Современные задачи, возникающие при проектировании, строительстве, эксплуатации зданий и сооружений требуют представления данных в трёхмерном пространстве, с высокой точностью и полнотой описывающих взаимное расположение частей зданий, сооружений, ситуацию и рельеф. Использование традиционных методов и инструментов (тахеометров, ГНСС-систем) позволяет решать рядовые задачи. Однако всё чаще возникают запросы, требующие полноценного 3х мерного моделирования. К таким сферам относится сопровождение информационного моделирования зданий и сооружений - BIM, фасадные съёмки, цифровые чертежи цехов, заводов. С появлением и развитием технологии лазерного сканирования задача построения 3D цифровых моделей значительно упростилась.
Наземное лазерное сканирование
Лазерное сканирование на сегодняшний момент делится на наземное (НЛС), мобильное (МЛС или мобильное картографирование) и воздушное (ВЛС). Предметом настоящей статьи является наземное лазерное сканирование, которое считается самым быстрым и высокопроизводительным средством получения точной и наиболее полной информации о пространственном объекте сложной формы: зданиях, промышленных сооружениях и площадках, памятниках архитектуры, смонтированном технологическом оборудовании. Суть технологии сканирования заключается в определении пространственных координат объекта при помощи лазерного сканера. Процесс реализуется посредством измерения углов и расстояний до всех определяемых точек с помощью измерений лазерным лучом до отражающих поверхностей с нескольких точек сканирования с перестановкой прибора. Измерения производятся с очень высокой скоростью - наиболее современные приборы производят измерения со скоростью от одного миллиона точек в секунду.
Лазерный сканер Trimble TX8 позволяет выполнять измерения с миллиметровой точностью и скоростью до 1 млн точек в секунду
Управление работой лазерного сканера осуществляется с помощью ноутбука или планшета с набором программ, или с помощью сенсорной панели управления, встроенной в сканер. Полученные координаты точек из сканера создают так называемое облако точек.
Облако точек, полученное при лазерном сканировании здания
Сканер имеет определенную область обзора. Чаще всего они имеют встроенную цифровую фото-видеокамеру. С помощью камеры можно выделять необходимую область сканирования, либо проводить визуальный контроль качества и полноты собранных данных. Также фотокамера используется для раскрашивания облака точек в естественные цвета.
Работа по сканированию происходит с нескольких точек стояния (так называемых станций сканирования) для получения полной информации о форме объектов, потому что сложный объект зачастую не виден с одной точки наблюдения. На стадии полевых работ необходимо предусмотреть зоны взаимного перекрытия сканов. При этом перед началом сканирования в этих зонах часто размещают специальные мишени - цели. Для объединения сканов, выполненных с различных точек, используют процесс сшивки, который может происходить с использованием координат этих мишеней, либо с использованием машинного зрения непосредственно по облакам точек. Лазерное сканирование предоставляет возможность получить максимум информации о геометрической структуре объекта. Его результатом являются сшитые облака точек и 3D модели с высокой степенью детализации (пространственное разрешение - до нескольких миллиметров).
Трёхмерная модель здания
Наземное лазерное сканирование значительно отличается от других методов сбора пространственной информации. Среди отличий выделим несколько основных:
- полная реализация принципа дистанционного зондирования, позволяющего собирать информацию об исследуемом объекте, находясь на расстоянии от него;
- максимальная полнота и подробность получаемой информации;
- высокая скорость получения информации - съемка на одной точке занимает от 2х до 10 минут (в зависимости от плотности), совокупная скорость полевых и офисных работ в несколько раз выше обычной;
- стоимость съёмки и моделирования объектов ниже, чем при использовании классических технологий примерно в 3 раза.
Благодаря своей универсальности и высокой степени автоматизации процессов измерений лазерный сканер является инструментом оперативного решения самого широкого круга прикладных инженерных задач.
BIM - информационное моделирование зданий
Наиболее актуальной технологией, в которой применяется лазерное сканирование, является BIM - информационное моделирование зданий.
