С точностью до миллиметра. Лазерное сканирование становится неотъемлемой частью BIM-проектов
Цифровизацию строительной отрасли почти невозможно представить без использования точных и быстрых данных инженерно-геодезических изысканий, максимальной детализации окружающего пространства и объектов. Получить подобные сведения помогает трехмерное лазерное сканирование.
В рамках данной технологии можно проводить измерения с миллиметровой точностью и скоростью до 1 млн точек в секунду, и сразу же обрабатывать их специализированными программами. Выделяют три вида лазерного сканирования. Первый и наиболее распространенный – наземный. Съемка проводится статичным прибором. Мобильное лазерное сканирование производится в движении. Оно зарекомендовало себя при работе на линейных сооружениях: автодорогах, железнодорожных путях и т.д. Третий вид лазерного сканирования - воздушное. Осуществляется оно с борта летательного аппарата и применяется в случае необходимости съемки больших площадей, вне зависимости от сложности рельефа и природных условий местности.
BIM ускоряет
Коммерческий директор компании КубартаТМ Роман Старостенко отмечает, что в подавляющем большинстве случаев заказчики применяют лазерное сканирование в строительстве. В особенности оно целесообразно, когда объект сканирования уже существует в какой-то стадии и с ним нужно произвести определенные манипуляции. Кроме того, сканирование используется и в однокомнатных квартирах при создании дизайн - проекта, и на промышленных предприятиях при реконструкции или техническом перевооружении, и при реставрации объектов культурного наследия. «С помощью данной технологии мы оперативно выполняем обмерные работы и фиксируем текущее положение сетей и конструкций. Трехмерное сканирование дает огромное количество информации, ранее недоступной при обычном обмере, а общая стоимость остается такой же, как и была раньше, при традиционных обмерах», - рассказывает он.
По словам генерального директора ООО «СЭС» Максима Филиповича, основные заказчики — это проектные и строительные организации, которые решают задачи по актуализации исполнительной документации для последующей реконструкции объектов и контроля качества строительства зданий и сооружений. Важнейшим фактором, влияющим на стоимость и сроки производства работ методом лазерного сканирования, является подробное техническое задание. Расширение спроса на данную технологию, отмечает эксперт, напрямую связано с техническим обеспечением и подготовкой персонала заказчика для работы с облаками точек и 3d моделями. В области строительства, архитектуры и промышленности приоритет у наземного лазерного сканирования, благодаря точности и плотности данных. Преимущества воздушного и мобильного сканирования состоят в их скорости, например, при съёмке рельефов местности.
«Лазерное сканирование используется уже не первое десятилетие, однако в последнее время, с внедрением BIM, оно стало использоваться намного чаще, т.к. получаемые результаты наилучшим образом «вписываются» в эту идеологию. Поэтому и применение лазерного сканирования становится оправданным везде, где начинает внедряться информационное моделирование. Сама технология позволяет значительно сократить время производства работ и повысить качество конечных результатов», - отмечает ведущий специалист ООО «Геодезические приборы» Григорий Жуков.
Между тем, по мнению генерального директора ЗАО «ЛенТИСИЗ» Николая Олейника, основным критерием целесообразности по-прежнему является готовность потребителя к работе с лазерными технологиями. Далеко не все проектные организации имеют необходимые навыки и инфраструктуру для работы с данными сканирования. В настоящее время основным потребителем 3D-продукта являются компании, уверенно работающие в современных BIM, ГИС-системах, а также комплексах 3D – моделирования.
«Также важным фактором является экономическая составляющая. Несмотря на очевидные преимущества воздушного и мобильного лазерного сканирования, высокая стоимость оборудования и жесткие требования к квалификации специалистов сужают выбор метода 3D-сканирования чаще всего до самого доступного – наземного. Перечень задач, которые способно решить 3D-сканирование растет, одновременно растет и число специалистов, использующих трехмерные модели, формируя спрос на выполнение работ с применением лазерных технологий»,- добавляет он.
Сделать выбор
Специалисты отмечают, что очень важно правильно подобрать оборудование для лазерного сканирования. При этом, каким бы суперсовременным оно ни было, основной составляющей успеха остается квалификация инженеров, проводящих полевые работы и камеральную обработку данных. Есть и другие важные нюансы, которые влияют на качество съемки, и в целом на профессиональную репутацию производящей ее организации.
