Трехмерное лазерное сканирование в строительстве

Инженерно-геодезическая компания «Сервис Гео» предлагает лазерное сканирование зданий (фасадов, внутренних помещений), сооружений инфраструктуры в Москве и других регионах России. Имеем собственный парк БПЛА, высокоточное современное оборудование для проведения наземной и мобильной съемки. Компания является членом СРО, специалисты включены в государственный реестр НОПРИЗ.

Наземнοе лазернοе сканирование — самый оперативный и высокопроизводительный способ получения информации о пространственном объекте. На сегодняшний день более точные и полные цифровые данные невозможно получить ни одним из известных в геодезии методов (измерения тахеометром, лазерной рулеткой).

Главное преимущество лазерного 3D сканирования зданий при строительстве — оперативность получаемых данных. В ином случае на объекте с большим количеством и высокой плотностью строительных элементов пришлось бы держать не одну бригаду геодезистов, проводящих ежедневные измерения. Кроме высокой стоимости работ, это неизбежно увеличивает количество ошибок, связанных с человеческим фактором.

При использовании лазерного сканирования в строительстве процесс сбора и обработки данных максимально автоматизирован. Это позволяет:

• проводить регулярный мониторинг строительно-монтажных работ;

• получать актуальную информацию о ходе строительства;

• своевременно выявлять отклонения от проекта и устранять их;

• соблюдать плановые сроки строительства;

• снизить риски превышения заложенных бюджетом затрат.

Таким образом, лазерное сканирование обеспечивает полный и качественный контроль строительства объекта на всех этапах. Без него невозможно внедрение в строительстве BIM-технологий, которые основаны на построение информационной 3D-модели здания на этапе проектирования и последующем ее дополнении в процессе строительства, реконструкции и эксплуатации.

С помощью лазерного сканера на этапе проектирования с миллиметровой точностью выстраивается трехмерная модель объекта – цифровой двойник в 3D. Модель служит основой информационного моделирования здания (BIM), в процессе которого цифровая модель дополняется инженерной, технологической, экономической информацией, а после сдачи объекта — эксплуатационными данными. В строительстве при построении BIM-моделей лазерное сканирование применяется:

• в процессе проведения исполнительской съемки при производстве строительных и монтажных работ;

• при осуществлении контроля над соответствием геометрии объекта проектной документации;

• при корректировке, внесении изменений, дополнений в проект на стадии строительства;

• в целях оптимального расположения инженерных узлов и промышленных установок;

• для восстановления утраченной документации и корректировке генеральных планов.

Возможности лазерного сканирования позволяют создавать ГИС объекты в 3D, выполнять пообъектное и послойное изображение, выполнение внешней и внутренней навигации. Такие технологии используются для изображения объемных моделей зданий, фасадов, квартир и других объектов независимо от сложности, что позволяет разрабатывать дизайн-проекты, создавать рабочие чертежи, определять ошибки и расхождения путем сравнения строящегося объекта и проектной документации.

Для сбора пространственных данных по объекту, имеющему сложную конфигурацию в плане, насыщенном оборудованием, используется метод наземного лазерного сканирования. Он основывается на измерении расстояний от каждой точки съемки (их количество измеряется в миллионах) лазерным дальномером, при этом осуществляется корректировка положения лазерного луча с учетом вертикальных и горизонтальных отклонений.

Сканирование проводится с разных точек и в результате съемки:

• получают несколько групп точек («облака точек»), которые объединяют в единое геометрическое пространство;

• на основании полученных координат и расстояний проводится 3D моделирование объекта в специальном программном обеспечении.

Точность измерений современных лазерных сканеров достигает 6 мм на 100м, а скорость съемки — более 1 000 000 точек в секунду. В результате сроки проектирования сокращаются на 20–30%, стоимость исполнительской съемки в 2-3 раза, а экономия на стадии строительства объекта достигает 30%.

При этом стоимость лазерного сканирования не превышает затраты на проведение обмером традиционными способами. Прежде всего, потому, что за полдня работы сканер производит количество обмеров, соответствующее 2-3 дням работы геодезиста с тахеометром. При этом точность построения модели намного выше, как и скорость обработки полученных данных.

Проведение лазерного сканирования поверхности здания, фасада, внутренней конфигурации для создания цифровой модели предусматривает два этапа.

