2. Vẽ đường đồng mức
Trong phạm vi thực nghiệm của tuyến, độ chênh cao địa hình khơng lớn vì vậy để khảo sát xây dựng đường đồng mức từ mơ hình DEM được xây dựng từ ảnh UAV. Tác giả đã lấy mơ hình DEM được xây dựng tại khu vực Bãi Đá Cổ thuộc thị xa SaPa bằng phần mềm Global Mapper. Kết quả cho ra đường đồng mức như trong hình 4.16:
4.3 ĐÁNH GIÁ ƯU NHƯỢC ĐIỂM THÀNH LẬP BẢN ĐỒ ĐỊA HÌNH BẰNG CƠNG NGHỆ UAV CƠNG NGHỆ UAV
4.3.1 Ưu điểm
Hệ thống gọn nhẹ, thuận tiện cho việc di chuyển và thao tác ngoài thực địa.Hệ thống cho ta kết quả chính xác, nhanh chóng và trực quan giúp cho nhà thiết kế có được những thơng tin cần thiết và nhanh chóng lựa chọn được phương án tuyến tối ưu.
Hệ thống có tính tự động hóa cao, thuận tiện cho người sử dụng.
Có thể khảo sát địa hình tới những nơi có địa hình khó khăn, nguy hiểm mà khó tiếp cận bằng phương pháp truyền thống.
Có hệ thống GPS/IMU nên chụp được ảnh đúng tiêu chuẩn thành lập bản đồ; Không chịu nhiều ảnh hưởng của thời tiết;
Chi phí cho cơng tác bay chụp tốn kém khơng đáng kể.
Dữ liệu ảnh hồn tồn tương thích với các phần mềm đo vẽ lập thể chuyên dụng như Intergraph, Leica, Photomod ... hiện đang được trang bị thông dụng trong các đơn vị.
4.3.2 Nhược điểm
Hình ảnh chụp tại các khu vực có nhà cao tầng bị đổ nghiêng lớn có thể che khuất các địa vật liền kề có độ cao thấp hơn. Để khắc phục hiện tượng này cần tăng độ phủ khi thiết kế bay chụp và đồng nghĩa với việc tăng số lượng ảnh chụp, tăng số giờ bay.
4.4 ĐÁNH GIÁ KHẢ NĂNG ỨNG DỤNG CỦA CÔNG NGHỆ UAV 4.4.1 Khả năng triển khai và độ chính xác đạt được 4.4.1 Khả năng triển khai và độ chính xác đạt được
Việc ứng dụng công nghệ mới vào thực tiễn địi hỏi q trình nghiên cứu thử nghiệm chuyên sâu và đội ngũ lao động cũng cần có một trình độ nhất định để có thể vận hành hệ thống một cách thuận lợi, chính xác và tiết kiệm. Tuy nhiên, hệ thống Phantom 4 Professional khơng địi hỏi trình độ chun mơn q cao, chỉ cần
nắm vững một số kiến thức cơ bản về ảnh số, về khống chế ảnh ngoại nghiệp và thao tác kỹ thuật bay là có thể thực hiện được. Vì thế mà việc áp dụng rộng rãi hệ thống này vào thực tiễn khơng mấy khó khăn và nhanh chóng.
Kết quả thử nghiệm trong đề tài này cho thấy độ chính xác của sản phẩm tạo ra đáp ứng được các quy định hiện hành. Sai số trung phương vị trí điểm khống chế ảnh sau bình sai đạt cỡ 5cm−10cm theo mặt bằng và 5cm−10cm theo độ
cao và có thể tốt hơn tùy thuộc vào độ chính xác của điểm khống chế. Với sai số này và kết quả tính được ở thực nghiệm trên có thể đáp ứng được yêu cầu độ chính xác cho thành lập bản đồ tỷ lệ 1:500 hoặc nhỏ hơn.
