Dss Camera: Máy ảnh kỹ thuật số Shock Mounts: Đế giảm sóc Bottom Plate: Chân đế Space Frame: Khung máy IMU: Thiết bị đo quán tính Laser Scanner: Đầu quét Laser
3.1.3. Thông số kỹ thuật của hệ thống Lidar Harrier56
3.1.3.1. Hệ thống thiết bị chụp ảnh số và quét Lidar: hệ thống Toposys_Harrier 56 với các thông số kỹ thuật sau
- Loại máy quét: Riegl LMS-Q560; - Độ cao bay: 850 m;
- Độ chính xác điểm độ cao: < 0.15 m; - Độ chính xác điểm mặt phẳng: < 0.25 m; - Trường nhìn: 45 độ tới 60 độ;
35 - Tần số quét: 160 Hz;
- Tốc độ đo: 133.000 Hz; - Bước sóng: 1,550 nm;
- Tín hiệu phản xạ tối đa: 4 mức truyền/một tia;
- Đo được điểm trên mặt nước (tín hiệu phản hồi khi gặp mặt nước); - Số lượng điểm đo: tới 200.000 điểm/giây;
- Tốc độ bay 150km/h; - Mật độ điểm là 2,3đ/m2; - Hệ thống định vị: Applanix POS/AV 410; - Độ chính xác IMU: 0.008/0.008/0.015/0.005 - roll/pitch/heading/velocity; - GPS: 12 kênh, 2 tần số;
- Nguồn điện: 28v DC, 15A max;
3.1.3.2. Thông số kỹ thuật máy chụp ảnh số Rollei AIC
- Loại máy: Rollei AIC P45; - Mảng ghi: 39 Mega pixel;
- Kích thước mảng CCD: 5428x7228 pixel; - Độ phân giải pixel: 0.0068 mm;
- Tiêu cự: 51,382 mm; - Kênh màu: R,G,B,NIR;
- Tốc độ ghi tối đa cho một ảnh: 2.5 s; - Độ phân giải ảnh mặt đất: Giảm tới 0.03m; - Tốc độ cửa mở: 125-1000;
- Tỷ lệ ảnh: 1/16.400.
3.2. Quy trình cơng nghệ thành lập mơ hình 3D bằng cơng nghệ tích hợp Lidar và ảnh số hợp Lidar và ảnh số
3.2.1. Quy trình cơng nghệ
Sơ đồ quy trình cơng nghệ thành lập mơ hình 3D bằng cơng nghệ tích hợp Lidar và ảnh số:
36
Khảo sát, lập thiết kế kỹ thuật
- Thiết lập cơ sở toán học
- Xây dựng bãi chuẩn hiệu chỉnh mặt phẳng và độ cao
- Đo GPS trạm Base
- Khảo sát, chọn mốc và đo đạc phục vụ ca bay kiểm định (nếu cần)
Đo đạc ngoại nghiệp
Thành lập mơ hình 3D
- Xây dựng DSM sơ bộ; - Chuẩn hóa dữ liệu DSM;
- Đo đạc bổ sung chi tiết ngoại nghiệp (nếu cần);
- Xây dựng DSM chính xác theo khn dạng của phần mềm sử dụng; - Chuyển đổi định dạng file, xây dựng mơ hình 3D;
- Kiểm tra nghiệm thu; đóng gói, giao nộp sản phẩm;
Xử lý kết quả ca bay kiểm định
Bay kiểm định
Bay quét Lidar kết hợp với chụp ảnh số
Thực hiện ca bay kiểm định
Xử lý dữ liệu
- Xử lý thô, kiểm tra độ gối phủ của dữ liệu;
- Xác định quỹ đạo đường bay và các thông số định vị tia quét (vị trí tâm IMU, các góc nghiêng dọc, nghiêng ngang và góc xoay tại thời điểm quét); - Xác định tọa độ các điểm phản hồi xung Laser trong WGS-84;
- Xử lý làm khớp các giải bay và đường bay chặn;
- Chuyển kết quả sang hệ quy chiếu và hệ tọa độ VN-2000;
- Xử lý mặt phẳng và độ cao theo các điểm hiệu chỉnh của bãi chuẩn; - Xác định các nguyên tố định hướng ngoài của ảnh.
Xây dựng mơ hình số độ cao và tạo bình đồ trực ảnh
- Lọc điểm, phân loại dữ liệu Lidar thành các lớp bề mặt đất (Ground) và không phải bề mặt đất (Non-Ground);
- Tạo ảnh cường độ (intensity); ảnh nổi (emboss); - Tạo bình đồ trực ảnh trong hệ VN-2000;( true ortho)
37
3.2.2. Các bước thực hiện quy trình cơng nghệ
3.2.2.1. Nghiên cứu Quy trình cơng nghệ và quy định kỹ thuật trong thành lập mơ hình số độ cao, bình đồ trực ảnh bằng cơng nghệ LIDAR
a) Quy định chung
+ Các điều mục trong văn bản này quy định sự thống nhất về quy trình bay qt, xử lý, độ chính xác và chuẩn dữ liệu của mơ hình số độ cao có độ chính xác từ 0.2m - 1.0m và bình đồ trực ảnh được thành lập bằng cơng nghệ quét Laser từ máy bay (Lidar).
