Tổng quan về mô hình số độ cao DEM và các ứng dụng

Mô hình số độ cao là nền tảng dữ liệu quan trọng, được ứng dụng trong nhiều lĩnh vực khác nhau, từ khoa học, kỹ thuật đến đời sống hàng ngày. Bài viết dưới đây là một bài tổng quan chi tiết về mô hình số độ cao và các ứng dụng thực tế. Hãy cùng Việt Thanh Group đi sâu vào thế giới mô hình này nhé!

>>> Xem thêm: Máy GPS RTK ứng dụng trong xây dựng mô hình số độ cao

Mô hình số độ cao là gì?

Mô hình số độ cao (tiếng Anh là: Digital Elevation Model – DEM) là sự thay đổi liên tục của độ cao được thể hiện bằng số, trong không gian đều.

Nói theo cách khác, mô hình DEM là bản vẽ 3D của địa hình, giúp chúng ta hình dung rõ hơn sự lên xuống của địa hình ở một khu vực nhất định.

Mô hình số độ cao DEM có vai trò quan trọng như nào?

Mô hình DEM cung cấp nền tảng dữ liệu quan trọng, nên nhờ có nó con người có thể:

Hiểu rõ hơn về địa hình khu vực, trái đất: Nhìn mọi thứ xung quanh một cách trực quan như thấy các đồng bằng, thung lũng, ngọn núi,…
Nhìn nhận và đánh giá các rủi ro về thiên tai thông qua phân tích độ dốc, xác định khu vực nào dễ bị lũ lụt, sạt lở,…
Quy hoạch và xây dựng công trình: Thiết kế và thi công công trình giao thông, thủy lợi, cơ sở hạ tầng, đô thị,… đảm bảo phù hợp với địa hình khu vực, đảm bảo chất lượng và tuổi thọ công trình.
Nghiên cứu môi trường: Sử dụng mô hình DEM để phân tích quá trình xói mòn, đánh giá tác động của biến đổi khí hậu.
Quản lý tài nguyên thiên nhiên thông qua kế hoạch sử dụng đất, quản lý rừng và hoạt động đánh giá tiềm năng thủy điện.

>>> Xem thêm: Máy thủy bình là gì? Công dụng và ứng dụng chi tiết

Phương pháp tạo ra mô hình số độ cao DEM

DEM được lưu trữ theo 2 cách khau do, tùy thuộc vào kiểu số liệu là Vector hay Raster, trong đó:

Mô hình DEM Vector – Lưới các tam giác không đều TIN

TIN (Triangle Irregular Network) là tập hợp các tam giác không đều tạo bởi các đỉnh nối với nhau và bị giới hạn bởi X,Y và Z (độ cao) là 3 điểm đồng nhất về giá trị.
Trong Vector, mô hình số độ cao DEM là một chuỗi tam giác TIN đó.
Thông thường, DEM sử dụng công nghệ viễn thám RS để thu thập dữ liệu

Mô hình DEM Raster – Một lưới các ô vuông

Mỗi một ô vuông (cell) sẽ chứa giá trị độ cao của điểm và nằm ở giữa trung tâm của ô
Trong Raster, mô hình số độ cao DEM giống như ma trận các ô vuông và được chia thành các cột, các hàng.

>>> Xem thêm: Tìm hiểu chi tiết: Cách vẽ đường đồng mức trong trắc địa

Các bước xây dựng mô hình số độ cao DEM

Mô hình DEM được xây dựng theo 2 phương pháp là chụp ảnh lập thể và dùng các công cụ chuyên dụng chụp ảnh để thu thập dữ liệu các giá trị X,Y,Z các điểm trên bề mặt của một vùng như ảnh viễn thám, ảnh hàng không.

Về các bước tiến cần tiến hành để xây dựng mô hình số độ cao DEM bao gồm:

Bước 1: Thu thập các dữ liệu liên quan đến cao độ

Khảo sát địa hình khu vực: Thu thập trực tiếp các điểm cao độ trên thực địa thông qua các thiết bị đo đạc hiện đại như máy toàn đạc điện tử, máy GPS RTK, máy thủy bình,… cho kết quả đo chính xác, nhanh chóng, an toàn và tiết kiệm nhân lực.

Một số thương hiệu và model máy được tin dùng như máy toàn đạc Hi-Target HTS-521L10, Satlab SLT12, máy GNSS RTK Hi-Target V200, máy thủy chuẩn Hi-Target HT32, máy Satlad SAL 32, …

Phân tích hình ảnh vệ tinh: Trích xuất thông tin độ cao từ các cặp ảnh vệ tinh lập thể thông qua các phần mềm chuyên dụng như ArcGIS, QGIS, Global Mapper,…

Bước 2: Xử lý dữ liệu

Kiểm tra, loại bỏ các điểm dữ liệu sai lệch, ngoại lai
Nội suy các điểm dữ liệu và tạo một lưới các điểm độ cao
Xây dựng bề mặt DEM từ các lưới điểm độ cao bằng các thuật toán nội suy phù hợp

Bước 3: Tạo lưới mô hình số độ cao DEM

Chuyển đổi bề mặt đã tạo ở bước 2 thành lưới DEM ở định dạng phổ biến như GeoTIFF hoặc TIFF

Bước 4: Đánh giá kết quả thực hiện

Đánh giá độ chính xác thông qua so sánh DEM với dữ liệu đo trực tiếp
Đánh giá chất lượng DEM bằng cách sử dụng các chỉ số thống kê
Hiển thị mô hình số độ cao DEM dưới dạng đường đồng mức, bản đồ 3D để kiểm tra trực quan

>>> Xem thêm: So sánh máy GPS RTK và máy toàn đạc? Nên chọn loại nào?

Ứng dụng thực tế của mô hình số độ cao DEM

Mô hình DEM có ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực khác nhau như:

Trong địa lý: sử dụng DEM để tạo bản đồ địa hình chi tiết, đánh giá rủi ro thiên nhiên và phân tích địa hình.
Trong kỹ thuật xây dựng: ứng dụng trong tính toán độ dốc, mức độ lồi lõm của địa hình, khối lượng đào đắp san nền,…lên thiết kế, thi công cầu đường, nhà cao tầng,…
Môi trường và quản lý tài nguyên: ứng dụng vào sự phân tích sự phân bổ các loài thực động vật, nghiên cứu biến đổi khí hậu, lập kế hoạch và quản lý tài nguyên đất, tài nguyên rừng.
Ngoài ra, DEM còn được ứng dụng trong quân sự với mục đích mô phỏng chiến trường, lập kế hoạch tác chiến.

>>> Xem thêm: Máy bắn cao độ giá bao nhiêu? Top máy bắn cao độ chính xác, giá tốt

Mô hình số độ cao là công cụ rất hữu ích, giúp con người hiểu rõ hơn về địa hình, đánh giá các rủi ro và đưa ra các quyết định tốt hơn trong quản lý. Nếu bạn muốn tìm hiểu sâu hơn về mô hình DEM này hay dịch vụ đo đạc bản đồ tại Việt Thanh Group hoặc có bất kỳ câu hỏi nào khác về chủ đề này, hãy để lại lời bình ngay bên dưới bài viết này nhé.