Сканирование 3D зданий и сооружений

Лазерный сканер представляет собой устройство, которое измеряет расстояния до объектов с высокой скоростью, формируя 3D изображение в виде облака точек. Сканирующее оборудование включает сам сканер и компьютер с установленными на нем соответствующими программами. Лазерный дальномер внутри сканера определяет направление и расстояние до точек объекта, а вращающаяся головка и зеркало обеспечивают развертку в горизонтальной и вертикальной плоскостях соответственно. Такое устройство позволяет выполнять до 1-2 млн измерений за секунду, создавая облако точек, которое отражает фактические размеры и конфигурации объекта. Такие данные важны для предотвращения ошибок, связанных с несовпадением размеров.



Во время сканирования фиксируются направление лазерного луча и расстояние до каждой точки, результатом чего является растровое изображение, отображающее реальный цвет каждой точки. Многие модели сканеров оснащены цифровыми камерами для получения характеристик цвета каждой точки. Альтернативной формой представления данных является массив точек лазерных отражений с пятью характеристиками: пространственными координатами, интенсивностью и цветом.

 

На основе облака точек можно создавать BIM-модели, что позволяет проектировать с учетом всех деталей, таких как трубопроводы и балки. Программа автоматически проверяет модель на наличие коллизий, что помогает выявлять ошибки до начала монтажа. Лазерное сканирование к тому же позволяет контролировать соответствие здания проекту на каждом из этапов работ, наглядно демонстрируя прогресс строительства и отклонения от плана.

 

Работа лазерных дальномеров основана на импульсном и фазовом методах измерения расстояний, а также на триангуляционном методе. Импульсный метод основан на измерении времени перемещения лазерного импульса от сканера до объекта и обратно. Расстояние рассчитывается по формуле, в которой фигурирует скорость света и время задержки сигнала. Фазовый метод измеряет разницу фаз между отправляемым и принимаемым модулированными сигналами. Расстояние определяется формулой, завязанной на таких показателях как разность фаз и частота модуляции. Триангуляционный метод работает на принципе определения расстояния по углу падения лазерного луча и смещению приемника относительно источника.

 

Основные области применения лазерного сканера охватывают:

1. Капитальное строительство и архитектуру. Лазерное сканирование в капитальном строительстве и архитектурных работах позволяет создавать достоверные модели зданий и сооружений, что важно при работе архитекторов и инженеров для лучшего понимания особенностей проектируемых объектов. Трехмерные модели помогают также проводить анализ существующих построек для их реконструкции или расширения, а сканирование фасадов, внутренних помещений и конструктивных элементов позволяет получить детальные данные, которые используются для разработки проектной документации и оценки состояния объектов.

2. Промышленные предприятия. На промышленных предприятиях лазерное сканирование используется для формирования 3D моделей производственных процессов, оборудования и инфраструктуры, что позволяет оптимизировать планировку, проводить анализ эффективности и выявлять узкие места. Кроме того, технология помогает в инвентаризации оборудования, обеспечивая точные данные для управления активами.

3. Дорожное строительство. В дорожном строительстве лазерное сканирование применяется для создания цифровых моделей местности во время проектирования новых дорог и оценки существующих. Сканеры могут с высокой быстротой собирать данные о рельефе для точнейшего расчета необходимых материалов и проектирования безопасных и эффективных маршрутов.

4. Горное дело. В горном деле методика полезна для мониторинга состояния карьеров и шахт, а также для оценки запасов полезных ископаемых. Сканирование позволяет получать точные данные о конфигурации горных выработок и окружающей среды, что помогает в планировании добычи и минимизации рисков.

5. Мониторинг состояния зданий, сооружений, отдельных их конструкций. Лазерное сканирование позволяет регулярно отслеживать состояние зданий и сооружений, выявляя деформации и изменения в их геометрии. Получение точных моделей важно для исторических объектов, где поддержание структурной целостности критично. Сравнение данных сканирования с предыдущими измерениями помогает в оценке состояния и планировании необходимых реставрационных работ.

6. Расследование чрезвычайных ситуаций с документированием обстоятельств произошедшего. В случае чрезвычайных ситуаций, таких как аварии, пожары или стихийные бедствия, лазерное сканирование позволяет быстро и точно документировать место происшествия, что помогает следственным органам в анализе обстоятельств и восстановлении хода событий. Полученные данные могут использоваться в качестве доказательств в суде.



