Nghiên cứu xây dựng mô hình 3D từ dữ liệu ảnh máy bay không người lái (UAV)

 Tạp chí Khoa học Kỹ thuật Mỏ - Địa chất Tập 58, Kỳ 4 (2017) 201-211 201 
Nghiên cứu xây dựng mô hình 3D từ dữ liệu ảnh máy bay 
không người lái (UAV) 
Bùi Ngọc Quý 1,*, Phạm Văn Hiệp 1 
1 Khoa Trắc địa - Bản đồ và Quản lý đất đai, Trường Đại học Mỏ-Địa chất, Việt Nam 
THÔNG TIN BÀI BÁO 
TÓM TẮT 
Quá trình: 
Nhận bài 15/6/2017 
Chấp nhận 20/7/2017 
Đăng online 30/8/2017 
 Công nghệ máy bay không người lái (Unmanned Aerial Vehicles -UAV) đang 
được sử dụng nhiều trong công tác đo đạc bản đồ. Tuy nhiên, các ứng dụng 
thực tế hiện nay chủ yếu sử dụng thiết bị UAV để bay chụp và thành lập bản 
đồ địa hình, địa chính là chủ yếu mà chưa có nhiều nghiên cứu quan tâm tới 
việc lập mô hình 3D, bản đồ 3D từ các dữ liệu ảnh chụp UAV. Mục tiêu của 
bài báo là nghiên cứu xây dựng mô hình 3D khu vực bờ đập hồ Suối Hai, 
huyện Ba Vì từ dữ liệu ảnh UAV được chụp từ thiết bị Drone Inspire 1. Để xây 
dựng mô hình 3D chúng tôi đã tiến hành thực hiện theo hai quy trình: thứ 
nhất bay chụp ảnh phục vụ công tác xử lý dữ liệu ảnh thu được từ thiết bị 
Drone Inspire 1 (một thiết bị UAV giá rẻ) và tiến hành khớp ảnh, tạo đám 
mây điểm, xây dựng mô hình số bề mặt (DSM) từ đó tính toán thành lập mô 
hình số độ cao (DEM); thứ hai là bay chụp ảnh nghiêng phục vụ công tác 
chụp các yếu tố bề mặt của địa vật để mô hình hóa các đối tượng trên bề mặt 
và tạo mô hình ảnh 3D thực của bề mặt địa hình. 
©2017 Trường Đại học Mỏ - Địa chất. Tất cả các quyền được bảo đảm. 
Từ khóa: 
UAV 
Mô hình 3D 
Viễn thám 
1. Mở đầu 
Mô hình 3D từ lâu đã và đang là phương tiện 
trực quan nhất trong việc mô hình hóa bề mặt trái 
đất. Các mô hình 3D được sử dụng rộng rãi trong 
nhiều lĩnh vực như: Quy hoạch, Quân sự, dẫn 
đường và nhiều lĩnh vực nghiên cứu bề mặt Trái 
Đất khác...Trên thế giới mô hình 3D đã được quan 
tâm nghiên cứu và xây dựng ở nhiều nước như: 
Nga, Mỹ, Pháp, Trung Quốc, Canada,...Để thành lập 
mô hình 3D người ta sử dụng nhiều phương pháp 
khác nhau như: đo đạc trực tiếp, sử dụng công 
nghệ Scan 3D, thành lập từ dữ liệu bản đồ địa 
hình,...(Bùi Ngọc Quý, 2015). 
Ở Việt Nam, trong thời gian qua cũng đã có 
một số nghiên cứu xây dựng mô hình 3D phục vụ 
cho các mục đích quy hoạch, quân sự, quản lý và 
khai thác tài nguyên, bảo tồn các công trình văn 
hóa - du lịch... (Lê Đại Ngọc, 2010, Đào Ngọc Long, 
2011, Bùi Ngọc Quý, 2015). Tuy nhiên hầu hết các 
nghiên cứu này đều dựa trên phương pháp đo đạc 
trực tiếp, phương pháp Scan 3D,... Các phương 
pháp này đều sử dụng thiết bị đo hiện đại với giá 
thành rất cao, do vậy không được phổ cập tới 
những dự án hoặc công trình vừa và nhỏ, hơn nữa 
với công nghệ này những dạng địa hình phức tạp 
như khu vực đầm lầy, địa hình miền núi không 
triển khai được hoặc rất khó triển khai. Do vậy, 
_____________________ 
*Tác giả liên hệ 
E-mail: buingocquy@humg.edu.vn 
202 Bùi Ngọc Quý và Phạm Văn Hiệp/Tạp chí Khoa học Kỹ thuật Mỏ - Địa chất 58 (4), 201-211 
việc nghiên cứu các giải pháp xây dựng mô 
hình 3D cho các dạng địa hình khác nhau với chi 
phí và giá thành thấp mà vẫn đảm bảo độ chính 
xác, tính thời sự của dữ liệu là cần thiết. 
