Nghiên cứu đánh giá khả năng ứng dụng thiết bị bay không người lái trimble ux5 trong công tác thành lập bản đồ

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỎ ĐỊA CHẤT LỀU HUY NAM NGHIÊN CỨU ĐÁNH GIÁ KHẢ NĂNG ỨNG DỤNG THIẾT BỊ BAY KHÔNG NGƯỜI LÁI TRIMBLE UX5 TRONG CÔNG TÁC THÀNH LẬP BẢN ĐỒ LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT HÀ NỘI - 2014 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỎ - ĐỊA CHẤT LỀU HUY NAM NGHIÊN CỨU ĐÁNH GIÁ KHẢ NĂNG ỨNG DỤNG THIẾT BỊ BAY KHÔNG NGƯỜI LÁI TRIMBLE UX5 TRONG CÔNG TÁC THÀNH LẬP BẢN ĐỒ Ngành: Kỹ thuật trắc dịa – đồ Mã số: 60520503 LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC TS Lê Đại Ngọc HÀ NỘI - 2014 LỜI CAM ĐOAN Tơi cam đoan cơng trình nghiên cứu riêng Các số liệu, kết luận văn trung thực chưa công bố cơng trình khác Hà Nội, ngày tháng năm 2014 Tác giả luận văn Lều Huy Nam MỤC LỤC Nội dung Trang Lời cam đoan……………………………………………………… Mục lục……………………………………………………… Danh mục kí hiệu, chữ viết tắt Danh mục bảng …………………………………………………… Danh mục hình vẽ đồ thị…………………………………………… MỞ ĐẦU 1.Tính cấp thiết đề tài …………………………………………… Mục đích nghiên cứu ……………………………………………… Phạm vi nghiên cứu ………………………………………………… 10 Nội dung nghiên cứu ……………………………………………… 10 Phương pháp nghiên cứu.…………………………………………… 10 Ý nghĩa khoa học thực tiễn đề tài ………………………… 10 Cấu trúc luận văn……………………………………………… 11 CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN ẢNH HÀNG KHÔNG KỸ THUẬT SỐ 12 1.1 Khái niệm q trình chụp ảnh hàng khơng………….…………… 1.2 Q trình chụp ảnh hàng khơng u cầu kỹ thuật công tác bay chụp……………………………………………………………… 1.3 Ảnh số đặc điểm tư liệu ảnh hàng không kỹ thuật số……… 1.4 Các nguồn sai số ảnh hưởng đến độ xác đồ cần thành lập phương pháp đo vẽ ảnh số…………………………… 1.5 Thiết bị bay không người lái sử dụng chụp ảnh hàng không CHƯƠNG 2: HỆ THỐNG THIẾT BỊ BAY KHÔNG NGƯỜI LÁI TRIMBLE UX5 2.1 Tổng quan thiết bị bay không người lái Trimble UX5………… 2.2 Quy trình tiến hành bay chụp…………………………………… 12 12 17 20 29 39 39 44 2.3 Đánh giá tổng quan ưu nhược điểm……………………………… CHƯƠNG 3: THỰC NGHIỆM VÀ KẾT QUẢ ĐÁNH GIÁ HỆ THỐNG MÁY BAY KHÔNG NGƯỜI LÁI TRIMBLE UX5 3.1 Thực nghiệm …………………………………………………… 49 3.2 Quy trình tính tốn …………………………………………… 58 3.3 Đánh giá kết khả ứng dụng Việt Nam…………… 63 Kết luận kiến nghị 66 Tài liệu tham khảo 68 Phụ Lục 70 53 53 DANH MỤC CÁC KÍ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT UAV UX5 (Unmanned Aerial Vehicle) Máy bay không người lái BQP Bộ quốc phòng CSDL Cơ sở liệu DEM (Digital Elevation Model ) Mơ hình số độ cao DTM (Digital Terrain Model ) Mơ hình số địa hình DSM (Digital Surface Model ) Mơ hình số bề mặt MBKNL Máy bay không người lái IMU (Inertial Measurement Unit )Bộ đo đạc qn tính GPS Hệ thống định vị tồn cầu CCD Bộ cảm biến GSD Độ phân giải mặt đất TCVN Tiêu chuẩn Việt Nam TBC Trimble Business Center NCKH Nghiên cứu khoa học MP Mega Pixel (triệu điểm ảnh) Pixel Phần tử ảnh số, điểm ảnh RGB (Red Green Blue) màu đỏ - màu xanh - màu xanh