По словам Романа Старостенко, многим компаниям сложно запастись оборудованием на все случаи жизни, поэтому при выборе исполнителя на лазерное сканирование есть смысл больше ориентироваться на отзывы и рекомендации клиентов и коллег, на портфолио потенциального исполнителя, чем на заявленный или представленный приборный парк. «Парк оборудования для лазерного сканирования требует стандартного технического обслуживания, как и любые измерительные приборы. Все сканеры должны проходить ежегодные поверки и иметь соответствующие сертификаты. Сложность заключается в другом. При достаточно высокой стоимости оборудования, пока его практически невозможно застраховать, а риск повредить его очень высок. Поэтому бережное и ответственное отношение сотрудников к приборам сканирования – это приоритет сканирующей организации», - подчеркивает эксперт.
К выбору оборудования действительно стоит подходить с особой тщательностью, констатирует Григорий Жуков, т.к. технические характеристики представленных на рынке приборов часто указываются кратко. Как и при выборе электронного тахеометра, стоит обращать внимание не только на линейную точность дальномера, но и на погрешность угломерного блока, что не редко явно не указывается производителями сканирующих систем. Время и скорость сканирования также стоит подробно рассмотреть в различных режимах, а не руководствоваться цифрами, взятыми из спецификации к прибору.
«Если говорить про стационарное сканирование, то в своей работе, несмотря на присутствие в нашем парке приборов нескольких производителей, мы продолжаем наиболее активно использовать уже хорошо зарекомендовавший себя сканер Topcon GLS-2000. Он до сих пор по совокупности своих параметров превосходит аналоги, технические характеристики которых «на бумаге» могут казаться предпочтительнее. Также в этом году у нас появился уникальный прибор – робосканер GTL-1000. Это роботизированный тахеометр с интегрированным компактным высокоскоростным сканером, благодаря которому мы смогли в разы сократить время производства работ по сканированию, например, на строительной площадке», - сообщил Григорий Жуков.
Внимательно стоит подходить и к процессу передачи данных лазерного сканирования, отмечает Максим Филипович. «В нашей организации для этих целей используются популярные программные комплексы: Leica Cyclone, Autodesk ReCap, Autodesk Revit. По требованию заказчика выполняется конвертация 3D данных в необходимый цифровой формат. На данный момент критических и неразрешимых проблем искажения данных нет. Важным критерием для заказчика является скорость и точность пространственных данных, поэтому предпочтение стоит отдавать ведущим производителям оборудования для 3d сканирования, таким как Leica Geosystems, Trimble, Riegl. Оборудование подлежит обязательной ежегодной поверке и калибровке с получением соответствующего сертификата», - добавляет он.
По словам Николая Олейника, на данный момент нет единого мнения о приоритетных программных продуктах для внедрения цифровых технологий. Каждая организация выстраивает алгоритм обработки пространственных данных с учетом своих дополнительных нужд и требований. Несмотря на то, что лазерные технологии стали активно использоваться более десяти лет назад, проблема передачи данных специалистам смежных областей все еще актуальна. Эффективные варианты обмена и обработки данных предлагают и сами производители оборудования. «В ЗАО «ЛенТИСИЗ» комплекс обработки и обмена информацией реализован на базе ПО Leica Geosystems. Данная система позволяет эффективно и без потерь работать с большими объемами (до нескольких сотен Гб) информации. Неоспоримыми преимуществами этого продукта являются функциональность, оптимизированные форматы Leica и серверное ПО, позволяющие оперативно подключать к работе над проектом не только своих специалистов, но представителей заказчика», - подчеркнул гендиректор компании «ЛенТИСИЗ».
МАТЕРИАЛЫ ПО ТЕМЕ:
Перспективы применения лазерного сканирования
В особых условиях. Проблемы геодезические изыскания на застроенных территориях
На новом уровне
За счет внедрения «цифры» новые геодезические приборы стали более технологичными. Однако значительная часть такого оборудования производится в зарубежных странах и не всегда доступна по цене геодезистам.
За последние 10–15 лет рынок геодезических приборов значительно изменился. Уже использующееся специалистами оборудование получило электронную начинку. Также появились приборы, о которых ранее геодезисты даже мечтать не могли.
Быстрее и точнее
По словам генерального директора ООО «Геодезические приборы» Михаила Алексеева, в настоящее время при выполнении геодезических работ наблюдается тенденция повышения эффективности производства за счет внедрения цифровых технологий. Решению этой задачи и способствуют современные геодезические средства измерений, такие как электронные тахеометры, спутниковая аппаратура, лазерные сканеры. Они дают возможность проводить исследования более точно и в сжатые сроки.
