LiDAR và Photogrammetry khác nhau như thế nào?

LiDAR và Photogrammetry không hoàn toàn giống nhau. Và trong các dự án khảo sát bằng máy bay không người lái, việc chọn phương pháp quang trắc ảnh (Photogrammetry) hay quét LiDAR phụ thuộc phần lớn vào ứng dụng chính xác là gì. Các yếu tố vận hành như chi phí và yêu cầu phức tạp của dự án cũng sẽ là một phần để người sử dụng có được sự lựa chọn tối ưu nhất.

Các nội dung chính

Photogrammetry là gì?

Trong Photogrammetry – Quang trắc ảnh, máy bay không người lái thu thập một số lượng lớn các ảnh chụp độ phân giải cao của toàn khu vực. Những bức ảnh này được chụp chồng lên nhau, sao cho một điểm trên mặt đất sẽ được hiển thị trong nhiều ảnh, với điều kiện là các điểm dễ nhận biết. Phương pháp này tương tự như cách bộ não con người sử dụng thông tin từ góc nhìn để cung cấp nhận thức về chiều sâu để tạo ra bản đồ 3D.

LiDAR và Photogrammetry khác nhau như thế nào?

Quang trắc ảnh kết hợp nhiều hình ảnh có những điểm mặt đất tương đồng để thành lập bản đồ chi tiết 2D và 3D.

Một bản dựng địa hình 3D không chỉ chứa thông tin về độ cao, chiều cao mà còn chứa kết cấu, hình dạng, màu sắc cho mọi vị trí trên bản đồ, cho phép thể hiện rõ ràng kết quả Point Cloud.

Các hệ thống máy bay không người lái sử dụng phương pháp chụp ảnh mang lại hiệu quả về mặt chi phí mà vẫn đáp ứng được sự linh hoạt vượt trội về vị trí, thời gian và phương thức thu thập dữ liệu 2D – 3D.

LiDAR là gì?

Công nghệ LiDAR giúp thu thập dữ liệu trên không với độ chính xác cao.

LiDAR là viết tắt của “Light Detection And Ranging”, phương pháp phát ra những xung laser và tính toán vị trí điểm, đo cường độ phản xạ dựa trên thời gian các xung tiếp cận đến đối tượng sau đó phát trở lại cảm biến. LiDAR là một công nghệ đã xuất hiện từ nhiều thập kỷ nhưng chỉ thật sự phổ biến trong thời gian gần đây với khả năng phát triển vô cùng khả thi khi kết hợp với công nghệ bay không người lái. Song, sự kết hợp này đang càng thể hiện được ưu thế và nhanh chóng được ứng dụng rộng rãi.

Công nghệ LiDAR sử dụng nguyên lý phát các xung laser theo nhiều hướng trong quá trình máy bay không người lái di chuyển về phía trước, thông qua đo thười gian và cường độ phản hồi của các xung laser để cung cấp thông tin địa hình và các điểm, đối tượng quét.

Thực chất, cảm biến chỉ là một phần nhỏ của hệ thống LiDAR. Để dữ liệu thu được khả dụng, người sử dụng cần thiết lập một hệ thống định vị vệ tinh (GNSS) cũng như các thiết bị đo lường quán tính (IMU) có độ chính xác cao. Tất cả các hệ thống con này phải hoạt động phối hợp để xử lý dữ liệu thô thành thông tin khả dụng, toàn bộ quá trình này được gọi là tham chiếu địa lý trực tiếp.

LiDAR và Photogrammetry khác nhau như thế nào?

LiDAR là một phương pháp viễn thám chủ động dựa trên công nghệ laser và đo các xung phản xạ, trong khi Photogrammetry là một phương pháp viễn thám thụ động bap gồm chụp và căn chỉnh một loạt ảnh kỹ thuật số xếp chống lên nhau với dữ liệu vị trí được liên kết với pixel.

Mặc dù cả hai phương pháp LiDAR và Photogrammetry đều cho ra kết quả thông tin bản đồ, nhưng cách xử lý và phân tích thông tin lại hoàn toàn khác nhau.

