✨Ứng Dụng UAV Trong Khảo Sát Địa Hình 3D

Trong lĩnh vực đo đạc công trình và ứng dụng công nghệ, hình ảnh một kỹ sư đơn độc với chiếc máy toàn đạc trên chân máy đã dần lùi xa. Ngày nay, một cuộc cách mạng thực sự đang diễn ra từ trên không, được dẫn dắt bởi UAV khảo sát địa hình.

UAV (Unmanned Aerial Vehicle – Thiết bị bay không người lái) không chỉ là một công cụ "bay và quay phim". Khi được trang bị công nghệ chuyên dụng, nó trở thành một cỗ máy thu thập dữ liệu 3D hàng loạt, mang lại hiệu quả, tốc độ và mức độ chi tiết mà các phương pháp truyền thống không thể sánh kịp.

Bài viết này, dưới góc độ chuyên môn của chúng tôi, sẽ giải thích rõ ràng công nghệ này là gì, nó hoạt động ra sao và đang thay đổi ngành xây dựng như thế nào.Nhiều người nhầm lẫn UAV khảo sát với các flycam dân dụng, tuy nhiên về chuyên môn của chúng hoàn toàn khác biệt.

Flycam dân dụng: Mục đích là quay video, chụp ảnh nghệ thuật và dữ liệu không có độ chính xác về tọa độ. UAV Khảo sát Địa hình: Mục đích là thu thập dữ liệu để tạo ra các mô hình 3D và bản đồ có thể đo lường được.

Công nghệ cốt lõi đằng sau nó được gọi là Photogrammetry (Phép quang trắc). Nói một cách đơn giản, UAV sẽ bay theo một lộ trình được lập trình sẵn, chụp hàng trăm hoặc hàng ngàn bức ảnh có độ phân giải cực cao. Mỗi bức ảnh đều chồng lấp lên nhau có thể từ 60-80% và quan trọng nhất, mỗi tâm ảnh đều được gán một tọa độ GPS siêu chính xác thường là RTK/PPK với sai số chỉ vài centimet.

Một phần mềm chuyên dụng sau đó sẽ "khâu" tất cả các bức ảnh này lại, sử dụng các điểm chung và tọa độ GPS để tính toán, tái tạo lại toàn bộ khu vực thành một Đám mây điểm 3D khổng lồ, chứa hàng triệu điểm tọa độ (X, Y, Z).Để đảm bảo tính thẩm quyền và độ chính xác của dữ liệu, một quy trình khảo sát bằng UAV chuyên nghiệp phải tuân thủ 3 bước kỹ thuật sau:Đây là bước chuẩn bị, quyết định 90% sự thành công.

Lập kế hoạch bay: Kỹ sư sẽ sử dụng phần mềm chuyên dụng để thiết lập lộ trình bay tự động, bao gồm độ cao bay cũng như quyết định độ phân giải, tốc độ, và độ chồng lấp của ảnh. Thiết lập GCPs: Đây là các điểm kiểm soát mặt đất, kỹ sư sẽ đánh dấu các điểm cố định trên mặt đất và đo tọa độ chính xác của chúng bằng máy GPS RTK. Các điểm này đóng vai trò là "mỏ neo", giúp phần mềm "khóa" bản đồ 3D vào hệ tọa độ quốc gia (VN-2000), đảm bảo độ chính xác tuyệt đối.UAV sẽ cất cánh và bay tự động 100% theo kế hoạch đã lập, kỹ sư chỉ giám sát quá trình bay. Với công nghệ RTK tích hợp, UAV có thể khảo sát hàng trăm hecta chỉ trong một vài giờ, một công việc mà phương pháp đo đạc truyền thống có thể mất hàng tuần.Đây là "phép thuật" của công nghệ vì toàn bộ ảnh chụp và dữ liệu GPS được đưa vào các phần mềm xử lý chuyên dụng, qua phần mềm sẽ: 

Căn chỉnh ảnh: Tìm các điểm ảnh giống nhau trên hàng ngàn bức ảnh. Tạo đám mây điểm: Tính toán tọa độ 3D (X,Y,Z) cho hàng triệu điểm ảnh. Tạo mô hình 3D: Từ đám mây điểm, phần mềm tạo ra mô hình lưới 3D trực quan và bản đồ trực giao một bức ảnh 2D khổng lồ, có tỷ lệ chính xác. Xuất dữ liệu: Kỹ sư có thể xuất ra đường đồng mức, mô hình số địa hình, mô hình số bề mặt để sử dụng trong các phần mềm thiết kế như AutoCAD Civil 3D.