Hệ thống máy quét Laser 3D trên ba lô – Số 2

Image Content

Antero Kukko, Harri Kaartinen và Juho-Pekka Virtanen

ANTHI Việt Nam dịch và biên soạn

TREO LẮP THIẾT BỊ DỄ DÀNG

Toàn bộ thiết bị trong Bảng 1 được thiết kế tích hợp lắp đặt trong một ba lô đeo vai kích thước chuẩn. Ý tưởng gói gọn các cảm biến trong một chiếc ba lô duy nhất bằng hệ thống khung giá treo chắc chắn được hiện thực hóa với Akhka PLR R2, việc đóng gói hệ thống trong ba lô giúp tối ưu hóa khả năng cơ động trên thực địa, giảm thiểu biến dạng méo hình khi thu thập số liệu cũng như loại bỏ việc phải định chuẩn lại hệ thống thường xuyên. Phiên bản tiếp thep Akhka R2X được nhóm thiết kế điều chỉnh thêm một số hợp phần nữa, trong đó có việc đưa vào sử dụng tia sáng laser 1.550 nano mét để xác định khoảng cách. Hệ thống cũng sử dụng phiên bản máy quét cạnh dài thế hệ mới nhất của hãng FARO có trọng lượng nhẹ và kích thước nhỏ, rất phù hợp với thiết kế hệ thống trên ba lô. Các dự án thu thập số liệu thực địa với Akhka R2X sử dụng cả hai loại máy quét của FARO là Focus3D X330 cho khoảng cách quét lên đến 300 mét và Focus3D X130 có khoảng cách quét lên đến 150 mét. Điểm đặc biệt của các máy quét FARO là sự đồng nhất trong kích thước thiết kế, vì vậy cùng một hệ thống khung thép của ba lô, có thể lựa chọn lắp đặt các loại máy quét như S120, X130 và X330 mà không gặp phải bất kỳ khó khăn nào. Ngoài ra Akhka R2X cũng được thiết kế với tùy chọn lắp đặt trên phương tiện di chuyển như ô tô hoặc tàu thuyền trên sông, điều này đảm bảo khả năng đáp ứng yêu cầu thu thập số liệu ở những khu vực và môi trường khác nhau, cũng như đáp ứng nhu cầu đa dạng trong thu thập số liệu thực địa.

ĐO ĐẠC CHÍNH XÁC LỚP THỰC PHỦ

Hệ thống máy quét di động cá nhân Akhka R2 cho phép người điều khiển có thể di chuyển vào, ra và xung quanh khu vực hoạt động trong khi vẫn thu thập số liệu cảnh quan xung quanh với tốc độ cao và độ chính xác lên tới mm. Điều này đặc biệt quan trọng đối với yêu cầu thu thập số liệu thực phủ và rừng. Hình 2 thể hiện toàn cảnh khu rừng được ghi nhận bởi hệ thống Akhka R2X. Toàn bộ khu vực lấy mẫu được thu nhận bằng việc đi thẳng vào trong rừng theo các hướng khác nhau để tạo ra tập hợp số liệu phủ trùm toàn bộ khu lấy mẫu. Số liệu thu được thể hiện rõ ràng đặc tính đại diện của khu vực mẫu (số lượng cây có cùng các đặc tính trong khu mẫu), địa hình mặt đất, tính toán chính xác số lượng cành, thể tích tán cây cũng như diện tích phủ trùm phục vụ cho tính toán sinh khối khu mẫu.

