Tuỳ thuộc vào tình hình thời tiết và các điều kiện tiếp cận khu đo, chỉ huy bay quyết định khu vực và thứ tự đường chụp trước, sau cho hợp lý.
+ Chọn đường bay, chuyển đường bay, dẫn đường phi công
+ Trước khi vào khu chụp ta tiến hành chụp thử máy ảnh và kiểm tra sơ bộ chất lượng; quét thử kiểm tra hệ thống thiết bị Lidar, kiểm tra dữ liệu.
+ Căn cứ vào thiết kế kỹ thuật, thiết kế bay để chọn tần số quét, góc quét và tần số phát xung (PRF) phù hợp.
+ Khi cách đầu đường bay 3– 6 km bật hệ thống quét (đảm bảo cho quả trình quét ổn định khi vào đến khu chụp đã thiết kế) bằng nhấn nút "Start" trong màn (Hình 3.7).
+ Khi vào đến khu chụp chương trình Capture sẽ khởi động máy chụp ảnh và chụp theo thiết kế.
+ Sau khi chụp, quét xong đường bay đã chọn, chương trình Tracker sẽ cho thơng báo nhấn nút "Stop" trong màn hình ở trên.
45
Hình 3.7: Giao diện chính điều khiển hệ thống trong q trình bay chụp
+ Trong suốt quá trình bay chụp người điều khiển luôn chú ý đến khoảng cách bay tới đầu đường và kết thúc mỗi đường bay để bật và tắt chế độ quét; khi bay quét, tùy thuộc vào độ phủ yêu cầu để xem xét và đánh dấu những đoạn phải bay bù lại do máy bay trệch quá lớn so với đường bay thiết kế (độ lệch 1/2 độ dài tương ứng với độ phủ); khi kết thúc đường bay phải chọn đường bay mới, người phi công quan sát màn hình dẫn đường điều khiển lượn vịng cho phù hợp.
Người chỉ huy bay phải quan sát thời tiết bên ngoài để quyết định bay cho phù hợp (tránh đường bay có mây, sương mù….); quan sát độ cao bay, tốc độ bay để cảnh báo cho phi công kịp thời điều chỉnh.
Phải ghi chép đầy đủ các thông số trong nhật ký bay như: giờ, ngày, tháng, năm bay; số thứ tự các đường đã bay; đánh dấu khu vực mây che và chụp hở (nếu có) khi phải bay bù lại ngay trong ca bay...
+ Trong q trình bay lượn vịng ta có thể kiểm tra chất lượng sơ bộ ảnh đã chụp.
46
Hình 3.8: Kiểm tra sơ bộ ảnh đã chụp bằng phần mềm Capture
- Máy bay trở về sân bay
+ Sau khi kết thúc khu chụp, thoát khỏi các chương trình đã gọi ở trên. + Báo cho phi công quay về sân bay.
+ Trước khi hạ cánh ta lại đóng cửa chắn óng kính máy qt và chụp. - Kết thúc ca bay quét Lidar
+ Khi máy bay về vị trí được hướng dẫn tại sân bay – kết thúc ca bay, cần phải tiến hành các công việc sau:
Tắt “Lidar”, “Camera”; Tắt “Log data”; Tắt “Main”
+ Tháo ổ lưu dữ liệu Lidar, dữ liệu ảnh số và dữ liệu GPS/IMU.
Thời gian hoàn thành thủ tục này mất khoảng 5-10 phút và sau khi hoàn tất các thủ tục trên thì lệnh cho phi cơng tắt máy.
+ Thống kê số ảnh chụp và diện tích quét Lidar; hoàn thiện nhật ký bay và lập các biên bản bay chụp.
47
3.3. Công tác ngoại nghiệp
3.3.1. Công tác chọn và đo nối điểm trạm Base
Mỗi khu chụp phải bố trí hai trạm gốc GPS và được đo GPS đồng thời trong quá trình bay chụp ảnh – quét Lidar. Khoảng cách giữa hai điểm GPS có thể gần nhau và nên chọn ở tâm khu đo, nhưng từ mỗi trạm gốc đến biên khu chụp không lớn hơn 30 km.
Điểm trạm base phải đảm bảo đủ điều kiện kỹ thuật đo GPS, phải thơng thống, đo được thời gian dài, có điều kiện cung cấp về nguồn điện, đi lại sinh hoạt dễ dàng…
Công tác đo nối trạm base về mặt phẳng được thực hiện bằng đo GPS, điểm khởi tính là các điểm tọa độ nhà nước và điểm địa chính cơ sở theo đồ hình lưới tam giác. Thời gian đo tối thiểu khơng ít hơn 1h30‟. Quy định đo đạc, tính tốn như quy định hiện hành cho lưới địa chính I.
