Лазерне сканування будівель. Наземне лазерне сканування

Компанія «СканСервіс Проект»Компанія «СканСервіс Проект»2018-04-11T14: 31: 16 + 03: 00 2018-04-11T14: 31: 16 + 03: 00 https: //сайт/userfls/editor/large/235_reuddot.jpg

Лазерне сканування будівель, будинків і різних споруд виконується за допомогою 3D сканера в результаті роботи якого виходить хмара точок. Кожна точка має просторову координату і колір. Після так званого шиття декількох баз сканування хмара точок може мати вагу від гігабайти до 10-20 гб в залежності від налаштувань сканування і кількість баз сканування. Після це хмари точок можливо, при наявності потужного комп'ютера, переглядати в AutoCAD, ArchiCAD, Revit, 3D Max, ReCap та інших програмах. Після щодо мінімального обробітку можливе виконання ортофотопланів - растрового зображення, наприклад, фасаду, спроектована на площину і має масштаб і координати. І найголовніше дозволяє виконати високоточні креслення моделі будівель і споруд та інших об'єктів.

Приклади робіт по лазерному скануванню будівель

Тривимірне лазерне сканування дозволяє отримати високоточні креслення різних об'єктів. Наші співробітники проведуть лазерний обмір приміщень за доступною вартості в Москві і Московській області, з подальшою обробкою отриманого результату на комп'ютері. Наші послуги доступні для кожного.

Архітектурні обміри об'єктів культурної спадщини, будівель і споруд виконується за допомогою високоточного обладнання: 3D сканерів і Leica 3D Disto, що дозволяє отримати точні обміри об'єктів. Дуже часто в ролі таких об'єктів надходять будівлі і споруди зі складною архітектурою, яка викликають складність при виконанні обмірів теодолітами, тахеометрами та іншими геодезичні приладами. Наші прилади та досвід роботи дозволяють виконати дані роботи з максимальною точністю. За результатами обмірних робіт наші фахівці можуть підготувати не тільки поверхові плани, розрізи, фасади, плани покрівлі і т.д., але і можемо швидко і якісно створити точну 3D модель об'єкта. Для бюджетних організацій виконаємо розрахунок вартості робіт по кошторисних нормативів і закриття обсягів виконаних робіт відповідно до КС-2 і КС-3.

Приклади робіт по архітектурним обмірами

Ми чітко розуміємо, з яких етапів складаються архітектурні обміри. Ні в якому разі не нав'язуємо інші послуги і не беремо додаткову плату за роботу, яка вже входить в дану послугу. Спочатку наші фахівці готують технічне завдання, після цього проводять заміри вже на об'єкті і готують необхідні креслення.

Ми готові зробити обміри будь точності, складності та площі: невеликі начерки і зрозумілі схематичні зображення, детальні і точні обміри. Вартість такої послуги залежить від того, яка площа об'єкта, наш менеджер допоможе вам у розрахунках.

ВИМІРЮВАННЯ ДЛЯ BIM МОДЕЛЕЙ

Інформаційне моделювання будівлі BIM (Building Information Modeling) це тривимірна модель будівельного об'єкта, будівлі, пов'язана з інформаційною базою даних, в якій кожному елементу моделі можна привласнити додаткові атрибути. Особливість такого підходу полягає в тому, що будівельний об'єкт проектується фактично як єдине ціле. І зміна якого-небудь одного з його параметрів тягне за собою автоматичну зміну інших пов'язаних з ним параметрів і об'єктів, аж до креслень, візуалізацій, специфікацій і календарного графіка. У нашій країні розроблена дорожня карта поведінку BIM технології в будівництві до 2020 року. Наші фахівці працюють в системі BIM моделювання Autodesk Revit. Модель буде виконана за результатами сканування з хмар точок.

Для створення, обробки і зберігання інформації про конструкцію, особливості експлуатації та поточному технічному стані використовується комплексна система моделювання будівлі (рус. Аббр. - БІМ). Комплексність BIM полягає в повноті інформації про будівельному об'єкті: починаючи від геологічного і геодезичного опису, закінчуючи фактичними розмірами будівлі і комунікацій.

