7. Cấu trúc của luận văn
3.2.3.Xử lý dữ liệu Lidar
a. Xử lý dữ liệu thô, kiểm tra độ phủ của dữ liệu:
- Trút toàn bộ dữ liệu sau khi bay quét và lưu vào máy chủ. - Chuyển dữ liệu laser từ định dạng sdf sang sdc
61
- Tạo DSM kích thước raster 5m để kiểm tra độ phủ sau khi bay quét laser và chụp ảnh số.
- Lập kế hoạch bay bù.
b. Xử lý số liệu GPS/IMU:
Sau khi bay quét, cần phải xử lý số liệu GPS/IMU để tính toán được toạ độ của tâm máy quét, máy chụp ảnh, các dữ liệu định hướng của tia quét và ảnh chụp trong suốt quá trình bay. Đồng thời kiểm tra được toàn bộ quá trình bay quét có bị gián đoạn tín hiệu GPS hay không, sai số vị trí có đạt yêu cầu hay không. Để xử lý số liệu GPS/IMU, cần qua các bước như sau:
- Lập project cho ca bay. - Extract dữ liệu.
- Kiểm tra dữ liệu GPS, IMU trong quá trình bay quét. - Chuyển đổi khuôn dạng dữ liệu GPS.
- Xử lý DGPS.
- Tạo ra file SBET (kết hợp dữ liệu GPS và IMU).
Kết thúc các bước xử lý trên, kết quả thu được gồm các file như sau: - File Vnav + Event: Sử dụng để tính toán độ phủ.
- File SBET sử dụng để tính toán DSM, DTM và các nguyên tố định hướng ngoài EO của ảnh.
- File txt (báo cáo) thống kê lại toàn bộ quá trình xử lý và các thông số cuối cùng.
Đánh giá kết quả xử lý GPS/IMU chung toàn khu đo.
c. Xử lý nguyên tố định hướng ngoài (EO):
Các file EO sẽ được sử dụng để nắn ảnh trực giao (True Ortho), kiểm tra độ phủ của ảnh và thiết lập mô hình khi đo vẽ lập thể ảnh trên trạm đo vẽ ảnh số. File EO chứa các nguyên tố định hướng ngoài của ảnh và được tạo ra trong quá trình xử lý bằng module Eopro trong gói phần mềm Topo_gui56.
- Tính toán EO cho mục đích kiểm tra độ phủ ảnh.
62
- Sau khi xử lý, kết quả thu được sẽ là các file EO chứa các nguyên tố định hướng ngoài theo hệ toạ độ địa tâm quốc tế WGS84.
d. Xử lý dữ liệu Laser, tạo DSM/DTM/ảnh cường độ xám:
Trong quá trình quét, sóng Laser được ghi nhận trong hệ tọa độ của thiết bị, phần mềm RiAnalyse sử dụng để giải mã các dữ liệu gốc này. Các dữ liệu Laser đã được giải mã này kết hợp với kết quả tính toán tuyến bay SBET.out (từ POSPac) cho phép tạo bao phủ coverage (phục vụ kiểm tra bay quét) và các đám mây điểm Point cloud (phục vụ tạo Intensity, DSM và DTM). Đây chính là công đoạn tiền xử lý (preprocessing) LiDAR.
Các đám mây điểm được xắp xếp và lọc theo ô (tile) dưới dạng raster file tạo DSM và DTM, các dữ liệu raster này được biên tập, kiểm tra để tạo ra các sản phẩm của mô hình số DSM, DTM và phục vụ tạo ảnh true ortho (postprocessing). Quá trình này được xử lý bằng Module phần mềm Lidar Analyst chạy trên nền ArcGIS.
e. Quy định kỹ thuật xử lý dữ liệu:
- Quỹ đạo đường bay được xác định thông qua việc xử lý trị đo GPS giữa máy thu đặt tại trạm Base và máy thu đặt trên máy bay theo phần mềm kèm theo thiết bị nhằm xác định ra toạ độ, độ cao của tâm antenna đặt trên máy bay tại từng thời điểm thu tín hiệu GPS. Sai số trung phương vị trí điểm về mặt phẳng và độ cao trung bình sau xử lý cho toàn khu đo phải nhỏ hơn 0.1m.
- Tọa độ, độ cao của bộ cảm biến IMU tại từng thời điểm đo được xác định thông qua việc kết hợp dữ liệu đo IMU với quỹ đạo đường bay thông qua phép lọc Kalman được sử dụng để tính tọa độ, độ cao của từng điểm phản hồi xung Laser trong hệ WGS-84. Độ chính xác về độ cao của từng điểm phản hồi xung Laser tạo thành đám mây điểm sau xử lý phải nhỏ hơn hoặc bằng 2/3 độ chính xác của DTM cần lập.
- Phải sử dụng trị đo từ các đường bay chặn để bình sai khớp giữa các tuyến bay chính và các đường bay chặn.
