Nghiên Cứu Ứng Dụng Công Nghệ UAV Để Thành Lập Bản Đồ Địa Hình Tỷ Lệ Lớn

Tài liệu nghiên cứu Nghiên cứu ứng dụng công nghệ bay chụp ảnh uav để thành lập bản đồ địa hình tỉ lệ lớn cấp trường, tổng hợp lý thuyết và thực hành, cung cấp kiến thức chuyên

• Tác giả: ThS. Lê Quang
• Trường học: Trường Đại Học Giao Thông Vận Tải
• Đề tài: Nghiên Cứu Ứng Dụng Công Nghệ UAV Trong Thành Lập Bản Đồ Địa Hình Tỷ Lệ Lớn
• Loại tài liệu: báo cáo tổng kết đề tài nghiên cứu khoa học
• Năm xuất bản: 2017
• Địa điểm: Hà Nội

Mục lục chi tiết

• LỜI NÓI ĐẦU
• 1. CHƯƠNG I: NGUYÊN LÝ CỦA PHƢƠNG PHÁP THÀNH LẬP BẢN ĐỒ ĐỊA HÌNH BẰNG CÔNG NGHỆ ĐO ẢNH
• 1.1. Các khái niệm cơ bản
• 1.1.1. Khái niệm trắc địa ảnh
• 1.1.2. Những điều kiện kỹ thuật cơ bản của bay chụp ảnh
• 1.1.3. Các hệ thống tọa độ thuộc về không gian đo ảnh
• 1.1.4. Các yếu tố định hƣớng tấm ảnh
• 1.1.5. Bài toán chuyển đổi hệ tọa độ đo ảnh về hệ tọa độ trắc địa
• 1.1.6. Thành lập bản đồ bằng phƣơng pháp đo ảnh lập thể
• 1.1.6.1. Nguyên lý nhìn lập thể
• 2. CHƢƠNG II: NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ UAV TRONG THÀNH LẬP BẢN ĐỒ ĐỊA HÌNH TỶ LỆ LỚN
• 2.1. Giới thiệu về công nghệ bay chụp UAV
• 2.2. Cơ sở độ chính xác thành lập bản đồ địa hình. Quy trình thành lập bản đồ địa hình bằng công nghệ ảnh chụp bằng UAV
• 2.3. Những điểm khác phƣơng pháp chụp ảnh bằng UAV so với truyền thống
• 2.4. Các bƣớc thành lập bản đồ bằng công nghệ ảnh chụp bằng UAV
• 2.5. Một số yếu tố ảnh hƣởng đến độ chính xác trong công nghệ ảnh chụp bằng UAV và biện pháp nâng cao độ chính xác
• 2.5.1. Sai số từ máy chụp ảnh
• 2.5.2. Độ ổn định khi chụp ảnh
• 2.5.3. Độ chênh cao địa hình. Khống chế ngoại nghiệp
• 2.5.4. Tăng dày khớp điểm tự động
• 3. CHƢƠNG III: XÁC ĐỊNH LOẠI PHƢƠNG TIỆN BAY CHỤP VÀ PHẦN MỀM ĐIỀU KHIỂN, XỬ LÝ
• 3.1. Lựa chọn khu vực thực nghiệm
• 3.2. Bay chụp ảnh và đo khống chế ngoại nghiệp, đo kiểm tra
• 3.3. Xử lý ảnh, so sánh và đánh giá độ chính xác
• 3.3.1. Xử lý khối ảnh chụp ở độ cao 100m
• 3.3.2. Xử lý khối ảnh chụp ở độ cao 180m
• 3.3.3. Đánh giá độ sai số với những điểm chi tiết
• 3.3.4. Đánh giá hiệu quả kinh tế
• KẾT LUẬN KIẾN NGHỊ
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

