Kết quả thực nghiệm và đánh giá độ chính xác

3.4. Thực nghiệm để so sánh, đánh giá độ chính xác DEM sau khi áp dụng xử lý

3.4.2. Kết quả thực nghiệm và đánh giá độ chính xác

3.4.2.1. Đối với khu vực làng Gia Phú xã Bình Dương huyện Gia Bình - Bắc Ninh

Xây dựng DEM bằng hệ thống quét Faro S350 plus:

Hình 3.6. Máy quét Faro S350 plus đặt tại thực địa [75]

Lưu ý: Độ phân giải của máy quét, độ phân kỳ của chùm tia cũng ảnh hưởng

đến việc thiết kế tiêu đo. Nếu tiêu đo q nhỏ thì khi để khoảng cách khơng phù hợp nó khơng được ghi nhận ở trên đám mây điểm.

Số liệu được thu thập với 16 trạm máy quét và được nắn ghép với sai số nội

bộ dưới 5mm, vị trí các trạm máy cách nhau khoảng 10-15m như trong hình ảnh.

Hình 3.7. Mơ hình đám mây điểm sau nắn ghép

Sau khi nắn ghép các trạm máy, mơ hình đám mây điểm được xây dựng với độ chi tiết cao.

Hình 3.8. Mơ hình đám mây điểm sau khi gán màu sắc khu vực làng Gia Phú

Hình 3.9. Số liệu đám mây điểm tại một vị trí qt

84

Hình 3.10. Vị trí đặt các tiêu để ghép nối số liệu

Hình 3.11. Điểm tọa độ, độ cao hiển thị trên số liệu đám mây điểm

Mơ hình đám mây điểm thu thập được đã được đưa vào đúng hệ tọa độ VN2000. Dữ liệu sẽ được trích xuất ra định dạng LAS file để đưa vào phần mềm lọc số liệu địa hình.

Xử lý lọc địa hình bằng chương trình

Nhập số liệu gốc vào phần mềm bằng tính năng mở file trên Menu tính năng

Hình 3.12. Mở file trên phần mềm

Lựa chọn định dạng

Hình 3.13. Định dạng *.Las khi mở file Chọn file gốc cần mở dưới dạng las file file Chọn file gốc cần mở dưới dạng las file

Hình 3.14. Lựa chọ đám mây điểm cần xử lý Số liệu gốc sẽ được hiển thị trên màn hình lý Số liệu gốc sẽ được hiển thị trên màn hình

Hình 3.15. Số liệu hiển thị trên chương trình

86

Chức năng điều hướng các góc nhìn để xem số liệu ở các góc khác nhau

Hình 3.16. View số liệu trên chương trình ở các góc khác nhau

Sử dụng tính năng giảm mật độ điểm từ số liệu gốc

Hình 3.17. Tính năng giảm mật độ đám mây điểm Nhập khoảng cách Delta X,Y vào hộp thoại điểm Nhập khoảng cách Delta X,Y vào hộp thoại

Hình 3.18. Hộp thoại nhập khoảng cách Delta để giảm mật độ điểm Dữ liệu gốc hiển thị trong phần mềm với 1 triệu điểm

Hình 3.19. Số liệu gốc trước khi giảm mật độ

Dữ liệu hiển thị sau khi giảm mật độ điểm với 291 nghìn điểm

Hình 3.20. Sử dụng tính năng tự động tính tốn địa hình

Hình 3.21. Vị trí tính năng lọc tự động địa hình

Chỉnh các tham số trong hộp thoại tính địa hình, với địa hình đồng bằng nên

88

tích vào ơ xử lý cho dữ liệu đồng bằng. Các tham số khác được thiết lập như sau:

Hình 3.22. Các thơng số của tính năng lọc tự động địa hình

Dữ liệu địa hình sau khi được tính tốn tự động sẽ được phân loại thành 2 dữ liệu: Dữ liệu địa hình và dữ liệu phi địa hình

Hình 3.23. Số liệu địa hình sau lọc cịn lại

Hình 3.24. Số liệu phi địa hình được phân loại ra khỏi số liệu gốc Export số liệu đã lọc, tạo mơ hình DEM gốc Export số liệu đã lọc, tạo mơ hình DEM

Hình 3.25. Hộp thoại xuất số liệu *.las file

Xây dựng DEM bằng công nghệ UAV kết hợp đo đạc trực tiếp

Khu vực làng Gia Phú đã có mơ hình số độ cao DEM và tư liệu bản đồ địa hình tỷ lệ 1/500 (khoảng cao đều 0,5m) được thành lập bằng công nghệ UAV kết hợp với công tác đo đạc trực tiếp ngồi thực địa năm 2020. Cụ thể:

Hình 3.26. Số liệu đám mây điểm thu thập bằng phương pháp bay chụp ảnh UAV

Sau khi có được dữ liệu đám mây điểm từ UAV, kết hợp với dữ liệu đo đạc

90

trực tiếp ngoài thực địa bằng toàn đạc điện tử tiến hành thành lập dữ liệu địa hình và biên tập trên nền chuẩn Arcgis. Toàn bộ khu vực được xây dựng trên 1 mảnh bản đồ tỷ lệ 1:500

.