Створення інформаційної моделі

Цифрова модель будівлі або споруди створюється на різних стадіях «життя» об'єкта:

• На стадії проектування за допомогою САПР і стає невід'ємною частиною генерального проекту. До складу пакета інформації входять: будівельні розрахунки, проектна та кошторисна документація.
• На стадії будівництва проводяться вимірювання фактичних значень розмірів об'єкта. Для обміру застосовуються сертифіковані пристрої, формат даних яких сумісний з форматом BIM. Обмір виробляється на ключових етапах будівництва.
• На стадії експлуатації ведеться моніторинг стану будівлі або споруди. Періодичність і обсяг перевірки і обміру об'єкта визначається генеральним планом.

Формат даних на всіх стадіях створення інформаційної моделі узгоджений і піддається коригуванню і / або оновлення в автоматизованому режимі.

Лазерне сканування є передову безконтактну технологію тривимірного виміру об'єктів і поверхонь. У порівнянні з традиційними оптичним і супутниковим геодезичними методами технологія лазерного сканування характеризується феноменальною детальністю, неймовірною швидкістю, високою точністю вимірювань. Дана технологія є воістину революційною в сфері інженерних вишукувань, оскільки саме його поява зумовило потужний якісний ривок всієї галузі. Сьогодні лазерне сканування широко застосовується в архітектурі, промисловості та енергетиці, геодезії та маркшейдерії, на об'єктах транспортної інфраструктури, в цивільному і промисловому будівництві, видобувній галузі, археології, затребувана вона також і в багатьох інших галузях виробництва і народного господарства.

Що таке тривимірне лазерне сканування?

Що необхідно зробити для побудови точної тривимірної моделі будівлі або креслення цеху? Безумовно, спочатку провести вимірювання і отримати координати всіх об'єктів (просторові x, y, z або x, y на площині), а потім вже уявити їх в потрібному графічному вигляді. Саме вимірювання координат об'єкту, інакше кажучи, зйомка, складають найбільш трудомістку і витратну частину всієї роботи. Як правило, геодезисти або інші фахівці, які проводять вимірювання, використовують сучасне обладнання, в першу чергу електронні тахеометри, які дозволяють отримувати координати точок з високою точністю (до декількох міліметрів).

Принцип роботи електронного тахеометра заснований на відображенні узконаправленного лазерного пучка від що відбиває цілі та вимірі відстані до неї. Відбивачем в загальному випадку служить спеціальна призма, яка кріпиться на поверхні об'єкту. Визначення двох кутів (вертикального і горизонтального) та відстані дає можливість обчислити тривимірні просторові координати точки відображення. Швидкість вимірювання тахеометра невисока (не більше 2 вимірювань в секунду). Даний метод ефективний при зйомці розрідженій, малозавантажені об'єктами площі, проте навіть і в цьому випадку складності, з якими доводиться стикатися при кріпленні відображають призм (на великій висоті або в важкодоступному місці), часто виявляються нездоланними.

Щодо недавня поява безвідбивачевих електроннихтахеометрів, які працюють без спеціальних відбивачів, справило «оксамитову» революцію в геодезії - тепер стало можна проводити вимірювання без довгих і утомливих пошуків сходів для підйому відбивача під дах будинку, всіляких підставок для установки призми над підлогою в приміщенні з високими стелями і інших подібних складнощів - досить лише навести на необхідну точку, адже промінь може відбиватися від будь-якій рівній поверхні.

При використанні методу традиційних тахеометрических вимірювань, скільки часу, наприклад, буде потрібно для детальної зйомки фасаду будівлі висотою 20 м або цеху металургійного заводу площею 2 га? Тижні, місяці? Застосування безвідбивачевого тахеометра може значно скоротити терміни, але, тим не менше, навіть у цьому випадку фахівець проведе за приладом довгі години і дні. А з якою ж щільністю він зможе виконати зйомку фасаду - одна точка на квадратний метр? Навряд чи цього буде достатньо для побудови високоякісного докладного креслення з усіма необхідними елементами. А тепер уявіть, що у вас є безвідбивачевий тахеометр, який веде зйомку автоматично, без участі оператора, зі швидкістю 5 тисяч вимірювань в секунду! Ще зовсім недавно така пропозиція уявлялося не менше фантастичним, ніж політ на Місяць сто років тому. Сьогодні це стало так само реально, як і сліди американських астронавтів або російського «Місяцехід» на поверхні нашого небесного сусіда. Назва цього чуда - лазерне сканування. Це метод, який дозволяє створювати цифрові моделі всього навколишнього простору, представляючи його набором (хмарою) точок з просторовими координатами.

