Лазерное сканирование 

Сегодня ни одна крупная стройка не обходится без лазерного сканирования – современной технологии, которая позволяет быстро и минимальными трудозатратами получать достоверные данные о масштабных и труднодоступных объектах, детально оцифровывая сложные поверхности.

‍

Суть технологии

Лазерное сканирование зданий и сооружений позволяет получать точную информацию об окружающем пространстве в трехмерном формате и применять ее в рабочем процессе на разных этапах жизненного цикла здания – от первичной оценки территории до контроля строящегося объекта.

В результате процесса лазерного 3D-сканирования зданий с помощью специализированного программного обеспечения формируется облако точек, представляющее собой объемное изображение. Каждая из точек обладает координатами Х, Y и Z. Для цифрового лазерного сканирования применяется специализированное оборудование. В первую очередь это лазерный сканер, который также называется лидаром.

Полученные данные могут обрабатываться как с помощью персонального компьютера, так и с помощью облачных приложений. Лазерный сканер действует в импульсном режиме. Он осуществляет дискретное сканирование местности и различных объектов, регистрирует направление лазерного луча и время прохождения луча от излучателя до отражающей поверхности, однозначно определяя в пространстве точку, от которой отразился луч.

Перед началом работ по лазерному сканированию специалист может задать для сканера плотность точек, которую необходимо получить в ходе сканирования, от нее будет зависеть детализация объекта.

К примеру, при выборе максимально детальной съемки сканер может собрать 2 млн. точек, что потребует около 2 часов работы. Если же для проектировщиков или сотрудников строительного контроля будет достаточно получить с той же локации 10 тыс. точек, то время съемки займет всего лишь несколько десятков секунд.

‍

‍

Сложности лазерного сканирования

Одной из проблем для специалистов, работающих с лазерным сканированием, являются отражающие или прозрачные поверхности. Так, полностью прозрачные, например, стеклянные объекты отсканировать не представляется возможным. При этом современные лазерные сканеры «научились» получать облако точек блестящих и черных поверхностей.

При обработке облака точек, полученного в ходе лазерного сканирования, специалисты могут столкнуться с шумами – лишней информацией, которая попала в облака из-за движущихся объектов. Такая ситуация, к примеру, возможна при лазерном сканировании в городской среде, где нет возможности полностью перекрыть доступ людей на территорию проведения работ. В этом случае технология позволяет выбрать режим сканирования, при котором аппарат сделает несколько оборотов и возьмет для облака точек лишь данные, зафиксированные на всех проходах.

‍

Области применения

Сегодня лазерные сканеры широко применяются в самых разных сферах – на изыскательских работах, объектах коммунального хозяйства, при строительстве и реконструкции гражданских и промышленных объектов, на объектах архитектурного наследия, линейных сооружениях, в нефтеперерабатывающей, химической, горной и других отраслях, при создании трехмерного кадастра недвижимости и для топографической съемки.

‍

‍

Преимущества лазера перед тахеометром

Лазерные сканеры пришли на смену электронным тахеометрам. Сравнение этих двух технологий показывает, что лазерное сканирование зданий и сооружений позволяет значительно сократить время работы геодезистов и других специалистов, работающих на строительном объекте. Если с помощью тахеометра каждое измерение проводилось вручную, то лазерный сканер работает в автоматическом режиме, делая от десятков тысяч измерений в секунду. Аналогичный результат специалисты могли бы получить за многие дни работы с помощью тахеометра.

Наиболее высокопроизводительные лазерные сканеры, используемые сегодня на стройках, обеспечивают скорость съемки 1 миллион точек в секунду.

Другое значимое отличие лазерного сканера от тахеометра – необходимость присутствия специалиста, использующего тахеометр, на объекте. В то время как лазерный сканер может быть единожды установлен на объекте, а затем в автоматическом режиме регулярно собирать данные в радиусе своего действия.

Таким образом, с помощью цифрового лазерного сканера можно наладить удаленный мониторинг, позволяющий следить за статусом реализации задания или другого объекта, экономить время специалистов и бюджет заказчика строительного объекта. Также удаленный мониторинг существенно снижает риски несчастных случаев на строительных площадках в ходе строительного контроля – с помощью лазерного сканера можно в автоматическом режиме проводить съемку опасных или труднодоступных объектов, контролируя и корректируя работу устройств, к примеру, из штаба строительства.

