1.7. Những vấn đề được phát triển trong luận án
Từ khi các hệ thống quét laser 3D mặt đất du nhập vào nước ta, cơng nghệ này đã có những đóng góp trong việc khảo sát bề mặt địa hình, thành lập mơ hình số độ cao (DEM), mơ hình số địa hình (DTM), xây dựng mơ hình 3D phục vụ phân tích tổng hợp…Tuy nhiên, còn nhiều vấn đề tiếp cận khá khó khăn đối với cơng nghệ qt laser 3D mặt đất như: Hiểu bản chất nguyên lý hoạt động của hệ thống; nguyên lý làm việc khối đo dài; các phương pháp đo góc của máy quét; các nguồn sai số trong kết quả quét laser mặt đất…kể cả vấn đề lý thuyết và thực hành đều chưa có nghiên cứu cơ bản để triển khai rõ ràng, cụ thể.
Hơn nữa, hiện nay chưa có một nghiên cứu hồn chỉnh, đồng bộ và đầy đủ từ lý thuyết đến thực nghiệm nhất là trong lĩnh vực phi địa hình; chưa có cơng bố mang tính pháp quy cũng như chưa ban hành đầy đủ các u cầu kỹ thuật, quy trình cơng nghệ, định mức – đơn giá thực hiện quét laser mặt đất cho việc xây dựng mơ hình địa hình số độ cao đối với các đối tượng phi địa hình. Từ đó làm cơ sở để triển khai rộng rãi trong thực tế sản xuất.
Yếu tố khai thác, sử dụng phần mềm thương mại của nước ngồi cịn nhiều bất cập, từ môi trường làm việc, việc định dạng của đầu ra sản phẩm, các cơng cụ khơng được Việt hóa gây khó khăn cho người sử dụng. Hơn nữa do điều kiện thực tiễn ở nước ta là các yếu tố đặc trưng địa hình và địa vật rất đa dạng do đó phần mềm
thương mại có những cơng cụ chưa phù hợp, đặc biệt trong bài tốn phân tích, lọc đám mây điểm phải vừa kết hợp thủ cơng vừa tự động hóa để đảm bảo độ chính xác của mơ hình.
Đồng thời, nghiên cứu tích hợp các thuật tốn, xây dựng mơ-đun chương trình phụ trợ trong xử lý dữ liệu quét laser mặt đất phù hợp với điều kiện thực tiễn ở Việt Nam cụ thể trong đó có việc tính tốn và hiển thị các nội dung dữ liệu; đọc dữ liệu laser; tách lọc và chuyển đổi dữ liệu tự động với độ chính xác cao cần phải được quan tâm.
Do đó, luận án tập trung giải quyết và phát triển các vấn đề cốt lõi sau đây:
- Nghiên cứu cơ sở khoa học của công nghệ quét laser 3D mặt đất về mặt lý luận cũng như thực tiễn sản xuất.
- Tích hợp các thuật tốn, xây dựng chương trình phụ trợ trong xử lý dữ liệu quét laser mặt đất phù hợp với điều kiện hiện tại của nước ta.
-Xây dựng quy trình cơng nghệ quét 3D mặt đất đối với một số đối tượng phi địa hình.
1.8. Đánh giá ban đầu về hiệu quả khi sử dụng công nghệ quét laser 3D mặt đấttrong lĩnh vực địa hình trong lĩnh vực địa hình
Khi ứng dụng công nghệ quét laser 3D mặt đất trong công tác lập mơ hình số địa hình (DTM) mặc dù chưa có những so sánh đối chiếu cụ thể với một số phương pháp khác như phương pháp đo đạc trực tiếp (sử dụng máy toàn đạc điện tử, RTK,..) hay phương pháp đo vẽ ảnh nhưng dựa trên kinh nghiệm và kết quả nghiên cứu trên thế giới cho thấy có thể đánh giá một số tiêu chí ban đầu về hiệu quả của việc ứng dụng công nghệ quét laser 3D mặt đất như trong bảng 1.2 dưới đây.