4.4.2 Ưu nhược điểm của công nghệ UAV
4.4.2.1 Hiệu quả kinh tế
Khi áp dụng phương pháp này vào thành lập bản đồ địa hình rõ ràng đem lại hiệu quả kinh tế rất cao. Cụ thể là:
Giảm thiểu nguồn nhân lực: đội ngũ kỹ thuật bay và xử lý số liệu sau bay chụp chỉ cần tối thiểu 2 người là có thể thực hiện tốt mọi cơng việc trong quy trình cơng nghệ đưa ra của hệ thống cho thành lập bản đồ địa hình.
Giảm thiểu phương tiện máy móc đo đạc: hệ thống Phantom 3 Professional rất gọn nhẹ dễ di chuyển.
Giảm thời gian thi cơng: qua q trình thử nghiệm thực tế cho thấy thời gian thi công rất nhanh bởi công việc chủ yếu được thực hiện nội nghiệp (trong phòng), thời gian đi ngoại nghiệp chỉ chiếm một phần không lớn dành cho bay chụp, đo khống chế và đối chiếu hiện trường.
Nâng cao năng suất lao động: nhận định này rất dễ hiểu bởi cùng một khối lượng công việc như nhau nhưng với công nghệ mới này đã giảm thời gian thi công, giảm nguồn nhân lực kéo theo đó là năng suất của người lao động được nâng cao.
Chi phí mua thiết bị và đào tạo nhân lực ban đầu thấp: các phương pháp truyền thống cần đến nhiều người lao động, nhiều trang thiết bị kỹ thuật kèm theo, chi phí đào tạo bỏ ra cũng lớn. Ngược lại, hệ thống bay chụp khơng người lái này chỉ cần ít
người lao động nên chi phí chuyển giao công nghệ giảm rõ dệt trang thiết bị cần có rất ít và gọn nhẹ.
4.4.2.2 Những thuận lợi và khó khăn khi áp dụng UAV khảo sát tuyến
Việc áp dụng ảnh chụp bằng máy bay không người lái vào thành lập bản đồ địa hình tuyến có rất nhiều thuận lợi nổi bật đó là:
- Công nghệ dễ chuyển giao.
- Độ phân giải của ảnh cao, dễ giải đốn địa hình, địa vật khi hoàn thiện nội
nghiệp.
- Tính đáp ứng nhanh và tính cập nhật cao.
- Ảnh chụp có thể được sử dụng với nhiều mục đích khác nhau như: lựa chọn
phương án tuyến, trình diễn báo cáo, xây dựng mơ hình số địa hình và địa vật, phân tích dự báo lưu lượng xe ...
- Hệ thống gọn nhẹ, thuận tiện cho việc di chuyển và thao tác ngoài thực địa. - Hệ thống cho ta kết quả chính xác, nhanh chóng và trực quan giúp cho nhà
thiết kế có được những thơng tin cần thiết và nhanh chóng lựa chọn được phương án tuyến tối ưu.
- Hệ thống có tính tự động hóa cao, thuận tiện cho người sử dụng.
- Có thể khảo sát địa hình tới những nơi có địa hình khó khăn, nguy hiểm mà
khó tiếp cận bằng phương pháp truyền thống.
- Khi được cơ quan có thẩm quyền chính thức cơng nhận thì phương pháp này sẽ được phổ biến rất nhanh và rộng rãi bởi tính cơ động, gọn nhẹ của hệ thống chụp, cũng như nguồn tư liệu là ảnh số phổ thông nên công tác lưu trữ dễ dàng. thuận lợi và ít tốn kém.
- Bên cạnh đó cũng cịn tồn tại một số khó khăn ảnh hưởng đến khả năng áp
dụng rộng rãi công nghệ bay chụp này vào thành lập bản đồ địa hình như:
- Đây là cơng nghệ hiện đại và tương đối mới ở Việt Nam do đó người sử dụng cần phải được đào tạo bài bản ngay từ đầu về kỹ năng bay chụp cũng như điều khiển bay;
tránh các khu vực cấm bay;
- Không phù hợp nhiều với vùng dân cư đơng đúc như thành thị, thơn xóm tập
trung.... là những vùng có thực phủ lớn gây khó khăn trong việc giải đốn và đồ giải (cần kết hợp với trị đo mặt đất).