Hiện nay, công nghệ chụp ảnh từ các thiết bị 
bay không người lái (UAV) đã và đang được sử 
dụng khá phổ biến. Hệ thống thiết bị máy bay 
không người lái có thể thu nhận dữ liệu ở bất cứ 
loại địa hình nào do đó có thể thu nhận được dữ 
liệu từ những khu vực mà thiết bị đo đạc trực tiếp 
không thể tiếp cận. Thực tế có rất nhiều loại máy 
bay không người lái được sản xuất từ nhiều hãng 
khác nhau như: Topcon, Trimble, GeoScan, với 
giá thành lên đến vài tỷ đồng cũng như các loại 
máy bay không người lái giá thành thấp như: 
Inspire, Pocket Drone, Polyplane, Samara,... có giá 
chỉ trên dưới 100 trăm triệu. Hơn nữa, việc nghiên 
cứu sử dụng ảnh máy bay không người lái để 
thành lập bản đồ trong thời gian qua đều tập trung 
vào nghiên cứu dữ liệu từ các thiết bị UAV đắt tiền 
của các hãng nổi tiếng như Topcon, GeoScan hay 
Trimble mà chưa có bất kỳ nghiên cứu nào nghiên 
cứu sâu về thành lập bản đồ từ dữ liệu ảnh chụp 
của các thiết bị UAV giá rẻ, đặc biệt là xây dựng các 
mô hình 3D. Chính vì vậy, việc nghiên cứu xây 
dựng mô hình 3D từ dữ liệu ảnh chụp của thiết bị 
UAV giá rẻ có ý nghĩa khoa học và thực tiễn cao. 
2. Tổng quan công tác ứng dụng thiết bị bay 
không người lái (UAV) 
2.1. Trên thế giới 
Các thiết bị bay không người lái trước đây 
thường được sử dụng trong những ứng dụng 
quân sự. Ngày nay, chúng đã được thương mại hóa 
và ứng dụng rộng rãi ở nhiều lĩnh vực khác nhau, 
trong đó có lĩnh vực Trắc địa -Bản đồ (Zhang C, 
2008, Manyoky M,2011, Everaerts J, 2008, M. 
Uysal, 2015). Ứng dụng thiết bị bay không người 
lái (UAV) bay chụp ảnh địa hình có nhiều ưu điểm 
nổi trội so với phương pháp sử dụng máy bay có 
người lái truyền thống. Ưu điểm nổi bật nhất là chi 
phí thấp, độ phân giải cao, quy trình bay chụp, xử 
lý ảnh nhanh, chính xác cao và dễ dàng tạo dữ liệu 
3D (Thamm H P, 2006, Grenzdörffer GJ, 2008, 
Kenneth David Mankoff, 2013) đặc biệt thích hợp 
với những dự án thành lập bản đồ cho những khu 
vực nhỏ hoặc các vùng khảo sát không thể tiếp cận 
được bằng các phương pháp đo đạc trực tiếp. 
Việc thành lập mô hình 3D từ dữ liệu ảnh máy 
bay không người lái là một trong những phương 
pháp mới được quan tâm nghiên cứu nhằm hỗ trợ 
cho các ngành, các lĩnh vực khác nhau giải quyết 
các nhiệm vụ cụ thể. Trên thế giới các lĩnh vực 
nghiên cứu phổ biến thường sử dụng ảnh chụp 
máy bay không người lái để xây dựng bản đồ và 
các mô hình DEM, DSM,... có thể kể đến là: 
- Trong lĩnh vực nông nghiệp: người ta sử 
dụng dữ liệu ảnh chụp từ máy bay không người lái 
để thành lập các bản đồ xác định thiệt hại hoặc bản 
đồ các tiềm năng trong lĩnh vực nông nghiệp một 
cách nhanh chóng (Newcombe L, 2007). 
- Trong lĩnh vực lâm nghiệp: dữ liệu ảnh máy 
bay không người lái được sử dụng để thành lập 
bản đồ phục vụ công tác đánh giá chất lượng của 
những khu vườn, giám sát cháy rừng, thảm thực 
vật, xác định loài, tính toán khối lượng, trữ lượng 
cũng như lâm sinh một cách chính xác (Martinez 
JR, 2006, Grenzdörffer GJ, 2008, Restas A, 2006, 
Berni JAJ, 2009). 
