Một tòa nhà có tuổi đời hàng thế kỷ xứng đáng hơn một bộ sưu tập ảnh hoặc một bộ bản vẽ 2D. Đối với các quận lịch sử như Yanqingli, các tòa nhà được phân bố dày đặc dọc theo những con đường hẹp, sân nối liền và không gian trong nhà-ngoài trời phức tạp. Đồng thời, địa điểm này vẫn là một phần của môi trường đô thị năng động, với người dân và du khách di chuyển qua khu vực.

Điều này tạo ra một thách thức thực tế:

Làm thế nào các tòa nhà lịch sử có thể được ghi lại một cách nhanh chóng và toàn diện trong khi giảm thiểu sự gián đoạn đối với địa điểm?

Đối với dự án tài liệu kỹ thuật số Khu lịch sử Yanqingli, Tianbaonet đã phát triển một quy trình làm việc tích hợp tập trung vàoMáy quét SLAM cầm tay L2Pro, kết hợpQuét 3D, xử lý đám mây điểm, Tách Gaussian 3D và hiển thị 3D.

Giải pháp này đã giảm thời gian thu thập dữ liệu cho một tòa nhà xuống còn khoảng1–2 giờ, tạo ra các đám mây điểm màu sắc trung thực mật độ cao và các mô hình Phân tách Gaussian 3D quang học. Sau đó, các tài sản kỹ thuật số thu được sẽ được tích hợp vào nền tảng trực quan hóa 3D, mở rộng giá trị của cuộc khảo sát ngoài việc thu thập dữ liệu sangđo lường, trực quan hóa, lưu trữ kỹ thuật số và tái sử dụng lâu dài.

01. Thách thức: Số hóa một khu di tích lịch sử phức hợp

Số hóa một khu lịch sử không chỉ dừng lại ở việc khảo sát các tòa nhà riêng lẻ. Các tòa nhà, đường phố, sân trong và không gian bên trong tạo thành một môi trường liên tục và rất phức tạp.

Tại Yanqingli, những con đường chật hẹp và các tòa nhà được bố trí dày đặc khiến việc tổ chức quy trình khảo sát thông thường trở nên khó khăn. Cuộc khảo sát cũng phải tính đến người dân và du khách sử dụng địa điểm trong suốt dự án.

Nhóm cần nắm bắt các yếu tố kiến ​​trúc như tường, cửa ra vào, cửa sổ, dầm, cột và các chi tiết trang trí đồng thời giảm thiểu sự can thiệp vào các hoạt động thông thường của địa điểm.

• Các phương pháp khảo sát truyền thống thường yêu cầu sự kết hợp của băng đo, máy toàn đạc, chụp ảnh tầm gần và các thiết bị khác. Tùy thuộc vào tòa nhà, công việc thực địa có thể mất1–3 ngày cho mỗi tòa nhà.
• Thiết bị đặt tại trạm cũng có thể yêu cầu thay đổi vị trí thường xuyên khi làm việc trên những con phố hẹp hoặc xuyên qua các không gian trong nhà và ngoài trời được kết nối với nhau, làm tăng độ phức tạp trong vận hành.
• Phép chụp ảnh bằng UAV cung cấp các góc nhìn có giá trị trên không, nhưng hiệu quả của nó có thể bị hạn chế bởi thảm thực vật, nội thất tòa nhà, đường phố hẹp và các khu vực khác có tầm nhìn hạn chế.

Do đó, thách thức không chỉ đơn giản là đạt được độ chính xác đo cao hơn. Dự án yêu cầu một quy trình làm việc có thểnắm bắt các không gian phức tạp nhanh hơn, ghi lại chúng đầy đủ hơn và bảo toàn dữ liệu cho các ứng dụng kỹ thuật số tiếp theo.

