Đám mây điểm hay Point Cloud là tên nó cũng nói lên đó là tập hợp các điểm trong không gian 3 chiều kỹ thuật số. Sản phẩm của quá trình quét 3D Laser sẽ cho chúng ta một dữ liệu hình ảnh của vật thể dưới dạng là nhiều điểm trong không gian và mỗi điểm đó mang một tọa độ x,y,z.
Việc tạo ra point cloud có thể bằng phương pháp quét laser mặt đất Terrestrial laser scanning (TLS) từ các thiết bị là máy quét 3D Laser, hoặc có thể tạo ra từ phương pháp đo ảnh (Photogrammetry), từ nhiều ảnh chụp từ nhiều vị trí khác nhau. Các ảnh này có thể chụp bằng một máy ảnh thông thường hay thậm chí là Smart phone. Sau đó bằng phần mềm xử lý có thể tạo ra object dạng point cloud.
Quét 3d laser, 3D laser scanning hay scan 3d laser là một công nghệ được sử dụng rộng rãi trong việc quét 3D hiện trạng nhà cửa trong xây dựng, cũng như trong kỹ thuật cơ khí, với ưu điểm là hiện trạng của công trình sẽ được thu thập một cách chi tiết và chính xác, nhưng lại không gây bất kì gián đoạn hay ảnh hường đến quá trình xây dựng hoặc hoạt đông của cơ sở kinh doanh.
Sau khi quá trình quét 3D laser hoàn thành, thì người kỹ thuật viên sẽ tiến hành xử lý dữ liệu Scan (giờ là đám mây điểm – Point cloud). Dữ liệu point cloud này được sử dụng cho nhiều mục đích khác nhau như dùng phối cảnh 3D, dựng mô hình hiện trạng từ file Scan 3D Laser, xây dựng mô hình BIM CAD.
MÁY SCAN 3D HOẠT ĐỘNG NHƯ THẾ NÀO ?
Máy Scan 3D Laser gửi một tia laser vào bề mặt của vật thể (không trong suốt) và có cảm biến nhận tín hiệu trả về. Máy Scan 3D Laser có tích hợp CPU và tính toán giá trị tọa độ tương đối từ vật thể đến trung tâm của máy scan cho mỗi tín hiệu trả về. Một số máy scan 3D có thể thực hiện đến 1.000.000 (một triệu) lần phép tính như vậy trong 1 giây. Kết quả quá trình này cho ra một vật thể tập hợp bởi nhiều điểm gọi là mây điểm hay point cloud.
MÁY SCAN 3D LASER CÓ THỂ QUÉT NHỮNG VẬT GÌ ?
Máy Scan 3D Laser gần như có thể quét mọi vật thể. Chỉ có một giới hạn đó là những vật thể phản xạ cao như gương hay bề mặt quá sáng, vật thể trong suốt như kính, chất lỏng, các vật dụng bị phản xạ hoặc khúc xạ với ánh sáng…
Vì vậy việc quét các vật này có thể sẽ không thu thập được vật thể hoàn chỉnh mà cần phải quét kỹ hơn hoặc nhiều lần hơn.
MÁY SCAN 3D CÓ THỂ QUÉT HÌNH ẢNH MÀU ĐƯỢC KHÔNG ?
Tia Laser tự nó thì không thể ghi được tín hiệu màu sắc, tuy nhiên 1 vài dòng máy scan có thể tích hợp với máy ảnh, và chụp hình ảnh trong lúc scan. Khi quá trính scan hoàn thành phần xử lý sẽ được thực hiện bằng phần mềm, dữ liệu Scan sẽ được thể hiện hình ảnh mỗi điểm quét dạng 360 độ. Ở vị trí nào có 1 điểm thì được gán 1 pixel ảnh, phần mềm sẽ gán giá trị màu RGB (Red Green Blue) cho điểm. Và cuối dùng là phần mềm quản lý sẽ hiển thị dữ liệu Scan thành dạng có màu sắc.
HÌNH ẢNH CỦA ĐÁM MÂY ĐIỂM (POINT CLOUD) NHÌN NHƯ THẾ NÀO KHI KHÔNG CÓ MÀU ?