- Trong lĩnh vực khảo cổ học và kiến trúc: dữ 
liệu ảnh máy bay không người lái kết hợp với các 
dữ liệu quét mặt đất được sử dụng để thành lập 
mô hình 3D thể hiện các khu vực và cấu trúc nhân 
tạo (Cabuk A, 2007, Lambers K, 2007, Oczipka M, 
2009, Verhoeven GJJ, 2009) 
- Trong lĩnh vực môi trường: các thiết bị bay 
không người lái (UAV) với ưu điểm bay thường 
xuyên, nhanh chóng và giá thành thấp là lựa chọn 
tối ưu cho các mục đích giám sát môi trường đất 
và nước tại nhiều thời điểm khác nhau (Thamm H 
P, 2006, Niethammer U, 2010), phân tích nhiệt 
(Hartmann W, 2012), giám sát núi lửa (Smith JG, 
2009), giám sát biến động đường bờ, tính toán 
khối lượng khai khai thác, 
- Trong lĩnh vực đo đạc và bản đồ: dữ liệu ảnh 
máy bay không người lái được sử dụng nhiều để 
lập các bản đồ giao thông (Zhang C, 2008), bản đồ 
địa hình, địa chính, bản đồ hiện trạng sử dụng đất 
(Manyoky M, 2011), thành lập mô hình số độ cao, 
mô hình số bề mặt,...( M. Uysal, 2015) 
- Quản lý khẩn cấp: Thiết bị UAV có thể triển 
khai trên những khu vực bị ô nhiễm, những khu 
vực xảy ra thiên tai, dịch họa mà không gây bất kỳ 
nguy hiểm nào đối với các nhà khai thác hoặc bất 
kỳ hoạt động khảo sát nào trong quá trình thực 
hiện do đó nó được sử dụng nhiều trong việc thu 
thập thông tin của những khu vực này. 
 Bùi Ngọc Quý và Phạm Văn Hiệp/Tạp chí Khoa học Kỹ thuật Mỏ - Địa chất 58 (4), 201-211 203 
Bảng 1. So sánh một số tiêu chí của thiết bị UAV dùng bệ phóng và thiết bị Drone lên thẳng. 
Việc sử dụng các thiết bị UAV giúp ta có thể 
nhanh chóng thu được những hình ảnh phục vụ 
cho việc đánh giá tác động sớm và lập kế hoạch 
giải cứu, hỗ trợ một cách chính xác và hiệu quả 
hơn (Chou T-Y, 2010, Haarbrink RB, Koers E, 
2006). 
2.2. Ở Việt Nam 
Ở nước ta các thiết bị bay không người lái 
(UAV) đã được Cục bản đồ - Bộ tổng tham mưu 
quan tâm đầu tư nghiên cứu phục vụ các mục đích 
quân sự trong những năm qua. Đến nay, các thiết 
bị UAV đã được nghiên cứu mở rộng ra tại nhiều 
cơ quan đơn vị như Viện khoa học Đo đạc và Bản 
đồ Việt Nam, các cơ sở đào tạo và nghiên cứu khoa 
học trong lĩnh vực Trắc địa - Bản đồ...(Lê Đại Ngọc, 
2010, Đào Ngọc Long, 2011, Phan Văn Lâm, 2014). 
Dữ liệu ảnh thu nhận từ các thiết bị UAV hiện 
nay được sử dụng cho nhiều mục đích khác nhau 
cả quân sự và dân sự. Trong các ứng dụng này dữ 
liệu ảnh UAV chủ yếu sử dụng cho công tác thành 
lập các loại bản đồ như: bản đồ địa hình, bản đồ 
địa chính (Đào Ngọc Long, 2011); phục vụ 
các công tác giám sát và thu thập thông tin địa 
không gian (Lê Đại Ngọc, 2010, Phan Văn Lâm, 
2014, Bùi Ngọc Quý, 2015), đặc biệt bước đầu đã 
có những ứng dụng sử dụng ảnh chụp (UAV) trong 
công tác thành lập các mô hình số độ cao (DEM), 
mô hình số bề mặt (DSM) và một số dạng sản 
phẩm bản đồ khác (Bùi Tiến Diệu, 2016). Mặc dù 
đã có một số nghiên cứu về thành lập mô hình 3D 
từ dữ liệu ảnh chụp UAV nhưng hầu hết các nghiên 
cứu này đều tập trung nghiên cứu xử lý dữ liệu 
ảnh của các thiết bị bay không người lái chuyên 
nghiệp có giá thành cao như Trimble UX5 (Lê Đại 
Ngọc, 2010) mà chưa quan tâm đầu tư nghiên cứu 
việc thành lập bản đồ đặc biệt là thành lập các mô 
hình 3D từ dữ liệu thu nhận của các thiết bị bay 
không người lái phổ thông có giá thành và chi phí 
thấp như Inspire, Pocket Drone, Polyplane, 
Samara,...Do đó, cần có những nghiên cứu xây 
dựng các mô hình 3D từ dữ liệu của các thiết bị bay 
không người lái phổ thông để tạo ra những sản 
phẩm có chi phí thấp mà vẫn đảm bảo được độ 
chính xác. 