Технология информационного моделирования является самым передовым решением в строительной отрасли при возведении, эксплуатации и реконструкции зданий и сооружений, предполагающий комплексную обработку в трехмерном представлении всей архитектурно-проектной, конструкторской, технологической, экономической и иной информации о здании, когда здание и все, что имеет к нему отношение, рассматривается как единый объект. Внедрение данной технологии значительно повышает качество проектирования и упрощает работу на всех этапах жизненного цикла объекта.
Лазерное сканирование применяется в BIM при изысканиях на первых этапах проекта, контроле процесса строительства, оценке результата строительства и актуализации BIM модели по фактическим данным.
Рассмотрим подробнее этапы проверки и актуализации BIM-модели по данным наземного лазерного сканирования.
Первым этапом является непосредственно лазерное сканирование. При этом сканирование может выполняться с требуемой плотностью. После завершения сканирования данные необходимо передать в программу обработки данных лазерного сканирования, например, Trimble RealWorks , и выполнить сшивку отдельных сканов в единое облако точек. При правильной организации процесса сканирование сшивка данных выполняется в полностью автоматическом режиме. При необходимости выполняется привязка сшитого облака точек к системе координат объекта. Программное обеспечение Trimble Real Works позволяет отображать данные лазерного сканирования в трехмерном виде в различных заливках (белый цвет, градации серого, реальный цвет, окрас по интенсивности отраженного сигнала, заливка по высоте, заливка по цветовой классификации и т.д.) и при необходимости перемещаться по нему, выполняя измерения.
Результат лазерного сканирования с плотностью 3 см на 10 метров. Облако точек раскрашено по интенсивности отраженного сигнала
Вторым этапом является наложение полученного облака точек на цифровую модель здания для последующего визуального анализа и инспектирования отклонений данных съемки от проекта. Наложение, визуальный анализ и инспектирование можно выполнить как в программе Trimble RealWorks , так и в стороннем программном обеспечении, например Autocad Navisworks. Для этого необходимо выполнить экспорт облака точек в одном из стандартных форматов, например las или rcp.
Поддерживаемые форматы экспорта
Третьим этапом является оценка отклонений, отображение отклонений на различных сечениях, подготовка отчетов.
Графическая оценка ровности пола по данным лазерного сканирования
На окончательном этапе в используемой программе для BIM-проектирования при необходимости можно выполнить актуализацию исходной BIM-модели по фактическим данным.
Как и любая иная технология, лазерное сканирование является отличным решением, ровно настолько, насколько хорошо не только применяемое оборудование и программное обеспечение, но, что важнее, мастерство специалистов, использующих его. Поэтому при выборе решений обращайте внимание не только на технические характеристики оборудование, но и на опыт компании, которая его поставляет.
Компания ПРИН ведет свою историю с 1990 года и предлагает лазерные сканеры различного назначения - НЛС , МЛС , программные продукты для обработки данных лазерного сканирования, а также проводит обучение по работе с приобретаемым оборудованием и пуско-наладку поставляемого оборудования на вашем объекте.
25 /01
2019
TBC 5.0 Стоит ли переходить? 10 причин «За»!
В последнее время мы стали получать достаточно много обращений от пользователей, которые планируют перейти на последнюю версию Trimble Business Center 5.0, но перед этим хотели бы понять, действительно ли стоит обновляться до новой версии или лучше следовать поговорке «Старый конь борозды не портит» и остаться на привычной устаревшей версии.
Сегодня в геодезии для разрешения разнообразных архитектурных и строительных ситуаций применяются инновационные трехмерные лазерные 3D сканеры. Программные комплексы, такие как Leica Cyclon, позволяют оперативно и эффективно обрабатывать полученные данные.
Сканирование фасадов строений
Геодезическая съемка дает возможность получать данные для последующего выполнения монтажных и строительных операций над лицевой частью объекта. С помощью инновационных методик съемка фасадов осуществляется оперативно и сверхточно, не зависимо от сложности проектирования. Сканирование фасадов позволяет оценить качество и правильность выполненных монтажных мероприятий. Кроме того, лазерное сканирование объектов эффективно при выполнении работ по их реконструкции - оно обеспечивает воссоздание былого вида уникального здания или сооружения с высочайшей точностью.
Фасадные чертежи
Полученные результаты при выполнении геодезической съемки оформляются в виде чертежей. Они могут выполняться в любом масштабе, удобном для заказчика. В данной документации отображается основная информация о фасаде (размеры, степень отклонения от плоскости).
