được cài trên điện thoại thông minh hoặc máy tính bảng dùng để điều khiển các máy bay của một số hãng máy bay UAV

1.4 Trạm xử lý ảnh tạo mô hình số mặt đất

Trạm xử lý ảnh bao gồm máy tính trạm Workstations có cấu hình mạnh được cài đặt phần mềm chuyên xử lý ảnh máy bay để tạo mô hình số mặt đất. Đặc điểm chung của các phần mềm xử lý này là từ các bức ảnh số được chụp từ UAV với độ phủ từ 70 - 90% sau khi xử lý sẽ tạo ra mô hình đám mây điểm (Point Cloud), mô hình số bề mặt (DSM), mô hình số độ cao (DEM) và ảnh trực giao (Orthomosaic).

2. QUY TRÌNH THỰC HIỆN

Công tác chuẩn bị bao gồm hoạch định vị trí và phạm vi cần bay chụp, kiểm tra vùng cấm bay, tiếp đến là kiểm tra các điều kiện thời tiết có phù hợp cho công tác bay chụp hay không. Việc kiểm tra điều kiện thời tiết và vùng cấm bay được thực hiện bởi phần mềm UAV Forecast được cung cấp miễn phí, chạy trên hệ điều hành iOS hoặc Android.

Khi các điều kiện để tiến hành thủ tục bay đảm bảo, tiếp đến là thiết kế tuyến bay bằng phần mềm chuyên dụng và tiến hành bay chụp ảnh.

Máy bay không người lái sẽ bay chụp ảnh theo một tuyến đã bố trí sẵn. Giữa các tấm ảnh kề nhau trên một tuyến có độ phủ lên nhau và được gọi là độ phủ dọc, ký hiệu là p, đơn vị tính là % của kích thước tấm ảnh:
Diện tích chồng lên nhau của hai tấm ảnh kề nhau trong cùng một đường bay được gọi là diện tích phủ dọc (overlap).

Diện tích chồng phủ giữa hai loạt tấm ảnh trong hai dải bay liền kề nhau được gọi là diện tích phủ bên (sizelap).

Trong trường hợp nghiên cứu chi tiết nhất, độ phủ bên phải đạt 30% còn độ phủ dọc phải đạt là 60%.

Sau khi có kết quả bay chụp,số liệu bay chụp bao gồm ảnh số và tọa độ các điểm khống chế ảnh được đưa vào phần mềm xử lý ảnh Agisoft Photoscanhoặc các phần mềm xử lý ảnh có chức năng tương tương tự để ghép ảnh và tạo mô hình số mặt đất.Để có được kết quả tốt hơn còn sử dụng một số phần mềm xử lý ảnh kỹ thuật số khác như GlobalMapper, Photoshop…

Trên cơ sở nội dung công việc cụ thể và trình tự thực hiện từng bướcta đưa ra quy trình bay chụp và xử lý số liệu được mô tả như sau:

Quy trình bay chụp và xử lý số liệu