Quy trình thành lập bản đồ bằng phương pháp bay chụp không ảnh (UAV Photogrammetry)

Để thành lập bản đồ bằng bay chụp không ảnh đạt hiệu quả, hiểu rõ từng bước trong quy trình là điều vô cùng quan trọng. Nó sẽ giúp bạn hình dung rằng mình nên làm gì và làm như thế nào cho hiệu quả. Hãy cùng Đất Hợp theo dõi “Quy trình 6 bước Thành lập bản đồ bằng bay chụp không ảnh” được chia sẻ dưới đây.

Bước 1. Lên kế hoạch thành lập bản đồ bằng bay chụp không ảnh (Mission Planning)

Để thành lập bản đồ bằng bay chụp không ảnh mang lại hiệu quả, cần chuẩn bị kế hoạch bay chi tiết, cụ thể là:

• Chuẩn bị thiết bị bay: Tùy vào mỗi dự án và mục tiêu của bản đồ muốn thành lập mà lựa chọn thiết bị bay khác nhau. Ví dụ: Đối với những bản đồ có vùng phủ nhỏ, có thể lựa chọn MultiRotor Drones (nhiều động cơ cánh quạt) sẽ tối ưu chi phí hơn các loại Fixed Wing Drones (cánh bằng) hoặc VTOL-Vertical take-off and landing (cất và hạ cánh thẳng đứng, bay ngang, lai giữa cánh quạt và cánh bằng).

Drone cánh cố định (bên trái) và Drone cánh quạt (bên phải).

• Lựa chọn phương pháp nắn chỉnh tâm ảnh: Có 3 phương pháp nắn chỉnh tâm ảnh người đo có thể lựa chọn trước khi tiến hành bay để thu thập dữ liệu thành lập bản đồ, đó là: Phương pháp điểm khống chế mặt đất (GCP), Phương pháp đo động thời gian thực (RTK) và Phương pháp đo động hậu xử lý (PPK). Việc lựa chọn phương pháp nào sẽ quyết định đến việc phân bổ thời gian, nhân lực thực hiện và độ chính xác của dữ liệu thu thập được.

3 phương pháp nắn chỉnh tâm ảnh trong thành lập bản đồ bằng bay chụp không ảnh.

• Lựa chọn tuyến bay: Bao gồm tuyến bay 2D / 3D / tuyến.

Lựa chọn tuyến bay 2D hoặc 3D tùy theo nhu cầu công việc.

• Dự kiến độ cao bay (Fly height): Mỗi loại máy bay có một giới hạn độ cao bay khác nhau, do đó, cần lên kế hoạch về độ cao bay của Drone để đảm bảo vùng phủ dữ liệu và thu thập đầy đủ dữ liệu nhất.
• Lựa chọn độ phủ: Bao gồm hai độ phủ là độ phủ dọc và độ phủ ngang (Overlap).
• Lựa chọn độ phân giải mặt đất (Ground Sampling Distance – GSD): Là kích thước một điểm ảnh (pixel) của tấm ảnh hàng không được chiếu trên mặt đất hay là khoảng cách lấy mẫu trên mặt đất.

Lựa chọn độ cao bay và độ phân giải mặt đất.

• Lựa chọn điểm khống chế mặt đất (GCP): Là các điểm (mục tiêu) được đánh dấu lớn trên mặt đất có vị trí địa lý (tọa độ) đã biết.

Bước 2. Thu thập dữ liệu (Data Collection)

Trước khi tiến hành thu thập dữ liệu, cần chuẩn bị đầy đủ các yếu tố sau để quá trình thành lập bản đồ bằng bay chụp không ảnh diễn ra thuận lợi và an toàn:

• Chuẩn bị giấy phép bay: Tại Việt Nam, trước khi máy bay cất cánh, cần thực hiện xin giấy phép bay tại khu vực muốn bay, thời gian bay, thiết bị bay… theo quy định để đảm bảo thiết bị không bị bắn rơi và gây mất an toàn cho khu vực xung quanh.
• Tìm hiểu về an toàn trước khi bay và cách vận hành bay: Các chế độ an toàn trước khi bay và cách vận hành bay rất quan trọng đối với mỗi chuyến bay. Càng hiểu sâu về cách vận hành sẽ giúp người thao tác linh hoạt hơn trong việc xử lý các vấn đề phát sinh trong suốt chuyến bay.

