Nathan Quadros, Brenton Weigler, Brad Chambers

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

Bản sao số Digital Twin

Bản sao số (Digital Twin) đang trở thành mối quan tâm ở các khu vực đô thị cùng với những giá trị thể hiện bằng tiền. Các tập hợp số liệu đều có kích thước lớn hơn, các quy trình liên quan tới quản trị và khai thác sử dụng số liệu ngày càng thay đổi và phát triển nhanh dẫn tới nhu cầu chuyển đổi sang hình thức lưu trữ trên nền tảng đám mây, tạo dòng số liệu cũng như tăng cường các định dạng nén số liệu hiệu quả hơn. Chi phí giá thành cho việc xử lý và lưu trữ những khối số liệu lớn trên nền tảng đám mây có xu hướng giảm, tiện lợi hơn và các công ty cũng đang dần quan tâm tới việc lựa chọn các giải pháp thông minh phục vụ cho nhu cầu của mình.

Những động lực mạnh mẽ trong thời gian gần đây đang thúc đẩy mối kết nối giữa các khách hàng và các nhà cung cấp. Khách hàng ngày càng có nhu cầu thông tin về cách thức xử lý số liệu, và các công ty cũng đang cung cấp chi tiết hơn về cách thức xử lý số liệu đang sử dụng – có thể là tự động, bán tự động, bằng tay hay thuê ngoài, trong đó bao hàm cả phương thức đảm bảo chất lượng số liệu cũng như biên tập số liệu.

LiDAR DI ĐỘNG

Kỹ thuật quét laser 3D di động (Mobile LiDAR) phát triển mạnh những năm gần đây. Các hệ thống thu nhận số liệu LiDAR di động không còn cần đến hàng loạt cáp kết nối, rất nhiều hợp phần rời rạc kết nối với nhau và buộc phải vận hành bởi các chuyên gia có kinh nghiệm. Tất cả các loại cảm biến đạt độ chính xác làm bản đồ (Mapping-grade) do các hãng như Velodyne hay Ouster sản xuất và các loại cảm biến đạt độ chính xác đo đạc (Survey-grade)  do Riegl, Trimble, hay Leica sản xuất đều đơn giản hơn trong cấu trúc, dễ dàng hơn trong sử dụng, đặc biệt là tính cơ động và khả năng cắm chạy. Mỗi cảm biến được thiết kế với mục đích riêng và cung cấp số liệu đặc thù, mở rộng góc nhìn theo chiều đứng, khoảng cách quét xa hơn hay khả năng trả về đa kết quả đo với độ chính xác cao hơn so với trước đây.

Đối với các hệ thống LiDAR di động thế hệ mới mật độ điểm quét được tăng cường, đặc biệt khi sử dụng các hệ thống với hai đầu quét để thu số liệu từ các góc nhìn khác nhau chỉ bằng một lần chạy. Các hệ thống như Riegl VMX-2HA, Trimble MX9, Teledyne HS600 hay Leica Pegasus Two. Một điểm chung là tất cả các hệ thống LiDAR di động nêu trên đều có khả năng thu được hơn hai triệu điểm đo mỗi giây ở khoảng cách từ 100m đến 500m để đảm bảo số liệu thu được ở mức chi tiết cao nhất.

Thực tiễn cho thấy lợi thế của việc sử dụng hai máy quét liên tục ở các hệ thống LiDAR di động thế hệ mới rất lớn, số liệu thu được có độ chính xác cao hơn chỉ với một lần di chuyển trên tuyến cho dù đó là trên đường bộ, đường sắt hay trên sông. Điều này cũng đồng nghĩa với việc các đối tượng được tái dựng một cách rõ nét, dễ dàng phân biệt từ các góc quan sát khác nhau từ đó cải thiện khả năng xử lý tự động của phần mềm.

Thách thức mật độ điểm

Mật độ điểm trên các khối số liệu do máy quét LiDAR di động tạo ra luôn là thách thức lớn đối với các hạ tầng công nghệ thông tin. Ví dụ, một giờ thu thập số liệu thực địa của một hệ thống LiDAR di động có khả năng tổng hợp tới 200GB số liệu thô ngay cả khi các phương pháp nén ảnh và nén đám mây điểm được áp dụng triệt để. Thông thường theo tiêu chuẩn các dự án sử dụng LiDAR di động sẽ tạo ra khoảng 100GB số liệu mỗi giờ từ tám camera độ phân giải 12MP chụp ảnh với khoảng giãn cách 3 mét cùng với hai máy quét hoạt động liên tục với tốc độ thu số liệu một triệu điểm mỗi giây mỗi máy. Độ lớn của khối số liệu do hệ thống LiDAR di động tạo ra trở thành thách thức lớn đối với năng lực xử lý và tiếp nhận của máy tính, bắt đầu từ việc trút số liệu và khả năng tiếp nhận xử lý của GPU một cách hiệu quả đối với khối số liệu đám mây điểm cũng như số lượng ảnh chụp rất lớn đã lưu trữ trong máy thu.

Một thách thức nữa khi triển khai kỹ thuật LiDAR di động đó chính là yêu cầu hệ thống điểm khống chế độ chính xác cao, mật độ đồng đều, dễ nhận thấy và cần được trải đều một cách an toàn dọc hành lang di chuyển của hệ thống. Các điểm khống chế thường liên quan mật thiết với chiến lược đặt các điểm mục tiêu trên mặt đường và trên các bề mặt đứng khác hai bên tuyến, hoặc có thể lựa chọn cách thức sử dụng máy quét laser 3D cố định để kiểm tra hiệu chuẩn độ chính xác của đám mây điểm do hệ thống LiDAR di động thu được. Trong thực tiễn, những quy định bảo đảm an toàn và yêu cầu rút ngắn thời gian triển khai nên nhiệm vụ đo đạc xác định điểm khống chế luôn là thách thức khó có thể thay đổi được.

Một trong những phần nâng cấp mới nhất trong lĩnh vực LiDAR di động là việc tích hợp chính xác khả năng gắn kết ảnh độ phân giải cao vào với số liệu đám mây điểm. Các hệ thống LiDAR di động thế hệ mới đều trang bị một tập hợp camera gồm hai loại camera chụp ảnh thể cầu (Spherical) và camera chụp ảnh thẳng hướng (Directional). Một số hệ thống LiDAR như Riegl VMX-2HA và Leica Pegasus Two đều sử dụng các camera có độ phân giải lên tới 12MP với khả năng chụp nhanh lên tới 16 hình/giây. Các bức ảnh độ phân giải cao và khả năng gắn kết ảnh với đám mây điểm cho phép chúng ta màu hoá đám mây điểm RGB chất lượng cao tạo thuận lợi cho phân tích và hiển thị trực quan.

(Còn tiếp)

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