Máy scan 3D không chỉ ghi lại tọa độ x,y,z cho mỗi tín hiệu trả về bằng cảm biết, hầu hết các máy Scan 3D đều có ghi thêm thông tin về cường độ (intensity) ánh sáng trả về. Khi xử lý bằng phần mềm thì giá trị cường độ sáng được dùng thể hiện mức độ đậm nhạt của màu xám hoặc màu RGB cho mỗi điểm.
Hình mây điểm point cloud trắng đe
Tuy nhiên việc hiển thị dù với màu sắc thì dữ liệu Scan 3D vẫn không thể nào nhìn đẹp và sắc nét như ảnh chụp, vì mục đích áp dụng của máy Scan 3D là thể hiện ánh sáng về góc độ kỹ thuật khác hoàn toàn với hiển thị của máy ảnh trong ngành nhiếp ảnh.
CÓ THỂ QUÉT 3D LASER KHU VỰC RỘNG LỚN HAY CÁC CAO ỐC NHIỀU TẦNG HAY KHÔNG?
Có thể, chúng ta hoàn toàn có thể quét hiện trạng 3D Laser các khu vực rộng lớn hoặc các nhà nhiều tầng, việc kết nối các file Scans 3D có thể dễ dàng thực hiện thông qua các điểm tham chiếu hay các quả cầu ngoài hiện trường.
Quét 3D Laser các nhà cao tầng cho kiến trúc thường việc liên kết các trạm quét sẽ được thực hiện thông qua vị trí cầu thang thông tầng.
Hình minh họa quét 3D Laser công trình lâu đài ở Thụy Sĩ
CẦN BAO NHIÊU TRẠM KHI QUÉT 3D LASER HIỆN TRẠNG CÔNG TRÌNH KIẾN TRÚC?
Không có câ trả lời đúng cho mọi trường hợp vì còn tùy thuộc vào đặc trưng của hiện trường và yêu cầu.
Thông thường mỗi một không gian cần ít nhất một trạm quét, nếu yêu cầu cần vẽ chi tiết, máy móc, kết cấu hay đường ống thì cần ít nhất 2 trạm quét trong 1 không gian thì mới thấy hết chi tiết một cách đầy đủ.
Máy Scan 3D Laser gửi một tia laser vào bề mặt của vật thể (không trong suốt) và có cảm biến nhận tín hiệu trả về. Máy Scan 3D Laser có tích hợp CPU và tính toán giá trị tọa độ tương đối từ vật thể đến trung tâm của máy scan cho mỗi tín hiệu trả về. Một số máy scan 3D có thể thực hiện đến 1.000.000 (một triệu) lần phép tính như vậy trong 1 giây. Kết quả quá trình này cho ra một vật thể tập hợp bởi nhiều điểm gọi là mây điểm hay point cloud.
Máy scan 3d laser có thể quét những vật gì ?
Máy Scan 3D Laser gần như có thể quét mọi vật thể. Chỉ có một giới hạn đó là những vật thể phản xạ cao như gương hay bề mặt quá sáng, vật thể trong suốt như kính, chất lỏng, các vật dụng bị phản xạ hoặc khúc xạ với ánh sáng…
Vì vậy việc quét các vật này có thể sẽ không thu thập được vật thể hoàn chỉnh mà cần phải quét kỹ hơn hoặc nhiều lần hơn.
Mục đích sau cùng của đa số khách hàng vẫn là cần bản vẽ hiện trạng chính xác để sử dụng cho các bước cải tạo sau này. Vì vậy cần lựa chọn đơn vị quét 3D Laser có kinh nghiệm xử lý hiện trường quét cho kết quả chính xác, ngoài ra cần chú ý đến kinh nghiệm xử lý dữ liệu quét, làm sao để quá trình mô hình hóa BIM sau đó dễ dàng và đạt được kết quả như mong muốn.
VMTs với kinh nghiệm gần 10 năm (từ 2009) cung cấp dịch vụ hoàn chỉnh trọn gói xử lý dữ liệu laser scanning và mô hình hóa 3D, khách hàng chắc chắn sẽ nhận được tư vấn tốt và có con đường ngắn nhất tiết kiệm nhất.
VMTs cũng cung cấp dịch vụ trọn gói từ quét hiện trạng Laser cho đến mô hình hóa BIM, vì vậy khách hàng sẽ có nhiều lựa chọn bảo đảm an toàn cho tiến độ thực hiện, dữ liệu chính xác.
