Bảo tồn các công trình kiến trúc bằng công nghệ quét dữ liệu 3D

Nhờ công nghệ quét dữ liệu 3D, các tòa nhà có tầm quan trọng về lịch sử và kiến trúc ở Nhật Bản đang được bảo tồn khá tốt.

Các tiến bộ trong lĩnh vực công nghệ khảo sát giúp có thể ghi lại các dữ liệu của không chỉ cấu trúc bên trong mà còn cả bên ngoài của một tòa nhà. Các dữ liệu này được dùng vào các mục đích như bảo tồn và phục hồi các tòa nhà bị tổn hại vì thiên tai.

Tòa nhà Khí đốt Osaka ở thành phố Osaka được xây xong năm 1933, đã được chính phủ Nhật đăng ký là một tài sản văn hóa vật thể. Có thể xem đồ họa máy tính 3 chiều của tòa nhà này trên YouTube. Các hình ảnh tái hiện rất chính xác các chi tiết như hoa văn trên tường, cầu thang bên trong và hình dạng của các cột trụ. Những người tham gia vào việc tạo ra các hình ảnh đồ họa này cho biết các yếu tố như kích thước và góc nghiêng của các bức tường và cột trụ chính xác đến vài mm.

Hình ảnh 3 chiều của Osaka Gas Building.

Một công nghệ được gọi là “quét 3D” đã được sử dụng để tạo ra các hình ảnh đồ họa này. Tia laser được chiếu vào các tòa nhà từ các thiết bị chuyên dụng và đo khoảng cách để tạo ra các hình dạng 3 chiều. Hàng trăm triệu điểm tọa độ được thu thập và dữ liệu 3D được chuyển đổi thành hình ảnh đồ họa.

Trong khảo sát thông thường, ít nhất hai người thực hiện các phép đo theo cách thủ công, đồng thời xác nhận chúng dựa trên hồ sơ in. Quét 3D cải thiện đáng kể hiệu quả và độ chính xác, do đó đã được giới thiệu rộng rãi tại các công trường xây dựng.

Quét 3D ban đầu được phát triển để bảo trì và quản lý các tòa nhà có giá trị văn hóa cao. Vì những cấu trúc này thường không mở cửa cho công chúng, hình ảnh 3D của Tòa nhà Khí đốt Osaka đã được đưa lên mạng để càng nhiều người càng tốt có thể nhìn thấy bên trong tòa nhà.

Công ty khảo sát Kumonos ở tỉnh Osaka là đơn vị lập dữ liệu 3D cho Tòa nhà Khí đốt Osaka. Trong 20 năm qua, công ty này cũng đã lập dữ liệu 3D của hơn 2.000 dự án, gồm Tháp Nakagin Capsule ở thủ đô Tokyo của Nhật; đền Ninna-ji Kondo ở Cố đô Kyoto, nơi được đăng ký là một tài sản quốc gia. Kumonos cũng lập dữ liệu cho Hội trường Công cộng Trung tâm Quốc gia ở thành phố Osaka.

Tòa nhà Khí đốt Osaka.

Ban đầu, dữ liệu 3D của các tòa nhà chủ yếu được sử dụng làm dữ liệu cơ bản liên quan đến công việc xây dựng. Tuy nhiên, gần đây các tòa nhà đã hoàn thiện đang ngày càng được ghi nhận hoặc quảng bá.

Do sự tiến bộ vượt bậc trong công nghệ tạo hình ảnh nhờ quét laser và đồ họa máy tính, việc sử dụng quét 3D bắt đầu mở rộng nhanh chóng từ vài năm trước đây.

Một trưởng dự án của Kumonos cho biết: “Các tòa nhà thực sự đang xuống cấp, nhưng dữ liệu 3D có thể được truyền qua nhiều thế hệ cho các tài sản văn hóa và các công trình kiến trúc khác”.

Đại học Kumamoto và công ty Toppan đã từng ứng dụng công nghệ quét 3D với các ảnh xưa chụp các bức tường đá của Lâu đài Kumamoto để quảng bá du lịch vào năm 2011, tức trước khi các bức tường đá bị đổ sập sau vụ động đất ở Kumamoto hồi tháng 4.2016.

Tháp Nagakin Capsule.

Bằng cách sử dụng hơn 40.000 bản sao của các bức ảnh được chụp vào thời điểm đó và hình ảnh đồ họa, họ đã tạo ra dữ liệu 3D của các bức tường đá. Dựa trên dữ liệu, họ lập cơ sở dữ liệu về hình dạng của vật liệu đá và vị trí ban đầu của chúng, nhằm mục đích kiểm tra chúng so với dữ liệu về vật liệu đá bị sụp đổ.

Keisuke Toyoda, một kiến trúc sư và giáo sư dự án tại Viện Khoa học Công nghiệp, Đại học Tokyo, cho biết: “Quét 3D cũng có thể ghi lại dấu vết về cách các tòa nhà đã được sử dụng. Từ bây giờ, đây có thể sẽ là quy trình tiêu chuẩn để các tòa nhà quan trọng được ghi lại dưới dạng dữ liệu 3D”.

Thùy Dung (T/h)