Khảo sát địa hình bằng UAV là giải pháp ứng dụng thiết bị bay không người lái để thu thập dữ liệu không gian, phục vụ đo đạc hiện trạng, lập bản đồ địa hình và xây dựng mô hình 3D. So với phương pháp khảo sát truyền thống, công nghệ này hỗ trợ thu thập dữ liệu trên phạm vi rộng, rút ngắn thời gian khảo sát và cung cấp hình ảnh trực quan về khu vực cần đo đạc.

Tại Việt-Flycam, quy trình khảo sát có thể kết hợp UAV, GNSS RTK, điểm khống chế GCP và công nghệ LiDAR tùy theo đặc điểm địa hình, mục đích sử dụng và yêu cầu kỹ thuật của từng dự án.

Khảo sát địa hình bằng UAV là gì?

Khảo sát địa hình bằng UAV là phương pháp sử dụng thiết bị bay không người lái (Unmanned Aerial Vehicle) được trang bị camera hoặc cảm biến chuyên dụng để thu thập dữ liệu địa hình từ trên cao. Dữ liệu thu được sẽ được xử lý bằng phần mềm trắc địa, đo ảnh để tạo ra các sản phẩm như ảnh trực giao 2D, bản đồ địa hình, đám mây điểm và mô hình địa hình 3D.

Để đảm bảo dữ liệu đáp ứng yêu cầu đo đạc, quá trình khảo sát có thể sử dụng hệ thống tọa độ VN-2000, GNSS RTK và các điểm khống chế mặt đất GCP. Việc lựa chọn thiết bị và phương pháp xử lý phụ thuộc vào diện tích, địa hình, độ chính xác và sản phẩm bàn giao của dự án.

Ứng dụng của UAV trong đo đạc địa hình

Công nghệ UAV được ứng dụng trong nhiều hoạt động đo đạc và quản lý dự án, bao gồm:

• Khảo sát hiện trạng: Thu thập dữ liệu địa hình, hiện trạng mặt bằng và các yếu tố trên bề mặt khu đất.
• Lập bản đồ địa hình: Thành lập bản đồ phục vụ quy hoạch, thiết kế và quản lý đất đai theo yêu cầu kỹ thuật.
• Tính toán khối lượng san lấp: Hỗ trợ xây dựng mô hình bề mặt để tính toán khối lượng đào đắp khi có dữ liệu và phương pháp tính phù hợp.
• Theo dõi tiến độ thi công: So sánh dữ liệu khảo sát giữa các thời điểm để theo dõi sự thay đổi của công trường.
• Xây dựng mô hình 3D: Trực quan hóa địa hình, công trình và hiện trạng khu vực khảo sát.

Quy trình khảo sát địa hình bằng UAV

Quy trình khảo sát địa hình bằng UAV thường gồm bốn bước chính: thiết lập mốc tọa độ và cao độ, bố trí điểm khống chế GCP, thiết kế tuyến bay và thu thập ảnh, sau đó xử lý dữ liệu để tạo sản phẩm bàn giao.

Bước 1: Thiết lập mốc tọa độ và cao độ

Trước khi tiến hành bay chụp, đơn vị khảo sát cần xác định hệ tọa độ, hệ cao độ và yêu cầu kỹ thuật của dự án. Tại Việt Nam, hệ tọa độ VN-2000 thường được sử dụng trong các nhiệm vụ đo đạc, lập bản đồ theo quy định và yêu cầu cụ thể của công trình.

Kỹ thuật viên tiến hành kiểm tra mốc khống chế có sẵn hoặc đo nối, thiết lập mốc phù hợp với phạm vi khảo sát. Đây là cơ sở để liên kết dữ liệu UAV với hệ tọa độ thực tế, phục vụ công tác đo đạc và thành lập bản đồ.

Việc xác định đúng hệ tọa độ, cao độ ngay từ đầu giúp hạn chế sai lệch trong quá trình xử lý và sử dụng dữ liệu.

Bước 2: Bố trí điểm khống chế GCP

GCP (Ground Control Point) là điểm khống chế mặt đất có tọa độ và cao độ được xác định bằng phương pháp đo đạc phù hợp. Các điểm này được sử dụng để liên kết mô hình ảnh UAV với hệ tọa độ thực địa, hỗ trợ nâng cao độ chính xác của sản phẩm đầu ra.

Số lượng và vị trí GCP được bố trí tùy theo diện tích, hình dạng khu đất, địa hình, điều kiện chụp ảnh và yêu cầu độ chính xác. Các điểm cần phân bố hợp lý trong khu vực khảo sát, có khả năng nhận diện rõ trên ảnh và thuận tiện cho việc đo đạc.

Trong một số dự án, thiết bị GNSS RTK được sử dụng để xác định tọa độ các điểm khống chế. Ngoài GCP phục vụ hiệu chỉnh, đơn vị khảo sát có thể bố trí các điểm kiểm tra độc lập để đánh giá sai số của kết quả xử lý.

