Как правильно выбрать исполнителя для лазерного сканирования

Большинство выступлений спикеров на мартовском BIM‑завтраке было посвящено успешным кейсам по лазерному сканированию и созданию облаков точек для объектов различной сложности.

В отличие от них, доклад Сергея Бакунова из SGSCAN содержит советы и рекомендации для заказчиков по выбору исполнителя для проведения трёхмерных измерений. В нём спикер подробно рассказал, почему так важно детально прописывать техническое задание на сканирования и что именно нужно указывать в требованиях.

Что такое лазерное сканирование?

Сергей Бакунов решил объяснить понятие лазерного сканирования с точки зрения базовых принципов работы оборудования для его выполнения:

«У нас есть наземный стационарный сканер, который вращается на 360 градусов по вертикали и горизонтали и излучает луч. Этот луч ударяется в объект, возвращается к источнику и фиксирует расстояние до объекта в виде точки. Эта точка содержит в себе информацию о положении по осям X, Y, Z и цвету».

Скорость сканирования оборудования варьируется от 500 тысяч до 3 миллионов точек в секунду, что позволяет собрать большое количество информации об объекте за короткий срок. При этом сканер измеряет только то, что находится непосредственно в зоне его видимости. Поэтому его приходится перемещать от станции к станции, чтобы получить полную информацию в объекте. По результатам измерений вы получите цифровую модель из облаков точек для выполнения, например, обмерных чертежей.

Критерии выбора исполнителя

Сергей Бакунов представил три основных критерия выбора исполнителя: качество, сроки и стоимость.

«Естественно последнее время на рынке очень важен третий критерий. В основном все хотят сделать всё более дешево, более быстро. И начинают забывать про качество работ» — посетовал эксперт, добавив, что в своём выступлении он сфокусируется на критерии качества.

Качество работ

Что такое качественные работы по лазерному сканированию? Сергей Бакунов привёл довольно простое объяснение: качественный результат работ подразумевает выполнение требований заказчика, которые должны быть закреплены в техническом задании. При формировании технического задания существует три этапа:

• Сбор данных

В них входят БТИ-планы, исполнительные чертежи, фотографии, топосъёмка, генпланы, ситуационный план и пр. Все эти материалы позволят исполнителям более точно оценить сроки и стоимость работ.

• Цель проекта

Прописанная цель проекта значительно поможет исполнителям проводить работы по измерению объекта. Например, если заказчик пропишет в качестве цели определение несущих конструкций, то грамотный исполнитель сразу поймёт, что ему делать, и начнёт задавать нужные водные вопросы, чтобы понять фронт работ.

Если не уточнять цели, то исполнитель лазерного сканирования будет перерабатывать «в полях», что повысит общую стоимость его услуг.

• Требования к облаку точек

Описание этого критерия Сергей Бакунов раскрыл намного подробнее предыдущих пунктов, рассказав о локальной и абсолютной точности, комбинированной съёмке, способах борьбы с шумом, требованиях к плотности и цвету облака и пр.

Точность облака

Это требование делится на две категории: локальная и абсолютная точность. Облако с локальной точностью получают с помощью оборудования с одной станцией сканирования. Она зависит от технических характеристик прибора, заложенных производителем.

Облако точек с абсолютной точностью — это обработанное, сшитое и зарегистрированное облако, элементы которого были собраны со всех станций сканирования. Именно такой массив данных передаётся заказчику, по которому он в последствии разрабатывает 3D-модель или обмерные чертежи.

Как добиться максимальной точности облака точек? Один из вариантов — это комбинированная съёмка с электронными тахеометрами. Их скорость измерений в почти в 5-10 раз медленней, чем у сканера: 40 тысяч точек в секунду по сравнению с минимальной характеристикой сканера в 500 тысяч в секунду. Однако тахеометры компенсируют этот недостаток намного более высокой точностью. При использовании сканирующего тахеометра также не обязательно соблюдать правило по перекрытию между станциями.