Dựa trên nhiều năm kinh nghiệm trong việc khảo sát tòa nhà lịch sử và bảo tồn kỹ thuật số, Tianbaonet đã phát triển mộtQuy trình làm việc tài liệu kỹ thuật số không tiếp xúc, hiệu quả và có thể tái sử dụngtập trung vào máy quét laser 3D cầm tay L2Pro.

02. Giải pháp: Từ ghi hình hiện trường đến ứng dụng kỹ thuật số

Giải pháp không phải là một thiết bị đơn lẻ mà là một quy trình sản xuất kỹ thuật số tích hợp:

Quét SLAM cầm tay L2Pro → Xử lý đám mây điểm → Tách Gaussian 3D → Trực quan hóa 3D

1. Thu thập dữ liệu hiện trường nhanh chóng

Trong quá trình khảo sát thực địa, các nhà khảo sát đã mang L2Pro đi qua khu vực bên trong và xung quanh các tòa nhà, thu thập dữ liệu không gian trong khi di chuyển.

Bằng cách tích hợpLiDAR, hình ảnh trực quan, định vị quán tính dựa trên IMU và định vị RTK, hệ thống có thể lập bản đồ các môi trường phức tạp đồng thời thu thập thông tin về không gian và màu sắc.

Quy trình làm việc đặc biệt phù hợp với đường phố hẹp, không gian kín, môi trường ánh sáng yếu và các khu vực khác mà việc khảo sát thông thường có thể khó triển khai.

Dữ liệu kết quả bao gồmcác đám mây điểm có màu thật, mật độ cao được tham chiếu địa lý, cung cấp bản trình bày kỹ thuật số chi tiết về môi trường được khảo sát.

Bởi vì hệ thống này được thiết kế cầm tay và không tiếp xúc nên nó loại bỏ nhu cầu thiết lập thiết bị rộng rãi và giúp giảm thiểu sự can thiệp vật lý vào các cấu trúc lịch sử.

2. Xử lý đám mây điểm tự động

Sau khi thu thập dữ liệu tại hiện trường, dữ liệu được thu thập có thể được xử lý trongLixelStudio, nơi quá trình lọc tiếng ồn và tái tạo đám mây điểm được hoàn thành một cách hiệu quả.

Đám mây điểm được xử lý sau đó đóng vai trò là nền tảng hình học cho quá trình tái tạo 3D tiếp theo.

3. Tái tạo 3D Gaussian Splatting

Đám mây điểm và hình ảnh được tiếp tục xử lý bằng cách sử dụngLixel CyberColorđể tạo ra độ trung thực caoMô hình phân tán Gaussian LCC 3D.

Đám mây điểm cung cấp các ràng buộc về hình học, trong khi hình ảnh được chụp đóng góp thông tin trực quan phong phú, tạo ra sự trình bày kỹ thuật số chân thực về môi trường lịch sử.

4. Trực quan hóa và ứng dụng 3D

Các tài sản kỹ thuật số thu được cuối cùng được xuất bản thông quadung dịch đầu, nền tảng ứng dụng vi mô và hiển thị 3D của Tianbaonet.

Điều này tạo ra một quy trình làm việc liên tục từ:

Chụp hiện trường → Xử lý dữ liệu → Tái tạo 3D → Trực quan hóa → Ứng dụng

Thay vì kết hợp các công cụ và dịch vụ bị ngắt kết nối từ nhiều nhà cung cấp, dự án thiết lập một quy trình làm việc tích hợp để số hóa các tòa nhà lịch sử.

03. Một khảo sát, nhiều sản phẩm kỹ thuật số

Giá trị của dự án không chỉ dừng lại ở việc thu thập dữ liệu hiện trường.

Tập dữ liệu hiện trường tương tự đã tạo ra hai sản phẩm kỹ thuật số cốt lõi:

Các đám mây điểm màu thật mật độ cao + Mô hình phân tách Gaussian 3D

Thay vì sao chép cùng một chức năng, hai bộ dữ liệu phục vụ các mục đích khác nhau.