Чертежи и модели элементов декора
При детальном лазерном сканировании элементов декора, которое совмещается с поэтапным просмотром всей конструкции, по запросу заказчика можно получить общий чертеж здания или чертеж-развертку с просмотром сечений в любых местах строения. Сканирование отдельных элементов позволяет создать шаблоны, чертежи, а также сечения отдельных деталей, произвести фиксацию утраченных элементов. Современные технологии позволяют сверхточно сканировать тонкую гравировку, а также строить чертежи, соответствующие реальному объекту, даже с учетом утраченных элементов декора.
Обследование сооружений и зданий
Основа безопасной эксплуатации любого сооружения состоит в его предварительном техническом обследовании. Оно включает в себя ряд расчетов и исследований, на основании которых принимаются дальнейшие решения. Вовремя выявленные с помощью лазера дефекты конструкций и причины их появления позволяют увидеть всю картину в целом, исследовать здание в разрезе.
Формирование дефектных ведомостей и создание отчета
Успешному составлению дефектных ведомостей предшествует предварительное обследование строения, выявление типов повреждений и оптимальной точности измерений, а также формата представления данных. С помощью полученного облака точек можно детально вычертить модель и увидеть все недочеты, изъяны здания или сооружения, полученные в процессе строительства или эксплуатации. Просчитать углы отклонения и сделать все необходимые замеры.
Метод составления дефектных ведомостей с помощью лазерного сканирования отличается высочайшей точностью. Как отчетную документацию, заказчик получает файлы 3D моделей и их бумажные распечатки (аксонометрические или перспективные проекции общих видов и разрезов).
Обмерные работы. Создание планов и разрезов
Для произведения обмеров фасадов строений применяется технология, объединяющая в себе методы сканирования лазером и цифровой фотограмметрии. В этом случае съемка производится сканером со встроенным фотоаппаратом. Примерные действия по выполнению работы:
- составление программы
- закрепление опорных точек с последующим определением их координат
- непосредственно произведение лазерного сканирования и процесс фотографирования здания с заданных точек
- создание единого блока точек из каждого отдельного сканера
Полученные чертежи передают реальную картину и размеры сооружений, с возможностью измерить любой отдельный элемент. На основе полученной 3D модели можно получить необходимые планы конструкций.
Метод лазерного сканирования позволяет проводить точные обмеры в краткие сроки и получить полную информацию об объекте в едином массиве облака точек или 3D проекта. Это существенно упрощает процесс использования и управления информацией, а также дает возможность получать любые данные из одного источника. При совместном применении разнообразных методов и технологий появляется возможность сопровождать проекты удобной в использовании и исчерпывающей по содержанию документацией, что облегчает выполнение работ.
Лазерное сканирование зданий, домов и различных сооружений выполняется с помощью 3D сканера в результате работы которого получается облако точек. Каждая точка имеет пространственную координату и цвет. После так называемого шитья нескольких баз сканирование облако точек может иметь вес от гигабайта до 10-20 гб в зависимости от настроек сканирования и количество баз сканирование. После это облака точек возможно, при наличии мощного компьютера, просматривать в AutoCAD, ArchiCAD, Revit, 3D Max, ReCap и других программах . После относительно минимальной обработки возможно выполнение ортофотопланов - растрового изображения, например, фасада, спроецированная на плоскость и имеющая масштаб и координаты. И самое главное позволяет выполнить высокоточные чертежи модели зданий и сооружений и других объектов.
Примеры работ по лазерному сканированию зданий
Трехмерное лазерное сканирование позволяет получить высокоточные чертежи различных объектов. Наши сотрудники проведут лазерный обмер помещений по доступной стоимости в Москве и Московской области, с дальнейшей обработкой полученного результата на компьютере. Наши услуги доступны для каждого.
