Облако точек – это совокупность большого числа точек поверхности в трехмерной системе координат, полученная с помощью лазерного 3D сканирования, которая представляет собой цифровую копию объектов сканируемого пространства.

Используется облако точек для построения трехмерной модели объекта, в частности зданий и сооружений, для

• создания информационной BIM модели здания
• точных обмеров
• создания проектов реконструкции, капитального ремонта и модернизации в качестве подложки
• мониторинга состояния здания.

Точки в облаке описывают только внешние границы объекта, т.к. образуются путем отражения луча лазерного сканера от поверхности. Поэтому для создания полноценной модели здания его сканируют снаружи и внутри, ставя лазерный сканер последовательно в каждом помещении. Наземный лазерный сканер категорически не способен вычислять пространственное положение скрытых объектов (трубопроводов и арматура внутри стен, засыпанные грунтом части фундамента, и т.д.).

Как происходит построение облака точек?

При проектировании и контроле за ходом строительства линейных сооружений и объектов инфраструктуры используют преимущественно воздушное лазерное сканирование (ВЛС).

При проектировании и строительстве зданий и сооружений эффективнее использовать наземный лазерный сканер (НЛС).

Наземный лазерный сканер (НЛС) – портативная система, измеряющая с высокой скоростью (от нескольких тысяч до 2 миллионов точек в секунду) расстояние от сканера до точек объекта и регистрирующая соответствующие направления (вертикальные и горизонтальные углы). Впоследствии на основании результатов измерений при помощи специального программного обеспечения формируется трёхмерное изображение в виде облака точек.

Общий алгоритм работы с наземным лазерным сканером:

• Наземный лазерный сканер приводят в рабочее положение рядом с участком поверхности объекта (станция)
• Специалист включает прибор
• Прибор в автоматизированном режиме выполняет измерения
• Специалист выключает прибор и переходит на следующую станцию
• После того как выполнены измерения на всех станциях, в камеральных условиях происходит обработка полученных данных и формирование облака точек.

Рис 1. Схематичное расположение станций НЛС и облако точек/ Принцип работы наземного лазерного сканера.

Какими приборами создается облако точек?

Популярными лазерными сканерами (лидарами) для получения облака точек являются FARO Focus S150; М70 Trimble X7, SX10; Leica BLK360, RTC360; Carlson; Geomax Zoom3D и другие.

Устройства отличаются по дальности сканирования, количеству импульсов в секунду, типу (фазовые и импульсные), точности (в т.ч. угловой), диаметру пятна лазерного луча, времени сканирования, весу, принципу компенсации наклона, температурному диапазону, объему данных.

Облако точек как результат применения наземного лазерного сканера

Облако точек представляет собой большой массив данных, полученный при обработке полевых измерений лазерного сканера и представленный в трехмерном виде.

Помимо формы и геометрических параметров, облака точек способны передавать и цвет объекта.

Рис.2 Пример черно-белого облака точек.

Рис.3 Пример цветного облака точек для объекта культурного наследия.

Необходимость наличия цветовой характеристики объекта в облаке точек определяется до выполнения работ по лазерному сканированию.

Наличие в облаке точек информации о цвете объекта делает облако точек более информативным, однако полевые и камеральные работы для изготовления такого облака точек более трудоёмки. Цветные облака точек требуют больше места на жестком диске компьютера или в облачном хранилище.

Стоимость сканирования в А-ЭКСПЕРТ

Минимальная сумма выезда 15 000 руб. Стоимость работ по конкретному объекту можно уточнить у менеджеров А-ЭКСПЕРТ.

Сканируемые объекты

Наземный лазерный сканер целесообразно применять при создании облака и выполнении измерений:

• Фасадов зданий и сооружений
• Отдельных конструктивных элементов (лестниц, проёмов)
• Интерьеров помещений
• Вышек сотовой связи и высотных конструкций для определения их крена.
• Смонтированных инженерных систем (вентиляция, противопожарный водопровод, и т.д.) для контроля планово-высотного положения
• Земляных работ для определения объёма выемки или насыпи
• Для специальных задач (реверс-инжиниринг, анализ деформации резервуаров, анализ деформации корпуса судов и самолётов, и т.д.).

