ПРИМЕНЕНИЕ ФОТОГРАММЕТРИЧЕСКИХ ТЕХНОЛОГИЙ ДЛЯ СОЗДАНИЯ ЦИФРОВЫХ МОДЕЛЕЙ ПРОМЫШЛЕННЫХ ТЕРРИТОРИЙ В ЗАДАЧАХ СТРОИТЕЛЬСТВА И ПРОСТРАНСТВЕННОГО АНАЛИЗА

Современное развитие архитектуры, строительства и территориального планирования характеризуется активным внедрением цифровых методов сбора и анализа пространственной информации. Проектирование и эксплуатация промышленных и инфраструктурных объектов требуют наличия актуальных и достоверных данных о рельефе, геометрии поверхности и объёмных характеристиках территорий. В условиях сложной морфологии рельефа и высокой динамики изменений традиционные геодезические методы не всегда обеспечивают необходимую оперативность и наглядность данных.

В последние годы всё большее распространение получают технологии фотограмметрии с использованием беспилотных летательных аппаратов. Применение БПЛА позволяет в короткие сроки получать высокодетализированные изображения территории, на основе которых формируются цифровые модели, пригодные для инженерного анализа, визуализации и расчётов. Особенно актуальным данный подход является для промышленных зон, строительных площадок и территорий с выраженным техногенным рельефом.

Цифровые модели поверхности и местности, полученные фотограмметрическими методами, находят применение не только в горном деле и маркшейдерии, но и в архитектурно-строительной практике — при проектировании зданий и сооружений, планировании застройки, оценке объёмов земляных работ и анализе влияния рельефа на проектные решения. В этой связи исследование возможностей фотограмметрических технологий в контексте строительства и пространственного анализа является актуальной научно-практической задачей.

Исследование основано на анализе материалов аэрофотосъёмки промышленных территорий, полученных с применением беспилотных летательных аппаратов. Аэрофотоснимки характеризовались достаточным продольным и поперечным перекрытием, что обеспечивало возможность их последующей фотограмметрической обработки.

Камеральная обработка данных выполнялась с использованием программного обеспечения Agisoft Metashape, предназначенного для фотограмметрической реконструкции трёхмерных моделей по наборам изображений. В процессе обработки осуществлялись выравнивание фотоснимков, построение плотного облака точек и формирование цифровой модели поверхности. Конечный продукт обработки, цифровую модель местности, можно увидеть на рисунке 1. Цифровая модель местности представляет собой трехмерное изображение определенного учсатка местности, которая содержит точные данные о рельефе, координатах, растительности и т.д.

Рисунок 1. Цифровая модель местности

Для анализа облаков точек и выполнения объёмных расчётов применялся программный комплекс CloudCompare, ориентированный на точную геометрическую обработку и сравнение пространственных данных. В рамках исследования использовался метод сравнения поверхностей в 2,5D-представлении, позволяющий определить разность высот и вычислить объёмы техногенных форм рельефа. Конечный продукт данного цикла представлен на рисунке 2.

Методика исследования включала:

1. формирование цифровой модели поверхности исследуемой территории;
2. выделение границ анализируемых объектов;
3. задание базовой поверхности;
4. расчёт объёмов по разности поверхностей;
5. визуальный и аналитический контроль результатов.

Рисунок 2. Цифровая модель и вычисленный объем

В результате фотограмметрической обработки была получена высокодетализированная цифровая модель промышленной территории, отражающая фактическую геометрию поверхности и техногенных объектов. Использование цифровой модели поверхности позволило выполнить пространственный анализ территории и произвести расчёт объёмных характеристик, имеющих значение для задач строительства и реконструкции.

Применение Agisoft Metashape показало высокую эффективность на этапе первичного формирования цифровых моделей и оперативного получения количественных показателей. Программный комплекс обеспечил автоматизацию большинства этапов обработки и наглядную визуализацию результатов, что является важным фактором при принятии проектных решений в строительстве.

Использование CloudCompare позволило углубить анализ полученных данных, выполнить уточнение результатов и обеспечить контроль корректности объёмных расчётов. Детализированное сравнение поверхностей и визуализация карт разности высот дали возможность выявить локальные особенности рельефа, которые могут оказывать влияние на планировочные и конструктивные решения.

Сравнительный анализ показал, что фотограмметрические методы обладают значительным потенциалом при решении задач пространственного анализа в строительстве. В отличие от традиционных методов, они обеспечивают высокую наглядность, возможность многократного анализа данных и интеграцию с цифровыми моделями проектируемых объектов. Эта тенденция просматривается в сравнительной таблице 1.

Таблица 1.

Сравнительный анализ фотограмметрических методов вычисления объёмов и пространственного анализа промышленных территорий

Представленная таблица демонстрирует, что программные комплексы Agisoft Metashape и CloudCompare не являются альтернативными, а, напротив, дополняют друг друга при решении задач пространственного анализа промышленных территорий. Использование Agisoft Metashape целесообразно на этапах получения исходных цифровых моделей и оперативной оценки параметров территории, тогда как CloudCompare обеспечивает углублённый геометрический анализ и контроль результатов, что особенно важно при принятии архитектурно-строительных и планировочных решений.

Таким образом, проведённое исследование подтвердило целесообразность применения фотограмметрических технологий на основе данных аэрофотосъёмки для создания цифровых моделей промышленных территорий в задачах строительства и пространственного анализа. Использование БПЛА и специализированного программного обеспечения позволяет получать достоверные и детализированные цифровые модели, пригодные для инженерных расчётов, оценки объёмов и визуализации проектных решений.

Интеграция цифровых моделей поверхности и местности в процессы архитектурного и строительного проектирования способствует повышению качества проектных решений, сокращению сроков подготовки исходных данных и снижению рисков, связанных с ошибками на ранних стадиях проектирования. Полученные результаты могут быть использованы при разработке проектов реконструкции, планировании строительных площадок и анализе промышленных территорий.