Số 22/2021: Dựng mô hình 3D: Các nguồn cung cấp số liệu độ cao – Số 4

Image Content

Qassim Abdullah và Joseph Seppi

Nhóm Kỹ thuật Công nghệ Công ty TNHH ANTHI Việt Nam tổng hợp biên soạn.

ĐO VẼ ẢNH HÀNG KHÔNG NGUỒN CUNG CẤP SỐ LIỆU ĐỘ CAO

Cho tới tận khi kỹ thuật LiDAR được giới thiệu vào giữa những năm 1990, thì phương pháp đo vẽ ảnh lập thể giải tích vẫn là phương pháp được sử dụng phổ biến nhất để tổng hợp các mô hình 3D chi tiết về địa hình cũng như các công trình nhân tạo tồn tại trên bề mặt trái đất. Nền tảng về đo vẽ ảnh hàng không được giới thiệu lần đầu tại Châu Âu vào những năm cuối của thế kỷ 19. Tại Hoa Kỳ, ứng dụng mới nhất của kỹ thuật đo vẽ ảnh hàng không được ghi nhận và giới thiệu rộng rãi vào năm 1862 bởi Quân đội Hoa Kỳ thời điểm bấy giờ.

Quá trình xử lý đo vẽ ảnh hàng không bắt đầu bằng thu thập số liệu ảnh với độ phủ phù hợp sử dụng máy bay có người lái hoặc các thiết bị bay không người lái. Các bức ảnh thu nhận sẽ được s dụng theo một trong hai phương pháp hoặc đo vẽ thủ công thành lập bản đồ bằng các cp ảnh lập thể, hoặc cap cấp hơn mà chúng ta nhận thấy rõ sự trở lại mạnh mẽ của kỹ thuật này đó chính là tạo ra các đám mây điểm trên nền tảng gắn kết ảnh chụp toàn khu bay trên nền tảng kỹ thuật máy tính và phần mềm thế hệ mới. Phụ thuộc vào tỷ lệ ảnh chụp và quy trình xử lý áp dụng, thông tin vị trí chính xác có thể đạt tới mức rất cao trong đo vẽ ảnh, thực tiễn chúng ta hoàn toàn có thể đạt mức nhỏ hơn cm (mm). Các mô hình số địa hình DTM có độ chính xác và chi tiết ở mức cao thường được tổng hợp từ phương pháp đo vẽ ảnh lập thể giải tích, các địa vật khác và hình thái địa hình cùng với các đám mây điểm 3D được khai thác triệt để trong quá trình tái dựng bề mặt địa hình.

SỐ LIỆU ĐỘ CAO TRÊN NỀN TẢNG LIDAR

Những năm gần đây LiDAR đã trở thành nguồn cung cấp số liệu độ cao rất quan trọng bởi khả năng mang đến cơ sở dữ liệu bề mặt độ chính xác và tính chi tiết cực kỳ cao. Kỹ thuật LiDAR có những lợi thế vượt trội so với kỹ thuật đo vẽ ảnh hàng không:

Các hệ thống LiDAR đều sử dụng cảm biến chủ động để tạo ra nguồn sáng phục vụ cho phép đo khoảng cách chính vì vậy chúng có thể hoạt động vào bất kỳ thời điểm nào trong ngày kể cả khi trời tối. Điểm khác biệt này làm cho kỹ thuật LiDAR trở nên hiệu quả hơn rất nhiều so với kỹ thuật đo vẽ ảnh hàng không vốn phụ thuộc hoàn toàn vào điều kiện ánh sáng môi trường.

Tia laser trên các hệ thống LiDAR thế hệ mới có khả năng xuyên tầng tán đối với các khu vực cây rừng che phủ không quáy, trong khi đó kỹ thuật đo vẽ ảnh hàng không chỉ có thể thực hiện được ngay trên bề mặt của các tầng tán lá.

LiDAR cung cấp các đám mây điểm có mật độ rất cao từ hàng trăm đến hàng nghìn điểm đo 3D trên mỗi mét vuông diện tích, điều này giúp tái tạo bề mặt trái đất một cách chi tiết nhất trong tất cả các kỹ thuật đo vẽ ở thời điểm hiện tại. Mặc dù có nhiều điểm lợi thế, tuy nhiên phương pháp LiDAR có chi phí đầu tư cao hơn nhiều so với kỹ thuật đo vẽ ảnh hàng không.

Thực tiễn chúng ta cũng không nên nhầm lẫn hay đánh đồng về chất lượng số liệu của hai kỹ thuật tạo ra đám mây điểm điển hình này, ngay cả khi kỹ thuật đo vẽ ảnh hàng không thế hệ mới cũng cho phép tạo ra số liệu đám mây điểm, tuy nhiên xét về mật độ và chất lượng của số liệu thành tạo thì số liệu tạo ra từ đo vẽ ảnh hàng không có chất lượng và độ chi tiết kém hơn nhiều so với số liệu mà các hệ thống LiDAR tạo ra bởi những hạn chế bắt đầu ngay trong quá trình thu thập số liệu thực địa.

Hình 5: Số liệu LiDAR hàng không thu nhận trên khu vực Hartford, bang Connecticut, Hoa Kỳ với mật độ điểm đo đạt 32 điểm/m2.

Số liệu LiDAR có thể thu thập được từ nhiều nền tảng mang khác nhau, bắt đầu từ các máy bay có người lái bay ở độ cao lớn, các loại máy bay nhỏ có người lái, các loại máy bay không người lái cánh bằng hoặc đa cánh quạt, lắp trên các phương tiện di chuyển như ôtô, tàu hoả hay tàu thuỷ hoặc đơn giản nhất là lắp trên chân máy và quét cố định tại các vị trí khác nhau. Chất lượng và độ chính xác của số liệu LiDAR phụ thuộc vào yêu cầu kỹ thuật mà người sử dụng đề ra. Các hệ thống LiDAR cố định hoặc di động trên mặt đất có khả năng thu nhận các khối số liệu có mật độ lên tới hàng nghìn điểm trên mỗi mét vuông với độ chính xác có thể lên tới dưới mức mm. Tại Hoa Kỳ, chương trình 3DEP của USGS cung cấp số liệu phủ trùm tới hơn nửa diện tích lục địa hoàn toàn miễn phí (Xem bảng 2 và 3).

STT

Mức chất lượng

Khoảng cách xung (m)

Mật độ xung (điểm/m2)

1

QL1

≤ 0.35

≥ 8.0

2

QL2

≤ 0.35

≥ 8.0

3

QL3

≤ 0.71

≥ 2.0

4

QL4

≤ 1.41

≥ 0.5

(Còn tiếp)

Mọi thông tin xin liên hệ với chúng tôi qua hòm thư: info@anthi.com.vn