- Chưa có văn bản chính thức quy định kỹ thuật về sử dụng ảnh chụp từ máy bay không người lái trong cơng tác thành lập bản đồ địa hình.
- Việc bay chụp ảnh nếu khơng được quản lý tốt thì sẽ tiềm ẩn nhiều rủi ro. gây
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 1. Kết luận
Mơ hình số địa hình tạo ra từ ảnh chụp thiết bị Phantom 4 Professional mơ tả chính xác dáng địa hình, bề mặt mơ hình số địa hình sát với bề mặt thực địa, khơng bị đứt quãng bởi các tam giác cạnh lớn như mơ hình số địa hình đo bằng máy tồn đạc.
Bằng các thực nghiệm tại một số cơng trình, dạng địa hình khác nhau với giá trị thu nhận từ ảnh chụp so sánh với các kết quả kiểm tra bằng công nghệ GPS, phương pháp đo đạc mặt đất truyền thống sai số đạt được cho cả 3 chiều x,y,h trong khoảng biến thiên5→10cm cho các vùng khơng có thực phủ dưới mặt đất.
Kết quả có thể đưa ra nhiều định dạng khác khau để sử dụng trong các phần mềm chuyên ngành như: ArcGIS, GlobalMapper, Quantum GIS, Solidworks, Google Earth, AutoCAD…
Kết quả thực nghiệm ban đầu cho thấy hệ thống thu nhận ảnh sử dụng thiết bị bay khơng người lái hồn tồn có thể đáp ứng được cơng tác xây dựng mơ hình số địa hình trong các dự án giao thông, thành lập bản đồ tỷ lệ lớn phục vụ cho các bước lập đề xuất dự án, lập báo cáo nghiên cứu tiền khả thi, báo cáo nghiên cứu khả thi có kết hợp trị đo mặt đất, kiểm sốt giám sát q trình thi cơng đường…
Việc sử dụng cơng nghệ này sẽ cho ta sản phẩm là mơ hình số độ cao, bình đồ ảnh trực giao một cách nhanh chóng và chính xác do đó giúp cho người thiết kế chọn được các phương án tuyến tối ưu, phù hợp cho công tác điều tra, thống kê giải phóng mặt bằng giúp xác định đường bao tổng mức đầu tư Dự án nhanh chóng.
Hệ thống bản đồ ảnh thu nhận được từ phương pháp chụp ảnh hàng không được định vị trên hệ thống WGS84 cho từng tấm ảnh nên rất dễ ràng khi chuyển dải bay lên Google Earth do cùng hệ tọa độ sẽ giúp đơn vị thiết kế có góc nhìn rộng trên bản đồ vệ tinh và góc nhìn trực diện cập nhật tức thời chi tiết trên dải bay khu vực dự án phục vụ công tác xem xét hướng tuyến.
chụp bằng công nghệ UAV qua các khảo sát đo đạc thực nghiệm trong đề tài có thể rút ra một số nhận xét như sau:
- Độ chính xác của bản đồ được thành lập bằng ảnh chụp từ thiết bị bay Flycam Phantom 4 hoàn toàn đáp ứng được yêu cầu độ chính xác thành lập bản đồ địa hình tỷ lệ lớn. Phù hợp với cơng tác khảo sát bước thiết kế kỹ thuật phục vụ quá trình thi cơng các tuyến đường.
- Từ dữ liệu ảnh được chụp bằng thiết bị bay Flycam Phantom 4, có thể xây dựng được mơ hình số độ cao DEM, đường đồng mức, vẽ mặt cắt địa hình, tính tốn khối lượng đào đắp, đồng thời có thể cung cấp dữ liệu cho hệ thống GIS, xây dựng mơ hình 3D, ....
- Cơng nghệ chụp ảnh lập bản đồ bằng thiết bị bay Flycam Phantom 4có chi phí đầu tư thấp, tính hiệu quả cơng việc cao, chuyển giao công nghệ sử dụng dễ dàng, cơ động linh hoạt trong di chuyển tác nghiệp, sử dụng ít nhân lực, đáp ứng nhanh tiến độ đo vẽ bản đồ và tính trực quan trung thực cao.
