Drone đo vẽ cần bốn thứ mà drone quay phim thường không có đủ: định vị chính xác (mô-đun RTK nhận tín hiệu hiệu chỉnh thời gian thực, hoặc ghi dữ liệu để xử lý PPK sau bay), camera màn trập cơ hoặc có bù méo tốt, tiêu cự cố định ổn định, và khả năng bay tự động theo tuyến lập sẵn với độ chồng phủ chính xác. Thêm vào đó là phần thường bị quên: máy tính đủ mạnh và phần mềm xử lý ảnh đo vẽ, điểm khống chế và điểm kiểm tra mặt đất, cùng nguồn tín hiệu hiệu chỉnh (trạm gốc riêng hoặc thuê bao trạm tham chiếu).
Bài này dành cho người làm dịch vụ bay đang cân nhắc mở nhánh đo vẽ, hoặc đơn vị đã có drone quay phim muốn biết còn thiếu gì. Bài đi theo từng thành phần của bộ thiết bị và đối chiếu với loại sản phẩm giao: bản đồ trực ảnh, mô hình 3D, đám mây điểm, khối lượng kho bãi. Quy trình bay và xử lý dữ liệu chi tiết có ở danh mục khảo sát đo vẽ. Lưu ý: sản phẩm đo vẽ bằng drone phục vụ thi công, quản lý, theo dõi; nó không thay đo đạc địa chính do đơn vị có thẩm quyền thực hiện.
Vì sao drone quay phim chưa phải drone đo vẽ
Phần mềm ghép ảnh đo vẽ hoạt động bằng cách tìm điểm chung giữa hàng trăm, hàng nghìn tấm ảnh chụp chồng lên nhau, rồi tái dựng vị trí camera và hình dạng mặt đất. Kết quả chính xác tới đâu phụ thuộc ba yếu tố: biết vị trí từng tấm ảnh chính xác tới đâu, ảnh có bị méo hình học không, và hình học bay có đều không. Drone quay phim yếu ở cả ba.
Định vị vệ tinh thông thường trên drone sai lệch vài mét theo phương ngang và có thể nhiều hơn theo độ cao. Đủ để giữ máy bay đúng hướng, không đủ cho bản đồ. Camera màn trập điện tử quét từng dòng cảm biến; khi máy bay ngang với tốc độ đáng kể, các dòng trên và dưới chụp ở hai vị trí khác nhau, ảnh bị xiên nhẹ (hiệu ứng màn trập cuộn), làm sai lệch hình học. Camera có lấy nét tự động hay tiêu cự thay đổi khiến thông số hiệu chỉnh ống kính không ổn định giữa các tấm.
Không phải drone quay phim không làm được gì. Với khảo sát sơ bộ, bản đồ tham khảo cho quy hoạch nội bộ, theo dõi tiến độ trực quan, drone camera có thể ghép ảnh cho kết quả dùng được, nhất là khi đặt nhiều điểm khống chế mặt đất và bay chậm. Nhưng khi sản phẩm phải ra con số khối lượng, cao độ, hay so sánh qua nhiều lần bay, bộ thiết bị chuyên dụng giảm rủi ro sai lệch và giảm công đo mặt đất.
Định vị: GPS thường, RTK, PPK và điểm khống chế mặt đất
RTK: hiệu chỉnh thời gian thực. Mô-đun RTK trên drone nhận tín hiệu hiệu chỉnh từ một trạm gốc đặt tại hiện trường hoặc từ mạng trạm tham chiếu qua internet, giúp vị trí từng tấm ảnh đạt độ chính xác cỡ centimet trong điều kiện tốt. Ưu điểm: có kết quả ngay, giảm số điểm khống chế cần đặt. Hạn chế: cần kết nối ổn định với nguồn hiệu chỉnh suốt chuyến bay; mất kết nối ở vùng sóng yếu thì một phần ảnh rơi về độ chính xác thường.