Так, отмечает Михаил Алексеев, выпускаемые сейчас модели электронных тахеометров имеют безотражательный режим работы дальномерного канала. Причем у большинства моделей дальность измерений при использовании этого режима составляет не менее 500 м, а у некоторых – может достигать 2 км. Также у этих приборов существенно увеличился объем памяти, появилась возможность подключения внешних накопителей информации и отказа от кабельных соединений. Заметно расширилось применение роботизированных моделей, позволяющих дистанционно управлять процессом измерений и повышать производительность работ.
«Пользовательский сегмент спутниковой геодезической аппаратуры опирается сегодня на многочастотные и многосистемные спутниковые приемники интегральной конструкции, включающей и антенну GPS (GNSS), и элементы питания, и модемы, и модуль Bluetooth. Активно развиваются сети базовых станций, и открывается возможность работы с одним спутниковым приемником. Такие сети, в частности, созданы в Петербурге и Ленобласти», – отмечает Михаил Алексеев.
По словам экспертов, также в геодезическом сопровождении строительства начали активно использоваться комплексные системы, реализующие BIM-технологии. В качестве источников измерительной информации в этих системах используются лазерные 3D-сканеры, а также беспилотные летательные аппараты (БПЛА) с установленными на них различными датчиками, в том числе фотокамерами, сканерами и т. д.
Руководитель конструкторского бюро Optiplane Кирилл Яковченко рассказывает, что геодезисты уже сейчас применяют в качестве БПЛА с использованием методов фотограмметрии квадрокоптеры (для небольших площадей) и самолеты-планеры (для протяженных крупных объектов). «Для использования планера требуется квалификация пилота самолета, которой большинство геодезистов не обладает, и быстро получить ее невозможно. Поэтому геодезисты раньше вынуждены были для больших площадей либо нанимать пилотов, либо делать все по старинке наземным способом. Сейчас наиболее удобным и универсальным промышленным БПЛА является винтокрыл, который позволяет использовать все плюсы квадрокоптера и в то же время имеет большую дальность полетов для съемки больших площадей. На сложных участках гибридный дрон в 5–10 раз выгоднее квадрокоптера», – добавляет он.
Цена вопроса
Значительная часть современного высокотехнологичного геодезического оборудования производится в зарубежных странах. Как отмечают игроки рынка, процесс импортозамещения в данном сегменте развивается весьма слабо.
Сама стоимость ряда видов оборудования за последние 3-4 года несколько снизилась. Это связано с более глубоким и масштабным проникновением «цифры» во многие отрасли и, как следствие, удешевлением этого процесса. Тем не менее, новые приборы не всегда доступны по цене российским геодезическим организациям. Для небольших компаний приобретение такой техники – большие финансовые затраты, хотя потом они чаще всего окупаются.
Заместитель генерального директора ООО «Гильдия Геодезистов» Сергей Лазарев отмечает, что сейчас наиболее активно в геодезии применяются электронные тахеометры и приемники GPS, GNSS. По его мнению, за последние 10 лет и те, и другие действительно немного преобразились, хотя и без добавления инновационных функций, которые сильно ускорили бы работу. «Очень сильно подешевело GPS-оборудование. Так, 10 лет назад комплект стоил от 1 млн рублей, а теперь можно купить его за 150–300 тыс. И это при том, что стоимость отечественной валюты гораздо ниже, чем раньше. Электронные тахеометры также изменились в лучшую сторону, но без такого резкого снижения цены. Это связано с тем, что это – оптические приборы, которые требуют очень серьезного оптико-механического производства. Другое дело GPS, где почти весь прибор состоит из одной микросхемы. К сожалению, инновационные роботизированные оптические приборы плохо приживаются в России, ввиду кризисного состояния строительного рынка, а следовательно, и рынка инженерных изысканий. Так, на стройплощадках в Европе почти все тахеометры – новые и роботизированные, а у нас 5–15-летние модели. Другие приборы компании просто не могут себе позволить», – полагает он.
Сергей Лазарев также вспоминает, что недавно на выставке он видел простой квадрокоптер, но с установленной мобильной GPS-антенной. Таким образом, из-за дешевизны GPS-микросхем появились новые дешевые летательные аппараты для точной аэрофотосъемки небольших территорий (8–10 га). «Правда, вряд ли они смогут изменить ситуацию на рынке. Не так давно в Петербурге введен запрет на полеты БПЛА в городском пространстве, а получение разрешения – крайне утомительный и долгий процесс», – отмечает специалист.
