От реални обекти към BIM модели. 3D сканиране и облак от точки.

Подходът, който ще разгледаме се състои в създаване на BIM модел на база 3D сканиране и работа с така наречения облак от точки (Point Cloud). Този процес може да се разглежда като дигитализиране на реални обекти, сгради, квартали и други. Но за да разберем кога това е ценно и в какви ситуации може да ни е полезно, ще се спрем накратко върху същността на BIM.

Какво всъщност е BIM?

Ако работите в сферата на строителството и архитектурата, вероятно вече сте срещали понятието BIM. Най-често абривиатурата има три аспекта на тълкуване:

Building Information Modeling –  процесът по създаване на дигитален модел на сграда, съоражение или дори град

Building Information Model – моделът, който се създава в следствие на процеса (строителен информационен модел)

Building Information Management – процесът по управление и работа със строително информационните модели.

 

 

Често BIM се спряга просто като 3D модел или дори някакъв вид софтуер. Всъщност не говорим нито за 3D модел, нито за даден софтуер. Дигиталният модел на една сграда или BIM моделът е база данни. BIM може да се разглежда като и като технология. Ако разгледаме BIM модела на една сграда, това всъщност е йерархична база данни от съставящите я елемнти. Съдържа се информация за различните параметри на елементите и отношенията между тях. Изпозлват се дигитални версии на реалните строителни елементи и технологии, които се изпълняват след това на строителната площадка. Тези строителни елементи и технологии са така наречените обекти. Изпозлвайки тези обекти ние условно построяваме сградата в една дигитална среда, следвайки процес много сходен на реалното построяване на самата сграда на стротиелната площадка.

Така например се залагат стени с реалните параметри на техните материали и отделни слоеве. Имаме информация за теглото, коефиценти на топлопреминаване, коефиценти на звукоизолация и много други. Буквата „I“ е ключова. Информацията е това което прави BIM моделът наистина ценен. Така имаме не просто геометрия, а иамаме информация как дадена геометрия е стена и какви са нейните характеристики. Информацията за параметрите е неразделна част от геометрията. А за да имаме наистина пълноценен BIM модел,  това означава, че той съдържа информацията от всички специалности, които работят по даден проект. Включват се всички архитектурни елементи, строителната конструкция, всички видове инсталации и системи.

Така стигаме до момента с предимствата на такъв BIM модел пред това просто да имаме 2D документация или стандартен 3D модел. Вече вероятно всеки от вас е отговорил на този въпрос за себе си и е видял полза, пречупена през неговата призма. Все пак ще споменем една малка част от предимствата които включват: намалени грешки по време на стротиелство-всичко се координира още в дигиталния модел, преди грешката да се случи на сторителната площадка; спестяване на време; спестяване на разходи; подобрена ефективност на работа на проектантските екипи; възможност на сторителя да планира по-добре процесите на строителната площадка; много точни количества на материали; улеснено управление и поддържане на сградата; интерактивна визуалзиация и споделяне на модела, и много други. Имайки предвид предимствата на тази технология, къде намира място 3D сканирането и облаците от точки? За да отговорим на този въпрос, ще разкажем повече за 3D сканирането и облаците от точки.

Какво е 3D сканиране и облак от точки (Point Cloud)

3D сканирането е процес по заснемане на реални обекти или дадена среда. Съществуват различни подходни на заснемане, чиито резултати са различни като формат. Ние ще разгледаме така наречения облак от точки. Съществуват два основни начина за създаване на облак от точки. 3D сканиране с помощта на лазерен скенер или изпозлване на множество снимки от които след това се извличат отделните точки. Ще се спрем на изпозлването на 3D скенер. Обикновено такива скенери са скъпи и по-сложни за употреба. Напоследък обаче се появяват все по-компактни и лесно за употреба скенери, като Leica BLK360

 

 

 

При изпозлването на лазерен скенер се изпращат множесто лазерни лъчи към повърхността на обектите около скенера и на база времето за което се връщат, се дефинират точки в прострнаството. Тези точки стават част от така наречения облак от точки. На практика получаваме 3D модел на заобикалящата скенера среда, който се състои само от точки. Особеността е, че получаваме информация само за „черупката“ на обектите. Получаваме точки до които скенера има видимост. Това прилича много на игрите „свържи точките“, които много от вас са играли като малки. Разликата обаче е, че тук имаме три измерения.

