лазерное сканирование зданий и сооружений что это

Задачи современного проектирования, строительства, эксплуатации зданий и сооружений, безусловно требуют новых подходов в их решении. Так, на сегодняшний день, передовиками в данных отраслях являются лазерные 3D сканеры, позволяющие представлять данные об объектах в трехмерном пространстве, а также осуществлять информационное моделирование зданий (BIM).
В данной статье мы расскажем, что такое лазерное 3D сканирование зданий, сооружений, помещений и кто это делает.

Что такое лазерное сканирование и кто его делает

Лазерное 3D сканирование — это технология измерения поверхностей, а точнее получения пространственных координат характерных точек поверхностей при помощи лазерного сканера.
В свою очередь, лазерный сканер – это устройство, излучающее лазерные лучи, которые отражаясь от поверхности сканируемого объекта, возвращаются на датчики прибора и в результате формируют так называемое «облако точек».

Расстояние до объекта определяется импульсным или фазовым методом. Последний, кстати, более точный, поскольку при определении пространственных координат импульсным методом учитывается время лучей «в пути», а при фазовом методе дополнительно учитывается еще целый ряд факторов, таких как: форма и длительность импульса, отражательные свойства поверхности, текстура объекта и пр.
Такие приборы обладают огромным преимуществом относительно привычного всем геодезического оборудования (например, тахеометра).

Так лазерный 3D сканер способен снимать всю сферическую область вокруг себя, что минимизирует количество перемещений прибора, а точность таких измерений составляет порядка нескольких миллиметров (в зависимости от расстояния между снимаемой поверхностью и точкой установки прибора). Также количество измеряемых точек в секунду может достигать миллиона, что не идет ни в какое сравнение со скоростью измерений даже опытного геодезиста, использующего тахеометр. Ввиду того, что полностью отсутствует человеческий фактор, ни одна малейшая деталь поверхности или незначительная особенность геометрии здания не скроется от лазерного луча прибора и не будет пропущена.

Процесс сканирования оставляет далеко позади все ранее используемые методы измерений как по части скорости и точности, так и по части автоматизации. Фактически, прибор достаточно установить на точку стояния и просто запустить процесс сканирования.

Лазерное 3D сканирование бывает 3 видов:

Наземное лазерное сканирование – осуществляется при помощи стационарных приборов. Применяется для высокоточных измерений пространственных объектов, в том числе и сложной формы (здания, промышленные сооружения, памятники архитектуры и т.д.). Более подробно о данном виде лазерного сканирования читайте в статье: «Наземное лазерное сканирование».

Воздушное лазерное сканирование – сканирование осуществляется с воздуха при помощи летательных аппаратов. Используется для изучения участков больших площадей или густо застроенных территорий. Более подробно о данном виде лазерного сканирования читайте в статье: «Воздушное лазерное сканирование».

Мобильное лазерное сканирование – приборы монтируются на транспортное средство. Эксплуатируется, как правило, для сканирования линейных объектов (имеющих значительную протяженность): автомобильные и железные дороги, магистральные трубо- и газопроводы и пр. Более подробно о данном виде лазерного сканирования читайте в статье: «Мобильное лазерное сканирование».

Однако, ввиду дороговизны 3D сканеров (стоимость прибора +- равна стоимости нового автомобиля бизнес-класса немецкого производства) далеко не все фирмы могут позволить себе сей девайс, а значит продолжают работать привычными способами, что негативным образом сказывается на сроках исполнения работ. Справедливости ради стоит отметить, что наиболее инициативные и прогрессивные приловчились брать 3D оборудование в аренду, такая возможность тоже есть.

На сегодняшний день многие активно продвигают свои услуги по лазерному сканированию весьма успешно и рынок подобных услуг только набирает оборот, но несмотря на «умный» прибор, качественной постобработкой полученных данных занимаются все же профильные специалисты и это как правило:

Непосредственные исполнители лазерного 3D сканирования

Поскольку цена лазерного 3D сканирования все еще «кусачая», рекомендуем обращаться только к добросовестным поставщикам, таким как:

ООО «А-ГЕО»

АО «ПРИН»

Также, если заказываете услуги по 3D сканированию в холодное время года, уточняйте у исполнителей работ способность их оборудования функционировать при минусовых температурах, поскольку далеко не все приборы работают при температуре воздуха ниже +5°С.

Лазерное сканирование зданий, строений и фасадов

Теперь давайте разберемся с самим процессом лазерного сканирования зданий, строений и фасадов, где оно получило наиболее широкое применение.

Для лазерного 3D сканирования зданий, строений и фасадов, как правило, используется метод наземного лазерного сканирования.