Полевые работы (сбор информации на объекте) состоит из следующих стадий:

• разработка программы, плана цифровой съемки;

• установка опорных точек (маркеров) с известными координатами – координирование при помощи электронных тахеометров или GNSS-приборов;

• выполнение измерений совместно с фотографированием объекта;

• создание (объединение, регистрация) полученных точек в единое «облако».

Камеральные работы (обработка данных лазерной съемки) включают:

• обзор и контроль, оценка качества данных полевых работ;

• проведение расчетов по определению координат опорных точек;

• создание двухмерных чертежей (планов, разрезов);

• создание цифровой 3D-модели снимаемого объекта;

• оформление и печать отчетной документации.

Объем необходимых работ и сроки проведения лазерного сканирования зданий определяются в процессе анализа представленных заказчиком материалов и остановки технического задания. Все строительные объекты в зависимости от сложности подразделяются на четыре категории:

1. Здания и сооружения стандартной формы в виде прямоугольника, с открытыми фасадами, однотипными архитектурными элементами.

2. Здания сложной конфигурации, частично закрытые ограждениями, деревьями, элементами парковой культуры, со сложным архитектурным строением фасада.

3. Архитектурные комплексы, памятники зодчества, частично закрытые другими строениями, с разнообразными, не повторяющимися деталями архитектуры;

4. Промышленные объекты с большим количество инженерных сетей (эстакады, галереи, оборудование).

Безусловное преимущество лазерного сканирования в том, что его можно применять при локальных исследованиях объекта не только снаружи, но и осуществлять съемку внутри зданий и помещений для составления поэтажных планов, определения местоположения инженерных коммуникаций.

Лазерное 3D-сканирование — это технология бесконтактного неразрушающего контроля, которая в цифровом формате фиксирует форму физических объектов с помощью лазерного луча. Поэтому она широко применяется не только при проектировании и создании информационных трехмерных моделей BIM, но и для контроля состояния эксплуатируемых объектов капстроительства, промышленных сооружений, исторических памятников культурного наследия.

Суть фасадной съемки состоит в определении точных геометрических характеристик фасадов сооружений и зданий. Такая съемка производится при проектировании вентилируемых фасадов, других внешних конструкций, при реконструкции, для подготовки проектно-сметной документации.

Трехмерные модели зданий необходимы для планирования точечной застройки, чтобы сохранить исторический облик городских территорий. При проведении лазерного сканирования фасадов зданий в зависимости от поставленных задач получают следующие результаты:

• облако точек 3D измерений, отражающее реальное положение элементов фасада в нужной координатной системе;

• плоские крупномасштабные чертежи с указанием размеров, высотных отметок различных элементов, отклонений от проектных значений;

• цифровую 3D-модель фасада (цифровой двойник), воспроизводящей на наглядной объемной форме все его особенности, что особенно ценно в случае криволинейных архитектурных сооружений.

Трехмерные модели, получаемые в результате фасадной съемки с помощью лазерного сканирования, находят широкое применение при составлении градостроительных планов застройки. На их основе планируется «силуэт» городских улиц и ансамблей с целью формирования выразительного уникального облика города.

При исследовании городской инфраструктуры необходима информация не только об экстерьере зданий, сооружений, но и об их внутренней планировке и состоянии. Так, лазерное сканирование помещений дает объективные сведения для разработки и принятия решений о дальнейшем использовании объекта, расселении жильцов.

Один из самых актуальных вопросов — реконструкция ветхих промышленных объектов, где проведение точных обмеров здания, внутренних помещений, отдельных конструкций составляет значительную долю в общем комплексе планируемых работ. Наиболее эффективно в этих случаях лазерное сканирование поверхности кровли производственных зданий при помощи БПЛА и внутренних помещений с использованием наземной съемки. Трехмерная модель на основании цифровых данных позволяет получить точное представление о пространстве производственных помещений, в том числе о технологическом оборудовании, внешних элементах промышленной архитектуры.

При определении цены на услуги лазерного сканирования зданий наша компания использует рекомендации СБЦ (справочника базовых цен). Базовая ставка увеличивается на установленные коэффициенты в зависимости от категории объекта. Благодаря большому опыту, наличию собственного оборудования и отлаженной технологии, мы предлагаем заказчикам услуги по выгодной стоимости с гарантированным качеством.