Thành lập mô hình 3D từ dữ liệu ảnh chụp UAV và ảnh quét TLS

Trong nghiên cứu này, kỹ thuật khớp ảnh UAV và TLS được đề xuất, sử dụng các tiêu đo kết hợp với chế độ bay chụp cũng như chế độ quét thích hợp để thành lập mô hình 3D của đền Như Nguyệt (thờ Lý Thường Kiệt) ở xã Tam Giang, huyện Yên Phong, tỉnh Bắc Ninh.

Tuyển tập Hội nghị Khoa học thường niên năm 2020 ISBN: 978-604-82-3869-8 THÀNH LẬP MƠ HÌNH 3D TỪ DỮ LIỆU ẢNH CHỤP UAV VÀ ẢNH QUÉT TLS Bùi Thị Kiên Trinh1, Nguyễn Mạnh Cường2 Trường Đại học Thuỷ lợi, email: bktrinh@tlu.edu.vn Công ty TNHH MTV Tài nguyên Môi trường Việt Nam (Vinanren) 1 GIỚI THIỆU CHUNG Máy bay không người lái UAV (Unnamed Aerial Vehicle) sử dụng phổ biến chụp ảnh hàng không tầm thấp phục vụ đa mục tiêu kỹ thuật, kinh tế xã hội (Hà Quý Quỳnh cộng sự, 2020; Bùi Ngọc Quý & Phạm Văn Hiệp, 2017; Bùi Tiến Diệu cộng sự, 2016; Cao Tuấn Dũng cộng sự, 2016) Mơ hình 3D xây dựng từ ảnh UAV có độ chi tiết độ xác cao, khuyết thơng tin số khu vực bị che khuất chênh cao địa (hình 1) Trong nghiên cứu này, kỹ thuật khớp ảnh UAV TLS đề xuất, sử dụng tiêu đo kết hợp với chế độ bay chụp chế độ quét thích hợp để thành lập mơ hình 3D đền Như Nguyệt (thờ Lý Thường Kiệt) xã Tam Giang, huyện Yên Phong, tỉnh Bắc Ninh Kết cho thấy mơ hình kết hợp UAV-TLS khắc phục nhược điểm mơ hình thành lập riêng biệt từ UAV TLS, đồng thời độ xác mơ hình kết hợp nâng cao so với liệu 3D từ UAV ban đầu PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU Quy trình cơng nghệ phương pháp trình bày tóm tắt hình Hình Nguyên lý chụp ảnh UAV TLS Thiết bị quét laser mặt đất TLS (Terrestrial Laser Scanner) dùng số công tác chuyên môn thành lập đồ địa hình, khảo sát bề mặt cấu kiện cơng trình xây dựng (Đỗ Tiến Sỹ cộng sự, 2019; Đặng Thanh Tùng, cộng sự, 2012) với độ xác cao UAV máy quét đặt cố định mặt đất Tuy nhiên, phần mái đỉnh cơng trình lại bị che khuất ghi nhận TLS xem hình Hình Quy trình cơng nghệ Trong nghiên cứu này, thiết bị UAV sử dụng Phantom RTK hãng DJI (DJI, 2018), máy quét TLS hãng Leica mã hiệu RCT360 3D (HEXAGON, 2018) 457 Tuyển tập Hội nghị Khoa học thường niên năm 2020 ISBN: 978-604-82-3869-8 KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU Hình Thiết bị UAV (trái) TLS (phải) Các điểm GCP 532-536 bố trí góc trung tâm khu vực bay qt (hình 4) Để kiểm định độ xác mơ hình cần bố trí điểm kiểm tra K05 nằm cạnh 535-536 (không tham gia vào bước nắn ảnh UAV trích điểm TLS) Toạ độ điểm hệ toạ độ VN-2000 xác định theo phương pháp GPS RTK máy thu Trimble (hình 5) Các hình 6-8 thể kết xử lý số liệu bay chụp UAV, quét TLS sản phẩm tích hợp UAV-TLS đền Như Nguyệt theo quy trình đề cập Độ xác loại mơ hình 3D thành lập từ UAV, TLS kết hợp UAV-TLS thống kê (hình 9) Kết kiểm định mơ hình 3D thơng qua so sánh toạ độ điểm K05 thể bảng Hình