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
«Баррикада»: качество на высоте
АО «ПО «Баррикада», являющееся ведущим производителем железобетонных изделий в СЗФО, модернизировало производство и увеличило объемы выпуска аэродромных плит (или ПАГ – плит аэродромных гладких). Предприятие из Гатчины уже определено единственным поставщиком ПАГ для нужд Министерства обороны РФ
и активно работает с другими заказчиками.
АО «Производственное объединение «Баррикада» продолжает совершенствовать и расширять объемы выпуска продукции. В частности, несколько месяцев назад на предприятии были модернизированы линии производства аэродромных железобетонных плит. Данная продукция уже нашла своих клиентов. Технологические мощности завода позволяют выпускать ПАГ в большом объеме под запросы заказчика.
Напомним, ПО «Баррикада» имеет более чем вековую историю. В 1907 году в Санкт-Петербурге оно было создано как завод по производству цементных труб фирмы «Андрей Б. Эллерс». В 1922 году переименовано в «Баррикаду». В годы Великой Отечественной войны предприятие выпускало железобетонную продукцию, которая использовалась при обороне Ленинграда. В послевоенные годы предприятие, у которого было несколько площадок, в том числе в Ленобласти, в огромном масштабе занималось изготовлением ЖБИ, необходимых для жилищного и промышленного строительства.
После распада СССР «Баррикада», как и многие другие промышленные предприятия страны, испытала на себе серьезный производственный кризис. В двухтысячные пережила несколько объединений и реорганизаций. К 2018 году у организации осталась одна площадка в Гатчине, но и она находилась не в лучшем состоянии. Вдохнул в предприятие жизнь новый собственник – московская строительная компания «ТОРОС» («Тушинское объединение по ремонту, отделке, строительству»). Инвестор и управленческая команда сразу же занялись модернизацией производства и оптимизацией технологических процессов, при этом, что тоже важно, были сохранены рабочие места. За относительно небольшой период «Баррикада» нарастила объемы выпуска продукции и сейчас является ведущим производителем ЖБИ в Северо-Западном федеральном округе.
В интересах государства
Отметим, что для выпуска высококачественных плит ПАГ «Баррикада» произвела модернизацию оборудования. В частности, действующая немецкая линия компании Weckenmann была укомплектована специально разработанными для предприятия новыми формами итальянской фирмы Plan и дополнена вибростолом российской разработки с применением новых усиленных вибраторов ярославского завода «Маяк».
Кроме того, в рамках импортозамещения были закуплены и установлены два кантователя у ООО «Конформ» и ООО «ЛенСРМ». Также специалисты «Баррикады» изменили принцип действия виброплощадки, изменив технологию вибрации при производстве ПАГ.
Качество продукции ПО «Баррикада» подтверждает партнерство с государственными структурами. В декабре 2018 года на основании постановления Правительства РФ предприятие было определено единственным поставщиком аэродромных плит в интересах Министерства обороны. Контракт был подписан до 2022 года. Он обеспечивает компанию стабильной загрузкой на ближайшие годы.
Стоит добавить, что заказчиками ПАГ «Баррикады» являются не только военные структуры, но и коммерческие организации. Дело в том, что данный вид железобетонных конструкций, помимо обустройства сборных постоянных и временных покрытий аэродромов и аэропортов, применяется и в дорожном строительстве. В частности, ПАГ используются при возведении площадок больших терминалов под автотранспорт высокой тоннажности. В отличие от обычных дорожных плит, аэродромные отличаются большей прочностью и надежностью.
Качество под контролем
В настоящее время на ПО «Баррикада» выпускается вся линейка номенклатуры ПАГ в соответствии с ГОСТ 25912-2015. Она подразделяется на ПАГ-14, ПАГ-18, ПАГ-20 с размерами 6,0х2,0 и толщиной соответственно 140, 180 и 200 мм. Выбор толщины плиты зависит от условий эксплуатации.
Для достижения высоких качественных характеристик продукции на предприятии «Баррикада» в полном соответствии с требованиями нормативной документации организованы входной, операционный и приемочный контроли. Входной включает строгий контроль качества поступающих сырьевых материалов и комплектующих. Операционный – контроль продукции на промежуточных этапах производства. Он проводится при изготовлении бетонной смеси, арматурных изделий, подготовки формовочной оснастки, армировании и формовании изделий и осуществлении тепловой обработки. Приемочный контроль оценивает соответствие геометрических параметров и фактических характеристик бетона заданным проектным. Помимо этого, в обязательном порядке проводятся испытания готовых изделий на жесткость и трещиностойкость.
Отгрузка продукции осуществляется в любые регионы страны. Предприятие соблюдает высокие стандарты качества выпускаемой продукции и гарантирует клиенту надежность и своевременность поставки.
Мнение
Алексей Мицул, коммерческий директор АО «ПО «Баррикада»:
– Аэродромные плиты более долговечны, надежны и безопасны по сравнению с дорожными с точки зрения соприкосновения поверхности и транспортного средства. Таким образом, высокая прочность ПАГ обеспечивает долгий срок их службы. Дополнительным преимуществом аэродромных плит является их многоразовое использование. Чтобы обеспечить погрузку, транспортировку и выгрузку железобетонных изделий, мы предлагаем различные способы доставки продукции до объекта заказчика. В том числе грузовые автомобили-шаланды с повышенной вместительностью, бортовые маневренные машины, а также железнодорожный транспорт (ж/д вагоны). Кроме того, прорабатывается доставка морским путем в удаленные уголки России.
Новые перспективы
АО «ПО «Баррикада» 31 июля 2019 года подписало лицензионное соглашение с австрийской компанией «DELTA BLOC» на использование лицензионной продукции системы сборных бетонных защитных ограждений DELTA BLOC. Также предприятие получило исключительные права на производство, использование и продажу всех видов продукции «DELTA BLOC» в СЗФО.
Изделия DELTA BLOC – это временные и постоянные дорожные ограждения, а также ограждения для мостов, переходные соединительные элементы, встроенные шумозащитные экраны.
Использование конструкций DELTA BLOC значительно сокращает ущерб от ДТП. Защитные ограждения обеспечивают пассивную безопасность на дорогах, удерживая автомобиль на проезжей части и тем самым предотвращая его опрокидывание или непреднамеренный съезд с дороги. Выбор и установка тех или иных видов барьерных конструкций зависят от типа дороги, условий движения, уровня опасности, разрешенной скорости и многих других параметров.
Применение данных сборных бетонных систем ограждений возможно на мостовых сооружениях как с обеих сторон проезжей части, так и на центральной разделительной полосе, путепроводах, эстакадах.
Основной особенностью изделий DELTA BLOC является возможность их монтажа без крепления к дорожному и мостовому полотну. Это значительно снижает нагрузки, действующие на несущие конструкции моста в случае динамического воздействия при столкновении автомобиля с ограждением. В отдельных случаях, чтобы избежать смещения элементов под воздействием вибрации мостов, необходима лишь их фиксация креплением не больше 6-13 см.
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.