3. Thành lập mô hình 3D từ ảnh chụp máy 
bay không người lái 
Tiêu chí Dùng bệ phóng Drone lên thẳng 
Công việc Thành lập bản đồ khu vực rộng 
Thành lập bản đồ khu vực nhỏ; 
bay chụp kiểm tra 
Ứng dụng 
Khảo sát, nông nghiệp, GIS, môi 
trường, xây dựng, 
Quay phim, chụp ảnh, khảo sát, 
xây dựng, 
Độ phân giải mặt đất (GSD) Có thể đạt 1.5 cm/pixcel Có thể đạt 0.1 cm/pixcel 
Tốc độ bay Cao (40÷90 km/h) Thấp (14÷60 km/h) 
Thời gian bay Dài (70÷90 phút) Ngắn (15÷30 phút) 
Diện tích bay chụp Rộng Nhỏ 
Cách thức cất/hạ cánh Dùng bệ phóng/Bung dù Lên thẳng 
Khu vực cất/hạ cánh Rộng Nhỏ 
(a) (b) 
204 Bùi Ngọc Quý và Phạm Văn Hiệp/Tạp chí Khoa học Kỹ thuật Mỏ - Địa chất 58 (4), 201-211 
Loại máy T600 Tốc độ cất/hạ cánh tối đa 5/4 (m/giây) 
Trọng lượng 
3060 g (bao gồm cánh 
quạt, pin, máy ảnh) 
Tốc độ bay 
22 m/giây (chế độ ATTI, 
không có gió) 
Hệ thống định vị 
GPS 
Vertical: 0.5 m; 
Horizontal: 2.5 m 
Độ cao bay so với mực 
nước biển 
4500 m (Phần mềm giới hạn 
120 m so với vị trí cất cánh) 
Max Angular 
Velocity 
Pitch: 300°/giây; Yaw: 
150°/giây 
Tốc độ gió tối đa để thiết bị 
hoạt động 
10 m/giây 
Góc nghiêng tối đa 35° Thời gian bay tối đa Khoảng 18 phút 
Loại camera X3 
Chế độ 
chụp ảnh 
Chụp ảnh đơn 
Kiểu model FC350 Burst shooting: 3/5/7 frames 
Độ phân giải 12.4M 
Auto Exposure Bracketing (AEB): 3/5 
bracketed frames at 0.7EV Bias 
Kích thước ảnh 4000x3000 Time-lapse 
Tốc độ màn chập điện tử 8 - 1/8000 giây 
Định dạng 
dữ liệu 
FAT32/exFAT 
Góc chụp (FoV) 94° Ảnh: JPEG, DNG 
CMOS Sony EXMOR 1/2.3 Video: MP4/MOV (MPEG-4 AVC/H.264) 
Ống kính máy ảnh 
20mm; f/2.8 - ∞ Hỗ trợ thẻ 
nhớ 
Micro SD 
Anti-distortion Tối đa 64 GB, Class 10 
3.1. Khu vực thực nghiệm 
Khu vực thực nghiệm là khu vực nằm dọc bờ 
đập hồ Suối hai đây là một hồ nước ngọt nhân tạo 
nằm dưới chân núi Ba Vì, Thành phố Hà Nội (Hình 
1). 
3.2. Thiết bị thực nghiệm 
Bảng 2. Một số thông số kỹ thuật cơ bản của thiết bị Drone InSpire 1. 
Bảng 3. Một số thông số kỹ thuật cơ bản của Camera X3. 
 Bùi Ngọc Quý và Phạm Văn Hiệp/Tạp chí Khoa học Kỹ thuật Mỏ - Địa chất 58 (4), 201-211 205 
Trước khi tiến hành thực nghiệm chúng tôi đã 
tiến hành khảo sát 1 số loại thiết bị UAV trong thực 
tế hiện nay và thấy rằng có nhiều chủng loại khác 
nhau, tuy nhiên trong các đơn vị đo đạc - bản đồ 
hiện nay các thiết bị UAV được chia làm 2 loại 
chính là lên thẳng và dùng bệ phóng. Trong phạm 
vi nghiên cứu này chúng tôi đã tiến hành nghiên 
cứu và so sánh một số tiêu chí (Bảng 1) của thiết 
bị UAV dùng bệ phóng và thiết bị Drone lên thẳng. 
Từ các phân tích, so sánh trên chúng tôi lựa 
chọn sử dụng thiết bị Drone InSpire 1 với camera 
X3 để thực hiện công tác bay chụp cho khu vực 
thực nghiệm. 
3.3. Quy trình công nghệ thành lập mô hình 
3D từ dữ liệu ảnh chụp UAV 
Công tác thành lập mô hình 3D từ dữ liệu ảnh 
chụp UAV được thực hiện theo quy trình công 
nghệ (Hình 2). 
3.4. Công tác thiết kế bay chụp 
3.4.1. Công tác đo khống chế 
Việc lựa chọn điểm khống chế, đo lưới được 
thực hiện bằng phương pháp đo tĩnh và được đo 
bằng máy thu GPS của hãng Trimble loại máy R3. 
Số lượng điểm khống chế ảnh gồm 2 điểm gốc tọa 
độ nhà nước VN2000 (điểm 103504 và 103505) 
và 8 điểm khống chế trong đó 5 điểm sẽ được sử 
dụng cho công tác tính toán, 3 điểm còn lại được 
dùng để kiểm tra. Do địa hình của khu vực thực 
nghiệm có chênh cao không lớn (chênh cao giữa 
điểm cao nhất và thấp nhất <20 m) do vậy có thể 
dễ dàng bố trí trải đều các điểm khống chế trong 
phạm vi thực nghiệm (Hình 3). 