Сферы применения сканирующих установок постоянно расширяются. В последние годы популярность данной технологии возросла в следующих областях:

1. Составление цифровых моделей рельефа местности. Создание цифровых моделей рельефа способствует пониманию географических характеристик территории, что особенно важно для проектирования инфраструктуры, оценки рисков наводнений и других природных катастроф.

2. Инвентаризация линейных объектов. Лазерное сканирование используется для инвентаризации линейных объектов, таких как дороги, железные дороги и трубопроводы, т. к. помогает в режиме реального времени оценивать состояние инфраструктуры и планировать ее обслуживание.

3. Ведение мониторинга при строительстве объектов. Мониторинг строительных объектов с помощью лазерного сканирования позволяет отслеживать прогресс работ, выявлять отклонения от проектной документации и обеспечивать высокое качество выполнения работ.

 

Основные преимущества сканирующей технологии включают такие критичные аспекты как:

1. Покрытие больших расстояний. Лазерные сканеры могут работать на значительных расстояниях (до нескольких километров), что позволяет безопасно собирать данные с труднодоступных или опасных участков, сокращая риски для персонала.

2. Высокая точность получаемых данных. Технология обеспечивает хорошую степень детализации и точности, что делает его идеальным инструментом для задач, требующих глубокого анализа и точного воспроизведения объектов.

3. Скорость получения измерений. Лазерные сканеры способны выполнять до 500 000 измерений в секунду, что минимизирует время, необходимое для проведения работ.

4. Возможность выполнения трехмерных измерений. Посредством лазерного сканирования можно легко создавать трехмерные модели объектов, что полезно при визуализации и анализе сложных геометрических структур для применения в архитектуре, инженерии и строительстве, где важно учитывать каждый элемент конструкции.

5. Экономия времени и ресурсов. Лазерное сканирование сокращает время, необходимое для проведения полевых работ, и минимизирует затраты на последующую обработку данных, в результате чего специалисты могут без проблем сосредоточиться на анализе и принятии решений, а не на сборе информации.

6. Регистрация изменений. Посредством лазерного сканирования возможно отслеживать изменения объектов и местности с течением времени, что используется для мониторинга состояния зданий, а также для оценки воздействия природных факторов на окружающую среду.



Технология сканирования весьма актуальна как методика, позволяющая быстро и безопасно измерять, и документировать труднодоступные здания и объекты сложной формы. Весомым преимуществом его является возможность оцифровки объектов со сложной конфигурацией, в т. ч. декоративных элементов. При реконструкции зданий, где часто отсутствуют актуальные планы, лазерное сканирование предоставляет точные данные для изготовления новых элементов. Например, в восстановлении Собора Парижской Богоматери были применены данные лазерного сканирования для разработки BIM-модели. Преимущество технологии в том, что съемку можно проводить во время строительных работ, не останавливая процесс. Однако важно учитывать ограничения по условиям эксплуатации сканеров, такие как температура и погодные условия.

 

Хотя стоимость лазерного сканирования может варьироваться, оно окупается за счет сокращения сроков работ, точного расчета материалов и предотвращения ошибок. Однако для эффективного использования полученных данных необходимы специалисты, способные работать с ними.

 

С развитием технологий лазерное сканирование продолжает активно развиваться. Уже сейчас использование дронов для проведения этой процедуры открывает новые горизонты, например, помогая охватывать большие территории и труднодоступные места, что важно для сельского хозяйства, лесного хозяйства и мониторинга инфраструктуры. Интеграция искусственного интеллекта в процессы обработки данных лазерного сканирования может значительно повысить эффективность анализа. AI может помогать в автоматическом выявлении объектов, анализе изменений и предсказании будущих состояний.

 

Разработка более компактных и доступных лазерных сканеров позволит расширить их использование в малом бизнесе и среди индивидуальных пользователей. Комбинирование лазерного сканирования с технологиями виртуальной и дополненной реальности может создать новые возможности для визуализации и взаимодействия с 3D-моделями, что будет полезно в обучении, дизайне и развлечениях. Повышение уровня автоматизации в сборе и обработке данных позволит сократить время на выполнение проектов и улучшить качество результатов. Это может включать автоматическое создание отчетов и интеграцию с другими программными решениями.

 

Лазерное сканирование является мощным инструментом, значительно изменившим подход к геодезическим исследованиям и проектированию. Его высокая точность, скорость и уровень детализации делают его незаменимым в различных отраслях. С учетом последних тенденций и будущих направлений развития можно ожидать, что лазерное сканирование будет продолжать расширять свои возможности, соединяясь с новыми технологиями и открывая новые горизонты для применения.

 

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