Drone bảo tồn di sản: 5 cách công nghệ thay đổi việc gìn giữ giá trị văn hóa

Di sản văn hóa, từ những công trình kiến trúc cổ kính đến các di chỉ khảo cổ ẩn mình, đang đối mặt với vô vàn thách thức từ thời gian, thiên tai và tác động của con người. Sự xuất hiện của công nghệ máy bay không người lái bảo tồn di sản đã mang đến một giải pháp đột phá, cách mạng hóa cách chúng ta tiếp cận và gìn giữ các giá trị văn hóa vô giá này. 

Bài viết này AGS Tech sẽ đi sâu vào những ứng dụng cụ thể, lợi ích vượt trội và công nghệ tiên tiến mà drone bảo tồn di sản mang lại cho công tác bảo tồn, giúp bạn hiểu rõ hơn về vai trò không thể thiếu của chúng trong việc gìn giữ di sản cho thế hệ tương lai.

1. 5 ứng dụng đột phá của drone trong bảo tồn di sản

1.1. Giám sát và kiểm tra định kỳ di tích

Giám sát và kiểm tra định kỳ di tích

Việc giám sát thường xuyên là yếu tố then chốt để duy trì sự nguyên vẹn của các công trình di sản. Drone bảo tồn di sản cung cấp một giải pháp an toàn và hiệu quả để thực hiện công việc này.

• Kiểm tra cấu trúc: Các drone trang bị camera độ phân giải cao (ví dụ: 48MP hoặc hơn) có khả năng chụp ảnh chi tiết các vết nứt nhỏ, hư hại trên bề mặt tường, mái vòm, hoặc các khu vực khó tiếp cận của di tích mà không cần giàn giáo hay leo trèo nguy hiểm. Điều này không chỉ bảo vệ an toàn cho người thực hiện mà còn tránh được những tác động vật lý không mong muốn lên di tích.
• Phát hiện sớm xuống cấp: Với khả năng bay lặp lại theo lộ trình định sẵn (lập trình bay tự động), drone giúp thu thập dữ liệu nhất quán qua các thời kỳ. Dữ liệu này sau đó có thể được phân tích để so sánh hình ảnh, phát hiện sự thay đổi nhỏ nhất về cấu trúc, màu sắc hay vật liệu, từ đó đưa ra cảnh báo sớm về tình trạng xuống cấp của di sản. 
• Giám sát môi trường: Drone có thể mang theo các cảm biến chuyên dụng như cảm biến nhiệt, cảm biến đa phổ để theo dõi độ ẩm, nhiệt độ, hoặc thậm chí là sự phát triển của thực vật gây hại trên di tích. Điều này đặc biệt hữu ích cho các công trình ngoài trời, nơi các yếu tố môi trường có tác động lớn đến sự xuống cấp.

1.2. Lập bản đồ 3D và mô hình hóa di sản chính xác

Lập bản đồ 3D và mô hình hóa di sản chính xác

Công nghệ drone đã cách mạng hóa việc tạo ra các bản sao kỹ thuật số của di sản, mở ra kỷ nguyên mới cho việc nghiên cứu và phục hồi.

• Tạo mô hình số hóa: Sử dụng kỹ thuật chụp ảnh hàng không (photogrammetry) hoặc quét LiDAR, drone thu thập hàng ngàn bức ảnh hoặc điểm dữ liệu từ nhiều góc độ khác nhau. Từ đó, các phần mềm chuyên dụng sẽ tạo ra mô hình 3D kỹ thuật số (digital twin) của di tích với độ chính xác cao, thường có sai số dưới 5mm. Mô hình này không chỉ tái tạo hình dáng mà còn cả kết cấu bề mặt, màu sắc chân thực.
• Lập bản đồ địa hình: Đối với các khu vực khảo cổ rộng lớn, drone giúp tạo bản đồ địa hình chi tiết, phát hiện các đặc điểm ẩn dưới lòng đất hoặc bị che phủ bởi thảm thực vật mà phương pháp truyền thống khó tiếp cận.
• Phục vụ nghiên cứu và giáo dục: Các mô hình 3D này là tài liệu quý giá cho các nhà nghiên cứu, kiến trúc sư phục hồi, giúp họ phân tích cấu trúc, lên kế hoạch bảo tồn và phục hồi một cách khoa học. Đồng thời, đây cũng là công cụ giáo dục trực quan, sinh động cho công chúng, giúp mọi người dễ dàng tìm hiểu về di sản.

