Ứng dụng của UAV (Drone) trong khảo sát địa hình và thành lập bản đồ ngày càng được quan tâm nhiều hơn. Thế nhưng bạn có biết một hệ thống UAV thành lập bản đồ địa hình bao gồm những gì?
Một hệ thống UAV thành lập bản đồ địa hình thường được cấu thành từ 5 yếu tố: Thân máy bay, cảm biến thu thập dữ liệu, bộ điều khiển từ xa, trạm tham chiếu mặt đất và hệ thống phần mềm xử lý dữ liệu.
Thân máy bay
Máy bay là bộ phận chính của một hệ thống UAV thành lập bản đồ, nơi chứa nhiều thành phần nhỏ khác như: Khung máy bay, vi mạch tích hợp bộ xử lý, động cơ (Rotor), pin, cánh quạt/ cánh bay, mô đun GPS, cảm biến… và thân máy bay còn giúp nâng cảm biến thu thập dữ liệu lên không trung để tiến hành thu thập dữ liệu.
Dựa vào cấu tạo của cánh quạt, UAV được chia ra làm hai loại chính:
- Máy bay cánh cố định (Fixed Wing UAV): UAV có cánh cố định thường có kích thước lớn hơn máy bay cánh quạt nhưng tốc độ bay nhanh và thời gian bay lâu hơn. Chúng thường phải sử dụng đường băng để lấy đà hoặc bệ phóng để cất cánh.
- Máy bay cánh quạt (Rotary Wing UAV): Loại UAV này được sử dụng rộng rãi hơn vì đặc tính gọn nhẹ, dễ điều khiển, thu thập dữ liệu nhanh chóng và có nhiều mức giá khác nhau phù hợp với từng nhu cầu. Tuy nhiên, thời gian bay của loại UAV này lại khá hạn chế. Ví dụ: Với Phantom 4 RTK, thời gian bay là khoảng 30 phút cho 1 pin; còn đối với Matrice 300 RTK thời gian bay có thể đạt tối đa 55 phút.
Máy bay không người lái Matrice 300 RTK (Hãng DJI) kết hợp với thiết bị LiDAR Mapper (Hãng YellowScan).
Cảm biến thu thập dữ liệu
Thông thường, trên mỗi loại UAV cánh quạt thường được gắn thêm một cảm biến để thu thập dữ liệu, có thể là: Camera, Radar, LiDAR hay Sensor,… dùng để thu thập dữ liệu hình ảnh và video, phục vụ cho công tác xử lý ở mặt đất. Có nhiều loại cảm biến thu thập dữ liệu phù hợp cho từng hệ thống UAV thành lập bản đồ khác nhau, phục vụ cho từng nhu cầu cụ thể của người dùng, ví dụ như:
- Máy ảnh trên Phantom 4 RTK: Phantom 4 RTK là thiết bị bay không người lái mà DJI đã phát triển chuyên dành cho công tác khảo sát địa hình và thành lập bản đồ nhờ có cảm biến máy ảnh được tích hợp với Mô-đun định vị thời gian thực RTK cho độ chính xác đạt tới cm.
Máy ảnh trên Máy bay không người lái DJI Phantom 4 RTK
- Máy ảnh kép L2D-20c trên Mavic 3: Quay phim, chụp ảnh sắc nét với dải màu sống động.
Máy ảnh kép trên Máy bay không người lái DJI Mavic 3 (phiên bản Cine).
- Máy ảnh đa phổ trên Mavic 3 Multispectral: Cung cấp dữ liệu hình ảnh đa quang phổ, phục vụ công tác giám sát, kiểm tra môi trường và nông nghiệp.
Máy ảnh đa phổ trên máy bay không người lái DJI Mavic 3 Multispectral (Mavic 3M).
- Máy ảnh nhiệt trên Mavic 3 Thermal: Cung cấp dữ liệu hình ảnh nhiệt có độ phân giải cao, phục vụ công tác phòng cháy chữa cháy, tìm kiếm cứu nạn, thực thi pháp luật, kiểm tra nguồn điện và bảo vệ môi trường…
Camera nhiệt trên Drone DJI Mavic 3 Thermal (Mavic 3T).
>>> Xem thêm: So sánh: Mavic 3E và Mavic 3T (DJI Mavic 3 Enterprise Series)
- Cảm biến LiDAR Yellow Mapper trên Matrice 300 RTK: Cung cấp dữ liệu Point Cloud và ảnh nhanh chóng với độ chính xác cao, được ứng dụng nhiều để lập bản đồ theo tuyến, khảo sát đường dây điện, đường ống, xây dựng, đo đạc khảo sát, khai thác khoáng sản, Nông – Lâm nghiệp và Môi trường…
Hệ thống UAV thành lập bản đồ với cảm biến LiDAR YellowScan Mapper được gắn trên Máy bay không người lái DJI Matrice 300 RTK.
