Sông Dương Tử là huyết mạch của Trấn Giang và là mối đe dọa thường trực. Để chuẩn bị cho lũ lụt, chính quyền địa phương đã tạo một bản đồ bay không người lái thực sự lớn.
Trấn Giang là một trong những cảng bận rộn nhất của Trung Quốc. Chỉ riêng năm 2013 đã có hơn 140 triệu tấn hàng hóa thông qua cảng sông nội địa. Do nằm gần cả sông Dương Tử và Grand Canal, Trấn Giang là một trung tâm giao thông quan trọng trong nhiều thế kỷ.
Nhưng các tuyến đường thủy mang lại rất nhiều thịnh vượng cho tỉnh đôi khi bị tràn.
Để hiểu rõ hơn về nguy cơ lũ lụt, củng cố và duy trì hệ sinh thái của bờ sông, đồng thời hiểu cách bờ sông đang được phát triển và sử dụng, Chính quyền Thành phố Nhân dân Trấn Giang đã ủy thác một máy ảnh chỉnh hình có độ phân giải cao. Hơn 400 km vuông đã được lập bản đồ bằng cách sử dụng MMC máy bay không người lái và Pix4Dmapper.
Cục kiểm soát lũ lụt thành phố Trấn Giang cách sông Dương Tử một quãng đi bộ ngắn. Vào tháng 7 năm 2019, nhân viên có thể nhìn rõ dòng sông từ văn phòng: không phải từ cửa sổ, mà trong một bức ảnh chỉnh hình khổng lồ được tạo ra từ 21.000 hình ảnh, đại diện cho 400 km2.
Lập bản đồ máy bay không người lái quy mô lớn cho một dự án quy mô lớn
Cục Kiểm soát Lũ lụt Thành phố đã có một bản tóm tắt rõ ràng: tạo ra các bức ảnh chỉnh hình có độ phân giải cao của 100 km bờ biển sông Dương Tử và 500 mét ở hai bên. Khu vực dự án trải dài từ sông Dadao ở thành phố Jurong ở phía tây đến thị trấn Xilaiqiao ở thành phố Yangzhong, bao gồm một số hòn đảo trên sông.
Khu vực rộng 400 km2 sẽ được lập bản đồ với khoảng cách lấy mẫu trên mặt đất chỉ là 8cm.
Trong khi lập bản đồ bay không người lái quy mô lớn đã đạt được trước đó, đó là một thách thức lớn đối với bất kỳ nhóm nào. Với máy bay không người lái Griflion M8, Cục Kiểm soát Lũ lụt Thành phố tin rằng họ có công cụ phù hợp cho công việc.
Máy bay không người lái cất cánh và hạ cánh thẳng đứng (VTOL) kết hợp các ưu điểm của máy bay không người lái cánh cố định và máy bay không người lái đa động cơ. Giống như máy bay không người lái nhiều cánh quạt, máy bay không người lái VTOL có thể cất cánh và hạ cánh ở bất cứ đâu, nhưng chúng có tốc độ bay nhanh hơn và thời lượng pin dài hơn so với máy bay không người lái cánh cố định.
Nhóm đã chọn một MMC Griflion M8 máy bay không người lái, được trang bị camera độ phân giải cao và hệ thống RTK/PPK để lập bản đồ chính xác.
Kiểm tra trước chuyến bay: đảm bảo kết quả chính xác
RTK/PPK chính xác đáng kể nhưng đối với một dự án lớn và quan trọng như vậy, nhóm muốn xác nhận tính chính xác của kết quả và một cách để minh họa cho sự thành công của dự án.
Hai ngày trước khi chuyến bay bắt đầu, nhóm dự án đã đánh dấu các điểm kiểm soát bổ sung trên khắp khu vực khảo sát. Theo phương pháp thực hành tốt nhất cho dự án lập bản đồ hành lang, các điểm kiểm soát mặt đất được đặt cẩn thận theo hình lệch hoặc 'ngoằn ngoèo'. Tất cả các điểm kiểm soát mặt đất đã được khảo sát, vì vậy nhóm có thể hoàn toàn chắc chắn về kết quả của họ. Dự án đã hoàn thành có tổng cộng 160 điểm kiểm soát mặt đất và trạm kiểm soát.