Tóm tắt

I. Tổng Quan Nghiên Cứu Ứng Dụng UAV Thành Lập Bản Đồ Địa Hình

Trắc địa ảnh, công nghệ thành lập bản đồ từ ảnh chụp, giúp giảm công tác ngoại nghiệp và tăng hiệu quả kinh tế. Ứng dụng công nghệ ảnh ở Việt Nam từ những năm 2000 để thành lập bản đồ địa hình tỷ lệ 1:25.000, sau đó là hệ thống bản đồ 1:10.000 phủ trùm toàn quốc. Từ năm 2005, công nghệ ảnh kết hợp quét LIDAR cho độ chính xác cao về độ cao, đảm bảo thành lập bản đồ địa hình 1:2000. Tuy nhiên, việc sử dụng máy bay dân dụng hoặc chuyên dụng có người lái chỉ hiệu quả với khu vực lớn (vài chục đến hàng trăm km2). Với khu vực nhỏ hơn 10 km2, chi phí vận hành máy bay lớn và công tác chuẩn bị phức tạp làm giảm hiệu quả. Sự phát triển của thiết bị bay không người lái UAV và phần mềm điều khiển bay, chụp ảnh đã đơn giản hóa công tác bay chụp, mang lại hiệu quả kinh tế cao cho việc thành lập bản đồ địa hình khu vực vừa và nhỏ. Tuy nhiên, do độ ổn định khi bay của UAV, độ tin cậy của máy ảnh và phương pháp xử lý số liệu, phương pháp này mới chỉ ứng dụng để thành lập bản đồ địa hình tỷ lệ 1:2.000.

1.1. Khái Niệm Cơ Bản Về Trắc Địa Ảnh và Ứng Dụng

Trắc địa ảnh là khoa học nghiên cứu phương pháp chụp ảnh và xác định vị trí, hình dáng, kích thước đối tượng được chụp. Đối tượng chủ yếu là yếu tố địa hình, địa vật trên mặt đất. Nhiệm vụ cơ bản là đo vẽ bản đồ và xác định tọa độ trắc địa. Trắc địa ảnh gồm hai nội dung chính: chụp ảnh và đo ảnh. Chụp ảnh nhằm mục đích thành lập bản đồ được thực hiện bằng máy ảnh kỹ thuật và trang thiết bị đi kèm. Máy chụp ảnh có thể gắn trên khinh khí cầu, máy bay, tên lửa, vệ tinh nhân tạo hoặc trên mặt đất. Đo ảnh là khoa học xác định hình dạng, kích thước và vị trí của đối tượng thông qua hình ảnh chụp. Đo ảnh có thể tiến hành trên từng tấm ảnh riêng biệt (đo ảnh đơn) hoặc trên mô hình lập thể (đo ảnh lập thể).

1.2. Các Yếu Tố Ảnh Hưởng Đến Độ Chính Xác Bản Đồ UAV

Độ chính xác của bản đồ thành lập từ UAV chịu ảnh hưởng bởi nhiều yếu tố. Đầu tiên là độ ổn định của thiết bị bay không người lái trong quá trình chụp ảnh. Sự rung lắc và thay đổi hướng bay có thể gây ra sai số trong dữ liệu ảnh. Thứ hai, độ tin cậy của máy ảnh sử dụng trên UAV cũng rất quan trọng. Máy ảnh chuyên dụng cho trắc địa ảnh thường có độ chính xác cao hơn so với máy ảnh phổ thông. Cuối cùng, phương pháp xử lý số liệu ảnh hưởng lớn đến độ chính xác của bản đồ. Các thuật toán và phần mềm xử lý ảnh cần được lựa chọn và cấu hình phù hợp để giảm thiểu sai số.

