СОЗДАНИЕ 3D-МОДЕЛИ ФАСАДА ПРИ ПОМОЩИ НАЗЕМНОГО ЛАЗЕРНОГО СКАНИРОВАНИЯ Текст научной статьи по специальности «Компьютерные и информационные науки»

УДК 528.42

Еременко Родион Борисович Eremenko Rodion Borisovich Пшидаток Саида Казбековна Przydatok Saida Kazbekovna

студент Student

кандидат сельскохозяйственных наук, доцент Candidate of Agricultural Sciences, Associate Professor ФГБОУ ВО «Кубанский государственный аграрный университет

имени И. Т. Трубилина» Kuban State Agrarian University named after I. T. Trubilin

СОЗДАНИЕ SD-МОДЕЛИ ФАСАДА ПРИ ПОМОЩИ НАЗЕМНОГО

ЛАЗЕРНОГО СКАНИРОВАНИЯ

CREATING A 3D MODEL OF THE FACADE USING GROUND-BASED LASER SCANNING

Аннотация. В статье описывается технология наземного лазерного сканирования, принцип работы, ее актуальность в современном мире. Кратко описана суть метода съемки при помощи НЛС, а также показаны результаты создания 3D-модели фасада, отмечено от чего зависит точность полученного результата.

Abstract: The article describes the technology of ground-based laser scanning, the principle of operation, and its relevance in the modern world. The essence of the method of shooting with the help of RADAR is briefly described, and the results of creating a 3D model of the facade are shown, and the accuracy of the result depends on it.

Ключевые слова. наземное лазерное сканирование, облако точек, точность измерения, снижение трудозатрат, пространственные координаты, детализация полученных данных.

Keywords: ground-based laser scanning, point cloud, measurement accuracy, reduced labor costs, spatial coordinates, detailed data obtained.

С развитием новых технологий уровень геодезического оборудования значительно вырос, что приводит к модернизации процесса создания топографических планов. Как известно, основным составляющим при проведении инженерных изысканий, связанных непосредственно с земельными

«Вопросы развития современной науки и техники» отношениями, природными ресурсами, генеральным и территориальным

планированием в градостроительстве и архитектуре служат топографические

планы и карты [3].

На сегодняшний день в целях решения архитектурных и строительных задач широко применяется тахеометрическая съемка, позволяющая получить координаты объектов и затем показать их в графическом виде. Несмотря на эффективность данного метода съемки при разреженной и незагруженной объектами площади, его недостатки очевидны, К ним можно отнести: малую скорость проведения измерений; неэффективность съемки загруженных площадей, например, фасады зданий, заводы с площадью выше 2 га и маленькая плотность точек на 1 м2.

Для решения данной проблемы в настоящее время целесообразнее использовать наземное лазерное сканирование (НЛС), которая позволяет сэкономить время и получить детальные и высокоточные измерения [1]. Рассмотрим данный метод съемки на примере обмера здания Дворца творчества в городе Кириши Ленинградской области с целью проектирования навесного вентилируемого фасада.

Под лазерным сканированием понимают поверхностное измерение или получение пространственных координат характерных точек поверхностей. Целью, которого является разработка и внедрение новых технологий для сжатия сроков и снижения трудозатрат на полевые работы.

Наземное лазерное сканирование в большей степени используется: в строительстве и эксплуатации инженерных сооружений; в корректировке проектов в ходе строительства; в горной промышленности; в архитектуре.

Основными характеристиками наземного лазерного сканирования являются: точность измерения, получение трехмерной модели объекта; быстрое сканирование и сбор данных; работа на большом расстоянии; проведение съемки в помещении или под землей.

На рисунке 1 можно увидеть выполненные измерения сканера, результатом которого является облако точек, несущее детальную информацию об изучаемом объекте.

Рис.1 - Результаты съемки

Первоначально нужно обратить внимание на то, что применение наземных лазерных сканеров оправдано на местности с высокой загруженностью объектами съемки, многоконтурностью [2]. Наземное лазерное сканирование является одной из самых точных систем, которая выполняет съемку ситуации с помощью сверхбыстрого сканера. За секунду лазер способен отснять до нескольких тысяч точек. С помощью измерения расстояния, горизонтальных и вертикальных углов вычисляется местоположение точек, которые в совокупности образуют облако, представляющее собой отснятый объект. Объект получается в трехмерном пространстве, что делает съемку уникальной. Эта технология обладает все большей популярностью в настоящий момент. Скорость съемки и получения готовой информации, точность измерения, обследование сложных коммуникаций, находящихся в стенах зданий или под землей, возможность дистанционной работы - все это является преимуществами лазерного сканирования, за которые все так полюбили систему в инженерной сфере.