2. Kiến nghị
Cần có thêm những đề tài nghiên cứu sâu rộng hơn về công nghệ máy bay khơng người lái để tìm ra được những hệ thống phù hợp nhất, hiệu quả nhất đáp ứng được nhu cầu thực tiễn hiện nay không chỉ trong thu thập dữ liệu không gian về bản đồ mà còn nhiều lĩnh vực khác: Thiết kế tổng quan cho quy hoạch vùng, khu vực; quy hoạch các cơng trình tuyến; theo dõi khu vực sụt lún; xây dựng cơ sở dữ liệu nền thông tin địa lý, kiểm đếm cơng tác thống kê đền bù giải phóng mặt bằng, ..…
Đề xuất các cơ quan chức năng nên xem xét và thừa nhận công nghệ chụp ảnh bằng hệ thống máy bay không người lái như là một phương pháp chính thức được phép áp dụng cho thành lập bản đồ địa hình nói chung và các dạng bản đồ chuyên đề khác nói riêng ở Việt Nam góp phần vào cuộc cách mạng số trong đo đạc trắc địa bản đồ đồng hành trong kỷ nguyên cách mạng công nghiệp 4.0.
ảnh phục vụ lập bản đồ, loại tỷ lệ được phép áp dụng, ban hành hướng dẫn áp dụng, bản đồ vùng được phép và không được phép bay chụp bằng phương pháp thu nhận ảnh gần với các chủng loại thiết bị bay chụp không người lái.
Nghiên cứu chuyên sâu các giải pháp trong nhận dạng địa hình, địa vật tự động trên nền ảnh thu nhận từ ảnh chụp lập thể máy bay không người lái thay thế cho cách thức nhận dạng đang thực hiện bằng phương pháp đồ giải thủ cơng độ chính xác khơng ổn định và gây mất nhiều thời gian như hiện nay...
TÀI LIỆU THAM KHẢO
1. Bộ Tài nguyên và Môi trường (2008), Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về xây
dựng lưới độ cao (QCVN 11:2008/BTNMT).
2. Bộ Tài nguyên và Môi trường, Thông tư 68/2015/TT-BTNMT ngày 22 tháng 12 năm 2015, Quy định kỹ thuật đo đạc trực tiếp địa hình phục vụ đo đạc bản đồ địa hình và cơ sở dữ liệu nền địa lý tỷ lệ 1/500, 1/1000, 1/2000, 1/5000.
3. Cục Đo đạc và Bản đồ Nhà nước (1990), Quy phạm đo vẽ bản đồ địa hình
tỷ lệ 1/500, 1/1000, 1/2000, 1/5000 (96TCN 43-90).
4. Đặng Nam Chinh (2014), Ứng dụng GPS trong thành lập, hiện chỉnh và
sử dụng bản đồ, Bài giảng cao học ngành Trắc địa - Bản đồ, Đại học Mỏ-Địa chất,
Hà Nội.
5. Hoàng Ngọc Hà, Trương Quang Hiếu (1999), Cơ sở toán học xử lý số liệu
trắc địa, Nxb Giao thông vận tải,Hà Nội.
6.Nguyễn Việt Hà, Trần Khánh (2016), Mơ hình số địa hình và ứng dụng trong trắc địa cơng trình,nxb Giao thơng vận tải, Hà Nội
7. Phan Văn Hiến và nnk (1999), Trắc địa cơng trình, NXB Giao thơng vận
tải, Hà Nội.
8. Trần Khánh (2010), Ứng dụng cơng nghệ mới trong trắc địa cơng trình,
Nxb Giao thông vận tải.
9.Trương Anh Kiệt, Phạm Vọng Thành (2009), Cơ sở đo ảnh, Nhà xuất bản Giao thông Vận tải.
10. Nguyễn Quang Phúc (2007), Trắc địa cơng trình giao thơng thủy lợi, Bài giảng mơn học, Trường đại học Mỏ Địa chất.
11. 22 TCN 263-2000 (2000) Quy trình khảo sát đường ơtơ, Bộ Giao thông vận tải.