Hệ thống máy bay không người lái LiDAR

Máy bay không người lái được trang bị camera mang đến cho các công ty thêm một cặp mắt trên bầu trời, cung cấp một cái nhìn mới về các hoạt động diễn ra trên mặt đất. Trong các ngành công nghiệp đa dạng như xây dựng, dịch vụ khẩn cấp, nông nghiệp và tiện ích, máy bay không người lái đang gia tăng giá trị.

Công nghệ cảm biến trên các phương tiện bay không người lái (UAV) không ngừng phát triển, có nghĩa là những công nghệ thủ công này không chỉ chụp ảnh nhanh và quay video tiêu chuẩn. Một trong những phát triển mới nhất về tải trọng UAV liên quan đến việc sử dụng các hệ thống phát hiện và phạm vi ánh sáng (LiDAR) tiên tiến hơn bao giờ hết.

Bằng cách triển khai một máy bay không người lái được trang bị cảm biến LiDAR, các công ty có thể thực hiện các phép đọc trên không chính xác hơn – tạo ra các mô hình 3D với độ chính xác đến từng centimet và phát hiện các tính năng mà các phương pháp ít phức tạp hơn vô hình.

Không còn là một lĩnh vực công nghệ thích hợp, LiDAR đang tiếp cận tất cả các loại hình công nghiệp cần các dịch vụ thu thập dữ liệu không gian địa lý và bản đồ. Bằng cách theo dõi các mục đích sử dụng mới nhất của máy bay không người lái cảm biến LiDAR, bạn có thể xác định xem những UAV hữu ích này có phù hợp với kế hoạch của doanh nghiệp mình hay không. 

LiDAR là gì?

LiDAR là một dạng công nghệ viễn thám. Thay vì sử dụng máy ảnh chụp ảnh thông thường, cảm biến LiDAR phát ra các xung laser nhanh chóng và ghi lại các phản hồi – sử dụng các điểm dữ liệu đó để vạch ra một khu vực với độ chính xác cao và chính xác.

Hệ thống LiDAR tạo ra một đám mây điểm với dữ liệu được ping lại từ các đối tượng trên mặt đất. Những điểm này là nguyên liệu thô cho các mô hình 3D. Trong khi việc lắp ráp các mô hình đó đòi hỏi phần mềm chuyên dụng – và các chuyên gia biết cách sử dụng nó – thì quá trình này tương đối nhanh và tạo ra các bản đồ chất lượng cao với kích thước tệp nhỏ.

Tuy nhiên, cần lưu ý rằng những hình ảnh 3D này không có chi tiết ảnh. Ví dụ, bản thân các xung laser sẽ không cung cấp cho bạn màu sắc của các vật dụng trên mặt đất. Dữ liệu đó sẽ phải đến từ một nguồn thay thế, chẳng hạn như một cảm biến bổ sung.

Công nghệ LiDAR đã có một vài bước phát triển trong những năm gần đây – cụ thể là, các mô-đun cảm biến đang trở nên giá cả phải chăng hơn và nhẹ hơn đáng kể. Điều này đã cho phép sự phát triển nhanh chóng của các hệ thống máy bay không người lái LiDAR, với các mô hình mới xuất hiện và cho phép các công ty áp dụng công nghệ này vào nhiều trường hợp sử dụng hơn.

Thay vì là công việc của một công ty đơn lẻ, các hệ thống LiDAR đang được phát triển bởi nhiều nhà cung cấp, trách nhiệm biến các thành phần công nghệ thành các mô-đun có thể sử dụng thương mại.

Với những lựa chọn trước mắt, một số tổ chức có thể xem xét áp dụng LiDAR cho các vai trò mà trước đây được phục vụ bởi các phương pháp khảo sát khác, chẳng hạn như phép đo quang. Trong các trường hợp khác, các doanh nghiệp trước đây đã sử dụng khảo sát LiDAR trên mặt đất có thể bay lên bầu trời bằng máy bay không người lái.

Bất cứ nơi nào cần khảo sát và lập mô hình với độ chính xác đến từng centimet, LiDAR có thể là công nghệ mới được lựa chọn. Trong vài năm tới, được thúc đẩy bởi tính khả dụng cao hơn của hệ thống, việc áp dụng có thể mở rộng sang các ngành và trường hợp sử dụng mới. 

