Quy trình 8 bước triển khai dự án UAV LiDAR

Hiện nay, công nghệ khảo sát bằng công nghệ UAV LiDAR đang trở thành tiêu chuẩn mới trong ngành đo đạc, khảo sát địa hình, lập mô hình 3D, quản lý công trình và kiểm kê tài nguyên. Với những ưu điểm lớn như: tốc độ nhanh, an toàn, chi tiết cao và chi phí cạnh tranh so với phương pháp đo đạc truyền thống. Bài viết này hướng dẫn quy trình đơn giản, dễ hiểu để bạn lập kế hoạch và triển khai một dự án LiDAR từ A–Z, đồng thời gợi ý tham số bay, checklist hiện trường và tiêu chí kiểm tra chất lượng.

Công nghệ UAV LiDAR có gì nổi bật?

Công nghệ UAV LiDAR là một công nghệ tiên tiến sử dụng các cảm biến LiDAR gắn trên các thiết bị bay không người lái Drone để thu thập dữ liệu không gian 3D địa hình rất nhanh, chính xác và hiệu quả. Dữ liệu thu được là các mô hình đám mây điểm 3D Point Cloud và bình đồ ảnh trực giao. Dữ liệu này có thể được biên tập bằng các phần mềm chuyên dụng để phục vụ cho các ứng dụng tiêu biểu: Quy hoạch – thiết kế, đo khối lượng mỏ/đắp, kiểm tra hành lang lưới điện, nông – lâm nghiệp số, bản đồ lũ lụt, BIM/GIS.

Ưu điểm công nghệ này như sau:

• Thu thập dữ liệu nhanh trên diện rộng, vì sử dụng công nghệ đo LiDAR không tiếp xúc, giúp thu dữ liệu dưới tán cây tốt hơn phương pháp bay chụp ảnh bằng UAV.
• Mật độ điểm cao (từ 20–300 điểm/m²), có thể tạo được mô hình số DTM/DSM/DEM, mô hình tán cây, thể tích, đường đồng mức,…
• Độ chính xác tới cấp cm khi dùng phương pháp xử lý RTK/PPK và hiệu chuẩn đúng cách với điểm khống chế mặt đất GCP.
• Giảm rủi ro cho đội đo đạc ở địa hình khó.

Quy trình 8 bước triển khai dự án UAV LiDAR

– Bước 1: Xác định mục tiêu, yêu cầu và phạm vi dự án

Trước khi tiến hành bay, cần làm rõ các thông tin sau:

• Mục tiêu khảo sát: Sản phẩm cần tạo: Mô hình số địa hình DTM, mô hình số bề mặt DSM, kiểm đếm cây, hay dữ liệu hiện trạng số 3D để phục vụ cho các ngành.
• Độ chính xác cần thiết (cm/m): Quyết định mật độ điểm và phương án xử lý.
• Khu vực khảo sát & kích thước: Ảnh hưởng đến số chuyến bay và thời gian xử lý.
• Hạn chế/không gian bay: Khu vực dân cư, gần sân bay, giới hạn pháp lý.
• Ngân sách và các ràng buộc an toàn và pháp lý.

– Bước 2: Hồ sơ pháp lý và an toàn

Việc chuẩn bị các hồ sơ pháp lý và đảm bảo an toàn là điều kiện cực kì cần thiết cho mỗi chuyến bay UAV LiDAR. Cần thực hiện đầy đủ các quy trình an toàn và pháp lý như sau:

• Xin phép bay theo quy định địa phương; kiểm tra vùng cấm bay, hành lang hàng không, độ cao bay.
• Đánh giá rủi ro: Khoảng cách dân cư, đường điện, công trình cao, động vật hoang dã.
• Quy trình an toàn: Liên lạc, vùng cất/hạ cánh an toàn, giới hạn gió, kế hoạch dự phòng.
• Phương án lập trình kế hoạch bay an toàn.

>>> Xem thêm: UAV LiDAR: Hỗ trợ lập kế hoạch khai thác mỏ an toàn và hiệu quả

– Bước 3: Lựa chọn thiết bị và cấu hình

Việc chọn đúng “bộ đồ nghề” sẽ quyết định đến chất lượng dữ liệu và hiệu suất vận hành. Nên cân bằng giữa mật độ điểm, độ chính xác IMU/GNSS, thời gian bay và địa hình thực tế. Đừng quên tính đến tính tương thích phần mềm và quy trình hậu kỳ. Có thể tham khảo các tiêu chí sau:

• Loại UAV: Đa cánh quạt (cơ động, chính xác) hay cánh bằng (hiệu quả diện tích lớn).
• LiDAR: Độ cao bay, trường quét FOV, số lượng xung phản hồi Return, IMU (độ chính xác), GNSS (RTK/PPK).
• Tùy chọn camera RGB nếu cần gán màu đám mây điểm (Colorized Point Cloud).
• Trạm GNSS base (hoặc dịch vụ CORS/RINEX) cho phương pháp xử lý PPK; điểm khống chế mặt đất GCP hoặc điểm kiểm tra Checkpoint nếu cần.

