АО КТБ ЖБ
Наземное лазерное 3D сканирование зданий и сооружений

Наземное лазерное 3D сканирование зданий и сооружений

Наземное лазерное 3D сканирование зданий и сооружений — высокоточный скоростной метод измерения расстояний до поверхности предмета с последующим формированием его трехмерного изображения. Пространственные координаты точек при исследованиях определяются с точностью до миллиметра. Результаты съемки после обработки визуализируются на компьютере или планшете в виде объемной модели. Количество точек в массиве может достигать нескольких десятков миллионов, поэтому изображение предмета в режиме реального времени максимально точное и достоверное.

Перед традиционными методами — тахеометрической съемкой или обмером лазерной рулеткой — 3D сканирование обладает следующими преимуществами:

  • высокий уровень автоматизации;
  • получение информации неразрушающими методами;
  • возможность в полевых условиях определить пространственные координаты точек объекта;
  • быстрое получение результатов исследования;
  • трехмерная визуализация, позволяющая найти "мертвые" зоны;
  • достаточно одной точки для установки оборудования, чтобы сканировать обращенную к ней поверхность объекта;
  • высокая точность измерений;
  • дистанционное получение данных, обеспечивающее безопасность съемки труднодоступных участков;
  • дистанционное получение данных, обеспечивающее безопасность съемки труднодоступных участков;
  • возможность проводить работы не только днем, но и ночью;
  • применение результатов съемки в различных целях.

С помощью лазерного сканирования можно создать актуальную цифровую модель, отображающую состояние объекта в деталях. При использовании других технологий, применяемых для обмеров, это очень трудоемко и долго.

3d лазерное сканирование зданий применяется в строительстве, архитектуре, горнодобывающей и нефтегазовой промышленности. С помощью высокоточной диагностики проводятся реставрационные работы, ликвидация последствий ЧС, съемка и мониторинг объектов инфраструктуры, создание геоинформационных систем различных предприятий.

Методика лазерного сканирования

Методика лазерного сканирования

Суть лазерное 3d сканирования объектов заключается в получении координат точек на поверхности исследуемого объекта с помощью 3D сканера. Прибор представляет собой периферийное устройство, включающее лазерный дальномер, блок развертки лазерного луча и полевой компьютер со специально разработанным программным обеспечением.

При исследовании используется свойство световых лучей отражаться от предметов или препятствий. Сканер испускает лазерное излучение с импульсом высокой частоты — до нескольких тысяч миллионов в секунду. При возвращении световые волны попадают на датчики прибора, которые фиксируют время лучей в пути и определяют расстояние импульсным или фазовым методом.

Импульсный метод менее точный, чем фазовый. Он основан на измерении интервала времени от пуска до возвращения луча. При фазовом методе определения расстояний учитываются дополнительные факторы:

  • форма импульса, его длительность;
  • отражательные свойства поверхности;
  • оптические атмосферные характеристики;
  • текстура объекта, его ориентация относительно линии визирования.

При повороте сканера по горизонтали на 180° обеспечивается сканирование полной сферы за исключением поля под самим устройством. После обработки компьютером облака данных становятся известными расстояния до точек и их координаты, создается визуальная модель окружающего пространства в режиме реального времени.

Погрешность оборудования составляет не более 1-2 мм. Это очень высокий показатель в сравнении с традиционными измерительными технологиями.

Лазерное 3d сканирование зданий проводится с помощью 3 методик — наземное НЛС, воздушное ВЛС или мобильное МЛС. Выбор метода зависит от поставленных задач:

  • НЛС применяется для высокоточного сканирования небольших объектов;
  • ВЛС рационально использовать для изучения больших участков площадью от 1000 Га или густо застроенных территорий;
  • МЛС хорошо справляется со сканированием автомобильных трасс, железных дорог и других объектов транспортной инфраструктуры, имеющих линейную конфигурацию.

При оценке эффективности того или иного метода учитывается площадь съемки, требуемая точность, особенности территории.

3D сканирование зданий методом НЛС проводится в несколько этапов:

  • Подготовительный — включает рекогносцировку местности и анализ технического задания заказчика. При необходимости задача уточняется исходя из нормативных требований.
  • Полевые работы — выезд на объект специалистов, подготовка геодезической основы, установка марок и съемка сканером. Марки должны находиться в поле взаимной видимости, а точки стоянки прибора обеспечены привязкой к географическим координатам.
  • Камеральная обработка информации — используется специальное ПО для анализа и выравнивания данных. Результат предоставляется в нужном для заказчика виде.