Напомним, в 2016 году на федеральном уровне уже были ограничены возможности использования БПЛА. Согласно принятому закону, аппараты, взлетная масса которых более 250 г, должны быть зарегистрированы и сертифицированы. В госорган необходимо предоставить план полета и получить отметку о его согласовании. Однако в настоящее время эти правила использования БПЛА как гражданами, так и многими организациями не исполняются. Тем не менее, представители геодезических компаний опасаются, что их беспилотники стоимостью в несколько сотен тысяч рублей могут быть без предупреждения сбиты сотрудниками правоохранительных органов.
Мнение
Сергей Лазарев, заместитель генерального директора ООО «Гильдия Геодезистов»:
– Серьезного процесса импортозамещения в производстве приборов для геодезии не существует. На заводе УОМЗ в Екатеринбурге выпускают тахеометры. Также в России осуществляется производство приборов фирмы Leica, но это скорее очень крупная «узловая сборка». Ряд российских компаний производит GNSS-оборудование, заказывая комплектующие в Китае и США. В общем и целом, производства полного цикла приборов для гражданских геодезических работ у нас нет. Возможно, существует такое военное производство для ГЛОНАСС-приемников, но это не массовый сегмент. Выбор геодезиста очевиден – это использование импортной техники.
БКДК: стабильный рынок в ожидании взлета
Большепролетные клееные деревянные конструкции (БКДК) –
уникальный материал, с каждым годом увеличивающий свою долю рынка по всему миру.
При этом на строительном рынке России БКДК занимают довольно скромное место, чему, по мнению экспертов, есть ряд объективных причин.
Долговечно, прочно, красиво
БКДК были изобретены еще в начале XX века в Германии, где их использовали при строительстве объектов железнодорожной инфраструктуры. Основным недостатком первых таких конструкций была высокая подверженность материала деформации под воздействием атмосферных осадков и агрессивных сред.
Поэтому массовое использование БКДК в строительстве началось лишь в середине ХХ века, после изобретения целого ряда химических составов для защиты древесины.
По словам директора по маркетингу ООО «Большепролет» Екатерины Фурман, БКДК целесообразно использовать в пролетах длиной от 8 м, что актуально для самых разных помещений, где нет возможности поставить опоры для устройства кровли и перекрытий.
Сегодня эти конструкции находят применение в самых разных областях строительства по всему миру. «БКДК имеют широкую область применения и активно используются при строительстве спортзалов, аквапарков, бассейнов, складов, жилых помещений. Помимо этого, они имеют повышенную химическую и огнестойкость по сравнению с металлическими и железобетонными конструкциями и могут быть использованы для складов материалов с повышенной химической активностью. Также клееные конструкции – стильный элемент декора, который, неся конструкционные нагрузки, отлично смотрится практически в любом интерьере, не требуя дополнительной отделки», – отмечает директор «Первой Загородной Компании» Андрей Кирюшин.
В России и в мире
По данным экспертов, в западных странах более 70% спортивных сооружений, концертных залов и стадионов и других крытых большепролетных зданий возводятся по технологии БКДК. Количество же таких зданий исчисляется тысячами.
К наиболее известным объектам можно отнести такие сооружения, как концертный зал Z´enith de Paris, испанский отель Metropol Parasol, железнодорожный вокзал в Берне (Швейцария), целый ряд куполообразных складских помещений (в Италии внешний диаметр купола одного из них составляет 144 м, а высота – почти 40 м), множество офисных и, конечно, жилых зданий.
Норвегия может похвастаться самым высоким в мире зданием, построенным по технологии БКДК. В марте 2019 года состоялось открытие делового центра Mjоstаrnet Tower в Брюмундале. Высота 18-этажного здания (площадью 11,3 тыс. кв. м) составляет 85,4 м.
В России объемы строительства объектов по данной технологии пока значительно отстают от зарубежной практики. О скромной востребованности таких конструкций на строительном рынке свидетельствуют и объемы производства – по данным экспертов Step Change Consulting, ежегодно в стране выпускается около 420 тыс. куб. м клееных конструкций из цельной древесины и 150 тыс. кв. м LVL-бруса – порядка 4–5% от мирового объема производства.
Между тем отечественные разработки в области БКДК начались еще в 1930-х годах. Но железобетон на время вытеснил «деревянные» технологии из массового строительства, однако постепенно они опять стали востребованы. Из них в военные и послевоенные годы по проектам Центрального НИИ промышленных строительных материалов в стране строились промышленные и производственные помещения, мостовые пролеты и т. д. После распада советской экономики такое строительство фактически прекратилось и получило новый виток развития лишь в новом веке.
