Примеры проектов

Введение

Технология лазерного сканирования и моделирования гидротехнических сооружений

Проектные организации, специализирующиеся на проектировании объектов транспортной инфраструктуры, традиционно вынуждены решать две задачи: актуализация исполнительной документации на объект, подлежащий реконструкции, или контроль соответствия строящегося объекта конструкторской документации. В обоих случаях задачи традиционно решаются постоянными выездами на объект бригад изыскателей. При таком подходе проектировщики вынуждены собирать необходимую информацию из множества мелких разрозненных кусочков, полнота и качество каждого из которых существенно зависит от профессионализма исполнителя. Затем неизбежен перевод этой информации в цифровой вид, а здесь опять вступает в силу «человеческий фактор», в лучшем случае приводящий к задержкам по времени, а в большинстве случаев к искажениям, ошибкам, повторным выездам на объект и пр. и пр. Расходы средств и времени нарастают, возникают постоянные неясности между проектированием в 3D программных комплексах и сбором полевой информации на «бумажных носителях». В конечном итоге это приводит снижению качества проектов и конкурентоспособности проектной организации.

Давно назрела потребность в комплексных технологиях сбора больших объемов точной информации об объектах строительства или реконструкции сразу в цифровом виде и методами, позволяющими максимально минимизировать ошибки, вызванные человеческим фактором. Технология лазерного сканирования является полностью адекватным ответом на этот запрос в части касающейся сбора информации о точной геометрии объектов.

Лазерное сканирование

Технология лазерного сканирования основана на измерении расстояния от лазерного дальномера до поверхности сканируемого объекта и двух углов (горизонтального и вертикального), определяющих направление вектора от лазерного дальномера до объекта в местной системе координат. Такой же набор измерений обеспечивают и цифровые тахеометры. Разница заключается в том, что при сравнимой точности тахеометров и лазерных сканеров, производительность сканера выше в тысячи раз. Производительность тахеометра – от одного до трех измерений в минуту. Производительность современных лазерных сканеров от тысяч до сотен тысяч измерений в секунду. Скорость измерений лазерного сканера регулируется оператором в зависимости от потребной плотности и точности измерений. Полученный набор миллионов точек называется «облаком точек» и впоследствии может быть представлен в виде твердотельной трехмерной модели объекта, плоского чертежа, набора сечений, поверхности и т.д.

В отличие от традиционных геодезических измерений, лазерное сканирование позволяет получить с беспрецедентной детальностью 1-2см цифровую модель всего объекта, а не его отдельных частей.

Соосная установка фотокамеры и лазерного дальномера в сканерах позволяет точно совместить цифровую модель и цветное изображение объекта.

Огромное количество избыточных измерений позволяет получить наиболее достоверные полевые данные, особенно о местах труднодоступных для съемки традиционными технологиями (тахеометры, GPS).

За счет высокой скорости и автоматизации процесса сканирования технология лазерного сканирования приводит к существенному росту производительности от 2 до 10 раз по сравнению со съемкой тахеометрами в зависимости от сложности объекта и требований по точности и детальности съемки. При наличии портфеля заказов, обеспечивающего постоянную загрузку сканеров, существенный рост производительности приводит к снижению стоимости работ, особенно в случаях, требующих детальной съемки объекта

Однако для того, чтобы извлечь все преимущества технологии сканирования, требования к опыту и квалификации геодезиста оказываются существенно выше, чем при использовании традиционных геодезических технологий.

Так, например, во время полевых работ сроки их исполнения, а соответственно и успех проекта в целом, в значительной степени зависит от выбранной схемы установки сканеров, правильного комбинирования и точности увязки координированных сканов между собой, плотности сканов и пр. и пр.

Избыточный объем данных лазерного сканирования позволяет получить объективную информацию максимально свободную от индивидуальных особенностей и ошибок исполнителей в поле и в камеральных условиях. Точечная 3D модель объекта может состоять из миллиардов точек, что налагает очень высокие требования как к производительности компьютеров, так и к способности ПО одновременно обрабатывать такие объемы информации.

Так же как и на полевом этапе работ при камеральной обработке данных сканирования максимальная производительность работ может быть достигнута только за счет высокой квалификации специалистов обладающих способностью правильно идентифицировать, выделить и моделировать только необходимые объекты при огромном объеме исходной измерительной информации.

Технология съемки и структура данных лазерных сканеров (в отличие от традиционных средств измерения) изначально ориентированы на их максимально простую передачу в программы для проектирования и ГИС. Со своей стороны все основные производители программного обеспечения для проектирования объектов гражданского и промышленного строительства уже создали модули для работы с данными лазерного сканирования в своих пакетах. Такие взаимные усилия разработчиков сканеров и разработчиков программного обеспечения позволили существенно упростить импорт и работу с данными лазерного сканирования для проектировщиков.