– Bước 4: Thiết kế nhiệm vụ bay

Một kế hoạch bay tốt là 50% thành công. Thông tin về hình dạng tuyến bay, tỷ lệ chồng phủ và độ cao bay sẽ quyết định mật độ điểm và dữ liệu ảnh thu được. Luôn theo dõi thông tin dự báo thời tiết và điều kiện GNSS để tránh gió mạnh, mưa hoặc sương mù, tối ưu chất lượng quỹ đạo và dự phòng phương án bay. Các thông số cần quan tâm khi thiết kế tuyến bay như sau:

• Hướng đường bay: Dọc – ngang địa hình, có tuyến bay chéo để hiệu chuẩn LiDAR hoặc camera.
• Tỷ lệ chồng phủ quét (sidelap): 30–60% tùy địa hình, cao hơn cho khu phức tạp.
• Độ cao bay: 50–120 m AGL thường dùng; cao hơn cho diện tích lớn nhưng mật độ giảm.
• Tốc độ bay: 3–10 m/s; gió mạnh thì giảm tốc để giữ mật độ.
• Thời tiết: Tránh mưa/sương mù, gió < 6–8 m/s. LiDAR không phụ thuộc ánh sáng, nhưng camera RGB cần ánh sáng đều.
• GNSS: Bố trí base gần khu vực khảo sát (≤ 10–20 km), ghi dữ liệu Rinex liên tục suốt thời gian bay.

Các gợi ý thông số nhanh theo địa hình khảo sát:

• Địa hình, DTM: ≥ 20–50 pts/m², chồng phủ 40–60%, bay thấp ở khu rậm rạp.
• Công trình/đô thị: ≥ 100–300 pts/m², nhiều tuyến chéo, tốc độ chậm.
• Rừng: Bay mùa ít lá (nếu được) để tăng điểm mặt đất; cân nhắc chọn nhiều xung phản hồi (Multiple Returns).

– Bước 5: Chuẩn bị hiện trường

Đây là “tổng duyệt” quan trọng cuối cùng trước khi đo. Thực hiện khảo sát bãi cất/hạ cánh, kiểm tra và phân bổ các điểm GCP/ Checkpoint, thiết bị – pin – thẻ nhớ và phương án dự phòng. Chuẩn bị tốt giúp công tác hiện trường nhanh và giảm rủi ro phải bay lại. Các thông tin cần quan tâm:

• Khảo sát sơ bộ: Vị trí cất/hạ cánh, tuyến bay an toàn, điểm mù GNSS.
• Đặt điểm kiểm tra độc lập (GCP/Checkpoints) nếu cần đánh giá chính xác tuyệt đối.
• Kiểm tra thiết bị: Pin, cảm biến, thẻ nhớ, firmware, tuyến bay hiệu chuẩn IMU/LiDAR.
• Kế hoạch pin và dữ liệu: Đủ pin dự phòng; ổ cứng/SSD để sao lưu dữ liệu.

>>> Xem thêm: UAV LiDAR: Phân tích mật độ cây rừng và ước tính trữ lượng gỗ

– Bước 6: Thu thập dữ liệu

Công tác thu thập dữ liệu cũng cần được thực hiện theo các bước đầy đủ. Các lưu ý cơ bản như khởi tạo GNSS base đúng cách, bay tuyến hiệu chuẩn và giữ tốc độ/độ cao ổn định. Ghi chép đầy đủ và sao lưu theo quy tắc 3-2-1 để bảo toàn dữ liệu. Những lưu ý cần quan tâm đến như:

• Khởi tạo trạm GNSS base trước và sau khi bay 10–15 phút. Chuẩn dữ liệu Rinex, tốc độ định vị 1Hz.
• Luôn thiết lập bay tuyến hiệu chuẩn trong kế hoạch bay.
• Thực hiện các chuyến bay theo kế hoạch, ghi nhật ký bay.
• Giữ tốc độ/độ cao ổn định; quan sát thông số chất lượng dữ liệu (GNSS, IMU, nhiệt độ).
• Nhật ký hiện trường: thời gian cất/hạ, file tên, pin, gió/thời tiết, sự cố.
• Sao lưu dữ liệu thô ngay tại hiện trường sau mỗi chuyến bay.
• Luôn bố trí, và đo chính xác vị trí các điểm GCP/Checkpoints.