Зйомка зі швидкістю 5 тисяч точок в секунду була дивом, коли технологія лазерного сканування тільки починала завойовувати світ геодезичних вишукувань. Зараз же сучасні лазерні сканери дозволяють виконувати зйомку з воістину неймовірною швидкістю - більше мільйона точок в секунду! Це дійсно в значній мірі скорочує трудовитрати на польовий етап робіт, при цьому даючи можливість оперативно отримувати сверхподробние дані результатів вимірювань з високою точністю.

Де застосовується лазерне сканування?

Як багато технічні нововведення і технології, які нещодавно вийшли з лабораторій вчених, лазерне сканування знаходиться тільки на початку шляху освоєння різноманітних додатків. Але вже зараз можна перерахувати кілька технологічних сфер, в яких 3D лазерні сканери застосовуються все більш активно і вже досить давно стали практично незамінними:
- зйомка промислових об'єктів (заводи, нафтопереробні заводи, складне виробництво);
- зйомка об'єктів енергетики (атомні, гідро-і теплові електростанції);
- зйомка мостів;
- зйомка та профілювання тунелів;
- промислові вимірювання (визначення обсягів резервуарів, рідких і сипучих матеріалів);
- гірська промисловість;
- реставрація і будівництво;
- архітектура та археологія.

Використання технологій лазерного сканування в архітектурі стало вже повсякденною справою. Адже в більшості випадків тільки використовуючи лазерний 3D сканер, можна найбільш повно, точно, швидко і якісно виконати наступні роботи:

• фасадна зйомка;
• архітектурні обміри;
• створення і відновлення виконавчої документації;
• тривимірна фіксація стану з виявленням дефектів та деформацій;
• зворотний інжиніринг (реінжиніринг) з побудовою тривимірних моделей існуючих будівель і споруд;
• моніторинг стану об'єкта на етапах подальшої його експлуатації;
• здійснення авторського нагляду при веденні проекту;
• контроль будівельних робіт (обсяги і процентовки).

Безумовно, поява тривимірних технологій не скасував використання звичних 2D креслень. На виході Замовник і раніше отримує стандартні двомірні поверхові плани, розгортки фасадів, розрізи, перерізи та інші креслення. Але тепер це виконується швидше і якісніше.

обмірні роботи

Обміри - це точні вимірювання всіх елементів архітектурної споруди або комплексу з наступною фіксацією їх розмірів на кресленні. Обміри служать одним з основних джерел для реставрації або відтворення творів архітектури та входять до складу комплексних інженерно-технічних досліджень.

Метою проведення обмірів є отримання найбільш повної просторової геометричної і графічної фіксації досліджуваного об'єкта і його частин в їх сучасному стані. Під об'єктами розуміються окремі будівлі або споруди, архітектурні чи інженерні комплекси, скульптурні композиції і так далі. Результати обмірних робіт використовуються в подальшому як вихідний матеріал для:

• визначення або уточнення фактичних конструктивних рішень на об'єкті;
• визначення просторового положення об'єкта і його частин;
• уточнення геометричних форм окремих елементів об'єкта;
• визначення деформацій конструкцій об'єкта;
• архітектурного моніторингу стану об'єкта;
• проведення конструктивних розрахунків об'єкта або його елементів;
• підготовки вихідних матеріалів для проведення проектно-реставраційних робіт;
• побудови тривимірних моделей з подальшою 3D візуалізацією;
• використання в ГІС та інших споживчих додатках.

Вимоги до проведення обмірних робіт, їх складу (видами і обсягами), деталізації і точності визначаються Технічним завданням, затвердженим Замовником, Програмою робіт і нормативною документацією.

Етапи робіт і результати

Обмірні роботи виконуються в два етапи: польовий і камеральний.

Польові роботи проводяться безпосередньо на самому об'єкті. Виконується інструментальний збір геометричних характеристик об'єкта (вимірювання з використанням технологій 3D сканування) і фотофіксація.