Наземный лазерный сканер неэффективен если:

• Помещения захламлены
• Фасады закрыты строительными лесами
• Во время измерений выполняются строительно-монтажные и отделочные работы (покраска, шлифовка, укладка бетонной смеси, и т.д.).

Для чего необходимо облако точек?

Практически любое современное программное обеспечение, реализующее функцию САПР или BIM (ТИМ), позволяет использовать облако точек в качестве «подложки» - основы для построения комплексной цифровой модели.

САПР – система автоматизированного проектирования.

BIM (ТИМ) проектирование предполагает создание информационной модели, содержащей информацию по строящимся или завершенным объектам строительства в целях координации входных данных, организации совместного производства и хранения данных, а также их использования для различных целей на всех стадиях.

Преимущества облака точек наиболее ярко раскрываются при использовании Autodesk ReCap.

Autodesk ReCap (Reality Capture) – семейство настольных и облачных решений для создания трехмерной модели по фотографиям и данным 3D сканирования.

Рис.4 Места установки станций НЛС в Autodesk ReCap обозначены сферами.

Рис.5 Сферы Autodesk ReCap содержат в себе данные о панорамном изображении вокруг наземного лазерного сканера на момент съёмки.

В рамках работы с ПО, реализующей функцию САПР, облако точек можно использовать в качестве основы для изготовления обмерных чертежей.

Рис.6 Фрагмент обмерного чертежа, изготовленного на основании облака точек.

В рамках работы с ПО, реализующей функцию BIM (ТИМ) облако точек можно использовать в качестве основы для изготовления BIM (ТИМ) моделей.

Рис.7 Дворец творчества детей и молодежи в г. Воронеж. BIM (ТИМ) модель фасада выполнена на основе облака точек.

Согласно требованиям Минстроя, проектная документация должна содержать данные BIM моделирования, выполненного в соответствии с требованиями ГОСТ 57563-2017, 57310-2016, 12006-2-2017, 12006-3-2017.

Трехмерное облако точек, получаемое по результатам лазерного сканирования, можно импортировать в специализированные программы: Archicad, Revit, Аutocad и др.

Облако точек позволяет проектировщику пользоваться реальными точными параметрами здания в цифровом виде, а не устаревшими поэтажными планами и чертежами, которые не всегда точны и достоверны. Метод позволяет сэкономить бюджетным организациям, предприятиям, застройщикам и подрядчикам.

Преимущества построения BIM модели:

• съемка точного расположения мельчайших деталей, конструктивных узлов, инженерных систем, конструкций постройки
• детализация сложных архитектурных форм фасада, кровли
• визуализация геометрии здания
• возможность контроля строительных, ремонтных работ на каждом этапе гарантирует своевременное устранение ошибок, мониторинг объема выполненных работ.

То есть, построение облака точек позволяет рассмотреть и проанализировать каждую деталь здания, как по отдельности, так и в комплексе.

На этапе обсуждения и согласования объемов работ, целей и задач лазерного сканирования, перед тем как сделать облако точек, специалист уточняет:

• в какой программе будет в дальнейшем проводится проектирование, конструкторские работы
• цели и назначение экспертного обследования – можно создать облако точек для всего здания или только для обследования фасада, конкретной инженерной сети, поэтажного плана.

Специалисты А-ЭКСПЕРТ выполняют наземное лазерное сканирование объектов, расположенных по всей территории Российской Федерации. Полевые работы выполняются наземным лазерным сканером фирмы FARO. Облако точек формируется в специализированном ПО FARO SCENE.

Благодаря высокой квалификации инженеров и обследователей А-ЭКСПЕРТ, обмерные чертежи и BIM (ТИМ) модели, выполненные на основании облака точек, имеют высокое качество и удовлетворяют всем требованиям Заказчика.