1.3. Hỗ trợ khảo cổ học và phát hiện di chỉ mới

Hỗ trợ khảo cổ học và phát hiện di chỉ mới

Drone khảo cổ đang trở thành công cụ không thể thiếu, giúp các nhà khảo cổ mở rộng tầm nhìn và hiệu quả công việc.

• Khảo sát khu vực rộng: Drone có thể nhanh chóng khảo sát hàng chục hecta đất, phát hiện các dấu hiệu bất thường trên mặt đất như thay đổi màu sắc đất, hình dạng địa hình, hoặc các cấu trúc ẩn mình có thể chỉ ra sự tồn tại của di chỉ khảo cổ.
• Phát hiện di chỉ ẩn: Với camera nhiệt hoặc cảm biến đa phổ, drone có khả năng phát hiện các cấu trúc bị chôn vùi hoặc các dấu vết của hoạt động con người cổ đại mà mắt thường không thể thấy được. Ví dụ, camera nhiệt có thể phát hiện sự khác biệt về độ ẩm hoặc mật độ vật chất dưới lòng đất, gợi ý về các bức tường hoặc nền móng cổ.
• Ghi chép hiện trường: Drone cung cấp cái nhìn tổng quan từ trên cao, giúp các nhà khảo cổ ghi chép, lập kế hoạch khai quật và theo dõi tiến độ một cách hiệu quả hơn, đảm bảo mọi thông tin được lưu trữ đầy đủ và chính xác.

1.4. Quản lý rủi ro và ứng phó thiên tai

Quản lý rủi ro và ứng phó thiên tai

Drone đóng vai trò quan trọng trong việc bảo vệ di sản khỏi những tác động bất ngờ của thiên tai và các mối đe dọa khác.

• Đánh giá thiệt hại: Sau các sự kiện thiên tai như lũ lụt, động đất, drone có thể nhanh chóng tiếp cận và đánh giá mức độ thiệt hại của di tích, cung cấp thông tin quan trọng cho công tác cứu hộ và phục hồi mà không cần đưa người vào khu vực nguy hiểm.
• Phòng ngừa cháy rừng: Drone trang bị camera nhiệt có thể phát hiện sớm các điểm nóng, nguy cơ cháy rừng xung quanh các di sản tự nhiên hoặc các khu vực có nhiều công trình gỗ, giúp các lực lượng chức năng kịp thời can thiệp.
• Giám sát an ninh: Drone có thể được sử dụng để tuần tra, giám sát các khu vực di sản rộng lớn, phát hiện hành vi xâm phạm hoặc phá hoại, góp phần tăng cường an ninh và bảo vệ tài sản văn hóa.

1.5. Số hóa và lưu trữ di sản phi vật thể

Số hóa và lưu trữ di sản phi vật thể

Không chỉ di sản vật thể, drone còn hỗ trợ đắc lực trong việc lưu giữ các giá trị văn hóa phi vật thể.

• Ghi hình sự kiện: Drone có thể ghi lại các lễ hội, nghi lễ, biểu diễn nghệ thuật truyền thống từ nhiều góc độ khác nhau, tạo ra tư liệu chất lượng cao, độc đáo cho việc lưu trữ và truyền bá di sản phi vật thể. Những thước phim từ trên cao mang lại cái nhìn toàn cảnh và sống động.
• Tạo trải nghiệm nhập vai: Kết hợp với công nghệ thực tế ảo (VR) và thực tế tăng cường (AR), dữ liệu từ drone giúp tạo ra các trải nghiệm tham quan di sản ảo, cho phép công chúng tiếp cận di sản từ xa, đặc biệt hữu ích trong bối cảnh toàn cầu hóa và du lịch kỹ thuật số.

