Hơn ba phần tư địa bàn và dân cư của huyện Vĩnh Linh ở phía bắc Vĩ tuyến 17 (sông Bến Hải) do nhà nước Việt Nam Dân chủ Cộng hòa quản lý. Trong suốt hơn 20 năm chia cắt đất nước (1954 - 1975), Quảng Trị là tỉnh tuyến đấu của cả hai bên với khu phi quân sự Vĩ tuyến 17 làm giới tuyến phân chia hai miền Nam - Bắc Việt Nam và cũng là chiến trường khốc liệt nhất trong toàn bộ thời gian của cuộc kháng chiến chống Mỹ cứu nước.
Vào giai đoạn 1964 - 1965, khi tình hình vùng phi quân sự diễn biến phức tạp, chiến sự xảy ra ác liệt. Để phục vụ nhu cầu trú ẩn, chiến đấu một cách an toàn cho nhân dân vùng giới tuyến Vĩnh Linh, hệ thống địa đạo này đã được ra đời. Tính đến cuối năm 1968, 70 làng của 15 xã, thị trấn ở Vĩnh Linh đều có địa đạo với 114 địa đạo lớn nhỏ, có tổng chiều dài đường hầm hơn 40 km. Trong đó, tiêu biểu và có quy mô lớn là địa đạo Vịnh Mốc và hệ thống làng hầm Vĩnh Linh. Địa đạo Vịnh Mốc nằm dưới quả đồi đất đỏ bazan chạy sát mép biển, cao 28 mét so với mặt nước biển, thuộc xã Vĩnh Thạch, huyện Vĩnh Linh. Đây là một kỳ tích của nhân dân Vĩnh Thạch và lực lượng vũ trang đã nỗ lực đào và vận chuyển hơn 6.000 m³ đất đá trong 18.000 ngày công gian khổ dưới mưa bom, bão đạn.
Qua nhiều nghiên cứu đánh giá và được sự hỗ trợ của Công ty TNHH ANTHI Việt Nam, nhóm nghiên cứu (Phan Tuấn Anh - Sở Khoa học và Công nghệ Quảng Trị và Hoàng Kim Quang - Công ty TNHH ANTHI Việt Nam) đã bước đầu tiến hành triển khai Ứng dụng công nghệ quét laser 3D và công nghệ GIS trong thu thập và xây dựng cơ sở dữ liệu địa đạo Vịnh Mốc và hệ thống làng hầm Vĩnh Linh tỉnh Quảng Trị để đưa ra phương án kỹ thuật khả thi để xây dựng hoàn chỉnh cơ sở dữ liệu toàn bộ khu vực Địa đạo Vịnh Mốc và hệ thống làng hầm Vĩnh Linh nhằm thể hiện rõ ràng mối liên hệ giữa bề mặt đất với các tầng hầm sâu đã được xây dựng trong thời kỳ chiến tranh, qua đó cũng sẽ tạo ra các sản phẩm dẫn xuất hiệu quả phục vụ cho rất nhiều mục đích cần thiết khác nhau như giáo dục, quảng bá hình ảnh di sản, xây dựng hồ sơ cấp phép, chia sẻ số liệu cho các nhà nghiên cứu khoa học và lịch sử… Từ các cơ sở dữ liệu số hóa như bản đồ, CSDL GIS, 3D cũng là nền tảng quan trọng hỗ trợ rất tốt cho quá trình xây dựng Di sản số Địa đạo Vịnh Mốc và hệ thống làng hầm Vĩnh Linh cũng như hoàn chỉnh hồ sơ đệ trình UNESCO để xem xét cho đề xuất công nhận đây là di sản văn hóa của nhân loại (theo tiêu chí iv và v của UNESCO).
Để có được giải pháp kỹ thuật phù hợp, nhóm nghiên cứu đã tiến hành khảo sát thực địa tại Địa đạo Vịnh Mốc nhiều lần, sử dụng công nghệ GIS, kỹ thuật UAV, xây dựng mô hình 3D với các thiết bị hiện đại bao gồm máy quét laser 3D, thiết bị định vị và dẫn đường vệ tinh GPS, máy đo khoảng cách đa thông số cầm tay… trong phạm vi toàn bộ khu vực bảo vệ của Địa đạo Vịnh Mốc hiện khoảng trên 55 ha.
Mô phỏng quy trình quét laser 3D trên khu vực thực địa
Kết quả bước đầu đã hoàn thiện bộ Cơ sở dữ liệu GIS với các bản đồ và dữ liệu phi không gian như mô tả, tọa độ, hình ảnh, video clip,… Tạo lập được một số dữ liệu 3D (hình ảnh và video) bao gồm các số liệu tổng quan về hệ thống đường hầm và bề mặt khu vực Địa đạo Vịnh Mốc.
