Số 12/2021: Xu hướng phát triển gần đây của bốn nền tảng Lidar – Số 1

Image Content

Nathan Quadros, Brenton Weigler, Brad Chambers

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

Kỹ thuật quét laser ba chiều hay còn được biết đến với tên gọi LiDAR gắn liền với thuật ngữ đám mây điểm 3D (3D Point Clouds). Trong thập kỷ vừa qua, kỹ thuật LiDAR đã có những bước tiến vượt bậc, tuy nhiên người sử dụng dường như chưa nắm được những xu hướng phát triển của kỹ thuật này. Trong Bản tin Công nghệ tuần này và các tuần tiếp theo, chúng tôi sẽ dành để giới thiệu với Quý độc giả những xu hướng mới nhất của kỹ thuật LiDAR trên bốn nền tảng phổ biến và sự phát triển của những xu hướng này mang lại những lợi ích gì cho người dùng khi khai thác số liệu đám mây điểm?

Riêng trong ngành ứng dụng địa không gian, chúng ta đều nhận rõ kỹ thuật LiDAR thường được triển khai trên bốn nền tảng để thu thập số liệu đám mây điểm, bốn nền tảng đó bao gồm:

1. LiDAR Hàng không (Airborne LiDAR) là giải pháp thu thập số liệu từ trên cao sử dụng máy bay có người lái hoặc thiết bị bay không người lái (UAV hay Drones);

2. LiDAR Di động (Mobile LiDAR) lắp đặt trên các phương tiện cơ động sử dụng đường bộ, đường sắt hoặc đường thuỷ;

3. LiDAR Mặt đất (Terrestrial LiDAR) thu số liệu trên các nền tảng cố định, thường là sử dụng chân máy truyền thống;

4. LiDAR Cầm tay (Handheld LiDAR) sử dụng máy quét khoảng cách gần trang bị kỹ thuật SLAM.        

Mỗi nền tảng đều có vai trò quan trọng trong việc sử dụng kỹ thuật LiDAR thu nhận số liệu đám mây điểm và mỗi nền tảng lại mang tới khả năng hoạt động ở các khu vực khác nhau – từ LiDAR hàng không có khả năng thu thập số liệu trên diện rộng như các thành phố tới thiết bị LiDAR cầm tay giúp chúng ta thu thập số liệu chi tiết ngay trong từng căn hộ của các toà nhà.

LiDAR HÀNG KHÔNG

Thời gian gần đây nâng cấp đáng kể nhất trong lĩnh vực LiDAR hàng không là công đoạn xử lý và tạo sản phẩm chuyển giao từ đám mây điểm 3D. Bên cạnh đó là sự phát triển các loại cảm biến quét laser trọng lượng nhẹ phục vụ cho các thiết bị bay không người lái cùng với các giải pháp hỗ trợ bay tự hành đi kèm. Đã có những tiến bộ lớn để thúc đẩy quá trình tự động hoá các bước xử lý số liệu trên nền tảng đám mây và không gian lưu trữ số liệu, đây cũng là hai mảng được đầu tư mạnh nhằm giảm thiểu tối đa thời gian xử lý cũng như cung cấp số liệu và các sản phẩm thành quả chuyển giao.

Mật độ điểm trên mỗi đơn vị diện tích đã đạt mức cực đại cần thiết và ổn định trên thị trường cung cấp thiết bị, với nhiều nâng cấp cải tiến để quá trình thu thập số liệu diễn ra thuận tiện hơn trước đây. Phương châm tiếp cận cũ trước đây là thu thập chi tiết nhất có thể đã được cân nhắc để chuyển sang hướng quan tâm nhiều tới giá trị của số liệu và chỉ thu thập đủ mức chi tiết cần thiết nhằm tối ưu kích thước của khối số liệu thu được. Khách hàng cũng dần quen với những lợi ích thu được thông qua các mạng truyền thông xã hội, từ đó định hướng và tạo điều kiện để nhiều người biết tới LiDAR cũng như số liệu mà kỹ thuật này có khả năng tạo ra.

Xử lý số liệu

Như đã đề cập ở trên, thay đổi lớn nhất gần đây trong lĩnh vực LiDAR hàng không chính là các kỹ thuật xử lý số liệu. Quy trình xử lý số liệu được tự động hoá và tuân thủ theo quy trình chuẩn, nhiều giải pháp sử dụng kiến trúc điện toán đám mây để thực hiện toàn bộ các bước xử lý số liệu, đồng thời vẫn cho phép biên tập chỉnh sửa bằng tay và kiểm soát giám định chất lượng (QA) hoàn toàn trên đám mây. Phương thức tiếp cận trên nền tảng điện toán đám mây thể hiện kết quả rõ nhất chính là tăng tốc độ quay vòng quy trình xử lý và kết nối liên thông giữa văn phòng và thực địa (gần như không còn giới hạn về mặt địa lý). Số liệu thu được của các dự án ở thời điểm hiện tại gần như sẽ được tải lên ngay khi máy bay hạ cánh, trong một số trường hợp số liệu xử lý sau cũng được truyền gửi trên nền tảng điện toán đám mây. Tuy nhiên với định hướng tất cả các giải pháp đều sẽ được phát triển và sử dụng nền tảng đám mây thì thách thức lớn nhất ở thời điểm hiện tại đối với hầu hết các dự án đó chính là băng thông, chúng ta buộc phải có băng thông đạt tốc độ cần thiết để có thể hiện thực hoá những lợi thế mà nền tảng này có khả năng mang lại.

Tại Australia, thời gian gần đây đã bắt đầu có sự chuyển dịch từ các dự án triển khai trên quy mô rộng lớn sang các ứng dụng quy mô nhỏ hơn như đô thị hay rừng với khả năng cập nhật số liệu liên tục hàng năm. Khả năng thu thập số liệu liên tục này tạo ra động lực để phát triển các ứng dụng hỗ trợ cho các công tác quản lý khắc phục thảm hoạ cháy rừng và phát triển các bản sao số (Digital Twins) cho các khu vực đô thị vốn liên tục thay đổi. LiDAR hàng không đã trở thành nền tảng quan trọng hỗ trợ cho việc tạo ra các mô hình số địa hình DEM chất lượng cao, các mô hình số được cập nhật liên tục để đảm bảo tính thời sự. Sự phát triển của các ứng dụng này trong thời gian gần đây đã thể hiện rõ nét hơn vai trò quan trọng của việc sử dụng kỹ thuật LiDAR hàng không trong thu thập số liệu hiện trường. Giải pháp sử dụng số liệu LiDAR phục vụ cho công tác xử lý cháy rừng ngày càng phổ biến hơn, tại Australia nhu cầu tính toán khu đang cháy, khu vực có thể cháy lan, lượng nước cần thiết để xử lý dập tắt … đều được tính từ số liệu LiDAR. Ngoài ra các ứng dụng khác như xác định xói lở đường bờ, mực nước biển dâng hoặc biến động rừng ngập mặn cũng là các ứng dụng mà LiDAR hàng không phát huy.

(Còn tiếp)

Mọi thông tin xin gửi cho chúng tôi qua hòm thư: info@anthi.com.vn