DTM, DEM và DSM khác nhau thế nào trong khảo sát LiDAR?

DEM là thuật ngữ chung cho mô hình độ cao dạng số; DTM thường mô tả địa hình đất trần sau khi loại cây, nhà và vật thể; còn DSM biểu diễn bề mặt trên cùng mà cảm biến quan sát, gồm tán cây và công trình. Trong thực tế, cách dùng DEM và DTM có thể khác giữa tiêu chuẩn, quốc gia và phần mềm. Vì vậy, hồ sơ kỹ thuật phải mô tả bề mặt, lớp điểm, độ phân giải, hệ tọa độ và datum thay vì chỉ ghi một từ viết tắt.

Các mô hình này không phải dữ liệu giống nhau được đổi tên. Chúng được tạo ra từ đám mây điểm LiDAR (point cloud) bằng những lựa chọn phân loại và nội suy khác nhau, phục vụ những câu hỏi khác nhau. Nếu dự án cần nhìn địa hình dưới tán rừng, sản phẩm phù hợp không phải DSM; nếu cần độ cao của cây hoặc vật cản, DTM riêng lẻ lại chưa đủ.

Định nghĩa nhanh: DTM, DEM, DSM và CHM là gì?

Theo USGS, LiDAR ghi hàng triệu điểm phản xạ thành một point cloud 3D; mô hình đất trần được tạo bằng cách loại đặc trưng bề mặt rồi lấy mẫu cao độ mặt đất. Thuật ngữ DTM của USGS cũng lưu ý rằng DTM có thể đồng nghĩa với raster đất trần ở một số nơi, nhưng trong quy ước khác lại gồm điểm 3D và breakline. Đây là lý do BlueCap luôn gắn tên sản phẩm với mô tả kỹ thuật cụ thể.

Đám mây điểm LiDAR được chuyển thành mô hình địa hình như thế nào?

Quét LiDAR bằng drone phát xung laser và ghi các phản xạ cùng vị trí, thời gian và trạng thái định hướng của hệ thống. Sau hiệu chỉnh và ghép dải, dữ liệu tạo thành đám mây gồm các điểm có tọa độ X, Y, Z và các thuộc tính như cường độ phản xạ, số thứ tự lần phản hồi hoặc lớp phân loại.

Mật độ điểm cao không tự động tạo DTM tốt. Điểm phải phân bố đủ đều, có phản hồi tới mặt đất, được định vị đúng và được phân loại hợp lý. Ở tán rừng dày, chất lượng còn phụ thuộc khe hở trong tán, hướng quan sát, góc quét, số đường bay và điều kiện bề mặt. LiDAR có thể tăng khả năng thu điểm mặt đất qua các khoảng trống; không có nghĩa là mọi xung laser đều xuyên qua mọi lớp lá.

Nghiên cứu tại Việt Nam về lọc point cloud UAV-LiDAR để lập DTM ở khu vực thực phủ dày cũng cho thấy phân tách điểm địa hình và phi địa hình là một bước kỹ thuật riêng, không phải thao tác tự động giống nhau cho mọi khu vực.

Phần chuyên sâu về thuộc tính điểm, mã lớp, LAS/LAZ, EPT/COPC, căn chỉnh dải, CRS, datum và nghiệm thu nằm tại hướng dẫn dữ liệu LiDAR point cloud. Trang hiện tại chỉ sở hữu việc chọn đúng bề mặt độ cao.

DTM và DEM đất trần dùng cho địa hình, thoát nước và bám địa hình

Một bare-earth DTM thể hiện mặt đất sau khi loại các điểm thuộc cây, bụi, xe, mái nhà, tháp và địa vật không thuộc địa hình tự nhiên theo quy tắc dự án. Từ bề mặt này có thể tạo độ dốc, hướng dốc, đường đồng mức, mặt cắt và đầu vào cho mô hình dòng chảy hoặc thiết kế hạ tầng.