Xem thêm: Những Ứng Dụng Của Drone Trong Ngành Truyền Thông, Báo Chí

2. Lợi ích vượt trội của drone so với phương pháp truyền thống

Ứng dụng drone trong di sản văn hóa không chỉ mang lại những khả năng mới mà còn vượt trội hơn hẳn so với các phương pháp truyền thống về nhiều mặt.

2.1. Tăng cường an toàn và giảm thiểu rủi ro

Tăng cường an toàn và giảm thiểu rủi ro

An toàn luôn là ưu tiên hàng đầu trong công tác bảo tồn.

• Tránh nguy hiểm: Drone loại bỏ nhu cầu con người phải tiếp cận các khu vực cao, không ổn định hoặc nguy hiểm của di tích, giảm thiểu đáng kể tai nạn lao động. Các chuyên gia có thể đứng ở vị trí an toàn để điều khiển và thu thập dữ liệu.
• Giảm tác động: Việc sử dụng drone giúp tránh việc đặt giàn giáo hoặc thiết bị nặng lên cấu trúc di tích, giảm nguy cơ gây hư hại thêm cho các công trình cổ kính và mong manh.

2.2. Nâng cao hiệu quả và tiết kiệm chi phí

Nâng cao hiệu quả và tiết kiệm chi phí

Giải pháp drone cho di sản mang lại hiệu quả kinh tế và thời gian đáng kể.

• Tốc độ thu thập dữ liệu: Drone có thể thu thập dữ liệu trên diện rộng nhanh hơn gấp 10-20 lần so với phương pháp thủ công, hoàn thành công việc trong vài giờ thay vì vài ngày hoặc tuần. Ví dụ, một khu vực khảo cổ rộng lớn có thể được lập bản đồ trong vài giờ bay.
• Giảm chi phí vận hành: Chi phí thuê drone và phi công thường thấp hơn đáng kể so với việc thuê giàn giáo, thiết bị nâng hạ và đội ngũ nhân công lớn, đặc biệt cho các dự án quy mô lớn hoặc cần giám sát định kỳ.
• Tối ưu hóa nguồn lực: Cho phép các chuyên gia tập trung vào phân tích dữ liệu, đưa ra quyết định chiến lược thay vì các công việc thu thập dữ liệu lặp lại, tốn kém sức người.

2.3. Độ chính xác và chi tiết dữ liệu vượt trội

Độ chính xác và chi tiết dữ liệu vượt trội

Chất lượng dữ liệu là yếu tố then chốt cho mọi quyết định bảo tồn.

• Dữ liệu đa dạng: Drone thu thập được nhiều loại dữ liệu (hình ảnh RGB, nhiệt, đa phổ, LiDAR) với độ phân giải cao, cung cấp cái nhìn toàn diện và đa chiều về di tích.
• Mô hình 3D chính xác: Tạo ra các mô hình 3D với độ chính xác cao, cho phép đo lường, phân tích và mô phỏng các kịch bản phục hồi một cách chi tiết, giúp các nhà bảo tồn đưa ra phương án tối ưu.
• Phát hiện sớm: Khả năng phát hiện những thay đổi nhỏ nhất giúp can thiệp kịp thời, ngăn chặn hư hại lớn hơn và kéo dài tuổi thọ của di sản.

Xem thêm: Drone khảo sát địa hình năng lượng: Tối ưu hóa vị trí đặt dự án

3. Công nghệ drone và phần mềm chuyên dụng cho di sản

Tại AGS Tech, chúng tôi hiểu rằng việc lựa chọn đúng thiết bị và phần mềm là yếu tố quyết định sự thành công của một dự án bảo tồn di sản số.

