HƯỚNG TỚI KỶ NGUYÊN ĐO VẼ HÀNG KHÔNG LAI – KẾT HỢP CHỤP ẢNH VÀ LIDAR

Isabella Toschi, Fabio Remondino, Tobias Hauck, Konrad Wenzel

Nhóm Kỹ thuật Công nghệ Công ty TNHH ANTHI Việt Nam dịch và biên soạn.

Phân khúc thị trường thu thập số liệu 3D trên diện rộng bằng phương tiện hàng không đang chứng kiến những xu hướng phát triển đã được định hình rõ nét trong thời gian qua mà nổi bật là ý tưởng của các hệ thống bản đồ lai (Hybrid Mapping). Trong tương lai gần, hầu hết các hệ thống thu thập số liệu hàng không đều sẽ được cải thiện khả năng ghi nhận số liệu bằng cách kết hợp giữa các cảm biến thụ động và chủ động (Active and Passive sensors). Có hai lý do cơ bản dẫn tới định hướng này, thứ nhất đó là nhiệm vụ thu thập số liệu đồng thời, hiệu quả và giảm chi phí cho mỗi lần cất hạ cánh, đặc biệt khi phải bay thu số liệu ở các khu vực bị hạn chế theo các quy định hiện hành (khu vực quân sự, biên giới …) và thứ hai những khám phá mới đây khi kết hợp số liệu LIDAR (Light Detection and Ranging) với số liệu ảnh hàng không DIM (Dense Image Matching) tạo đám mây điểm để cải thiện chất lượng của các sản phẩm địa không gian cuối cùng. Trong những bản tin tiếp theo chúng ta sẽ cùng nhau xem xét những thành tựu mới nhất trong sự phát triển của các hệ thống thu thập số liệu hàng không lai (Hybrid Systems), bao gồm cả hai hợp phần thu thập và xử lý số liệu.

Gần như tất cả các hệ thống LIDAR hàng không thế hệ mới đều đã được tích hợp hợp phần thu số liệu LIDAR và hợp phần hình ảnh thụ động (Passive Imaging Unit) dưới dạng đơn hoặc đa máy chụp ảnh trên cùng một nền tảng để thu thập đồng thời và liên tục số liệu hình ảnh và khoảng cách. Các hệ thống này đang được ứng dụng những kỹ thuật và công nghệ mới nhất trong cả đo khoảng cách và hình ảnh đó là các hệ thống laser độc lập SPL (Single-photon LIDAR) hoặc LM (Linear Moder), chụp ảnh đa phổ (Multispectral) và quét laser đo đạc địa hình đáy nước (Topo-bathymetric Laser Scanners), các hệ thống máy chụp ảnh cận hồng ngoại và lập thể đa ống kính (NADIR and Oblique Cameras, hoặc được trang bị các loại máy chụp ảnh như RGB độ phân giải cao, NIR hoặc đa phổ các kích cỡ.

CÁC HỆ THỐNG THU THẬP SỐ LIỆU HÀNG KHÔNG LAI 

Bảng 1 cung cấp thông tin tổng quan về các hệ thống cảm biến thu thập số liệu hàng không lai hiện có trên thị trường đi kèm với các chỉ tiêu kỹ thuật cơ bản được các nhà sản xuất cung cấp trong tài liệu quảng cáo. Cùng với những quan tâm của người sử dụng liên quan tới khả năng thu nhận số liệu liên tục của các hệ thống đa cảm biến cùng gắn trên một nền tảng, cùng chỉ số thời gian bay nhưng số liệu thu được đa dạng hơn các hệ thống đơn cảm biến (ít nhất cũng là hai dạng số liệu khác nhau) như vậy vừa giảm được thời gian bay và chi phí, đồng thời khả năng khai thác sử dụng số liệu tổng hợp này cho đa ngành đa lĩnh vực mở rộng ra rất nhiều. Tuy nhiên lợi thế cũng thường đi kèm với bất lợi và thách thức, tương tự như vậy đối với các hệ thống thu thập số liệu hàng không lai điển hình như việc lập kế hoạch bay hoàn hảo và tối ưu hoá các điều kiện để có thể đồng thời thu được cả số liệu LIDAR và hình ảnh trong cùng một thời điểm, cùng một khu vực địa hình. Những tham số quan trọng trong quá trình thu thập số liệu hàng không gồm độ cao bay so với bề mặt địa hình bên dưới và độ phủ ngang/dọc của ảnh, điều kiện môi trường và khí hậu (thời điểm trong ngày, mùa trong năm) là những yếu tố cần được cân nhắc một cách thận trọng để có thể lựa chọn đúng thời điểm tốt nhất cho số liệu tích hợp LIDAR và hình ảnh đồng thời đạt chuẩn cao nhất.

Bảng 1. Một số hệ thống thu nhận số liệu hàng không lai hiện đang thương mại.

QUY TRÌNH XỬ LÝ SỐ LIỆU LAI

Xử lý số liệu ảnh 3D được xây dựng trên nền tảng ghép rất nhiều ảnh chụp có độ phủ lớn lại với nhau, với phần mềm SURE của nFrames, quy trình này đã được chuẩn hoá với quy mô công nghiệp để tạo ra những đám mây điểm 3D mật độ cao, tổng hợp mô hình số bề mặt, ảnh trực giao và các bề mặt cho đối tượng 3D (3D Meshes). Lợi thế của quy trình thu thập và xử lý số liệu lai này là tập hợp số liệu thu được đa dạng bao gồm ảnh hàng không chất lượng thu nhận với chi phí thấp, độ phân giải và độ nét cao, các bức ảnh đa phổ cung cấp được nhiều thông tin hơn do được chụp ở độ phân giải cao. Với nền tảng số liệu ảnh đã tốt như vậy mà được bổ sung thêm số liệu LIDAR đã được nắn chỉnh chính xác về cùng một hệ toạ độ thống nhất với số liệu ảnh, tập hợp số liệu mới sẽ có chất lượng tốt hơn nhiều bởi các dạng cảm biến số liệu khác nhau có khả năng bổ sung những thiếu khuyết và hạn chế cho nhau. Quá trình tổng hợp mô hình số bề mặt từ ảnh tốt hơn bởi các hệ thống chụp ảnh hàng không hiện tại có độ phân giải mặt đất tính bằng pixel, trong khi đó các cảm biến LIDAR cũng không ngừng được cải tiến với khả năng giảm nhiễu cực thấp, nhiều tín hiệu hồi đáp trên mỗi tín hiệu truyền đi …

(Còn tiếp)

Mọi thông tin xin liên hệ với chúng tôi qua hòm thư: info@anthi.com.vn