 

 

 

Колкото повече лъчи бъдат изпратени, толкова по-подробен и точен модел бихме имали. За да се сканира цяла сграда или по-голяма площ , се налага скенерът да има няколко позиции, за да заснеме всички необходими елементи. Важно е информацията заснета от скенера да бъде обработена професионално и всички позиции на скенера да бъдат вкарани в обща координатна система. Ако това не се направи качествено, то ще имаме просто едни точки в пространството, които ще са хаотично разпръснати и резултатът от тях ще бъде напълно безполезен модел. Ако отново направим паралел с картинката „свържи точките“, би значело да нямаме номерация на последователността на свързване на точките и просто да свързваме хаотично точките в една плетеница, която няма да даде желания резултат.

Кога имаме нужда от облак от точки и BIM ?

Вече разбрахме какво е облак от точки и какво е BIM. Но къде е пресечната им точка? BIM моделът, не е просто 3D модел само с геометрия, а съдържа геометрия, обвързана с информация под формата на параметри. От друга страна, облакът от точки съдържа само геометрия, но пък е точно копие на реалните обекти и среда. Именно тук е ключът. Подход на работа с комбинация на 3D сканиране и BIM има приложение за дигитализиране на съществуващи обекти. Облакът от точки се използва за подложка при създаване на BIM модел. Положението на всички елементи, изграждащи BIM модела се координира спрямо облака от точки. По този начин сме способни да създадем изключително точен BIM модел на съществуващата сграда или обект, който съдръжа не само геометрични характеристики, но и информация за съответната геометрия с нейните характеристики.

Едно от най-честите приложения на двете технологии е в сферата на опазване на културното и историческо наследство. Съществуват множество примери на заснемане на паметници на културата, сгради, съоражения, дори на природни забележителности, за да се съхранят и да се улесни тяхното управление. Информацията се изпозлва за изследване и проучване, за проследяване на поведението на сградите и обектите във времето. Може да се каже, че се прави „снимка“ в конкретния момент на сканиране, но тази снимка носи много повече от просто визуална информация. Съвсем актуален пример е случаят с катедралата „“Нотр Дам. За щастие преди няколко години тя е сканирана и има модел облак от точки. Този модел ще е изключително ценен за възстановяването на катедралата.

 

 

Друго често срещано приложение е в случаите на проекти за реновация на съществуващи сгради. В тези случаи обикновено се прави заснемане на съществуващото положение, преди да се започне рбаота. Стандартно заснемането се извършва с инструменти за измерване като ролетки или геодезически уреди. Недостатъкът е, че дори при подробно геодезическо заснемане имаме информация за положението на много по-малко точки в пространстовто и възможността за грешка е голяма. При заснемане с ролетки точността и прецизността е още по-малка, защото нямаме цялостна картина сглобена в обща координатна система, а отделни измервания, които трудно се координират точно помежду си.

Заснемането с лазерен скенер ни дава много прецизно измерване, позволяващо да се създаде точен BIM модел и всички дейности по реновацията да бъдат максимално точни и близки до това което ще се изпълни. Получава се информация за важни височини, разстояния и така могат да се вземат много по-добри решения за използване на дадени системи, продукти и други. При вече изпълнена стоителна конструкция, много точно могат да бъдат определени реалните размери, които да са отправна точка при монтиране на сложна фасада или всеки подобен случай в който реално изпълнената геометрия е определяща за по-нататъчнта работа.

 

 

Точното заснемане на реални обекти може да ни е от полза при изчисляване на количества материали. В определени случаи количествата са решаващи. Нужна е информация за количество на материал за разрушаване и извозване или за количество на вложен материал в бъдещо разширение. Лазерното сканиране и възможностите на BIM моделът ни позвоялват да бъдем изключително детайлни и точни в подобни случаи и да дадем максимално реална информация на нашите клиенти.

Ако проявявате интерес към 3D сканиране и създаване на BIM модели на база облакци от точки – Свържете се с нас!  Възпозлвайте се от възможностите за улавяне на реалността и дигитализирането ѝ с помощта на 3D сканирането, облака от точки и BIM технологията!