Bước 3: Thiết kế tuyến bay và chụp ảnh bằng UAV

Sau khi hoàn thành công tác khống chế, kỹ thuật viên thiết kế tuyến bay dựa trên diện tích khảo sát, độ cao bay, độ phân giải mặt đất mong muốn, độ phủ ảnh và điều kiện thực địa. Trước khi bay, cần kiểm tra thiết bị, pin, camera hoặc cảm biến, điều kiện thời tiết, vật cản và khu vực cất hạ cánh. Hoạt động bay cũng phải đáp ứng các yêu cầu pháp lý và an toàn áp dụng tại khu vực thực hiện dự án.

UAV sau đó bay theo tuyến đã thiết kế để thu thập hình ảnh hoặc dữ liệu cảm biến. Độ phủ ảnh chồng lấn phù hợp giúp phần mềm nhận diện các điểm chung giữa nhiều ảnh, tạo cơ sở để tái dựng mô hình không gian.

Với những khu vực có địa hình phức tạp hoặc yêu cầu dữ liệu chi tiết, phương án bay có thể được điều chỉnh để đáp ứng mục tiêu khảo sát.

Bước 4: Xử lý dữ liệu và thành lập bản đồ địa hình 3D

Sau khi bay chụp, dữ liệu được kiểm tra và đưa vào phần mềm chuyên dụng để xử lý. Quy trình có thể bao gồm định vị ảnh, liên kết ảnh, sử dụng GCP để hiệu chỉnh, xây dựng đám mây điểm và tạo mô hình bề mặt.

Tùy theo yêu cầu dự án, dữ liệu khảo sát địa hình bằng UAV có thể được sử dụng để thành lập:

• Ảnh trực giao 2D: Hình ảnh khu vực khảo sát được hiệu chỉnh hình học, phục vụ quan sát và đối chiếu hiện trạng.
• Đám mây điểm 3D: Tập hợp các điểm không gian thể hiện hình dạng và cấu trúc bề mặt.
• Mô hình số độ cao: Dữ liệu biểu diễn độ cao bề mặt theo mục đích sử dụng.
• Bản đồ địa hình: Thể hiện địa vật, đường đồng mức và các yếu tố địa hình theo yêu cầu kỹ thuật.
• Mô hình địa hình 3D: Hỗ trợ trực quan hóa khu đất, công trình và địa hình hiện trạng.

Chất lượng sản phẩm phụ thuộc vào thiết bị, điều kiện thu thập dữ liệu, hệ thống khống chế, quy trình xử lý và kiểm tra sai số. Vì vậy, các yêu cầu về độ chính xác, tỷ lệ bản đồ và định dạng bàn giao cần được thống nhất trước khi triển khai.

Công nghệ LiDAR trong khảo sát địa hình

LiDAR (Light Detection and Ranging) là công nghệ sử dụng các xung laser để đo khoảng cách, từ đó xây dựng dữ liệu không gian dưới dạng đám mây điểm 3D. Khi tích hợp trên UAV, hệ thống LiDAR có thể thu thập dữ liệu địa hình trên phạm vi rộng và hỗ trợ khảo sát tại những khu vực có địa hình phức tạp.

So với phương pháp đo ảnh UAV, LiDAR sử dụng nguyên lý đo khoảng cách bằng laser thay vì chủ yếu dựa trên việc tái dựng hình học từ các ảnh chụp. Việc lựa chọn LiDAR hay đo ảnh phụ thuộc vào đặc điểm khu vực, yêu cầu sản phẩm, độ chính xác và ngân sách dự án.

Phân biệt DSM, DTM và DEM

DSM, DTM và DEM là các thuật ngữ thường gặp khi xử lý dữ liệu địa hình. Cần phân biệt rõ mục đích sử dụng và cách xây dựng từng loại dữ liệu.

• DSM (Digital Surface Model): Mô hình số bề mặt, thể hiện độ cao của các đối tượng trên bề mặt như mái nhà, cây cối và mặt đất.
• DTM (Digital Terrain Model): Mô hình số địa hình, thường tập trung thể hiện địa hình mặt đất sau khi phân loại và loại bỏ các điểm thuộc đối tượng phía trên như cây hoặc công trình.
• DEM (Digital Elevation Model): Mô hình số độ cao. Thuật ngữ này có thể được dùng theo nghĩa rộng cho dữ liệu độ cao; cách định nghĩa cụ thể phụ thuộc tiêu chuẩn, phần mềm hoặc bộ dữ liệu.

Các mô hình này phục vụ những mục đích khác nhau. DSM hữu ích khi cần xem xét bề mặt hiện trạng, DTM phù hợp với các bài toán cần mô hình địa hình mặt đất, còn DEM có thể được sử dụng trong phân tích độ cao và các ứng dụng địa hình khác.

Khi nào cần kết hợp LiDAR và RTK?