1. Камеральні роботи, як правило, проводяться в офісі, з використанням спеціалізованих комп'ютерних програм. Виконуються обробка отриманих даних, складання графічних матеріалів і звітної документації.

На польовому етапі, крім самих вимірювань, при зборі інформації про об'єкт проводиться фотофіксація - натурная, документально-протокольна, художня або їх комбінація. В останні роки стає особливо популярною 3D фіксація. Вона також виконується за допомогою лазерного сканування і являє собою вже просторовий растр, який зберігає точну геометрію. Це дозволяє проектувальнику отримати абсолютно будь-які необхідні види об'єкта. Більш того, за такою растрової моделі (хмарі точок) можна виконувати будь-які вимірювання, перебуваючи на своєму робочому місці, тобто без повторного виїзду на об'єкт.

На камеральном етапі на основі отриманих вимірів (обмірів польового етапу) виконуються масштабні ортогональні креслення основних проекцій будівлі і його деталей. Так звана графічна частина звітної документації. В результаті камеральної обробки даних лазерного сканування створюються такі матеріали:

• тривимірні побудови;
• креслення окремих конструкцій;
• креслення деталей архітектурних елементів, шаблонів;
• креслення інтер'єрів;
• креслення планів;
• креслення розрізів;
• креслення фасадів.

3D моделювання

З появою сучасних технологій наземного лазерного сканування саме тривимірні побудови (3D моделювання) стають самим актуальним і затребуваним видом робіт. Адже отримана 3D модель - це точна комп'ютерна копія об'єкта в масштабі 1: 1. Вона легко завантажується і обробляється в звичній CAD-середовищі архітектора або конструктора.

Як правило, тривимірні побудови застосовні у випадках:

• об'ємної фіксації об'єкта, його частин і особливостей, які неможливо досить повно описати при площинних побудовах;
• проведення розрахунків і обчислень, аналізу стану конструкцій і підстави пам'ятника, побудови розрахункових моделей, що вимагають об'ємного підходу;
• необхідності відтворення окремих частин і конструкцій;
• більш детального аналізу об'ємно-планувальних рішень за рахунок об'ємного комп'ютерного проектування;
• аналізу геометричних параметрів об'єкта з метою моніторингу;
• макетування, в тому числі з використанням тривимірних принтерів;
• об'ємної візуалізації об'єкта.

Відмінністю обмірних робіт для тривимірних побудов від площинних є більш повний збір польових матеріалів. Кращим методом є наземне лазерне сканування або комбінація лазерного сканування з будь-яким іншим методом вимірювань.

Важливо: проведення тривимірних побудов при виконанні обмірних робіт на об'єктах культурної спадщини федерального значення (Російської Федерації) і об'єктах всесвітнього значення ЮНЕСКО обов'язково.

На базі тривимірних побудов можлива розробка інформаційної моделі об'єкта (створення BIM). Мається на увазі присвоєння окремим елементам додаткової атрибутивної інформації (тип, матеріал, охоронний статус, рік зведення, рік проведення ремонту, реконструкції), а також занесення інформації про виявлені дефекти, результати обстеження конструкцій та ін.

У разі тривимірного побудови об'єкта обмірних робіт, топографічні плани також представляються в тривимірному вигляді і можуть додатково містити інформацію про грунтовому підставі обстежуваного об'єкта.

види обмірів

Обміри об'єкта, в залежності від необхідного ступеня деталізації і насичення графічних матеріалів, поділяються на такі види:

• схематичні;
• архітектурні;
• архітектурно-археологічні.

Схематичні обміри є оглядовими і служать для визначення основних розмірів і планувальної структури об'єкта культурної спадщини. Виконуються на ранній стадії робіт для складання загального уявлення про об'єкт і попереднього визначення його обсягу.

Архітектурні обміри є точними вимірами всіх елементів споруди або комплексу з подальшими побудовами обмірних креслень і тривимірних моделей. На них проставляються розміри, висотні позначки, робляться важливі примітки.

При необхідності до складу обмірних робіт можуть бути включені вимоги по обмірами внутрішніх інженерних мереж і комунікацій.

