Введение 5
1 Теоретическая База Исследования 7
2 Исходные Данные 16
2.1 Файлы с координатами точек облака (.3d) 16
2.2 Файлы с информацией о положении сканеров. (.pose) 17
3 Алгоритм Работы 19
3.1 Основная блок-схема 19
3.2 Решение задачи регистрации 19
3.3 Регистрация 21
3.4 Обрезка 23
3.5 Фильтрация 24
3.6 BIM модель 26
3.7 Визуальная модель 31
4 Анализ моделей и практическое применение 34
4.1 Анализ BIM модели 34
4.1.1 Теплотехнический расчет 34
4.1.2 Статический расчет 36
4.2 Применение визуальной модели 38
4.3 Экономическое обоснование 38
Заключение 40
Список Используемых Источников 41
Мониторинг объектов культурного наследия включает в себя наблюдение текущего состояния сооружения, анализ состояния и прогноз состояния на ближайшее будущее.
В настоящей работе решается задача мониторинга с применением технологий лазерного сканирования и компьютерного моделирования. Это позволяет сделать процесс мониторинга более точным и независимым от человека.
Объектом исследования выступает историческое здание часовни Марии - Шмерц, расположенное в окрестностях города Вюрцбург, Германия. Год постройки - 1903.
Цель выпускной квалификационной работы - разработка алгоритма перехода от результатов лазерного сканирования до полноценной информационной модели задания, содержащей всю актуальную информацию о текущем состоянии сооружения. В дальнейшем эта информация анализируется и на ее основе делается прогноз с рекомендациями по текущему и будущему обслуживанию объекта.
Задачи работы:
• Изучить текущее состояние технологий обработки данных лазерного сканирования
• Самостоятельно произвести предварительную обработку облака точек
• Построить информационную модель исторического здания (HBIM) на основе предоставленного массива данных
• Произвести анализ HBIM модели и сделать прогноз с выводами о текущем состоянии здания и рекомендациями к его эксплуатации и реконструкции
• Дополнить информационную модель трёхмерной графической моделью, отражающей здание во всех подробностях, включая фактуру и текстуру его поверхностей
Новизна работы с точки зрения науки заключается в предложении инновационного метода решения классической задачи обслуживания объектов культурного наследия.
При выполнении выпускной квалификационной работы были использованы материалы следующих дисциплин: «Инженерная графика», «Информатика», «Математика».
В ходе проделанной работы были достигнуты следующие результаты:
1. Произведена полная обработка облака точек: от начального архива с одиннадцатью незарегистрированными облаками, который весил 11 гигабайт до гораздо более легкого (36 мегабайт), но такого же подробного зарегистрированного и сегментированного облака точек, с которым удобно работать. Облако точек готово для последующей работы, в том числе выходящей за рамки текущего проекта.
2. Построена информационная BIM модель исторического здания на базе подготовленного облака точек. Модель пригодна для мониторинга и дальнейшего проектирования в рамках реконструкции или планирования жизненного цикла сооружения.
3. Произведены теплотехнический и поверочный статический прочностной расчет на базе BIM модели, которая содержит в себе всю необходимую информацию для полного и качественного анализа. В рамках анализа были определены напряжения и деформации несущих конструкций сооружения, а также общая теплопотребность объекта, что является основой для проектирования системы отопления.
4. Построена геометрически точная текстурированная модель часовни на базе подготовленного облака точек.
5. Произведена оценка экономической выгоды представленного метода компьютерного моделирования на основе результатов лазерного сканирования перед традиционными методами обмера с помощью рулетки и геодезического оборудования.
