Рубрики
Теги
АО ПРИН
8 800 222 34 91

Номера телефонов ПРИН

Бесплатный
Москва
Санкт-Петербург
Краснодар
Екатеринбург
Тюмень
Новосибирск
Красноярск
Хабаровск
Владивосток
0
0

Блог
Чем блог может быть полезен?

Здесь мы делимся самой большой ценностью наших коллег и партнёров: опытом и знаниями.
Читай, изучай и развивай свои профессиональные навыки.
Давай расти вместе!

Рубрики

ТЕГИ

Применение лазерного сканирования при информационном моделировании зданий

  • # Сканирование
  • # Проекты
30.11.2018

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.

Рис. 1. 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.

Рис. 2. 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).

Трехмерная BIM-модель строительных конструкций здания

Рис. 3. 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 – съёмка 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 объектов ниже, чем при использовании классических технологий примерно в 3 раза;
  • трёхмерная визуализация результатов измерений;
  • достоверность результатов - облако точек невозможно изменить, оно является реальной копией объекта.

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 трёхмерном 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 и уровнем детализации (в зависимости от задач и LOD). 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. А, например, лазерный сканер Trimble X7 выполняет автоматическую сшивку данных непосредственно в поле. 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 здания

 

Рис. 4. 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 в программе Trimble RealWorks

Облако точек в градациях превышения, совмещенное с BIM-моделью здания

Рис. 5. Облако точек, раскрашенное в градациях превышения, наложенное на трёхмерную модель здания

Облако точек в градациях интенсивности, совмещенное с BIM-моделью здания

Рис. 6. Облако точек, раскрашенное в градациях интенсивности, наложенное на трёхмерную модель здания

Оценку облака можно выполнить и в стороннем программном обеспечении, например Autodesk Navisworks. Для этого необходимо выполнить экспорт облака точек в одном из стандартных форматов, например, формат Autodesk Recap Pro - rcp.

Рис. 7. Поддерживаемые форматы экспорта программы Trimble Real Works

 

Третьим этапом является оценка отклонений, отображение отклонений на различных сечениях, подготовка отчетов.

Графическая оценка ровности пола по данным лазерного сканирования

Рис. 8. Графическая оценка ровности пола по данным лазерного сканирования

Оценка отклонения колонны от вертикали по данным лазерного сканирования

Рис. 9. Оценка отклонения колонны от вертикали по данным лазерного сканирования

Оценка отклонения колонны от вертикали по данным лазерного сканирования

Рис. 10. Облако точек, раскрашенное по величине отклонения от BIM-модели

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 и будет в дальнейшем помогать вам на этапе внедрения технологии лазерного сканирования в практику производства.

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.

Автор статьи

Брагин Александр

Главный "технолог" компании. Твердой рукой задает вектор развития технологических решений, а зорким глазом следит за технической поддержкой, которую оказывает ПРИН. В свободное от работы время обучает студентов уму-разуму

Последние статьи автора:

Делитесь, сохраняйте
обсуждайте:

ПОХОЖИЕ ПУБЛИКАЦИИ