Báo cáo THU NHẬN ẢNH BẰNG MÁY BAY KHÔNG NGƯỜI LÁI PHỤC VỤ CÔNG TÁC THÀNH LẬP BẢN ĐỒ

Thuật ngữ Hệ thống bay không người lái (UAS - Unmanned Vehicle Systems) được thế giới sử dụng khá phổ biến để thể hiện việc ứng dụngcác thiết bị bay không người lái (UAVUnmanned Aerial Vehicle) để giám sát bề mặt trái đất, thu nhận ảnh phục vụ công tác thành lập bản đồ[1]. Ưu thế của công nghệ này chi phí thấp, hình ảnh thu được nhanh, thường xuyên với độ chính xác cao và dễ dàng tạo dữ liệu 3D đáp ứng đúng thời điểm yêu cầu thu nhận thông tin. Những kết quả nghiên cứu trên...
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Báo cáo " THU NHẬN ẢNH BẰNG MÁY BAY KHÔNG NGƯỜI LÁI PHỤC VỤ CÔNG TÁC THÀNH LẬP BẢN ĐỒ " HỘI THẢO ỨNG DỤNG GIS TOÀN QUỐC 2011 THU NHẬN ẢNH BẰNG MÁY BAY KHÔNG NGƯỜI LÁI PHỤC VỤ CÔNG TÁC THÀNH LẬP BẢN ĐỒ Phan Thị Anh Thư(1), Lê Văn Trung(2) (1) Bộ môn Địa tin học – Trường Đại học Bách khoa Tp. HCM (2) Trung tâm Địa tin học - Khu Công nghệ Phần mềm- ĐHQG Tp.HCM Abstract: Unmanned Aerial Vehicles (UAV) photogrammtry for mapping is a new solution and being utilized widely in some developed countries. It is considered a high efficient method when mapping in comparison to the traditional photogrammetry. This paper introduces a high resolution remote imaging system using model helicopter that is often used (vertical take-off and landing) and discuses about the results of testing the UAV that is navigated autonomously using differential GPS (DGPS) for mapping. The primary results show that this UAV can flight at low altitude changing (from 10m to 300m)and allow the high resolution image acquisition following the computed ‘waypoints’, due to its high manoeuvrability and its capability to navigate with high precision to the predefined acquisition points. The proposed system is not only applied in the field of geomatics but also open a new way for increasing the range of its applications in the natural resource management and environmental monitoring. Keywords: Unmanned Aerial Photogrammatry, Falcom PARS, Small Format Photography.1. GIỚI THIỆU Thuật ngữ Hệ thống bay không người lái (UAS - Unmanned Vehicle Systems) được thếgiới sử dụng khá phổ biến để thể hiện việc ứng dụngcác thiết bị bay không người lái (UAV-Unmanned Aerial Vehicle) để giám sát bề mặt trái đất, thu nhận ảnh phục vụ công tác thànhlập bản đồ[1]. Ưu thế của công nghệ này chi phí thấp, hình ảnh thu được nhanh, thường xuyênvới độ chính xác cao và dễ dàng tạo dữ liệu 3D đáp ứng đúng thời điểm yêu cầu thu nhậnthông tin. Những kết quả nghiên cứu trên thế giới cho thấy hệ thống viễn thám sử dụng máybay trực thăng ở cao độ thấp từ 10m đến 300m là giải pháp tối ưu, thường được sử dụng phụcvụ công tác thành lập bản đồ [2]. Hiện nay, loại trực thăng mô hình 8 cánh quạt (UAV) có giá thành thấp và có thể baycân bằng ở độ cao từ 10m đến 300m,dễ dàng thay đổi hướng bay theo yêu cầu thông qua tínhiệu radio của người điều khiểntừ mặt đất. Nếu trực thăng mô hình được tích hợp với thiết bịđịnh vị toàn cầu