Разработка 3D-модели при помощи фотограмметрии. Информационное моделирование зданий

Все новые и новые технологии резко врываются в нашу жизнь, все, что раньше нужно было измерять и высчитывать на бумаге, теперь можно создать на компьютере в 3-D объеме и реальных размерах. Инновационный прогресс не стоит на месте, все чаще заменяя ручной труд человека различными программными системами, что снижает трудозатраты и ускоряет обработку графической информации.

Визуальная информация часто является отправной точкой для всех видов инспекции, но возможность сопоставлять ряд визуальных особенностей часто имеет решающее значение в процессе принятия решений. Сосредоточив усилия по сбору данных на небольшой части объекта, можно построить локальную 3D-модель с хорошей детализацией и точностью.

Информация, полученная с помощью 3D-моделирования, является наиболее подробной, а также более конкретной, чем рисунки и фотографии. Это позволит более детально изучать состояние здания и сооружения, и определить необходимость тех или иных реконструктивных действий, кроме того, такой подход позволит смоделировать воздействие на него различных факторов окружающей среды и деятельности человека, тем самым позволяет сократить время на непосредственное нахождение на объекте строительства или реконструкции. Технология также может быть направлена на оказание помощи государственным органам в области сохранения, использования, популяризации и государственной охраны объектов культурного наследия. В частности, это облегчит внесение объектов в реестр и проведение историко-культурной экспертизы, предоставляя не только результаты фото- или видеоматериалов, но и трехмерную модель с детальной проработкой всех архитектурных элементов.

Информационное моделирование зданий (от английского Building Informational Modeling), сокращенно BIM– это процесс, в результате которого формируется информационная модель здания (от английского Building Informational Model), также получившая аббревиатуру BIM.

Таким образом, на каждом этапе строительного моделирования, мы имеем определенную результирующую информационную модель, которая отражает объем информации о здании, обрабатываемой в данный момент, что дает нам возможность дополнять строительную модель новой информацией, вносить изменения и дополнения.

BIM состоит в основном из концепций 3D-моделирования в дополнение к технологии информационных баз данных и совместимому программному обеспечению, которое архитекторы, инженеры и подрядчики могут использовать для проектирования объекта и моделирования строительства, реконструкции или реставрации. Эта технология позволяет участникам проектной команды создавать виртуальную модель сооружения и всех его систем в 3D и иметь возможность обмениваться этой информацией друг с другом. Аналогичным образом, чертежи, спецификации и конструктивные детали являются основополагающими для модели, которая включает в себя такие атрибуты, как геометрия здания, пространственные взаимосвязи, количественные характеристики компонентов здания и географическую информацию. Это позволяет проектной команде быстро выявлять проблемы проектирования и строительства и решать их в виртуальной среде задолго до этапа строительства в реальном мире.

Фотограмметрия - это метод измерения объектов с помощью фотосъемки. Данный метод использовался и раньше, но в основном был необходим для создания ортофотопланов — точной проекции некоторых элементов на плоскость. Например, территории, фасады или декоративные элементы.

Комплекс аэрофотосъемки с использованием беспилотных летательных аппаратов, а также обработка полученных изображений в автоматическом режиме. Метод фотограмметрии используется для создания наиболее точных и детализированных 3D-моделей из 2D-изображений.

Объект фотографируется много раз с разных ракурсов, а затем с помощью математических формул проводится анализ с помощью специального программного обеспечения и получается облако точек.

Иногда облако точек называют трехмерной моделью, но это неверно. Облако точек - это своего рода геометрический оттиск. Когда дело доходит до BIM-дизайнера, у него есть три основных способа его использования:

1. Изготовить плоские чертежи, чтобы продолжать работать с ними, как с традиционными результатами измерений. Такие чертежи будут более точными, чем при использовании других методов измерения.

2. Сделать 3D-модель. Очевидный плюс: из модели, построенной на основе облака точек, при необходимости можно быстро получить любой правильный контур здания.

3. Проверка существующей модели: проверить ее точность путем наложения данных, полученных с помощью лазерного сканирования. Такая сверка перед началом работ на строительной площадке позволяет избежать ошибок.

Выбор оборудования индивидуален и зависит поставленных целей и задач необходимых работ. Фотограмметрическая съемка выполняется с использованием беспилотных летательных аппаратов, в наше время существует ряд беспилотных летательных аппаратов, специально разработанных для аэрофотосъемки и сбора данных.

Чаще всего используют аэрофотосъемку как дополнение к классическим методам при обследовании сооружений и зданий. Зачастую метод фотограмметрии является единственно правильным решением из-за высоты объекта, площади объекта и сложности конфигурации фасада, а также труднодоступности отдельных элементов конструкции. В таких случаях визуального контроля с помощью стандартных камер недостаточно. Беспилотные летательные аппараты решают эти проблемы и помогают:

• Провести визуальный осмотр несущих конструкций, фасадов и ограждений на предмет повреждений.
• Тщательно осмотрите все обнаруженные дефекты, оцените их масштабы и характер и проследите за их развитием в дальнейшем.

• Выполнить замеры фасадов любой сложности, включая обследование наружных стен с нестандартной геометрией, мелкими и нестандартными элементами.

Фотограмметрия актуальна как на начальном этапе строительства здания с целью контроля качества работ, так и при дальнейшей его эксплуатации для постоянного аудита, своевременного выявления всевозможных дефектов и повреждений, а также при реконструкции, частичной реставрации, косметическом или капитальный ремонт для объективной оценки технического состояния объект.

При строительстве объектов, технология BIM позволяет создать единую трехмерную модель, позволяющей объединить многие компоненты этого объекта в единую модель (каркас и экстерьер здания, внутренняя планировка, сети технического обеспечения и т.д.). Таким образом, 3D-визуализация делает возможным выявлять ошибки, недостатки и благодаря раннему обнаружению устранять их.

BIM — это относительно новая технология в отрасли, которая обычно медленно адаптируется к изменениям. Тем не менее, BIM будет играть со временем ещё более важную роль в строительной отрасли, как при ресторации, так и при строительстве новых зданий и сооружений, а фотограмметрия позволит сделать сбор данных дистанционным методам.