PPK: hiệu chỉnh sau bay. Drone ghi dữ liệu vệ tinh thô suốt chuyến bay, sau đó kết hợp với dữ liệu trạm gốc trong phần mềm để tính lại vị trí. Không phụ thuộc kết nối trong lúc bay, hợp với vùng núi, vùng sâu sóng yếu. Đổi lại thêm một bước xử lý và cần dữ liệu trạm gốc cùng thời điểm.
Điểm khống chế và điểm kiểm tra mặt đất. Là các mốc đánh dấu rõ trên mặt đất, đo toạ độ bằng thiết bị đo mặt đất chính xác. Điểm khống chế dùng để nắn bản đồ; điểm kiểm tra không đưa vào xử lý mà dùng để đo độ chính xác thực tế của sản phẩm. Ngay cả khi có RTK, người làm nghề cẩn thận vẫn đặt điểm kiểm tra, vì đó là bằng chứng chất lượng đưa cho khách.
Hệ toạ độ. Sản phẩm giao cho khách Việt Nam thường cần đúng hệ toạ độ quốc gia VN-2000 với tham số địa phương phù hợp. Thiết bị và phần mềm phải hỗ trợ chuyển đổi chính xác; sai tham số chuyển đổi là lỗi phổ biến làm bản đồ lệch hàng mét dù dữ liệu gốc đúng.
Camera cho ghép ảnh: GSD, màn trập cơ, tiêu cự cố định
GSD (khoảng cách mẫu mặt đất) là kích thước thực tế trên mặt đất mà một điểm ảnh thể hiện. Công thức gần đúng: GSD bằng chiều rộng cảm biến nhân độ cao bay, chia cho tiêu cự nhân chiều rộng ảnh tính bằng điểm ảnh. Ví dụ giả định: cảm biến rộng 13,2 mm, tiêu cự 8,8 mm, ảnh rộng 5.472 điểm ảnh, bay ở 100 m thì mỗi điểm ảnh tương ứng khoảng 2,7 cm trên mặt đất. Bay thấp hơn thì GSD nhỏ hơn, chi tiết hơn, nhưng cần nhiều ảnh và nhiều thời gian bay hơn.
Vì vậy camera có cảm biến lớn và độ phân giải cao cho phép bay cao hơn mà vẫn giữ GSD mong muốn, phủ diện tích lớn hơn mỗi chuyến. Màn trập cơ chụp toàn bộ cảm biến cùng lúc, loại bỏ méo do màn trập cuộn, cho phép bay nhanh hơn mà không giảm chất lượng hình học. Một số máy không có màn trập cơ nhưng có cơ chế bù méo trong phần mềm; hiệu quả tuỳ máy, nên kiểm thông tin hiện hành và thử trên dự án mẫu.
Tiêu cự cố định và khả năng khoá nét giúp thông số hiệu chỉnh ống kính ổn định giữa các tấm ảnh và giữa các lần bay. Với mô hình 3D công trình, camera có khả năng chụp nghiêng (chụp xiên) hoặc nhiều camera cùng lúc giúp tái dựng mặt đứng tốt hơn chỉ chụp thẳng xuống. Đây là lựa chọn theo sản phẩm: bản đồ trực ảnh khu đất trống chỉ cần chụp thẳng đứng, mô hình 3D toà nhà cần chụp xiên.
Bay tự động theo tuyến và LiDAR
Phần mềm bay tuyến là một phần của thiết bị. Drone đo vẽ phải bay chính xác theo lưới tuyến, giữ độ cao, tốc độ và khoảng chụp đều để đạt độ chồng phủ cần thiết. Kiểm: ứng dụng có lập tuyến theo vùng, theo dải (đường dây, kênh mương), chụp xiên nhiều hướng không; có bay bám địa hình để giữ GSD đều khi địa hình dốc không; có lưu và lặp lại nhiệm vụ cho lần bay sau không.
