Google překladač: English Deutsch

Pořizování 3D dokumentace - laserové skenování

Středa, 16 Květen 2007 19:13
Obecně lze říci, že technologie 3D skenování představuje zcela nový přístup k pořizování prostorové informace. V současnosti získává na důležitosti a patří jí budoucnost. 3D skenování je určeno k nasnímání scény prostorových objektů a jejich převedení do přesného 3D modelu. Skenování je nová technologie hojně používaná ve světě, v naší zemi je však stále několikaletou novinkou.
Metodu 3D laserového skenování lze rozdělit na metodu pozemní a leteckou, kdy je povrch Země snímán skenerem umístěným v letadle. Pozemní laserové skenování je u nás využíváno hojněji (nejen kvůli nižším pořizovacím nákladům, ale také díky širšímu spektru využití). Systémy pro pozemní skenování vyrábí řada světových firem. U nás má v současné době zastoupení v první řadě firma Leica, která nabízí přístroje HDS 2500, HDS 3000, HDS 3500 a HDS 4500 (dříve Cyrax).

Přístroj HDS 3000
Přístroj HDS 3000

Technické vybavení a zpracování dat

Pojďme se podívat na praktické využití dat pořízených touto technologií. Pro jejich pořízení potřebujeme laserový v prvé řadě skener. Přístroj HDS 3000 automaticky měří prostorové souřadnice zájmového objektu, prostoru a dosahuje rychlosti až 1800 bodů za vteřinu s přesností do 6 mm na 50 m, velikostí zorného pole 360°x270 ° a maximálním dosahem 200 m. Pořízená data zpracujeme pomocí systému Cyclone verze 5.3, což je modulární software kompletně pokrývající potřeby technologie. Zajišťuje spojení a geometrickou orientaci jednotlivých scén a následné modelování ploch. Měření začíná vytvořením bodového pole pro určení bodů v prostoru, následuje vlastní skenování, které probíhá automaticky bez zásahu lidského faktoru. Body jsou následně převedeny do z zpracovatelského softwaru v podobě tzv. mračna. Toto mračno je programem zpracováno (odstraní se zbytečné body, minimalizují se odchylky) způsobem, kdy jednotlivé části mračna jsou nahrazovány geometrickými tvary a následně je vytvořen 3Dmodel, který může být importován do CAD systémů.

Plynová kompresorovna: 5 skenů, 11 vlícovacích bodů, doba měření 3 hodiny, doba zpracování 25 hodin
Plynová kompresorovna: 5 skenů, 11 vlícovacích bodů, doba měření 3 hodiny, doba zpracování 25 hodin

Oblasti využití

Systémy pozemního 3D skenování lze využít hlavně ve stavebnictví k zaměření skutečného stavu budov, k zaměření složitých technologických celků a konstrukcí, mostů, podjezdů, hrází nebo pro získání podkladů pro stavbu zaměřením profilu terénu a následným vytvořením 3D modelu. Hojně využívané je i měření těžko přístupných míst jako jsou kamenolomy, jeskyně, skládky odpadů, doly a potrubní systémy. 3D skenování využívají také památkáři při rekonstrukci a dokumentaci památek. V neposlední řadě se 3D skenování dostává do různých oblastí, kde je potřeba vystihnout realitu, a tak ho využívá například filmový průmysl nebo jsou s jeho pomocí opravovány prostorové objekty a vytvářeny jejich repliky.

Plynová kompresorovna: 5 skenů, 11 vlícovacích bodů, doba měření 3 hodiny, doba zpracování 25 hodin
Plynová kompresorovna: 5 skenů, 11 vlícovacích bodů, doba měření 3 hodiny, doba zpracování 25 hodin

Typy výstupů

Standardním výstupem laserového skenování je tzv. mračno bodů. Výstupy této technologie je ale možné přizpůsobit požadavkům zákazníků, a tak kromě standardního výstupu mohou zákazníci dostat i přesný vektorový 3D CAD model, rovinné řezy, trojúhelníková síť, vrstevnice nebo vizualizace a animace.
Takto připravené výstupy lze využít i jako podklad pro tvorbu hmotových, architektonických modelů, jichž využívají při své činnosti architektonické a projekční kanceláře, designerská studia, muzea, investorské a developerské organizace.

