Skaning laserowy budynków — czyli obiekt zawsze pod ręką

Dobra inwentaryzacja budynku pozwala zaoszczędzić sporo czasu i nerwów na późniejszych etapach fazy projektowania, do których jest wykorzystywana. Niestety tradycyjne metody pomiarowe mają szereg wad, które bezpośrednio oddziałają na klienta indywidualnego czy biuro projektowe. Skaning laserowy 3d i jego szerokie zastosowanie w budownictwie eliminuje te wady i wnosi szereg nowych wartości.

Bieżący dostęp do budynków i zabytków

Dokładny pomiar, jaki dostarcza skaner laserowy w postaci chmury punktów, jest dosłownie cyfrowym zapisem wszystkich widocznych elementów budynku z dnia wykonania pomiaru. Co to oznacza w praktyce? Że dysponujemy wszystkimi niezbędnymi informacjami do wykonania dokumentacji i mamy je dosłownie na wyciągnięcie ręki. W każdej chwili jesteśmy w stanie wczytać chmurę punktów, dokładnie obejrzeć i przeanalizować opracowywany budynek oraz wykonać na niej nieograniczoną przekrojów.

Niwelujemy problem konieczności ponownego wyjazdu do opracowywanego budynku na skutek na przykład, niezapisania wymiaru lub niezwrócenie uwagi na elementy budynku istotne dla późniejszych faz projektowych.

Chmura punktów może zostać wczytana do środowiska bezpośrednio CAD lub BIM, lub przeglądania całej, lub jej pojedynczych stanowisk w przeglądarkach, które dostarczy Ci firma wykonująca skanowanie laserowe budynków w ramach swojej usługi.

Chmura punktów w programie ArchiCAD

Chmura punktów w programie AutoCAD

Przeglądarka chmur punktów

Zawsze dokładny pomiar w krótkim czasie

Korzyścią, jaką daje skanowanie laserowe (laser scanning), jest stosunek pozyskanej ilości danych do krótkiego czasu, w jakim są zbierane, a to wszystko przy zachowaniu najwyższej możliwej dokładności. Ale jak to możliwe?

Skanery laserowe wysyłają miliony punktów pomiarowych i zbierają szereg informacji o wszystkim, co się wokół niego znajduje ze swojej perspektywy. W ciągu zaledwie kilku minut są w stanie pozyskać informacje o m.in.

• konstrukcji budynku,
• konstrukcji dachu, więźbie dachowej
• zagospodarowaniu terenu
• stolarce okiennej i drzwiowej
• wyposażeniu pomieszczeń
• wykończeniu posadzki
• ugięciach, deformacjach i odkształceniach np. stropu, ścian, elewacji
• uszkodzeniach i ubytkach np. na elewacji, w tynku
• zagospodarowaniu terenu

Skaning laserowy to brak zaskoczeń

Dzięki ilości danych, jakie dostarcza skanowanie laserowe, nie jesteśmy nieprzyjemnie zaskakiwani rozbieżnościami pomiędzy pomiarem a stanem rzeczywistym. Skanery laserowe wręcz bezlitośnie zabierają rzeczywistość w postaci chmury punktów, przedstawiając sytuację taką, jaka naprawdę występuje.

Ogranicza to ryzyko błędnego zaprojektowania nowych elementów, do istniejącego obiektu i licznych problemów wynikających z nich na późniejszym etapie realizacji inwestycji.

Skanowanie laserowe trudno dostępnych miejsc

Skaner laserowy pozwala na pomiar trudno dostępnych i często niebezpiecznych miejsc. W przypadku starych obiektów zdarzają się miejsca niebezpieczne dla człowieka takie jak np. zerwania stropu czy niepewny grunt na więźbie dachowej. Bardzo niebezpieczne miejsca, których na pewno każdy z nas chciałby uniknąć podczas inwentaryzacji.

W przypadku skanera to możliwe, ponieważ skaner zbiera informacje na odległość kompletnie bezdotykowo. Wystarczy, że element budynku będzie w polu widzenia skanera laserowego i zostanie on zapisany w postaci chmury punktów.

Nie tylko wpływa to na bezpieczeństwo, ale także pozwala zinwentaryzować miejsca, do których człowiek nie byłby w stanie wejść np. wnętrze zbiornika przemysłowego.

Skanowanie laserowe zbiornika na mąkę

Skanowanie laserowe zbiornika na mąkę

Wnętrze jednego ze zbiorników — widok z „oka” skanera

Przekrój zbiorników na mąkę — widok chmury punktów

Jakie są rodzaje skanowania laserowego (laser scanning) ?

