Nghiên cứu, thiết kế và tích hợp hệ thống khảo sát địa hình trong xây dựng dựa trên công nghệ chụp ảnh, quét laze GPS/GNSS và UAV

Trong xây dựng, việc khảo sát địa hình và thành lập bản đồ có vai trò hết sức quan trọng, nó cung cấp cho chúng ta các thông tin định tính, định lượng, định hình, trạng thái của các yếu tố địa lý. Từ đó, chúng ta có thể đưa ra các phương án xây dựng, quy hoạch một cách hợp lý, có tính khoa học và kinh tế. Hiện tại, đo đạc truyền thống sử dụng máy toàn đạc và máy thủy bình là phương pháp phổ biến được sử dụng trong công tác khảo sát địa hình trong xây dựng. Các phương pháp này có nhiều nhược điểm như: Tốn nhiều thời gian, công sức; Năng suất thấp, phụ thuộc nhiều vào thời tiết; Gặp khó khắn khi địa hình hiểm trở, phức tạp; như rừng, núi, sông, suối; các khu vực đông dân cư.

Hình ảnh sản phẩm thiết bị tổ hợp chụp quét

Do đó, việc nghiên cứu, ứng dụng công nghệ tiên tiến nhằm nâng cao năng suất, tăng tính chủ động của công tác khảo sát với nhiều điều kiện địa hình, thời tiết là rất cần thiết. Trong thời gian gần đây, với sự phát triển vượt bậc của khoa học và công nghệ, các công nghệ mới ra đời, cũng như khả năng tiếp cận công nghệ cao với chi phí hợp lý (do giá thành thiết bị giảm) đã tạo ra những xu hướng mới trong khảo sát địa hình và thành lập bản đồ, có thể kể tới các công nghệ: Công nghệ không ảnh số; Công nghệ quét laser; Công nghệ định vị chính xác; Công nghệ thiết bị bay không người lái.

Các công nghệ trên là nền tảng tạo ra một cuộc “cách mạng” trong công tác khảo sát địa hình, và lập bản đồ, hướng tới nâng cao chất lượng, giảm thời gian và công sức thực hiện, và cuối cùng dẫn tới tối ưu chi phí thi công.

Xuất phát từ thực tiễn nêu trên, nhóm nghiên cứu đến từ Viện Cơ khí Động lực (Đại học Bách Khoa Hà Nội), do TS. Vũ Đình Quý đứng đầu, đã triển khai đề tài “Nghiên cứu, thiết kế và tích hợp hệ thống khảo sát địa hình trong xây dựng dựa trên công nghệ chụp ảnh, quét laze GPS/GNSS và UAV” nhằm mục tiêu chế tạo thành công 01 tổ hợp thiết bị hệ thống quét laser chụp ảnh số trên UAV và thử nghiệm cho một công trình thực tế tại Việt Nam.

Trải qua quá trình nghiên cứu từ tháng 03/2017 đến tháng 8/2019, Đề tài đã đạt được một số kết quả chính như sau:

- Chế tạo thành công 01 tổ hợp thiết bị hệ thống quét laser chụp ảnh số trên UAV gồm 03 phân hệ: Phân hệ UAV (được sử dụng như là vật thể bay khảo sát, trên đó gắn các thiết bị chụp ảnh, Lidar, định vị, truyền thống, điều khiển. Phân hệ bao gồm: Thiết bị bay; Mô-đun đảm bảo an toàn; và Trạm mặt đất phục vụ điều khiển); Phân hệ định vị, dẫn đường (với chức năng cung cấp tọa độ, và góc phương hướng chính xác phục vụ điều khiển bay, và xây dựng lưới tọa độ. Phân hệ bao gồm: Mô-đun gắn trên thiết bị bay (GNSS/INS); Mạng lưới trạm tham chiếu trên mặt đất); Phân hệ xây dựng bản đồ số (bao gồm: Mô đun chụp ảnh; Mô đun quét laser; Phần mềm xử lý dữ liệu tạo bản đồ; Hạ tầng lưu trữ, xử lý dữ liệu lớn Big Data)

- Các phân hệ đã được thử nghiệm độc lập trước khi tích hợp lên tổ hợp;

- Tổ hợp thiết bị đã được thử nghiệm kĩ lưỡng tại khuôn viên trường Đại học Bách khoa Hà Nội trước khi thử nghiệm cho một công trình thực tế tại Khu Công nghệ cao Hòa Lạc.

Nhằm phát huy hiệu quả của các kết quả nghiên cứu, nhóm nghiên cứu đã đưa ra một số kiến nghị sau:

- Trong khuôn khố đề tài, một số sản phẩm như thiết bị chụp quét được chế tạo dạng prototype bằng các phương pháp như In 3D để đảm bảo tiến độ của đề tài, cần được hoàn thiện hơn về mặt thẩm mĩ và kiểu dáng công nghiệp.

- Trong quá trình thực hiện đề tài, nhóm nghiên cứu đã tiến hành thử nghiệm rất kĩ tổ hợp thiết bị chụp/quét, sản phẩm bước đầu cho thấy sự ổn định. Tuy nhiên, để có thể ứng dụng được vào thực tế, sản phẩm cần được tiếp tục thử nghiệm và hoàn thiện trong thời gian tới. Đặc biệt là việc thử nghiệm tại hiện trường thực tế với các điều kiện thời tiết, địa hình khác nhau.

Có thể tìm đọc toàn văn Báo cáo kết quả nghiên cứu của Đề tài (Mã số 17167/2020) tại Cục Thông tin khoa học và công nghệ quốc gia.

N.M.H (NASATI)