Số 15/2021: Xu hướng phát triển gần đây của bốn nền tảng Lidar – Số cuối

Image Content

Nathan Quadros, Brenton Weigler, Brad Chambers

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

Thay vì chạy phần mềm trên các máy tính văn phòng để nắn ghép các trạm quét rời rạc như trước đây rất mất thời gian và phức tạp, các phần mềm tiện ích thế hệ mới hiện tại có khả năng nắn ghép các đám mây điểm ngay trên thực địa khi chúng ta tiến hành thu ghi số liệu, loại bỏ quá trình nắn ghép bằng tay và cho phép người điều khiển kiểm soát toàn bộ quá trình ghép trên thực địa trước khi chấp thuận số liệu thành quả.

Những thế hệ máy quét laser 3D mặt đất mới nhất của các nhà sản xuất như Riegl, Zoller+Frohlich, FARO, Trimble hay Leica đều được trang bị sẵn khả năng nắn ghép trên thực địa ngay khi quét đặc biệt là các loại máy của Zoller+Frohlich. Hệ thống có khả năng hoạt động trực tiếp ngay trên màn hình GUI của máy quét hoặc thông qua kết nối không dây WiFi với máy tính bảng cài sẵn ứng dụng. Tuy nhiên cần phải nhấn mạnh rằng, khả năng nắn ghép các trạm quét chỉ có thể thực hiện được hoàn chỉnh bằng cách sử dụng máy tính bảng. Thêm vào đó là tốc độ quét của các thế hệ mới rất nhanh, chỉ tính bằng phút với số lượng điểm đạt trên một triệu điểm mỗi giây.

Trong khi tác vụ nắn ghép sử dụng nền tảng máy tính bảng vẫn lấy thêm thời gian thu thập số liệu, thì những nâng cấp liên quan tới chất lượng đám mây điểm và ảnh chụp HDR cũng tạo ra độ chễ nhất định. Mặc dù hiểu rõ khoảng thời gian tiêu tốn này trên thực địa, nhưng người điều khiển cũng không thể thực hiện được tác vụ nắn ghép cho tới khi kết thúc chu trình thu số liệu, chắc chắn trong tương lai các nhà sản xuất sẽ phải xử lý triệt để hơn vấn đề này để tiết kiệm thời gian.

Kỹ thuật nắn ghép các trạm quét ngay trên thực địa mang lại nhiều lợi thế, trong đó phải kể đến:

- Người vận hành máy quét trên thực địa có thể giới thiệu cho khách hàng số liệu đã nắn ghép trong chế độ thời gian thực sử dụng máy tính bảng, điều này thể hiện năng lực triển khai cũng như sự vượt trội về tính sẵn sàng;

- Mặt bằng các trạm quét sau khi nắn ghép cho thấy rõ ràng những khu vực và vị trí còn thiếu khuyết số liệu để loại bỏ việc phải đo lại sau khi đã kết thúc;

- Quá trình nắn ghép trên thực địa cũng loại bỏ việc ghi chú điểm và vẽ sơ hoạ thể hiện vị trí các trạm quét thực địa;

- Người vận hành thiết bị cũng nhận được những nhắc nhở của phần mềm ứng dụng khi không thể ghép nối được các trạm quét bởi thiếu số liệu phủ trùm giữa các trạm quét liên tục.

Mặc dù kỹ thuật nắn ghép ngay trên thực địa có khả năng thực hiện như khi nắn ghép bằng phần mềm xử lý số liệu trong phòng, tuy nhiên chúng ta vẫn cần các điểm đo khống chế và các bước kiểm tra để đảm bảo chất lượng số liệu. Tính toàn vẹn của số liệu quét laser 3D mặt đất luôn đòi hỏi phải có sự hỗ trợ từ các kỹ thuật đo đạc truyền thống ví dụ như các điểm khống chế và các tấm mục tiêu tham chiếu.

LiDAR CẦM TAY SỬ DỤNG KỸ THUẬT SLAM

Nền tải LiDAR thứ tư và cũng là nền tảng triển khai kỹ thuật quét laser 3D cuối cùng đó chính là các loại máy quét cự ly gần cầm tay hoặc đeo vai sử dụng kỹ thuật định vị SLAM (Simultaneous Location And Mapping). Kỹ thuật SLAM cho phép hệ thống LiDAR tự xác định vị trí trong môi trường hoạt động bị che khuất – thông thường là các khu vực không thu được tín hiệu GNSS. Các thuật toán liên quan tới SLAM liên tục được nâng cấp trong thời gian gần đây đã biến các hệ thống LiDAR thành giải pháp thương mại ưu thế.

Về bản chất thì LiDAR cầm tay cũng là một dạng thức đặc biệt của LiDAR mặt đất trong hình dạng của các thiết bị cầm tay, các hệ thống cầm tay và đeo vai này đã tạo ra cuộc cách mạng trong việc ứng dụng LiDAR ở những khu vực bị che khuất hoàn toàn đối với các tín hiệu định vị vệ tinh. Mặc dù các hệ thống LiDAR cầm tay chỉ có khả năng cung cấp số liệu độ chính xác thấp, tuy nhiên tốc độ, tính tiện dụng và đơn giản khi vận hành lại là những lợi thế vượt trội của nền tảng LiDAR này.

Một số nhà sản xuất tiên phong đang kết hợp kỹ thuật SLAM với thiết bị bay không người lái để tạo ra giải pháp thành lập bản đồ trong nhà tối ưu phục vụ cho mục đích thành lập bản đồ ở các khu vực đóng kín có cấu trúc phức tạp. Các thiết bị bay không người lái trang bị SLAM có khả năng tránh va chạm và bay tự động mức 2 mà không cần quan sát điều khiển đồng thời vẫn duy trì dòng số liệu gửi về liên tục cho người điều khiển trong chế độ thời gian thực. Trong thời gian tới đây, chắc chắn các hệ thống LiDAR phát triển trên nền kỹ thuật SLAM sẽ xuất hiện nhiều hơn trên thị trường.

KẾT LUẬN

Trong những năm gần đây, các nhà sản xuất thiết bị và giải pháp đều tập trung để tăng cường tốc độ chuyển giao số liệu đám mây điểm do các hệ thống LiDAR cung cấp. Các yếu tố như khả năng tải lên nền tảng điện toán đám mây số liệu thu được ngoài thực địa, chức năng nắn ghép ngay trong quá trình quét thu số liệu, các tính năng xử lý số liệu tự động, chuyển giao số liệu thông qua trình duyệt Internet … mang đến rất nhiều lợi thế cho người sử dụng cuối cùng đồng thời tiếp cận với số liệu một cách nhanh nhất. Với sự tăng tốc của kỹ thuật tạo các bản sao số (Digital Twins), nhu cầu hoàn thiện số liệu của các toà nhà, nhà máy, hệ thống điện nước … đang ngày càng tăng nhanh đây cũng là cơ hội tốt để ứng dụng các kỹ thuật LiDAR đồng thời cũng tạo ra các nền tảng ứng dụng mới cũng như nâng cấp cải thiện những nền tảng phổ biến như bốn nền tảng chúng ta đã xem xét ở trên.

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