Tia Laser tự nó thì không thể ghi được tín hiệu màu sắc, tuy nhiên 1 vài dòng máy scan có thể tích hợp với máy ảnh, và chụp hình ảnh trong lúc scan. Khi quá trính scan hoàn thành phần xử lý sẽ được thực hiện bằng phần mềm, dữ liệu Scan sẽ được thể hiện hình ảnh mỗi điểm quét dạng 360 độ. Ở vị trí nào có 1 điểm thì được gán 1 pixel ảnh, phần mềm sẽ gán giá trị màu RGB (Red Green Blue) cho điểm. Và cuối dùng là phần mềm quản lý sẽ hiển thị dữ liệu Scan thành dạng có màu sắc.
Dịch vụ point cloud to BIM của VMTs tốt hơn những đơn vị khác vì những ưu điểm sau:
- Đội ngũ nhân viên đa số là các kiến trúc sư am hiểu về bản vẽ kiến trúc và kỹ thuật, bảo đảm mô hình hay bản vẽ đến khách hàng là đúng chuẩn kỹ thuật và độ chính xác theo yêu cầu.
- Qui trình xử lý dữ liệu Scans Laser đã được tối ưu qua thời gian làm việc cũng như kinh nghiệm của chung tôi trong lĩnh vực này việc xử lý của chúng tôi cho kết quả chính xác và nhanh hơn, giá cạnh tranh hơn các đối thủ khác cùng ngành.
- Việc đo hiện trường sẽ có nhiều trường hợp sự ráp nối các trạm quét sẽ có sai lệch, nếu thiếu kinh nghiệm vẽ theo như vậy sẽ cho kết quả sai với thực tế, chúng tôi có kinh nghiệm xử lý các sai lệch đó mà không cần khách hàng phải quét lại hay điều chỉnh gì, chúng tôi sẽ xử lý hết các lỗi ấy.
- VMTs phát triển công nghệ xử lý dữ liệu laser theo kiểu riêng, có phần mềm xử lý riêng do chính chúng tôi phát triển và tối ưu hóa cao, điều này giúp chúng tôi ít lệ thuộc vào các phần mềm xử lý thượng mại thường rất đắt tiền, giá thành của chúng tôi vì vậy mà cạnh tranh hơn nữa.
Máy scan 3D không chỉ ghi lại tọa độ x,y,z cho mỗi tín hiệu trả về bằng cảm biết, hầu hết các máy Scan 3D đều có ghi thêm thông tin về cường độ (intensity) ánh sáng trả về. Khi xử lý bằng phần mềm thì giá trị cường độ sáng được dùng thể hiện mức độ đậm nhạt của màu xám hoặc màu RGB cho mỗi điểm.
Hình mây điểm point cloud trắng đe
Tuy nhiên việc hiển thị dù với màu sắc thì dữ liệu Scan 3D vẫn không thể nào nhìn đẹp và sắc nét như ảnh chụp, vì mục đích áp dụng của máy Scan 3D là thể hiện ánh sáng về góc độ kỹ thuật khác hoàn toàn với hiển thị của máy ảnh trong ngành nhiếp ảnh.
Có thể, chúng ta hoàn toàn có thể quét hiện trạng 3D Laser các khu vực rộng lớn hoặc các nhà nhiều tầng, việc kết nối các file Scans 3D có thể dễ dàng thực hiện thông qua các điểm tham chiếu hay các quả cầu ngoài hiện trường.
Quét 3D Laser các nhà cao tầng cho kiến trúc thường việc liên kết các trạm quét sẽ được thực hiện thông qua vị trí cầu thang thông tầng.
Hình minh họa quét 3D Laser công trình lâu đài ở Thụy Sĩ
Cần bao nhiêu trạm khi quét 3d laser hiện trạng công trình kiến trúc?
Không có câ trả lời đúng cho mọi trường hợp vì còn tùy thuộc vào đặc trưng của hiện trường và yêu cầu.
Thông thường mỗi một không gian cần ít nhất một trạm quét, nếu yêu cầu cần vẽ chi tiết, máy móc, kết cấu hay đường ống thì cần ít nhất 2 trạm quét trong 1 không gian thì mới thấy hết chi tiết một cách đầy đủ.
Các phiên bản mới của phần mêm đều đã được cập nhật để có thể làm việc với dữ liệu lớn của point cloud.
