Phạm Vi Quét LiDAR Zenmuse L3

DJI Zenmuse L3 là cảm biến LiDAR thế hệ mới được DJI phát triển dành riêng cho các nhiệm vụ khảo sát, đo đạc và lập bản đồ chuyên nghiệp. Thiết bị được thiết kế để gắn trên drone enterprise, đóng vai trò như một tải trọng LiDAR kết hợp camera RGB độ phân giải cao, phục vụ các dự án địa hình, hạ tầng, năng lượng và công nghiệp quy mô lớn.

Điểm nổi bật nhất của Zenmuse L3 nằm ở phạm vi quét LiDAR rất dài, độ chính xác cao và khả năng tích hợp đồng thời dữ liệu LiDAR với ảnh RGB độ phân giải lớn trong cùng một chuyến bay. Tuy nhiên, “phạm vi quét” không chỉ là một con số kỹ thuật, mà còn phụ thuộc rất nhiều vào điều kiện môi trường và cách triển khai thực tế. Bài viết dưới đây sẽ phân tích chi tiết phạm vi quét LiDAR Zenmuse L3, các thông số công bố, ý nghĩa thực tế và những lưu ý quan trọng khi áp dụng vào khảo sát ngoài hiện trường.

1. Thông số “phạm vi quét” chính

1.1 Khái niệm “phạm vi quét” trong LiDAR

Phạm vi quét LiDAR (LiDAR detection range) được hiểu là khoảng cách tối đa mà hệ thống LiDAR có thể phát xung laser tới vật thể và thu lại tín hiệu phản hồi với độ tin cậy đạt chuẩn do nhà sản xuất công bố. Đây không phải là khoảng cách “nhìn thấy” bằng mắt thường, mà là khoảng cách tại đó tín hiệu laser đủ mạnh để được cảm biến thu lại và xử lý thành dữ liệu điểm đo (point cloud).

Phạm vi quét phụ thuộc vào nhiều yếu tố kỹ thuật và môi trường, trong đó quan trọng nhất bao gồm:

• Độ phản xạ của vật thể (reflectivity): vật thể càng phản xạ tốt thì càng dễ thu tín hiệu ở khoảng cách xa.
• Ánh sáng môi trường (ambient light): ánh sáng mạnh có thể gây nhiễu tín hiệu.
• Tần số xung laser (pulse rate): tần số cao giúp tăng mật độ điểm nhưng thường làm giảm tầm quét tối đa.
• Góc tới của chùm laser và kích thước vật thể so với đường kính chùm laser.

Do đó, khi đọc thông số phạm vi quét của Zenmuse L3, cần hiểu rằng đây là giá trị được đo trong điều kiện chuẩn hóa và mang tính tham khảo cho việc thiết kế nhiệm vụ khảo sát.

1.2 Các giá trị phạm vi quét cụ thể của Zenmuse L3

Theo thông số kỹ thuật do DJI công bố, Zenmuse L3 sở hữu phạm vi quét rất ấn tượng trong nhiều kịch bản khác nhau:

• 700 m @ 10% reflectivity, 350 kHz
  Đây là thông số thể hiện khả năng quét xa trong điều kiện vật thể phản xạ thấp (khoảng 10%), tương đương với nhiều bề mặt tự nhiên như đất, đá, cây cối hoặc công trình có bề mặt tối.
• 950 m @ 10% reflectivity, 100 kHz
  Khi giảm tần số xung xuống 100 kHz, năng lượng mỗi xung laser tăng lên, cho phép Zenmuse L3 đạt phạm vi quét xa hơn đáng kể với cùng mức phản xạ thấp. Đây là cấu hình rất thực tế cho các dự án cần bay cao hoặc quét từ khoảng cách xa.
• 2000 m @ 80% reflectivity, 100 kHz
  Đây là giá trị phạm vi quét tối đa trong điều kiện lý tưởng, khi vật thể có khả năng phản xạ rất tốt (ví dụ bề mặt sáng, kim loại hoặc vật chuẩn phản xạ cao).
• Khả năng phát hiện dây cáp (wire detection):
  Zenmuse L3 có thể phát hiện dây lõi thép đường kính 21,6 mm ở khoảng cách lên tới 300 m @ 350 kHz, một thông số rất quan trọng đối với khảo sát đường dây điện cao thế hoặc hạ tầng năng lượng.
• Khoảng cách quét tối thiểu:
  Zenmuse L3 có khoảng cách quét gần tối thiểu là 10 m, đảm bảo khả năng thu dữ liệu chính xác ngay cả khi bay thấp.

