Ứng dụng công nghệ thiết bị bay không người lái trong khảo sát địa hình
Giới thiệu công nghệ
LiDAR viết tắt từ cụm từ Light Detection and Ranging là một công nghệ viễn thám chủ động dựa trên cảm biến laser. Nguyên lý hoạt động cơ bản của LiDAR có thể hiểu đơn giản như sau: Phát một chùm tia laser tới một bề mặt và đo khoảng thời gian phản xạ lại của laser.
Hình 1: Thiết bị bay không người lái (UAV) tích hợp công nghệ LiDAR
Công nghệ khảo sát 3D sử dụng thiết bị bay không người lái UAV đang dần phổ biến tại Việt Nam. Thực tế cho thấy, độ chính xác về độ cao ở khu vực đồi núi có cây che phủ rậm rạp, độ nông sâu của sông, suối, các địa vật bị che khuất chưa đạt yêu cầu kỹ thuật. Hiện nay, giải pháp tối ưu nhất cho việc nâng cao độ chính xác về độ cao trong khảo sát không ảnh là công nghệ Lidar.
Ưu điểm vượt trội của công nghệ LiDAR
Công nghệ LiDAR thể hiện nhiều ưu thế so với các công nghệ khác như có thể biểu diễn chi tiết địa hình bề mặt trái đất ở những khu vực có đặc điểm địa hình phức tạp, điều kiện thời tiết khắc nghiệt, khu vực rừng núi nhiều cây cối che phủ, khu vực đô thị có nhiều công trình kiến trúc khác nhau.
Ứng dụng công nghệ bay chụp trong khảo sát địa hình giúp rút ngắn thời gian, giảm chi phí và tăng độ an toàn cho đội ngũ. UAV gắn camera hoặc LiDAR bay theo quỹ đạo lập sẵn, thu nhận ảnh chồng phủ cao cùng dữ liệu định vị RTK/PPK. Ảnh được xử lý bằng photogrammetry để tạo đám mây điểm, mô hình số bề mặt/địa hình và ảnh trực giao có tọa độ. Kết quả đạt độ chính xác centimet khi có mốc khống chế mặt đất phù hợp.
Nguyên lý hoạt động
Cấu trúc của hệ thống LiDAR
- Bộ đầu quét (bộ cảm biến)
- Hệ thống đo quán tính (IMU)
- Hệ thống GPS, hệ thống quản lý bay
- Hệ thống camera số
- Hệ thống các thiết bị lưu trữ dữ liệu
Hình 2: Sơ đồ nguyên lý hoạt động của hệ thống LiDAR
Nguyên lý hoạt động cơ bản
- Phát xạ xung laser
- Ghi lại thông tin tín hiệu phản xạ lại
- Đo khoảng cách (Thời gian phản xạ × tốc độ)
- Xác định vị trí và độ cao của máy bay
- Tính toán chính xác vị trí của tín hiệu phản xạ
Thiết bị & Phần mềm
- Máy bay không người lái chuyên dụng dòng Enterprise
- Hỗ trợ nhiều loại camera và payload
- Thời gian bay tối đa: 31 phút
- Tầm xa điều khiển: 8km
- Trạm cơ sở RTK di động
- Độ chính xác định vị centimet
- Hỗ trợ GNSS đa tần số
- Kết nối không dây với UAV
- Cảm biến LiDAR Livox tích hợp
- Camera RGB 20MP
- 200,000 điểm/giây
- Độ chính xác cao: 3cm @ 100m
- Phạm vi quét: 450m
Quy trình công nghệ
Sơ đồ quy trình bay chụp, xử lý ảnh
Hình 3: Quy trình công nghệ bay chụp khảo sát
Sản phẩm đầu ra
Quy trình xử lý số liệu LiDAR cho phép tạo ra các sản phẩm có độ chính xác cao:
- Mô hình số độ cao (DEM) – Digital Elevation Model
- Ảnh trực giao – Orthophoto
- Mô hình 3D – 3D Point Cloud & Mesh Model
`🌐 Xem mô hình 3D minh họa
Trải nghiệm trực tiếp sản phẩm mô hình 3D được tạo từ công nghệ UAV LiDAR
Kết luận
Công nghệ UAV tích hợp LiDAR đã và đang mở ra những cơ hội mới trong lĩnh vực khảo sát địa hình. Với những ưu điểm vượt trội về độ chính xác, thời gian thực hiện và chi phí, đây là giải pháp tối ưu cho các dự án khảo sát hiện đại.
T27 – Tiên phong áp dụng công nghệ mới
Công ty cổ phần Tư vấn T27 luôn đi đầu trong việc áp dụng các công nghệ tiên tiến vào công tác khảo sát, thiết kế, mang đến cho khách hàng những giải pháp chất lượng cao nhất.