Ứng dụng thiết bị bay không người lái VTOL trong công tác khảo sát địa hình thiết kế công trình xây dựng

Trong công tác khảo sát xây dựng, việc sử dụng bản đồ địa hình là vô cùng quan trọng, nó đảm bảo cho việc thiết kế công trình được tối ưu. Thực tế hiện nay chủ yếu sử dụng các thiế bị đo đạc phổ thông như máy thu GPS, máy Toàn đạc điện tử, máy Thủy chuẩn,…

Với sự phát triển mạnh mẽ của thiết bị bay không người lái trong những năm gần đây, việc ứng dụng trong lĩnh vực khảo sát thành lập bản đồ địa hình đã được mở ra. Đã có nhiều công trình sử dụng thiết bị bay không người lái phục vụ cho mục đính khảo sát- thiết kế.

Máy bay không người lái VTOL của WingtraOne có khả năng thực hiện nhanh trên các khu vực khó tiếp cận và tạo ra các sản phẩm tin cậy với độ chính xác cao.

Đặc biệt, máy bay không người lái WingtraOne VTOL là một UAV lai chỉ gồm bốn bộ phận chuyển động: hai cánh quạt để đẩy và hai cánh để điều khiển. Thiết kế đơn giản và đẹp mắt này là kết quả của hơn bảy năm nghiên cứu và phát triển nhằm tạo ra một cách hiệu quả và thuận tiện hơn cho máy bay không người lái cánh cố định cất cánh và hạ cánh trong khi mang theo máy ảnh.

Trong khảo sát phục vụ thiết kế xây dựng, ứng dụng thiết bị bay không người lái WingtraOne VTOL có thể được sử dụng cho các mục đích đo khối lượng, xây dựng mô hình địa hình, bản đồ địa hình hay theo dõi tiến độ thi công.

Ví dụ điển hình là dự án EuroTube – dự án giao thông siêu nhanh đầu tiên ở Châu Âuu. Dự án được phát triển đầu tiên tại Thụy Sĩ, một đất nước nổi tiếng với những ngọn núi. Đơn vị đầu tư đã phải tìm một dải đất bằng phẳng, dài để xây dựng. Họ đã tìm thấy một vị trí ở bang Valais. Tuy nhiên, một thử thách lại xuất hiện: Làm thế nào để khảo sát một địa điểm phức tạp, được bao quang bởi những ngọn núi và rừng cây. May mắn thay, công ty Wingtra đã tìm ra một giải pháp: máy bay không người lái cánh cố định VTOL.

Hình ảnh cuối cùng được tao ra bởi các ảnh thu thập được từ WingtraOne WTOL: Eurotube dài 3km sẽ được xây dựng dọc theo khu vực chỉ định.

Đoạn đường dài 3 km và rộng 3 m sẽ được sử dụng để xây dựng EuroTube - một ống chân không sẽ là nơi thử nghiệm công nghệ vận chuyển siêu tốc độ cao.

Địa điểm xây dựng được chọn nằm bên cạnh đường ray xe lửa. Một vài vùng nước, rừng và mương thoát nước ở phía bên kia của công trường, tạo ra một mảnh đất rộng chỉ 3 m để cất cánh và hạ cánh của máy bay không người lái. Các khả năng VTOL (Cất cánh và hạ cánh thẳng đứng) của WingtraOne được thiết kế với chính xác các loại ràng buộc này.

Nhóm của EuroTube đang xây dựng cơ sở hạ tầng nghiên cứu và thử nghiệm để vận chuyển chân không tốc độ cao: Một ống chân không dài 3 km trên mặt đất sẽ cung cấp một môi trường không có sức cản không khí để thử nghiệm  thiết bị vận chuyển hoặc ô tô, có thể được tăng tốc lên tốc độ cao như chiếc Boeing 747 đang bay.

Trước khi việc xây dựng ống, nhóm EuroTube cần khảo sát địa điểm xây dựng. Nhìn vào các giải pháp sẽ cắt giảm thời gian và chi phí, Sascha Mark, giám đốc kỹ thuật tại dự án EuroTube, đã tìm đến Wingtra. 

Cuộc khảo sát được thực hiện vào ngày 21 tháng 5 năm 2018. Để khảo sát khu vực một cách nhanh chóng với độ chính xác cao, một chiếc WingtraOne WTOL được trang bị máy ảnh RX1RII và PPK (động học sau xử lý) đã được chọn. Cuộc khảo sát yêu cầu các chuyến bay trên một mảnh đất thẳng, bằng phẳng, kế hoạch bay đã được thực hiện tại chỗ và chỉ mất chưa đầy 5 phút để thiết lập. Sau khi để ứng dụng lập kế hoạch chuyến bay WingtraPilot chạy một loạt các kiểm tra trước chuyến bay tự động, máy bay không người lái bắt đầu chuyến bay của mình để thu thập hình ảnh trên không ở Khoảng cách lấy mẫu mặt đất (GSD) là 3cm/px. Chỉ chưa đầy 1 giờ, máy bay không người lái đã thu thập được hơn 800 hình ảnh riêng lẻ.

Các hình ảnh với thông tin định vị địa lý chính xác của chúng sau đó đã được tải lên Pix4Dmapper để tạo ra một đám mây điểm. Đám mây điểm được tạo có độ chính xác dọc là 10cm và độ chính xác ngang là 3 cm. 

Tác giả bài viết: Nguyễn Văn Quang

Giảng viên Khoa Trắc địa Bản đồ và Thông tin địa lý