Съемка ведется из нескольких точек установки сканера. Предварительно выставляются необходимые настройки для проведения измерений в автоматическом режиме с заданной дискретностью (шагом лазерного луча). Чтобы объединить отдельные сканы в единое поле точек, используется специальные марки. Они устанавливаются в областях перекрытия соседних сканов, а при съемке прибор определяет их координаты с высокой точностью.

При обработке все сканы объединяются — сшиваются — с получением облака точек, содержащего подробную информацию о параметрах здания. Это конечный продукт полевых работ. В дальнейшем его можно применять для различных целей — трехмерного моделирования объекта, определения его геометрии, уточнения деформаций частей или отдельных конструкций.

Методика лазерного сканирования
Применение лазерного сканирования
Применение лазерного сканирования

Применение лазерного сканирования

Трехмерное моделирование используется для создания цифровых моделей объектов:

  • подлежащих реконструкции или капитальному ремонту, со сложными объемно-планировочными решениями, нерегулярным шагом осей, переменной этажности;
  • являющихся культурным наследием;
  • лифтовых шахт, коллекторов;
  • промышленных объектов сложной конфигурации;
  • сооружений нефтегазового комплекса (градуировка резервуаров и другое).

Лазерное 3D сканирование зданий и сооружений по сути — универсальный метод исследований, но в сложных случаях он является единственно возможным способом получить точную информацию о конфигурации объекта, например, в труднодоступных местах.

Кому необходимо лазерное сканирование

Обработанные результаты съемки используются при работе со сложными объемными формами для создания проектов, эскизов, чертежей, дизайн-проектов или анализа поведения объекта при эксплуатации. Лазерное сканирование необходимо для тех специалистов, кто по роду своей деятельности связан с такой работой:

  • архитектурные мастерские любого уровня, включая отдельных дизайнеров;
  • организации, использующие BIM;
  • строительные компании для создания исполнительных схем, выявление фактических отклонений возведенных конструкций от проектной документации;
  • предприятия, эксплуатирующие сложные инженерно-технические объекты;
  • заказчики, занимающиеся 3D моделированием, криминалистикой, реставраторы, скульпторы

Исследования позволяют создавать цифровые модели не только отдельных объектов, но и комплексов зданий или целых территорий. Несколько дней, затраченных на проведение исследований, в дальнейшем приводят к значительной экономии времени на разработку проектной документации.

Материалы лазерного сканирования эффективно используются:

  • для проверки исполнения строительных работ в соответствии с проектом;
  • разработки проектно-технической документации;
  • определения дефектов, деформаций или отклонений от проекта;
  • мониторинга состояния зданий и сооружений;
  • подготовки исходных материалов для реставрации или модернизации объектов;
  • создания трехмерных моделей;
  • уточнения тех изменений, которые были утверждены заказчиком совместно с проектной командой.

Сканирование в полевых условиях проводится на самом объекте, а в офисе полученные данные обрабатываются, оформляются графические материалы и отчетная документация.

Оборудование и ПО

Оборудование и ПО

Наша компания в своей работе применяет систему наземного лазерного сканирования FARO Focus 3D x130 от американского изготовителя FARO — лидера рынка измерительных и сканирующих устройств. Это прибор с фазовым методом измерения расстояний предназначен для трехмерного исследования как небольших, так и крупных объектов. Дистанция, доступная для съемки, — до 120 м по радиусу действия устройства. В полевых условиях работает полностью автономно, не требует дополнительных источников электроэнергии.

Система НЛС FARO Focus 3D обладает высоким разрешением, что позволяет получить максимально точные результаты. Чтобы отсканировать с одной точки установки все видимое пространство, уходит от 40 секунд до 1 часа. Сканер может работать в любых условиях — при повышенной влажности или запылении — без ухудшения качества съемки. Благодаря встроенному компасу он автоматически ориентирует сканы в пространстве.

Сшивка отдельных сканов в единое целое при лазерном сканировании зданий или других объектов проводится с помощью программы Trimble RealWorks. Это высокопродуктивное программное обеспечение, предназначенное для импорта данных с лазерного 3D сканера с преобразованием их в трехмерную модель.

Мощный пакет ПО проводит обработку больших объемов информации: сшивку сканов, отображение, анализ и управление данными. Он легко выделяет марки в сканируемых облаках и объединяет сканы в автоматическом режиме. Возможности программы позволяют получать точные результаты в нужном формате с высокой скоростью.

