Theo GIM – Antero Kukko, Harri Kaartinen, Hannu Hyyppa

Nhóm Kỹ thuật Công nghệ Công ty TNHH ANTHI Việt Nam tổng hợp biên soạn.

QUÉT LASER ĐỘNG

Sự phát triển nhanh của kỹ thuật quét laser và xử lý đám mây điểm giúp chúng ta tiết kiệm được khoản kinh phí lớn thông qua các tính năng xử lý và trích xuất thông tin tự động, cải thiện chất lượng và kiểm soát tốt hơn số liệu đầu ra. Việc thu thập số liệu động thực hiện được bởi hai kỹ thuật đặc biệt gồm: Kỹ thuật xác định vị trí GNSS-IMU;  Kỹ thuật bản đồ và xác định vị trí liên tục SLAM (Simultaneous Localization and Mapping). Cả hai kỹ thuật này đều thực hiện nhiệm vụ theo dõi sát sự chuyển dịch của các thiết bị quét laser đo đạc trong suốt quá trình hoạt động. Các hệ thống đầu giúp hình thành số liệu trong hệ thống toạ độ toàn cầu, trong khi các hệ thống sau có khả năng cung cấp hệ toạ độ khu vực cho khối số liệu mà thiết bị thu được.

Điều gì làm cho việc sử dụng kỹ thuật quét laser thành lập bản đồ đạt hiệu quả cao đến vậy? Câu trả lời chính là khả năng thực hiện trực tiếp các phép đo 3D lên tất cả các đối tượng nằm trong khu vực hoạt động của chùm tia laser. Để thu được nhiều thông tin như vậy, một số nguyên lý đo khoảng cách bằng tia laser đã được áp dụng triệt để trong các thiết bị đo thế hệ mới. Phương thức thực hiện các phép đo khoảng cách là sử dụng thiết bị phát các tín hiệu laser ngắn nhưng mạnh có tần suất nhanh hướng về phía có các đối tượng mục tiêu để thu lại một tập hợp tín hiệu phản xạ. Tín hiệu thu nhận lại sẽ được xử lý để xác định các đối tượng ở khoảng cách công tác hữu dụng của chùm tia laser. Với quỹ đạo vị trí chuyển dịch, đồng hoá số liệu và hiệu chuẩn tín hiệu thu được, số liệu thu được sau đó gần như đã sẵn sàng sử dụng dưới dạng thức 3D. Tập hợp số liệu cuối cùng của quá trình đo đạc này chính là đám mây điểm, trong đó từng vị trí điểm đều được biết đến trong không gian 3 chiều ở hệ toạ độ phẳng hoặc toạ độ địa lý. Người sử dụng có thể thực hiện các chức năng đo vẽ, hiển thị … trực. tiếp trên khối số liệu này, thông thường sẽ có thêm công đoạn tổng hợp các mô hình ảo, xây dựng các mô hình địa hình 3 chiều, nén số liệu để giảm dung lượng trước khi cấp phát cho người sử dụng.

ĐÁNH GIÁ SỬ DỤNG ĐẤT ĐÔ THỊ

Nhiệm vụ quản lý sử dụng đất đô thị ngày càng trở nên quan trọng hơn dưới áp lực của tốc độ đô thị hoá, gia tăng dân số hình thành nên các siêu đô thị, nâng cao chất lượng môi trường số ở khu vực đô thị và đảm bảo sự phát triển bền vững. Xét về nguyên tắc, không gian đô thị được phân chia để sử dụng cho cuộc sống, kinh doanh và các chức năng công cộng khác như giao thông, công viên cây xanh, vui chơi giải trí, cảnh quan môi trường tự nhiên và các hạ tầng tiện ích đô thị khác. Thực tiễn thì tất cả các yếu tố trên đều cần được quản lý một cách hiệu quả để chúng phát huy được tối đa những công năng thiết kế.

Các kỹ thuật quét laser 3 chiều hiện đại giúp chúng ta thành lập bản đồ ở khu vực đô thị có cấu trúc hạ tầng phức hợp theo nhiều cách tiếp cận khác nhau, từ trên cao hoặc từ mặt đất. Đối với số liệu quét laser thực hiện từ trên cao bởi các thiết bị bay (có hoặc không có người lái), thường được hỗ trợ thêm bởi số liệu ảnh chụp độ phân giải cao cung cấp cho chúng ta nguồn số liệu quan trọng để tái dựng địa hình và các công trình xây dựng ở tỷ lệ lớn. Khi khối số liệu hình thành, cho phép chúng ta sử dụng các công cụ xử lý mạnh để xác định các toà nhà mới xây dựng, các tuyến đường mới hình thành, sự thay đổi cảnh quan khu vực, giám sát trượt lở cục bộ tỷ lệ lớn, động đất, xây dựng công trình không phép, chặt phá rừng và cây xanh đô thị và nhiều yếu tố khác với độ chính xác các phép đo trong khoảng 10 – 20cm.

Đối với các yêu cầu quản trị chi tiết hơn và đặc biệt phục vụ cho các mục đích quy hoạch phát triển, số liệu cần đạt độ chính xác và chi tiết cao hơn nữa. Ví dụ, yêu cầu đánh giá một cách chính xác thể tích đào đắp trong quá trình xây dựng công trình đô thị như đường giao thông, tàu điện ngầm, tầng hầm các toà nhà … số liệu có độ chính xác cao giúp nhà thầu xây dựng tiết kiệm chi phí, nhà quản lý đánh giá đúng khoản kinh phí cần đầu tư và quan trọng hơn là toàn bộ quá trình xây dựng (đào đắp, di chuyển đất đá) đều được giám sát một cách chặt chẽ gần như trong chế độ thời gian thực, theo đó hoạt động của bất kỳ phương tiện xe máy thi công nào đều được cập nhật thường xuyên. Ngoài ra, số liệu chính xác thu được thường xuyên từ hiện trường trong chế độ cận thời gian thực còn cho phép điều chỉnh thiết kế, tính toán lại chi phí trong trường hợp phát sinh các tình huống chưa lường trước.

Số liệu quét laser 3 chiều độ phân giải cao có thể thu nhận được trong khu vực đô thị sử dụng thiết bị bay không người lái UAV (UAV hoặc còn được biết đến với tên gọi Drones). Các cảm biến số liệu laser thế hệ mới dễ dàng tiếp cận tới nhiều vị trí khác nhau trong khu vực thường bị che khuất như tán cây, tường rào, công trường xây dựng, đồng thời hệ thống còn chụp ảnh độ phân giải cao toàn bộ cấu trúc mái của các toà nhà, đường dây truyền tải điện … Thông thường các cảm biến số liệu này sẽ thực hiện các phép đo có độ chính xác cao hơn so với số liệu thu được từ các máy bay có người lái bay cao, mật độ điểm cũng cao hơn từ 50 đến hàng trăm điểm đo trên mỗi mét vuông. Từ khối số liệu đặc biệt chi tiết này, chúng ta có thể thấy rõ tất cả các khía cạnh khác nhau trong sử dụng đất đô thị. Trong trường hợp cần thực hiện những điều chỉnh cần thiết thì toàn bộ các thiết kế đều thực hiện được trên chính khối số liệu 3 chiều vô cùng chi tiết này.

(Còn tiếp)

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