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

Số liệu thành quả của quá trình đo đạc thu thập trên thực địa bắt buộc phải đáp ứng những chỉ tiêu kỹ thuật nhất định, mới có thể đạt chất lượng để phục vụ cho một lĩnh vực ứng dụng cụ thể nào đó trong thực tiễn. Mặt khác, nếu chúng ta sử dụng các trang thiết bị và quy trình kỹ thuật để thu được các kết quả đo với độ chính xác cao hơn cả độ chính xác theo tiêu chuẩn yêu cầu, chắc chắn chi phí đầu tư cũng như thời gian triển khai sẽ vượt quá mức cho phép. Chính vì vậy, đối với bất kỳ nhiệm vụ đo đạc thu thập số liệu thực địa nào đều được hợp thành bởi không chỉ đơn thuần là xác định mối quan hệ về vị trí của các đối tượng thực tiễn, mà còn phải định lượng được độ chính xác của các kết quả sau quá trình triển khai. Đối với đo đạc truyền thống và đo vẽ ảnh hàng không, các điểm mốc luôn được đo khống chế trước một cách chính xác, sau đó là quá trình xử lý bình sai để đảm bảo kết quả đo đạc thu được đáng tin cậy và có độ chính xác đáp ứng yêu cầu thực tiễn. Về lý thuyết thì số lượng điểm đo thực địa càng cao thì càng có khả năng thể hiện chi tiết các đối tượng thực tiễn, tuy nhiên số lượng điểm đo theo kỹ thuật đo đạc truyền thống thường bị giới hạn bởi nhiều yếu tố.

Đối với kỹ thuật quét laser 3D (3D Laser Scanning hoặc LiDAR) lại hoàn toàn khác, một tập hợp lớn các điểm đo có tọa độ 3 chiều trên bề mặt đối tượng được ghi lại trong khoảng thời gian rất ngắn (có thể lên tới trên 1 triệu điểm mỗi giây). Những đặc điểm mang tính đặc thù về đối tượng như các điểm góc hoặc đường cạnh viền bao ngoài thường không được ghi nhận trực tiếp, thay vào đó chúng được tái dựng lại dựa trên đám mây điểm mô tả tương đối hình dạng đối tượng trong một bước xử lý tiếp theo bằng phần mềm chuyên dụng. Kỹ thuật quét laser 3D cho phép chúng ta ghi nhận cùng một đối tượng từ một đến vài lần bởi các vị trí đặt máy quét khác nhau, nhưng chúng lại không cho phép ghi nhận đúng chính xác một vài vị trí mẫu nào đó mà chúng ta quan tâm từ các trạm quét khác nhau để tạo thành khu vực nghiên cứu, phân tích như vậy để chúng ta thấy rằng những biến dạng của bất kỳ đối tượng nào trong kỹ thuật quét laser 3D chỉ có thể phát hiện ra sau khi xử lý trích xuất đối tượng từ số liệu đám mây điểm tổng thể, mô hình hóa dựa trên số liệu trích xuất. Như vậy độ chính xác của kỹ thuật quét laser 3D khó có thể xác định dựa trên cùng một điểm đo độc lập giống như chúng ta có thể kiểm tra độ chính xác phép đo bằng máy toàn đạc điện tử. Cũng giống như các kỹ thuật đo khác, kỹ thuật quét laser 3D chịu ảnh hưởng của nhiều yếu tố trong thực tiễn, nhưng lại ít chịu ảnh hưởng bởi các sai số do người vận hành thiết bị gây ra như đối với các phương pháp đo đạc thu thập số liệu thực địa khác.

Trong các Bản tin Công nghệ tiếp theo, chúng tôi sẽ giới thiệu tới Quý Độc giả những điểm hết sức cơ bản trong quá trình ứng dụng kỹ thuật thu thập số liệu bằng phương pháp quét laser 3D cần phải được cân nhắc, xem xét và phân tích để thấy rõ hơn khả năng ảnh hưởng tới chất lượng cũng như độ chính xác của số liệu thành quả.

CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG TỚI CHẤT LƯỢNG SỐ LIỆU VÀ ĐỘ CHÍNH XÁC

Chỉ tiêu kỹ thuật liên quan tới độ chính xác, do các nhà sản xuất máy quét laser 3D trên thế giới công bố trên các tài liệu kỹ thuật hay tờ rơi quảng cáo sản phẩm, khó có thể sử dụng để so sánh với nhau một cách đơn thuần. Kinh nghiệm thực tiễn chỉ ra rằng các chỉ tiêu kỹ thuật công bố đôi khi không mang tính thực tiễn và khó có thể tin cậy được bởi số liệu này được kiểm chứng bằng một vài thiết bị khác với việc đưa thiết bị đó vào sản xuất hàng loạt, tất nhiên chúng ta cũng cần tin tưởng vào quy trình kỹ thuật của các nhà sản xuất.

