Лазерное сканирование зданий, сооружений, помещений, объектов

ava
Акрополь-Гео


«Акрополь-Гео»

Лазерное сканирование представляет собой современную технологию, которая помогает с достаточной степенью точности и оперативности формировать трехмерные модели разнообразных объектов, будь то здания, сооружения, внутренние помещения либо иные структуры.

 

Основы лазерного сканирования

 

Сама методика сканирования основывается на применении лазера для измерения расстояний до объекта. Лазерный луч фокусируется на объекте, после чего фиксируется время возвращения отраженного сигнала. На основании этих данных вырисовывается высокоточная модель объекта в формате «облачных точек» (point cloud). Каждая такая точка соответствует конкретному участку на поверхности объекта и обладает собственными координатами в пространстве.

 

Принципы работы метода

 

Функционирование сканера напоминает работу обычного радара. Суть процесса состоит в генерации луча с высокой частотой колебаний, который отражается от колеблющегося зеркала. Затем луч достигает объекта и возвращается обратно в исходную точку. На этом этапе аппарат фиксирует время обратного прохождения луча, что позволяет рассчитать расстояние до объекта. Таким образом, постепенно формируется облако точек. Стоит отметить, что сканирующее устройство способно генерировать сразу множество лучей, что даёт возможность практически мгновенно собирать данные о достаточно обширных предметах.

 

В отличие от более старых методов, использующих тахеометры, данная методика съёмки является бесконтактной и сильно автоматизированной. Сканирующий прибор оснащен специализированным сервоприводом, который автоматически управляет поворотом измерительной головки сразу по горизонтали и по вертикали. Исполнители таким образом освобождаются от необходимости вручную активировать дальномер, регистрировать полученные координаты, использовать окуляр тахеометра или переносить оборудование с места на место. Все нужные измерения можно выполнить, практически не сходя с одного места, сохраняя при этом высокую точность.



Типы лазерной съемки

 

Существуют три основные разновидности лазерной съемки объектов. Выбор конкретного метода зависит от сложности объекта, его размеров и специфичных характеристик:

  • Наземное лазерное сканирование. Выполняется с использованием стационарного сканирующего устройства. Этот метод позволяет подробно изучать конструктивные элементы и внутреннее пространство объекта. Полученные данные затем объединяются в общий информационный массив
  • Мобильное сканирование. В ходе такой съемки приборы монтируются на движущиеся транспортные средства, которые следуют по заранее намеченному маршруту. Устройства оснащены компенсаторами наклона и вибрации, что предотвращает возникновение погрешностей при 3D-сканировании в движении. Данная методика подходит для обследования объектов больших размеров
  • Воздушное сканирование. Этот вид работ выделяется максимальной детализацией и скоростью. Он позволяет получить целостное представление о территории, принимая во внимание ландшафт, близлежащие строения и инфраструктурные объекты. Многослойное сканирование предоставляет подробнейшую информацию о каждом изучаемом уровне — рельефе, инженерных коммуникациях, структурных компонентах

 

Какой бы метод ни был выбран, каждый из них гарантирует сбор данных обо всём объекте в полном объеме. Лазерная система съемки способна определять трёхмерные координаты каждого пикселя с точностью до миллиметров.

 

Необходимое оборудование

 

Для работы применяются специализированные устройства — лазерные сканеры. Существует два основных типа таких устройств:

  • Стационарные сканеры. Устанавливаются на неподвижную основу и выполняют сканирование окружающего пространства. Эти сканеры отличаются высокой точностью и разрешением
  • Мобильные сканеры. Перемещаются вместе с объектом, например, на автомобилях или беспилотниках. Мобильные сканеры обеспечивают быстрое сканирование обширных территорий, однако их точность может уступать стационарным аналогам

 

Область применения

 

Лазерное сканирование необходимо в следующих областях:

  • Проектирование и строительство. Точность и скорость получения данных делают этот метод незаменимым при создании архитектурных и инженерных проектов
  • Реконструкция и ремонт. Лазерное сканирование позволяет точно оценивать состояние объектов, выявлять дефекты и планировать работы по восстановлению
  • Научные исследования. В археологических, геофизических и других научных дисциплинах лазерное сканирование помогает создавать точные карты местности и исследовать древние артефакты

 

Преимущества лазерного сканирования

 

Среди главных достоинств лазерного сканирования выделяют:

  • Высочайшую точность. Сканер может получать данные с минимальной погрешностью, что критически важно в проектах, где важны малейшие отклонения
  • Быстроту. Время на проведение съёмки сокращается в разы по сравнению с традиционными методами
  • Детализацию. Метод позволяет захватывать мельчайшие детали объекта, создавая полноценную цифровую копию
  • Бесконтактность. Отсутствие необходимости физического контакта с объектом обеспечивает безопасность и удобство работы
  • Автоматизацию. Использование методики минимизирует человеческий фактор, снижая вероятность ошибок и повышая общую надёжность результата

 

 

По сравнению с другими, традиционными методами измерений, данный метод имеет принципиальные отличия:

  • Лазерное сканирование обеспечивает высочайшую точность измерений, что особенно ценно при разработке сложных инженерных проектов и конструкций
  • Процесс сканирования занимает гораздо меньше времени по сравнению с традиционными методами съемки, позволяя значительно ускорить рабочий процесс
  • Этот метод позволяет получить чрезвычайно подробные данные о форме и структуре объекта, включая самые мелкие детали
  • Лазерное сканирование можно выполнять без необходимости непосредственного контакта с объектом, что делает его безопасным для использования в труднодоступных или опасных условиях