206 Bùi Ngọc Quý và Phạm Văn Hiệp/Tạp chí Khoa học Kỹ thuật Mỏ - Địa chất 58 (4), 201-211 
3.4.2. Công tác chụp ảnh địa hình phục vụ công tác 
xây dựng DSM, DEM 
Quá trình thiết kế bay chụp được thực hiện 
trên phần mềm Map Pilot, đây là phần mềm 
chuyên dụng được xây dựng để thiết kế tuyến bay 
tích hợp với nền bản đồ Google map. Khu vực thực 
nghiệm được thiết kế bay gồm 13 dải bay ở độ cao 
bay chụp là 100m so với vị trí cất cánh và có độ 
phủ trùm ảnh là 80% -75% (Hình 4). 
Sau khi thiết kế tuyến bay và đo khống chế 
ngoại nghiệp, ta cần tiến hành kiểm tra hệ thống 
UAV xem có đạt được các yêu cầu cho công tác bay 
chụp không, nếu đạt được những yêu cầu này thì 
ta mới tiến hành bay chụp. 
Trước khi bay chụp tại thực địa, cần phải tiến 
hành kiểm tra không gian xung quanh vị trí được 
lựa chọn phục vụ cho cất, hạ cánh an toàn, bao 
gồm: xác định khả năng thông thoáng để thu tín 
hiệu GPS được tót nhất, ước lượng gần đúng chiều 
cao một só đói tượng cao nhất trong khu chụp 
(nhà cao tầng, cây, cột ăng ten, đường dây điện...) 
và đặc biệt lưu ý đến vị trí của các trạm thu phát 
sóng (truyền hình, điện thoại di động, rada...) xuất 
hiện trong khu chụp, vì có thể gây ảnh hưởng 
nhiễu đến bộ điều khiển của thiết bị bay không 
người lái UAV. 
3.4.3. Công tác bay chụp phục vụ thành lập mô hình 
ảnh bề mặt 3D 
Việc lập mô hình ảnh 3D ngoài nền DEM thì 
các yếu tố địa vật 3D là vô cùng quan trọng, trong 
công tác thành lập mô hình 3D từ dữ liệu UAV 
ngoài việc chụp ảnh để xây dựng DEM thì các yếu 
tố bề mặt được chụp theo một quy trình khác 
(Hình 5) do đó việc thiết kế tuyến bay cũng như 
các tham số cho camera về góc nghiêng, mật độ 
ảnh, phương chụp, là rất cần thiết. Trong phạm 
vi nghiên cứu của đề tài chúng tôi đã tiến hành 
chụp ảnh 1 phần khu vực nghiên cứu (Hình 5) để 
xây dựng các yếu tố địa vật với tham số được thiết 
kế trong Bảng 4. 
Loại UAV Ngày chụp Thời gian cất cánh Vị trí cất cánh Độ cao bay 
Inspire 1 15/4/2017 13h23 21.165659o / 105.381867o 60 m 
Kiểu đường bay 
Phạm vi ca 
bay 
Độ phủ của ảnh Góc nghiêng của máy ảnh Thời gian bay 
Hai tuyến vuông góc 284x162m 80%-75% 60o 14 phút 8 giây 
Bảng 4. Các tham số thiết kế cho quá trình bay chụp ảnh UAV phục vụ thành lập mô hình 3D. 
 Bùi Ngọc Quý và Phạm Văn Hiệp/Tạp chí Khoa học Kỹ thuật Mỏ - Địa chất 58 (4), 201-211 207 
3.5. Xử lý dữ liệu ảnh chụp 
3.5.1. Quy trình xử lý dữ liệu ảnh UAV phục vụ công 
tác thành lập mô hình DSM và DEM 
Quá trình này chúng tôi tiến hành sử dụng 
phần mềm Pix4Dmapper để thực hiện việc xử lý 
ảnh sau khi bay chụp. Trước khi tiến hành xử lý 
khớp ảnh trên phần mềm, tiến hành truy cập vào 
thư mục lưu ảnh trong máy tính, xoá bỏ các tấm
 ảnh chụp thừa (các tấm ảnh này thường sinh ra 
khi mỗi lần máy bay cất cánh). 
- Kiểm tra các thông số máy ảnh: 
Để có hình ảnh chất lượng tốt, cần thiết phải 
xác định giá trị biến dạng do ống kính gây ra. Các 
tham số của máy ảnh sẽ được nhập vào trong phần 
khai báo về máy ảnh để phần mềm có thể khử sai 
số biến dạng ống kính trong quá trình xử lý ảnh. 