3.1. Các loại drone phổ biến

Các loại drone phổ biến

Việc lựa chọn loại drone phù hợp phụ thuộc vào quy mô và yêu cầu cụ thể của từng dự án.

• Multirotor (quadcopter, hexacopter): Đây là loại drone phổ biến nhất, phù hợp cho việc bay ổn định, chụp ảnh/quay phim chi tiết ở độ cao thấp đến trung bình. Chúng dễ điều khiển, có khả năng bay lơ lửng tại chỗ và di chuyển linh hoạt, lý tưởng cho việc kiểm tra cấu trúc chi tiết của các công trình kiến trúc.
• Fixed-wing (cánh cố định): Loại drone này lý tưởng cho việc khảo sát các khu vực rộng lớn, có khả năng bay lâu hơn và nhanh hơn so với multirotor. Chúng thường được sử dụng cho các dự án lập bản đồ địa hình quy mô lớn hoặc khảo sát các di chỉ khảo cổ trải dài hàng chục, hàng trăm hecta.
• Hybrid (lai): Kết hợp ưu điểm của cả hai loại, drone lai có thể cất cánh thẳng đứng như multirotor và bay ngang hiệu quả như fixed-wing, mang lại sự linh hoạt tối đa cho các nhiệm vụ phức tạp.

3.2. Cảm biến và thiết bị chuyên dụng

Cảm biến và thiết bị chuyên dụng

Chất lượng dữ liệu thu thập được phụ thuộc rất nhiều vào các cảm biến được trang bị trên drone.

• Camera RGB độ phân giải cao: Đây là cảm biến cơ bản nhưng cực kỳ quan trọng, dùng để chụp ảnh và quay video chất lượng cao, phục vụ cho việc kiểm tra trực quan, lập tài liệu và kỹ thuật photogrammetry để tạo mô hình 3D.
• Cảm biến LiDAR (Light Detection and Ranging): Cảm biến này sử dụng tia laser để tạo ra đám mây điểm 3D cực kỳ chính xác. LiDAR có khả năng xuyên qua thảm thực vật, giúp lập bản đồ các cấu trúc ẩn dưới tán cây hoặc trong các khu vực rậm rạp, rất hữu ích cho drone khảo cổ và lập bản đồ di chỉ.
• Camera nhiệt (Thermal camera): Phát hiện sự khác biệt về nhiệt độ, giúp xác định các khu vực ẩm ướt, rò rỉ, các vết nứt ẩn hoặc cấu trúc bị chôn vùi dưới bề mặt. Đây là công cụ đắc lực trong việc đánh giá tình trạng vật liệu và phát hiện các vấn đề tiềm ẩn.
• Cảm biến đa phổ (Multispectral camera): Phân tích phản xạ ánh sáng ở các bước sóng khác nhau, hữu ích trong việc đánh giá sức khỏe thực vật (ví dụ: phát hiện thực vật gây hại trên di tích) và phân tích thành phần vật liệu, cung cấp thông tin sâu sắc hơn về tình trạng di sản.

3.3. Phần mềm xử lý dữ liệu và phân tích

Phần mềm xử lý dữ liệu và phân tích

Dữ liệu thô từ drone cần được xử lý bằng phần mềm chuyên dụng để trở thành thông tin hữu ích.

• Phần mềm Photogrammetry: Các phần mềm như Pix4Dmapper, Agisoft Metashape, RealityCapture là những công cụ mạnh mẽ để biến hàng ngàn bức ảnh 2D được chụp từ drone thành mô hình 3D chân thực, bản đồ địa hình và các sản phẩm dữ liệu không gian khác. Chúng cho phép tạo ra các bản sao kỹ thuật số chính xác của di sản.
• Phần mềm GIS (Geographic Information System): ArcGIS, QGIS là những hệ thống thông tin địa lý giúp quản lý, phân tích và hiển thị dữ liệu không gian địa lý thu thập từ drone. GIS cho phép tích hợp các lớp dữ liệu khác nhau (bản đồ 3D, dữ liệu môi trường, vị trí di chỉ) để có cái nhìn tổng thể và đưa ra quyết định dựa trên dữ liệu.
• Phần mềm CAD/BIM (Computer-Aided Design/Building Information Modeling): AutoCAD, Revit được sử dụng để tích hợp mô hình 3D từ drone vào quy trình thiết kế và quản lý thông tin xây dựng. Điều này đặc biệt quan trọng cho việc lập kế hoạch phục hồi, sửa chữa, hoặc mở rộng các công trình di sản, đảm bảo tính chính xác và hiệu quả.