Tìm hiểu về an toàn và các chương trình/thao tác trước khi bay để có một chuyến bay an toàn.

• Đảm bảo điều kiện bay thuận lợi: Điều kiện bay thường bao gồm thời tiết (mưa, gió, tuyết…) và khu vực cất cánh (có bị cản trở bởi cây cối, nhà cửa hay bị quá hẹp không đủ không gian cất cánh hay không). Tránh bay trong các điều kiện thời tiết bất lợi như mưa to, gió lớn… để tránh gây thiệt hại (máy bay bị rơi) và dữ liệu thu thập không chính xác.

Mặc dù một số máy bay tiên tiến có thể bay trong điều kiện thời tiết bất lợi, nhưng bạn cũng nên cẩn thận để tránh rủi ro bất lợi cho thiết bị của mình.

Bước 3. Xử lý dữ liệu (Processing)

Xử lý dữ liệu là bước vô cùng quan trọng để cho ra kết quả của thành lập bản đồ bằng bay chụp không ảnh. Việc xử lý dữ liệu liên quan đến nhiều yếu tố như:

• Nắn chỉnh ảnh: Nhằm chuyển đổi các ảnh quét đang ở tọa độ hàng và cột của Pixel về tọa độ trắc địa (tọa độ thực – hệ tọa độ địa lý hoặc tọa độ phẳng) để loại trừ sai số vị trí điểm ảnh do góc nghiêng của ảnh gây ra, hạn chế sai số điểm ảnh do chênh cao địa hình và đưa ảnh về tỷ lệ của bản đồ cần thành lập.
• Tìm điểm đặc trưng (Tie point): Là điểm ảnh đặc trưng giữa các bức ảnh chụp được.
• Tạo ảnh trực giao (Orthophoto): Là hình ảnh chụp địa hình mà hình chiếu trung tâm của nó đã được chuyển thành hình chiếu trực giao.
• Xây dựng các đám mây điểm (Point Cloud): Là một tập hợp rất nhiều điểm được thể hiện dưới dạng tọa độ không gian ba chiều X, Y, Z và giá trị cường độ – Intensity value. Khi kết hợp lại với nhau, các điểm này tạo thành một đám mây điểm, một tập hợp các dữ liệu điểm trong không gian thể hiện hình dạng hoặc đối tượng 3D một cách chi tiết và chính xác.
• Tạo mô hình số DSM / DTM / DEM: DSM là mô hình bề mặt trên (trái đất) bao gồm các đối tượng trên đó. DTM là mô hình số địa hình, miêu tả bề mặt mặt đất nhưng không bao gồm các đối tượng vật thể trên đó. DEM (Digital Elevation Model) là mô hình số độ cao, thể hiện bằng số độ cao của bề mặt đất, độ cao của tầng đất, của mực nước ngầm.

Các mô hình số trong thành lập bản đồ bằng bay chụp không ảnh.

• Xây dựng mô hình lưới (3D Mesh): Là định dạng mô hình 3D lưu trữ các đối tượng dưới dạng tệp “lưới” 3D; tạo ra một biểu diễn kỹ thuật số của các mô hình hình học bằng cách sử dụng một tập hợp các đa giác để tạo thành bề mặt của mỗi đối tượng.

Quá trình xử lý dữ liệu đòi hỏi nhiều yêu cầu chuyên môn từ người thực hiện. Ngoài việc nắm rõ các phương pháp, cần hiểu về phần mềm xử lý ảnh và các thao tác thực hiện để việc xử lý dữ liệu được thực hiện đầy đủ và chính xác, kết quả cho ra đáp ứng yêu cầu công việc.