Đưa kế hoạch vào hành động
Vào buổi sáng sớm, máy bay không người lái vo ve với cuộc sống. Đôi cánh màu cam của nó trải dài hai mét rưỡi, nổi bật trên nền trời.
Trước khi cất cánh, phi công đã tải lộ trình đã lên kế hoạch trước lên máy bay không người lái. Để đảm bảo tái tạo chính xác và đạt được GSD 8 cm cần thiết, nhóm đã đặt tỷ lệ chồng chéo 75% phía trước và 70% phía bên.
Nhóm đã theo dõi máy bay không người lái khi nó hoàn thành chuyến bay đầu tiên trong số 41 chuyến bay cần thiết cho dự án. Một giờ sau khi phóng, Griflion đã trở về an toàn: ngoài việc đảm bảo độ chính xác, trạm cơ sở RTK của nó đã giúp nó tìm đường về nhà.
Sau khi kiểm tra nhanh, viên phi công cho chiếc máy bay không người lái vào ô tô và lái đến điểm phóng tiếp theo. Trong những ngày tới, quá trình này được lặp lại thêm 40 lần nữa.
Xử lý dữ liệu hàng ngày
Các chuyến bay không người lái kéo dài trong 15 ngày, nhưng khi trở lại văn phòng, nhân viên không đợi các chuyến bay hoàn thành mới bắt đầu làm việc.
Minyi Pan của Pix4D giải thích: “Do phạm vi của dự án này, điều đặc biệt quan trọng là phải bắt đầu xử lý sớm. Lái xe quay trở lại khu vực bay đã được bao phủ để chụp lại những hình ảnh bị mất sẽ rất lãng phí thời gian và năng lượng. Phát hiện sớm bất kỳ vấn đề tiềm ẩn nào có thể tiết kiệm cho nhóm rất nhiều thời gian.”
Các thành viên trong nhóm đã nhập dữ liệu vào Pix4Dmapper và kiểm tra sự chồng chéo của hình ảnh. Tùy chọn Xử lý nhanh của Pix4Dmapper cho phép nhóm xem xét ngay cả các tập dữ liệu lớn một cách nhanh chóng và Báo cáo chất lượng xác nhận kết quả là đáng tin cậy. Với một dự án dài hạn quy mô lớn, thời tiết là một vấn đề. Khi ánh sáng thay đổi từ ngày này sang ngày khác, độ sáng của hình ảnh cũng vậy, tạo ra dải trên các đầu ra được hợp nhất.
Bà Pan tiếp tục: “Đôi khi thời tiết đẹp một giây, và tiếp theo là bão tố. “Ở vùng này của Trung Quốc, gió cấp sáu hoặc cấp bảy không phải là hiếm. Tuy nhiên, bất chấp thời tiết xấu và những thách thức khác, chúng tôi rất hài lòng với kết quả.”
Sau 15 ngày bay, đội MMC đã bao phủ 400 km vuông và chụp được hơn 21.000 hình ảnh bay không người lái chất lượng cao, với độ phân giải 42 triệu pixel. Sau khi nhóm kiểm tra dữ liệu được xử lý nhanh, nó sẽ được xử lý lại ở cấp độ cao hơn.
Quy trình làm việc đơn giản, kết quả chính xác
Trong một cuộc khảo sát không chính thức, hầu hết người dùng của chúng tôi đều đồng ý rằng một dự án 'lớn' có hơn 10.000 hình ảnh.
Dự án sông Dương Tử bao gồm hơn 21.000 hình ảnh ở độ phân giải 42 megapixel mỗi hình.
Tuy nhiên, bất chấp quy mô của dự án, việc xử lý trong Pix4Dmapper rất đơn giản.
Nhờ có RTK/PPK và các điểm kiểm soát mặt đất, nhóm đã có thể sử dụng quy trình làm việc tiêu chuẩn. “'Quy trình làm việc ba bước' cổ điển giao phần lớn công việc cho máy tính!” bà Pan nói thêm. Các hình ảnh được ghép thành một hình ảnh liên tục, không bị biến dạng và có thể đo lường được: một ảnh chỉnh hình.
Nhóm đã đạt được kết quả tuyệt vời với các cài đặt tiêu chuẩn và nhận thấy rằng mặc dù Pix4Dmapper mất một khoảng thời gian để xử lý tập dữ liệu lớn như vậy nhưng nó chỉ cần sự can thiệp tối thiểu của con người.