Việc lên kế hoạch chụp ảnh, sử dụng phần mềm, dữ liệu trạm gốc để sắp xếp và gán vị trí địa lý tương đối đơn giản hơn so với việc sử dụng cảm biến, phương pháp phải sử dụng thiết bị chụp, quy trình hậu xử lý từ nhiều phần cứng, thiết bị phức tạp để tạo ra hàng triệu điểm thông tin khác nhau. Tuy nhiên, trong thời đại công nghệ phát triển, việc thu thập và xử lý dữ liệu đã trở nên dễ dàng và dễ tiếp cận hơn, cho dù sử dụng bất kỳ phương pháp nào.

LiDAR và Photogrammetry có nhiều điểm khác nhau.

Điều đáng chú ý nhất khi nói về sự khác biệt giữa hai phương pháp LiDAR và Photogrammetry là khả năng tiếp cận và kết quả làm việc, và thực tế chúng hỗ trợ cho nhau để tạo nên một dự án toàn diện. Trong khi LiDAR có khả năng cung cấp các dữ liệu chính xác của tán cây và tiếp cận thảm thực vật dày hơn, thì Photogrammetry lại thể hiện góc nhìn chân thực và thực tế nhất.

So sánh LiDAR và Photogrammetry:

Hạng mục so sánh	LiDAR	Photogrammetry
Độ chính xác: hai phương pháp khác nhau sử dụng nguyên lý tham chiếu điểm khác nhau, ảnh hưởng trực tiếp đến độ chính xác của mô hình Point Cloud	Độ chính xác theo phương ngang là một yếu tố phân tích quan trọng vì nó có khả năng thu thập dữ liệu tuyệt vời cho kế hoạch phác họa thảm thực vật với mật độ điểm có thể lên đến 50pts.m2 và độ chính xác tiêu chuẩn ở mức dm ở độ cao 2000m. Ở độ cao bay càng thấp, LiDAR càng cho ra kết quả chính xác hơn, cải thiện mật độ điểm của dữ liệu.	Để đạt được yêu cầu độ chính xác cao, mức độ cm khi sử dụng phương pháp này cần vận hành các thiết bị, phần cứng chuyên dụng có cảm biến phù hợp, chuyên nghiệp để ghi lại nhiều chi tiết nhất. Việc lập kế hoạch bay và hậu xử lý phù hợp cũng mang lại độ chính xác tối ưu và kết quả dữ liệu tuyệt đối.
Độ bao phủ	Khả năng bao phủ lên đến 380ha/h.	Tùy thuộc vào kế hoạch bay và yêu cầu độ chính xác.
Tính chân thực	Cung cấp mô hình Laser chi tiết địa hình và thảm thực vật 3D, có thể tô màu bằng dữ liệu RGB để phân tích.	Cung cấp kết quả ánh xạ quang học dưới dạng ảnh trực giao, mô hình point cloud và lưới kết cấu, cho độ chân thực cao.
Tiếp cận thảm thực vật	Cung cấp thông tin ở những khu vực có mật độ cây cối rậm rạp và tán cây bao phủ rộng.	Ảnh chụp không cung cấp đầy đủ thông tin tán cây hoặc các khu vực bị tối do che phủ.
Công cụ hỗ trợ	Yêu cầu đào tạo giám sát chuyên sâu, đòi hỏi kiến thức chuyên môn khó tiếp cận. Tuy nhiên, các nhà cung cấp giả pháp LiDAR hiện nay nhưu YellowScan cũng đã phát triển các phần mềm dễ xử lý nhất cho loại dữ liệu này.	Rất nhiều phần mềm đã có thể tối ưu hóa quy trình làm việc của dữ liệu qunag trắc ảnh (PIX4D, Cintoo, v.v.), cung cấp khả năng xử lý và độ chính xác với dữ liệu được tải lên ở một mức chi phí phù hợp.
Thời gian xử lý	Tham chiếu địa lý bằng RTK trong suốt chuyến bay hoặc hậu xử lý PPK sau chuyến bay, các bước xử lý yêu cầu hiệu chỉnh quỹ đạo, điều chỉnh dải và lọc nhiễu. Tùy thuộc vào quy mô dự án, quá trình này có thể chỉ mất chưa đầy một giờ hoặc vài ngày.	Vài giờ xử lý phụ thuộc vào quy mô dự án, một số công cụ cung cấp các mẫy xử lý tùy chọn.