Kỹ thuật nào phù hợp cho bảo tồn di sản dưới dạng số - Số 2

Image Content

ANTHI Việt Nam biên soạn                            

Như chúng tôi đã phân tích trong Bản tin Công nghệ trước, hiện chúng ta đang có khá nhiều kỹ thuật thu thập số liệu thực địa có khả năng tổng hợp mô hình 3D, tuy nhiên mỗi kỹ thuật lại phù hợp với một quy mô ứng dụng nhất định trong thực tiễn. Trong số những kỹ thuật thu thập số liệu đã đề cập thì quét laser 3D cho dù được triển khai dưới mặt đất hay trên không trung đều có khả năng cung cấp các phép đo ba chiều với số lượng điểm đo vô cùng lớn trong khoảng thời gian đặc biệt ngắn mà tới thời điểm hiện tại chưa có phương pháp thu thập số liệu ba chiều nào có thể so sánh được. Chúng ta sẽ đi sâu vào phân tích khả năng cũng như ứng dụng thực tiễn của kỹ thuật quét laser 3D để các nhà khảo cổ học, nhà nghiên cứu, nhà bảo tồn cũng như các chuyên gia hoạt động trong lĩnh vực bảo tồn di sản văn hóa chưa từng tiếp cận với kỹ thuật cao cấp này có cái nhìn tổng thể cũng như đánh giá về khả năng to lớn trong việc ứng dụng kỹ thuật tiên tiến này phục vụ cho chính những nhiệm vụ vẫn thường được triển khai dựa trên các kỹ thuật thu số liệu cũ.

Thuật ngữ “Máy Quét Laser” thường được sử dụng để chỉ một tập hợp thiết bị đo thế hệ mới hoạt động theo một số nguyên lý khác nhau, trong những môi trường hoạt động khác nhau và với nhiều cấp độ chính xác cũng như tính chi tiết khác nhau. Định nghĩa chung nhất về máy quét laser 3D được Bohler và Marbs đưa ra vào năm 2002 như sau “máy quét laser là bất kỳ thiết bị nào có khả năng thu thập các tọa độ điểm 3D trên bề mặt của các đối tượng tồn tại trong một khu vực xác định một cách tự động, có hệ thống với tốc độ thu nhận số liệu cao gần như thời gian thực (Bohler, W và Marbs, A 2002 “Các thiết bị quét 3D”. Kỷ yếu của CIPA WG6 – Quét laser Bảo vệ Di sản Văn hóa”, 1,2/9/2002, Corfu, Hy Lạp).

Một hệ thống quét laser đã lắp đặt hoàn chỉnh trên máy bay

Quá trình xử lý thu thập số liệu bằng máy quét laser có thể được thực hiện từ các vị trí cố định hoặc từ các nền tảng chuyển động như xe ôtô hoặc thiết bị bay (có hoặc không có người lái). Kỹ thuật quét laser ứng dụng trên máy bay thường được biết đến với tên gọi LiDAR (viết tắt của thuật ngữ Light Detection and Ranging), mặc dù LiDAR là thuật ngữ áp dụng cho một phương thức hoạt động cụ thể là thiết bị laser trên máy bay, tuy nhiên trong thực tiễn LiDAR vẫn có thể được sử dụng để chỉ cả các máy quét laser hoạt động dưới mặt đất. Thuật ngữ “quét laser” thường được lựa chọn sử dụng nhiều hơn dưới dạng một danh từ chung tham chiếu đến toàn bộ các hệ thống laser 3D kể cả dưới mặt đất lẫn trên các thiết bị bay.

Quét laser 3D cho dù được triển khai trên bất kỳ nền tảng nào thì kết quả cuối cùng vẫn là quá trình tổng hợp để tạo ra một tập hợp số liệu duy nhất là “đám mây điểm” (Point Cloud). Có thể hiểu đám mây điểm một cách đơn giản theo định nghĩa sau “Đám mây điểm là tập hợp của các điểm có tọa độ XYZ cùng nằm trên một hệ thống tọa độ chung có khả năng diễn đạt một cách trực quan toàn bộ khung cảnh thực tiễn giúp cho người xem có khả năng nhận biết và hiểu một cách chính xác sự phân bố cũng như mối quan hệ giữa các đối tượng thực tiễn trong không gian mà chúng đang tồn tại”. Đối với hầu hết các thiết bị quét laser thì số liệu đám mây điểm được hiểu đơn giản là “sản phẩm thô” của quá trình đo đạc thu thập số liệu thực địa. Đám mây điểm cũng có thể bao gồm những thông tin bổ sung khác như mật độ điểm, cường độ phản xạ hay thậm chí cả các giá trị màu sắc của đối tượng thực tiễn. Về tổng thể, đám mây điểm là tập hợp của một số lượng rất lớn các điểm đo có tọa độ xác định và có liên hệ trực tiếp với nhau, thuật ngữ đám mây ám chỉ rằng khối số liệu này thực sự lớn chứ không chỉ đơn thuần là một vài trăm hoặc một vài nghìn điểm đo mà chúng ta vẫn thường sử dụng trước đây. Một số thiết bị quét còn có khả năng cung cấp thêm những thông tin nền tảng chi tiết nữa như cường độ phản xạ của tia laser trên bề mặt đối tượng.

Thu thập số liệu hố khảo cổ tại Quảng Nam sử dụng kỹ thuật quét laser 3D mặt đất (Thực hiện Công ty TNHH ANTHI Việt Nam).

 https://www.youtube.com/watch?v=CiJKfIXCT9Q

Chìa khóa để quyết định rằng có cần sử dụng quét laser trong một dự án cụ thể hay không được đưa ra dựa trên sự cân nhắc một cách thấu đáo từ những câu hỏi chúng ta buộc phải trả lời trong khuôn khổ dự án triển khai. Số lượng câu hỏi cũng khác nhau tùy theo đặc điểm và quy mô của từng dự án, những câu hỏi đơn giản và chung nhất thường là “Đối tượng thực tiễn nhìn như thế nào?”, “Độ lớn của đối tượng ra sao?”, “Quy mô của dự án trải rộng/dài trên một diện tích như thế nào?”. Ví dụ những nhà bảo tồn thường mong muốn nắm rõ các đặc điểm liên quan tới một đối tượng, một công trình di sản có tốc độ thay đổi nhanh chóng như thế nào, trong khi những nhà khảo cổ học lại rất quan tâm và mong muốn tìm hiểu rõ mối quan hệ giữa một đặc điểm, một đối tượng này với một đặc điểm, một đối tượng khác đang cùng tồn tại trong một khung cảnh/không gian xác định. Một kỹ sư thiết kế thường chỉ quan tâm tới kích thước của các cấu trúc cũng như vị trí của chúng trong thực tiễn. Nói cách khác, quét laser có thể xây dựng hình ảnh chi tiết các đối tượng cụ thể trong thực tiễn để từ đó giúp chúng ta hiểu rõ hơn về chúng, đồng thời quét laser cũng tăng cường khả năng truy cập vào các đối tượng chúng ta quan tâm mà không cần thường xuyên ra ngoài thực địa, hỗ trợ tìm hiểu sâu hơn về đối tượng hoặc tăng cường khả năng chuyển tải trực quan đối tượng và các đặc điểm (không gian và thuộc tính mô tả) tới cộng đồng.

 (Còn tiếp)

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