63
- Việc xử lý độ cao khớp với khu đo khống chế được thực hiện thông qua hệ phương trình số hiệu chỉnh dạng vi= f(xi, yi, dx, dy, dh) + (hi-hi’) theo nguyên tắc [vv] = min, trong đó:
+ xi, yi, hi là tọa độ, độ cao của tập hợp các điểm đo chi tiết được xác định trực tiếp tại các bãi chuẩn;
+ hi’ là độ cao của điểm đo chi tiết xác định theo dữ liệu Lidar; (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
+ dx, dy, dh là các hệ số dịch chuyển cần hiệu chỉnh cho mô hình dữ liệu Lidar theo dữ liệu bãi chuẩn hiệu chỉnh.
Được phép lựa chọn kiểu và số bậc của hàm f cho phù hợp với đặc thù của kiểu dữ liệu để thu được số cải chính phù hợp nhất.
- Xác định tham số định hướng ngoài cho ảnh (trường hợp có kết hợp chụp ảnh số): Được thực hiện bằng phần mềm kèm theo thiết bị. Cơ sở để xác định các tham số định hướng ngoài là dữ liệu đo GPS, IMU và thời điểm lộ quang của máy ảnh số. Các tham số định hướng ngoài được xác định theo hệ tọa độ WGS-84.
- Sử dụng dữ liệu từ tầng phản hồi cuối cùng (Last Echo) làm cơ sở để tạo DTM. Trong trường hợp cần tiến hành xây dựng mô hình số bề mặt (DSM) phải thiết lập ảnh cường độ sử dụng tầng phản hồi đầu tiên (First Echo).
- Ảnh cường độ được tạo ra trong hệ tọa độ VN-2000 trên cơ sở sử dụng dữ liệu cường độ phản hồi của tia Laser và được sử dụng trong việc phân loại dữ liệu điểm. Giá trị các ô grid của ảnh được nội suy từ giá trị cường độ tại các điểm Lidar rời rạc.Kích thước các ô grid được lựa chọn phù hợp với mật độ dữ liệu của điểm Lidar và thường bằng khoảng cách trung bình giữa các điểm phản hồi xung Laser.
- Việc phân loại dữ liệu tự động được thực hiện trên cơ sở kết hợp ảnh cường độ, khảo sát thực địa và ảnh số chụp được (nếu có). Trước khi thực hiện việc phân loại dữ liệu tự động cần đặc biệt lưu ý tới các đặc trưng cơ bản về địa hình, địa mạo, công trình xây dựng, thủy văn, thực phủ, khu dân cư…. (Kích thước tối đa, tối thiểu các công trình; chiều cao tối đa, tối thiểu của cây; vùng lỗi do mặt nước; các điểm bị lỗi; các điểm trên không…).
64
Sau khi kết thúc công đoạn này phải tách được đám mây dữ liệu thành các lớp khác nhau theo các tính chất riêng như: Lớp chứa điểm mặt đất, Lớp chứa điểm thực phủ, Lớp chứa điểm trên mái nhà tường nhà và các công trình xây dựng, Lớp chứa các điểm trên không, Lớp chứa các điểm bị lỗi, Lớp chứa các điểm trên mặt nước…. Từ đó xây dựng ra lớp Ground và Non-Ground.
- Bình đồ trực ảnh được lập trên cơ sở ảnh số chụp đồng thời trong quá trình bay quét Lidar được sử dụng làm cơ sở để chính xác hóa việc phân loại đám mây dữ liệu điểm Lidar và đo vẽ thành lập bản đồ địa hình tại khu vực đó. Mô hình để phục vụ cho nắn tạo ảnh ortho là mô hình số bề mặt kết hợp với các nguyên tố định hướng ngoài của ảnh đã được xác định ở mục 5.
- Chỉnh sửa kết quả phân loại và kiểm tra đặc trưng địa hình được thực hiện bằng phương pháp thủ công trên cơ sở kết hợp các nhóm lớp đã phân loại ở mục 8 và bình đồ trực ảnh. Trong quá trình thực hiện cần chia nhỏ khu vực và tiến hành phân loại riêng cho từng khu vực đó.
- Trong quá trình chỉnh sửa kết quả phân loại cần đặc biệt lưu ý các khu vực có cường độ Lidar yếu, các khu vực mặt nước vào thời điểm bay chụp. Trong trường hợp cần thiết phải tiến hành đo đạc bổ sung tại thực địa bằng phương pháp trực tiếp sử dụng các thiết bị toàn đạc điện tử, GPS động. Sai số độ cao các điểm đo bổ sung không được vượt quá 2/3 độ chính xác của DTM cần thành lập.
- Đo bổ sung ngoại nghiệp. Thông thường khi bay quét Lidar phải chọn thời điểm các cánh đồng không bị ngập nước. Tuy nhiên, trong điều kiện bất khả kháng, khi bay quét ở vùng ruộng bị ngập nước rộng lớn sẽ chỉ thị ngoại nghiệp đo bổ sung độ cao mặt nước cho từng khu vực bị ngập nước.