Kết xử lý liệu UAV phần mềm Agisoft Hình Sơ đồ bố trí điểm khống chế kiểm tra Hình Kết đo lưới khống chế ảnh Khi bay chụp UAV quét TLS, tiêu đo đặt xác điểm GCP Kết bay chụp UAV xử lý qua phần mềm Agisoft PhotoScan Metashape phiên 1.6.1 Agisoft Phần mềm xử lý kết quét TLS Cyclone Field 360 hãng Leica (HEXAGON, 2018) Các kết sau xuất khuôn dạng đám mây điểm (point cloud) mơ hình 3D Point cloud từ số liệu UAV tích hợp point cloud từ số liệu TLS phần mềm Leica Cyclone hãng Leica để thu mơ hình 3D kết hợp UAV TLS 458 Hình Kết xử lý liệu TLS phần mềm Cyclone Tuyển tập Hội nghị Khoa học thường niên năm 2020 ISBN: 978-604-82-3869-8 Có thể thấy mơ hình kết hợp liệu UAV TLS có độ xác cao, sai số trạm quét sai số kiểm tra với điểm K05 đáp ứng việc thành lập đồ địa hình tỷ lệ 1: 500 (Bộ TN&MT, 2015) KẾT LUẬN Hình Mơ hình 3D kết hợp UAV-TLS Kết nghiên cứu cho thấy vượt trội mơ hình kết hợp so với mơ hình 3D từ UAV độ xác, so với mơ hình 3D từ TLS lượng điểm ảnh nhìn thấy khả hiển thị màu tự nhiên trung thực Như vậy, khẳng định tiềm ứng dụng to lớn quy trình đề xuất xây dựng liệu 3D thị lớn có mật độ cơng trình xây dựng cao, khu vực bị che khuất nhiều Tuy nhiên, lượng liệu loại thiết bị nêu lớn, đặc biệt với khu vực rộng, có nhiều địa vật khiến việc xử lý gặp khó khăn, tiêu tốn nhiều thời gian, địi hỏi máy tính phải có cấu hình mạnh Do vậy, tác giả khuyến cáo nên lọc bớt liệu không cần thiết để tăng hiệu đảm bảo độ xác kết cuối TÀI LIỆU THAM KHẢO Hình Kết thành lập mơ hình 3D Bảng Toạ độ sai số mơ hình [1] Bùi Ngọc Q, & Phạm Văn Hiệp 2017 Nghiên cứu xây dựng mơ hình 3D từ liệu ảnh máy bay không người lái (UAV) chi phí thấp Tạp chí Khoa học Kỹ thuật Mỏ - Địa chất, 58, 201-211 [2] Đặng Thanh Tùng cộng 2012 Ứng dụng công nghệ Lidar thành lập đồ 3D (Thử nghiệm khu vực thành phố Bắc Giang) Thông tin đào tạo Khoa học - Công nghệ Tài nguyên Môi trường, 11-17 [3] Bộ Tài nguyên Môi trường 2015 Thông tư 68/2015/TT-BTNMT: Quy định kỹ thuật đo đạc trực tiếp địa hình phục vụ thành lập đồ địa hình sở liệu địa lý tỷ lệ 1:500, 1:1000, 1:2000, 1:5000 [4] DJI 2018 https://www.dji.com/phantom-4-rtk [5] Hexagon 2018 https://leica-geosystems.com/products/laserscanners/ 459 ... TLS sản phẩm tích hợp UAV- TLS đền Như Nguyệt theo quy trình đề cập Độ xác loại mơ hình 3D thành lập từ UAV, TLS kết hợp UAV- TLS thống kê (hình 9) Kết kiểm định mơ hình 3D thơng qua so sánh toạ... thể bảng Hình Kết xử lý liệu UAV phần mềm Agisoft Hình Sơ đồ bố trí điểm khống chế kiểm tra Hình Kết đo lưới khống chế ảnh Khi bay chụp UAV quét TLS, tiêu đo đặt xác điểm GCP Kết bay chụp UAV xử... tham gia vào bước nắn ảnh UAV trích điểm TLS) Toạ độ điểm hệ toạ độ VN-2000 xác định theo phương pháp GPS RTK máy thu Trimble (hình 5) Các hình 6-8 thể kết xử lý số liệu bay chụp UAV, quét TLS sản