II. Thách Thức và Giải Pháp Thành Lập Bản Đồ Địa Hình Tỷ Lệ Lớn

Việc ứng dụng công nghệ UAV để thành lập bản đồ địa hình tỷ lệ lớn (lớn hơn 1:2.000) đặt ra nhiều thách thức. Một trong số đó là đảm bảo độ chính xác của bản đồ. Do độ ổn định khi bay của UAV và độ tin cậy của máy ảnh (thường là máy phổ thông), việc đạt được độ chính xác tương đương với phương pháp truyền thống là khó khăn. Ngoài ra, phương pháp xử lý số liệu cũng cần được cải tiến để giảm thiểu sai số. Để giải quyết những thách thức này, cần nghiên cứu và áp dụng các giải pháp nâng cao độ chính xác, như sử dụng điểm khống chế ảnh (GCP), tăng dày khớp điểm tự động và sử dụng phần mềm xử lý ảnh chuyên dụng. Đồng thời, cần xây dựng quy trình thành lập bản đồ địa hình tỷ lệ lớn bằng công nghệ UAV một cách bài bản và khoa học.

2.1. Vấn Đề Độ Chính Xác Trong Thành Lập Bản Đồ UAV Tỷ Lệ Lớn

Độ chính xác là yếu tố then chốt trong thành lập bản đồ địa hình tỷ lệ lớn bằng UAV. Sai số có thể phát sinh từ nhiều nguồn, bao gồm sai số từ máy chụp ảnh, độ ổn định khi chụp ảnh, độ chênh cao địa hình và khống chế ngoại nghiệp. Theo tài liệu gốc, cần phân tích khả năng nâng cao độ chính xác trong công nghệ ảnh sử dụng UAV để đưa ra ứng dụng cụ thể trong thành lập bản đồ tỷ lệ lớn. Việc kiểm định và đánh giá độ chính xác của bản đồ thành lập từ UAV là rất quan trọng để đảm bảo chất lượng sản phẩm.

2.2. Giải Pháp Nâng Cao Độ Chính Xác Bản Đồ Địa Hình UAV

Để nâng cao độ chính xác của bản đồ địa hình thành lập từ UAV, có thể áp dụng nhiều giải pháp. Một trong số đó là sử dụng điểm khống chế ảnh (GCP) để hiệu chỉnh sai số hình học. GCP là các điểm có tọa độ chính xác được đo đạc trên mặt đất và sử dụng để liên kết dữ liệu ảnh với hệ tọa độ thực. Ngoài ra, việc tăng dày khớp điểm tự động cũng giúp cải thiện độ chính xác bằng cách tạo ra nhiều điểm liên kết giữa các ảnh. Sử dụng phần mềm xử lý ảnh chuyên dụng như Pix4D, Agisoft Metashape hoặc ContextCapture cũng là một giải pháp hiệu quả.

III. Quy Trình Thành Lập Bản Đồ Địa Hình Tỷ Lệ Lớn Bằng UAV

Quy trình thành lập bản đồ địa hình tỷ lệ lớn bằng UAV bao gồm nhiều bước, từ lập kế hoạch bay chụp đến xử lý dữ liệu và kiểm tra chất lượng. Đầu tiên, cần xác định khu vực khảo sát và lập kế hoạch bay chụp phù hợp. Kế hoạch bay chụp cần đảm bảo độ phủ ảnh đủ lớn và độ phân giải ảnh đáp ứng yêu cầu của bản đồ. Tiếp theo, tiến hành bay chụp ảnh và đo đạc điểm khống chế ảnh (GCP). Sau khi thu thập dữ liệu, tiến hành xử lý ảnh bằng phần mềm chuyên dụng để tạo ra mô hình 3D, ortophoto và mô hình số độ cao (DEM). Cuối cùng, kiểm tra chất lượng bản đồ và hiệu chỉnh sai số nếu cần thiết.

3.1. Lập Kế Hoạch Bay Chụp Ảnh UAV Chi Tiết và Hiệu Quả

Lập kế hoạch bay chụp ảnh là bước quan trọng để đảm bảo chất lượng dữ liệu đầu vào. Cần xác định độ cao bay, tốc độ bay, góc chụp và khoảng cách giữa các tuyến bay. Độ cao bay ảnh hưởng đến độ phân giải của ảnh và diện tích phủ sóng. Tốc độ bay cần được điều chỉnh để tránh hiện tượng mờ ảnh do chuyển động. Góc chụp cần được lựa chọn để đảm bảo độ phủ ảnh đủ lớn. Khoảng cách giữa các tuyến bay cần được tính toán để đảm bảo độ phủ dọc và độ phủ ngang theo yêu cầu. Phần mềm lập kế hoạch bay như DJI GS Pro hoặc Pix4D Capture có thể giúp tự động hóa quá trình này.