Hình 3.27. Bản đồ địa hình khu vực thực nghiệm

Điểm độ cao của bản đồ địa hình được xây dựng từ số liệu pointcloud sau khi xử lý số liệu UAV và đã được kiểm tra chi tiết ngồi thực tế.

Hình 3.28. Khu vực thực nghiệm trên dữ liệu địa hình đã có

Số liệu độ cao này sẽ được trích xuất riêng ra định dạng *.SHP và sẽ được sử dụng để so sánh với dữ liệu quét laser mặt đất đã được thu thập trên cùng khu vực.

Hình 3.29. Số liệu điểm độ cao từ dữ liệu địa hình đã có khu vực nghiên cứu

So sánh độ chính xác giữa hai loại dữ liệu:

Số liệu địa hình xây dựng từ số liệu bay chụp UAV được xây dựng dưới dạng Shape file gồm nhiều điểm độ cao nằm phủ trùm toàn bộ ranh giới khu vực thực nghiệm.

Hình 3.30. Ranh giới thu thập dữ liệu quét laser trên bản đồ địa hình

Địa hình khu vực thực nghiệm khá bằng phẳng, việc xây dựng dữ liệu địa hình khu di tích thực hiện bằng việc bố trí các điểm độ cao phân bố đều tỷ lệ 1:500 trên khoảng địa hình nhìn thấy.

92

Sai số tuyệt đối của DEM được đánh giá thông qua các điểm đo kiểm tra ở thực địa. Sai số trung phương về độ cao của tập hợp điểm kiểm tra giữa độ cao đo so với độ cao nội suy từ DEM không được vượt quá sai số cho phép của DEM cuối cùng. Sai số giới hạn không được vượt quá 2 lần sai số trung phương. Các sai lệch của các trị đo kiểm tra không được vượt quá sai số giới hạn, số lượng các trị đo có giá trị nằm trong khoảng (70% - 100%) sai số giới hạn không được vượt quá 10%.

Dữ liệu đã được kiểm tra chi tiết. Và điểm kiểm tra thực địa DEM được đo bằng phương pháp đường chuyền đo góc cạnh, đường chuyền treo, phương pháp giao hội nghịch sử dụng máy tồn đạc điện tử hoặc cơng nghệ đo GNSS tĩnh, kỹ thuật đo GNSS động với độ cao trạm gốc (Base) được lấy từ điểm thuộc lưới đo vẽ cấp 2 trở lên.

Với các yêu cầu về quy chuẩn và việc thực hiện theo quy chuẩn số liệu bản đồ địa hình. Dữ liệu địa hình khu vực làng Gia Phú này hồn tồn đảm bảo độ chính các để so sánh với dữ liệu quét laser đã được thực nghiệm.

Số liệu lọc địa hình từ phần mềm xử lý dữ liệu đám mây điểm là 290 triệu điểm với mật độ điểm cao.

Hình 3.31. Dữ liệu địa hình khu thực nghiệm dùng để đánh giá độ chính xác Chồng

xếp 2 lớp dữ liệu địa hình lên nhau bằng các phần mềm GIS cho ta thấy một cách tổng quan nhất số liệu đã thu thập

Hình 3.32. Dữ liệu địa hình thực nghiệm so sánh hiển thị cùng điểm độ cao đã có

Các điểm độ cao dùng để so sánh nằm trong khơng gian số liệu thu thập được

Hình 3.33. Các điểm độ cao dùng để so sánh

Số liệu độ cao địa hình của dữ liệu qt laser được trích xuất tại điểm thuộc đám mây điểm gần nhất so với điểm độ cao đã có (độ cao trên dữ liệu địa hình tỷ lệ 1/500).

94

Hình 3.34. Điểm theo dữ liệu đám mây điểm và điểm đo địa hình tại điểm ID9

Sau khi trích xuất hết với các điểm kiểm tra, kết quả thu được như bảng 3.1 dưới đây:

Bảng 3.1. Bảng so sánh dữ liệu quét laser và dữ liệu địa hình đã có

Đánh giá độ chính xác với các điểm đo trực tiếp ngồi thực địa:

Đồng thời với quá trình quét để thu thập dữ liệu đám mây điểm thì tiến hành chọn 10 điểm địa vật đặc trưng trong khu vực thực nghiệm để tiến hành xác định tọa độ và độ cao bằng thiết bị đo đạc theo đúng quy định, quy phạm xây dựng mơ hình số địa hình tỷ lệ 1/500 khoảng cao đều 0,5m.