LiDAR so với phép đo quang: Sự khác biệt là gì?

Các tổ chức đã sử dụng phép đo quang trên không làm phương pháp khảo sát và lập bản đồ của họ, từ việc chuyển sang LiDAR. Đầu tiên, điều quan trọng là phải xác định phép đo quang và giải thích các ứng dụng và hạn chế tiềm năng của nó.

Phép đo quang là quá trình sử dụng nhiều bức ảnh để xác định khoảng cách. Máy bay không người lái đo ảnh bay qua phong cảnh hoặc cấu trúc và chụp ảnh, chúng được lắp ráp thành mô hình 2D hoặc 3D thông qua phần mềm. Các mô hình này được sử dụng trong xây dựng, nông nghiệp, khai thác mỏ và bất kỳ ngành nào có nhu cầu lập bản đồ thường xuyên.

So với LiDAR, các hệ thống đo quang có thể gặp khó khăn trong việc chọn ra các vật thể rất nhỏ và chi tiết – ví dụ: trong khi xung LiDAR có thể lấy các đường dây điện, các bức ảnh được chụp bởi các mô-đun đo quang có thể không phát hiện ra các dây. LiDAR cũng có thể xuyên qua thảm thực vật để nắm bắt hình dạng của địa hình bên dưới và nó thậm chí có thể hoạt động trong bóng tối.

Lý do chính để chọn phép đo quang là khả năng tiếp cận tương đối của nó. Với các mô-đun nhẹ hơn và giá cả phải chăng hơn, đó là lựa chọn phù hợp cho các công ty không cần mức độ chính xác cao hơn được kích hoạt bởi dữ liệu LiDAR. Hơn nữa, phần mềm để tập hợp các đám mây điểm từ dữ liệu quang phổ thô phổ biến hơn và được sử dụng thường xuyên hơn so với phần mềm thay thế LiDAR.

Khi chi phí và trọng lượng của LiDAR giảm xuống, phép toán có thể thay đổi đối với một số doanh nghiệp trong số này, khuyến khích sự hấp thụ LiDAR nhiều hơn. Hơn nữa, có thể sử dụng máy bay không người lái LiDAR cùng với các phương pháp lập bản đồ khác để tạo ra các mô hình tổng thể chi tiết hơn. Điều này rất quan trọng trong trường hợp thành phẩm phải giống như ảnh thực, bởi vì, như đã lưu ý, xung LiDAR không bắt được màu sắc của vật thể. 

Tại sao sử dụng máy bay không người lái LiDAR?

Bay máy bay không người lái LiDAR là một cách nhanh chóng và an toàn để thu thập thông tin về bất kỳ loại trang web hoặc tính năng trên mặt đất nào. Điều này bao gồm một loạt các mục đích sử dụng – từ thực hiện kiểm tra an toàn đến kiểm tra tiến độ khai thác hoặc nông nghiệp hoặc thậm chí ước tính quy mô của một kho dự trữ tài nguyên từ không khí.

Tạo mô hình 3D chính xác về cảnh quan và cấu trúc là một điều dễ dàng đối với các công ty vận hành phi đội bay không người lái LiDAR. Chúng cũng có thể nhận được các bản cập nhật theo thời gian, chẳng hạn như để theo dõi tiến độ của một tòa nhà đang được xây dựng và đo lường nó liên quan đến kế hoạch và sơ đồ.

LiDAR cho phép các tình huống có thể đòi hỏi độ chính xác quá cao đối với các hệ thống đo quang. Ví dụ, các nhà khai thác hiện có thể lập bản đồ đường dây điện và dựng lại hiện trường tai nạn với các đám mây điểm 3D rất chi tiết được tạo ra bởi các mô-đun LiDAR.

Cũng có những tình huống mà các công ty sẽ không chọn chuyển từ phép đo quang để ủng hộ LiDAR. Thay vào đó, họ sẽ sử dụng cả hai loại giải pháp, vì vậy họ luôn có loại cảm biến phù hợp cho công việc trong tầm tay. Điều này đang trở nên dễ dàng hơn khi các tổ chức đầu tư vào các tùy chọn khung gầm máy bay không người lái linh hoạt, có khả năng hỗ trợ nhiều mô-đun cảm biến. 