- Các bước tiến hành xử lý ảnh UAV phục vụ 
xây dựng DSM và DEM: 
+ Tiến hành nhập toàn bộ ảnh chụp vào 
chương trình Pix4Dmapper. Những tấm ảnh này 
có toạ độ theo toạ độ của tuyến bay được thiết kế 
(thường là hệ toạ độ WGS-84); 
+ Nhập và khai báo các điểm khống chế ảnh ở 
cùng hệ toạ độ với hệ toạ độ của ảnh chụp; 
+ Tiến hành đánh dấu các điểm khống chế 
mặt đất trên các tấm ảnh. Ở bước này cần chú ý để 
tăng độ chính xác thì những điểm khống chế nào 
có trên ảnh thì cần phải đánh dấu hết, đồng thời 
tiến hành nhập các thông số cần thiết cho các loại 
dữ liệu đầu ra. 
+ Tiến hành quá trình khớp ảnh và tạo đám 
mây điểm (Point Cloud) cho khu vực thực nghiệm. 
+ Từ dữ liệu Point cloud tiến hành tạo mô 
hình số bề mặt (DSM), sau khi có kết quả DSM 
chúng ta dựa vào chỉ số màu của các điểm point 
cloud và độ dốc của địa hình tiến hành lọc lấy các 
điểm mặt đất sau đó sử dụng phương pháp nội suy 
liền kề (neighbor) để loại bỏ độ cao địa vật. Kết 
quả ta thu được dữ liệu độ cao của toàn bộ các 
điểm mặt đất. Từ dữ liệu này tiến hành nội suy ra 
mô hình DEM. 
3.5.2. Kết quả tạo mô hình DSM và DEM 
Sau quá trình xử lý dữ liệu theo quy trình hình 
6 chúng ta thu được kết quả mô hình số bề mặt 
(DSM) và mô hình số độ cao (DEM) của khu vực 
thực nghiệm. 
3.6. Xử lý dữ liệu ảnh chụp nghiêng để tạo các 
đối tượng 3D bề mặt 
Sau quá trình xử lý tạo mô hình DSM và bình 
đồ ảnh tiến hành nhập dữ liệu ảnh nghiêng đã 
chụp ở mục 3.4.3 chúng tôi tiến hành xử lý dữ liệu 
và tạo bề mặt 3D theo hình ảnh thực của địa vật. 
Kết quả của quá trình này là tạo ra mô hình mô 
hình 3D cho khu vực nghiên cứu (Hình 8). 
(a) 
(b) 
208 Bùi Ngọc Quý và Phạm Văn Hiệp/Tạp chí Khoa học Kỹ thuật Mỏ - Địa chất 58 (4), 201-211 
Bảng 5: Kết quả kiểm tra độ chính xác mặt bằng và độ cao. 
TT Tên điểm Sai số theo trục X(m) Sai số theo trục Y(m) Sai số theo trục Z(m) 
Các điểm tham gia tính toán 
1 GCP12 -0.005 0.002 0.005 
2 GCP15 0.021 0.003 0.010 
3 GCP16 -0.010 -0.005 -0.009 
4 GCP17 -0.011 -0.003 0.012 
5 GCP18 0.010 -0.004 -0.067 
Các điểm kiểm tra 
1 GCP11 0.016 0.025 0.069 
2 GCP14 -0.001 0.003 -0.007 
3 GCP19 -0.001 0.007 0.009 
Sai số trung phương 0.004 0.003 0.012 
Từ kết quả thực nghiệm kiểm tra độ chính xác 
mặt bằng và độ cao (Bảng 5) có thể thấy rằng độ 
chính xác mặt bằng có thể đạt được là 2.5 cm và độ 
chính xác độ cao có thể đạt được là 6,9 cm. Độ 
chính xác mặt bằng và độ cao có thể đạt được như 
vậy là do tỷ lệ ảnh lớn, phạm vi bay chụp nhỏ và 
địa hình khu vực thực nghiệm tương đối bằng 
phẳng. Như vậy, có thể nói rằng việc ứng dụng dữ 
liệu UAV trong thành lập các mô hình 3D bề mặt 
thực là hoàn toàn khả thi và đảm bảo được độ 
chính xác cho những khu vực có địa hình tương tự. 
4. Kết luận 
Các thiết bị bay không người lái (UAV) giá rẻ 
đã mở ra cơ hội mới cho công tác thu thập dữ liệu 
ảnh có độ phân giải cao phục vụ công tác thành lập 
và hiện chỉnh các loại bản đồ cho những khu vực 
có diện tích vừa và nhỏ. 
 Bùi Ngọc Quý và Phạm Văn Hiệp/Tạp chí Khoa học Kỹ thuật Mỏ - Địa chất 58 (4), 201-211 209 
Kết quả thực nghiệm cho thấy, công nghệ bay 
chụp ảnh bằng thiết bị UAV (loại máy Inspire1) đã 
tạo ra mô hình 3D với độ chính xác cao, đồng thời 
còn tạo ra sản phẩm bình đồ trực ảnh với độ chi 
tiết và độ phân giải mặt đất cao do độ cao bay chụp 
thấp. 