4. Thách thức và giải pháp hiệu quả khi triển khai drone

Mặc dù mang lại nhiều lợi ích, việc triển khai drone bảo tồn di sản cũng đi kèm với những thách thức nhất định.

4.1. Thách thức pháp lý và quy định bay

Thách thức pháp lý và quy định bay

• Quy định nghiêm ngặt: Nhiều quốc gia có quy định chặt chẽ về việc sử dụng drone, đặc biệt là gần các khu vực nhạy cảm như di sản văn hóa, khu vực đông dân cư hoặc không phận bị hạn chế.
• Giải pháp: Cần xin phép bay từ các cơ quan chức năng có thẩm quyền (ví dụ: Cục Hàng không Việt Nam, Bộ Quốc phòng) và tuân thủ nghiêm ngặt các quy định về độ cao, khu vực cấm bay, thời gian bay. Việc tìm hiểu kỹ và chuẩn bị hồ sơ đầy đủ là rất quan trọng.

4.2. Hạn chế về kỹ thuật và môi trường

Hạn chế về kỹ thuật và môi trường

• Thời tiết: Gió mạnh, mưa, sương mù có thể ảnh hưởng đến hoạt động và chất lượng dữ liệu của drone. Điều kiện thời tiết xấu có thể gây nguy hiểm cho thiết bị và làm giảm độ chính xác của dữ liệu.
• Thời lượng pin: Hầu hết drone thương mại có thời lượng bay giới hạn (khoảng 20-40 phút), yêu cầu nhiều lần thay pin cho các dự án lớn, làm gián đoạn quá trình thu thập dữ liệu.
• Giải pháp: Sử dụng drone chuyên dụng có khả năng chống chịu thời tiết tốt hơn, mang theo nhiều pin dự phòng, hoặc sử dụng drone cánh cố định cho các khu vực rộng lớn để tối ưu hóa thời gian bay.

4.3. Chi phí đầu tư ban đầu và đào tạo

Chi phí đầu tư ban đầu và đào tạo

• Thiết bị đắt đỏ: Drone chuyên nghiệp và các cảm biến cao cấp như LiDAR có thể có chi phí đầu tư ban đầu cao, là rào cản đối với một số tổ chức.
• Yêu cầu kỹ năng: Vận hành drone và xử lý dữ liệu đòi hỏi kỹ năng chuyên môn và đào tạo bài bản về điều khiển drone, photogrammetry, GIS và phân tích dữ liệu.
• Giải pháp: Hợp tác với các công ty dịch vụ drone chuyên nghiệp như AGS Tech để tận dụng kinh nghiệm và thiết bị hiện có. Ngoài ra, tìm kiếm các chương trình tài trợ hoặc đầu tư vào đào tạo nội bộ cho đội ngũ là những phương án khả thi.

4.4. Bảo mật dữ liệu và quyền riêng tư

Bảo mật dữ liệu và quyền riêng tư

• Nguy cơ lộ lọt thông tin: Dữ liệu thu thập được có thể chứa thông tin nhạy cảm về di tích hoặc khu vực xung quanh, tiềm ẩn nguy cơ bị lạm dụng nếu không được quản lý chặt chẽ.
• Giải pháp: Áp dụng các biện pháp bảo mật dữ liệu nghiêm ngặt, mã hóa thông tin và tuân thủ các quy định về quyền riêng tư. Xây dựng quy trình quản lý dữ liệu rõ ràng, từ khâu thu thập đến lưu trữ và chia sẻ.