Máy bay không người lái LiDAR so với LiDAR trên mặt đất

Một câu hỏi bổ sung mà các nhà lãnh đạo công ty phải tự hỏi khi quyết định có sử dụng hệ thống máy bay không người lái LiDAR hay không, đó là liệu chúng có được phục vụ tốt hơn với các mô-đun LiDAR dựa trên mặt đất hay không. Các tùy chọn trên đất liền này, từ các nhà cung cấp bao gồm Faro và Trimble, có độ chính xác cao, cung cấp khả năng quét ở mức milimet.

Nhược điểm của việc sử dụng LiDAR trên mặt đất là thiếu hiệu quả. Bay máy bay không người lái trên một địa điểm cho phép các nhà khảo sát hoàn thành nhiều công việc hơn trong thời gian ngắn hơn, đồng thời tiếp cận các khu vực khó tiếp cận, so với quy trình đôi khi tẻ nhạt của việc vận hành máy quét laser trên mặt đất.

Miễn là một tổ chức có thể chấp nhận độ chính xác +/- 5cm khi tạo mô hình 3D từ các đám mây điểm, các cảm biến trên không gắn trên máy bay không người lái LiDAR sẽ cung cấp một phương pháp lập bản đồ và khảo sát hiệu quả hơn nhiều.

Nghiên cứu điển hình: Kiểm tra tháp giải nhiệt

Trước khi phá hủy tháp làm mát lò phản ứng ở Pháp, công ty phá dỡ cần tạo ra các mô hình 3D chính xác để quá trình này có thể được thực hiện một cách chính xác và chính xác. Các phương pháp kiểm tra truyền thống sẽ không an toàn do sự hiện diện của amiăng trong sơn trên tháp. Hơn nữa, thời gian của công việc rất chặt chẽ, có nghĩa là việc khảo sát sẽ phải được thực hiện vào buổi tối.

Đối mặt với những điều kiện thách thức này, nhóm nghiên cứu đã sử dụng cả phép đo quang và máy bay không người lái LiDAR để tạo ra các mô hình 3D của các tòa tháp. Trong khi phần lớn công việc ban ngày được thực hiện với phép đo quang, LiDAR được đưa vào cho công việc buổi tối và hoàng hôn, tạo ra các đám mây điểm 3D nhanh chóng trở thành mô hình 3D chi tiết.

Máy bay không người lái LiDAR đang hoạt động: Các trường hợp sử dụng hàng đầu

Thêm UAV LiDAR là một cách tuyệt vời để các công ty thuộc mọi ngành công nghiệp lập bản đồ và khảo sát hiệu quả hơn. Thật ấn tượng khi có nhiều kịch bản triển khai độc đáo hỗ trợ công nghệ LiDAR của máy bay không người lái. Một số trường hợp này cũng có thể kết hợp phép đo quang, trong khi những trường hợp khác hoàn toàn mới và được thúc đẩy bởi sự ra đời của máy bay không người lái LiDAR giá cả phải chăng.

Khảo sát đất đai cho các mảnh đất nhỏ

Bất cứ khi nào cần thực hiện một cuộc khảo sát chính xác trên không về một khu đất, máy bay không người lái LiDAR có thể là công cụ lý tưởng. Mặc dù một khu đất lớn có thể phù hợp hơn với việc bay qua bằng máy bay hoặc trực thăng có người lái, nhưng công nghệ bay không người lái lại lý tưởng cho các khu đất nhỏ.

Dễ dàng xây dựng bản đồ địa hình chính xác để đưa ra các quyết định về cảnh quan sáng suốt.

Sử dụng máy bay không người lái như một công cụ khảo sát có chi phí hợp lý hơn so với vận hành, biên chế và tiếp nhiên liệu cho một máy bay tiêu chuẩn. Hơn nữa, máy bay không người lái sử dụng một UAV nhỏ. mà không yêu cầu phi công bay qua trang web, làm cho nó trở thành một lựa chọn an toàn hơn. Một số nhà khai thác đóng quân trên mặt đất có thể nhanh chóng và có phương pháp vạch ra khu vực và tiếp tục.