Bước 4. Đánh giá độ chính xác (Accuracy analysis)

Việc kiểm tra lại kết quả sau khi xử lý dữ liệu rất quan trọng, nó cho biết quá trình thu thập dữ liệu có đạt được mục tiêu kế hoạch đề ra (ở bước 1) hay không và dữ liệu sau khi xử lý có đáp ứng được các yêu cầu công việc tiếp theo hay không. Các yếu tố cần đánh giá lại bao gồm: Độ phân giải mặt đất (GSD), Độ chính xác điểm khống chế mặt đất (Ground Control Point – GCP) và Sai số mô hình số DTM/DSM/DEM.

Độ chính xác trong thành lập bản đồ bằng bay chụp không ảnh phải đáp ứng được các quy định của nhà nước đưa ra, ví dụ như:

• THÔNG TƯ 68/2015/TT-BTNMT QUY ĐỊNH KỸ THUẬT ĐO ĐẠC TRỰC TIẾP ĐỊA HÌNH PHỤC VỤ THÀNH LẬP BẢN ĐỒ ĐỊA HÌNH VÀ CƠ SỞ DỮ LIỆU NỀN ĐỊA LÝ TỶ LỆ 1:500, 1:1000, 1:2000, 1:5000.
• Thông tư 55/2013/TT-BTNMT Quy định về thành lập bản đồ địa chính.
• Thông tư 25/2014/TT-BTNMT quy định về bản đồ địa chính.
• Thông tư số 63/2015/TT-BTNMT ngày 21 tháng 12 năm 2015 của Bộ trưởng Bộ Tài nguyên và Môi trường quy định về hướng dẫn kiểm tra, thẩm định và nghiệm thu công trình, sản phẩm đo đạc và bản đồ.
• Thông tư 08/2017/TT-BTNMT Quy định quy trình đo khống chế ảnh viễn thám.
• Thông tư 09/2017/TT-BTNMT Quy định kỹ thuật xây dựng, cập nhật cơ sở dữ liệu viễn thám quốc gia.
• Thông tư 10/2017/TT-BTNMT Quy định quy trình thành lập bản đồ chuyên đề bằng ảnh viễn thám tỷ lệ 1:5.000, 1:10.000, 1:500.000, 1:1.000.000.

Bước 5. Biên vẽ địa hình, địa vật (CAD – Drafting linework, Map)

Sử dụng dữ liệu sau khi xử lý và đánh giá kết hợp với các phần mềm chuyên dụng để biên vẽ địa hình, địa vật. Ví dụ như:

• Mô hình bề mặt (TIN).
• Đường đồng mức /Bình độ (Contour line).
• Điểm độ cao.
• Số hóa các đối tượng từ ảnh.

Biên vẽ đường đồng mức.

Bước 6. Biên tập bản đồ (Mapping)

Biên tập bản đồ là bước cuối cùng trong quy trình thành lập bản đồ bằng bay chụp không ảnh. Để biên tập bản đồ, cần thực hiện:

• Xây dựng sản phẩm bản đồ, mặt cắt, mô hình 3D.
• Tính toán khối lượng, mặt cắt.
• Chuẩn hóa thông tin, ký hiệu, tỷ lệ.
• Kiểm tra đánh giá chất lượng sản phẩm.

Mô hình bản đồ 3D.

Lựa chọn thiết bị UAV để thu thập dữ liệu thành lập bản đồ ở đâu?

Để thành lập bản đồ bằng bay chụp không ảnh, sự góp mặt của các thiết bị bay không người lái là vô cùng quan trọng, vì chất lượng của dữ liệu thu thập được đóng vai trò quyết định đến kết quả đầu ra. Hiện nay trên thị trường có nhiều dòng máy bay không người lái có khả năng đáp ứng các yêu cầu khắt khe của người dùng, điển hình là, DJI Phantom 4 RTK hay DJI Matrice 300 RTK…

Liên hệ ngay cho Đất Hợp qua HOTLINE 0903 825 125 để được tư vấn chi tiết hoàn toàn miễn phí!

>> Xem thêm: Hệ thống UAV thành lập bản đồ địa hình gồm những gì?