Nhóm kỹ thuật Công ty TNHH ANTHI Việt Nam

Sau gần 2 năm tìm hiểu về công nghệ quét laser 3 chiều mặt đất thông qua các khoá đào tạo và các hội thảo Quốc tế liên quan tới lĩnh vực này cho đến cuối năm 2012, Công ty TNHH ANTHI Việt Nam đã đầu tư các hệ thống máy quét laser 3 chiều mặt đất đầu tiên. Kể từ thời điểm đó đến nay, Công ty đã tiến hành rất nhiều các công trình thử nghiệm, nghiên cứu và triển khai ứng dụng công nghệ thu thập số liệu tiên tiến này trong gần như tất cả các lĩnh vực như đo đạc bản đồ, xây dựng công trình dân dụng và công nghiệp, giao thông, bảo tồn, thiết kế kiến trúc và quy hoạch, phát triển du lịch thông qua quảng bá hình ảnh cho các đơn vị trong nước và đã thực hiện cả ở nước ngoài như Singapore, Malaysia … Có thể nói, tới thời điểm hiện tại, nhóm kỹ thuật của Công ty TNHH ANTHI Việt Nam đã làm chủ được toàn bộ các kỹ thuật liên quan tới công nghệ quét laser 3 chiều mặt đất từ phần cứng tới phần mềm ứng dụng và bắt đầu chuyển sang giai đoạn nghiên cứu ứng dụng thứ hai trong chu trình phát triển tất yếu của công nghệ thu thập số liệu cao cấp này.

Trong Bản tin Công nghệ tuần này và các Bản tin tiếp theo, chúng tôi sẽ lần lượt giới thiệu tới Quý Độc giả cả nước những khái niệm cơ bản nhất liên quan tới công nghệ quét laser 3 chiều mặt đất cũng như những ứng dụng tiềm năng trong thực tiễn. Mời Quý Độc giả quan tâm cùng theo dõi và chia sẻ ý kiến của mình tới địa chỉ e-mail: info@anthi.com.vn 

Có thể nói công nghệ quét laser 3 chiều mặt đất (TLS 3D - Terrestrial Laser Scanning) là cuộc cách mạng trong thu thập số liệu thực địa phục vụ cho các ứng dụng 3 chiều. Ngày nay trong tất cả các ngành, số liệu 3D đã trở thành chuẩn trong thiết kế, trình bày, sản xuất. Công nghệ TLS 3D cho phép tất cả mọi yếu tố trong cuộc sống như môi trường, con người, cảnh quan, thiết bị máy móc, công trình dân dụng, giao thông … đều được thu nhận và thể hiện bằng hình ảnh ba chiều đúng như chúng đang tồn tại trong thực tiễn. Đo đạc thực địa công nghệ số trên thế giới đã áp dụng kỹ thuật TLS 3D kết hợp với phần mềm xử lý số liệu để hợp thành giải pháp đo đạc, khảo sát thực địa mà không có bất kỳ thiết bị nào có thể so sánh được. Những ứng dụng của công nghệTLS 3D đã chứng tỏ một điều rằng, khả năng ứng dụng của giải pháp thu thập số liệu này không hạn chế.

Nguyên tắc hoạt động của công nghệ quét laser 3D 

TLS 3D là thuật ngữ chỉ tất cả các ứng dụng quét đối tượng bằng tia laser được thực hiện từ những điểm cố định (điểm khống chế) trên bề mặt trái đất. các thiết bịTLS 3D sử dụng cho các dự án dân dụng có thể áp dụng một trong số những công nghệ sau để xác định chính xác khoảng cách tới các đối tượng:

1.    “Thời gian di chuyển – Time of Flight”;

2.    “Cơ sở pha - Phase Based” hoặc

3.    “Xử lý hình dạng sóng – Waveform Processing”.

Về cơ bản, nguyên tắc hoạt động của STLS 3D cũng giống như cơ chế hoạt động của các máy toàn đạc điện tử thế hệ mới: sử dụng tốc độ ánh sáng để xác định khoảng cách. Tuy nhiên, vẫn có sự khác biệt cơ bản trong bước sóng của tia sáng laser, số lượng và tốc độ ghi nhậnsố liệu  các điểm đo, các bước đo thực địa, xử lý số liệu, nguồn sai số … Các hệ thống quét laser 3D thu thập được một khối số liệu thô khổng lồ có tên gọi “Đám Mây Điểm – Point Cloud”.

Đám mây điểm là thuật ngữ dùng để chỉ một tập hợp các điểm đo mang đầy đủ thông số X,Y,Z mô tả lại chính xác mô hình 3 chiều của tất cả các đối tượng trong thực tiễn khi tia  laser của máy quét laser 3 chiều mặt đất quét qua. Mỗi đám mây có thể từ một vài triệu cho tới hàng trăm triệu điểm đo, đây chính là lý do dẫn tới tên gọi “Đám Mây Điểm” (hay Point Cloud). Thuật ngữ “Đám Mây Điểm” hiện đã trở nên quen thuộc trên khắp thế giới và mức độ phổ biến của thuật ngữ này cũng như tiềm năng của công nghệ quét laser 3 chiều mặt đất dẫn tới việc tất cả các hãng sản xuất phần mềm, có liên quan ít nhiều tới lĩnh vực đồ hoạ đều đã bổ sung thêm các chức năng hỗ trợ đọc và tải lên các định dạng của số liệu đám mây điểm.

Nguyên lý hoạt động của các máy quét TLS 3D “Phase Based” và “Time of Flight”

Máy quét công nghệ “Time of Flight” (cũng có thể gọi bằng tên khác “Pulse Based” là kiểu máy quét laser phổ biến nhất trong đo đạc dân dụng bởi tia quét có khả năng đi xa nhất (chuẩn từ 125 đến 1000 mét) và tốc độ thu thập số liệu đạt tới 50.000 điểm mỗi giây hoặc cao hơn nữa. Thiết kế của máy quét laser “Time of Flight” chính là thiết bị tích hợp của các hợp phần:

•      Hợp phần phát laser tạo ra trùm tia;

•      Tấm gương lệch để hướng trùm tia laser về phía đối tượng hay khu vực sẽ quét;

•      Hệ thống máy thu quang học thứ cấp để xác định tín hiệu laser phản xạ lại từ các đối tượng quét.

Theo đó tốc độ di chuyển của ánh sáng là giá trị đã biết, thời gian di chuyển của tín hiệu laser có thể chuyển đổi thành số liệu đo khoảng cách chính xác.

Máy quét công nghệ “Phase Based” là các máy quét laser điều biến tia sáng laser phát thành nhiều pha và so sánh sự dịch chuyển pha (Phase Shift) trong nguồn năng lượng laser quay trở lại bộ nhận của máy. Các máy quét sử dụng thuật toán Phase Shift để xác định khoảng cách dựa vào các đặc tính duy nhất của từng pha độc lập. Các máy quét laser “Phase Based” có khoảng cách quét ngắn hơn so với các máy quét “Pulse Based” (chuẩn từ 25 – 27 mét), nhưng có tốc độ thu thập số liệu cao hơn rất nhiều so với các máy quét “Pulse Based”.

(Còn tiếp)

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