Khảo sát địa hình và độ sâu

Ngoài các cuộc khảo sát nhỏ hơn, máy bay không người lái LiDAR có thể sử dụng cảm biến để tiếp nhận các khu vực địa hình rộng lớn, tiếp quản công việc mà theo truyền thống sẽ được thực hiện từ máy bay hoặc trực thăng. Trong trường hợp khảo sát trên đất liền, máy bay không người lái sử dụng tia laser cận hồng ngoại.

Bằng cách bay trên mặt nước và sử dụng ánh sáng xanh xuyên qua nước, máy bay không người lái LiDAR cũng có thể thu thập các bài đọc về độ sâu của đáy biển hoặc lòng sông trong một khu vực nhất định. Khi tạo bản đồ kết hợp dữ liệu đo độ sâu, máy bay không người lái LiDAR có thể bao quát cả đất liền và biển. 

Mô hình địa hình kỹ thuật số trước khi làm việc

Khi các công ty đang trong quá trình chuẩn bị cho công việc di chuyển bụi bẩn lớn, điều quan trọng là phải có bản đồ của địa điểm ở dạng 3D. Đây là nơi mà mô hình địa hình kỹ thuật số chính xác (DTM) – được tạo thông qua đám mây điểm LiDAR 3D – có thể đóng vai trò quan trọng. 

Đám mây điểm có màu sắc trung thực được chụp bởi Zenmuase L1

Di chuyển bụi bẩn thường được trả bằng bãi đất được đào, có nghĩa là vì mục đích lập kế hoạch ngân sách, các doanh nghiệp cần biết chính xác những gì họ đang xử lý trong một khu vực nhất định, bằng cách sử dụng hình ảnh 3D. LiDAR có thể thâm nhập vào thảm thực vật và các đặc điểm khác để đưa ra kết quả chính xác về địa hình của một địa điểm nhất định.

Lập bản đồ và tái tạo hiện trường vụ tai nạn

Các loại máy bay không người lái đang trở nên phổ biến hơn trong vấn đề an toàn công cộng – ví dụ, máy bay không người lái nhiệt có thể tìm kiếm những người mất tích, ngay cả vào ban đêm. Trong trường hợp của máy bay không người lái LiDAR, công nghệ này rất thích hợp để tái tạo hiện trường vụ tai nạn phức tạp. Phi hành đoàn có thể thực hiện công việc này bất cứ lúc nào trong ngày, vì LiDAR không cần ánh sáng để hoạt động. 

Tái tạo va chạm trong điều kiện ánh sáng yếu với LiDAR

Sau khi mô hình 3D có độ chính xác cao được chụp, các phi hành đoàn có thể xóa hiện trường xác tàu. Sự kịp thời này đặc biệt quan trọng khi nơi xảy ra tai nạn đang cản trở giao thông. Dữ liệu từ máy bay không người lái LiDAR sau đó có thể dùng làm bằng chứng trong bất kỳ phiên tòa nào bắt nguồn từ vụ tai nạn. Xin lưu ý rằng phép đo ảnh cũng là một lựa chọn tuyệt vời để tái tạo hiện trường vụ tai nạn và lập bản đồ khẩn cấp, bạn có thể tìm hiểu thêm trong Sách Hướng dẫn Lập bản đồ Khẩn cấp của chúng tôi bên dưới. 

Lâm nghiệp

Việc đo lường kiểm kê của một khu rừng được sử dụng để sản xuất xi-rô, pape, hoặc gỗ xẻ có thể khó khăn hoặc tốn nhiều thời gian vì có nhiều khu vực liên quan. Các công ty không sử dụng máy bay không người lái LiDAR có thể phải dựa vào ước tính dựa trên suy đoán của công nhân. 