Dưới đây là một số phần mềm có thể xử lý được theo thông tin hiện tại mà chúng tôi biết:
Autodesk Recap – Recap .RCP & .RCS files, Leica .PTX, .PTS, .PTG & .PRJ files, Faro .FLS, .FWS, .ISPRJ & .XYB files, Lidar .LAS files, Zoller & Frolich .ZFS & .ZFPRJ files, Topcon .CL3 & .CLR files, Riegl .RDS files, Autodesk Point Could files .PCG and .E57, .XYZ, .TXT & .ASC Point Cloud files.
Autodesk AutoCAD – Recap files RCP & RCS
Autodesk Revit – Recap files RCP & RCS
Autodesk 3DS Max – Recap files RCP & RCS
(Hầu hết các phần mềm Autodesk đều có thể attach a Recap .RCP or .RCS file.)
Archicad – E57 & XYZ
Vectorworks – Leica .PTS files, Lidar .LAS files and .E57 & .XYZ Point Cloud files.
Sketchup (with the UNDET4SketchUp addon) – Leica .PTS files, Faro .FLS & .FWS files, Topcon .CL3 & .CLR files, Zoller & Frolich .ZFS files, Lidar .LAS files, and .E57, .XYZ, .ASC, .FPR, .LSPROJ & .RSP Point Cloud files.
SolidWorks – .XYZ, .TXT & .ASC
Trong trường hợp mà quí khách hàng gặp khó khăn trong việc sử dụng dữ liệu point cloud có thể liên hệ với chúng tôi, chúng tôi rất vui và sẵn sàng hỗ trợ.
Phương pháp này sử dụng những điểm chung từ file quét khởi đầu cho file tiếp theo và xác định vị trí tương quan của từng file quét so với các trạm gần nó. Khi toàn bộ mây điểm được ghép nối chặt chẽ với nhau, chúng được nối với hệ tọa độ có trước. Những điểm mục tiêu đã được đo bằng máy toàn đạc sẽ được gắn giá trị tọa độ từ số liệu cơ sở. Đây là bước cuối cùng của công tác ghép nối trạm quét vào lưới khống chế. Bằng phương pháp chặt chẽ này, chúng tôi có thể liên kết đường ranh giới cơ bản với hàng triệu điểm dữ liệu, mỗi điểm trong đó đều có kích thước thực tế và màu thực.
Với bất cứ dự án nào, khi cần tiếp cận địa vật khó tiếp cận, gây nguy hiểm như trạm biến thế, giàn khoan ngoài biển – an toàn luôn được đặt lên hàng đầu đặc biệt với những dự án tại trung tâm thành phố. Đội đo phải lưu ý tới giao thông đông đúc, hoạt động xây dựng xung quanh, những dự án sửa chữa đường – nó gây khó khăn rất nhiều tới công tác khảo sát. Bằng cách sử dụng thiết bị quét 3D Laser có khả năng thu thập dữ liệu cần thiết từ khoảng cách xa, công việc đo đạc vì vậy mà trở nên an toàn hơn.
Mỗi trạm máy chỉ mất khoảng 6 phút với cấu hình tiêu chuẩn, trong thời gian này khách hàng sẽ có được vỉa hè, góc nhà, giải phân cách… và hầu hết mọi địa vật nhìn thấy trong phạm vi 300m. Giả sử mọi thứ đều phẳng diện tích đo được là khoảng 28 Ha. Kể cả khi khoảng cách đo còn 30m để có độ chi tiết cao hơn, diện tích đo được vẫn vào khoảng 2800 m2 mỗi trạm. Với những dự án cần đo nhiều điểm mà không bị khuất bởi chướng ngại vật, quét 3D laser sẽ là một giải pháp tối ưu.
Ưu điểm nổi bật của phương pháp quét 3D đó là khi ta áp dụng nó cho các công trình kiến trúc , đặc biệt là các công trình kiến trúc cổ như nhà thờ Đức Bà hay trụ sở UBND thành phố. Khách hàng không chỉ nhận được số liệu đầy đủ hơn, mà đội khảo sát cũng sẽ không mất thời gian phải quay lại hiện trường để thu thập thêm dữ liệu, khi khách hàng đưa ra thêm những yêu cầu đặc biệt. Sau khi quét 3D hiện trạng công trình, dữ liệu sau khi được thu thập một cách đầy đủ theo đúng tình trạng gốc của công trình sẽ được lưu giữ, để làm cơ sở chính xác cho việc mô hình hóa 3D sau này ( các hoa văn, phù điêu,…, của công trình đều được lưu giữ chính xác từng mm ).