Ngoài ra trong quá trình vận chuyển, trong thời gian sử dụng, kỹ thuật định chuẩn lại thiết bị quét laser 3D … cũng cần phải được xem xét một cách cụ thể, nghiêm túc và đầy đủ để có thể đưa ra những đánh giá sâu về độ chính xác của thiết bị. Mỗi đám mây điểm được tạo ra bởi máy quét laser 3D đều bao gồm một số lượng nhất định các điểm đo độc lập, dựa vào tập hợp điểm đo độc lập này chúng ta có thể xác định được sai số thô.

CÁC YẾU TỐ TỰ NHIÊN

KHÍ QUYỂN

Cũng giống như bất kỳ thiết bị đo khoảng cách quang học nào đang được sử dụng trong thực tiễn, việc thay đổi tốc độ truyền ánh sáng do ảnh hưởng của các yếu tố khí quyển như nhiệt độ, áp xuất, độ trong của không khí … cũng ảnh hưởng tới các kết quả đo đạt được. Đối với các máy quét cạnh ngắn, có thể mức độ ảnh hưởng không lớn, những đối với các máy quét khoảng cách dài lên tới hàng nghìn mét, đây được xem là một trong những yếu tố có ảnh hưởng khá lớn tới chất lượng số liệu cũng như độ chính xác. Bên cạnh đó cũng có rất nhiều người sử dụng trên thế giới đưa ra các báo cáo về việc triển khai đo quét laser 3D ở các khu vực có nhiều bụi và hơi nước cũng gây ra những ảnh hưởng tương tự như ảnh hưởng bởi yếu tố cạnh tạo thành bề mặt đối tượng được phân tích trong phần tiếp theo.

NHIỆT ĐỘ

Nhiệt độ cũng là yếu tố ảnh hưởng tương đối lớn tới chất lượng và độ chính xác của mô hình kết quả do máy quét laser 3D mặt đất xây dựng nên. Trên thực tiễn, các vật chất khác nhau có mức độ dãn nở về nhiệt hoàn toàn khác nhau, dưới tác động của yếu tố nhiệt độ, kích thước của đối tượng sẽ bị thay đổi so với kích thước thật, vì thế hình ảnh 3D mà máy quét laser thu được cũng sẽ khác ở các mức nhiệt độ khác nhau, đặc biệt đối với các máy quét laser 3D có độ chính xác siêu cao thì biến dạng của đối tượng bởi nhiệt độ sẽ khá lớn.

Ngoài ra trong chỉ tiêu kỹ thuật tiêu chuẩn, mỗi máy quét đều có chỉ tiêu về nhiệt độ và mức độ giới hạn nhiệt độ cho phép trong quá trình hoạt động cũng như lưu kho. Nếu vượt quá ngưỡng có thể gây hại cho máy, khiến máy quá nóng và làm sai khác kết quả đo. Đối với một số loại máy quét thế hệ mới, khi nhiệt độ môi trường hoạt động quá cao làm tăng nhiệt độ của các hợp phần thiết bị, máy sẽ đưa ra các cảnh báo và tự động ngưng hoạt động để đảm bảo an toàn cho các hợp phần thiết bị cấu thành và chỉ hoạt động trở lại khi nhiệt độ xuống giới hạn mức cho phép.

ÁP SUẤT VÀ BỨC XẠ

Áp suất tương tự như nhiệt độ, cũng có thể gây sai khác về kích thước ảnh hưởng đến độ chính xác. Trong nhiều thử nghiệm đã cho thấy trong khoảng cách ngắn, nhiệt độ và áp suất không ảnh hưởng nhiều đến kết quả, tuy nhiên khi đo ở khoảng cách lớn, chất lượng điểm đo ảnh hưởng khá nhiều bởi áp suất và nhiệt độ.

Vì tia lser hoạt động ở dải tần rất hạn chế, theo đó các bộ lọc được sử dụng ngay trong các thiết bị thu tích hợp với máy quét laser 3D để đảm bảo chỉ tiếp nhận những tần số nào tới và phù hợp với máy thu mà thôi. Nếu cường độ bức xạ từ các nguồn phát sáng như ánh sáng mặt trời hay đèn chiếu sáng quá mạnh có thể gây ra các tín hiệu nhiễu lọt qua được các bộ lọc của máy quét và ảnh hưởng trực tiếp tới độ chính xác của các phép đo khoảng cách mà máy sẽ thực hiện.

(Còn tiếp)

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