Архітектурно-археологічні обміри - дослідницька фіксація об'єкта культурної спадщини. Виконуються при натурних дослідженнях об'єкта для отримання найбільш повних матеріалів, що характеризують обсяг, конструкцію, зовнішнє і внутрішнє декоративне оздоблення, а також креслень розкриттів і зондажів, вироблених на об'єкті. Дають вичерпну інформацію про об'єкт, що враховує всі відхилення від ідеальної геометричної схеми.

Точність обмірних робіт

Як і в будь-який вимірювальної роботі, при архітектурних обмірюваннях не обійтися без помилок і похибок. Зауважимо, що на відміну від старих методів, сучасні технології 3D сканування зводять до нуля переважна більшість помилок людського фактора. Але тільки якщо прилади знаходяться в руках професіоналів. Удавана простота сучасних лазерних сканерів оманлива: якщо не володіти геодезичними знаннями, то в підсумку легко можна отримати дециметрові похибки!

Обміри є вихідним матеріалом для подальших проектних робіт, видачі експертних висновків. Тому від якості виконання обмірних робіт багато в чому залежить якість проекту в цілому. Однак вимоги, що пред'являються до точності обмірних робіт, різні і встановлюються в залежності від багатьох факторів:

• мети обмірів;
• архітектурно-історичної цінності об'єкта культурної спадщини;
• технічного стану об'єкта;
• планів подальшого пристосування і ін.

Вимоги до точності обмірних креслень наведено в Додатку А до РНиП, ось вони:

Допустимі значення при проведенні обмірних робіт

Методи архітектурних обмірів, лазерне сканування

При виконанні робіт по архітектурним обмірами застосовуються такі методи і їх комбінації:

• натурний (традиційний) обмір;
• методи інженерної геодезії з використанням лінійної та кутової засічки, перпендикулярів, створів і т.д .;
• нівелювання;
• наземне лазерне сканування;
• методи координатної геодезії;
• повітряна і короткобазісная фотограмметрія, фототеодолітного знімання;
• повітряне та мобільне лазерне сканування;
• методи GPS-вимірів;
• інші методи, що дозволяють досягти вимог технічного завдання та нормативної документації.

Як устаткування вибираються прилади та засоби вимірювань, що відповідають вимогам технічного завдання до точності і обраним методам проведення робіт. Це можуть бути металеві та лазерні рулетки, мірні стрічки, далекоміри, нівеліри, теодоліти, тахеометри, фототеодоліта, калібровані фотоапарати, лазерні сканери, GPS-приймачі та інші інструменти.

Вибір того чи іншого обладнання обумовлений специфікою об'єкта, вимог Технічного завдання та нормативної документації. В останні роки в більшості випадків оптимальним за точністю, якістю і вартістю є вибір технологій лазерного сканування в комбінації з класичної геодезією і натурними дослідженнями.

лазерне сканування як один з методів проведення обмірів має ряд переваг:

• можливість проводити вимірювання у важкодоступних місцях, максимально детально фіксувати геометрію криволінійних елементів, дефектів і втрат;
• результати сканування фасадів і внутрішніх просторів знаходяться в єдиній системі координат, що дозволяє уникнути можливих неточностей розташування окремих елементів або приміщень по висоті і / або в плані;
• до надмірного масиву вимірювань (хмарі точок) завжди можна звернутися повторно при необхідності отримання додаткових даних без проведення додаткових польових робіт на об'єкті;
• швидкість робіт при безпрецедентною повноті даних. Наприклад, один оператор з тахеометром за день зможе зняти на об'єкті близько однієї тисячі точок. А інший оператор з лазерним сканером за той же день отримає сто мільйонів точок. При цьому за вартістю обидва методи зйомки знаходяться в одному ціновому діапазоні.

В сумі все це забезпечує високу точність і повноту вихідної інформації.

Окремо хочеться виділити незамінність лазерного сканування при обмірюваннях складних архітектурних деталей і особливо - насичених скульптурних композицій. Адже при виготовленні креслень необхідно мати види композиції з декількох сторін, обов'язково потрібно виконати характерні перетини скульптури. Видати необхідний обсяг польових даних можуть тільки методи наземного лазерного сканування і, мабуть, методи фотограмметрії (з обмеженнями).

звітна документація

Результатом проведення обмірних робіт є звітна документація, склад якої визначається Технічним завданням та вимогами нормативної документації. Як правило, звіт складається з текстової частини, графічної частини та додатків.