3.2. Xử Lý Ảnh UAV Tạo Mô Hình 3D và Bản Đồ Địa Hình

Sau khi thu thập dữ liệu ảnh, cần tiến hành xử lý ảnh để tạo ra mô hình 3D và bản đồ địa hình. Quá trình xử lý ảnh bao gồm các bước: nhập ảnh, căn chỉnh ảnh, tạo mô hình 3D, tạo ortophoto và tạo mô hình số độ cao (DEM). Căn chỉnh ảnh là quá trình xác định vị trí và hướng của từng ảnh trong không gian. Tạo mô hình 3D là quá trình xây dựng mô hình ba chiều của khu vực khảo sát từ dữ liệu ảnh. Tạo ortophoto là quá trình loại bỏ sai số hình học trong ảnh để tạo ra ảnh trực giao. Tạo DEM là quá trình tạo ra mô hình số biểu diễn độ cao địa hình.

IV. Ứng Dụng Thực Tế và Đánh Giá Hiệu Quả Công Nghệ UAV

Công nghệ UAV có nhiều ứng dụng thực tế trong thành lập bản đồ địa hình tỷ lệ lớn. Nó có thể được sử dụng để khảo sát địa hình cho các dự án xây dựng, quản lý đất đai, giám sát môi trường và lập kế hoạch đô thị. So với phương pháp truyền thống, công nghệ UAV có nhiều ưu điểm, như giảm chi phí, rút ngắn thời gian và tăng độ an toàn. Tuy nhiên, nó cũng có một số hạn chế, như phụ thuộc vào điều kiện thời tiết và yêu cầu kỹ năng chuyên môn cao. Để đánh giá hiệu quả của công nghệ UAV, cần so sánh chi phí, thời gian và độ chính xác của nó với phương pháp truyền thống.

4.1. Ứng Dụng UAV Trong Quản Lý Đất Đai và Xây Dựng

UAV được ứng dụng rộng rãi trong quản lý đất đai và xây dựng. Trong quản lý đất đai, UAV có thể được sử dụng để thành lập bản đồ hiện trạng sử dụng đất, giám sát biến động đất đai và giải quyết tranh chấp đất đai. Trong xây dựng, UAV có thể được sử dụng để khảo sát địa hình, giám sát tiến độ thi công và kiểm tra chất lượng công trình. Việc sử dụng UAV giúp giảm chi phí và thời gian khảo sát, đồng thời cung cấp dữ liệu chính xác và cập nhật.

4.2. Đánh Giá Hiệu Quả Kinh Tế và Độ Chính Xác Bản Đồ UAV

Để đánh giá hiệu quả kinh tế của việc sử dụng UAV trong thành lập bản đồ địa hình, cần so sánh chi phí với phương pháp truyền thống. Chi phí sử dụng UAV bao gồm chi phí mua hoặc thuê UAV, chi phí phần mềm xử lý ảnh, chi phí nhân công và chi phí vận hành. Độ chính xác của bản đồ thành lập từ UAV cần được kiểm tra bằng cách so sánh với dữ liệu đo đạc trực tiếp hoặc dữ liệu từ các nguồn khác. Theo tài liệu gốc, cần tiến hành thực nghiệm thành lập bản đồ địa hình tỷ lệ lớn sử dụng UAV và đo đạc kiểm tra bằng phương pháp trực tiếp để đánh giá độ chính xác.