Bám địa hình quan trọng ở đồi núi. Khi bay cùng một độ cao tuyệt đối trên địa hình dốc, phần đỉnh đồi gần máy hơn nên GSD nhỏ hơn và độ chồng phủ thấp hơn, phần chân đồi ngược lại. Bám địa hình dựa trên mô hình độ cao để điều chỉnh độ cao bay, giữ chất lượng đều. Với vùng Tây Nguyên, trung du miền núi phía Bắc, đây là tính năng rất đáng có.
LiDAR: khi nào cần thay vì ghép ảnh. LiDAR phát tia laser và đo thời gian phản xạ, tạo đám mây điểm trực tiếp. Ưu điểm lớn: một phần tia xuyên qua kẽ tán cây để chạm mặt đất, nên đo được địa hình dưới rừng, nương rẫy, nơi ghép ảnh chỉ thấy ngọn cây. Cũng tốt với đường dây điện và kết cấu mảnh. Đổi lại thiết bị nặng hơn, cần drone mang tải lớn hơn và phần mềm xử lý riêng.
Chọn theo địa hình và sản phẩm. Khu đất trống, công trường, bãi vật liệu: ghép ảnh với RTK thường đủ. Khu có cây che phủ dày, cần mô hình địa hình mặt đất: cân nhắc LiDAR. Kiểm tra đường dây, hành lang tuyến: LiDAR kết hợp camera.
Máy tính, phần mềm và đồ nghề hay bị quên
Nhiều người đầu tư drone đo vẽ rồi kẹt ở khâu xử lý. Bộ thiết bị đo vẽ đầy đủ gồm những món sau, ngoài chiếc drone.
- Máy tính xử lý. Ghép hàng nghìn ảnh cần bộ xử lý nhiều nhân, nhiều bộ nhớ, card đồ hoạ mạnh và ổ cứng nhanh dung lượng lớn. Một dự án vài trăm hecta có thể tốn hàng giờ xử lý. Có thể dùng dịch vụ xử lý đám mây, đổi lại cần đường truyền tốt và cân nhắc bảo mật dữ liệu của khách.
- Phần mềm ghép ảnh đo vẽ. Có loại cài máy, loại đám mây, loại mua đứt và thuê bao; tên chỉ là ví dụ, tính năng đổi theo phiên bản. Kiểm phần mềm xuất được định dạng khách cần (ảnh trực ảnh, mô hình số bề mặt, đám mây điểm, mô hình 3D) và hỗ trợ hệ toạ độ VN-2000.
- Trạm gốc hoặc thuê bao trạm tham chiếu. Nguồn hiệu chỉnh cho RTK/PPK. Trạm gốc riêng chủ động ở vùng sóng yếu; thuê bao mạng trạm tiện ở vùng có phủ sóng.
- Tấm mốc điểm khống chế. Tấm vuông tương phản cao, dễ nhận trên ảnh, cùng thiết bị đo toạ độ mốc hoặc hợp tác với đơn vị đo mặt đất.
- Pin và sạc đủ cho diện tích lớn. Một khu vài chục hecta có thể cần nhiều chuyến; pin dự phòng và sạc nhanh ngoài hiện trường giúp làm xong trong khung giờ ánh sáng ổn định.
- Ổ lưu trữ và sao lưu. Dữ liệu thô của một dự án có thể hàng chục gigabyte; giữ ít nhất hai bản cho tới khi khách nghiệm thu.
Khi tính chi phí mở nhánh đo vẽ, cộng đủ các khoản này, cộng thời gian học xử lý dữ liệu. Thời gian học thường dài hơn thời gian học bay.