Nhóm đã dựa vào rayCloud để đánh dấu các điểm kiểm soát trên mặt đất. Sau khi đánh dấu thủ công một số điểm nhất định, phần mềm sẽ tiếp quản và tự động đánh dấu các điểm còn lại. Mặc dù có thể cần tinh chỉnh thủ công một chút, nhưng nhóm đã báo cáo rằng tính năng này “rất tiện lợi và thiết thực!”
Các kết quả đã được kiểm tra trong Báo cáo chất lượng để đảm bảo chúng phù hợp với các yêu cầu của dự án.
Tại sao sử dụng máy bay không người lái để lập bản đồ tỷ lệ lớn?
Máy bay không người lái có vẻ là một lựa chọn bất thường cho một dự án có quy mô như thế này. Nhưng máy bay hạng nhẹ rất tốn kém để bay và khó khăn về mặt hậu cần. Hình ảnh vệ tinh có vẻ giống như câu trả lời, nhưng nó không có độ phân giải cần thiết.
Trong khi bầu trời của chúng ta chứa đầy vệ tinh, những hình ảnh có sẵn không phải lúc nào cũng được cập nhật. Một ví dụ rõ ràng là một sân bóng rổ, chưa được hoàn thành khi chụp ảnh vệ tinh, nhưng rất dễ nhận ra trong ảnh chỉnh hình.
Ảnh chỉnh hình có một lợi thế khác so với ảnh vệ tinh được ghép: độ chính xác. Ngoại trừ những khu vực hiếm hoi có địa hình hoàn toàn bằng phẳng, các hình ảnh ghép sẽ giới thiệu các hiện vật nơi các bức ảnh bị lệch. Các ảnh chỉnh hình đã chỉnh sửa có tính đến chiều cao của địa hình thông qua DSM (mô hình bề mặt kỹ thuật số) để tính đến điều này. Ảnh chỉnh hình được tạo bằng hình ảnh máy bay không người lái chính xác hơn.
Nhóm rất hài lòng với màu sắc trông tự nhiên của ảnh chỉnh hình và độ chồng lấp tốt có nghĩa là có rất ít khoảng trống.
Nước rất rất khó để tái tạo như một thể chính hình. Một vài "vết nứt" xuất hiện trên sông, nhưng nhóm đã có thể bịt các lỗ bằng công cụ bề mặt trong rayCloud, giúp cải thiện đáng kể hình thức của mô hình đã hoàn thành.
Kết quả cuối cùng được đưa ra chỉ một tháng sau chuyến bay không người lái đầu tiên.
“Đối với chú thích dữ liệu, độ chính xác và độ phân giải của những bức ảnh chỉnh hình này vượt xa nhu cầu của chúng tôi,” người đứng đầu Cục Kiểm soát Lũ lụt Thành phố nhận xét. “Pix4D không chỉ mạnh mẽ mà còn dễ vận hành, khởi động nhanh và không yêu cầu nhiều kiến thức chuyên môn.”
Anh ấy tiếp tục: “Chúng tôi thường sử dụng máy bay không người lái nhỏ để chụp ảnh những con sông và hồ nhỏ, công việc của chính chúng tôi. Nhân viên có thể thực hiện xử lý dữ liệu để tạo ra ảnh chỉnh hình có độ chính xác cao. Dự án sử dụng Pix4D để xử lý hàng trăm km vuông dữ liệu này đã thành công, giúp chúng tôi thêm tin tưởng vào khả năng xử lý của các khu vực rộng lớn.”
Kết quả đã có, nhưng dự án vẫn đang tiếp tục. Cục kiểm soát lũ lụt thành phố Trấn Giang có kế hoạch thường xuyên cập nhật ảnh chỉnh hình sông Dương Tử và mở rộng công nghệ đến nhiều sông và hồ hơn ở Trấn Giang. Với dự án này như một ví dụ điển hình, nhóm hy vọng rằng nhiều thành phố sẽ bắt đầu các chương trình máy bay không người lái tương tự. Cùng với việc cải thiện khả năng phục hồi lũ lụt của khu vực, điều đó có thể có nghĩa là cuối cùng tất cả 6.300 km của sông Dương Tử đều được lập bản đồ.