Bằng phương pháp quét 3D laser, bạn sẽ không còn lo việc bị sót điểm hoặc thiếu địa vật. ngay cả khi bị thay đổi yêu cầu phải thu thập thêm những địa vật mới, chúng ta đơn giản chỉ cần mở point cloud và vẽ thêm. Chỉ cần những yêu cầu đó không đòi hỏi phải mở rộng phạm vi khảo sát, thì đội ngũ khảo sát sẽ không cần phải quay lại hiện trường.
Không có câ trả lời đúng cho mọi trường hợp vì còn tùy thuộc vào đặc trưng của hiện trường và yêu cầu. Giá phụ thuộc vào 4 yếu tố sau
- Số lượng trạm quét
- Cần quét 3D Laser có màu hay chỉ cần trắng/đen là được (ảnh hưởng thời gian quét)
- Độ khó của công trình cần quét Laser, có nhiều vị trí cần leo trèo, hoặc khó khăn khi vận chuyển vận hành thiết bị.
- Vị trí công trình xa hay gần so với trụ sở công ty VMT Solutions.
BIM, hay Building Information Modeling, là một quy trình kỹ thuật số dùng để tạo và quản lý thông tin về một công trình trong suốt vòng đời của nó. BIM không chỉ là một mô hình 3D mà còn bao gồm các thông tin chi tiết về các thành phần của công trình, như vật liệu, kích thước, và các yếu tố kỹ thuật khác.
Các đặc điểm chính của BIM bao gồm:
- Mô hình 3D: Tạo ra một mô hình ba chiều của công trình, giúp hình dung và phân tích các yếu tố thiết kế.
- Thông tin tích hợp: Mô hình BIM chứa thông tin chi tiết về tất cả các phần của công trình, từ cấu trúc và hệ thống kỹ thuật đến vật liệu và các yếu tố xây dựng.
- Quản lý thông tin: BIM hỗ trợ việc quản lý thông tin và tài liệu liên quan đến dự án, giúp cải thiện sự hợp tác giữa các bên liên quan.
- Phân tích và mô phỏng: BIM cho phép thực hiện các phân tích như phân tích kết cấu, hiệu suất năng lượng và chi phí, giúp tối ưu hóa thiết kế và quá trình xây dựng.
- Hỗ trợ quản lý dự án: BIM hỗ trợ quản lý dự án trong suốt vòng đời của công trình, từ thiết kế, xây dựng đến bảo trì và vận hành.
BIM giúp cải thiện tính chính xác, giảm thiểu sai sót và nâng cao hiệu quả trong các dự án xây dựng.
Dữ liệu có độ lớn tùy thuộc vào 4 yếu tố chính
- Số lượng trạm quét, số lượng file Scans
- Quét bên trong hay là quét bên ngoài
- Số lượng chi tiết chứa đựng trong mỗi trạm quét
- Phụ thuộc vào setting trên máy Scans 3D, chất lượng cao hay thấp
Thường thì sẽ khoảng từ 10-100GB nếu chưa xử lý giảm dung lượng, có thể giảm xuống còn 1-2GB nếu dùng thuật toán tối ưu, loại bỏ các điểm trùng lắp.
Dung lượng như vậy là lớn nếu so sánh với các dữ liệu thông thường nhưng trong mọi trường hợp nó không gây khó khăn gì cho khách hàng ngoài việc chiếm nhiều không gian ổ đĩa.
Việc xử lý tối ưu để có thể quản lý và sử dụng nó cần một qui trình tốt, các khách hàng của VMTS sẽ được tư vấn, hoặc chúng tôi sẽ hỗ trợ hoàn toàn qua dịch vụ mô hình hóa 3D Point cloud to BIM
Thường thì trong vòng 24-48 giờ chúng tôi sẽ gửi dữ liệu cho khách hàng, tuy nhiên trong một vài công trình lớn cần có thời gian xử lý lâu hơn, trong các trường hợp này chúng tôi sẽ thảo luận và thông tin chi tiết cho khách hàng.