NGHIÊN CỨU CÁC HỐ TRŨNG VÀ MIỆNG NÚI LỬA

Khả năng thu thập số liệu địa hình một cách chính xác sử dụng hệ thống máy quét di động cá nhân Akhka R2X cho phép thu thập và mô tả chi tiết lại tất cả các dạng địa hình phục vụ cho các phân tích cũng như làm do ảnh hưởng của các hoạt động địa chất đặc biệt như các hố sụt lún, các vùng trũng hay miệng núi lửa. Hơn thế nữa, số liệu từ các hệ thống PLS còn được sử dụng để bổ sung hoặc giúp xác thực số liệu từ các hệ thống cảm biến số liệu khác có độ chính xác và chi tiết thấp hơn. Hình 3 thể hiện đám mây điểm 3D thu được từ miệng núi lửa cũ Kaali, vùng Saaremaa, Estonia, tạo thành bản đồ mô tả đúng hình dạng và kích thước của miệng núi lửa này. Cùng với các mô hình 3D tổng quan hình thành từ đám mây điểm, số liệu quét với độ phân giải rất cao (mật độ điểm đo dày đặc) còn có thể sử dụng phục vụ cho các phân tích sâu hơn của các nhà khoa học thuộc chuyên ngành đặc thù này.

NGHIÊN CỨU NGẬP LỤT

Trong những nhiệm vụ nghiên cứu đặc thù như hình dạng các con sông, động lực dòng chảy do thay đổi địa hình, địa mạo khu vực hay các hiện tượng tự nhiên là thành quả của quá trình chuyển động của nước, gió, băng tuyết … hệ thống Akhka R2X có khả năng tạo ra tập hợp số liệu chi tiết thể hiện mối quan hệ mở rộng của sự thay đổi trong tự nhiên dưới dạng các mô hình 3D giúp giám sát quá trình vận động như lũ lụt và gió (tốc độ và hướng gió). Ví dụ mô hình thủy lực của hệ thống dòng chảy được hưởng lợi rất nhiều từ việc tái dựng chi tiết các chu kỳ ngập lụt có liên hệ tới việc các đặc tính tích trữ nước cũng như địa hình lòng sông. Hình 4 thể hiện khu vực xói mòn và thay đổi bởi tác động của quá trình ngập lụt ghi nhận bằng hệ thống Akhka R2 tại Rambla de la Viuda, vùng Valencia, Tây Ban Nha. Mô hình này được tái dựng để thể hiện những thay đổi do ảnh hưởng của tình trạng ngập lụt trên sông kết hợp với các đặc địa khác như hình thái dòng sông, địa hình ven bờ, địa hình lòng sông trong quá trình mô hình hóa động lực dòng chảy.

QUY HOẠCH ĐÔ THỊ

Với đặc tính cơ động trên vai, hệ thống Akhka PLS R2 có khả năng thu thập số liệu thực địa chi tiết trong khi vẫn di chuyển bình thường với tốc độ của người đi bộ. Chính bởi khả năng ghi nhận số liệu ở tốc độ cao giúp cho hệ thống này có khả năng đo đạc ở các khu vực đông đúc, nhiều người qua lại như đô thị. Hình 5 thể hiện một khu vực đô thị được tái dựng trong mô hình 3D sử dụng số liệu do Akhka R2X cung cấp, số liệu này cho chúng ta thấy rõ PLS hoàn toàn có khả năng sử dụng trong các ứng dụng điều tra khảo sát hiện trạng đô thị, xây dựng quy hoạch phát triển, lập phương án định hướng cho các khu vực mới cũng như xây dựng hồ sơ hoàn công cho các công trình xây dựng ở những quy mô khác nhau.