CSDL GIS Cụm di tích lịch sử cấp quốc gia đặc biệt Địa đạo Vịnh Mốc và hệ thống làng hầm Vĩnh Linh (hình trái) và cấu trúc CSDL (hình phải)
Dữ liệu không gian và phi không gian một số địa đạo Vịnh Mốc, địa đạo Hải Quân trong Hệ thống Làng hầm Vĩnh Linh
Hình trái: Khu vực Địa đạo Vịnh Mốc đã được khảo sát thực địa và đánh dấu các vị trí quan trọng (Đường bao khu vực - Màu đỏ; Đường chính nội bộ - Màu xanh da trời; Đường ven biển - Màu xanh). Tổng diện tích khu vực khoảng 55 ha. Hình phải: Mô hình quét thử nghiệm đánh giá khả năng tại Cửa số 3 Địa đạo Vịnh Mốc. Trên mô hình 3D thể hiện rõ nét mặt đất, rặng tre, cửa hầm và một phần tầng hầm sau Cửa số 3 với các ván gỗ ghép gia cố vách hầm.
Sau khi xử lý và xây dựng hoàn chỉnh mô hình 3D khu vực Cửa số 3 Địa đạo Vịnh Mốc, rất dễ dàng để hiển thị hình ảnh ở các góc độ khác nhau để thấy rõ hơn mối liên hệ giữa đường hầm ngầm và bề mặt đất. Trên mô hình 3D cũng cho phép tiến hành đo đạc xác định các thông số khoảng cách, chu vi, diện tích, thể tích… ở bất kỳ khu vực nào
Đo đạc trực tiếp trên mô hình 3D khu vực Cửa số 3 để xác định độ sâu tính từ mặt đất tới nóc hầm. Các số liệu đo hiển thị trực tiếp trên mô hình hoặc trên các bản vẽ CAD 2D
Từ các kết quả này, nhóm nghiên cứu đã hoàn tất thu thập và xây dựng hệ thống CSDL GIS và 3D tại Địa đạo Vịnh Mốc.Với việc sử dụng các phương tiện kỹ thuật và các giải pháp đo đạc khảo sát trước đây, khó có thể tái dựng lại một cách chính xác, hoàn chỉnh và chi tiết toàn bộ khu vực Địa đạo Vịnh Mốc dưới dạng mô hình số GIS và 3D, đặc biệt là thể hiện mối liên hệ không gian giữa bề mặt đồi và các tầng hầm dưới sâu đã được hình thành và đang tồn tại cũng như mối liên kết với các cửa hầm vào ra theo nhiều hướng khác nhau. Qua các khảo sát thực địa và tiến hành triển khai (xây dựng dữ liệu số khu vực, quét laser 3D tại Cửa số 3 Địa đạo Vịnh Mốc,…) đã tạo ra một số dữ liệu GIS, dữ liệu 3D toàn bộ Địa đạo Vịnh Mốc, điều mà từ trước tới nay chưa thực hiện được hoặc đã làm nhưng chỉ mang tính ước lệ thông qua mô hình phỏng đoá. Khi hoàn thiện, toàn bộ CSDL GIS và 3D của Địa đạo Vịnh Mốc từ trên bề mặt đất tới hệ thống đường hầm dưới các tầng sâu sẽ được tái dựng lại một cách chính xác, hoàn chỉnh và chi tiết. Bước đầu đã tạo ra một số sản phẩm bao gồm: Toàn bộ các trạm quét rời rạc trong khu vực Địa đạo Vịnh Mốc và khu vực lân cận quanh đường ranh giới khu vực; Mô hình 3D đám mây điểm Địa đảo Vịnh Mốc hoàn chỉnh cấu thành từ tất cả các trạm quét; Ảnh chụp toàn cảnh 3600 Panorama tại các điểm đặt máy quét đủ sáng để máy chụp ảnh tích hợp có thể hoạt động; Mô hình không gian Địa đạo Vịnh Mốc thể hiện vị trí không gian của Địa đạo Vịnh Mốc một cách chính xác, trực quan và liên kết CSDL phi không gian; Mô hình không gian Địa đạo Vịnh Mốc có thể đo đạc trực tiếp mà không cần phải quay lại khu vực hiện trường để khảo sát. Mô hình này có khả năng phục vụ cho rất nhiều ứng dụng về sau (đo đạc, sửa chữa, bảo vệ, theo dõi biến dạng…).