01. Đám mây điểm màu thật mật độ cao

Làm cho các tòa nhà lịch sử có thể đo lường và phân tích được

Dữ liệu đám mây điểm được tham chiếu địa lý và cung cấp chi tiết hình học ở cấp độ centimet, cho phép người dùng trích xuấtmặt bằng, mặt đứng, mặt cắt và các phép đo kiến ​​trúc chi tiếttrực tiếp từ tập dữ liệu số.

Các phần tùy ý có thể được tạo theo yêu cầu, cho phép các kiến ​​trúc sư, nhóm bảo tồn, nhà nghiên cứu và nhà khảo sát truy cập thông tin họ cần mà không cần quay lại địa điểm thực tế nhiều lần.

Do đó, đám mây điểm đóng vai trò lànền tảng dữ liệu hình họccho công việc khảo sát, tài liệu, phân tích và phục hồi tiếp theo.

02. Mô hình phân tán Gaussian 3D

Làm cho các tòa nhà lịch sử trở nên sống động và dễ tiếp cận

Mô hình 3D Gaussian Splatting cung cấp sự thể hiện rất chân thực về môi trường lịch sử.

Các chi tiết như tường gạch, kết cấu xây, cửa ra vào và cửa sổ, các yếu tố trang trí và đặc điểm kiến ​​trúc có thể được xem trong môi trường 3D sống động.

Mô hình hỗ trợ các ứng dụng nhưđiều hướng, phân chia, đo lường và chú thích theo thời gian thực, biến một bản ghi kiến ​​trúc truyền thống thành một không gian kỹ thuật số tương tác.

Thay vì chỉ ghi lại các kích thước, mô hình kỹ thuật số cho phép người dùng hầu như nhập, khám phá, trình bày và chia sẻ môi trường lịch sử.

04. Từ tài liệu số đến tái sử dụng lâu dài

Đối với việc số hóa các tòa nhà lịch sử, việc hoàn thành quá trình quét chỉ là bước khởi đầu.

Giá trị thực sự nằm ở việc liệu dữ liệu thu được có thể tiếp tục hỗ trợ các ứng dụng khác nhau hay không sau khi hoàn thành khảo sát ban đầu.

Đối với Yanqingli, Tianbaonet đã tích hợp các tài sản kỹ thuật số được thu thập, xử lý và tái tạo vàoNền tảng ứng dụng vi mô và hiển thị 3D của Headsolution.

Do đó, một cuộc khảo sát thực địa có thể hỗ trợ nhiều trường hợp sử dụng:

Thiết kế khảo sát và phục hồi

Dữ liệu đám mây điểm có thể được sử dụng trực tiếp để đo lường, sản xuất bản vẽ cũng như quy trình thiết kế và khôi phục tiếp theo.

Lưu trữ kỹ thuật số

Thông tin không gian đầy đủ của các tòa nhà hàng thế kỷ có thể được lưu trữ kỹ thuật số để lưu trữ lâu dài và tham khảo trong tương lai.

Hợp tác từ xa và trình bày dự án

Các bên liên quan của dự án có thể khám phá từ xa khu lịch sử ở chế độ 3D mà không cần có mặt thực tế, biến mô hình kỹ thuật số trở thành một công cụ thiết thực để giao tiếp và thuyết trình dự án.

Truyền thông di sản văn hóa

Cảnh 3D quang học có thể được sử dụng cho triển lãm trực tuyến và trải nghiệm di sản văn hóa kỹ thuật số, giúp các khu lịch sử tiếp cận được nhiều đối tượng hơn.

Quỹ đôi kỹ thuật số

Để phát triển bản song sinh kỹ thuật số ở quy mô quận trong tương lai, đám mây điểm hiện có và bộ dữ liệu Phân tách Gaussian 3D có thể đóng vai trò là nền tảng không gian, giảm nhu cầu thu thập hiện trường lặp đi lặp lại.