Plynojem: 6 skenů, 12 vlícovacích bodů, doba měření 3 hodiny, doba zpracování 30 hodin
Plynojem: 6 skenů, 12 vlícovacích bodů, doba měření 3 hodiny, doba zpracování 30 hodin

Výhody laserového skenování

Díky této technologii se především daří přesně zaměřovat skutečný stav snímaných objektů s vysokou produktivitou práce, a tedy ve finále i s finančními úsporami. Pořízení velkého objemu dat je rychlé, hustota dat je velká a data mají vysokou přesnost. Významným faktorem je zkrácení práce v terénu a větší bezpečnost při práci. Není totiž nutné vstupovat do špatně přístupných prostor a měření může probíhat za plného provozu. Nenahraditelná je tato technologie při pořizování speciálních dat, jejichž pořízení je klasickými technologiemi obtížné, ne-li nemožné.

Plynojem: 6 skenů, 12 vlícovacích bodů, doba měření 3 hodiny, doba zpracování 30 hodin
Plynojem: 6 skenů, 12 vlícovacích bodů, doba měření 3 hodiny, doba zpracování 30 hodin

Význam 3D CAD modelů

  • tvorba odvozených produktů, nejčastěji řezů
  • dokumentace složitých technologií pro ZMZ
  • zaměření skutečného vyhotovení a jeho porovnání s projektovou dokumentací
  • podklad pro plánování rekonstrukcí (např. napojení potrubních technologií)
  • pro prezentační účely (trajektorie kamery, simulování reálných světelných podmínek aj.)

Letecké laserové skenování

Pro úplnost doplňme že tato technologie byla původně vojenskou záležitostí. Umožňuje získávání velkého objemu dat v krátkém čase. Kromě skeneru je zapotřebí ještě jednotka GPS, řídicí jednotka se zařízením pro ukládání dat a inerciální jednotka. Zpravidla bývá ještě celý systém doplněn fotogrammetrickou kamerou, která pořizuje letecké snímky. Produktem skenování je opět mračno bodů, které je dále zpracováno ve speciálním softwaru. Výsledkem pak bývají 3D modely terénu, popřípadě rozsáhlé 3D modely měst. Využití je široké od již zmíněných modelů terénu, měst až po modelaci záplavových území, silničních tras, map elektrických vedení a železničních tratí.

3D laserové skenování v ČR

Jedním z hlavních propagátorů technologie 3D skenování je u nás společnost GEFOS, která jejích možností využívá od roku 2002. Během této doby realizovala velké množství zakázek. Jednalo se například o tyto projekty:
  • zaměřování skutečného provedení potrubních systémů za účelem projektování doplnění potrubních vedení a zajištění případných kolizí projektovaného potrubí se stávajícím (2D příčné řezy ve formátu *.dgn, 3D potrubní systém ve formátu *.dgn).
  • zaměření skutečného provedení inženýrských sítí v objektu (i mimo objekt), jejímž cílem je vytvoření 3D modelu inženýrských sítí (prostorový model ve formátu *.dwg).
  • zaměření ocelových konstrukcí
  • vyhodnocení fasád domů (2D pohledy, podélné řezy)
  • dokumentace pro rekonstrukci objektů, např. mostů, soch, kulturních památek. Obecně řečeno (drátové 3D modely, příčné řezy, půdorysy, 2D pohledy),
  • dokumentace vodních nádrží, dolů, skalních masivů aj.
Článek vznikl na základě podkladů autorky Jaroslavy Urbánkové, vedoucí Střediska obchodu a marketingu GEFOS a.s.