GPS/INS (Global Positioning System / Inertial Navigation System) và máythu ảnh kỹ thuật số (Digital Camera) sẽ cho phép tạo thành hệ thống thu nhận ảnh độ phângiải cao. Mô hình cơ bản của hệ thống đã được thử nghiệm áp dụng trong công tác khảo sát,thành lập bản đồ, tạo ảnh 3D phục vụ quản lý đô thị, giám sát môi trường, cứu hộ cứu nạn,…và đã được đánh giá rất hiệu quả [3] do nhỏ gọn, linh hoạt, trực thăng có thể cất và hạ cánhtrên một khu vực nhỏ hẹp, cho phép truyền hình ảnh trực tiếp về mặt đất với độ phân giải cao.Hiện nay, ưu thế củaHệ thốngFalcom – PARS (Photogrammetry and Aerial Remote-sensing System) [4] đã được thể hiện bởi phát triển các chức năng phục vụ thành lập bản đồkhá hoàn chỉnh,bao gồm:bay theo chế độ thông thường thường hoặc chế độ lái tự động, chophép chụp ảnh theo những vị trí đã biết trước tọa độ (waypoints);ảnh thu nhận được xử lý tựđộng đểtạo nhanh và chính xác ảnh trực giao, DSM,… phục vụ công tác thành lập bản đồ.2. THỬ NGHIỆM HỆ THỐNG THU NHẬN ẢNH 103 HỘI THẢO ỨNG DỤNG GIS TOÀN QUỐC 20112.1. Hệ thống UAV Hệ thống được xây dựng trên cơ sở sử dụng loại trực thăng không người lái có sẵn trênthị trường AscTec Falcon 8, có giá thành thấp, bay ổn định và có thể mang được thiết bị chụpảnh (nhập từ Cộng Hòa Liên Bang Đức) [7]. UAV (AscTec Falcon 8) Bộ điều khiển từ xa Thiết bị GPS Hình 1: Máy bay không người lái và các phụ kiện Tổng trọng lượng cất cánh tối đa của máy bay là 1.8 kg, thời gian bay là 20 – 30 phút(giới hạn bởi dung lượng pin); có thể bay chụp ảnh trong điều kiện tốc độ gió đến 10m/s vàtần số truyền hình ảnh từ máy bay về trạm mặt đất là 5.8 GHz và tín hiệu điều khiển máy baytừ bộ điều khiển từ xa là 2.4 GHz.Giải pháp DGPS được áp dụng trong định vị UAV, chophép xác định vị trí hình ảnh được thu nhận một cách chính xác. Nhờ vào thiết bị này máybay có thể tìm đến đúng vị trí đã được thiết kế sẵn (về mặt bằng và độ cao) để tiến hành giámsát và truyền ảnh và tạo ảnh trực giao theo yêu cầu.Để phục vụ giám sát mặt đất, người điềukhiển sẽ đưa UAV đến vị trí thích hợp để thu thập dữ liệu ảnh cần thiết hoặc thiết lập chế độbay tự động dựa trên các thông số đã biết trước (các điểm waypoints).Công tác “thiết kế phivụ bay” bao gồmchuẩn bị các thông số cần thiết cho quá trình bay chụp. Sử dụng bản đồ nềndạng số có tỷ lệ nhỏ hơn tỷ lệ bản đồ cần thành lập để đưa vào chương trình làm cơ sở choviệc thiết kế như: khu vực cần bay chụp ảnh, độ cao bay, tọa độ những vị trí cần thu nhận ảnh(đã được tính toán trước) … Đây là cơ sở để chương trình điều khiển thiết bị UAV ghi nhậnhình ảnh tại vị trí đã thiết kế (thông qua định vị GPS). Hình 2: Thiết kế phi vụ bay trên máy tính cá nhân2.2. Thực nghiệm ứng dụng UAV phục vụ công tác thành lập bản đồ Bản đồ của khu vực Đại Học Quốc Gia TP. Hồ Chí Minh được sử dụng để xác định khuvực cần tiến hành bay chụp, thiết kế tuyến bay và các thông số điều khiển để thiết bị có thể tựđộng bay thu nhận ảnh theo yêu cầu như sau: - Số lượng dãi bay: 4 - Số lượng tờ ảnh: 38 - Độ cao bay chụp: 100m104 HỘI THẢO Ứ ...