В текстову частину входять відомості про завдання, опис об'єкта, інформація про виконавця, терміни та обсяги робіт і т.д.

У графічну частину входять масштабні ортогональні креслення основних проекцій об'єкта і його деталей, виконані за результатами обмірів, а також ескізи, замальовки, фотоматеріали, зібрані в процесі виконання робіт.

Креслення складаються (або роздруковуються) на папері в масштабах:

• топографічні плани - 1: 200 - 1: 500;
• інтер'єри, окремі фрагменти фасадів - 1:20;
• вузли та деталі - від 1:10 до натуральної величини, в залежності від складності;
• шаблони - 1: 1;
• для схематичних обмірів приймається масштаб - 1: 200 - 1: 100;
• плани, розрізи, фасади будівель і споруд - 1:50 - 1: 100.

Оформлення креслень здійснюється відповідно до вимог чинної нормативної документації ЕСКД і інструкцій по виконанню обмірних робіт.

При проведенні обмірів методом лазерного сканування підсумковим матеріалом польових робіт є хмара точок, записане на цифровому носії.

Для тривимірних побудов як звітної документації Замовнику передаються файли 3D моделей і їх роздруківки на папері у вигляді аксонометрических або перспективних проекцій видів і розрізів.

Список використаних нормативних документів

1. ГОСТ 21.501-93. Правила виконання архітектурно-будівельних робочих креслень.
2. ГОСТ 26433.0-85. Система забезпечення точності геометричних параметрів у будівництві. Правила виконання вимірювань. Загальні положення.
3. ГОСТ Р 55528-2013. Склад і зміст науково-проектної документації щодо збереження об'єктів культурної спадщини. Пам'ятки історії та культури. Загальні вимоги.
4. ГОСТ Р 55567-2013. Порядок організації та ведення інженерно-технічних досліджень на об'єктах культурної спадщини. Пам'ятки історії та культури. Загальні вимоги.
5. РНиП. Реставраційні норми і правила. Методичні рекомендації щодо проведення науково-дослідних, пошукових, проектних і виробничих робіт, спрямованих на збереження об'єктів культурної спадщини (пам'яток історії та культури) народів Російської Федерації. Частина 5. Методичні рекомендації з проведення обмірних і інженерно-геодезичних робіт на об'єктах культурної спадщини.
6. СП 13-102-2003. Правила обстеження несучих будівельних конструкцій будівель і споруд. Держбуд Росії. М .: 2004.
7. УРП-2007. Звід реставраційних правил. «Рекомендації по проведенню науково-дослідних, пошукових, проектних і виробничих робіт, спрямованих на збереження об'єктів культурної спадщини (пам'яток історії та культури) народів Російської Федерації». Нормативно-методичне видання. 4-я редакція. М .: 2011 року.

Розвиток геодезичної техніки призвело до появи технології 3D лазерного сканування. На сьогоднішній день це один з найсучасніших і продуктивних методів вимірювань.

Наземне лазерне сканування - безконтактна технологія вимірювання 3D поверхонь з використанням спеціальних приладів, лазерних сканерів. По відношенню до традиційних оптичним і супутниковим геодезичним методів характеризується високою детальністю, швидкістю і точністю вимірювань. 3D лазерне сканування застосовується в архітектурі, промисловості, будівництві дорожньої інфраструктури, геодезії та маркшейдерії, археології.

Класифікація та принцип дії 3D лазерних сканерів

3D лазерний сканер - прилад, який, виробляючи до мільйона вимірювань в секунду, являє об'єкти у вигляді набору точок з просторовими координатами. Отриманий масив даних, званий хмарою точок, може бути згодом представлений в тривимірному і двомірному вигляді, а також використаний для вимірювань, розрахунків, аналізу та моделювання.

За принципом дії лазерні сканери поділяють на імпульсні (TOF), фазові і триангуляційні. Імпульсні сканери розраховують відстань як функцію часу проходження лазерного променя до вимірюваного об'єкта і назад. Фазові оперують із зсувом фаз лазерного випромінювання, в триангуляційних 3D сканерах приймач і випромінювач рознесені на певну відстань, яке використовується для вирішення трикутника випромінювач-об'єкт-приймач.