Toàn cảnh Khu vực Địa đạo Vịnh Mốc - 3D video
Số liệu quét laser 3D thu được thể hiện một cách rất rõ nét và chi tiết các đối tượng nằm trong khu vực triển khai. Thực tiễn cho thấy tới thời điểm hiện tại chưa có giải pháp khảo sát thu thập số liệu nào có thể đạt tới độ chính xác, mức độ đầy đủ và chi tiết. Hơn thế nữa những số liệu thu thập được này là số liệu dưới dạng 3D sẵn sàng để khai thác ở bất kỳ môi trường đồ họa nào như AutoCAD, MicroStation hay AVEVA…; sử dụng để tích hợp số liệu thuộc tính mô tả; các tài liệu kỹ thuật, bản vẽ đã chuyển đổi sang dạng số gắn trực tiếp vào các đối tượng trong mô hình.
Dựa trên cơ sở dữ liệu GIS và 3D Địa đạo Vịnh Mốc, bằng cách sử dụng các phần mềm đồ họa chuyên dụng có thể tạo ra rất nhiều sản phẩm dẫn xuất giá trị phục vụ cho nhiều mục đích khai thác khác nhau như: Tạo ra mô hình 3D hoàn chỉnh tích hợp vào các hệ thống GIS phục vụ công tác quản lý, bảo tồn, duy trì và tôn tạo di tích theo thời gian; Tạo ra các đoạn phim ngắn phục vụ cho xây dựng phim khoa học kỹ thuật, phim lịch sử hoặc các đoạn phim ngắn phục vụ quảng bá du lịch; Tạo ra các bản vẽ 2D và 3D chính xác toàn bộ Địa đạo Vịnh Mốc phục vụ cho các nhà khoa học, học sinh và những người quan tâm muốn tìm hiểu về một địa điểm hết sức quan trọng trong chiến tranh chống Mỹ; Xây dựng mô hình du lịch ảo phục vụ cho công tác quảng bá phát triển du lịch, các sản phẩm du lịch có thể được chia sẻ trực tiếp thông qua các kênh quảng bá rộng rãi cho cộng đồng mạng Internet; Hỗ trợ hồ sơ phục vụ công tác lưu trữ và bảo tồn, trong trường hợp có những rủi ro bất trắc với di tích trong tương lai, chúng ta vẫn có trong tay toàn bộ mô hình 3D chính xác của Địa đạo Vịnh Mốc; Cơ sở khoa học cho quá trình xây dựng hồ sơ di tích (bao gồm các mô hình 3D, bản vẽ chi tiết, CSDL GIS theo yêu cầu…) để đệ trình các cơ quan hữu quan trong việc xem xét, nâng cấp hay trao chứng nhận di sản văn hóa UNESCO cho di tích lịch sử Địa đạo Vịnh Mốc theo tiêu chí IV - là một ví dụ nổi bật về một loại công trình xây dựng, một quần thể kiến trúc hoặc công nghệ, hoặc một cảnh quan minh họa một (hoặc nhiều) giai đoạn trong lịch sử nhân loại hoặc tiêu chí V - là một ví dụ nổi bật về một loại hình cư trú truyền thống của con người, việc sử dụng đất đai, hay sử dụng biển, đại diện cho một (hay nhiều) nền văn hoá, hoặc sự tương tác giữa con người và môi trường, đặc biệt là khi nó đã trở nên dễ bị phá vỡ dưới tác động của những biến động không thể đảo ngược được.
Hình trái: Mô hình 3D một cửa hầm vào * Hình phải: Mô hình 3D đường xuống tầng 2
Trong tương lai gần, khi các điều kiện cho phép có thể thực hiện lại nhiệm vụ quét thu thập số liệu GIS và 3D toàn bộ khu vực, so sánh với mô hình 3D đã xây dựng tại thời điểm này để có những đánh giá một cách chính xác về mức độ thay đổi, biến dạng của hệ thống đường hầm cũng như bề mặt phía trên để từ đó xây dựng được các phương án bảo vệ, trùng tu tôn tạo một cách hợp lý nhất nhằm đảm bảo tuổi thọ của công trình theo thời gian.
Có thể nói tới thời điểm hiện tại giải pháp sử dụng các công nghệ tiên tiến như GIS, GPS, UAV và kỹ thuật quét laser 3D phục vụ cho các ứng dụng đã phân tích ở trên là giải pháp tối ưu nhất, chưa có phương pháp thay thế. Các báo cáo thường kỳ dưới dạng văn bản có thể được thay thế bằng các báo cáo hình ảnh trực quan sinh động với đầy đủ thông tin cần thiết, khả năng đo đạc tính toán trực tiếp trên mô hình với mật độ điểm đo rất cao mà không cần phải nội suy tăng dày điểm…
Hiện nay, các công nghệ đang ứng dụng như GIS, UAV, kỹ thuật quét laser 3D mặt đất và các công cụ hỗ trợ khác đã hỗ trợ rất nhiều cho công tác số hóa các di sản nhất là hoàn toàn thay thế các công cụ truyền thống trong quản lý, bảo tồn các di sản văn hóa. Hơn thế nữa dữ liệu từ GIS và 3D còn có khả năng tạo ra ứng dụng VR360 với các bức ảnh dạng thể cầu toàn cảnh (Spherical Panorama 360) độ phân giải cao.