Những con số trên cho thấy Zenmuse L3 được thiết kế cho các nhiệm vụ quét tầm xa, độ cao lớn, vượt trội so với nhiều hệ thống LiDAR drone trước đây.

1.3 Điều kiện đo và lưu ý khi áp dụng

Các thông số phạm vi quét của Zenmuse L3 được đo trong những điều kiện tiêu chuẩn rất cụ thể:

• Ánh sáng môi trường khoảng 100 kilolux.
• Vật thể mục tiêu là bề mặt phẳng, kích thước lớn hơn đường kính chùm laser.
• Chùm laser chiếu gần vuông góc với bề mặt vật thể.
• Tầm nhìn khí quyển xấp xỉ 23 km, tức điều kiện không khí trong, ít bụi và sương mù.

Ngoài ra, DJI định nghĩa phạm vi quét là khoảng cách tại đó 50% số xung laser phát ra được thu lại thành công. Điều này có nghĩa là ở giới hạn phạm vi quét, dữ liệu vẫn tồn tại nhưng mật độ điểm và độ ổn định có thể thấp hơn so với khoảng cách gần.

Trong thực tế, nếu vật thể nhỏ hơn đường kính chùm laser, góc chiếu không thuận lợi hoặc có nhiều vật cản (cây cối, dây chằng, kết cấu phức tạp), phạm vi quét hiệu quả sẽ giảm đáng kể. Đặc biệt, giá trị 2000 m @ 80% reflectivity mang tính lý tưởng và rất khó đạt trong môi trường khảo sát thông thường.

Điều kiện đo và lưu ý khi áp dụng

2. Ý nghĩa thực tế của phạm vi quét Zenmuse L3

Với khả năng quét tới 950 m ở mức phản xạ 10%, Zenmuse L3 cho phép triển khai các nhiệm vụ bay ở độ cao lớn hoặc quét từ khoảng cách xa, rất phù hợp cho khảo sát:

• Đường dây điện cao thế.
• Đường ống dẫn dầu, dẫn khí.
• Công trình hạ tầng quy mô lớn.
• Khu vực khó tiếp cận hoặc nguy hiểm.

Trong các khu vực có vật thể phản xạ tốt, khả năng quét xa lên tới 2000 m giúp mở rộng phạm vi khảo sát, giảm đáng kể số lần bay cần thiết để phủ kín một khu vực rộng. Điều này mang lại lợi ích lớn về thời gian, chi phí vận hành và an toàn bay.

Tuy nhiên, phạm vi quét xa không đồng nghĩa với việc lúc nào cũng nên bay cao. Trong môi trường có nhiều cây che phủ, địa hình phức tạp hoặc ánh sáng không ổn định, người vận hành cần điều chỉnh độ cao bay, tốc độ và mật độ điểm để đảm bảo dữ liệu đạt chất lượng mong muốn.

3. Hạn chế và lưu ý khi sử dụng

Cần nhấn mạnh rằng các thông số phạm vi quét của Zenmuse L3 được công bố trong điều kiện lý tưởng. Môi trường thực tế thường không đạt đầy đủ các điều kiện này. Các yếu tố như:

• Vật thể có độ phản xạ thấp.
• Góc chiếu laser lệch.
• Nhiều vật cản che khuất.
• Sương mù, bụi hoặc ánh sáng mạnh.

đều có thể làm giảm phạm vi quét hiệu quả.

Do đó, khi triển khai khảo sát, người dùng cần cân nhắc kỹ tốc độ bay, độ cao, tần số xung laser và mật độ điểm để tối ưu chất lượng dữ liệu. Ngoài ra, Zenmuse L3 được thiết kế để sử dụng với DJI Matrice 400, thông qua kết nối gimbal đơn, nhằm đảm bảo độ ổn định và độ chính xác cao nhất.

Nếu bạn đang tìm kiếm một hệ thống LiDAR drone có khả năng quét từ xa, Zenmuse L3 của AGS Tech là một trong những lựa chọn hàng đầu hiện nay. Thiết bị có phạm vi quét tối đa khoảng 950 m với mức phản xạ 10%, và có thể đạt tới 2000 m với phản xạ 80% trong điều kiện rất lý tưởng.

Tuy nhiên, để khai thác hiệu quả Zenmuse L3, người vận hành cần hiểu rõ rằng phạm vi quét thực tế phụ thuộc nhiều vào độ phản xạ vật thể, độ cao bay, điều kiện môi trường và mật độ điểm yêu cầu. Việc lập kế hoạch khảo sát hợp lý sẽ giúp tận dụng tối đa khả năng của thiết bị, đồng thời đảm bảo dữ liệu thu được đáp ứng yêu cầu kỹ thuật của dự án.

Hạn chế và lưu ý khi sử dụng