Tên luận án:
ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ GPS ĐỘNG VÀ MÁY BAY KHÔNG NGƯỜI LÁI THÀNH LẬP BẢN ĐỒ ĐỊA HÌNH TỶ LỆ LỚN TRONG ĐIỀU KIỆN VIỆT NAM
Ngành:
Kỹ thuật trắc địa - bản đồ
Tóm tắt nội dung tài liệu:
Luận án "Ứng dụng công nghệ GPS động và máy bay không người lái thành lập bản đồ địa hình tỷ lệ lớn trong điều kiện Việt Nam" của Hoàng Thị Thủy, thuộc ngành Kỹ thuật trắc địa - bản đồ, mã số 9520503, được hoàn thành tại Trường Đại học Mỏ - Địa Chất vào năm 2024. Đề tài xuất phát từ tính cấp thiết của việc thành lập bản đồ địa hình tỷ lệ lớn tại Việt Nam, vốn gặp nhiều thách thức với phương pháp truyền thống về thời gian, chi phí, độ an toàn và khả năng tiếp cận khu vực khó khăn. Mặc dù công nghệ GNSS và máy bay không người lái (UAV) đã mang lại nhiều ưu điểm về tốc độ, độ chính xác và chi phí, nhưng vẫn còn hạn chế trong điều kiện địa hình có thực phủ hoặc tại các khu vực có mật độ trạm CORS chưa đồng đều, tín hiệu GNSS chất lượng thấp và trang thiết bị phổ biến.
Mục đích chính của luận án là đề xuất giải pháp đồng bộ dữ liệu khi kết hợp công nghệ GNSS/CORS và UAV để thành lập bản đồ địa hình tỷ lệ lớn. Luận án cũng hướng tới khắc phục nhược điểm của dữ liệu đo bằng công nghệ UAV trong vùng bị thảm thực vật che phủ và xây dựng modul chương trình tự động xử lý dữ liệu mặt bằng, độ cao cho công tác đo đạc hiện chỉnh bản đồ. Phương pháp nghiên cứu chính là tiếp cận quy nạp, từ lý luận đến kết quả thực tiễn công nghệ, nhằm khái quát hoá và tạo lập cơ sở khoa học cho việc ứng dụng các công nghệ này.
Nội dung nghiên cứu bao gồm tổng quan tình hình nghiên cứu, đề xuất giải pháp nâng cao độ chính xác mặt bằng và độ cao khi sử dụng công nghệ GNSS và UAV cho khu vực có thực phủ, bài toán đồng bộ hóa dữ liệu UAV, GNSS/CORS, Toàn đạc điện tử và dữ liệu bản đồ hệ HN-72 với VN-2000, cùng với việc xây dựng modul chương trình hiệu chỉnh. Các luận điểm bảo vệ tập trung vào việc hiệu chỉnh độ cao GNSS bằng mô hình đa thức có trọng số, các giải pháp xử lý số liệu GNSS/CORS kết hợp công nghệ truyền thống trong hệ VN-2000, và thuật toán/modul phần mềm thành lập mô hình số địa hình từ ảnh UAV cho khu vực phức tạp có phủ thực vật, đảm bảo độ chính xác theo yêu cầu quy phạm.
Luận án mang ý nghĩa khoa học sâu sắc trong việc khẳng định lý thuyết và thực tiễn ứng dụng, kết hợp các công nghệ tiên tiến, đồng thời có ý nghĩa thực tiễn cao khi tạo điều kiện thuận lợi cho sản xuất bản đồ, đảm bảo độ chính xác và hiệu quả kinh tế. Các điểm mới bao gồm đồng bộ hóa dữ liệu GNSS/CORS và công nghệ truyền thống, xây dựng thuật toán/modul tự động ghép nối dữ liệu và hiệu chỉnh độ cao điểm địa hình từ ảnh UAV khu vực thực phủ. Kết quả thực nghiệm đã chứng minh tính phù hợp và độ tin cậy cao của các giải pháp, thuật toán và modul chương trình được đề xuất, đặc biệt trong việc hiệu chỉnh độ cao GNSS và xử lý dữ liệu ảnh UAV vùng có thực phủ.
