Sự hiện diện của công nghệ quét laser 3 chiều mặt đất đã xuất hiện khoảng 10 năm, nhưng đặc biệt phổ biến trong khoảng 5 năm gần đây ở các quốc gia phát triển. Người dùng trên khắp thế giới đã quen với những hình ảnh 3 chiều đường phố được thể hiện một cách chi tiết trên bản đồ dẫn đường Google Maps, đây là ví dụ điển hình những thành quả của công nghệ quét laser 3 chiều mặt đất. Trong bản tin này, chúng tôi sẽ giới thiệu tới Quý độc giả những nét tổng quan nhất liên quan đến công nghệ laser 3D.

Công nghệ quét laser 3 chiều mặt đất cung cấp cho người sử dụng khối số liệu có độ chính xác rất cao, những hình ảnh trọn vẹn trong không gian ba chiều. Cho phép những nhà thiết kế có thể thao tác, làm việc trực tiếp như đang làm trong các điều kiện của thế giới thực tiễn, phiên bản mới của các phần mềm thiết kế phổ dụng đều có khả năng khai thác tối đa thế mạnh của các đám mây điểm (Point Cloud) thu được từ máy quét laser. Bằng cách quét trùm laser trên bề mặt các đối tượng hay cảnh quan, máy quét laser có khả năng ghi nhận hàng triệu điểm 3D. Mật độ các tia quét cao đến mức thừa đủ để dựng lại hình ảnh của đối tượng gần như ảnh chụp, điểm khác biệt so với ảnh chụp đó chính là thông số 3 chiều cho tất cả các đối tượng nằm trong khu vực hoạt động của máy. Các phép đo đầy đủ toạ độ X, Y, Z sau đó có thể được nhập vào các phần mềm CAD hoặc các ứng dụng 3D, hiển thị trên màn hình máy tính dưới dạng “Đám Mây Điểm” chất lượng tương đương với ảnh chụp dưới dạng ảnh đơn sắc, xám độ, màu giả hoặc màu chuẩn. Chính vì các điểm quét thu được bằng công nghệ laser đều là các điểm 3D, theo đó tập tin số liệu có thể hiển thị, đo đạc, phân tích dưới dạng những mô hình 3D hoàn chỉnh. Những lợi thế chỉ riêng có trong công nghệ quét laser 3D phải kể đến:

*   Tốc độ thu thập số liệu nhanh chỉ có với laser – Giảm thiểu thời gian và chi phí thực địa;

*   Đo đạc và thu thập số liệu từ xa – Thế mạnh này đặc biệt quan trọng đối với các khu vực nguy hiểm, các khu vực không thể tiếp cận đồng thời cũng tăng cường một cách đáng kế hiệu quả làm việc trên thực địa;

*   Mật độ điểm đo dày đặc mà ít có phương pháp đo nào khác có được – Đảm bảo mức độ hoàn chỉnh của khối số liệu, phục vụ cho tất cả các lĩnh vực ứng dụng thực tiễn;

*   Khối số liệu hoàn chỉnh thu được bằng công nghệ quét laser cho phép lấy mẫu và phân tích chính xác cấu trúc, hình dạng hình học của tất cả các đối tượng đã quét;

*   Mật độ điểm siêu cao, số liệu thu được với độ chính xác tốt nhất – Cho phép thực hiện các phép đo đạc trực tiếp;

*   Khả năng hiển thị hình ảnh 3D cho phép người sử dụng lập lại chính xác mô hình ảnh các đối tượng trong thực tiễn, phù hợp với hiện trạng ở những giai đoạn khác nhau.

Đối với các chuyên gia trong những lĩnh vực ứng dụng quan trọng như xây dựng dân dụng, thiết kế, môi trường, nhà máy, xưởng sản xuất, công nghiệp mỏ và khai khoáng, hoá chất và dầu khí, đường ống, giao thông vận tải, truyền dẫn, hạ tầng đô thị … những người luôn đòi hỏi số liệu phải có độ chính xác cao, chi tiết, nhanh chóng và có khả năng thể hiện thông tin ba chiều – công nghệ quét laser 3D mặt đất là giải pháp phù hợp nhất cho đến thời điểm hiện tại. Tuy nhiên thực tiễn cho thấy không có bất kỳ giải pháp thu thập số liệu nào đạt tới mức “Một giải pháp hoàn thiện cho tất cả”, nhưng những gì mà công nghệ quét laser 3D mặt đất mang lại, cho tới thời điểm hiện tại vẫn là thách thức lớn đối với các phương pháp thu thập số liệu thực địa khác. Các ứng dụng cơ bản và nổi bật của công nghệ quét laser 3D mặt đất trong thực tiễn phải kể đến:

Thu thập số liệu độ chính xác cao, chi tiết và hình ảnh hình học 3D:

Công nghệ quét laser 3D mặt đất đã, đang và sẽ được lựa chọn là công cụ đo đạc hiệu quả và nhanh nhất trong công tác khảo sát địa hình. Không chỉ đầy đủ, chi tiết và chính xác phương pháp đo này còn cung cấp khối số liệu 3 chiều hoàn chỉnh phục vụ cho đo đạc của tất cả các ngành trong thực tiễn như thiết kế, kiến trúc, xây dựng, nhà máy, sân bay, bến cảng, bệnh viện, trường học, cầu, nhà máy lọc dầu, giàn khoan dầu khí, danh lam thắng cảnh …

Thiết kế và thi công xây dựng công trình dân dụng, công nghiệp:

Bắt đầu từ giai đoạn khảo sát sơ bộ, khảo sát mặt bằng phục vụ thiết kế, theo dõi thi công theo giai đoạn, xây dựng hồ sơ hoàn công, theo dõi tiến độ, lập hồ sơ phục vụ cho xây dựng hệ thống thông tin BIM (Building Information System), tính toán bề mặt, khối lượng đào đắp, xây dựng mô hình an toàn thi công, đo đạc đường giao thông ở những khu vực khó khăn, xây dựng cầu đường … công nghệ quét laser 3D là công cụ đắc lực và hiệu quả nhất để triển khai.

Lập hồ sơ hoàn công nhà máy và hạ tầng:

Từ các bản vẽ thi công qua quá trình thi công đến giai đoạn hoàn thành, các công trình thường có những khác biệt. Nhiệm vụ xây dựng hồ sơ hoàn công là nhiệm vụ rất quan trọng, không chỉ phục vụ cho việc kiểm tra, đánh giá khối lượng hoàn công … mà còn là cơ sở dữ liệu thông tin quan trọng phục vụ cho việc quản lý, vận hành và bảo dưỡng suốt vòng đời của công trình. Công nghệ quét laser 3D mặt đất là phương pháp xây dựng hồ sơ hoàn công có độ chính xác cao, nhanh và hiệu quả nhất, không chỉ cho hiện tại mà còn phục vụ cho cả quá trình vận hành trong tương lai.

Bảo tồn các công trình lịch sử:

Độ chính xác cao, khu vực phủ trùm rộng, mức độ chi tiết đạt được gần như chụp ảnh, hình dạng hình học của đối tượng được ghi lại đúng với thực tiễn … công nghệ quét laser 3D mặt đấy thực sự là giải pháp tối ưu phục vụ cho công tác bảo tồn, bảo tàng, xây dựng cơ sở dữ liệu 3D đầy đủ của các công trình kiến trúc mang tính lịch sử, các di chỉ khảo cổ, các khu vực di sản văn hoá quốc gia và thế giới. Mô hình 3D thu được cũng là cơ sở vững chắc phục vụ cho việc thiết kế, lựa chọn các phương án trùng tu, tôn tạo hay bảo tồn.

Xây dựng hiện trường:

Công nghệ quét laser 3D cho phép xây dựng mô hình và phân tích tất cả các thông tin có liên quan đến hiện trường của các vụ án hay tai nạn giao thông. Những số liệu 3D chi tiết được lập lại thành mô hình 3D một cách dễ dàng, cho phép kết nối nhập xuất số liệu sang các phần mềm chuyên dụng khác để hỗ trợ quá trình điều tra xác định nguyên nhân và hậu quả của các sự kiện. Phương pháp dựng hiện trường bằng thiết bị đo đạc cũ như thước dây, máy đo cầm tay có nhiều hạn chế ví dụ như khu vực đo không rộng, không bao quát được chi tiết hiện trường, thường phải quay lại hiện trường nhiều lần, khó khăn trong việc dựng mô hình 3D để phân tích lại diễn tiến. Với máy quét laser 3D mặt đất, hiện trường sẽ được ghi nhận lại với từng chi tiết nhỏ, không đòi hỏi phải quay lại hiện trường, đủ dữ liệu để dựng mô hình 3D phục vụ phân tích sâu ngay lập tức.