Основні параметри лазерного сканера - дальність, точність, швидкість, кут огляду.

За дальності дії і точності вимірювань 3D сканери поділяються на:

• високоточні (похибка менше міліметра, дальність від дециметра до 2-3 метрів),
• середнього радіусу дії (похибка до декількох міліметрів, дальність до 100 м),
• дальнього радіусу дії (дальність сотні метрів, похибка від міліметрів до перших сантиметрів),
• маркшейдерські (похибка доходить до дециметрів, дальність більше кілометра).

Останні три класи по здатності вирішувати різні типи завдань можна віднести до розряду геодезичних 3D-сканерів. Саме геодезичні сканери використовуються для виконання робіт по лазерному скануванню в архітектурі і промисловості.

Швидкість дії лазерних сканерів визначається типом вимірювань. Як правило, найбільш швидкісні фазові, на певних режимах швидкість яких досягає 1 млн вимірювань в секунду і більше, імпульсні дещо повільніше, такі прилади оперують зі швидкостями в сотні тисяч точок в секунду.

Кут огляду - ще один важливий параметр, що визначає кількість даних, що збираються з однієї точки стояння, зручність і кінцеву швидкість роботи. В даний час все геодезичні лазерні сканери мають горизонтальний кут огляду в 360 °, вертикальні кути варіюються від 40-60 ° до 300 °.

Характеристики лазерного сканування

Хоча перші скануючі системи з'явилися відносно недавно, технологія лазерного сканування показала свою високу ефективність і активно витісняє менш продуктивні методи вимірювань.

Переваги наземного лазерного сканування:

• висока деталізація і точність даних;
• неперевершена швидкість зйомки (від 50 000 до 1 000 000 вимірювань в секунду);
• безвідбивачевий технологія вимірювань, незамінна при виконанні робіт по лазерному скануванню важкодоступних об'єктів, а також об'єктів, де знаходження людини небажано (неможливо);
• високий ступінь автоматизації, практично виключає вплив суб'єктивних чинників на результат лазерного сканування;
• сумісність отриманих даних з форматами програм по 2D і 3D проектування провідних світових виробників (Autodesk, Bentley, AVEVA, Intergraph і ін.);
• початкова «тривимірність» одержуваних даних;
• низька частка польового етапу в загальних трудовитратах.

Застосування 3D лазерного сканування вигідно з кількох причин:

• проектування з використанням тривимірних даних геодезичних вишукувань не тільки спрощує сам процес проектування, але головним чином підвищує якість проекту, що мінімізує наступні витрати на етапі будівництва,
• всі вимірювання проводяться вкрай швидким і точним методом, що виключає людський фактор, ступінь достовірності інформації підвищується в рази, зменшується ймовірність помилки,
• всі вимірювання проводяться безвідбивачевим способом, дистанційно, що збільшує безпеку роботи; наприклад, немає необхідності перекривати автостраду для зйомки поперечних перерізів, зводити будівельні ліси для вимірювання фасаду,
• технологія лазерного сканування інтегрується з більшістю САПР (Autodesk AutoCAD, Revit, Bentley Microstation), а також з «важкими» засобами проектування, такими як AVEVA PDMS, E3D, Intergraph SmartPlant, Smart3D, PDS.
• результат пошуків виходить в різних видах, від вихідного формату залежить ціна лазерного сканування і терміни робіт:
  • тривимірне хмара точок (певні САПР працюють вже з цими даними),
  • тривимірна модель (геометрична, інтелектуальна),
  • стандартні двовимірні креслення,
  • тривимірна поверхня (TIN, NURBS).

Процес лазерного сканування складається з трьох основних етапів:

• рекогносцировка на місцевості,
• польові роботи,
• камеральні роботи, обробка даних

Застосування лазерного сканування

Роботи по лазерному скануванню в Росії на комерційній основі виконуються з десяток років. Незважаючи на те, що технологія досить універсальна, за цей час визначилося коло основних застосувань.