lam Trimble UX5 DANH MỤC CÁC BẢNG Nội dung Bảng 2.1 Khả hoạt động hệ thống Bảng 3.1 Dự án thực Trimble UX5 Trang 41 62 DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ Nội dung Trang Hình 1.1 Độ phủ ngang, dọc 12 Hình 1.2 Sai số méo hình kính vật 20 Hình 1.3 Ảnh hưởng độ cong mặt đất vị trí điểm ảnh 21 Hình 1.4 Sự xê dịch điểm ảnh triết quang khí gây 22 Hình 1.5 Sự xê dịch điểm ảnh chênh cao địa hình gây 23 Hình 1.6 Hệ thống UAV Falcon-PARS 29 Hình 1.7 Máy ảnh RCD30 TC-1235 UAV 29 Hình 1.8 Hệ thống UAS Skate Small Mỹ 30 Hình 1.9 Các mơ hình máy khơng người lái Việt Nam 30 Hình 1.10 Máy bay khơng người lái M400-CT/QCPK-KQ 31 Hình 1.11 Trực thăng có gắn camera máy quay phim FlyCAM 34 Hình 1.12 Máy chụp ảnh số Sony CyberShot Pro DSC-F828 35 Hình 2.1 Hệ thống Trimble UX5 38 Hình 2.2 Cấu tạo mặt Trimble UX5 39 Hình 2.3 Cấu tạo mặt Trimble UX5 40 Hình 2.4 Máy ảnh Sony NEX-5T 40 Hình 2.5 Góc chụp diện tích ảnh chụp 40 Hình 2.6 Trạm điều khiển mặt đất 41 Hình 2.7 Bệ phóng 42 Hình 2.8 Bộ dị tìm thiết bị 42 Hình 2.9 Quy trình tiến hành bay chụp 43 Hình 2.10 Hướng thiết kế tuyến bay 45 Hình 2.11 Hướng cất cánh hạ cánh 45 Hình 2.12 Thơng số máy chụp ảnh 46 Hình 2.13 Bệ phóng máy bay 46 Hình 2.14 Sản phẩm ứng dụng hệ thống 49 Hình 2.15 Ứng dụng Trimble UX5 50 Hình 3.1 Vị trí khu bay chụp ảnh thử nghiệm 53 Hình 3.2 Lựa chọn phạm vi bay chụp thơng số kỹ thuật 56 Hình 3.3 Lựa chọn vị trí hướng cất hạ cánh 57 Hình 3.4 Qui trình tính tốn xử lý ảnh phần mềm TBC 3.21 57 Hình 3.5 Phần mềm Trimble Business Center 3.21 58 Hình 3.6 Sơ đồ trích điểm KCA phần mềm TBC 59 Hình 3.7 Sơ đồ bố trí điểm khống chế ảnh điểm kiểm tra 59 Hình 3.8 Mặt cắt thể tính chi tiết DSM cắt qua đồi, đường, nhà 63 Hình 3.9 Mặt cắt thể tính chi tiết DSM cắt qua luống đất cao khoảng từ 15 đến 20cm 63 Hình 3.10 Mặt cắt thể tính chi tiết DSM cắt qua mái nhà, đường, sân Hình3.11 Mặt cắt thể tính chi tiết DSM cắt qua nhà, sân bóng 63 64 MỞ ĐẦU Tính cấp thiết đề tài Ngày nay, công nghệ Viễn thám giới phát triển đa dạng, có nhiều thiết bị thu nhận hình ảnh có độ phân giải mặt đất từ vài cm đến hàng chục mét, chụp cự ly gần vài chục mét khoảng cách xa hàng trăm km Tuỳ thuộc vào cự ly chụp tính chất vật lý sóng chụp thiết bị thu nhận hình ảnh mà phân loại thành công nghệ như: chụp ảnh vệ tinh, chụp ảnh hàng khơng máy bay có người lái, khơng người lái UAV công nghệ quét Lidar Tuy nhiên việc thu thập liệu ảnh chụp vệ tinh quang học ảnh chụp hàng khơng có người lái có lúc không kịp thời bị ảnh hưởng lớn điều kiện thời tiết có mây Việt Nam nằm vùng khí hậu nhiệt đới, tỷ lệ diện tích lãnh thổ bị mây che phủ lên đến 70% nên hiệu suất có ảnh vệ tinh khơng mây thấp Thực tế cho thấy đặt hàng cho Pháp thu ảnh ảnh vệ tinh SPOT5 để phục vụ thành lập đồ trực ảnh địa hình 1:50.000 phải năm (từ 2003 đến 2007) có ảnh phủ trùm lãnh thổ Việt Nam gồm 200 cảnh (mỗi cảnh ảnh phủ diện tích 60x60 km) Gần đây, tính từ đầu năm 2010 đến nay, Cục Bản đồ khai thác khoảng 130 cảnh có độ phủ mây