Для достижения максимальной точности будет достаточно создать замкнутый контур из тахеометров вокруг объекта, провести измерения и «вшить» в получившийся каркас облако точек, полученное с помощью наземно-лазерного сканирования.

Устранение шума

«Шум — это отклонения любых значений от идеальной поверхности» — объяснил Сергей Бакунов.

Шум может появиться из-за низких характеристик оборудования или из-за особенностей поверхности измеряемого объекта. Так, например, будет достаточно сложно качественно отснять металлическую поверхность: контур объекта может быть нечётким. Избежать эту проблему можно с помощью качественного оборудования, такого как электронный тахеометр Leica SX-10.

Устранение шума сыграет вам в дальнейшем на руку: создавать высокополигональную 3D-модель будет намного проще на основе «чистого» облака точек. Разработка обмерных чертежей также пройдёт с меньшими трудозатратами.

Плотность облака точек

От плотности концентрации точек на одном участке зависит степень детализации облака. Понимать уровень детализации очень важно для достижения цели, поставленной заказчиком. Чем больше плотность, тем выше детальность и тем больше времени потребуется на сканирование. Файлы облаков точек с высокой плотностью также занимают много места в хранилище.

«Если вы постоянно занимаетесь лазерным сканированием, у вас должно быть где-то 500 терабайт хранилища, куда вы сможете это всё отправлять,» — посоветовал своим слушателям Сергей Бакунов, отметив, что лучше хранить данные сканирования некоторое время, так как заказчик может запросить их уже после завершения проекта.

Цвет облака точек

Облако точек можно создать в цветном или чёрно-белом виде. Чёрно-белого облака точек будет достаточно для создания обмерных чертежей и разработки 3D-модели.

Но если заказчик в требованиях прописал нанесение на чертежи дефектов здания в виде трещин, сколов и пр., то увидеть их в чёрном-белом облаке будет намного сложнее. Для этой цели как раз подойдёт сканирование в цвете. Недостаток цветного сканирования заключается в долгом времени исполнения. Кроме того, его лучше всего проводить при хорошем освещении.

Теневые зоны

Практически на любом объекте есть движущиеся элементы, растительность и другие помехи, закрывающие обзор оборудованию. Этот аспект также нужно прописывать в техническом задании. Например, наличие затенённых участков допускается в объёме не более 20% от площади сканируемых поверхностей.

Этот пункт важно прописывать, потому что многие здания, по которым нужно создать облако точек, находятся в заброшенном и захламлённом состоянии. И если вы пропустите этот пункт в техническом задании, то заказчик может не обратить внимание на подобное состояние зданий. Но если обратит, то может попросить исполнителя лазерного сканирования расчистить мусор своими силами.

Сегментация облака точек

Сергей Бакунов ещё раз подчеркнул, что при трёхмерной съёмке можно получить много шума и ненужной информации: растительность, движущиеся элементы, дубликаты элементов в виде отражений, получающиеся при сканировании зеркальных поверхностей. Чтобы избежать этой ситуации, заказчик должен прописывать в техническом задании состав нужных ему элементов.

Сроки работ

Длительность проведения работ зависит от следующих трудозатрат:

• Съёмка

Подрядчик по лазерному сканированию рассчитывает площадь объекта и на основе этих данных определяет, сколько времени он затратит на измерение с учётом цвета облака точек, необходимости в дополнительных фотографиях объекта и привязке облака в систему координат.

• Обработка

Рассчитывается время на регистрацию, «раскрашивание» и сегментацию данных на этажи, помещения и пр.

• Результат

Время, затрачиваемое на разработку обмерных чертежей и 3D-модели объекта, также учитывается при расчёте сроков работ.

Заключительное слово

Своё выступление Сергей Бакунов завершил парой слов о стоимости проекта:

«Сколько что стоит, решает рынок. У нас обычно просят сделать дёшево и быстро. Чертёж можно сделать и за 15-20 минут. Но здесь надо понимать, что если вы хотите сделать как можно дешевле и быстрее, значит, вы получите менее качественный продукт».