Việc xây dựng thành công cơ sở dữ liệu GIS và 3D khu di tích lịch sử Địa đạo Vịnh Mốc không chỉ đơn thuần là việc xây dựng Bộ cơ sở dữ liệu nhằm tái dựng lại một cách chính xác toàn bộ công trình địa đạo có quy mô lớn và độc đáo nhất tại Việt Nam, mà đây còn là cách thức để tri ân những người đã hy sinh cho sự hình thành của Địa đạo Vịnh Mốc nói riêng và thành công trong cuộc kháng chiến chống Mỹ của toàn dân tộc nói chung. Đây cũng là sản phẩm chuyển đổi số quan trọng giúp đưa Địa đạo Vịnh Mốc (và sau này là Hệ thống làng hầm Vĩnh Linh) đến với nhân dân cả nước, các nhà nghiên cứu lịch sử và du khách trên toàn thế giới. Cơ sở dữ liệu GIS và 3D cũng hỗ trợ cho công tác bảo tồn và tôn tạo một di tích lịch sử vô cùng quan trọng dưới dạng số trước sự bào mòn và phá hủy theo thời gian mà các công trình địa đạo khác đã bị mất đi trong những năm qua, đồng thời cơ sở dữ liệu này cũng giúp chúng ta tạo ra các sản phẩm dẫn xuất phục vụ đa ứng dụng như quảng bá hình ảnh, phát triển du lịch, giáo dục và đạo tạo trực quan, xây dựng phương án duy tu bảo dưỡng phù hợp…
Thời gian tới cùng với việc hoàn thiện cơ sở dữ liệu GIS và 3D hệ thống đường hầm Địa đạo Vịnh Mốc, cần tiếp tục mở rộng việc khảo sát đánh giá và xây dựng Bộ CSDL của Di tích lịch sử cấp Quốc gia đặc biệt Địa đạo Vịnh Mốc và Hệ thống Làng hầm Vĩnh Linh bao gồm: Hệ thống địa đạo Vịnh Mốc (xã Vĩnh Thạch); Hệ thống địa đạo Hiền Dũng (xã Vĩnh Nam); Hệ thống địa đạo Hương Nam, Troong Môn - Cửa Hang, Thôn Rooc và các địa đạo Hải Quân (xã Vĩnh Kim); Hệ thống địa đạo Mũi Si, Địa đạo 61 (thị trấn Cửa Tùng) và Địa đạo Hải Quân (xã Vĩnh Nam).
Đây sẽ là cơ sở dữ liệu GIS và 3D hết sức quan trọng phục vụ cho các nhà khoa học, khách du lịch trong và ngoài nước, là tài liệu phục vụ cho công tác giáo dục đào tạo thế hệ trẻ đồng thời là công cụ vô cùng hiệu quả để xây dựng hình ảnh tỉnh Quảng Trị trong tương lai, và hỗ trợ cho thúc đẩy phát triển du lịch thông minh ở vùng đất giàu tiềm năng lịch sử. Có thể nói tới thời điểm hiện tại giải pháp sử dụng các công nghệ tiên tiến như GIS, GPS, UAV và kỹ thuật quét laser 3D phục vụ cho các ứng dụng đã phân tích ở trên là giải pháp tối ưu nhất, chưa có phương pháp thay thế. Các báo cáo thường kỳ dưới dạng văn bản có thể được thay thế bằng các báo cáo hình ảnh trực quan sinh động với đầy đủ thông tin cần thiết, khả năng đo đạc tính toán trực tiếp trên mô hình với mật độ điểm đo rất cao mà không cần phải nội suy tăng dày điểm…
Có thể sử dụng cơ sở dữ liệu này cho rất nhiều ứng dụng thực tiễn khác nhau, đồng thời thành công trong việc tái dựng địa đạo dưới dạng mô hình 3D có độ chính xác và mức độ xác thực cao cũng sẽ mở ra cơ hội lớn để triển khai sớm đối với các hệ thống hầm địa đạo khác còn lại tại Quảng Trị trước khi bị xóa nhòa bởi thời gian. Đây không chỉ là việc ghi nhận lại những chứng cứ lịch sử quan trọng cho thế hệ mai sau, mà còn là cách thức để ghi nhận những đóng góp, thành tựu kỹ thuật và sự hy sinh của người dân Quảng Trị trong cuộc kháng chiến chống Mỹ cứu nước.
