Опыт создания 3D ГИС по данным наземного лазерного сканирования

Геоинформационные системы (ГИС) уже более 20 лет успешно помогают в самых разных сферах человеческой деятельности. По современным меркам развития – это целая эпоха. И хотя для локальных объектов технологии создания, хранения и анализа информации двигаются в сторону BIM (информационное моделирование объектов), для пространственных объектов лучше ГИС пока ещё ничего не придумано. Однако, с развитием трёхмерных технологий и геоинформационные системы также обрели тёхмерность. И даже для многих задач локальных объектов применение 3D-ГИС оказывается эффективнее, чем создание дорогих и более сложных BIM. Например, задачи управления, безопасности и комплексного анализа.

В качестве примера, рассмотрим создание 3D ГИС драматического театра им М.В. Ломоносова в г. Архангельск, выполненного специалистами Акрополь-Гео.

В нашем проекте мы прошли 4 этапа: подготовительный, полевые работы, камеральные работы и внедрение ГИС на рабочем месте Заказчика.

На подготовительном этапе выяснили потребности и пожелания Заказчика, согласовали Техническое Задание, провели планирование работ.

Заказчика интересовали следующие функциональные возможности рабочего места пользователя 3D ГИС:

• Визуализация всей графической и атрибутивной информации.
• Поиск информации по заданным критериям.
• Нанесение подписей и меток на гео-основу.
• Просмотр подземных инженерных коммуникаций.
• Измерения линейные, площадные и вертикальные (измерения высоты объектов).
• Анализ видимости на плоскости и в 3D-пространстве.
• Анализ распространения в 3D.
• Теневой анализ в 3D.
• Создание профилей 3D объектов с формированием отчета.
• Формирование и печать выбранной области интереса.

Полевой этап начался с рекогносцировки объекта. Мы обследовали территорию театра и собрали имеющуюся документацию. Очень здорово, что у администрации сохранилась вся документация по инженерным системам здания, но такая ситуация не слишком частая, и, как правило, документов нет.

Далее, для получения геометрических данных о здании, мы выполнили трехмерное лазерное сканирование с помощью сканера FARO Focus^3D. Этот шаг чрезвычайно важен, поскольку дал нам не только пространственную геометрию здания театра и его внутренних интерьеров, но и точное расположение окружающих театр объектов и строений. Данные лазерного сканирования стали основой всего проекта и привязка объектов в 3D ГИС производилась в реальном масштабе (в метрической системе координат).

Дополнительно на полевом этапе мы выполнили профессиональную панорамную фотосъемку. Всего, мы вдвоем с коллегой затратили на этот этап 1 день и часть белой ночи. За это время удалось сделать 163 скана – отсканирован экстерьер и интерьеры театра, включая фойе, зрительный зал и сцену, а также 450 фотографий для панорамного виртуального тура и бесчисленное множество фотографий-текстур для финишного текстурирования модели.

Камеральный этап ожидаемо оказался наиболее трудоемким из всех. Теперь производится обработка всех собранных и измеренных данных, а это десятки и сотни Гигабайт информации. Как основа визуализации будущей ГИС, по данным лазерного сканирования, была построена 3D модель.

К элементам 3D модели впоследствии привязана информационная составляющая ГИС. Данные в проекте распределились по тематическим группам: картографическая информация, космические снимки, фотографии и фотопанорамы, трехмерные модели, схемы, планы, таблицы, мультимедийный контент и текстовые документы.

На этом этапе расчетно-аналитические решения для прикладных задач интегрируются в формируемую геоинформационную систему, а также разрабатываются алгоритмы по специфической обработке ГИС данных. Для формирования геоинформационной системы из готовых данных в качестве платформы использовано программное обеспечение Skyline Software. На этом этапе было задействовано 3 специалиста и трудились они в течение 1 месяца. Реализованы такие интересные решения, как проецирование камер видеонаблюдения установленных по периметру театра (для службы безопасности сделана отдельная версия с расширенным списком камер), подгрузка афиши театра из интернета, продажа билетов в 3D модели зала, и даже просмотр виртуальных постановок.

После формирования 3D ГИС, мы произвели контроль и тестирование её функционала, проверили взаимосвязи, выявили и исправили коллизии.

Успешно пройдя выходной контроль, 3D ГИС отправилась на рабочие места Заказчика. После чего мы повторно все настроили, проверили правильную работу, и система была сдана в эксплуатацию. Также проведено обучение специалистов Заказчика пользованию трехмерной ГИС. Заказчик остался полностью удовлетворен достигнутым результатом.

Функционал созданной ГИС не является ограниченным, он может быть расширен по требованию Заказчика в любой момент. На сформированной ГИС могут базироваться последующие расчетно-аналитические модули, web-сервисы, мобильные решения для предприятия, района или города, отдельных служб инженерных сетей.

Так и началась жизнь 3D ГИС славного театра. Однако, она будет настолько продолжительной, насколько динамичным будет последующее информационное наполнение 3D ГИС. Как правило, обеспечение жизненного цикла возлагается на специализированные службы Заказчика, а создатель ГИС осуществляет лишь сопровождение своего продукта и модернизацию.