Поскольку не всегда фасад удается отснять с одно точки стояния, а здания и строения – пространственные объекты зачастую непростой геометрии, а значит отсканировать объект в один присест не получится, прибор придется переставлять. В таких случаях, когда произвести измерения с одной точки невозможно (например, не хватило области обзора прибора) облаков точек создается несколько. Чтобы впоследствии сшить облака в единую модель, в натуре используются специальные сферы, которые закрепляются на объекте сканирования в зонах взаимного перекрытия сканов для последующей ориентации по ним.

Сшивка сканов и вся последующая постобработка полученных данных (удаление лишних объектов, выделение несущих, ограждающих элементов и элементов отделки и т.д.) производится при помощи специализированного программного обеспечения (ПО). С помощью такого ПО осуществляется импорт данных с лазерного 3D сканера и преобразование облака точек в трехмерную модель.

Многие 3D сканер также оснащены фото-видеокамерами, с помощью которых можно определить область сканирования, произвести визуальный контроль произведенных измерений, а также придать облаку точек естественный цвет.
При этом с помощью 3D сканирования можно не только создавать трехмерные модели, но и получать всем привычные 2D чертежи и планы для проектирования и контроля строительно-монтажных работ.

3D сканирование сооружений, памятников архитектуры

Лазерное 3D сканирование просто незаменимо при измерениях сооружений (например, инженерно-технических) и памятников архитектуры, поскольку именно эти виды объектов обладают наиболее сложной геометрией и конструкцией.

Так, ранее, произвести замеры объектов, например, сферической формы привычными способами было крайне трудоемко, а при помощи лазерного сканирования возможно получить максимум информации о геометрической структуре объекта абсолютно любой сложности.
На сегодняшний день только 3D сканирование памятников архитектуры способно обеспечить достаточную детализацию чертежей объектов, что так важно при их реставрации и сохранении культурного наследия.

Стоимость на лазерное сканирование, цена на модную работу

Ввиду оптимизации процесса съемки при помощи лазерного сканирования, рынок подобных услуг набирает обороты в полную силу.
При этом однозначную цифру стоимости лазерного сканирования назвать сложно, поскольку ее расчет определяется массой факторов и рассчитывается под каждый объект индивидуально.
Для конкретизации добавим, что средняя цена лазерного сканирования на рынке начинается от 25 руб. за кв.м, а далее больше, поскольку на стоимость лазерного сканирования влияют:

Источник

Лазерное сканирование зданий и сооружений что это

Новости и обновления

Техподдержка и сервис

Номера телефонов ПРИН

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

Новости и обновления

Техподдержка и сервис

Применение лазерного сканирования при информационном моделировании зданий

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.

Рис. 3. Трёхмерная модель здания

Наземное лазерное сканирование значительно отличается от других методов сбора пространственной информации. Среди отличий выделим несколько основных:

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.

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

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

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

Рис. 7. Поддерживаемые форматы экспорта программы Trimble Real Works

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

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

Рис. 9. 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.

Директор по развитию компании. Твердой рукой задает вектор развития технологических решений, а зорким глазом следит за клиентским сервисом. Более 10 лет обучал студентов в ВУЗе современным технологиям.

Источник

Лазерное сканирование зданий и сооружений: все, что нужно знать заказчику

Время прочтения: 13 минут

Лазерное сканирование зданий и сооружений стало доступно относительно недавно. В этой статье мы расскажем о его принципах, особенностях и преимуществах. После этого вы сможете определиться, стоит ли вам воспользоваться новейшими разработками, или же отдать предпочтение консервативным методам.

Хотя новые приборы появились совсем недавно, вскоре и они не смогли справляться со всеми запросами современного строительства. Возникла потребность не только в точности координатных измерений, но также в построении цифровых моделей объектов. Как выяснилось на практике, для этого требуется гораздо больше информации, чем могут дать стандартные тахеометры. Трехмерное лазерное сканирование зданий стало единственным оптимальным решением поставленной задачи. С его помощью удалось добиться максимальной детализации объектов, что позволило получить точные цифровые модели и изображения.

Что собой представляет лазерное сканирование?

Лазерное сканирование объектов – это новейший метод получения 2D и 3D моделей окружающего пространства. В процессе работы приборов создается облако точек с пространственными координатами, которые в итоге дают объемное изображение. Полученная модель объекта может содержать от нескольких тысяч до нескольких миллионов координатных точек. При этом измерения проходят с точностью до миллиметра.

Принцип работы лазерного сканера можно сравнить с работой любого радара. Он заключается в излучении лазерного луча, который обладает высокой частотой, и отражении его на колеблющемся зеркале. Так, луч достигает объекта, а затем вновь возвращается в отправную точку. В этот момент прибор фиксирует время возврата, согласно которому получает данные о расстоянии, на котором находится объект. Так создается облако точек. При этом стоит отметить, что прибор может отправить сразу множество лучей, то есть мгновенно получить информацию сразу о значительной части объекта.

