Dữ liệu đám mây điểm Point Cloud và ứng dụng của mô hình dữ liệu Point Cloud trong đo vẽ thành lập bản đồ

Chúng ta thường nghe nói đến khái niệm dữ liệu đám mây điểm Point Cloud, vậy chính xác Point Cloud là gì? Và ứng dụng của mô hình dữ liệu Point Cloud trong đo vẽ thành lập bản đồ như thế nào? Hãy cùng Đất Hợp tìm hiểu qua bài viết dưới đây.

Dữ liệu đám mây điểm Point Cloud là gì?

Đầu tiên, cần hiểu dữ liệu Point Cloud hay còn được gọi là dữ liệu đám mây điểm Point Cloud là một tập hợp rất nhiều điểm, có thể hiểu là một tập dữ liệu điểm – Dataset.

Mỗi điểm trong tập dữ liệu này đều được thể hiện dưới dạng tọa độ không gian ba chiều X, Y, Z và giá trị cường độ – Intensity value. Giá trị cường độ này thể hiện cường độ của tín hiệu trả về dựa trên hệ số phản xạ bề mặt. Khi kết hợp lại với nhau, các điểm này tạo thành một đám mây điểm, một tập hợp các dữ liệu điểm trong không gian thể hiện hình dạng hoặc đối tượng 3D một cách chi tiết và chính xác.

Các đám mây điểm cũng có thể có thông tin màu sắc – Giá trị R G B để có thể hình dung chân thực hơn. Có thể nói, dữ liệu đám mây điểm Point Cloud là bản sao số, đại diện kỹ thuật số của các đối tượng thế giới thực dưới dạng tập dữ liệu điểm.

Dữ liệu Point Cloud tòa nhà Công ty Đất Hợp được thu thập từ thiết bị quét 3D Laser Trimble X7.

Các phương pháp thu thập dữ liệu đám mây điểm Point Cloud

Dữ liệu đám mây điểm Point Cloud có thể được thu thập bằng các phương pháp như:

• Quét LiDAR (Laser Imaging, Detection, and Ranging) hay quét 3D Laser: Quét LiDAR hàng không (Airborne Laser Scanning hay UAV LiDAR), Quét LiDAR mặt đất (Terrestrial Laser Scanners), Quét LiDAR di động (Mobile Laser Scanning hay Mobile Mapping).

Các thiết bị quét LiDAR trên mặt đất Trimble X7, quét LiDAR di động Trimble MX50 và quét LiDAR trên không YellowScan Mapper cho phép thu thập dữ liệu đám mây điểm Point Cloud.

• Phương pháp Photogrametry – Đo vẽ ảnh số

Phương pháp đo vẽ ảnh số với các thuật toán khôi phục mô hình 3 chiều từ ảnh (Structure from motion -SfM), đo vẽ ảnh lập thể,… bằng các phần mềm xử lý dữ liệu ảnh số như Trimble Business Center Aerial Photogrammetry Module hay phần mềm Pix4Dmapper, Global Mapper.

• Quét Sonar, đo sâu đa tia Multibeam

Dữ liệu Point Cloud bề mặt địa hình dưới nước được thu thập từ thiết bị đo sâu đa tia Multibeam và thiết bị quét Side Scan Sonar.

Dữ liệu đám mây điểm Point Cloud được ứng dụng như thế nào?

Vì mức độ thông tin phong phú mà dữ liệu đám mây điểm Point Cloud đem lại kèm theo mức độ chi tiết và độ chính xác cực cao (mm), dữ liệu Point Cloud có thể được ứng dụng trong rất nhiều ngành và lĩnh vực như:

• Xây dựng – Kiến trúc: Bản sao kỹ thuật số (Digital twins) của công trình, dự án, Scan to BIM, nguồn tài liệu số 3D phục vụ cho việc hoàn công, kiểm tra chất lượng dự án, công trình, bản đồ hiện trạng công trình phục vụ cho công tác thiết kế, các sản phẩm 3D CAD, hoạt ảnh số và thực tế ảo VR/AR…
• Không gian địa lý: Xây dựng mô hình số địa hình DTM, mô hình số bề mặt DSM, mô hình số độ cao DEM, tính toán khối lượng, quan trắc biến dạng bề mặt, chuyển dịch, bản đồ số 3D, bản đồ địa hình, địa chính…
• Phân tích, kỹ thuật: Phân tích, kiểm tra chất lượng sản phẩm, khảo sát thu thập mô hình hiện trạng để lắp đặt, tích hợp các công nghệ, thiết bị vào hệ thống cũ (Retrofitting), phục vụ công tác thiết kế ngược…
• Bảo tồn văn hóa, phục dựng di sản, công trình kiến trúc cổ: Dữ liệu số 3D Point Cloud kết hợp ảnh chụp độ phân giải cao của các công trình, di sản cổ có thể được 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 hạ tầng: Phục vụ xây dựng nguồn cơ sở dữ liệu số 3D cho việc quản lý cơ sở hạ tầng, cơ sở dữ liệu GIS, thành phố thông minh SmartCity, xây dựng bản đồ tỷ lệ lớn, quy hoạch không gian chiếu sáng, không gian đô thị…
• Lâm nghiệp: Phân tích khối lượng, sản lượng rừng, đo cấu trúc của tán cây rừng và mật độ tán cây, chiều cao phát triển…
• Giải pháp điều tra hiện trường, hồ sơ vụ án: Quét hiện trường tai nạn, vụ án và đưa ra phân tích, mô phỏng hiện trường tai nạn.

Ứng dụng Point Cloud trong đo vẽ thành lập 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

Vì dữ liệu Point Cloud là bản sao số, đại diện kỹ thuật số của các đối tượng thế giới thực dưới dạng tập dữ liệu điểm một cách chính xác và chi tiết, giờ đây các nhà khảo sát có thể thu thập dữ liệu khảo sát một cách nhanh chóng và chính xác từ các thiết bị như thiết bị quét 3D laser cố định, di động và trên không so với các phương pháp đo đạc truyền thống.

Từ cơ sở dữ liệu đó, công tác ngoại nghiệp được rút ngắn thời gian đáng kể, người sử dụng chỉ cần ngồi tại văn phòng để thực hiện các công tác đo vẽ trực tiếp trên dữ liệu số Point Cloud một cách trực quan bằng các phần mềm biên tập chuyên dụng như: Trimble Business Center, Global Mapper, Pix4Dsurvey, Autocad Civil 3D, ,…

Số hóa, đo vẽ các đối tượng bằng các công cụ trích xuất các đối tượng tự động trên phần mềm Trimble Business Center hay Pix4Dsurvey.

• Xây dựng mô hình số địa hình DTM, mô hình số bề mặt DSM, mô hình số độ cao DEM, đường đồng mức

Dữ liệu Point Cloud, Mô hình số bề mặt DSM, đường đồng mức được xử lý bằng phần mềm Global Mapper Pro.

• Phân tích, tính toán khối lượng

Tính toán khối lượng từ dữ liệu Point Cloud trên phần mềm Trimble Business Center.

Dữ liệu đám mây điểm Point Cloud được ứng dụng trong nhiều lĩnh vực khác nhau. Đặc biệt trong những năm gần đây, dữ liệu Point Cloud được sử dụng ngày càng nhiều trong lĩnh vực đo vẽ thành lập bản đồ. Liên hệ Đất Hợp qua HOTLINE 0903 825 125 để được tư vấn chi tiết về giải pháp giúp thu thập và xử lý dữ liệu Point Cloud hiệu quả.

>>> Xem thêm: Mở rộng danh mục lập bản đồ di động với Hệ thống Trimble MX50 LiDAR