Архитектурные обмеры объектов культурного наследия, зданий и сооружений выполняется с помощью высокоточного оборудования: 3D сканеров и Leica 3D Disto, что позволяет получить точные обмеры объектов. Очень часто в роли таких объектов поступают здания и сооружения со сложной архитектурой, которая вызывают сложность при выполнении обмеров теодолитами, тахеометрами и другими геодезические приборами. Наши приборы и опыт работы позволяют выполнить данные работы с максимальной точностью. По результатам обмерных работ наши специалисты могут подготовить не только поэтажные планы, разрезы , фасады, планы кровли и т.д., но и можем быстро и качественно создать точную 3D модель объекта. Для бюджетных организаций выполним расчет стоимости работ по сметным нормативам и закрытие объёмов выполненных работ согласно КС-2 и КС-3.
Примеры работ по архитектурным обмерам
Мы четко понимаем, из каких этапов состоят архитектурные обмеры. Ни в коем случае не навязываем другие услуги и не берем дополнительную плату за работу, которая уже входит в данную услугу. Сначала наши специалисты подготавливают техническое задание, после этого проводят замеры уже на объекте и подготавливают необходимые чертежи.
Мы готовы сделать обмеры любой точности, сложности и площади: небольшие наброски и понятные схематические изображения, детальные и точные обмеры. Стоимость такой услуги зависит от того, какая площадь объекта, наш менеджер поможет вам в расчетах.
ОБМЕРЫ ДЛЯ BIM МОДЕЛЕЙ
Информационное моделирование здания BIM (Building Information Modeling) это трёхмерная модель строительного объекта, здания, связанная с информационной базой данных, в которой каждому элементу модели можно присвоить дополнительные атрибуты. Особенность такого подхода заключается в том, что строительный объект проектируется фактически как единое целое. И изменение какого-либо одного из его параметров влечёт за собой автоматическое изменение остальных связанных с ним параметров и объектов, вплоть до чертежей, визуализаций, спецификаций и календарного графика. В нашей стране разработана дорожная карта поведение BIM технологии в строительстве до 2020 года. Наши специалисты работают в системе BIM моделирования Autodesk Revit. Модель будет выполнена по результатам сканирования из облаков точек.
Для создания, обработки и хранения информации о конструкции, особенностях эксплуатации и текущем техническом состоянии используется комплексная система моделирования здания (рус. аббр. — БИМ). Комплексность BIM заключается в полноте информации о строительном объекте: начиная от геологического и геодезического описания, заканчивая фактическими размерами здания и коммуникаций.
Создание информационной модели
Цифровая модель здания или сооружения создается на разных стадиях «жизни» объекта:
- На стадии проектирования с помощью САПР и становится неотъемлемой частью генерального проекта. В состав пакета информации входят: строительные расчеты, проектная и сметная документация.
- На стадии строительства производятся измерения фактических значений размеров объекта. Для обмера применяются сертифицированные устройства, формат данных которых совместим с форматом BIM. Обмер производится на ключевых этапах строительства.
- На стадии эксплуатации ведется мониторинг состояния здания или сооружения. Периодичность и объем проверки и обмера объекта определяется генеральным планом.
Формат данных на всех стадиях создания информационной модели согласован и поддается корректировке и/или обновлению в автоматизированном режиме.
Благодаря скоростному развитию технологий, геодезические работы стали более доступными, детальными и точными, нежели десяток-другой лет назад. На сегодняшний день одним из самых прогрессивных и современных устройств подобного назначения является лазерный сканер. Это устройство стало следующим звеном эволюции после тахеометра, убрав из уравнения ошибки человеческого фактора и включив туда невероятные скорость и точность работ. Достаточно сказать, что сканер может получать координаты около одного миллиона точек за секунду – специалисту за электрооптическим прибором на это потребовалось бы несколько лет непрерывной работы. Более того, трехмерная модель, получаемая по результатам съемки, передаст все контуры, границы и элементы с максимальной подробностью, чтобы заказчик не упустил ни единой детали.
Эти положительные стороны особенно актуальны при строительстве зданий и сооружений, геодезические работы на которых сопряжены с решением специфических задач. Благодаря лазерному сканеру можно получать трехмерные модели самых сложных конструкций, при этом ни одна мелочь не ускользнет от зоркого взгляда машины. Причем сделано это будет с поразительной скоростью – на полевой и камеральный этапы обработки уйдет существенно меньше времени, нежели если бы работы проводились тахеометром.