Công tác đo nối trạm base về độ cao được thực hiện bằng đo thuỷ chuẩn hạng IV, điểm khởi tính là các điểm độ cao nhà nước. Quy định đo đạc, tính toán như quy định hiện hành cho lưới thuỷ chuẩn hạng IV.
3.3.2. Chọn và đo nối điểm trạm đo phục vụ đo điểm hiệu chỉnh mặt phẳng và độ cao và độ cao
Số lượng và khu vực bãi hiệu chỉnh được thi công như đã thiết kế. Mỗi bãi hiệu chỉnh chọn 2 điểm GPS thông hướng nhau. Các điểm này phải đảm bảo tính thơng thống đề đo GPS và đo chi tiết bằng máy toàn đạc điện tử tới các điểm hiệu chỉnh chi tiết. Hai điểm cách nhau khơng nhỏ hơn 150m. Điểm này phải đóng cọc, có mũ đinh sắt. Hai điểm cọc dẫn này được dùng là điểm khởi đo (điểm gốc) cho đo điểm hiệu chỉnh mặt phẳng và độ cao.
Đo nối GPS tới các điểm trạm đo nên được thực hiện kết hợp đồng thời với đo nối GPS điểm trạm Base, thời gian đo tối thiểu khơng ít hơn 1h.
Đo dẫn độ cao tới các điểm trạm đo bằng thủy chuẩn hạng IV từ các điểm độ cao nhà nước gần nhất.
48
Thành quả đo nối GPS điểm trạm Base và điểm trạm đo được đóng theo tập thành quả đo GPS.
Thành quả đo thuỷ chuẩn điểm trạm Base và điểm trạm đo được đóng theo tập thành quả đo thuỷ chuẩn.
3.3.3. Chọn điểm và đo chi tiết điểm hiệu chỉnh mặt phẳng, độ cao
3.3.3.1. Chọn điểm hiệu chỉnh mặt phẳng
Điểm hiệu chỉnh mặt phẳng là các điểm góc của các địa vật có hình dáng sắc nét, dễ nhận biết, ổn định, rõ ràng như các nhà hình khối vng vức có độ lớn hơn 10m; các vườn hoa, sân có mầu sắc và chất liệu tương phản với xung quanh hay các điểm góc của các lơ đường rõ rệt, các giao cắt rõ nét của đường bờ ruộng có mầu sắc tương phản với nền ruộng... Các điểm hiệu chỉnh mặt phẳng có độ thơng thống tốt trong quá trình bay quét Lidar.
3.3.3.2. Chọn điểm hiệu chỉnh độ cao
Điểm hiệu chỉnh độ cao được chọn tại các vị trí bằng phẳng, có độ thơng thống tốt, trên nền chất liệu có độ cứng khá tốt như mặt sân gạch, sân bê tông, mặt đường nhựa, …
3.3.3.3. Đo điểm hiệu chỉnh mặt phẳng và độ cao
Điểm hiệu chỉnh mặt phẳng và độ cao được đo bằng máy toàn đạc điện tử totalstation. Điểm khởi đo và điểm định hướng là các điểm trạm đo điểm hiệu chỉnh mặt phẳng và độ cao. Điểm hiệu chỉnh mặt phẳng được ký hiệu là P, điểm hiệu chỉnh độ cao được ký hiệu là H.
Kết quả đo chi tiết của các điểm hiệu chỉnh mặt phẳng và độ cao được biên tập theo file riêng:
Đối với điểm hiệu chỉnh mặt phẳng, kết quả đo được lập theo file.txt (ASCII- format). Các điểm tọa độ được đặt theo thứ tự liên tục từ 1 đến hết. Tọa độ các điểm đo cho một địa vật (một polygon) được xếp thứ tự theo chiều quay kim đồng hồ, giữa các polygon khác nhau thì để một dịng trắng.
Đối với điểm hiệu chỉnh độ cao kết quả đo được lập theo file.txt (ASCII- format). Các điểm độ cao được đặt theo thứ tự liên tục từ 1 đến hết.
49
Kết quả đo chi tiết điểm hiệu chỉnh mặt phẳng và độ cao được đóng theo tập thành quả đo chi tiết.