Hình 3.35. Vị trí các điểm địa vật đặc trưng

Bảng 3.2. Bảng đánh giá sai số tuyệt đối của điểm địa vật đặc trưng

Nhận dạng vị trí TD1 TD2 TD3 TD4 TD5 TD6 TD7 TD8 TD9 TD10

*Sai số trung phương độ cao:

Đánh giá độ chính xác giữa phương pháp quét laser với phương pháp UAV ℎ =

- n là tổng số điểm kiểm tra

Từ kết quả so sánh giá trị chênh cao của các điểm trùng tên theo 2 phương pháp thành lập DEM cũng như kết quả sai số trung phương theo công thức (3.14) của các điểm địa vật đặc trưng cho thấy sai số trung phương độ cao ℎ ln nhỏ hơn 1/4 khoảng cao đều. Điều đó minh chứng chương trình lọc đám mây điểm khi quét laser mặt đất thì sẽ đảm bảo độ chính xác của mơ hình số độ cao tỷ lệ 1/500 với khoảng cao đều h=0,5m.

3.4.2.2. Đối với khu vực đồi Lim thị trấn Lim huyện Tiên Du tỉnh Bắc Ninh Thu thập và xử lý dữ liệu quét laser khu vực thực nghiệm:

Dữ liệu được thu thập bằng máy quét laser FARO S350 plus và được nắn ghép từ khoảng 80 trạm quét. Dữ liệu tập trung vào khu vực trung tâm núi Lim thuộc không gian chùa Lim.

Hình 3.36. Số liệu đám mây điểm thu thập bằng phương pháp quét laser mặt đất

97

Mặt bằng tổng thể khu vực đồi có vị trí chùa Lim

Hình 3.37. Dữ liệu thu thập bằng phương pháp quét laser tại vị trí trạm qt

Hình 3.38. Mật độ điểm máy qt thu được

Mơ hình pointcloud thu được sẽ được nắn ghép thành mơ hình tổng thể và được lọc đối tượng phi địa hình để ra pointcloud địa hình bề mặt

Hình 3.39. Tổng thể mơ hình đám mây điểm khu vực thực nghiệm

Sau khi xử lý ra mơ hình đám mây điểm địa hình khu vực quét, sử dụng phần mềm nội suy ra mơ hình số độ cao của khu vực. Với mật độ điểm tương đối dầy mơ hình số độ cao được nội suy thể hiện chi tiết hơn rất nhiều phương pháp truyền thống.

Hình 3.40. Mơ hình số độ cao địa hình khu vực quét thực nghiệm Xây dựng DEM bằng công nghệ Lidar nghiệm Xây dựng DEM bằng công nghệ Lidar

Dữ liệu được thu thập bằng phương pháp lidar bay chụp hàng không độ phân giải 1m, thu thập được ở dạng đám mây điểm và nội suy sang DEM truyền thống.

Hình 3.41. Dữ liệu địa hình đồi Lim bằng phương pháp Lidar hàng khơng

99

So sánh độ chính xác giữa hai loại dữ liệu:

Sau khi hình thành DEM của 2 phương pháp thu thập số liệu. Tiến hành so sánh kết quả sử dụng 51 điểm đặc trưng trải đều trên khu vực có số liệu chung.

Hình 3.42. Điểm kiểm tra dữ liệu quét laser mặt đất với lidar hàng không Trích dẫn số liệu của các điểm chung trên hai mơ hình theo bảng khơng Trích dẫn số liệu của các điểm chung trên hai mơ hình theo bảng

sau: Bảng 3.3. Bảng so sánh độ cao của hai phương pháp thành lập

DEM Tên điểm 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17

100 Tên điểm 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51

*Sai số trung phương độ cao:

ℎ =

Ở đây: - ∆ℎ là chênh lệch độ cao; n là tổng số điểm kiểm tra (n = 51)

Từ kết quả so sánh giá trị chênh cao của các điểm trùng tên theo 2 phương pháp thành lập DEM cũng như kết quả sai số trung phương theo công thức (3.15) của các điểm địa vật đặc trưng cho thấy sai số trung phương độ cao ℎ luôn nhỏ hơn 1/4 khoảng cao đều. Điều đó minh chứng chương trình lọc đám mây đảm bảo độ chính xác của mơ hình số độ cao tỷ lệ 1/2.000 với khoảng cao đều h=1m.