Đánh giá xói mòn bãi biển bằng UAV

Trong tự nhiên, các sự kiện bão lớn có thể thay đổi cảnh quan ven biển rất mạnh mẽ. Ngày nay, với sự phát triển mạnh mẽ của công nghệ máy bay không người lái Flycam , UAV , chúng ta hoàn toàn có thể giám sát,tính toán cụ thể khối lượng xói mòn này. Cùng tìm hiểu công trình nghiên cứu Đánh giá xói mòn bãi biển bằng UAV

LIÊN HỆ KHẢO SÁT ĐỊA HÌNH UAV   0903692185

Giới thiệu chung về dự án đánh giá xói mòn bãi biển bằng UAV

Một dự án được thực hiện bởi trường Khoa học Đời sống và Môi trường hợp tác với Trung tâm Sinh thái tổng hợp từ Đại học Deakin đã sử dụng công nghệ máy bay không người lái (UAV, drone ,flycam) để khảo sát một bãi biển nhằm đánh giá xói mòn bãi biển bằng UAV ở vùng biển mở của bang Victoria, Australia.

Bằng cách sử dụng hình ảnh máy bay không người lái có độ phân giải cao được xử lý bằng phần mềm Pix4Dmapper để tạo thành các mô hình số bề mặt (DSM) của khu vực.

Tính toán sự khác biệt giữa DSM trước bão và DSM sau bão cho phép nhóm nghiên cứu ước tính khối lượng biến động cát của bãi biển.

Giới thiệu chung về dự án đánh giá xói mòn bãi biển bằng UAV

Thông tin chi tiết dự án đánh giá xói mòn bãi biển bằng UAV

Quan sát cơn bão bằng máy bay không người lái

Hình ảnh bên dưới cho thấy dự án sử dụng máy ảnh Sony Nex-5R RGB được trang bị ống kính 16 mm F2.8 gắn trong cánh bay Skywalker X8 (sải cánh 2,1 m, chiều dài tổng thể 0,8 m).

Cánh bay cũng chứa các bộ phận bên ngoài để bay tự động, bao gồm bộ điều khiển bay Ardupilot APM 2.6, cảm biến GPS Ublox 6 và cảm biến tốc độ không khí.

Hai cuộc khảo sát đã được thực hiện vào ngày 6 tháng 3 và ngày 2 tháng 7 năm 2014. Trong cả hai cuộc khảo sát, máy bay không người lái đã được thiết lập để bay ở độ cao 100 mét so với chiều cao mực nước biển của Úc (AHD).

UAV tự động bay chụp để đảm bảo chụp ảnh với tỷ lệ chồng lấp 60% độ phủ ngang và 40% độ phủ dọc. Tương tự các khảo sát được lặp lại ở góc 90° so với đường bay ban đầu để đảm bảo dự phòng dữ liệu cao độ và loại bỏ bóng trong quá trình tạo đám mây điểm 3D .

Hơn 20  điểm khống chế mặt đất (Ground Control Point- GCP) có thể dễ dàng xác định trong các bức ảnh và hoàn toàn cố định, không thay đổi giữa các khảo sát. Các điểm khống chế đã được được đo tọa độ bằng Topcon GRS-1, thực hiện hiệu chỉnh GPS RTK bằng mạng Vicmap GPSNET của các trạm cơ sở. Các bức ảnh được định vị địa lý và dữ liệu tham chiếu GCP đã được nhập vào phần mềm Pix4Dmapper để tạo ra một ảnh trực giao được tham chiếu địa lý và mô hình bề mặt kỹ thuật số (DSM) ở độ phân giải lưới khoảng 3 cm cho mỗi khảo sát.

Xem thêm:

Công ty dịch vụ quét 3D Laser Scan công trình tại TPHCM

Scan quét 3D tính toán trữ lượng khoáng sản bằng UAV máy scan 3D

Khảo sát địa hình thiết kế trang trại giá rẻ bằng UAV

Lập bản đồ thế giới đang thay đổi

Những hiểu biết sâu sắc về biến động của bãi cát giữa hai lần khảo sát sau đó đã thu được bằng cách tính toán và phân tích sự khác biệt giữa hai mô hình bề mặt kỹ thuật số trong Matlab.

Khối lượng bồi đắp được thể hiện ở khu vực có sự biến động dương (so từ lần đầu và lần sau). Tương tự, khối lượng xói lở được ước tính tương tự bằng là các  khu vực có giá trị âm. Tổng thay đổi khối lượng ròng được tính là tổng khối lượng xói lở và bồi tụ của khu vực nghiên cứu.

Phân tích khối lượng cát bị xói mòn từ bãi biển. Từ phải sang trái: Ảnh trực giao của khảo sát thứ nhất và thứ hai, các mô hình số bề mặt cho khảo sát lần 1, lần 2 và cuối cùng là kết quả chênh lệch độ cao giữa 2 thời điểm

Khi được áp dụng trên toàn bộ mặt bãi biển, các tính toán này cung cấp các ước tính về tổng khối lượng biến động của cát. Tương tự, đội nghiên cứu ứng dụng tính toán cho một loạt các đa giác rộng 1 mét vuông góc với đường viền khoảng 0,5 mét (được số hóa từ DSM thứ hai). Từ đó, đội nghiên nghiên cứu ước tính khối lượng cát bị xói mòn trên một mét chiều dài bãi biển (m3 / m) cho khu vực nghiên cứu.

Lợi ích của máy bay không người lái trong đo lường khối lượng xói lở

Việc sử dụng máy bay không người lái để chụp ảnh ở độ cao thấp, kết hợp với thuật toán Pix4Dmapper trên mô hình DSM giúp các bộ dữ liệu địa hình ven biển có độ phân giải và độ chính xác rất cao. Điều này cho phép định lượng các thay đổi rất chi tiết về cao độ sau sự kiện bão, với những thay đổi rõ ràng được quan sát thấy trong thảm thực vật và chuyển động cát ở quy mô centimet trên hàng chục ha.

Độ chính xác dưới năm centimet đạt được trong nghiên cứu này là tương đương, và thậm chí còn lớn hơn, chính xác hơn với các bộ dữ liệu hồ sơ bãi biển dài hạn thường được thu thập bằng cách sử dụng các kỹ thuật khảo sát truyền thống!

Một trong những lợi ích chính của máy bay không người lái so với vệ tinh hoặc máy bay chính là không bị ảnh hưởng bởi mây che phủ.

Trong nghiên cứu này, cả hai cuộc khảo sát chỉ cần tổng thời gian bay khoảng 40 phút cùng với một khoảng thời gian nhỏ để thiết kế kế hoạch khảo sát và thực hiện các đánh giá rủi ro cần thiết (<1 giờ).

Ngoài ra, mật độ dữ liệu chuyển thành mô hình TIN có cấu trúc rất chi tiết cho phép không giới hạn số lượt xem “ảo” từ bất kỳ góc hoặc độ cao do người dùng xác định để điều tra các quy trình giám sát ven biển. Các góc xiên như vậy cung cấp các lợi thế so với phối cảnh quang trăc trên không truyền thống (từ góc thẳng đứng) trong đó các thông số chính như mức độ mờ.

Điều này đặc biệt quan trọng trong đánh giá nguy cơ vách đá vì chiều cao và độ sâu của rãnh thường là thông số chính trong việc xác định độ ổn định của vách đá.