Công nghệ UAV - Hướng đi mới cho ngành đo đạc bản đồ

Phóng viên Báo TN&MT đã có cuộc trao đổi với ông Nguyễn Phi Sơn - Viện trưởng Viện Khoa học Đo đạc và Bản đồ để hiểu thêm về tính ứng dụng cũng như tính ưu việt của công nghệ này.

PV: Công nghệ UAV đang ngày càng phổ biến và được ứng dụng rộng rãi cho tất cả các ngành, lĩnh vực. Đối với lĩnh vực đo đạc và bản đồ, công nghệ này đã được ứng dụng trong thời gian qua như thế nào, thưa ông?

Ông Nguyễn Phi Sơn: UAV là viết tắt của thuật ngữ tiếng Anh có nghĩa là máy bay không người lái sử dụng để gắn các cảm biến (Sensor) hoặc các thiết bị chuyên dùng có khả năng bay theo một quỹ đạo được lập trình sẵn hoặc bay dưới sự kiểm soát của một bộ điều khiển từ xa dưới mặt đất. UAV được nghiên cứu và phát triển trong quân sự từ những năm 1900. Hiện nay, UAV đã phát triển nhiều hơn và xuất hiện dưới nhiều dạng biến thể khác nhau và được sử dụng rộng rãi cho nhiều ngành, lĩnh vực.

Đo đạc bản đồ có nhiệm vụ chính là thu nhận thông tin đối tượng địa lý bề mặt để thành lập, cập nhật cơ sở dữ liệu (CSDL) nền địa lý quốc gia và bản đồ địa hình quốc gia các tỷ lệ. Với công nghệ truyền thống, việc thành lập và cập nhật thường sử dụng phương pháp đo vẽ trên ảnh hàng không hoặc ảnh vệ tinh kết hợp đo đạc trực tiếp, từ khi công nghệ UAV được áp dụng, đã có nhiều tác động đến quy trình thành lập và cập nhật CSDL nền địa lý và bản đồ địa hình quốc gia, đặc biệt đối với các tỷ lệ lớn như 1:2000, 1:5000, 1:10.000.

Theo đó, trong lĩnh vực đo đạc và bản đồ, công nghệ UAV thường được sử dụng để chụp ảnh, quét LiDAR bề mặt đất, nhằm thu nhận các tấm ảnh và đám mây điểm bề mặt. Từ đó, thông qua việc xử lý sẽ thiết lập bình đồ ảnh số và xây dựng một mô hình số độ cao (DEM) hoặc mô hình số địa hình (DTM) bề mặt phục vụ trực tiếp cho thành lập và cập nhật CSDL nền địa lý và bản đồ địa hình.

PV: Được biết, thời gian qua, các nhà khoa học của Viện Khoa học Đo đạc và Bản đồ đã chế tạo thành công thiết bị máy bay không người lái và ứng dụng rộng rãi trong công tác thu thập dữ liệu TN&MT. Xin ông chia sẻ về quá trình nghiên cứu, phát triển, ứng dụng công nghệ này?

Ông Nguyễn Phi Sơn: Từ những năm 2009, Viện đã triển khai nghiên cứu những đề tài đầu tiên về ứng dụng UAV trong chụp ảnh địa hình phục vụ thành lập và hiện chỉnh bản đồ địa hình tỷ lệ lớn. Để phát triển công nghệ này, thời gian qua, Viện đã tập trung nghiên cứu với các hướng trọng tâm như: Ứng dụng công nghệ UAV để thu nhận đối tượng địa lý; thành lập các bản đồ chuyên đề về lớp phủ bề mặt, biến động sử dụng đất, thành lập bản đồ phân kiểu đất ngập nước, các hệ sinh thái ven biển; nghiên cứu thiết kế, chế tạo hệ thống tích hợp thiết bị thu nhận chuyên ngành gắn trên UAV nhằm giám sát các đối tượng bề mặt đất như rác thải nhựa ven biển, trượt lở, giám sát chỉ số môi trường…

Xuất phát từ nhu cầu thực tế nhằm phục vụ công việc của đơn vị một cách hiệu quả, đặc biệt giảm bớt cường độ lao động ở công trường, nâng cao hiệu quả các sản phẩm, giảm việc nhập khẩu từ nước ngoài, các nhà khoa học tại Viện đã nghiên cứu và chế tạo thành công thiết bị máy bay không người lái và ứng dụng rộng rãi trong công tác thu thập dữ liệu TN&MT. Thời gian tới, đề tài Nghiên cứu thiết kế, chế tạo hệ thống UAV “bầy đàn” và xây dựng phần mềm điều khiển bay chụp ảnh, quét LiDAR phục vụ công tác tự động, tối đa hóa khả năng thu thập dữ liệu địa không gian, góp phần điều tra dữ liệu TN&MT.

