Технологія лазерного 3D сканування
Загальні відомості про технологію
Лазерне 3D сканування (3D сканування) – це сучасна технологія збору просторових даних. В результаті сканування формуються тривимірна модель об'єкта – «хмара точок», що складається з набору вершин, положення кожної з яких у просторі визначається значеннями координат X, Y та Z.
3D сканування може здійснюватися двома способами – стаціонарним (скануються окремі будівлі та споруди, внутрішні приміщення) та мобільним (скануються великі території, лінійні об'єкти).
Переваги технології
Зменшення (у 2 і більше разів) трудозатрат на виконання комплексу топографо-геодезичних і картографічних робіт;
Висока швидкість (до 1 млн. точок/с) і мобільність (лазерний сканер може встановлюватися на різні транспортні засоби – автомобіль, залізнична платформа, човен, безпілотний летальний апарат, швидкість руху комплексу від 40 км/год і вище);
Висока точність (до 15 мм) і деталізація (від 1 точки/см2);
Можливість проведення робіт цілодобово (до 24 годин на добу) і більшу частину року;
Мінімізація «людського фактора» з можливістю зйомки важкодоступних та небезпечних об'єктів на безпечній відстані (до 300 м) без безпосереднього контакту з ними;
Формування двумірних даних і 3D-моделей об'єктів, сумісних із сучасними ГІС та системами CAD-проектування.
Вигоди від використання
Економія коштів міського бюджету (здешевлення комплексу топографо-геодезичних і картографічних робіт; зменшення витрат, пов'язаних із ліквідацією наслідків використання «неякісних» просторових даних; заблаговремене проведення ремонтних робіт);
Збільшення надходжень у міський бюджет (інвентаризація «незареєстрованих» торговельних павільйонів, кіосків, зовнішньої реклами);
Моніторинг стану об'єктів (будівель, мостів, дорожнього полотна, трамвайних колій, опору вуличного освітлення), а також якості виконаних підрядниками робіт (наприклад, ремонту доріг);
Спрощення проектування об'єктів і моделювання процесів;
Можливість інтеграції на єдиній та якісній картографічній основі просторових даних по місту (наприклад, у складі містобудівного кадастру, системи SmartCity);
Забезпечення прийняття своєчасних управлінських рішень за допомогою якісної просторової інформації та її надання зацікавленим особам на платній основі.
Використання 3D сканування у геодезії та картографії
Проведення геодезичної зйомки. Технологія 3D сканування дозволяє одночасно проводити горизонтальну та висотну зйомку місцевості. В результаті роботи лазерного сканера формуються «хмара точок», на основі якої створюються ортофотоплани. «Хмара точок» і ортофотоплани можуть бути представлені в різних системах координат.
Складання (оновлення) картографічних матеріалів. Отримані в результаті 3D сканування «хмара точок», ортофотоплани і прив'язані у просторі фотозображення дозволяють у камеральних умовах створювати високоточні топографічні плани та підвищувати якість вже існуючих картографічних матеріалів шляхом їх оновлення.
Матеріали 3D сканування і отримані на їх основі топографічні плани можуть стати для населеного пункту єдиною високоточні та актуальну картографічною основою для розв'язання численних практичних задач: ведення містобудівного кадастру, розробки генерального плану та схем територіального планування, інвентаризації земель, прокладки і ремонту інженерних мереж.
3D картографія та 3D моделювання. Результати 3D сканування можуть стати основою для побудови картографічних матеріалів у форматі 3D, що надає нові можливості моделювання, просторового аналізу та візуального відображення об'єктів.
Інтеграція даних 3D сканування з існуючими засобами ГІС. Матеріали 3D сканування легко інтегруються з уже існуючими обсягами просторової інформації за допомогою засобів ГІС. Це дозволяє організувати процес оновлення та уточнення вже наявних даних при мінімальних польових роботах. Синергетичний ефект просторового ГІС-аналізу дає змогу отримувати якісно нову інформацію про об'єкти.