В отличие от использования тахеометра, этот метод проведения съемки является бесконтактным и максимально автоматизированным. Прибор содержит специальный сервопривод, который самостоятельно вращает измерительную головку в горизонтальной и вертикальной плоскостях. Специалисту не нужно больше нажимать какие-либо кнопки для включения дальномера или записи полученных координат, выискивать цель через окуляр тахеометра, переставлять технику с места на место и пр. Теперь все необходимые измерения можно провести с одной точки без ущерба точности.

Основные виды лазерного сканирования

В зависимости от сложности объекта, его величины и технических особенностей, вам могут быть предложены следующие виды лазерной съемки:

1. Наземное лазерное сканирование. Оно производится с помощью статичного прибора. Визуализация объекта происходит путем наведения визира, или же путем предварительного сканирования при небольшой плотности координатных точек. Затем проходит более детальное моделирование каждой отдельной поверхности и сбор всех полученных данных в единый массив. Для проведения этого типа работ не требуется установка дополнительных отражателей, меток или маркеров.

2. Мобильное сканирование. Съемка проходит с помощью все тех же приборов, но они при этом закреплены на транспортное средство. Оно, в свою очередь, движется по установленному маршруту для сбора необходимых данных. Сами приборы обладают встроенными компенсаторами наклонов и вибраций, а также очень жестко крепятся к своему «носителю». Все это позволяет избежать каких-либо неточностей, которые могли бы возникнуть за счет осуществления съемки в движении.

3. Сканирование с воздуха. Такой тип работ считается наиболее быстрым и детальным. Он позволяет получить картинку местности с учетом всех особенностей рельефа. При этом можно установить определенную ярусность, чтоб в дальнейшем иметь возможность отдельно работать с объектами инфраструктуры, земной поверхностью, зданиями и пр.

Виды и особенности лазерных сканеров

Лазерный сканер способен проводить до миллиона измерений за одну секунду. Облако точек, которое получается в результате его работы, можно затем вывести на экран в виде двухмерного или трехмерного изображения. Главными характеристиками прибора являются показатели точности, дальности, скорости сбора данных, а также угол обзора. Выбор в пользу того или иного сканера зависит от технологических требований изучаемого объекта. На сегодняшний день доступны следующие варианты:

1. Сканеры среднего радиуса действия. Дальность до 100 м, допустима погрешность в несколько миллиметров.

2. Сканеры дальнего действия. В работе допускают погрешность от нескольких миллиметров до нескольких сантиметров, работают с дальностью в сотни метров.

3. Маркшейдерские сканеры. Дальность – более километра, погрешность – до дециметра.

Сферы применения трехмерного моделирования

Трехмерное сканирование объектов позволяет создавать цифровые модели не только отдельных зданий и сооружений, но и целых комплексов или территорий. С его помощью можно получить точные данные даже при работе со сложными архитектурными формами. Это позволяет широко использовать метод для различных научных исследований, реставрации памятников и пр. Также лазерное сканирование применяют для решения следующих задач:

· создание трехмерного кадастра недвижимости;

· проектирование или топографическая съемка элементов инфраструктуры, промышленных сооружений;

· создание 3D моделей рельефа, сложных технологических объектов;

· сохранение данных об архитектурном наследии;

· съемка фасадов любой сложности;

· получение информации о количестве насыпей и выемок грунта для предприятий горной промышленности;

· слежение за деформациями готовых или строящихся объектов;

· сбор данных для дальнейшего строительства объекта, его полной или частичной реконструкции, планового ремонта и т.д.

По сути, лазерное сканирование зданий и сооружений является универсальной технологией, тем не менее, существует ряд задач, для которых оно является единственным возможным вариантом решения. Так, к примеру, при проектировании реконструкции здания или контроля за его строительством, только этот метод позволит получить актуальную цифровую модель на каждом этапе. Также высокая автоматизация гарантирует большую точность и достоверность информации при архитектурных обмерах, геодезической съемке интерьеров и фасадов зданий.

Отдельно стоит сказать о применении лазерного сканирования при съемке объектов транспортной инфраструктуры. Преимущество метода заключается в том, что для его использования нет необходимости останавливать движение. Так, можно получить данные о состоянии различных транспортных объектов – мостов, тоннелей, автодорог – без каких-либо неудобств. Это часто необходимо для создания топографических планов, электронных банков данных, проектирования реконструкции или ремонтных работ.

Наземное лазерное сканирование позволяет осуществлять геодезический контроль в горной промышленности. Так, с помощью современных приборов можно получить точные данные о шахтах, тоннелях, открытых выработках и пр. При этом можно контролировать оползневые процессы, проверять устойчивость бортов штолен и карьеров.