Bảng 1.2. Đánh giá so sánh công nghệ quét laser mặt đất so với công nghệ khác
Thứ tự Tiêu chí so sánh Cơng nghệ đo vẽ ảnh Đo đạc trực tiếp Công nghệ quét laser 3D mặt đất 1 Giá thành Rẻ Đắt Đắt
2 Tiến độ (thời gian) Khá nhanh Chậm Nhanh 3 Thao tác sử dụng Phức tạp Chặt chẽ Dễ dàng
Thứ tự Tiêu chí so sánh Cơng nghệ đo vẽ ảnh Đo đạc trực tiếp Cơng nghệ qt laser 3D mặt đất 4 Độ chính xác của sản phẩm Chính xác Chính xác cao Rất chính xác 5 Tính phổ thơng Khá phổ biến Phổ biến Chưa phổ biến
6 Yêu cầu thiết bị xử
lý dữ liệu Cấu hình cao
Cấu hình bình
thường Cấu hình rất cao
7 Yêu cầu tay nghề
kỹ thuật viên Tay nghề cao
Tay nghề bình
thường Tay nghề rất cao
8 Phụ thuộc vào yếu
tố địa hình Khá phụ thuộc Rất phụ thuộc Khơng phụ thuộc Khó khăn thách thức khi áp dụng công nghệ quét laser mặt đất ở Việt Nam gồm có: Khó khăn trong tiếp cận mã nguồn của phần mềm thương mại; Yêu cầu về lưu trữ, xử lý dữ liệu rất lớn; Khó khăn trong việc tổ chức sản xuất khi sử dụng phần mềm đi đơi với khóa cứng nên hạn chế số lượng kỹ thuật viên cùng lúc xử lý dữ liệu.
Tiểu kết Chương 1
Trong chương này, tác giả đã nêu được lý do lựa chọn công nghệ quét Laser 3D mặt đất ứng dụng trong lĩnh vực địa hình và phi địa hình, đây là lĩnh vực cơng nghệ mới ở Việt Nam theo xu hướng cách mạng Cơng nghệ 4.0;
Chương này trình bày một số lĩnh vực ứng dụng cơng nghệ quét laser 3D mặt đất trong đo vẽ địa hình và phi địa hình. Trình bày tổng quan về tình hình nghiên cứu sử dụng cơng nghệ qt laser mặt đất ở trên thế giới và Việt Nam. Hiện tại ở nước ta mới có nghiên cứu và ứng dụng trong lĩnh vực địa hình, việc ứng dụng trong lĩnh vực phi địa hình cịn hạn chế. Từ đó, tác giả rút ra các vấn đề cịn tồn tại sẽ được giải quyết trong luận án;
Tác giả cũng đã có đánh giá so sánh sơ bộ ban đầu công nghệ quét laser mặt đất so với cơng nghệ khác trong lĩnh vực địa hình.
Chương 2.
CƠ SỞ KHOA HỌC VÀ CÁC NGUỒN SAI SỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN KẾT QUẢ QUÉT LASER 3D MẶT ĐẤT
Chương này nghiên cứu bản chất của phương pháp quét laser mặt đất trong đó có nguyên lý hoạt động của hệ thống quét laser mặt đất bao gồm nguyên lý đo dài và ngun lý đo góc. Đồng thời phân tích các nguồn sai số ảnh hưởng đến kết quả quét laser mặt đất trên cơ sở đó giải quyết yêu cầu về chất lượng dữ liệu thu thập và lựa chọn thiết bị phù hợp khi thực hiện những mục đích cơng việc khác nhau. Phần thực nghiệm, đánh giá và bình luận sẽ được trình bày ở các chương tiếp theo.
2.1. Nguyên lý hoạt động của hệ thống quét laser mặt đất
Laser là tên những chữ cái đầu của thuật ngữ bằng tiếng Anh “Light
Amplification by Stimulated Emission of Radiation” có nghĩa là khuếch đại ánh
sáng bằng phát xạ kích thích. Nguyên lý hoạt động của laser dựa vào hiện tượng bức xạ cưỡng bức [4].
2.1.1. Nguyên lý chung
Hệ thống quét laser mặt đất bao gồm thiết bị quét và thiết bị máy tính chuyên ngành xử lý tốc độ cao được cài đặt phần mềm chuyên dụng [62]. Hệ thống thiết bị quét laser cấu tạo gồm khối thiết bị đo dài laser thích ứng làm việc với tần số cao và khối đầu quay thiết bị quét laser mặt đất (Hình 2.1).
1 – đo dài laser;
2 – tuyến nhận và truyền đo dài;
3 – gương quét (lăng kính); 4 – đầu quét của máy quét; 5 – dây dẫn máy quét laser với máy tính;
6 – máy tinh xách tay cùng phần mềm chuyên dụng;
7
8 – bộ lưu dữ liệu.