5. Tiềm năng phát triển của drone trong gìn giữ di sản

Tương lai của drone bảo tồn di sản hứa hẹn nhiều đột phá hơn nữa, đặc biệt với sự tích hợp của các công nghệ tiên tiến.

5.1. Tích hợp trí tuệ nhân tạo (AI) và học máy

Tích hợp trí tuệ nhân tạo (AI) và học máy

• Phân tích tự động: AI có thể tự động phát hiện các vết nứt, hư hại, hoặc các đặc điểm khảo cổ từ dữ liệu drone, giảm tải công việc phân tích thủ công cho con người và tăng tốc độ xử lý thông tin.
• Dự đoán rủi ro: Học máy có thể phân tích dữ liệu lịch sử để dự đoán các khu vực có nguy cơ xuống cấp cao, giúp các nhà bảo tồn ưu tiên công tác bảo tồn và phân bổ nguồn lực hiệu quả hơn.

5.2. Phát triển drone tự hành và swarm drone

Phát triển drone tự hành và swarm drone

• Bay tự động hoàn toàn: Các thế hệ drone tiếp theo sẽ có khả năng tự động thực hiện nhiệm vụ giám sát, kiểm tra mà không cần sự can thiệp liên tục của con người, tối ưu hóa hiệu suất và giảm chi phí vận hành.
• Swarm drone: Nhiều drone hoạt động cùng lúc (swarm drone) có thể thu thập dữ liệu nhanh hơn và bao phủ các khu vực rộng lớn hơn, đặc biệt hữu ích cho các di sản có quy mô lớn và phức tạp.

5.3. Ứng dụng công nghệ thực tế ảo (VR) và thực tế tăng cường (AR)

Ứng dụng công nghệ thực tế ảo (VR) và thực tế tăng cường (AR)

• Trải nghiệm tham quan ảo: Dữ liệu 3D từ drone kết hợp với VR/AR tạo ra các tour tham quan di sản ảo sống động, cho phép công chúng tiếp cận di sản từ mọi nơi trên thế giới, bất kể khoảng cách địa lý.
• Hỗ trợ phục hồi: Các kỹ sư và kiến trúc sư có thể sử dụng AR để hình dung các phương án phục hồi trực tiếp trên mô hình 3D của di tích, giúp họ đưa ra quyết định chính xác và hiệu quả hơn trong quá trình trùng tu.

Drone bảo tồn di sản đã và đang chứng minh là một công cụ không thể thiếu, mang lại hiệu quả, độ chính xác và an toàn vượt trội. Từ việc giám sát, lập bản đồ 3D đến hỗ trợ khảo cổ và quản lý rủi ro, công nghệ drone gìn giữ di sản đã mở ra những khả năng mới trong việc gìn giữ các giá trị văn hóa cho thế hệ tương lai. Mặc dù còn những thách thức nhất định, nhưng với sự phát triển không ngừng của công nghệ AI và tự động hóa, tiềm năng của máy bay không người lái bảo tồn di sản trong lĩnh vực này là vô cùng lớn. 

AGS Tech tin rằng việc tận dụng tối đa những tiến bộ này sẽ giúp chúng ta bảo vệ và phát huy giá trị của di sản văn hóa Việt Nam và thế giới một cách bền vững.

Để tìm hiểu sâu hơn về các giải pháp drone chuyên biệt cho từng loại hình di sản hoặc các chủ đề liên quan đến số hóa di sản, hãy khám phá thêm các bài viết khác của chúng tôi hoặc liên hệ trực tiếp để được tư vấn chi tiết.

Thông tin liên hệ:

• Địa chỉ trụ sở chính: 14 Trần Hưng Đạo, Hoàn Kiếm, Hà Nội, Việt Nam.
• Đường dây nóng: 07 9988 5588
• Trang web:  https://agstech.vn/
• Facebook:  https://www.facebook.com/AGSTechViệt Nam
• Email: contact@agstech.vn