Приклади реалізації:
м. Київ – картографування і моделювання міського середовища для системи SmartCity;
Бориспільський район Київської області – оновлення планово-картографічних матеріалів с. Воронкив, с. Городище і с. Глибоке.
Використання 3D сканування у архітектурі та містобудівному кадастрі
Моніторинг об'єктів. Результати 3D сканування дозволяють проводити спостереження (моніторинг) і визначати фактичний розмір деформації будівель і споруд, відхилення опор ууличного освітлення і опор ЛЭП, провисання дротів. За результатами 3D сканування також можливо вести облік торговельних павільйонів, кіосків, елементів зовнішньої реклами з визначенням фактично займаної ними площі.
Інвентаризація і паспортизація об'єктів. Результати 3D сканування дозволяють «на льоту» виконувати обмірні роботи (визначати довжину, ширину, висоту, відстань, об'єм) об'єктів і їхніх елементів (зовні та всередині), у тому числі у важкодоступних і небезпечних місцях. За результатами 3D сканування можливо створювати (відновлювати) графічні документи (чертежі фасадів і інженерних мереж, розрізи, поверхові плани), а також створювати зовнішні та внутрішні 3D моделі об'єктів, що включають усі елементи екстер'єру і інтер'єру. При інвентаризації та паспортизації об'єктів культурної спадщини корисним стане створення проєктованих на поверхню кольорових панорамних фотоічень (наприклад, розписів всередині храму).
Проєктування будівництва і реконструкції об'єктів. Отримані в результаті 3D сканування моделі об'єктів дозволяють планувати забудову території, розміщення елементів у реконструйованому приміщенні, розраховувати об'єми земляних робіт, визначати розміри складних об'єктів (станцій метро, резервуарів, мостів), прогнозувати розвиток несприятливих процесів (наприклад, підтоплення території).
Приклади реалізації:
м. Київ – сканування і 3D моделювання 1850 км вуличної мережі з інвентаризацією і визначенням фактичних розмірів тимчасових споруд (торговельних павільйонів, кіосків);
м. Київ – виконавча зйомка інтер'єру Свято-Покровського храму Свято-Покровського Голосіївського мужського монастиря.
Використання 3D сканування у проектуванні, будівництві та експлуатації автомагістралей
Проектування та реконструкція автомагістралей. Отримані в результаті 3D сканування моделі об'єктів дозволяють планувати розташування автомагістралей і дорожніх споруд, проектувати зони видимості, розраховувати обсяги робіт, будувати з заданим кроком поперечні і поздовжні профілі.
Моніторинг стану автомагістралей. Можливості 3D сканування дозволяють проводити моніторинг стану дорожнього полотна; виявляти горизонтальні та вертикальні деформації дорожнього полотна і дорожніх споруд (містів, естакад, тунелів); вимірювати з високою точністю довжину, ширину, глибину ділянок автомагістралі, що потребують ремонту; розраховувати обсяги ремонтних робіт; контролювати якість виконаних робіт.
Паспортизація автомагістралей. Використання 3D сканування дозволяє прискорити створення графічних і фотографічних матеріалів паспорта автомагістралі. Отримані в результаті 3D сканування моделі автомагістралі і дорожніх споруд дозволяють перейти до ведення паспорта дороги на новому якісному рівні, що відповідає сучасним світовим вимогам.
Інвентаризація та облік об'єктів дорожньої інфраструктури. Дані 3D сканування дозволяють прискорити проведення інвентаризації об'єктів дорожньої інфраструктури (дорожніх знаків, світлофорів). Матеріали паспортизації та інвентаризації доріг, отримані за результатами 3D сканування, можуть стати інформаційною основою систем управління засобами регулювання та організації дорожнього руху.
Приклади реалізації:
м. Харків – побудова графічних матеріалів для технічного паспорта Московського проспекту;
Херсонська область – геодезична зйомка ділянки автомагістралі Одеса – Мелітополь – Новоазовськ для проекту реконструкції ділянки автошляху.
Кіровоградська область – визначення місцезнаходження автомагістралей загального користування державного значення і об'єктів приладового сервісу;
м. Київ – створення міської бази дислокації технічних засобів регулювання дорожнього руху.