Tuy nhiên, trong quá trình thực nghiệm với 
thiết bị bay chụp UAV giá rẻ Inspire1 cũng cho 
thấy những hạn chế nhất định như: thời gian bay 
chụp của thiết bị này thường không cao khoảng 15 
đến 30 phút (do dung lượng của pin thấp), hạn chế 
trong điều kiện thời tiết xấu (gió to, mưa bão),... 
Mặc dù vậy, máy bay UAV giá rẻ cũng mang lại 
một tiềm năng lớn cho công tác thu thập dữ liệu 
địa hình phục vụ công tác thành lập bản đồ đặc 
biệt là các bản đồ hiện trạng, mô hình 3D tỷ lệ lớn 
cho những khu vực có diện tích nhỏ. Đây là thiết bị 
có chi phí đầu tư thấp nhưng lại cơ động trong 
công tác bay chụp và thu thập dữ liệu, thích ứng 
với mọi loại địa hình (nhất là đối với các thiết bị 
lên thẳng). 
Tài liệu tham khảo 
Berni, J. A. J., Zarco-Tejada, P. J., Suárez, L., Fereres, 
E., 2009. “Thermal and narrowband 
multispectral remote sensing for vegetation 
monitoring from an unmanned aerial 
vehicle”.Trans Geosci Remote Sens 47. 722-738. 
Bùi Ngọc Quý, 2015. "Khả năng ứng dụng mô hình 
Cyber City trong công tác quy hoạch đô thị", 
Hội nghị GIS Toàn quốc 2015. 
Bùi Ngọc Quý, 2015. “Nghiên cứu xây dựng mô 
hình Cyber City phục vụ cho việc mô hình hóa 
bề mặt và định hướng quy hoạch không gian”, 
Báo cáo tổng kết đề tài nghiên cứu khoa học và 
công nghệ cấp cơ sở, T15-33. 
Bùi Tiến Diệu, Nguyễn Cẩm Vân, Hoàng Mạnh 
Hùng, Đồng Bích Phương, Nhữ Việt Hà, Trần 
Trung Anh, Nguyễn Quang Minh, 2016. “Xây 
dựng mô hình số bề mặt và bản đồ trực ảnh sử 
dụng công nghệ đo ảnh máy bay không người 
lái (UAV)”, Hội nghị Khoa học: Đo đạc Bản đồ với 
ứng phó biến đổi khí hậu. 
Cabuk, A., Deveci, A., Ergincan, F., 2007. 
“Improving heritage documentation”. GIM Int 
21(9). 
Chou, T.Y., Yeh, M. L., Chen, Y. C., Chen, Y. H. 2010. 
“Disaster monitoring and management by the 
unmanned aerial vehicle technology”, In: Int. 
Archives of Photogrammetry, Remote Sensing 
and Spatial Information Sciences, Vienna, 
Austria, 38(7B):137-142 
Đào Ngọc Long, 2011. “Nghiên cứu ứng dụng công 
nghệ thành lập bản đồ (địa hình và địa chính) 
từ ảnh chụp bằng máy chụp ảnh phổ thông lắp 
trên máy bay không người lái M100-CT điều 
khiển bằng sóng Radio”, Đề tài cấp Bộ Tài 
nguyên và Môi trường. 
Everaerts, J., 2008. “The Use of Unmanned Aerial 
Vehicles (UAVS) for Remote Sensing and 
Mapping”, In: Int. Archives of 
Photogrammetry, Remote Sensing and Spatial 
Information Sciences, Beijing, China, pp1187-
1192 
Grenzdörffer, G. J., Engel, A., Teichert, B.,2008. 
“The photogrammetric potential of low-cost 
UAVs in forestry and agriculture”. Int. Archives 
of Photogrammetry, Remote Sensing and 
SpatialInformation Sciences. Beijing, China, 
2008 37(B1). 1207-1213. 
Haarbrink, R. B., Koers, E., 2006. “Helicopter UAV 
for Photogrammetry and Rapid Response”, Int. 
Archives of Photogrammetry, Remote Sensing 
and Spatial Information Sciences, Antwerp, 
Belgium, 36(1/W44) 
Hartmann, W., Tilch, H. S., Eisenbeiss, H., 
Schindler, K., 2012. “Determination of the UAV 
position by automatic processing of thermal 
images”, Int. Archives of Photogrammetry, 
Remote Sensing and Spatial Information 
Sciences, Melbourne, Australia. 
Kenneth David Mankoff, and Tess Alethea Russo, 
2013. “The Kinect: a low-cost, high-resolution, 
short-range 3D camera”, Earth Surface 
processes and Landforms, N0 38, pp 926-936 
Lambers, K., Eisenbeiss, H., Sauerbier, M., 
Kupferschmidt, D., Gaisecker, T., Sotoode,h S., 
Hanusch, T., 2007. “Combining 
photogrammetry and laser scanning for the 
recording and modeling of the late 
210 Bùi Ngọc Quý và Phạm Văn Hiệp/Tạp chí Khoa học Kỹ thuật Mỏ - Địa chất 58 (4), 201-211 
intermediate period site of Pinchango Alto, 
Palpa, Peru”, J Archaeol Sci 34(10).1702-1712. 