Оборудование и ПО
Преимущества и недостатки лазерного сканирования
Преимущества и недостатки лазерного сканирования

Преимущества и недостатки лазерного сканирования

3D сканирование — экономичный метод получения качественного результата без больших трудовых, временных и материальных трат. В минимальные сроки будет изучено огромное количество информации об объекте и создана детальная трехмерная модель. В дальнейшем данные можно хранить в электронном виде и использовать для реконструкции, модернизации или контроля деформаций зданий и сооружений.

Наземное лазерное сканирование — самый современный метод исследования в полевых условиях. Его плюсы:

  • Высокая скорость и точность измерения. Погрешность сканеров минимальна, что позволяет пренебречь ею при дальнейших расчетах.
  • Полнота полученной информации. Исследуется огромное количество данных для описания поверхности объекта, незамеченными не остаются даже мельчайшие детали.
  • Мгновенная трехмерная визуализация. Современные ПО обрабатывают информацию и представляют ее в удобном для пользователя виде. Не нужно тратить дополнительное время на подготовку данных специалистами.
  • Простота применения оборудования. Управление сканером можно освоить буквально за 15 минут, интерфейс не сложнее, чем у обычного смартфона или сенсорного планшета.
  • Сохранение данных в компактном виде. Как правило, для записи всей информации о съемке объекта достаточно карты памяти объемом 32 Гб.

Передавать данные можно по Wi-Fi в любую точку доступа сети.

Минусов у технологии не так много, но все-таки они есть:

  • Невозможность съемки при отсутствии видимости. Сканеры нельзя использовать для исследования поверхностей, расположенных выше границы их действия, например, крыши зданий или мосты. Для этого применяется аэрофотосъемка.
  • Сложности при сканировании стеклянных конструкций или абсолютно гладких поверхностей. Чтобы обеспечить качественную съемку, ее проводят до начала остекления либо наносят специальные меловые краски.
  • Нет геодезической привязки. Самостоятельно определить свои географические координаты сканер не может, поэтому требуется использование других геодезических приборов — тахеометра или GNSS приемника.
  • Зависимость от погодных условий. Низкая температура, сильный ветер или сильные осадки ухудшают качество съемки, создают помехи в облаке точек. К сожалению, исправить погоду невозможно, приходится ждать ее улучшения.

Подводя итог, можно сказать, что лазерная съемка — революционный и перспективный метод исследования со многими преимуществами и незначительными недостатки. Многие сложные трудоемкие проекты без лазерного сканирования так и остались бы нереализованными.

Сколько стоит лазерное сканирование

Многие заказчики предполагают, что применение новейших технологий и приборов связано с большими финансовыми тратами. Пытаясь сэкономить и отдавая предпочтение традиционным методам исследования, они жертвуют при этом точностью.

Но при тщательном анализе проблемы оказывается, что стоимость лазерного сканирования небольших объектов или территорий не дороже, чем классические виды съемки. А полученные результаты по точности и качеству существенно превосходят традиционные методы, что позволяет избежать ненужных трат при дальнейшем проектировании и строительстве.

Современный 3d сканер для замера помещений — это компактный прибор, транспортировать, устанавливать и управлять которым может один оператор без привлечения дополнительного персонала. Простота технологии при высоком качестве результата позволяет удешевить услугу, чтобы сделать ее максимально доступной для всех желающих.

Цена сканирования с помощью 3D сканера зависит от объемов работ, требуемой детализации и сложности конфигурации объекта. Рассчитывается не по теоретическим формулам, а с учетом реальных затрат.

Результат заказчик может получить в виде облака точек, визуальной модели или чертежей. Количественный состав документации также учитывается при расчете стоимости сканирования.

Предложение компании

Предложение компании

Наша компания специализируется в проведении инженерных изысканий, проектировании и экспертизе, а также научных исследованиях в сфере строительства. Благодаря современной технической базе, опыту и квалификации инженеров мы оказываем услуги под ключ по трехмерному лазерному сканированию на высоком профессиональном уровне.

Разработка технологических решений на основе сканирования ведется исходя из нормативных требований и пожеланий заказчика. При составлении заключений и отчетов мы предоставляем полный пакет документации, включающим необходимую текстовую и графическую информацию. Заказывая в нашей компании высокоточную лазерную съемку, вы будете использовать трудовые и финансовые ресурсы наиболее эффективно.

Поделиться
в соцсетях

Назад