LiDAR có thể đo chiều cao tán và mật độ cây

Máy bay không người lái LiDAR không chỉ có thể cung cấp các chỉ số chính xác như chiều cao tán cây và mật độ cây, các cảm biến liên quan đủ chính xác để cung cấp các kết quả đọc về từng cây riêng lẻ. Máy bay không người lái LiDAR thậm chí có thể hoạt động trong điều kiện ánh sáng yếu khi tầm nhìn bị hạn chế. 

Nông nghiệp chính xác

Những hoạt động nông nghiệp dựa trên dữ liệu chính xác đã trở nên phổ biến hơn trong những năm gần đây, với máy bay không người lái chụp ảnh giúp thực hiện mọi thứ, từ lập kế hoạch mùa vụ đến theo dõi đàn. Máy bay không người lái LiDAR có thể bổ sung một mức độ chính xác mới cho các phép chiếu, cho phép nông dân phản ứng với các điều kiện trên cánh đồng của họ.

Một ứng dụng chính của máy bay không người lái LiDAR trong nông nghiệp là cung cấp dữ liệu địa hình 3D, cho phép người vận hành xây dựng các con đê trên ruộng lúa của họ. Một công dụng khác là đo lường tiến độ của cây trồng, cho phép nông dân sử dụng phân bón theo cách có mục tiêu hơn. 

Kiểm tra đường dây điện

Trong khi các nhà khai thác tiện ích có thể đã phải vật lộn để đo các thành phần cơ sở hạ tầng nhỏ (bao gồm cả đường dây điện) trước khi hệ thống UAV LiDAR giá cả phải chăng ra đời, nhưng giờ đây họ có thể thực hiện kiểm tra trên không. Quét đường dây điện từ không trung cho phép các nhà khảo sát đo lường các yếu tố rủi ro, chẳng hạn như sự xâm lấn của thảm thực vật. 

Cho dù thực hiện các bài đọc về tình trạng hiện tại của cơ sở hạ tầng lưới điện hay lập kế hoạch xây dựng đường dây điện mới, các nhà cung cấp dịch vụ tiện ích có thể dựa vào các mô hình 3D từ máy bay không người lái LiDAR. Việc các phương tiện bay có nghĩa là chúng có thể vượt qua các địa hình gồ ghề dễ dàng và an toàn hơn.

Khai thác mỏ

Các công ty khai thác có thể đo không gian khai thác quặng với các mỏ. Bằng cách tính toán dữ liệu bề mặt và so sánh các kết quả đọc hiện tại với quá khứ, người khai thác có thể xác định tiến trình hoạt động của họ. Drone cung cấp một lựa chọn kinh tế hơn so với khảo sát trên máy bay, đồng thời an toàn và hiệu quả hơn so với quét trên mặt đất.

Gửi máy bay không người lái vào mỏ là một cách hữu ích khác để thu thập dữ liệu trong khi báo trước sự an toàn. Hoạt động như một công cụ phát hiện va chạm đồng thời cho phép máy bay không người lái lập bản đồ bên trong mỏ. Sau khi kích nổ theo kế hoạch, máy bay không người lái có thể đi vào trục trước, đảm bảo rằng cấu trúc đủ âm thanh để con người có thể bước vào.

Matrice 300 RTK với Bản đồ di chuyển Emesent

Khảo cổ học

Máy bay không người lái LiDAR rất giỏi trong việc lập bản đồ đường nét chính xác của các cấu trúc – và những tòa nhà này không nhất thiết phải mới. Bằng cách sử dụng UAV trên một địa điểm khảo cổ, các nhà nghiên cứu có thể có được bức tranh rõ ràng về kích thước và vị trí tương đối của tất cả các đặc điểm địa hình liên quan cũng như bất kỳ tàn tích nào do con người tạo ra.

Lập bản đồ địa điểm khảo cổ bằng UAV LiDAR nhanh chóng và hiệu quả hơn so với các phương pháp quét và lập bản đồ trên mặt đất. Vì máy bay không người lái có thể bao phủ các khu vực rộng lớn, các nhà khảo cổ có thể khám phá lại toàn bộ các khu vực “đã mất” trong thời gian ngắn, ngay cả khi những địa điểm đó bao gồm toàn bộ các thành phố cổ đại.