‍

Виды лазерного сканирования

Наземное лазерное сканирование. Осуществляется с помощью статичного прибора. Может быть выполнено разово или на постоянной основе, если целью наземного лазерного сканирования является регулярный контроль статуса выполнения работ.

Мобильное сканирование. Проводится с помощью лазерных сканеров, закрепленных на движущееся транспортное средство. Чтобы избежать неточностей, связанных с динамичной наземной съемкой, устройства снабжаются компенсаторами вибраций.

Воздушное сканирование. Для сканирования с воздуха применяются беспилотные летательные аппараты (БПЛА). Такой метод лазерного сканирования позволяет охватить большие пространства и получить трехмерную модель местности, учитывающую все нюансы рельефа.

‍

‍

‍‍

Виды лазерных сканеров

Представленные на сегодняшний день на российском рынке лазерные сканеры можно классифицировать по таким параметрам, как дальность, точность, скорость сбора данных и угол обзора. Условно их можно разбить на три группы:

Среднего радиуса действия. Такие приборы способны отсканировать здания и другие объекты, находящиеся на расстоянии до ста метров, с погрешностью в несколько миллиметров.

‍Дальнего действия. Позволяют работать с объектами, находящимися на расстоянии более сотни метров, с допустимой «ошибкой» до нескольких сантиметров.

‍Маркшейдерские сканеры. Наиболее «дальнострельные» приборы, которые позволяют оцифровать объекты, находящиеся более чем за километр от точки съемки, и допускающие погрешность до 10 сантиметров.

‍

Лазерное сканирование объекта как часть процесса цифрового строительства

Процесс лазерного сканирования – один из этапов работы над строительным объектом с использованием технологии информационного моделирования. К примеру, наземное лазерное 3D-сканирование может быть одним из начальных этапов проекта реконструкции исторического здания, выполняемого по технологии BIM. С помощью лазерных сканеров, установленных в нескольких точках существующего объекта, будут получены облака точек и затем совмещены в единое облако в одной из САПР. Затем на основе облака будет создана трехмерная модель существующего здания, учитывающая все нюансы внешнего оформления здания, декора фасадов, а также детали интерьера. По окончании проектирования с применением лазерного 3D-сканирования будет осуществляться мониторинг строительства. Облака точек, полученные на основе сканирования, будут сопоставляться с перспективной BIM-моделью.

Все отклонения фактически выполненных работ будут найдены в автоматическом режиме и в наглядном виде представлены сотрудникам, осуществляющим строительный контроль. Также благодаря регулярному лазерному сканированию проекта группа строительного контроля сможет видеть статус выполнения работ, причем это будет возможно как с выходом на объект, так и в удаленном режиме.

‍

‍

Преимущества от использования 3D-сканера получают все участники строительного процесса:

• ‍Геодезист и специалист строительного контроля экономят время и снижают риски травматизма, минимизируя количество выездов на объект.

• Проектировщик благодаря лазерному сканированию экономит время при подготовке BIM-модели объекта реконструкции, получая в автоматизированном формате облако точек для быстрого создания подосновы.

• ‍Подрядчик может регулярно проводить внутренний контроль качества и сроков выполнения работ, своевременно обнаруживать и исправлять ошибки, в частности, отклонение результата строительства от эталонной информационной модели.‍

• Заказчик строительства, инвестор экономит средства за счет сокращения ручного труда, обеспечивает безопасность на объекте, получает инструмент для контроля качества работ и конструктивного диалога с подрядными организациями.

‍

Лазерное сканирование зданий в Sarex

Лазерное сканирование – часть комплексного мониторинга объектов строительства, с результатами которого можно работать на платформе Sarex. Оно используется для сбора фактических данных наряду с такими инструментами, как аэромониторинг, GPS/Глонасс-трекинг и видеонаблюдение.

Вместе с другими цифровыми технологиями лазерное сканирование дает возможность сравнивать выполненный объект строительства с запланированным, следить за сроками и качеством работ на каждой стадии проекта. Благодаря лазерному сканированию у специалистов появляется достоверная информация, которая помогает принимать верные управленческие решения. Они, в свою очередь, позволяют вовремя сдавать здания и другие строительные объекты в эксплуатацию и достигать поставленных финансовых целей.