– Bước 7: Xử lý dữ liệu

Bước hậu xử lý dữ liệu sẽ biến dữ liệu thô thành sản phẩm có giá trị. Từ các thông số dữ liệu quỹ đạo, LiDAR, GNSS và IMU đến các bước xử lý như ghép dữ liệu GNSS và IMU, hiệu chuẩn boresight và ghép dải bay, mọi bước đều tác động trực tiếp đến độ chính xác dữ liệu và ảnh hưởng đến sản phẩm. Việc kiểm tra sớm, điều chỉnh sớm để tiết kiệm thời gian chỉnh sửa về sau. Các bước xử lý dữ liệu bao gồm:

1. Xử lý quỹ đạo theo phương pháp RTK/ PPK: Xử lý bình sai quỹ đạo GNSS/INS, thiết lập hệ tọa độ và mô hình geoid phù hợp.
2. Hiệu chuẩn các sai số góc lệch Boresight: Hiệu chỉnh lệch roll/pitch/yaw; cân chỉnh các dải bay (Strip Adjustment), ghép dữ liệu IMU với GNSS và LiDAR để định vị chính xác từng xung LiDAR, gán màu sắc RGB cho đám mây điểm (nếu có ảnh).
3. Hợp nhất đám mây điểm; lọc nhiễu (Noise) và dữ liệu nước/phản xạ kém.
4. Phân loại đám mây điểm (Point Cloud Classification): Mặt đất, thực vật, công trình, đường điện,… (tùy mục tiêu).
5. Tạo các sản phẩm cụ thể như: Mô hình số DTM/DSM, đường đồng mức, bình đồ ảnh trực giao, mô hình tán cây (CHM), thể tích,…
6. Cắt theo lưới, chuẩn hóa hệ tọa độ theo yêu cầu.

– Bước 8: Kiểm định chất lượng (QA/QC) và bàn giao

Bước kiểm định chất lượng QA/QC là bước không thể thiếu trong công tác khảo sát bằng UAV LiDAR. Không chỉ bàn giao file, mà là bàn giao độ tin cậy. Đo kiểm độc lập, đánh giá sai số tuyệt đối/tương đối và báo cáo minh bạch giúp khách hàng yên tâm sử dụng. Song song đó là việc chuẩn hóa metadata, hệ tọa độ và cấu trúc thư mục để dễ tích hợp và tái sử dụng. Những nội dung cần thiết bao gồm:

• Đánh giá độ chính xác tuyệt đối: So sánh với điểm kiểm tra độc lập GCP/ Checkpoints (RMSEz, RMSEr).
• Đánh giá độ chính xác tương đối: Sai lệch giữa các dải bay (strip) < 3–5 cm là mục tiêu tốt.
• Đánh giá mật độ điểm thực tế so với yêu cầu.
• Kiểm tra khoảng trống dữ liệu, vùng bóng đổ, vật thể mảnh (cáp, rìa mái).
• Báo cáo QA/QC: Phương pháp, tham số, kết quả kiểm tra, hạn chế dữ liệu.
• Bàn giao: Dữ liệu thô, đám mây điểm LAS/LAZ, mô hình DTM/DSM, bình đồ ảnh GeoTIFF, báo cáo và metadata.

Khảo sát bằng UAV LiDAR không chỉ là xu hướng mà đã trở thành tiêu chuẩn mới trong lĩnh vực đo đạc và bản đồ hiện nay. Nhờ khả năng thu thập dữ liệu 3D nhanh, chính xác và linh hoạt, công nghệ này giúp rút ngắn đáng kể thời gian khảo sát thực địa, giảm chi phí nhân lực, đồng thời nâng cao chất lượng sản phẩm.

Từ khâu lập kế hoạch bay, thu thập dữ liệu, đến xử lý và kiểm định kết quả, mỗi bước đều góp phần quan trọng tạo nên một dự án LiDAR thành công. Việc tuân thủ quy trình kỹ thuật, đảm bảo an toàn bay và quản lý chất lượng dữ liệu sẽ giúp người dùng, dù là đơn vị tư vấn, doanh nghiệp hay cơ quan quản lý – khai thác tối đa giá trị của UAV LiDAR trong công tác khảo sát, quy hoạch và phát triển hạ tầng.

Liên hệ ngay Đất Hợp qua HOTLINE 0903 825 125 để được tư vấn chi tiết về các giải pháp UAV LiDAR mới nhất, hiệu quả và phù hợp cho dự án của bạn!

>>> Xem thêm: Tích hợp dữ liệu UAV LiDAR vào GIS để tạo bản đồ 3D chi tiết