Mục lục chi tiết:
- MỞ ĐẦU
- 1. Tính cấp thiết của đề tài
- 2. Mục đích của luận án
- 3. Phương pháp nghiên cứu chính của luận án
- 4. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
- 5. Nội dung nghiên cứu của luận án
- 6. Các luận điểm bảo vệ
- 7. Các điểm mới của luận án
- 8. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của luận án
- 9. Bố cục của luận án
- CHƯƠNG 1
TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ GNSS VÀ UAV ỨNG DỤNG TRONG THÀNH LẬP BẢN ĐỒ ĐỊA HÌNH TỶ LỆ LỚN
- 1.1 Bản đồ địa hình
- 1.1.1 Bản đồ địa hình
- 1.1.2 Độ chính xác bản đồ địa hình
- 1.1.3 Yêu cầu kỹ thuật thành lập bản đồ địa hình tỷ lệ lớn
- 1.2 Hệ thống định vị vệ tinh GNSS
- 1.2.1. Nguyên lý đo trong định vị vệ tinh GNSS
- 1.2.2. Cấu trúc hệ thống định vị vệ tinh GNSS
- 1.2.3. Cấu trúc tín hiệu GNSS
- 1.2.3.1 Tín hiệu lan truyền từ vệ tinh
- 1.2.3.2. Tín hiệu tại máy thu
- 1.2.4. Các nguồn sai số trong định vị GNSS
- 1.2.4.1. Sai số liên quan tới đồng hồ
- 1.2.4.2. Sai số lan truyền tín hiệu
- 1.2.4.3. Các nguồn sai số hệ thống
- 1.2.4.4. Các nguồn sai số cố ý
- 1.2.4.5. Hệ số phân tản độ chính xác
- 1.2.5. Công nghệ GNSS/CORS
- 1.3 Công nghệ bay chụp UAV trong thành lập bản đồ địa hình
- 1.3.1 Khái niệm
- 1.3.2 Phân loại UAV
- 1.3.3 Yêu cầu về độ phân giải ảnh chụp trong lập bản đồ
- 1.4 Tổng quan về tích hợp công nghệ UAV, GNSS/CORS và toàn đạc điện tử trong thành lập bản đồ địa hình
- 1.4.1 Tổng quan các nghiên cứu trên thế giới
- 1.4.2 Tổng quan về vấn đề nghiên cứu ở Việt Nam
- 1.5 Định hướng nghiên cứu của đề tài
- 1.5.1 Điều kiện Việt Nam trong lĩnh vực nghiên cứu
- 1.5.2 Những định hướng nghiên cứu
- CHƯƠNG 2
GIẢI PHÁP NÂNG CAO ĐỘ CHÍNH XÁC MẶT BẰNG VÀ ĐỘ CAO ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ GNSS/CORS TRONG THÀNH LẬP BẢN ĐỒ ĐỊA HÌNH TỶ LỆ LỚN
- 2.1 Công nghệ GNSS/CORS trong thành lập bản đồ địa hình tỷ lệ lớn
- 2.1.1 Giải pháp đo tương đối động với nhiều trạm cơ sở
- 2.1.2 Giải pháp đo GNSS với trạm ảo cố định
- 2.1.2.1 Kỹ thuật trạm tham chiếu ảo VRS
- 2.1.2.2 Nguyên lý hoạt động trạm tham chiếu ảo
- 2.1.3 Tính chuyển tọa độ GNSS/CORS với hệ tọa độ quốc tế ITRF
- 2.1.4 Khảo sát độ chính xác đo GNSS/CORS
- 2.1.5 Mục đích của bài toán kết hợp công nghệ GNSS/CORS và công nghệ truyền thống
- 2.2 Tính chuyển độ cao điểm địa hình đo bằng công nghệ GNSS về độ cao thủy chuẩn
- 2.2.1 Nội suy dị thường độ cao theo mô hình đa thức
- 2.2.2 Các bước tính toán và sơ đồ khối modul chương trình
- 2.3 Tính chuyển tọa độ đo bằng công nghệ GNSS/CORS
- 2.3.1 Thuật toán tính chuyển tọa độ mặt bằng
- 2.3.2 Bài toán trọng số trong biến đổi phẳng và mô hình dị thường độ cao.