В археологии трехмерное моделирование востребовано в целях сохранения точных данных об исследуемых памятниках. Эта информация может использоваться как в научных целях, так и в качестве виртуального музея. Также сканирование применяют для фиксации находок и мест раскопок.

Преимущества метода лазерного сканирования

Лазерное сканирование – это выгодная экономия материальных и временных затрат. Оно позволяет в кратчайшие сроки получить максимальное количество данных, а затем создать детальную 3D-модель объекта. Это дает возможность хранить в электронном виде подробную информацию о любом объекте, будь то архитектурный памятник, жилой комплекс, промышленное здание, рельеф территории и пр. При этом она может быть в дальнейшем использована в различных компьютерных программах для планирования реконструкций, ремонтных и строительных работ. Современные приборы создают системы данных, которые совместимы с Autodesk, AVEVA, AutoCAD, Intergraph и прочими средствами проектирования мировых производителей.

Также к преимуществам лазерного сканирования стоит отнести следующие его особенности:

1. Высокая точность. Погрешность приборов находится на минимальном уровне. Кроме того, сканеры можно настроить на фиксацию первого или последнего отражения. Например, это позволит различить грунт и растительность и пр.

2. Полнота информации. Лазерные сканеры создают облака из миллионов точек с пространственными координатами. Это значит, что даже самые мелкие детали объекта будут учтены в цифровой модели.

3. Мгновенная визуализация. Современные приборы работают таким образом, что вы сразу же получите все результаты в 3D-виде. Соответственно, не придется тратить дополнительное время на обработку данных и привлекать для этого специалистов.

4. Безопасность. Когда речь идет о съемке опасных или труднодоступных объектов, лазерное сканирование является наиболее оптимальным вариантом. Дальность работы приборов и угол их обзора позволят получить точные данные с безопасного расстояния.

5. Автоматизация. Правильная настройка оборудования позволит совершать все необходимые измерения простым нажатием кнопки, что исключает практически все внешние влияния на результат инженерно-геодезических работ.

Недостатки технологии

Для объективной оценки возможностей лазерного сканирования, стоит уделить внимание и его недостаткам. На самом деле, их не так много, при этом, приборы постоянно совершенствуются и появляются все более универсальные модели. Тем не менее, на данный момент можно отметить следующие неудобства при работе с лазерными сканерами:

2. При лазерном сканировании сложных архитектурных форм возникают определенные трудности с автоматическим переносом данных в программы компьютерного моделирования. Это связано с тем, что большинство подобных приложений описывают здания лишь самыми простыми геометрическими формами. Соответственно, при моделировании архитектурных памятников или сложных интерьеров придется переносить многие данные вручную.

Также стоит отметить, что лазерное сканирование зданий и сооружений не является полностью автоматической процедурой. Безусловно, оно позволяет избежать многих трудоемких задач, а сложные и опасные измерения осуществляет одним нажатием кнопки. Тем не менее, для получения полной картины все равно понадобится работа специалиста, поскольку необходимо правильно выбрать точки для съемки, спланировать сеансы сканирования и пр. Особенно это важно при работе со сложными объектами, например, архитектурными памятниками. Иногда для получения необходимых данных точки устанавливают, как внутри, так и снаружи здания.

Сколько стоит лазерное сканирование зданий и сооружений?

Многие заказчики считают, что использование новых технологий и более точных приборов обязательно связано с дополнительными финансовыми затратами. Именно поэтому они отдают предпочтение более консервативным методам, пытаясь таким образом немного сэкономить, хоть и с потерей точности. На самом деле, если речь идет о сканировании небольших зданий или территорий, то применение 3D-сканера обойдется примерно в ту же сумму, что и при других наземных видах съемки. При этом более точные данные и максимальная детализация позволят избежать лишних затрат при дальнейшем проектировании и строительстве.

Что же касается крупных объектов, то здесь трехмерная съемка значительно выигрывает у тахеометрической, поскольку большинство данных можно будет получить с одной точки. Соответственно, не возникнет необходимости транспортировки оборудования и персонала. Таким образом, рост технического прогресса позволил не только улучшить качество получаемых данных, но также привел к удешевлению услуги.

Можно сделать вывод, что сейчас лазерное сканирование зданий и сооружений является наиболее перспективным направлением для проведения различных инженерно-геодезических работ. Высокая технологичность метода дает неоспоримые преимущества, в сравнении с другими видами топографической съемки. При этом использование новой технологии не только не увеличивает стоимость услуг, но даже помогает выгодно сэкономить.

Надеемся, вы получили всю необходимую информацию по этой теме. Будем рады вас видеть на наших страничках в соцсетях, где вы сможете найти еще больше актуальной информации!

Свяжитесь с экспертами и получите бесплатную консультацию!

Источник