«Вопросы развития современной науки и техники» Благодаря НЛС получается высокоточный и высокодетализированный

обмер фасада. Естественно, обмер можно осуществить обычным геодезическим

способом, применив тахеометр, рулетку и отвес, но недостатки традиционного

геодезического подхода очевидны и заключаются в погрешности приборов, а

также всем известном человеческом факторе, который не даст точный показатель

данных. Поэтому при обмере здания для проектирования, преимущество на

стороне лазерного сканирования.

Точность и детализация полученных данных зависят, прежде всего, от

цели, с которой проводятся работы. Например, для задач строительства,

реконструкции зданий, а особенно - при реставрации памятников архитектуры,

как правило, необходима подробная съёмка, с максимальной плотностью

сканирования, чтобы по этим данным определить точную геометрическую

форму и размеры мельчайших элементов лепнины.

Результатом 3D сканирования является облако точек - трехмерное

скопление данных, фиксирующие геометрию фасада с точностью до

миллиметров, то есть облако точек, представляющее собой массив, где каждая

из этих точек имеет индивидуальные координаты Пример трехмерной модели

объекта с высокой степенью детализации показан на рисунке 2.

Рис. 2 - Трехмерная модель объекта с высокой степенью детализации

VМеждународная научно-практическая конференция При этом важно понимать, что на точность наземного лазерного

сканирования, как и на конечный результат полученных данных, влияют

различные факторы. Как и многие приборы, оборудование наземного лазерного

сканирования чувствительно к погодным условиям. Дождь, туман, холод - все

это затрудняет съемку или делает ее невозможной.

Знание современных компьютерных программ и методов исследования

позволяет человеку ограничить круг выполняемых действий, контролировать

технологический процесс, решать новые задачи и разрабатывать технологии.

Известный продукт Autodesk имеет прямую поддержку облака точек при

помощи RCP формата.

Векторизацией облака точек можно получить SD-модель объекта в

привычной среде проектирования, например - в AutoCAD или AVEVA. В ходе

создания SD-модели, применялся лазерный сканер Leica ScanStation P40

(рисунок S).

Рис. 3 - Лазерный сканер Leica ScanStation P40

Всего лишь за несколько часов полевых работ с 60 станций (точек стояния сканера) было произведено около 1 млрд. измерений, которые в итоге сформировали полное облако точек со среднеквадратической погрешностью взаимного уравнивания в 0,003 м. Посредством камеральной обработки данных

«Вопросы развития современной науки и техники» измерений была создана SD-модель фасадов здания в формате DWG. Далее модель разделили на некоторое количество слоев, таким образом, чтобы торцы плит перекрытий, участки фасада из бетона располагались отдельно от кирпичной кладки, контуры имели отчетливо проработанный вид, а модель фиксировала все неровности стен.

Исходя из выше сказанного, работы по выполнению геодезических измерений с использованием наземного лазерного сканирования обеспечивают максимально точный, детальный и наглядный результат за минимальный срок, отводимый на проведение данных работ.

Библиографический список:

1. Жильцова А.В. Использование наземного лазерного сканирования при мониторинге строительных объектов и конструкций // StudNet. 2020. №10. URL: https://cyberleninka.ru/article/n/ispolzovanie-nazemnogo-lazernogo-skanirovaniya-pri-momtoringe-stroitelnyh-obektov-i-konstraktsiy

2. Пшидаток С.К., Лукьянова М.С. Особенности различных видов сканирования // в книге: Научное обеспечение агропромышлен-ного комплекса. Сборник тезисов по материалам Всероссийской (национальной) конференции. -2019. - С. 488-489.

3. Забара В.В., Пшидаток С.К. Тенденции развития современного геодезического оборудования // В сборнике: Научное обеспечение агропромышленного комплекса. Сборник статей по материалам 75 -й научно-практической конференции студентов по итогам НИР за 2019 год. Отв. за выпуск А.Г. Кощаев. 2020. С. 410-412.

© Р.Б.Еременко, С.К. Пшидаток 2021