Theo đó, thiết bị máy bay không người lái được nghiên cứu tận dụng từ thân vỏ của thiết bị bay mô hình, sau đó, tự phát triển phần mềm điều khiển bay chụp ảnh, quét lidar phục vụ công tác tự động, tối đa hóa khả năng thu thập dữ liệu địa không gian, góp phần điều tra dữ liệu TN&MT. Tính ưu việt của các giải pháp này là cơ động, kinh tế, an toàn lao động, phù hợp với các khu đo có diện tích nhỏ và trung bình, khó tiếp cận. Cùng với đó, công nghệ bay chụp UAV có nhiều ưu thế như chi phí vận hành thấp, cho phép thu nhận dữ liệu nhanh, thường xuyên, chi tiết, độ chính xác cao và dễ dàng tạo dữ liệu 3D sẽ mở ra nhiều ứng dụng mới trong công tác giám sát, thu nhận dữ liệu, thành lập bản đồ địa hình ở Việt Nam.

Thử nghiệm thực tế, các nhà khoa học của Viện đã triển khai bay quét LiDAR trên UAV thành lập bản đồ địa hình tại khu vực tỉnh Hà Tĩnh và Quảng Bình. Theo đó, với 4 thiết bị UAV bay 20km trên diện tích 4.000ha, các nhà khoa học chỉ phải thực hiện trong 1 ngày với 5 giờ bay chụp và quét LiDAR đồng thời. So với trước đây, nếu bay độc lập sẽ phải cần thời gian 10 ngày, đó là chưa kể phụ thuộc thời tiết mưa, gió lớn không bay được. Đặc biệt, dàn UAV này chỉ cần 1 người vận hành, toàn bộ dữ liệu sẽ được tự động gửi về hệ thống theo thời gian thực.

Hiện nay, ngành đo đạc bản đồ dân sự Việt Nam chưa từng nhập hệ thống UAV chuyên dụng bay theo “bầy đàn” để thực hiện các nhiệm vụ đo bản đồ, vì kinh phí rất lớn và cũng chưa có hãng nào bán. Vì vậy, thiết bị UAV bay kiểu riêng lẻ (có khả năng bay kết hợp kiểu bầy đàn) được các nhà khoa học của Viện chế tạo thành công có chi phí rẻ hơn rất nhiều so với thiết bị UAV bay kiểu riêng lẻ nhập ngoại. Sản phẩm góp phần giải quyết bài toán thi công thành lập bản đồ và điều tra dữ liệu TN&MT các khu vực, trong đó đặc biệt là các vùng khó khăn: Biên giới, hải đảo, vùng biển, sông suối giáp ranh, chồng lấn và vùng có địa hình chia cắt con người không tiếp cận được.

PV: Để phát triển mạnh mẽ hơn nữa công nghệ UAV phục vụ không chỉ cho lĩnh vực đo đạc và bản đồ mà còn mở rộng đối với các lĩnh vực khác của ngành TN&MT, thời gian tới, Viện Khoa học Đo đạc và Bản đồ sẽ có những định hướng gì và ưu tiên tập trung nguồn lực như thế nào để thực hiện, thưa ông?

Ông Nguyễn Phi Sơn: Viện Khoa học Đo đạc và Bản đồ đã xác định công nghệ UAV là công nghệ ứng dụng ưu tiên trong thời gian tới, vì vậy công tác nghiên cứu, phát triển ứng dụng công nghệ này phải đi trước một bước nhằm cung cấp các quy trình kỹ thuật, các sản phẩm mới từ UAV để có thể chuyển giao công nghệ cho các cơ quan, đơn vị, cá nhân có nhu cầu, kể cả trong lĩnh vực đo đạc bản đồ hoặc các lĩnh vực khác, nhằm khai thác thế mạnh của công nghệ này.

Do vậy, thời gian tới, Viện sẽ tập trung đẩy mạnh nghiên cứu kỹ thuật để phát triển công nghệ này trong nhiều lĩnh vực. Hơn nữa, do ngày càng được ứng dụng rộng rãi, việc ban hành các văn bản hành chính liên quan đến ứng dụng công nghệ UAV trong công tác thành lập bản đồ địa hình tỷ lệ lớn cũng là điều cần được Viện lên kế hoạch triển khai xây dựng trong thời gian tới.

Bên cạnh đó, Viện cũng sẽ tập trung nguồn lực, ưu tiên việc nghiên cứu ứng dụng các sản phẩm của công nghệ UAV trong tự động hóa thành lập, cập nhật biến động CSDL nền địa lý bản đồ địa hình quốc gia cũng như tiếp tục thúc đẩy việc thiết lập các quy trình giám sát các thành phần TN&MT dựa trên công nghệ và sản phẩm từ UAV trong thời gian tới.

PV: Trân trọng cảm ơn ông!