[Giải đáp] Dữ liệu Point Cloud là gì và ứng dụng thực tế hiện nay

Point Cloud đang dần trở thành một phần rất quan trọng và không thể thiếu trong nhiều lĩnh vực trong đó có xây dựng. Cùng Việt Thanh Group giải mã chi tiết về dữ liệu Point Cloud và những ứng dụng vượt trội trong thực tế mà nó mang lại nhé.

Dữ liệu Point Cloud là gì?

Dữ liệu Point Cloud hay còn gọi là Đám mây điểm là tập hợp các điểm thể hiện hình dạng, bố cục và vị trí của một đối tượng cụ thể trong không gian 3 chiều. Các điểm này sẽ được tạo ra bằng máy quét laser scanning 3D hoặc bằng công nghệ LiDAR nhằm xác định chính xác bằng tọa độ X, Y, Z. Người dùng thông qua những dữ liệu này mà có thể hiểu được cấu trúc cũng như kích thước của vật thể cần khảo sát mà không phải đến trực tiếp.

Dữ liệu Point Cloud có khả năng phân tích và điều chỉnh linh hoạt. Trong quá trình sử dụng, người dùng có thể lọc, hiển thị hoặc chỉnh sửa các điểm riêng lẻ mà không làm ảnh hưởng đến dữ liệu tổng thể. Chính đặc điểm này đã làm cho dữ liệu Point Cloud trở thành công cụ hoàn hảo trong việc xử lý cũng như lưu trữ dữ liệu.

Các phương pháp thu thập dữ liệu Point Cloud

• Việc thu thập được dữ liệu Point Cloud hiện nay đang được thực hiện bằng nhiều phương pháp khác nhau như:
• Sử dụng các thiết bị quét laser 3D có định trên mặt đất để thu thập dữ liệu.
• Sử dụng các loại cảm biến LiDAR được lắp đặt trên thiết bị bay không người lái. (Airborne Laser Scanning hay UAV LiDAR).
• Sử dụng phương pháp đo ảnh (Photogrametry)
• Quét di động bằng máy quét laser scanning Topcon GLS 2200 (Mobile Laser Scanning hay Mobile Mapping).
• Quét Sonar, đo sâu đa tia Multibeam.

Ứng dụng của dữ liệu Point Cloud trong thực tế hiện nay

Với mức độ thông tin phong phú, chi tiết và độ chính xác cao mà dữ liệu Point Cloud đem lại, thì hiện nay loại dữ liệu này đang được ứng dụng vào nhiêu ngành nghề và lĩnh vực như:

Thiết kế và xây dựng

Dữ liệu Point Cloud giúp tạo ra bản sao kỹ thuật số cho các công trình xây dựng, dự án, scan to BIM… Đây chính là cơ sở để phục vụ cho các công tác kiểm tra, đánh giá chất lượng công trình xây dựng, đảm bảo an toàn trong thi công và sử dụng.

Không gian địa lý

Dữ liệu Point Cloud được sử dụng để xây dựng mô hình số địa hình DTM, mô hình số bề mặt DSM, mô hình số độ cao DEM, quan trắc lún, biến dạng bề mặt, tính toán khối lượng, xây dựng bản đồ số 3D…

Phục dụng các công trình kiến trúc cổ

Dữ liệu số 3D Point Cloud kết hợp ảnh chụp độ phân giải cao của các công trình, kiến trúc cổ sẽ được dùng làm tài liệu lưu trữ, phục vụ cho công tác bảo tồn, trùng tu dự án, thực tế ảo VR và thực tế ảo tăng cường AR.

Quy hoạch đô thị

Dữ liệu Point Cloud sẽ tạo ra mô hình 3D của các tòa nhà, đường xá, công trình công cộng ở đô thị, giúp cho các nhà quản lý có được cái nhìn tổng quan, từ đó đề ra được kế hoạch quy hoạch và phát triển phù hợp nhất cho từng khu vực. Ngoài ra, dữ liệu điểm đám mây này cũng giúp xác định được những vị trí cần sửa chữa để đảm bảo an toàn.

Quản lý rừng

Dữ liệu Point Cloud giúp các nhà quản lý rừng có được cái nhìn toàn cảnh về hệ sinh thái, thảm thực vật của những khu vực rừng nhất định. Từ đó giúp xác định chính xác được những khu vực nào cần trồng mới và có kế hoạch quản lý, bảo vệ rừng tối ưu.