Trong hoạt động BlueCap, DTM đặc biệt quan trọng cho:

• 01

  Quy hoạch mỏ và hạ tầng

  Đọc relief, sườn dốc, thung lũng và hành lang địa hình trước khi bố trí đường, khu làm việc hoặc hạ tầng theo phạm vi kỹ thuật của dự án.

• 02

  Thiết kế chuyến bay địa từ

  Tạo bề mặt drape để tính độ cao cảm biến AGL và giảm biến thiên hình học có thể bị nhầm với tín hiệu địa chất.

• 03

  Phân tích GIS

  Kết hợp raster địa hình với ranh giới, dữ liệu địa chất, dị thường từ và các lớp không gian khác trong cùng hệ tọa độ.

DEM đôi khi được dùng như tên bao quát cho cả DTM và DSM; đôi khi lại được hiểu cụ thể là lưới đất trần. Khi mua dữ liệu, hãy hỏi “DEM này chứa lớp điểm nào?” thay vì suy luận từ tên tệp.

DSM và CHM mô tả bề mặt cây, công trình và vật cản

DSM lấy bề mặt trên cùng quan sát được: mặt đất ở nơi trống, nhưng là tán cây, mái nhà hoặc đỉnh công trình ở nơi có vật thể. Sản phẩm này phù hợp khi chiều cao và hình dạng vật thể trên mặt đất là một phần của câu hỏi.

CHM thường được tính từ chênh lệch giữa DSM và DTM sau khi hai bề mặt đã được chuẩn hoá tương thích. Kết quả biểu diễn chiều cao tương đối của tán cây hoặc thảm thực vật so với mặt đất, không phải cao độ tuyệt đối của đỉnh tán.

Chọn mô hình đúng theo quyết định của dự án, không theo từ viết tắt phổ biến nhất

Trước khi đặt khảo sát, nhóm dự án nên mô tả quyết định sẽ dùng dữ liệu để đưa ra. Một yêu cầu “cần DEM độ phân giải cao” vẫn còn thiếu nếu chưa nói rõ cần đất trần hay bề mặt trên cùng, khu vực có rừng hay không, cách xử lý nước và cầu, độ phân giải lưới, hệ cao độ, định dạng và mức kiểm tra độc lập.

Nếu mục tiêu là khảo sát địa hình bằng drone hoặc flycam, cần phân biệt phần thu nhận LiDAR mà BlueCap cung cấp với những công việc trắc địa pháp lý hoặc trắc địa ảnh không nằm trong phạm vi hiện tại. Nếu mục tiêu là khảo sát địa từ, xem khi nào cần DTM dự án cho bay bám địa hình và hướng dẫn lập kế hoạch tuyến bay.

Định dạng LAS/LAZ, GeoTIFF và metadata cần được bàn giao cùng ngữ cảnh

BlueCap có thể đưa vào phạm vi bàn giao các sản phẩm đã được xác nhận cho dự án như LAS/LAZ 1.4, GeoTIFF DTM/DSM/CHM, EPT tiles, lớp cường độ và lớp QC. Danh sách cuối cùng phụ thuộc phạm vi đã thống nhất; không nên giả định mọi định dạng đều mặc định có trong mọi gói.

Khi nhận một mô hình độ cao, tối thiểu phải biết point cloud hoặc lớp điểm nguồn, cấu trúc raster và NoData, CRS/EPSG, datum ngang và cao độ, phương pháp kiểm tra, ngày thu nhận cùng phiên bản xử lý. Trang dữ liệu LiDAR và tiêu chí nghiệm thu sở hữu bảng đặc tả đầy đủ; ở đây nguyên tắc quan trọng là độ phân giải của lưới không đồng nghĩa với độ chính xác của phép đo.

Câu hỏi thường gặp về DTM, DEM và DSM

Để lập phạm vi thực tế, xem dịch vụ quét LiDAR bằng drone, hệ thống BlueCapLidar®, công cụ dự toán khảo sát hoặc gửi polygon khu đo cho BlueCap.