V. Kết Luận và Xu Hướng Phát Triển Công Nghệ UAV Đo Đạc

Nghiên cứu ứng dụng công nghệ UAV trong thành lập bản đồ địa hình tỷ lệ lớn đã đạt được nhiều kết quả khả quan. UAV có tiềm năng lớn trong việc thay thế phương pháp truyền thống trong nhiều ứng dụng. Tuy nhiên, cần tiếp tục nghiên cứu và phát triển các giải pháp nâng cao độ chính xác và tự động hóa quy trình xử lý dữ liệu. Trong tương lai, công nghệ UAV sẽ ngày càng trở nên phổ biến và đóng vai trò quan trọng trong ngành trắc địa và bản đồ.

5.1. Tiềm Năng Phát Triển và Ứng Dụng Mới Của UAV Đo Đạc

Tiềm năng phát triển của UAV trong đo đạc là rất lớn. Với sự phát triển của công nghệ, UAV ngày càng trở nên nhỏ gọn, mạnh mẽ và dễ sử dụng hơn. Các cảm biến trên UAV cũng ngày càng được cải tiến, cho phép thu thập dữ liệu chính xác và đa dạng hơn. Trong tương lai, UAV có thể được sử dụng để đo đạc trong các môi trường khắc nghiệt, như khu vực núi cao, rừng sâu hoặc khu vực ô nhiễm. UAV cũng có thể được sử dụng để giám sát các công trình hạ tầng, như cầu đường, đê điều và nhà máy điện.

5.2. Các Nghiên Cứu Tiếp Theo Về UAV và Thành Lập Bản Đồ

Cần tiếp tục nghiên cứu và phát triển các giải pháp nâng cao độ chính xác và tự động hóa quy trình xử lý dữ liệu UAV. Các nghiên cứu có thể tập trung vào việc phát triển các thuật toán căn chỉnh ảnh tiên tiến, sử dụng trí tuệ nhân tạo để nhận dạng và phân loại đối tượng, và tích hợp dữ liệu UAV với các nguồn dữ liệu khác, như dữ liệu GIS và dữ liệu Lidar. Ngoài ra, cần xây dựng các tiêu chuẩn và quy định về việc sử dụng UAV trong đo đạc để đảm bảo an toàn và chất lượng sản phẩm.

Trích đoạn nội dung tài liệu

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƢỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI BÁO CÁO TỔNG KẾT ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU KHOA HỌC CẤP TRƢỜNG NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ BAY CHỤP ẢNH UAV ĐỂ THÀNH LẬP BẢN ĐỔ ĐỊA HÌNH TỶ LỆ LỚN Mã số: T2017-CT-107 Chủ nhiệm đề tài: ThS. Lê Quang Thời gian thực hiện: 1/2017-12/2017 Ngày viết báo cáo: 12/2017 Hà Nội, 12/2017 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƢỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI BÁO CÁO TỔNG KẾT ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU KHOA HỌC CẤP TRƢỜNG NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ BAY CHỤP ẢNH UAV ĐỂ THÀNH LẬP BẢN ĐỔ ĐỊA HÌNH TỶ LỆ LỚN Mã số: T2017-CT-107 Chủ nhiệm đề tài: ThS. Lê Quang Tham gia: TS. Lê Văn Hiến; ThS.

Trần Thị Thảo Thời gian thực hiện: 1/2017-12/2017 Ngày viết báo cáo: 12/2017 Hà Nội, 12/2017 MỤC LỤC LỜI NÓI ĐẦU. 1 DANH MỤC HÌNH VẼ. 3 DANH MỤC BẢNG BIỂU. NGUYÊN LÝ CỦA PHƢƠNG PHÁP THÀNH LẬP BẢN ĐỒ ĐỊA HÌNH BẰNG CÔNG NGHỆ ĐO ẢNH.

Các khái niệm cơ bản. Khái niệm trắc địa ảnh. Những điều kiện kỹ thuật cơ bản của bay chụp ảnh. Các hệ thống tọa độ thuộc về không gian đo ảnh.