ĐỊNH HƯỚNG TƯƠNG LAI

Rõ ràng với những lợi thế to lớn mà PLS hay các hệ thống quét mặt đất dưới dạng ba lô đem lại, đây sẽ là giải pháp thu thập số liệu vô cùng tiềm tăng trong rất nhiều lĩnh vực ứng dụng của cuộc sống, đặc biệt trong các ứng dụng đòi hỏi số liệu thu được có độ chi tiết, tính đồng nhất và độ chính xác cao như trong xây dựng công trình, quy hoạch đô thị, điều tra hiện trạng. Chúng ta cũng hoàn toàn tin tưởng vào khả năng hiện thực hóa các hệ thống quét di động cá nhân PLS trên nền tảng Akhka R2 bởi các cảm biến số liệu ngày càng nhỏ hơn, nhanh hơn và gọn nhẹ hơn, đảm bảo đáp ứng các yêu cầu sử dụng cả trong phòng và ngoài trời, bên cạnh đó là khả năng tích hợp dễ dàng giữa các hợp phần cấu thành và hệ thống phần mềm điều khiển thu ghi số liệu thực địa và xử lý số liệu trong phòng. Những điểm quan trọng mà người sử dụng dành nhiều sự quan tâm cho các hệ thống PLS tương lai bao gồm số lượng các cảm biến số liệu, độ chính xác phép định vị (GNSS và INS), tốc độ quét ngang dọc, độ chính xác của máy quét, khoảng cách quét tối thiểu và tối đa. Rõ ràng vẫn còn nhiều việc phải làm để có được một giải pháp PLS hoàn chỉnh, nhưng với bất kể lý do gì đây vẫn sẽ là giải pháp của tương lai mà bất kỳ người sử dụng nào cũng cần để mắt tới.

Hình 1. Hệ thống Akhka R2 có thiết kế phù hợp với mục đích thu thập số liệu chi tiết ở các khu vực địa hình phức tạp, nhiều đối tượng cần quan tâm. Hệ thống bao gồm máy quét laser 3D, hệ thống định vị dẫn đường GNSS-IMU, máy tính bảng siêu bền hỗ trợ điều khiển thu ghi số liệu, tất cả được tích hợp trong một ba lô khung thép trọng lượng đủ để đeo vai thời gian dài. khong co j o day ca dau nhe cac ban

Hình 2. Số liệu một khu vực rừng lấy mẫu thu thập bằng hệ thống PLS Akhka R2X. Không chỉ thu thập số liệu địa hình mà còn ghi nhận đầy đủ hệ thống cành, mô hình tán cây, các tán rừng khác nhau. Hệ thống quét di động có khả năng tiếp cận mọi dạng địa hình rừng, ảnh màu được tổng hợp từ các điểm đo với mật độ dày đặc. Có khả năng đo đạc tính toán trực tiếp trên mô hình 3D khu vực rừng lấy mẫu trực tiếp trên máy tính.

Hình 3.  Mô hình đám mây điểm 3D thể hiện ảnh hưởng cấu trúc miệng núi lửa Kaali, số liệu thu thập bởi hệ thống Akhka R2X. Màu sắc khác nhau của đám mây điểm trên mô hình thể hiện mật độ điểm và trình tự các phiên thu thập số liệu khác nhau (từ 0 đến 42 phiên). Hố có độ sâu 25 mét và đường kính miệng rộng 110 mét. Phần màu xanh thể hiện cho số liệu xử lý sau GNSS-IMU và số liệu màu đỏ thể hiện cho số liệu hiệu chỉnh dựa trên các điểm mốc. dfdfdsfdsfdsffsf

Hình 4. Một đoạn của con sông Viuda ở Tây Ban Nha với khu vực xói mòn gây ra do ngập lụt. Toàn bộ số liệu khu vực được thu thập bằng hệ thống PLS Akhka R2X, được sử dụng dưới dạng số liệu đầu vào để xây dựng mô hình động lực thủy. Màu sắc khác nhau của đám mây điểm thể hiện phân tầng độ cao của số liệu thu. Hệ thống quét PLS Akhka R2X được người vận hành di chuyển dọc theo sông trên các tuyến đường đã được vạch trước để đảm bảo số liệu sẽ phủ trùm trên toàn khu vực nghiên cứu 

Hình 5. Một khu vực đô thị được tái dựng dưới dạng mô hình 3D dựa trên số liệu do hệ thống PLS Akhaka R2X cung cấp. Hệ thống PLS cho phép thu thập số liệu hoàn chỉnh các công trình xây dựng (ví dụ cho quy hoạch, quản lý và sửa chữa làm mới). PLS đặc biệt phù hợp với khu vực đô thị đông đúc nhờ khả năng ghi nhận số liệu diễn ra với tốc độ cao.

Mọi thông tin xin liên hệ với chúng tôi qua hòm thư: info@anthi.com.vn