Оцифровка имеющихся картографических данных, схем, планов и зарисовок может отнять много времени, да и достоверность исходных материалов и точность конечного результата могут быть сомнительны. Чтобы избежать этих недостатков и подготовить необходимую документацию на основе актуальных данных, вам следует обратиться в нашу компанию, первоклассные специалисты которой помогут вам, применив самое современное и точное оборудование.
Области применения сканирования и решаемые задачи
В настоящее время многие службы и компании активно переходят или уже перешли на использование 3D-моделей для своих нужд. Чаще всего подобная продукция применяется реставраторами, археологами, дизайнерами, а также надзорными органами, которые контролируют состояние памятников архитектуры. Для всех этих специалистов нужны пространственные компьютерные модели с высокой детализацией и максимальной точностью отображения, чтобы люди могли исследовать фасады, помещения, различные элементы и конструкции на предмет наличия дефектов или деформаций. Это необходимо для своевременного принятия мер по сохранению объектов культурного наследия.
Лазерное сканирование станет отличным решением в данном случае, так как в подобных ситуациях речь идет о сложных геометрических формах и множестве архитектурных элементов – колонны, лепнина, арки, эркеры и многое другое. Даже дверные и оконные проемы, кажущиеся на первый взгляд идеальными, на самом деле могут иметь неправильную форму. Это может быть не столь заметно человеческому глазу, но это очень важно для реставраторов. Геодезист за тахеометром может упустить подобные мелочи, и поэтому лучше довериться оператору сканера, который в кратчайшие сроки проведет необходимые съемки и изготовит трехмерную модель, которой будет удобно манипулировать и использовать в любых целях.
Не только реставраторы и археологи нуждаются в подобной продукции – дизайнерам гораздо проще разрабатывать интерьер и экстерьер зданий и сооружений, имея на своих компьютерах трехмерную схему. На ее изготовление при помощи электрооптического прибора уйдут дни, а возможно и недели, в зависимости от фронта работ и геометрических особенностей. С лазерным сканером таких проблем не будет. Более того, он способен запечатлеть те нюансы, на которые просто не обращается внимания, но они могут сыграть очень важную роль в дальнейшем. Актуализация и оцифровка архивных данных также находится в компетенции геодезиста с лазерным сканером. С его помощью можно составлять схемы внутренних помещений и полноценные модели зданий, которые будут использоваться в различных целях – надзорными органами для слежения за их сохранностью, работниками музеев и выставок, арендодателями для проведения виртуальных экскурсий по различным помещениям и так далее. Построение поэтажных планов, наблюдение за деформациями, реставрация исторических сооружений, фасадная съемка и многое другое – все эти задачи решаются при помощи лазерного сканера в самые кратчайшие сроки.
Результат работ 3D сканирования и требования к точности измерений
Требования по точности напрямую зависят от конечного результата съемки. В зависимости от этого подбирается и лазерный сканер, который может пренебречь точностью в угоду захвату большей территории или наоборот. Например, при реконструкции и реставрации исторических зданий или сооружений требуется повышенная точность, чтобы конечный результат удовлетворил запросы заказчика. Требуется снять координаты каждого дефекта, каждого повреждения, которое может в потенциале нанести непоправимый ущерб. В таком случае, обработка и составление трехмерной модели займет больше времени, так как потребуется провести более тщательные работы.
А если требуется провести лазерную съемку для монтирования навесных фасадов, то здесь наиболее важными компонентами являются углы здания, а также дверные и оконные проемы, в то время как архитектурные элементы могут сниматься не столь подробно. Тогда на конечную обработку данных уйдет значительно меньше времени. В итоге должна получиться трехмерная модель, которая будет построена по всем требованиям технического задания. Если нужно составить двухмерные чертежи на бумажных носителях, например, для нецифровых архивов или для изготовления рабочей документации, то проводятся дополнительные геодезические работы. Какими бы ни были решаемые задачи и насколько бы не был оптимизирован и автоматизирован процесс, за изготовлением каждых картографических данных стоит профессиональный геодезист. Поэтому если вы решите провести реконструкцию здания, подготовить проект дизайна помещений, заархивировать данные или провести детальные исследования памятников архитектуры, при этом вам потребуется построение трехмерной модели, то рекомендуем обратиться в нашу компанию, специалисты которой помогут вам в решении этих и других задач.