Do đó, quy trình làm việc biến đổi mộtkhảo sát một lần về tài sản kỹ thuật số có thể tái sử dụng.

05. Cải thiện tính hiệu quả, tính hoàn chỉnh và khả năng tái sử dụng kỹ thuật số

So với quy trình khảo sát thông thường, hệ thống công nghệ được triển khai tại Yanqingli cung cấp cách tiếp cận tích hợp hơn đối với tài liệu về công trình lịch sử.

• Hiệu quả hiện trường:Một tòa nhà có thể được chụp trong khoảng1–2 giờ, giảm đáng kể thời gian cần thiết để thu thập dữ liệu tại chỗ.
• Sự hoàn chỉnh về không gian:Quy trình làm việc SLAM cầm tay hỗ trợ chụp liên tục trên các môi trường trong nhà và ngoài trời, giúp ghi lại các không gian được kết nối với nhau mà khó có thể khảo sát bằng các phương pháp dựa trên trạm thông thường.
• Tài liệu không liên hệ:Quá trình quét giảm thiểu sự tương tác vật lý với các cấu trúc lịch sử và giảm nhu cầu thiết lập thiết bị rộng rãi.
• Sản phẩm kỹ thuật số kép:Cùng một tập dữ liệu trường có thể tạo ra cả các đám mây điểm chính xác để đo lường và các mô hình Phân tách Gaussian 3D quang học để trực quan hóa.
• Giá trị dữ liệu dài hạn:Bằng cách tích hợp các kết quả vào nền tảng trực quan hóa 3D, dữ liệu khảo sát có thể tiếp tục hỗ trợ việc bảo tồn, nghiên cứu, trình bày, cộng tác và phát triển song sinh kỹ thuật số trong tương lai.

Từ dữ liệu khảo sát đến tài sản kỹ thuật số bền vững

Dự án Yanqingli chứng minh rằng giá trị của việc quét SLAM cầm tay không chỉ giới hạn ở việc thu thập hiện trường nhanh hơn.

Dự án thiết lập một quy trình làm việc kỹ thuật số hoàn chỉnh, trong đómột cuộc khảo sát thực địa cung cấp nền tảng cho việc khảo sát, tài liệu, trực quan hóa và các ứng dụng trong tương lai.

Sự kết hợp giữa các đám mây điểm và Phân tách Gaussian 3D cũng mang lại cho các loại dữ liệu số khác nhau một vai trò rõ ràng: các đám mây điểm cung cấpnền tảng hình học để đo lường chính xác, trong khi Tách Gaussian 3D cung cấp mộtmôi trường quang học để trực quan hóa và khám phá phong phú.

Quan trọng nhất, việc tích hợp các sản phẩm này vào nền tảng trực quan hóa 3D cho phép dữ liệu vẫn hữu ích trong thời gian dài sau khi cuộc khảo sát ban đầu hoàn thành.

Các quận lịch sử chắc chắn sẽ thay đổi theo thời gian. Sau khi thông tin không gian của họ được ghi lại bằng kỹ thuật số, dữ liệu đó có thể trở thành hồ sơ lâu dài cho việc phục hồi, nghiên cứu, triển lãm và thu hút sự tham gia của công chúng trong tương lai.

Bắt đầu với các dự án như Yanqingli, Tianbaonet tiếp tục tích hợpquét SLAM cầm tay, xử lý đám mây điểm, Tách Gaussian 3D và hiển thị 3Dđể xây dựng một cách tiếp cận hoàn thiện hơn để bảo tồn di sản văn hóa kỹ thuật số.

Từchụp nhanh hơn, ĐẾNtái thiết thực tế hơn, ĐẾNtái sử dụng kỹ thuật số lâu dài, mọi cuộc khảo sát thực địa đều có thể trở thành tài sản kỹ thuật số có thể tái sử dụng cho tương lai.