Bộ điều khiển từ xa
Mỗi hệ thống UAV thành lập bản đồ đều được điều khiển bởi một trạm điều khiển tại mặt đất. Đối với hệ thống UAV thành lập bản đồ địa hình, trạm điều khiển này thường là một bộ điều khiển cầm tay, máy tính bảng hoặc điện thoại thông minh do con người thao tác.
Máy bay không người lái Phantom 4 RTK và bộ điều khiển.
Trạm điều khiển mặt đất có vai trò điều khiển máy bay, thiết kế tuyến bay, lập kế hoạch nhiệm vụ (vị trí, hướng cất cánh, hạ cánh…), theo dõi tất cả các thông số như trạng thái pin, tọa độ chính xác của máy bay không người lái, trạng thái vệ tinh, v.v
Để làm được những tác vụ trên, thiết bị điều khiển cần được cài đặt phần mềm điều khiển – lập trình bay chuyên dụng tương thích với máy bay (theo khuyến cáo của nhà sản xuất) và đảm bảo thu phát tín hiệu ổn định giữa trạm điều khiển và thiết bị bay trên không.
Trạm tham chiếu mặt đất
Trạm tham chiếu mặt đất được đặt ở một điểm xác định trên mặt đất và phát tín hiệu liên tục đến máy bay. Nhờ trạm tham chiếu mặt đất, dữ liệu từ vệ tinh thay vì giao tiếp trực tiếp với bộ thu của máy bay sẽ được kiểm tra dựa trên trạm này, giúp tăng cường khả năng thu thập chính xác vị trí của dữ liệu thu thập được. Đối với một hệ thống UAV thành lập bản đồ thì đây là thành phần rất quan trọng giúp tăng độ tin cậy cho dữ liệu.
Dữ liệu hiệu chỉnh từ trạm tham chiếu có thể được truyền phát qua sóng Radio hoặc 3G để liên kết tới thiết bị bay. Có thể sử dụng trạm tham chiếu được tích hợp sẵn trong bộ thiết bị UAV như Phantom 4 RTK hoặc sử dụng thiết bị thu GNSS-RTK rời để làm trạm tham chiếu mặt đất.
Trạm tham chiếu mặt đất DJI DRTK2 trong Phantom 4 RTK (Bên trái). Trạm tham chiếu GNSS Trimble R12i (bên phải).
Trong những trường hợp không sử dụng trạm tham chiếu mặt đất, người dùng phải sử dụng phương pháp điểm khống chế mặt đất để xử lý dữ liệu. Phương pháp này đòi hỏi cần chuẩn bị nhiều nhân lực và thiết bị để thực hiện toàn bộ quy trình đo những điểm khống chế mặt đất (GCP).
Hệ thống phần mềm xử lý dữ liệu
Hệ thống phần mềm xử lý dữ liệu dùng để phân tích và xử lý dữ liệu thu thập được từ thiết bị bay không người lái và cho ra dữ liệu nhằm phục vụ công tác thành lập bản đồ địa hình cùng nhiều mục đích khác. Đây cùng là yếu tố cuối cùng cần có để tạo nên một hệ thống UAV thành lập bản đồ địa hình hoàn chỉnh.
Hệ thống phần mềm xử lý dữ liệu bao gồm thiết bị là máy tính trạm có cấu hình mạnh, được cài đặt phần mềm chuyên dụng để xử lý ảnh UAV. Hiện nay, có nhiều phần mềm có khả năng xử lý ảnh UAV tốt, ví dụ như: Trimble Business Center, Trimble Inpho UASMaster hay PIX4Dmapper… Dữ liệu đầu ra của quá trình xử lý này thường có 4 dạng chính có thể phục vụ có công tác thành lập bản đồ: Mô hình đám mây điểm (Point Cloud), ảnh trực giao (Orthomosaic), mô hình số bề mặt (DSM) và mô hình số độ cao (DEM).
Ứng dụng của hệ thống UAV thành lập bản đồ địa hình nói riêng và đời sống nói chung ngày càng rộng rãi. Tùy theo nhu cầu sử dụng, Đất Hợp sẽ tư vấn chi tiết cho bạn thiết bị phù hợp với chi phí tối ưu. Liên hệ ngay cho chúng tôi qua HOTLINE 0903 825 125 để được hỗ trợ nhanh nhất!
>>> Xem thêm: Xu hướng thành lập bản đồ bằng công nghệ UAV