3.3.4. Đo GPS tại trạm Base trong quá trình bay quét
Máy đo GPS là máy đo 2 tần, antena L1/L2, khi đo đặt chế độ đo 2 tần, chế độ đo được đặt 1s thu một tín hiệu. Máy GPS phải có bộ nhớ ít nhất 7 giờ khi đặt chế độ đo 1s tương đương với máy có bộ nhớ 105 giờ khi đặt chế độ đo 15s cho 6 vệ tinh.
Các trạm GPS gốc sẽ được đo liên tục trong quá trình bay chụp. Mỗi máy đo có sổ đo GPS ghi đầy đủ các yêu cầu như quy định trên sổ (Đặc biệt lưu ý độ cao antena phải được đo 2 đến 3 lần cho một ca đo và đo đến mm).
Máy được bật trước khi máy bay cất cánh và tắt máy sau khi máy bay về lại sân bay (theo sự chỉ đạo của đội bay)
Hết ca đo phải trút ngay vào máy tính và ghi ra CD, USB…. Chuyển về bộ phận xử lý nội nghiệp ngay trong ngày.
3.4. Quy trình xử lý dữ liệu Lidar và ảnh orthophoto
3.4.1. Xử lý dữ liệu thô, kiểm tra độ gối phủ của dữ liệu
Sau khi bay quét, cần tiến hành xử lý sơ bộ số liệu để kiểm tra lại toàn bộ số liệu bay qt có phủ kín khu vực bay qt hay khơng, chất lượng có đạt u cầu hay khơng. Trên cơ sở đó sẽ có kế hoạch bay bù nếu bị thiếu dữ liệu. Quá trình này bao gồm các bước xử lý sau:
- Trút toàn bộ dữ liệu sau khi bay quét và lưu vào máy chủ. - Chuyển dữ liệu laser từ định dạng sdf sdc.
- 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.
3.4.2. Xử lý số liệu GPS/IMU
Sau khi bay quét, cần phải xử lý số liệu GPS/IMU để tính tốn được tọa 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 tồn bộ q trình bay qt có bị
50
gián đoạn tín hiệu GPS hay khơng, sai số vị trí có đạt u cầu hay khơng. 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. (SBET file) bằng phần mềm POSPac MMS 6.1 Applanix.
Hình 3.9: 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 tốn độ phủ.
- File SBET sử dụng để tính tốn DSM, DTM và các ngun tố định hướng ngoài EO của ảnh.
- File txt (báo cáo) thống kê lại tồn bộ q trình xử lý và các thông số cuối cùng, đánh giá kết quả xử lý GPS/IMU chung tồn khu đo.
51
Hình 3.10:Sai số vị trí điểm GPS/IMU
3.4.3. 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 gối phủ của ảnh và thiết lập mơ 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 mơdul Eopro trong gói phần mềm Topo_gui56.
- Tính tốn EO cho mục đích kiểm tra độ phủ ảnh.
- Tính tốn EO cho mục đích nắn ảnh trực giao (True Ortho).
- Sau khi xử lý, kết quả thu được sẽ là các file EO chứa các nguyên tố định hướng ngoài theo hệ tọa độ địa tâm quốc tế WGS84.
3.4.4. Xử lý dữ liệu Laser, tạo DSM/DTM/ảnh cường độ xám
Trong q trình qt, 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 tốn 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 DEM). Đây chính là công đoạn tiền xử lý (preprocessing) Lidar.
52
a) b)
Hình 3.11: Số liệu thơ của Lidar
Các tín hiệu địa hình được tách ra khỏi nhóm tín hiệu địa vật sẽ là số liệu cần thiết để thành lập DEM.Nếu sử dụng đồng thời các số liệu địa hình và địa vật, chúng ta có thể khơi phục lại DSM của khu vực địa hình. Các số liệu địa vật nhà cửa sẽ được sử dụng mô phỏng không gian 3D thành phố. Các số liệu địa vật cây cối sẽ sử dụng trong quy hoạch và bảo vệ rừng. Trên thị trường thế giới, nhiều công ty sản xuất và chế tạo hệ thống Lidar với các phần mềm có thể tiến hành tự động hố (tới 95%) lọc các số liệu địa hình địa vật.
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 mơ hình số DSM, DTM và phục vụ tạo ảnh true ortho (postprocessing). Quá trình này được xử lý bằng phần mềm TOPPIT.
Công đoạn xử lý sóng laser bằng phần mềm RiAnalyse của hãng RIEGL (mơi trường windows) cịn các modul xử lý của TOPPIT thực hiện trong môi trường LINUX thông qua xử lý các tập Batch files.