Cấu hình gợi ý theo sản phẩm giao
Bảng dưới là định hướng chọn thiết bị theo sản phẩm. Độ chính xác cụ thể phụ thuộc quy trình bay, điểm khống chế và xử lý; không cam kết con số với khách khi chưa đo điểm kiểm tra.
| Sản phẩm giao | Định vị | Camera hoặc cảm biến | Ghi chú |
|---|---|---|---|
| Bản đồ trực ảnh khu đất, công trường | RTK hoặc PPK, kèm điểm kiểm tra | Màn trập cơ, chụp thẳng đứng | Bay chồng phủ đều, ánh sáng ổn định |
| Khối lượng bãi vật liệu, kho than, đất đắp | RTK hoặc PPK | Chụp thẳng và xiên | Định nghĩa mặt nền rõ với khách |
| Mô hình 3D toà nhà, di tích | RTK có lợi, không bắt buộc | Chụp xiên nhiều hướng | Bay gần mặt đứng cần kỹ năng |
| Địa hình dưới tán cây, nương rẫy | RTK hoặc PPK | LiDAR | Drone tải lớn hơn |
| Hành lang đường dây, kênh mương | RTK hoặc PPK | LiDAR hoặc camera theo dải | Bay tuyến theo dải |
| Theo dõi tiến độ trực quan cho chủ đầu tư | Định vị thường có thể đủ | Camera drone thường | Lặp lại tuyến bay mỗi kỳ |
Hàng cuối cho thấy không phải mọi việc liên quan công trình đều cần drone đo vẽ đắt tiền. Phân biệt rõ sản phẩm kỹ thuật và sản phẩm truyền thông giúp bạn báo giá đúng và chọn thiết bị đúng.
Câu hỏi thường gặp
Drone RTK có cần đặt điểm khống chế mặt đất không?
RTK giảm mạnh số điểm khống chế cần đặt, có dự án gần như không cần. Nhưng nên luôn đặt vài điểm kiểm tra để đo độ chính xác thực tế của sản phẩm, vì RTK có thể mất kết nối giữa chuyến bay hoặc sai tham số hệ toạ độ. Điểm kiểm tra là bằng chứng chất lượng đưa cho khách.
Nên chọn RTK hay PPK?
RTK tiện khi vùng làm việc có kết nối ổn định tới trạm gốc hoặc mạng trạm, cho kết quả ngay. PPK hợp với vùng sóng yếu, đồi núi, vì không phụ thuộc kết nối khi bay. Nhiều máy hỗ trợ cả hai; người làm nghề thường dùng RTK và ghi dữ liệu PPK làm dự phòng.
Sản phẩm đo vẽ bằng drone có dùng làm hồ sơ địa chính được không?
Không nên coi là thay thế. Đo đạc địa chính, cắm mốc ranh giới thuộc đơn vị có thẩm quyền theo quy định. Sản phẩm drone phục vụ thi công, quản lý, theo dõi, quy hoạch nội bộ. Người làm dịch vụ nên ghi rõ mục đích sử dụng trong hợp đồng và không cam kết thay hồ sơ pháp lý.
Máy tính xử lý ảnh đo vẽ cần cấu hình thế nào?
Cần bộ xử lý nhiều nhân, bộ nhớ lớn, card đồ hoạ được phần mềm hỗ trợ và ổ cứng nhanh. Mức cụ thể tuỳ phần mềm và quy mô dự án; hãy đọc khuyến nghị phần cứng của phần mềm định dùng và thử với một bộ dữ liệu mẫu trước khi nhận dự án lớn.
Khi nào cần drone LiDAR thay vì ghép ảnh?
Khi cần địa hình mặt đất dưới tán cây dày, nương rẫy, rừng trồng, hoặc khi kiểm tra kết cấu mảnh như đường dây điện. Ghép ảnh chỉ thấy bề mặt nhìn được từ trên cao; LiDAR có một phần tia xuyên kẽ lá. Với khu đất trống, công trường, ghép ảnh với RTK thường đủ và rẻ công hơn.
Bay đo vẽ có cần phép bay riêng không?
Bay đo vẽ là hoạt động có mục đích, thường ở công trường, khu dân cư, gần công trình hạ tầng, nên cần kiểm vùng bay và yêu cầu cấp phép theo quy định hiện hành trước mỗi dự án. Một số dự án thuộc khu vực nhạy cảm cần phép riêng. Chi tiết thủ tục xem ở trang Không Phận.