Введение 3
Глава 1. Трехмерная модель, как геометрическая основа информационной модели здания 5
1.1. Основы технологии лазерного сканирования 5
1.2. Оборудование для наземного лазерного сканирования 7
1.3. Принцип действия наземного лазерного сканирования 10
1.4. Лазерный сканер Trimble TX8, роботизированный тахеометр
Trimble VX и сканирующий тахеометр Trimble SX10 13
1.5. Применение наземного лазерного сканирования в архитектуре и
строительстве 17
1.6. В1Мтехнологии 19
1.7. Программное обеспечение для обработки результатов лазерного
сканирования 21
Глава 2. Создание высокоточной пространственной модели главного здания Казанского (Приволжского) федерального университета 28
2.1. Главное здание Казанского (Приволжского) федерального
университета 28
2.2. Процесс лазерного сканирования 30
2.3. Обработка результатов лазерного сканирования 34
2.4. Создание трехмерной модели главного здания Казанского
(Приволжского) федерального университета 37
Заключение 47
Список использованных источников 49
Приложения 52
Введение
Зачастую при проектировании и строительстве зданий и сооружений приходится часто сталкиваться с тем, что документация по объектам реконструкции или полностью утрачена, или ее качество ниже всякой критики. В лучшем случае, в качестве исходной документации по объектам реконструкции используются планы, которые берут из бюро технической инвентаризации (БТИ). Зачастую возраст данных планов измеряется годами, а в некоторых случаях десятилетиями. Даже если планы БТИ составлены с соответствующим качеством, то их точность, достоверность и полнота недостаточны для проведения проектных работ.
Согласно данному обстоятельству, перед тем как начать разработки проекта компании вынуждены осуществить высококачественные и детальные обмерные работы на объектах. От качества изысканий и достоверности исходной документации во многом зависит и качество самого проекта. Непосредственно по этой причине проектировщики изъявляют высокие требования к точности, детальности и актуальности обмерных чертежей, отталкиваясь от которых затем и ведутся проектные работы [1].
Успешно решить задачу подготовки детальной и точной обмерной документации для проектов в области архитектуры с применением традиционных методов обмеров зачастую невозможно, особенно в тех случаях, когда речь идет о построении полноценных трехмерных моделей сложных объектов или отдельных элементов.
Современная технология трехмерного лазерного сканирования дает возможность эффективно решить задачу производства обмерных работ и создания полного комплекта чертежей на большинстве объектов архитектуры. Сочетание богатого опыта работы наших специалистов в области выполнения архитектурных обмеров с готовностью принимать во внимание пожелания архитекторов на этапах подготовки технического задания и исполнения работ позволяет нам качественно и в установленные сроки выполнять обмерные работы любой сложности.
3D лазерное сканирование является существенным шагом вперед по сравнению с измерениями лазерными рулетками и электронными тахеометрами. Измерения внутри и вне здания легко связываются в единое облако точек измерений, давая точную и актуальную точечную 3D модель здания в целом, позволяющую строить все виды обмерных чертежей [1].
Целью данной работы является создание высокоточной пространственной модели главного здания Казанского (Приволжского) федерального университета с использованием современных технологий. Для этого необходимо решить ряд задач.
- изучить технологию информационного моделирования;
- изучить программное обеспечение Trimble RealWorks, SketchUp и модуль Undet;
- выполнить наземное лазерное сканирование главного здания К(П)ФУ;
- обработать данные, полученные с лазерного сканера Trimble TX8и квадрокоптера GeoScan 401;
- построить трехмерную модель здания в ПО SketchUp и модуле Undet;
- опубликовать полученную трёхмерную модель здания в программе Google Earth;
Лазерное сканирование применяется на всех этапах, начиная от проектирования и заканчивая ликвидацией объекта. Кроме того, полученные на дату съёмки трехмерные цифровые модели точно фиксируют всю геометрию элементов объекта и окружающей обстановки, что остаётся в истории объекта и при необходимости легко может быть использовано как фактический материал на дату съёмки. Сравнивая цифровые модели разных периодов можно легко отслеживать динамику изменений на объекте, отслеживать фактические темпы строительства.
В настоящее время на промышленных объектах при выполнении инженерных обмеров или производстве исполнительной съёмки достаточно сложно обходиться без лазерного сканирования. Это связано с наличием на объекте большого числа трубопроводов, металлоконструкций, оборудования, прочих деталей и коммуникаций. Получаемое по итогам сканирования облако точек - это как трёхмерная фотография объекта с возможностью любых промеров по ней [23].
В данной магистерской диссертации была поставлена следующая цель: создание высокоточной пространственной модели главного здания Казанского (Приволжского) федерального университета с использованием современных технологий.
Для достижения поставленной цели, в данной работе были решены все необходимые задачи. На основе этих задач сделаны необходимые выводы:
S Исследован метод наземного лазерного сканирования как инструмент создания трехмерной пространственной модели;
S Изучены программные комплексы Trimble RealWorks, SketchUp и модуль Undet;
S Выполнена камеральная обработка данных лазерного сканирования в программном комплексе TrimbleRealWorks. Получено облако точек (ошибка совмещения облаков точек составила 2.48 мм);
У Построена трехмерная пространственная модель главного здания К(П)ФУ в программе SketchUp и модуле Undet. Полученная модель загружена в веб-сайт 3DWarehouse, ее может скачать и посмотреть любой пользователь данной программы, также модель геопривязана и отправлена на проверку в ПО GoogleEarth;
У Достоверность модели была проверена путем сравнения длин отдельных элементов фасада главного здания, определенных в результате измерения тахеометром и рассчитанных в программе SketchUp. Максимальная разность составила 9 мм, из чего следует, что созданная модель главного здания К(П)ФУ высокого качества.
Также можно сделать вывод, что метод лазерного сканирования - перспективный, с ним можно быстро провести съемку фасада здания и получить модель исторического объекта с деталями размером до нескольких миллиметров. Учитывая высокую производительность и точность сканирующих систем, стоимость работ, выполняемых с использованием методов сканирования, ниже, чем при съемке традиционными методами. Минимизирован человеческий фактор, но не стоит забывать о высокой стоимости сканирующего оборудования - TrimbleTX8 (порядка 8 млн.рублей) и об обработке огромных массивов данных, на основе которых формируются продукты для различных отраслей, что является трудоемкой составляющей лазерной технологии.
Практическая значимость исследования заключается в том, что полученная модель может в дальнейшем быть пространственной основой информационной модели существующего здания или сооружения.
Помощь студентам и аспирантам в выполнении работ от наших партнеров