LiDAR và RTK đảm nhiệm các chức năng khác nhau nhưng có thể bổ trợ cho nhau trong một dự án khảo sát.

LiDAR thu thập dữ liệu không gian dưới dạng đám mây điểm, trong khi GNSS RTK hỗ trợ xác định tọa độ với độ chính xác cao trong điều kiện đo phù hợp. Việc kết hợp hai công nghệ có thể được cân nhắc khi:

• Khu vực khảo sát có địa hình phức tạp, cần thu thập dữ liệu bề mặt chi tiết.
• Khu vực có thảm thực vật, cần đánh giá khả năng thu thập điểm mặt đất bằng hệ thống LiDAR phù hợp.
• Dự án yêu cầu liên kết dữ liệu với hệ tọa độ và kiểm tra độ chính xác.
• Cần xây dựng mô hình địa hình phục vụ thiết kế, quy hoạch hoặc tính toán khối lượng.

Không phải dự án nào cũng cần sử dụng đồng thời LiDAR và RTK. Phương án kỹ thuật nên được lựa chọn dựa trên điều kiện thực địa, yêu cầu đầu ra và mức độ chính xác cần đạt. Khả năng thu thập điểm mặt đất dưới tán cây cũng phụ thuộc vào thiết bị, mật độ cây, cấu trúc tán và quy trình xử lý dữ liệu.

Ứng dụng của khảo sát địa hình bằng flycam

Việt-Flycam mang đến một gói khảo sát địa hình toàn diện,  giúp cung cấp dữ liệu trực quan về hiện trạng khu đất, hỗ trợ các đơn vị tư vấn, chủ đầu tư và nhà thầu trong quá trình lập kế hoạch, thiết kế và quản lý công trình.

Một số ứng dụng phổ biến gồm:

Trực quan hóa và truyền thông: Sử dụng ảnh trực giao, mô hình 3D, hình ảnh hoặc video để trình bày hiện trạng dự án.

Bất động sản và quy hoạch: Khảo sát hiện trạng khu đất, hỗ trợ đánh giá địa hình và chuẩn bị dữ liệu đầu vào cho công tác quy hoạch.

Xây dựng công trình: Cung cấp dữ liệu phục vụ thiết kế, kiểm tra hiện trạng và theo dõi thay đổi tại công trường.

San lấp mặt bằng: Xây dựng mô hình địa hình để hỗ trợ tính toán khối lượng đào đắp theo phương pháp được thống nhất.

Quản lý dự án: So sánh dữ liệu giữa các đợt khảo sát để theo dõi tiến độ và biến động địa hình.

1. Ảnh 2D độ nét cao: Ảnh 2D chất lượng cao cung cấp thông tin chi tiết để thống kê địa vật, đo kích thước cây, đá, đo ranh giới đất và kiểm tra kích thước nhà cửa, đường xá. Điều này giúp khách hàng có cái nhìn rõ ràng và chính xác về môi trường địa lý của khu vực quan tâm.

2. Model 3D chi tiết: Xây dựng mô hình 3D chi tiết của khu vực được khảo sát. Nhờ đó, khách hàng có thể xác định chiều cao của các vật thể trên bản đồ một cách chính xác. Mô hình 3D này cũng cho phép các kiến trúc sư vẽ trực tiếp thiết kế lên bản đồ 3D hiện trạng đã được quét, mang lại sự thuận tiện và chính xác trong quá trình thiết kế và quản lý dự án.

3. Bản vẽ tỷ lệ 1/500, 1/1000, 1/2000, 1/5000: Cung cấp bản vẽ tỷ lệ 1/500, 1/1000, 1/2000, 1/5000 phục vụ cho công tác đo đạc, thiết kế, san lấp, tính toán đào đắp hoặc nộp quy hoạch. Bản vẽ này đảm bảo sự chính xác và đáng tin cậy, hỗ trợ trong việc thực hiện các công việc kỹ thuật liên quan đến dự án của khách hàng.

4. VR360, video, hình ảnh: Phục vụ cho mục đích marketing và quảng bá dự án của khách hàng. Nhờ công nghệ tiên tiến, Việt-Flycam tạo ra trải nghiệm tương tác đa chiều và thu hút sự chú ý của khách hàng tiềm năng.

5. Nền tảng trên ứng dụng và trang web: Cung cấp một nền tảng dễ sử dụng trên ứng dụng di động và trang web, cho phép khách hàng xem trực tuyến và biên tập dữ liệu trực tuyến một cách tiện lợi. Điều này giúp khách hàng tiếp cận thông tin và quản lý dự án một cách hiệu quả.

Nếu doanh nghiệp đang cần khảo sát hiện trạng khu đất, thành lập bản đồ địa hình hoặc xây dựng mô hình 3D phục vụ dự án, hãy liên hệ Việt-Flycam để trao đổi nhu cầu và nhận tư vấn phương án khảo sát phù hợp.