Lê Đại Ngọc, 2010. Hệ thống máy bay không người 
lái UAV phục vụ thu thập thông tin ảnh, Chuyên 
san Thông tin địa hình quân sự, Cục Bản đồ, Bộ 
Tổng tham mưu. 
M. Uysal, A.S.Toprak, N. Polat, 2015. “DEM 
generation with UAV photogrammetry and 
accuracy analysis in sahitler hill”, AKU,Faculty 
of Engineering GeomaticsDep, 03200 
Afyonkarahisar, Turkey 
Manyoky, M., Theiler, P., Steudler, D., Eisenbeiss, 
H., 2011. “Unmanned aerial vehicle in 
cadastral applications”, Int. Archives of 
Photogrammetry, Remote Sensing and Spatial 
Information Sciences, Zurich, Switzerland, 38 
(1/C22) 
Martinez, J. R., Merino, L., Caballero, F., Ollero, A., 
Viegas, D. X., 2006. “Experimental results of 
automatic fire detection and monitoring with 
UAVs”. For Ecol Manag 234S. S232 
Newcombe, L., 2007. “Green fingered UAVs. 
Unmanned Vehicle”. 
Niethammer, U., Rothmund, S., James, M. R., 
Traveletti, J., Joswig, M., 2010. “UAV-based 
remote sensing of landslides”, Int. Archives of 
Photogrammetry, Remote Sensing and Spatial 
Information Sciences, Newcastle upon Tyne, 
UK. 
Oczipka, M., Bemman, J., Piezonka, H., 
Munkabayar, J., Ahrens, B., Achtelik, M., 
Lehmann, F., 2009. “Small drones for geo-
archeology in the steppes: locating and 
documenting the archeological heritage of the 
Orkhon Valley in Mongolia”.Remote Sens 
Environ Monit GIS Appl Geol 7874. 787406-1 
Phan Văn Lâm, Hoàng Mạnh Hùng, 2014. “Giới 
thiệu hệ thống máy bay nhỏ không người lái 
cánh bằng (UAS)-Trimble UX5 phục vụ thu 
thập dữ liệu địa không gian”, Chuyên san Thông 
tin địa hình quân sự, Cục Bản đồ Bộ Tổng tham 
mưu. 
Restas, A., 2006. “The regulation unmanned aerial 
vehicle of the Szendro fire department 
supporting fighting against forest fires 1st in 
the world”. For Ecol Manag 234S. 
Smith, J. G., Dehn, J., Hoblitt, R. P., LaHusen, R. G., 
Lowenstern, J. B., Moran, S. C., McClelland, L., 
McGee, K. A., Nathenson, M., Okubo, P. G., 
Pallister, J. S., Poland, M. P., Power, J. A., 
Schneider, D. J., Sisson, T. W., 2009. “Volcano 
monitoring”. Geological Monitoring, Geological 
Society of America, Eds Young and Norby, 273-
305, doi: 10.1130/2009 
Thamm, H. P., Judex, M., 2006. “The “Low cost 
drone”-An interesting toofor process 
monitoring in a high spatial and temporal 
resolution”, IntArchives of Photogrammetry, 
Remote Sensing and Spatial Information 
Sciences, Enschede, The Netherlands. 
Verhoeven, G. J. J., 2009. “Providing an 
archeological bird’s-eye view - an overall 
picture of Ground- based means to execute 
low-altitude aerial photography (LAAP) in 
Archeology”. Archaeol Prospect 16. 233-249. 
Zhang, C., 2008. “An UAV-based photogrammetric 
mapping system for road condition 
assessment”, In: International Archives of 
Photogrammetry, Remote Sensing and Spatial 
Information Science, Beijing, China. 
 Bùi Ngọc Quý và Phạm Văn Hiệp/Tạp chí Khoa học Kỹ thuật Mỏ - Địa chất 58 (4), 201-211 211 
ABSTRACT 
Research on 3D model from unmanned aerial vehicle (UAV) images 
Quy Ngoc Bui 1, Hiep Van Pham 1 
1 Faculty of Geomatics and Land Administration, Hanoi University of Mining and Geology, Vietnam 
Unmanned Aerial Vehicles (UAV) is being used extensively in the field of mapping. However, 
practical applications nowadays mainly use UAV equipment to fly and create terrain and cadastral maps 
primarily without much research into 3D modeling and 3D mapping from UAV data. The objective of this 
paper is to study the 3D model of Suoi Hai reservoir in Ba Vi district from UAV image data captured from 
Drone Inspire 1 equipment. There are two procedures: First, take photos for the image processing of 
Drone Inspire 1 (a cheap UAV device) and perform image matching, point cloud, Surface model (DSM) 
from which to calculate the establishment of digital elevation model (DEM); The second is a tilted 
photograph to capture surface elements of the terrain to make object models on the surface and to create 
real 3D model of terrain surfaces.