Anders Long, Vasilis Naserentin – Nhóm Kỹ thuật Công nghệ Công ty TNHH ANTHI Việt Nam tổng hợp biên soạn.

Nhóm làm việc tại Trung tâm Bản sao số các đô thị DTCC (Digital Twin Cities Centre của Thụy Điển hiện đang phát triển một nền tảng phần mềm nguồn mở sử dụng cho mục đích thể hiện tổng hợp các mô hình số liệu chất lượng cao để thành lập các bản sao số cho các đô thị. Một trong số những bước đi quan trọng đó chính là năng lực cao trong quá trình tổng hợp các phân khu bề mặt chất lượng cao và tính toán tổng thể tích các bề mặt từ bản đồ địa chính và số liệu đám mây điểm (như trong Hình 1). Điều này cho phép quá trình tổng hợp các mô hình 3D được thực thi một cách đơn giản và hiệu quả đối với bất kỳ phần nào trên đất nước Thụy Điển (hoặc bất kỳ phần nào trên thế giới nếu có số liệu tương thích với các yêu cầu của phần mềm). Quá trình tổng hợp bề mặt (Mesh) hiện đang bị giới hạn cho các mô hình có độ chi tiết ở mức LOD1 (Level of Detail 1), điều này có nghĩa rằng các tòa nhà sẽ được thể hiện dưới dạng các mặt gương đa cạnh (mái nhà phẳng). Tuy nhiên, nhóm làm việc đang thực hiện nhiều bước kỹ thuật để mở rộng quá trình tổng hợp bề mặt tương thích với các mô hình độ chi tiết ở mức LOD2, khi đó các bề mặt sẽ bao gồm các mái nhà có hình dạng không phẳng dựa trên nền tảng phân khúc các mái nhà một cách chi tiết hơn từ các tấm ảnh trực giao áp dụng các kỹ thuật máy học cao cấp để tự động nhận dạng.

HIỂN THỊ

Việc hiển thị số liệu ở tỷ lệ của các khu vực đô thị yêu cầu chi tiết luôn là lĩnh vực được đầu tư nghiên cứu và phát triển liên tục. Thông tin vật lý, ví dụ như luồng gió thổi và chất lượng không khí (phát tán các yếu tố ô nhiễm), cần được thể hiện theo cách thức mà người dùng cuối cùng có thể hiểu được, nhưng không được chồng xếp các kết quả nghiên cứu của các nhà khoa học kể cả đã được đơn giản hóa. Để liên kết một cách có hiệu quả các kết quả luôn yêu cầu một số mối tương tác trong quá trình thiết kế nơi mà các nhà nghiên cứu, các nhà phát triển phần mềm và người sử dụng/những người có liên quan khác được tham gia.

 Hình 4: Hiển thị thể tích số liệu là một phần của bản sao số khu vực trung tâm Gothenburg (tổng hợp bởi nền tảng Unreal Engine).

Trung tâm DTCC luôn chủ động phối hợp với tất cả các bên liên quan như Cơ quan Giao thông Thụy Điển STA trong quá trình nghiên cứu các dự án để phát hiện ra phương thức như thế nào để liên kết tốt nhất với các kết quả mô phỏng đối với từng nhóm người dùng khác. Các dự án đang tiếp tục được nghiên cứu trong khuôn khổ hiển thị số liệu tập trung vào các giải pháp khác để tạo ra các biến thể số liệu, công tác chuẩn bị, tập hợp, gộp nhóm, phân loại và nội suy. Các cơ chế đồ họa khác nhau đều được thử nghiệm, kiểm tra và triển khai sử dụng ví dụ như Unreal Engine và OpenGL, cũng như quá trình triển khai áp dụng một số ứng dụng trên nền tảng WEB dựa trên Mapbox, CesiumJS và Babylon.js.

CÁC THÁCH THỨC KỸ THUẬT

Thực tiễn cho thấy có rất nhiều thách thức liên quan tới quá trình tạo ra bản sao số đối với các khu vực có mức độ phức tạp cao như đô thị. Bởi bản chất các khu vực đô thị tự thân đã là một hệ thống rất phức tạp liên quan tới không chỉ các đường phố và các tòa nhà đô thị, mà còn liên quan tới dân cư đô thị, các phương tiện giao thông di chuyển liên tục trên đường phố, mối quan hệ tương tác với môi trường (như nước và gió), cũng như toàn bộ các công trình hạ tầng ngầm dưới mặt đất – là tập hợp các đối tượng đôi khi chúng ta chưa thể quan tâm hết được – đây chính là tập hợp các đối tượng tự nhiên và xã hội phức tạp làm cho quá trình tổng hợp các bản sao số đô thị diễn ra không hề đơn giản. Nhiệm vụ xây dựng các bản sao số lại là nhiệm vụ hết sức cần thiết đối với quá trình nghiên cứu phát triển các dự án mới cho khu vực đô thị, bởi bản sao số cho phép các nhà nghiên cứu, thiết kế và phát triển phân tích được trên nhiều mô hình, nhiều phương án giả định khác nhau. Những thách thức về mặt kỹ thuật liên quan tới quá trình xây dựng bản sao số thường đến từ hai phần, thứ nhất là những thách thức về mặt học thuật trong quá trình phối kết hợp giữa các nhóm và thành viên đến từ nhiều ngành khác nhau tham gia vào dự án và thứ hai là các thách thức về mặt kỹ thuật ví dụ như làm thế nào để có thể triển khai một cách hiệu quả nhiều mô hình toán học, kết hợp các mô hình vật lý và phi vật lý để tạo ra các bản sao số tối ưu.

CÁC THÁCH THỨC PHI KỸ THUẬT

Bên cạnh các thách thức kỹ thuật, Trung tâm DTCC cũng đã trải qua những thách thức phi kỹ thuật điển hình như dưới đây:

- Sở hữu số liệu giữa các cơ quan tổ chức: Thông thường số liệu không được cấp miễn phí hay mở rộng cho truy cập tự do. Các tổ chức, ngay cả khi là các tổ chức trong cùng một khu đô thị cũng không sẵn sàng chia sẻ nguồn số liệu mà họ đã đầu tư rất nhiều thời gian và tiền bạc để thu thập và xây dựng.

- Chất lượng số liệu giữa các hợp phần ứng dụng: Như đã đề cập trong ví dụ đưa ra ở phần trước là sự khác nhau trong việc sử dụng bề mặt đối với các kiến trúc sư và các nhà khoa học chuyên tính toán, đối với nhóm người sử dụng này thì khối số liệu là rất chi tiết nhưng đối với nhóm khác chúng lại được đánh giá kém chất lượng.

- Tính bền vững của số liệu qua thời gian: Quá trình tạo bản sao số buộc phải được hiểu là quá trình xử lý chứ không phải là một dự án có thời hạn. Trên thực tiễn đã có quá nhiều chính quyền đô thị xây dựng các dự án tạo mô hình đô thị 3D và bản sao số, nhưng chỉ vào năm sau (thậm chí là vài tháng) họ nhận ra rằng bản sao số không còn phản ánh đúng thực tiễn, vì thực tiễn đã thay đổi liên tục. Bản sao số phải là quá trình diễn ra liên tục để cập nhật được những thay đổi của thực tiễn.

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