LiDAR Là Gì? Công Nghệ Quét 3D Đứng Sau Point Cloud Và Digital Twin

Muốn tạo một Digital Twin chính xác, trước hết chúng ta cần thu thập dữ liệu từ không gian thực.

Một trong những công nghệ được sử dụng cho công việc này là LiDAR.

Hiểu đơn giản, LiDAR sử dụng ánh sáng laser để đo khoảng cách đến các vật thể. Sau đó, hàng triệu điểm đo có thể được tập hợp thành Point Cloud.

Từ dữ liệu này, doanh nghiệp có thể tiếp tục phát triển mô hình 3D, BIM hoặc Digital Twin.

LiDAR là gì?

LiDAR là viết tắt của Light Detection and Ranging.

Công nghệ này phát các xung laser về phía vật thể. Sau đó, cảm biến ghi nhận thời gian ánh sáng phản xạ trở lại.

Dựa vào khoảng thời gian đó, hệ thống tính được khoảng cách đến vật thể. Nhờ vậy, LiDAR có thể ghi nhận vị trí và hình dạng của môi trường xung quanh.

Có thể hình dung đơn giản:

Phát tia laser → Nhận tín hiệu phản xạ → Tính khoảng cách → Tạo dữ liệu 3D

LiDAR tạo Point Cloud như thế nào?

Trong quá trình quét, cảm biến thu thập một lượng lớn điểm đo trong không gian.

Mỗi điểm đại diện cho một vị trí 3D. Khi kết hợp lại, chúng tạo thành một tập dữ liệu gọi là Point Cloud.

Point Cloud có thể tái hiện hình dạng của công trình, địa hình hoặc vật thể đã được quét. Vì vậy, đây là nguồn dữ liệu quan trọng cho nhiều quy trình số hóa không gian.

Một workflow dễ hình dung là:

Không gian thực → LiDAR → Point Cloud → BIM / 3D Model / Digital Twin

Các loại LiDAR phổ biến

Tùy vào môi trường khảo sát, LiDAR có thể được triển khai theo nhiều cách. Bài nguồn chia thành ba nhóm phổ biến.

LiDAR trên không

Thiết bị LiDAR có thể được gắn trên máy bay, trực thăng hoặc UAV.

Nhờ đó, hệ thống có thể thu thập dữ liệu trên khu vực rộng. Phương pháp này phù hợp với khảo sát địa hình, hạ tầng và bản đồ 3D.

LiDAR mặt đất

LiDAR mặt đất thường được đặt cố định trên chân máy hoặc phương tiện.

Khác với quét trên không, phương pháp này tập trung vào dữ liệu chi tiết ở phạm vi gần. Do đó, nó thường được sử dụng để khảo sát công trình, nhà máy và nhà xưởng.

SLAM LiDAR

SLAM LiDAR kết hợp cảm biến laser với công nghệ Simultaneous Localization and Mapping.

Thiết bị vừa xác định vị trí, vừa xây dựng bản đồ khi di chuyển. Vì vậy, người vận hành có thể quét liên tục thay vì đặt máy cố định tại từng vị trí.

Đặc biệt, SLAM LiDAR có thể phù hợp với đường hầm, tầng hầm và các khu vực không có GPS.

LiDAR được ứng dụng như thế nào?

LiDAR không chỉ phục vụ đo đạc. Quan trọng hơn, dữ liệu thu được có thể trở thành đầu vào cho nhiều quy trình số hóa.

Khảo sát công trình

LiDAR hỗ trợ ghi nhận hiện trạng của công trình và hạ tầng.

Nhờ đó, đội dự án có thêm dữ liệu để kiểm tra kích thước, địa hình hoặc hình học của không gian.

Scan to BIM

Point Cloud từ quá trình quét có thể được sử dụng làm cơ sở để dựng mô hình BIM.

Quy trình này thường được gọi là Scan to BIM.

Có thể hiểu ngắn gọn:

Quét hiện trạng → Point Cloud → BIM Model

Đây là một ứng dụng quan trọng trong các dự án cải tạo và số hóa công trình.

Digital Twin

LiDAR cũng là một nguồn dữ liệu có thể phục vụ xây dựng Digital Twin.

Trước hết, công trình thực tế được ghi nhận dưới dạng dữ liệu số. Sau đó, dữ liệu có thể được xử lý và kết hợp với những nguồn thông tin khác.

Nhờ vậy, doanh nghiệp có thể tạo bản sao số phục vụ thiết kế, quản lý tài sản hoặc vận hành công trình.

Bản đồ 3D và GIS

LiDAR còn được sử dụng để tạo bản đồ địa hình 3D, DEM và DTM.

Vì vậy, công nghệ này có nhiều ứng dụng trong quy hoạch, quản lý đất đai và phát triển hạ tầng.

Di sản và bảo tàng

Với các công trình lịch sử, LiDAR có thể ghi nhận hình học hiện trạng dưới dạng dữ liệu 3D.

Từ đó, dữ liệu có thể hỗ trợ nghiên cứu, lưu trữ và công tác trùng tu. Ngoài ra, Point Cloud còn có thể kết hợp với hình ảnh để phát triển các trải nghiệm số.

LiDAR, Point Cloud và Digital Twin khác nhau thế nào?

Ba khái niệm này có liên quan nhưng không giống nhau.

LiDAR là công nghệ dùng laser để thu thập dữ liệu.

Point Cloud là tập hợp các điểm 3D được tạo ra từ quá trình quét.

Digital Twin là mô hình số của không gian hoặc tài sản thực. Mô hình này có thể sử dụng dữ liệu từ LiDAR và nhiều nguồn khác.

Vì vậy, có thể hình dung mối quan hệ như sau:

LiDAR → thu thập dữ liệu
Point Cloud → dữ liệu không gian 3D
Digital Twin → khai thác dữ liệu thành bản sao số

Vì sao LiDAR quan trọng với số hóa không gian?

Giá trị của LiDAR nằm ở khả năng chuyển không gian vật lý thành dữ liệu có thể xử lý trên môi trường số.

Thay vì chỉ lưu lại công trình bằng ảnh, đội dự án có thể thu thập thông tin hình học của không gian.

Từ đó, dữ liệu có thể tiếp tục được sử dụng cho Point Cloud, BIM, GIS hoặc Digital Twin.

Đây cũng là lý do LiDAR ngày càng xuất hiện trong các quy trình Reality Capture và số hóa hiện trạng.

MOIVAO – Giải pháp số hóa hiện trạng công trình

MOIVAO DIGITAL SOLUTIONS cung cấp các giải pháp số hóa không gian phục vụ bất động sản, kiến trúc, xây dựng và vận hành công trình.

Matterport • 3D Digital Twin • Point Cloud • Scan to BIM • 360 Virtual Tour

Tùy vào mục tiêu của dự án, dữ liệu hiện trạng có thể được khai thác cho khảo sát, thiết kế, cải tạo hoặc quản lý không gian.

Tìm hiểu thêm tại MOIVAO.

LiDAR (Light Detection and Ranging) là công nghệ sử dụng tia laser để đo khoảng cách và thu thập dữ liệu không gian 3D. Dữ liệu LiDAR có thể tạo thành Point Cloud gồm nhiều điểm tọa độ trong không gian. Nhờ đó, Point Cloud có thể được sử dụng cho Scan to BIM, Digital Twin, GIS và mô hình 3D. Các nhóm LiDAR phổ biến gồm LiDAR trên không, LiDAR mặt đất và SLAM LiDAR.