- 2.3.3 Độ chính xác trị đo bằng công nghệ GNSS/CORS khi kết hợp với điểm khống chế tọa độ và độ cao
- 2.4 Đồng bộ dữ liệu bản đồ địa hình tỷ lệ lớn
- 2.4.1 Nội dung bài toán đồng bộ dữ liệu
- 2.4.2 Bài toán kiểm tra tọa độ và độ cao các điểm song trùng
- 2.4.3 Sơ đồ khối modul đồng bộ hóa dữ liệu bản đồ
- CHƯƠNG 3
THÀNH LẬP BẢN ĐỒ ĐỊA HÌNH TỶ LỆ LỚN KHU VỰC CÓ THỰC PHỦ TỪ DỮ LIỆU ẢNH UAV
- 3.1 Giới thiệu chung
- 3.2 Hiệu chỉnh mô hình số bề mặt vùng có phủ thực vật từ dữ liệu UAV trong thành lập bản đồ địa hình tỷ lệ lớn
- 3.2.1 Phương pháp mô hình số bề mặt
- 3.2.2 Hiệu chỉnh mô hình số bề mặt vùng có phủ thực vật
- 3.2.3. Quy trình thực hiện hiệu chỉnh
- 3.2.4 Số liệu mô hình
- CHƯƠNG 4
TÍNH TOÁN THỰC NGHIỆM
- 4.1 Kết quả đánh giá độ chính xác GNSS/CORS
- 4.1.1 Độ chính xác đo GPS động (RTK)
- 4.1.2 Độ chính xác đo GNSS/CORS (VRS)
- 4.1.3 Nhận xét về độ chính xác đo GNSS/CORS (RTK và VRS)
- 4.2 Bài toán tính chuyển độ cao điểm địa hình đo bằng công nghệ GNSS về độ cao thuỷ chuẩn
- 4.2.1 Modul tính chuyển trị đo GNSS
- 4.2.2 Sơ đồ và số liệu khu vực thực nghiệm
- 4.2.3 Kết quả tính toán bằng modul chương trình
- 4.2.4 Kết quả hiệu chỉnh độ cao GNSS về độ cao thủy chuẩn áp dụng trọng số
- 4.3 Bài toán tính chuyển toạ độ đo bằng công nghệ GNSS/CORS
- 4.3.1 Modul tính chuyển tọa độ và độ cao các điểm đo GNSS/CORS
- 4.3.2 Độ chính xác đo GNSS(CORS) sau hiệu chỉnh
- 4.4 Bài toán đồng bộ dữ liệu bản đồ địa hình tỷ lệ lớn
- 4.4.1 Modul chương trình đồng bộ dữ liệu bản đồ
- 4.4.2 Kết quả thực hiện đồng bộ dữ liệu bản đồ
- 4.5 Tính toán hiệu chỉnh mô hình số bề mặt vùng có phủ thực vật từ dữ liệu UAV trong thành lập bản đồ địa hình tỷ lệ lớn
- 4.5.1 Modul làm trơn mô hình số bề mặt thực phủ và xây dụng mô hình số địa hình
- 4.5.2 Công tác thực nghiệm xây dựng mô hình số địa hình từ dữ liệu ảnh UAV khu vực có phủ thực vật
- KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