Các yếu tố định hƣớng tấm ảnh. Bài toán chuyển đổi hệ tọa độ đo ảnh về hệ tọa độ trắc địa. Thành lập bản đồ bằng phƣơng pháp đo ảnh lập thể. Nguyên lý nhìn lập thể.

Quy trình thành lập bản đồ bằng phƣơng pháp đo ảnh lập thể. Phƣơng pháp tăng dày khống chế ảnh theo chùm tia. Nguyên lý và quy trình của phƣơng pháp tam giác ảnh không gian theo chùm tia. Mô hình toán học cơ bản của phƣơng pháp chùm tia.

Một số thiết bị bay, chụp, đo vẽ ảnh để thành lập bản đồ địa hình. 22 CHƢƠNG II. NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ UAV TRONG THÀNH LẬP BẢN ĐỒ ĐỊA HÌNH TỶ LỆ LỚN. Giới thiệu về công nghệ bay chụp UAV.

Cơ sở độ chính xác thành lập bản đồ địa hình. Quy trình thành lập bản đồ địa hình bằng công nghệ ảnh chụp bằng UAV. Những điểm khác phƣơng pháp chụp ảnh bằng UAV so với truyền thống 29 II. Các bƣớc thành lập bản đồ bằng công nghệ ảnh chụp bằng UAV.

Một số yếu tố ảnh hƣởng đến độ chính xác trong công nghệ ảnh chụp bằng UAV và biện pháp nâng cao độ chính xác. Sai số từ máy chụp ảnh. Độ ổn định khi chụp ảnh. Độ chênh cao địa hình.

Khống chế ngoại nghiệp. Tăng dày khớp điểm tự động. 36 CHƢƠNG III. Xác định loại phƣơng tiện bay chụp và phần mềm điều khiển, xử lý.

Lựa chọn khu vực thực nghiệm. Bay chụp ảnh và đo khống chế ngoại nghiệp, đo kiểm tra. Xử lý ảnh, so sánh và đánh giá độ chính xác. Xử lý khối ảnh chụp ở độ cao 100m.

Xử lý khối ảnh chụp ở độ cao 180m. Đánh giá độ sai số với những điểm chi tiết. Đánh giá hiệu quả kinh tế. 47 KẾT LUẬN KIẾN NGHỊ.

49 TÀI LIỆU THAM KHẢO. 50 LỜI NÓI ĐẦU Trắc địa ảnh là công nghệ thành lập bản đồ bằng phƣơng pháp chụp ảnh từ lâu đã đƣợc ứng dụng trong công tác thành lập bản đồ nhằm giảm công tác ngoại nghiệp, tăng hiệu năng suất lao động và hiệu quả kinh tế. Công nghệ ảnh đƣợc ứng dụng ở Việt Nam từ những năm 2000 để thành lập bản đồ địa hình tỷ lệ 1:25.000 và nhờ hiệu quả của nó chúng ta đã thành lập đƣợc hệ thống bản đồ 1:10.000 phủ trùm toàn quốc. Từ những năm 2005 công nghệ ảnh đƣợc nâng lên một bƣớc khi bay chụp ảnh kết hợp với quét LIDAR (công nghệ quét laze từ trên không) đem lại độ chính xác về độ cao của điểm đo, đảm bảo độ chính xác thành lập bản đồ địa hình địa hình 1:2000.

Trong công nghệ ảnh truyền thống việc lắp máy ảnh trên các máy bay dân dụng hay chuyên dùng do con ngƣời điều khiển chỉ đem lại hiệu quả kinh tế thành lập bản đồ với những khu đo có diện tích lớn từ vài chục cho đến hàng trăm km2. Đối với những khu vực nhỏ dƣới 10 km2 phƣơng pháp này không đem lại hiệu quả do chi phí vận hành máy bay lớn, công tác chuẩn bị phức tạp. Với sự phát triển của các thiết bị bay không ngƣời lái UAV (Unmanned aerial vehicle) và các phần mềm điều khiển bay cũng nhƣ chụp ảnh hiện nay. Công tác bay chụp đã trở nên đơn giản hơn nên hoàn toàn có thể đem lại hiệu quả kinh tế cao trong công tác thành lập bản đồ địa hình cho các khu vực có diện tích vừa và nhỏ.