Наземне лазерне сканування в геодезії, маркшейдерії застосовується для зйомки топографічних планів великого масштабу, зйомки ЦМР. Найбільша ефективність досягається при лазерному скануванні кар'єрів, відкритих виробок, шахт, штолень, тунелів. Швидкість методу дозволяє оперативно отримувати дані про хід земляних робіт, розраховувати обсяги вийнятої породи, здійснювати геодезичний контроль ходу будівництва, стежити за стійкістю бортів кар'єра, моніторити зсувні процеси. Детальніше див. У статті

Сьогодні в геодезії для вирішення різноманітних архітектурних і будівельних ситуацій застосовуються інноваційні тривимірні лазерні 3D сканери. Програмні комплекси, такі як Leica Cyclon, дозволяють оперативно і ефективно обробляти отримані дані.

Сканування фасадів будівель

Геодезична зйомка дає можливість отримувати дані для подальшого виконання монтажних і будівельних операцій над лицьовою частиною об'єкта. За допомогою інноваційних методик зйомка фасадів здійснюється оперативно і сверхточно, не залежно від складності проектування. Сканування фасадів дозволяє оцінити якість і правильність виконаних монтажних заходів. Крім того, лазерне сканування об'єктів ефективно при виконанні робіт по їх реконструкції - воно забезпечує відтворення колишньої виду унікальної будівлі або споруди з високою точністю.

фасадні креслення

Отримані результати при виконанні геодезичної зйомки оформляються у вигляді креслень. Вони можуть виконуватися в будь-якому масштабі, зручному для замовника. У даній документації відображається основна інформація про фасаді (розміри, ступінь відхилення від площини).

Креслення і моделі елементів декору

При детальному лазерному скануванні елементів декору, яке поєднується з поетапним переглядом всієї конструкції, за запитом замовника можна отримати загальний креслення будівлі або креслення-розгортку з переглядом перетинів в будь-яких місцях будови. Сканування окремих елементів дозволяє створити шаблони, креслення, а також перетину окремих деталей, провести фіксацію втрачених елементів. Сучасні технології дозволяють сверхточно сканувати тонку гравіювання, а також будувати креслення, відповідні реальному об'єкту, навіть з урахуванням втрачених елементів декору.

Обстеження споруд і будівель

Основа безпечної експлуатації будь-якої споруди полягає в його попередньому технічному обстеженні. Воно включає в себе ряд розрахунків і досліджень, на підставі яких приймаються подальші рішення. Вчасно виявлені за допомогою лазера дефекти конструкцій і причини їх появи дозволяють побачити всю картину в цілому, досліджувати будівлю в розрізі.

Формування дефектні відомості та створення звіту

Успішному складання дефектних відомостей передує попереднє обстеження будівлі, виявлення типів ушкоджень і оптимальної точності вимірювань, а також формату представлення даних. За допомогою отриманого хмари точок можна детально викреслити модель і побачити всі недоліки, вади будівлі або споруди, отримані в процесі будівництва або експлуатації. Прорахувати кути відхилення і зробити всі необхідні виміри.

Метод складання дефектних відомостей за допомогою лазерного сканування відрізняється високою точністю. Як звітну документацію, замовник отримує файли 3D моделей і їх паперові роздруківки (аксонометричні або перспективні проекції загальних видів і розрізів).

Обмірні роботи. Створення планів і розрізів

Для твору обмірів фасадів будівель застосовується технологія, яка об'єднує в собі методи сканування лазером і цифрової фотограмметрії. В цьому випадку зйомка проводиться сканером з вбудованим фотоапаратом. Зразкові дії по виконанню роботи:

• складання програми
• закріплення опорних точок з подальшим визначенням їх координат
• безпосередньо твір лазерного сканування і процес фотографування будівлі з заданих точок
• створення єдиного блоку точок з кожного окремого сканера

Отримані креслення передають реальну картину і розміри споруд, з можливістю виміряти будь-який окремий елемент. На основі отриманої 3D моделі можна отримати необхідні плани конструкцій.

Метод лазерного сканування дозволяє проводити точні обміри в короткі терміни і отримати повну інформацію про об'єкт в єдиному масиві хмари точок або 3D проекту. Це істотно спрощує процес використання та управління інформацією, а також дає можливість отримувати будь-які дані з одного джерела. При спільному застосуванні різноманітних методів і технологій з'являється можливість супроводжувати проекти зручною у використанні і вичерпної за змістом документацією, що полегшує виконання робіт.