 

Технология применима для сканирования самых разнообразных объектов, начиная от мелких деталей и заканчивая крупными сооружениями

 

Применение лазерного сканирования

 

На сегодняшний день методика лазерного сканирования практически не имеет аналогов и используется повсеместно. В архитектурной сфере лазерное сканирование используется для создания точных моделей уже существующих зданий и сооружений. Это помогает архитекторам и инженерам разрабатывать проекты реконструкции, реставрации или расширения объектов. Сканированные данные служат основой для создания чертежей, планов и разрезов, а также для визуализации проекта. Инженеры применяют лазерное сканирование для анализа состояния строительных конструкций, оценки степени износа материалов и выявления возможных дефектов. Эти данные необходимы для принятия обоснованных решений относительно ремонта или замены отдельных компонентов конструкции. Лазерное сканирование нашло применение в таких науках, как археология, геодезия и другие дисциплины. Оно позволяет создавать точные карты местности, исследовать древние памятники и анализировать изменения рельефа.



Этапы работ по обмеру с использованием лазерных систем

 

  • Подготовительный этап: Анализируются поставленные задачи, определяется необходимая точность съемки, проводится предварительное обследование объекта, составляется план проведения исследований
  • Полевой этап: Создается геодезическая основа, устанавливается необходимое количество маркеров на объекте, производится съемка с помощью лазерного сканера, осуществляется привязка к абсолютным координатам и формируется плановый каркас
  • Камеральный этап: Объединяются данные с различных станций, создаются крупномасштабные топографические планы, строятся трехмерные CAD-модели, сечения, профили, рассчитываются объемы и площади поверхностей, оформляются планы, разрезы, фасады зданий и планы внутренних помещений

 

В отличие от первых двух этапов, камеральный этап является наиболее сложным и длительным, для его успешного выполнения требуются специализированные компьютерные программы.

 

Сравнение лазерного сканирования с другими методами

 

Лазерное сканирование превосходит другие методы съемки по уровню точности и скорости получения данных. Например, при использовании фотограмметрии или тахеометрии требуется значительно больше времени для сбора информации, а результаты могут содержать ошибки из-за человеческого фактора. Лазерное сканирование устраняет эти недостатки благодаря высокой степени автоматизации процесса и практически отсутствующему влиянию оператора на конечный результат.

 

С 2021 года лазерное сканирование считается одним из наиболее востребованных методов проведения обмеров. Оно активно используется в промышленном и жилищном строительстве, а также в инженерных изысканиях линейных сооружений. Это связано с рядом существенных преимуществ:

  • Высокая точность измерений с допустимой погрешностью не более 7 мм
  • Детальная проработка данных, позволяющая получить полную цифровую копию объекта
  • Возможность визуализации результатов с использованием 3D-моделей
  • Минимизация участия человеческого фактора
  • Абсолютная безопасность для объекта измерений благодаря отсутствию прямого контакта
  • Высокая производительность лазерного сканера

 

Опыт использования показывает, что по сравнению с традиционными методами длительность съемки можно сократить в 2–3 раза. Это приводит к уменьшению затрат и сокращению сроков выполнения работ примерно на одну треть, начиная от этапа разработки проектов или смет и заканчивая строительством и авторским надзором.



Особенности обработки данных

 

После завершения сканирования собранные данные проходят последовательные этапы обработки. Первоначально они очищаются от шумов и ошибок, затем объединяются в общее облако точек. На данном этапе могут возникнуть проблемы с наложением данных, поэтому применяются специальные алгоритмы для удаления повторяющихся точек и выравнивания поверхностей.

 

Результаты, полученные путем сканирования, могут быть интегрированы с BIM-технологиями. BIM (Building Information Modeling) – это современнейший подход к управлению строительными проектами, предполагающий создание цифровой модели здания, содержащей всю необходимую информацию. Лазерное сканирование прекрасно сочетается с BIM-системами, так как оно предоставляет точные трёхмерные данные, которые могут быть использованы для создания и обновления цифровых моделей зданий.

 

Использование лазерного сканирования позволяет значительно снизить расходы на проведение съёмок и обработку данных. Благодаря высокой скорости и точности процесса, компании могут экономить время и ресурсы, необходимые для выполнения проектов. Помимо этого, возможность раннего выявления дефектов и проблем помогает предотвратить дорогостоящие переделки и задержки в строительстве.

 

Лазерное сканирование способствует снижению негативного воздействия на окружающую среду за счёт уменьшения количества транспорта, используемого для проведения съёмок, и снижения выбросов углекислого газа. К тому же, этот метод позволяет минимизировать воздействие на природные ландшафты и исторические памятники, что особенно важно при работах в экологически уязвимых районах.

 

Развитие технологий лазерного сканирования продолжается, и в будущем специалисты ожидают появления новых типов оборудования и программного обеспечения, которые сделают этот метод ещё более эффективным. Внедрение новых возможностей, в т. ч. искусственного интеллекта для анализа и интерпретации данных, откроет дополнительные перспективы для применения этой технологии в различных сферах.

 

Таким образом, лазерное сканирование остаётся ключевым инструментом в различных видах деятельности, гарантирующим высокую точность, скорость и безопасность выполнения работ.

 

Для консультации или заказа услуги нажмите кнопку «Оставить заявку» или свяжитесь с нами по телефону +7 (495) 649-22-40 или по email info@acropol-geo.ru