Tuy nhiên do độ ổn định khi bay của UAV, độ tin cậy của máy ảnh (máy ảnh gắn trên UAV thƣờng là các máy phổ thông, không giống nhƣ máy ảnh chuyên dụng trong công nghệ ảnh truyền thống) cũng nhƣ phƣơng pháp xử lý số liệu nên phƣơng pháp này mới chỉ ứng dụng để thành lập bản đồ địa hình tỷ lệ 1:2. Xuất phát từ mục tiêu ứng dụng UAV để thành lập bản đồ địa hình tỷ lệ lớn hơn 1:2.000 nhóm nghiên cứu đã chọn đề tài “Nghiên cứu ứng dụng công nghệ bay chụp ảnh UAV để thành lập bản đồ địa hình tỷ lệ lớn”. Mục tiêu của đề tài: - Nghiên cứu phƣơng pháp thành lập bản đồ địa hình tỷ lệ lớn bằng công nghệ bay chụp ảnh UAV. - Đƣa ra quy trình thành lập bản đồ địa hình tỷ lệ lớn bằng công nghệ bay chụp ảnh UAV.

- Đánh giá hiệu quả kinh tế của việc thành lập bản đồ địa hình tỷ lệ lớn bằng công nghệ bay chụp UAV. 1 Phạm vi nghiên cứu: - Thành lập bản đồ địa hình tỷ lệ lớn bằng phƣơng pháp bay chụp ảnh sử dụng UAV đối với các khu vực có diện tích vừa và nhỏ (dƣới 10 km2). Phƣơng pháp nghiên cứu: - Nghiên cứu lý thuyết: Dựa trên đặc điểm của công nghệ ảnh hàng không, đặc điểm của thiết bị bay không ngƣời lái nghiên cứu lý thuyết thành lập bản đồ địa hình bằng công nghệ ảnh sử dụng UAV. - Nghiên cứu kế thừa: Từ các nghiên cứu đã có, phân tích khả năng nâng cao độ chính xác trong công nghệ ảnh sử dụng UAV từ đó đƣa ra ứng dụng cụ thể trong thành lập bản đồ tỷ lệ lớn.

- Nghiên cứu thực nghiệm: Từ cơ sở lý thuyết đã nghiên cứu, tiến hành thực nghiệm thành lập bản đồ địa hình tỷ lệ lớn sử dụng UAV và đo đạc kiểm tra bằng phƣơng pháp trực tiếp. Ý nghĩa khoa học của đề tài: - Từ kết quả nghiên cứu đƣa ra cơ sở đảm bảo độ chính xác khi ứng dụng UAV bay chụp ảnh thành lập bản đồ địa hình tỷ lệ lớn. - Đƣa ra quy trình thành lập bản đồ tỷ lệ lơn giúp giảm thiểu chi phí và rút ngắn thời gian thực hiện. Nội dung của đề tài: Chƣơng 1 đề cập cơ sở lý thuyết của công tác thành lập bản đồ địa hình sử dụng ảnh hàng không Chƣơng 2 giới thiệu công nghệ ảnh sử dụng máy bay không ngƣời lái để bay chụp.