Các phép đo thể tích kho dự trữ

Các công ty xây dựng đang tiến xa hơn việc khảo sát và sử dụng các hệ thống cho các chức năng khác như đo lường hàng tồn kho. Việc quét liên tục kho nguyên vật liệu cho phép doanh nghiệp xác định tỷ lệ sử dụng, cho phép các nhà lãnh đạo sắp xếp lại vào đúng thời điểm.

Hiểu mọi khía cạnh của một trang web việc làm cho phép hoạt động hiệu quả hơn về tổng thể. Có thể quan sát khối lượg dự trữ thay đổi theo thời gian bằng các cảm biến chính xác, chẳng hạn như LiDAR và gắn chúng lên máy bay không người lái là một cách hiệu quả để đưa các giải pháp này vào hoạt động.

Các tùy chọn máy bay không người lái LiDAR hàng đầu

Với việc máy bay không người lái LiDAR ngày càng phổ biến rộng rãi, người mua công nghệ có thể bắt đầu so sánh các tùy chọn phần cứng để tìm ra UAV và cảm biến tải hoàn hảo cho mục đích của họ. Zenmuse L1, một mẫu cảm biến LiDAR có sẵn dưới dạng DJI, là một lựa chọn có giá trị cho các doanh nghiệp do bộ tính năng đa dạng của nó , bao gồm:

• Một đơn vị đo lường quán tính tích hợp, có khả năng cung cấp độ chính xác cấp khảo sát là 5cm và độ chính xác tuyệt đối là 10cm, tất cả đều từ độ cao 50 mét.
• Gimbal ổn định 3 trục, cho phép điều khiển ngàm hoàn toàn tự động thông qua tích hợp với hệ thống quản lý chuyến bay DJI.
• Cảm biến CMOS 20MP 1 inch, ghi lại dữ liệu ảnh và video. Điều này cho phép người dùng áp dụng dữ liệu màu cho các đám mây điểm LiDAR, cùng với các chức năng khác.

• Hỗ trợ ba lần quay lại mỗi lần bắn laser, mang lại mức độ chính xác cao hơn khi xuyên qua tán lá rậm rạp và đo địa hình của vùng đất bên dưới.
• Chế độ quét không lặp lại mang lại độ phân giải cao hơn cho dữ liệu so với dòng quét thông thường khi máy bay không người lái ghi lại một khu vực trong một thời gian dài.
• Chứng nhận IP54, chứng nhận rằng L1 có thể hoạt động trong thời tiết bất lợi như sương mù, khói và tuyết.

Zenmuse L1 trên gimbal ổn định 3 trục

L1 được thiết kế để triển khai với Matrice 300 RTK inh hoạt và mạnh mẽ . được gắn với nhiều gimbal để cho phép người vận hành sử dụng nhiều trọng tải cảm biến cùng một lúc. Dữ liệu đám mây điểm từ máy bay không người lái sau đó có thể được lắp ráp thành mô hình 3D bằng phần mềm DJI Terra. Với UAV LiDAR này, các công ty từ xây dựng đến an toàn công cộng đến nông nghiệp, khai thác mỏ và hơn thế nữa có thể chuyển đổi quy trình làm việc hàng ngày của họ. 

Chủ sở hữu L1 có thể tối ưu hóa hoạt động của họ với L1 bằng cách tham khảo Sách hướng dẫn vận hành L1 V1.1. Tài nguyên này bao gồm chuyên sâu mọi thứ bạn cần biết về L1 của mình, từ thông số kỹ thuật và cài đặt, cho đến thông số nào sẽ sử dụng cho các tình huống nào, đến hiệu chuẩn trọng tải, lập kế hoạch nhiệm vụ và xử lý dữ liệu với DJI Terra. 

Để giúp bạn quyết định xem máy bay không người lái LiDAR có phù hợp với hoàn cảnh của công ty bạn hay không, hãy liên lạc với chúng tôi để được tư vấn.

LIÊN LẠC NGAY HÔM NAY

• Tìm hiểu thêm thông tin hãy liên hệ với AGS Technologies
• Hotline: 07.9988.5588
• Fanpage: Facebook.com/AGSTechVietNam
• Email: contact@agstech.vn
• Website:  https://agstech.vn/