Các bước chính trong xử lý Laser:
- Chuyển đổi dữ liệu thô Laser từ (*.SDF) sang (*.SDC). - Xử lý Laser - tạo bao phủ (Coverage).
53 - Tạo DSM.
- Bình sai, hiệu chỉnh mơ hình mặt phẳng, độ cao (Laser adjustment) - Tạo ảnh cường độ xám (Intensity).
- Tạo mơ hình số (DSM RGBI) phục vụ nắn ảnh TrueOrtho. - Tạo DTM.
3.4.5. Nắn ảnh trực giao chính xác TrueOrthophoto
Sau khi bay chụp ảnh, số liệu ảnh số được thể hiện dưới dạng tif - format ảnh nén (Raw compress image) của máy ảnh Rollei AIC P45.
Bước 1: Phát triển ảnh
Bước 2: Xử lý thô, kiểm tra độ gối phủ Bước 3: Nắn ảnh trực giao
Phát triển ảnh bằng phần mềm Capture One PRO 3.7.7.
Hình 3.12: Phát triển ảnh Ortho
Nắn ảnh trực giao chính xác (TrueOrtho Processing). Phần đầu là nắn ảnh trực giao chính xác cho tất cả từng ảnh trong khu đo, số liệu đầu vào cần có là: Mơ hình số độ cao DSM (độ phân phân giải 0.5 m), thơng số định hướng ngồi của các tấm ảnh (EO), ảnh đã phát triển. Kết quả cho ảnh nắn khuôn dạng của TOPPIT. Độ phân giải của ảnh nắn tối đa bằng ½ độ phân giải của DSM (trong cơng trình này
54
Pixel size = 0.25 m). Loại ảnh này các địa vật chênh cao (như nhà, vật kiến trúc, cây cối…) được đưa về đúng hình chiếu của nó, tuy nhiên vẫn cịn những vị trí khơng có giá trị độ xám (black pixel) do sự xắp xếp lại các pixel trong quá trình nắn ảnh.
Chuyển sang bước tiếp: Chương trình sẽ lần lượt ghép các ảnh trong từng dải với nhau, sau đó ghép các dải trong khu đo với nhau để tạo thành một ảnh của cả khu bay (project).
Những vị trí black pixel sẽ được nội suy từ giá trị độ xám của độ phủ ảnh, hoặc từ các giá trị xung quanh nếu khu vực này khơng có độ phủ. Độ lớn của ảnh ghép cả khu vực có thể lên tới hàng chục, hàng trăm (GB) phụ thuộc vào dung lượng bộ nhớ cho phép của máy tính.
Bước cuối cùng là chương trình sẽ cắt ảnh ghép cả khu vực theo từng ơ (Tile) kích cỡ 2x2 km (minimum là 1x1 km) và chuyển đổi ảnh nắn sang dạng tif 8 bit hoặc 16 bit (dạng này có thể sử dụng trong IrasC để số hóa).
3.5. Thành lập mơ hình 3D DSM bằng phần mềm Toppit Trimble 2.1
Trình bày bám theo quy trình như sau: - Xây dựng DSM sơ bộ
+ Tạo lưới điểm đồng đều DSM: Từ đám mây điểm cần tạo các chương trình (Batchfile) và chạy ra lưới điểm 1m hoặc 0,5m.
+ Lọc thô, Chạy xử lý dữ liệu DSM: DSM được chạy ra còn chứa các điểm bất như là cao quá và thấp quá so với bề mặt xung quanh. Quá trình này nhằm tự động loại bỏ các điểm này, tuy nhiên một số chỗ vẫn cịn sót tùy thuộc vào yếu tố phản xạ của địa vật thực tế.
- Chuẩn hóa dữ liệu DSM
Chủ yếu là kiểm tra bằng mắt đánh dấu chỗ sai nhiễu: Thực hiện bởi các tác nghiệp viên, mở từng ô (tile) kiểm soát từng vùng nhỏ nhằm phát hiện các điểm dị thường và đánh dấu trên file *.Bul.
- Đo đạc bổ sung chi tiết ngoại nghiệp (nếu cần)
Một số chỗ chưa rõ dàng do mây mù, lỗi kỹ thuật nhỏ có thể bổ sung bằng các công nghệ đo đạc ngoại nghiệp.
55
- Xây dựng DSM chính xác theo khn dạng của phần mềm sử dụng - Chạy lại, xuất ra khuôn dạng và chuyển hệ tọa độ DSM, Đóng gói