Các yếu tố ảnh hƣởng đến độ chính xác và biện pháp nâng cao độ chính xác. Chƣơng 3 trình bày kết quả thực nghiệm bay chụp, xử lý và kiểm tra độ chính xác các điểm tăng dày, điểm đo phục vụ thành lập bản đồ địa hình. 2 DANH MỤC HÌNH VẼ Hình I.1 Độ phủ dọc giữa các tấm ảnh Hình I.2 Độ phủ ngang giữa các tấm ảnh Hình I.3 Hệ tọa độ phẳng của tấm ảnh Hình I.4 Hệ tọa độ không gian tấm ảnh Hình I.5 Hệ tọa độ không gian đo ảnh Hình I.6 Các góc định hƣớng ngoài Hình I.7 Mối liên hệ giữa tọa độ đo ảnh và tọa độ trắc địa Hình I.8 Nguyên lý nhìn lập thể Hình I.9 Quy trình thành lập bản đồ địa hình bằng phƣơng pháp đo ảnh Hình I.10 Các phƣơng án bố trí khống chế ngoại nghiệp Hình I.11 Mối liên hệ giữa véc-tơ điểm ảnh và điểm vật tƣơng ứng Hình I.12 Máy chụp ảnh hàng không Hình I.13 Máy quét Lidar Hình I.14 Máy đo vẽ ảnh Hình II.1 Máy bay không ngƣời lái UX5 Hình II.2 Máy bay không ngƣời lái SenseFly Hình II.3 Máy bay không ngiời lái Avian P Hình II.4 Máy bay không ngƣời lái AIBOTIX 6 Hình II.5 Máy bay không ngƣời lái Phantom 4 Hình II.6 Thiết kế tuyến bay chụp trên phần mềm Hình II.7 Máy bay không ngƣời lái cánh bằng và Drone Hình II.8 Ảnh hƣởng của chênh cao địa hình đến tỷ lệ ảnh Hình II.9 Bố trí GCP nâng cao độ chính xác Hình II.10 Minh họa các bƣớc của quá trình lực chọn các điểm nổi bật 3 Hình II.11 Một ví dụ về vị trí các điểm tăng dày khi tăng dày tự động Hình III.1 UAV và phần mềm dùng trong thực nghiệm Hình III.2 Sơ đồ bay chụp, đo GCP và đo kiểm tra Hình III.3 Đo tọa độ các điểm khống chế ảnh Hình III.4 Ảnh chụp bằng DJI Phantom 4 Hình III.5 Chích điểm khống ảnh Hình III.6 Mô hình số bề mặt Hình III.7 Vị trí các điểm kiểm tra trên ảnh Ortho 4 DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng II.1 Thống kê khả năng bay chụp của UX5 Bảng II.2 Yêu cầu độ chính xác về độ cao với bản đồ địa hình Bảng III.1 Tọa độ điểm khống chế mặt đất Bảng III.2 Bình sai 5 điểm GCP và so sánh với kết quả đo GPS Bảng III.3 Bình sai 7 điểm GCP và so sánh với kết quả đo GPS Bảng III.4 Bình sai bổ sung GCP tại điểm yếu và so sánh kết quả Bảng III.5 Bình sai 4 điểm và so sánh với kết quả đo GPS Bảng III.6 Kết quả kiểm bình sai 6 điểm và so sánh với kết quả đo GPS Bảng III.7 So sánh độ lệch về độ cao tại các điểm chi tiết Bảng III.8 Chi phí khi đo đạc trực tiếp Bảng III.9 Chi phí khi sử dụng UAV 5 CHƢƠNG I. NGUYÊN LÝ CỦA PHƢƠNG PHÁP THÀNH LẬP BẢN ĐỒ ĐỊA HÌNH BẰNG CÔNG NGHỆ ĐO ẢNH I.

Các khái niệm cơ bản I. Khái niệm trắc địa ảnh Trắc địa ảnh là một môn khoa học nghiên cứu các phƣơng pháp chụp ảnh và các phƣơng pháp xác định vị trí, hình dáng, kích thƣớc của các đối tƣợng đƣợc chụp ảnh. Đối tƣợng đƣợc chụp ảnh chủ yếu là yếu tố địa hình, địa vật trên mặt đất, nhiệm vụ đo vẽ bản đồ và xác định tọa độ trắc địa của các đối tƣợng đo vẽ là nhiệm vụ cơ bản, nên khoa học Đo chụp ảnh thƣờng gọi là Trắc địa ảnh. Từ định nghĩa trên, có thể thấy rằng: trong Trắc địa ảnh gồm hai nội dung chính là: chụp ảnh và đo ảnh.