По словам генерального директора Ассоциации деревянного домостроения Олега Паниткова, сегодня отношение к деревянному домостроению пусть небыстро и непросто, но меняется. «Мы уходим от образа некой баньки, простенького бревенчатого сруба к современным конструкциям и строительству, которое отличается качеством и скоростью, архитектурной привлекательностью и экономичностью, эффективностью и экологичностью, а главное – обеспечивает высокое качество жизни», – считает он.
Проблемы и перспективы
Одной из проблем, тормозящих развитие строительства с использованием БКДК в России, эксперты называют несовершенство законодательства.
«По нормам, действующим на территории РФ, эти конструкции должны иметь многократный запас прочности, из-за чего приходится увеличивать объем исходного материала, что ведет к удорожанию продукции. Нормы не менялись с советских времен, недавние поправки (сделанные в 2012 и 2014 годах) несущественны. Европейцы уже давно привели в соответствие с реалиями нормативную базу для применения БКДК, мы пока ожидаем», – говорит Екатерина Фурман.
Еще одной причиной низкой востребованности БКДК в России можно считать инертность мышления потенциальных заказчиков, которая сформировалась под влиянием многолетней самодеятельной работы компаний, занимающихся деревянным домостроением без соблюдения каких-либо технических норм и правил.
И, наконец, свою роль играет недостаток опыта, во многом утерянного за десятилетия. Так, если грамотно спроектировать объект с применением БКДК в стране может несколько организаций (ЦНИИСК им. В. А. Кучеренко, университеты Санкт-Петербурга, Москвы и Нижнего Новгорода), то вот архитекторов, готовых работать с данной технологией, пока недостаточно, говорят эксперты.
В ожидании взлета
Даже с учетом всех перечисленных проблем очевидные достоинства БКДК постепенно способствуют их возвращению на рынок. За последние годы в стране возведен целый ряд достойных объектов, не уступающих лучшим иностранным образцам.
Одной из первых ласточек стал казанский Дворец водных видов спорта, который построили к Универсиаде 2013 года. Далее с применением БКДК были построены аквапарк в Новосибирске, ледовая арена во Владивостоке, Олимпийская бобслейная трасса в Сочи, спортивно-концертный комплекс «М-1 Арена» в Петербурге и целый ряд спортивных объектов по программе «Газпром – детям». Компания Good Wood в 2014 году возвела самое высокое офисное здание из древесины в России – Good Wood Plaza, высотой 19,7 м.
Драйвером дальнейшего развития рынка БКДК могло бы выступить жилищное строительство. Тем более, что «увеличение применения деревянных конструкций» входит в число задач, ставящихся перед отечественной строительной отраслью нацпроектом в жилищной сфере. Но нока что здесь все упирается в недоработки российского законодательства. Тем не менее, проблема решается – участники рынка ждут завершения работы над целым пакетом необходимых документов.
По мнению технолога корпорации «Русь» Сергея Шинкаренко, еще одним из направлений развития российского рынка БКДК может стать мостостроение. Сегодня в России капитальных мостов из древесины практически не строится, даже в лесных районах страны, тогда как в Европе подобные сооружения весьма распространены, а их срок эксплуатации нередко превышает 50 и более лет.
Мнение
Екатерина Фурман, директор по маркетингу ООО «Большепролет»:
– Спрос на большепролетные конструкции сегодня достаточно устойчив, без значительных колебаний. Сказывается тенденция роста доверия к подобным зданиям – они сами себя демонстрируют, как, к примеру, внушительные по своим размерам и архитектурному исполнению спортивные дворцы. Заказчику БКДК при выборе поставщика в первую очередь следует обращать внимание на доверие рынка. Если в открытом доступе поставщик публикует информацию о выполненных объектах и устойчивой деятельности, то можно включить его в список претендентов. Далее обратить внимание стоит на удаленность предприятия от места строительства – транспортировка таких крупногабаритных изделий стоит дорого.
Андрей Кирюшин, директор «Первой Загородной Компании»:
– Заказчику стоит обратить внимание на репутацию поставщика, соблюдение им технологии производства, качество поставляемой продукции, а также на общую стоимость предложения. Нередки случаи, когда продавец манипулирует ценой кубометра, а она, как правило, не учитывает всех нюансов и неточно отображает стоимость заказа в целом.