+ Các thiết bị sử dụng trong việc thành lập mơ hình số độ cao bằng Lidar như: thiết bị quét Lidar, máy chụp ảnh số, máy thu GPS… phải là các thiết bị đã được sử dụng rộng rãi trên thế giới, đã được kiểm tra, kiểm nghiệm bởi nhà sản xuất theo quy định của từng loại.
+ Trước khi thi công phải tiến hành khảo sát thực địa, thu thập tư liệu và lập thiết kế kỹ thuật dự toán cho khu đo. Chỉ tiến hành thi công theo thiết kế kỹ thuật dự tốn đã được các cấp có thẩm quyền phê duyệt.
+ Khi tiến hành bay quét Lidar tùy theo yêu cầu cụ thể của sản phẩm mà có thể kết hợp đồng thời với chụp ảnh số.
+ DEM trong Quy định này được hiểu là mơ hình số thể hiện bề mặt địa hình (mặt đất trần trụi). DSM trong quy định này được hiểu là mơ hình số thể hiện bề mặt địa hình, thảm thực vật và các địa vật nhân tạo.
b) Thiết lập cơ sở toán học
+ Mơ hình số độ cao được thành lập theo Hệ quy chiếu và hệ tọa độ quốc gia VN-2000, múi chiếu 3 (6) độ, kinh tuyến trục tuân thủ theo quy định tại Thông tư số số 973/2001/TT-TCĐC ngày 20/6/2001 của Tổng cục Địa chính hướng dẫn áp dụng hệ quy chiếu và hệ tọa độ quốc gia VN-2000.
+ Hệ độ cao là hệ độ cao quốc gia hiện hành VN2000.
+ Mơ hình số độ cao được thành lập bằng công nghệ Lidar được thể hiện dưới dạng lưới ô vuông (Grid). Tùy theo mức độ phức tạp của địa hình và độ chính xác u cầu của mơ hình số độ cao cần thành lập mà xác định khoảng cách giữa các
38
mắt lưới cho phù hợp (10.8) và phải nêu rõ trong thiết kế kỹ thuật – dự tốn. Trường hợp thơng thường khi xây dựng mơ hình số độ cao với độ chính xác 0.2m - 1.0m khoảng cách giữa các mắt lưới là 1m x 1m - 5m x 5m (tương đương khoảng cách giữa các điểm quét laser tại thực địa).
Mật độ điểm quét laser trong công nghệ Lidar phụ thuộc vào yêu cầu độ chính xác của mơ hình số độ cao, độ phức tạp và góc nghiêng của địa hình. Khoảng cách giữa các điểm quét laser tại thực địa được ước tính theo cơng thức gần đúng của Arckermann:
d = a.mz (3.1)
Trong đó: hệ số a = 5-10 phụ thuộc vào độ phức tạp và góc nghiêng của địa hình, mz là độ chính xác của mơ hình số độ cao. Khi áp dụng cho khu vực đơ thị và tích hợp nắn trực ảnh thì nên a = 3.
Mật độ điểm quét laser (điểm/m2) được tính theo cơng thức:
n = 12
d (3.2)
+ Việc chuyển đổi hệ tọa độ từ WGS-84 sang VN-2000 được thực hiện theo Quyết định số 05/2007/QĐ-BTNMT ngày 27 tháng 2 năm 2007 của Bộ Tài nguyên và Môi trường về “Sử dụng hệ thống tham số tính chuyển giữa hệ tọa độ quốc tế WGS-84 và hệ tọa độ quốc gia VN-2000” và Công văn số 1123/ĐĐBĐ-CNTĐ ngày 26 tháng 10 năm 2007 của Cục Đo đạc và Bản đồ hướng dẫn sử dụng các tham số tính chuyển từ hệ tọa độ quốc tế WGS-84 sang hệ tọa độ quốc gia VN-2000 và ngược lại.
+ Mơ hình Geoid sử dụng là mơ hình geoid địa phương có độ chính xác cao nhất hiện có. Trường hợp khu đo chưa xây dựng được mơ hình geoid địa phương và phạm vi khu đo hẹp (khoảng 30km x 30 km) được phép sử dụng mơ hình geoid tồn cầu (EGM96, EGM2008). Trường hợp khu đo chưa xây dựng được mơ hình geoid địa phương, nhưng có phạm vi rộng hoặc ở khu vực vùng núi thì phải phân nhỏ khu đo hoặc phải xây dựng mơ hình geoid địa phương chính xác cho khu vực đó.
39
Phương án xây dựng mơ hình geoid địa phương phải được nêu rõ trong thiết kế kỹ thuật.
3.2.2.2. Thiết kế bay quét
Thiết kế bay quét theo yêu cầu kỹ thuật của khu đo là thiết kế các đường bay quét, chụp ảnh và các thông số liên quan. Chỉ tiêu kỹ thuật quan trọng nhất khi thiết kế bay là yêu cầu mật độ điểm quét laser và độ phân giải mặt đất của ảnh trong dự án (quy định trong quy trình cơng nghệ). Từ các chỉ tiêu kỹ thuật này sẽ chọn được độ cao bay, tốc độ máy bay, độ phủ, tần số quét, góc quét và tần số phát xung (PRF) phù hợp. Sử dụng các phần mềm chuyên dụng của hãng để thiết kế (ví dụ Toposys là Tracker32, Optech là ALTM-NAV Planner). Do khả năng thực hiện, điều khiển và vận hành khác nhau giữa các hệ thống Lidar, nên thiết kế bay quét cũng có một số sự khác biệt.