Xây dựng bản đồ

Trong lĩnh vực đo vẽ thành lập bản đồ, dữ liệu Point Cloud có thể được ứng dụng vào các mục đích như: Biên vẽ, số hóa các đối tượng địa vật, địa hình, xây dựng các loại bản đồ địa hình, địa chính, bình đồ; Xây dựng mô hình số địa hình DTM, mô hình số bề mặt DSM, mô hình số độ cao DEM, đường đồng mức; Phân tích, tính toán khối lượng…

Theo dõi biến đổi khí hậu và cảnh báo thiên tai

Dữ liệu Point Cloud này, thường thu được thông qua LiDAR hoặc ảnh trắc địa, hỗ trợ đánh giá địa hình, cảnh báo các tình trạng thiên tai nguy hiểm như lũ lụt, sạt lở đất, động đất. Từ đó có những biện pháp ứng phó kịp thời để giảm thiết tối đa thiệt hại về người và tài sản. Bên cạnh đó, dữ liệu điểm 3D này còn hỗ trợ rất nhiều trong công tác khắc phục hậu quả thiên tai.

>>Xem thêm: Vì sao đã đến lúc bạn nên đầu tư vào Giải pháp quét 3D laser?

Những thiết bị được sử dụng để hỗ trợ thu thập dữ liệu Point Cloud

Việc thu thập dữ liệu Point Cloud sẽ bao gồm việc sử dụng thiết bị và cảm biến chuyên dụng để thu thập thông tin không gian chi tiết. Dưới đây là một số loại thiết bị phổ biến:

Máy quét LiDAR

• Máy quét LiDAR mặt đất: Các máy quét này được gắn trên chân máy hoặc xe và có thể chụp các đám mây điểm có độ phân giải cao của các vật thể hoặc cảnh từ mặt đất. Chúng thường được sử dụng trong các ứng dụng như khảo sát, kỹ thuật và khảo cổ học.
• Hệ thống LiDAR di động: Được lắp đặt trên xe cộ, tàu thuyền hoặc máy bay không người lái, các hệ thống này giúp thu thập dữ liệu 3D của các khu vực rộng lớn một cách nhanh chóng và hiệu quả. Chúng thường được sử dụng để lập bản đồ đường bộ, đường sắt và môi trường đô thị.
• Hệ thống LiDAR trên không: Hệ thống này thường được lắp trên máy bay hoặc máy bay không người lái UAV RTK và được sử dụng để chụp ảnh các khu vực địa lý rộng lớn như rừng, núi và các dự án cơ sở hạ tầng lớn. LiDAR trên không được sử dụng rộng rãi trong quản lý lâm nghiệp, mô hình hóa địa hình và lập bản đồ vùng đồng bằng ngập lụt.

Máy ảnh quan trắc

• Máy ảnh trên không : Những máy ảnh chuyên dụng này được gắn trên máy bay hoặc máy bay không người lái để chụp ảnh bề mặt Trái Đất với độ phân giải cao, sau đó được xử lý bằng kỹ thuật ảnh trắc để tạo ra các đám mây điểm 3D chính xác và chi tiết.
• Máy ảnh mặt đất: Thiết bị máy ảnh kỹ thuật số gắn trên chân máy hoặc thiết bị cầm tay có thể chụp ảnh vật thể hoặc cảnh từ nhiều góc độ khác nhau. Khi nhiều ảnh được kết hợp bằng phần mềm quang trắc, chúng có thể tạo ra các đám mây điểm chi tiết.

Hệ thống vệ tinh định vị toàn cầu (GNSS)

Các máy thu GNSS kết hợp với các hệ thống tăng cường GNSS như GNSS RTK Hi-Target V500 giúp cung cấp dữ liệu định vị chính xác cho máy quét LiDAR và camera ảnh trắc địa nhằm đảm bảo tính chính xác tuyệt đối cho dữ liệu Point Cloud đã thu thập được.

Máy bay không người lái 

Trên thiết bị máy bay không người lái UAV RTK DJI Matrice 4T đều được trang bị cảm biến LiDAR hoặc hệ thống camera có độ phân giải cao sẽ giúp tiếp cận những khu vực địa hình hiểm trở, xa xôi để thu thập dữ liệu chính xác, giúp đảm bảo an toàn tính mạnh và tiết kiệm thời gian so với các phương pháp truyền thống.

Có thể nói dữ liệu Point Cloud được xem là một phần thiết yếu, được ứng dụng rộng rãi trong nhiều ngành nghề, nhiều lĩnh vực. Việc hiểu và ứng dụng tốt dữ liệu điểm 3D sẽ giúp tối ưu hóa hiệu quả công việc, tiết kiệm thời gian và nhân công, đảm bảo an toàn. Nếu quý bạn đọc cần tư vấn chi tiết hơn về các thiết bị hỗ trợ thu thập dữ liệu Point Cloud hoặc cần thuê thiết bị đo đạc hãy liên hệ Việt Thanh để được hỗ trợ kịp thời.