• Mobilny skaning laserowy — skanowanie skanerem zainstalowanym na samochodzie lub skanerem typu SLAM
• Naziemny skaning laserowy — skanowanie skanerem na statywie geodezyjnym.
• Lotniczy skaning laserowy — skanery laserowe montowane na pokładzie samolotu

Do jakich zastosowań się je wykorzystuje?

Naziemny skaning laserowy sprawdza się idealnie w przypadku skanowania różnej maści budynków i zabytków. Ze względu na kompaktowe rozmiary skanera możemy go zabrać dosłownie wszędzie. Do każdego pomieszczenia, na dach czy na suwnicę zakładu. Ponadto jest to metodologia, która cechuje się najwyższą precyzją zbieranych punktów pomiarowych, ponieważ stabilnie stoi na statywie podczas zbierania danych. Nie ma potrzeby stosowania systemów IMU do pomiarów wychylenia i położenia skanera oraz wyrównywania danych pomiarowych, które zawsze obaczone jest wyższym błędem niż stabilny pomiar stanowiskowy. Naziemne skanery laserowe legitymują się błędem w okolicy 1 mm, a w przypadku wysokiej klasy urządzeń nawet poniżej tej wartości.

Naziemny skaner laserowy

Mobilny skaning laserowy, czyli taki montowany na dachu samochodu idealnie sprawdza się na przykład w drogownictwie. Jadąc z jednostajną prędkością skanery laserowe (zwykle więcej niż jeden) umieszczone na dachu zbierają informacje o otoczeniu znajdującym się za pojazdem. Chmura punktów zawiera wszystkie informacje np. od powierzchni drogi, znaków, oświetleniu, wiaduktach itd. Błędy w przypadku tej metody pomiarowej oscylują w okolicach 3-5 mm.

Mobilny skaner laserowy — źródło: riegl.com

Lotniczy skaning laserowy wykorzystywany jest głównie do pomiarów dużych obszarów takich jak na przykład lasy czy miasta. Dokładność pomiaru jest niższa niż ta, którą oferuje naziemny skaning laserowy, ale też nie jest aż tak wymagana do tego typu opracowań. W przypadku wysokiej klasy urządzeń błąd pomiaru oscyluje w okolicach 15-20mm.

Lotniczy skaner laserowy — źródło: riegl.com

Do czego mogę wykorzystać skanowanie laserowe 3D?

Szereg zastosowań tej technologii w budownictwie jest bardzo szeroki. Możesz go wykorzystać na przykład do:

1. Modelowania bim

Chmura punktów sprawdza się doskonale w przypadku tworzenia modeli BIM. Ilość informacji, jakie mogą zostać wykorzystywane do tworzenia modeli konstrukcji czy instalacji sanitarnych różnych budynków jest nie do zastąpienia przez tradycyjne metody pomiaru. Chmura punktów daje możliwość wykonania dokładnie odwzorowanych i skomplikowanych elementów stolarki okiennej oraz sztukaterii i detali architektonicznych.

Model BIM zawierający sztukaterie architektoniczne

Przekrój modelu BIM

2. Tworzenia dokumentacji 2D

Chmury punktów wręcz idealnie pokazują swoją siłę w sporządzaniu dokumentacji wektorowych. Skanowanie 3D umożliwia wykazanie odkształceń obiektu, to gdzie się znajdują oraz ich wartości, a te informacje jesteśmy w stanie w sposób precyzyjny nanieść na rysunki 2D.

To, czym charakteryzują się rysunki sporządzone na podstawie chmury punktów to widoczne liczne niedoskonałości budynku, jak ugięcia i krzywizny, które w przypadku tradycyjnych metod pomiaru są upraszczane ze względu na ograniczenia w pozyskiwaniu tak precyzyjnych danych. Na podstawie skanowania laserowego (laser scanning) przygotujesz komplet dokumentacji, w skład której wchodzą:

• rzuty kondygnacji i konstrukcji dachu
• przekroje poprzeczne i podłużne
• widoki elewacji
• zagospodarowanie terenu

Elewacja wykonana na bazie skanowania laserowego

Fragment rzutu wykonanego na bazie skanowania laserowego

3. Tworzenia wizualizacji i animacji

Dodatkową możliwością wykorzystania inwentaryzacji jest możliwość zaprezentowania skanowanych obiektów — chmury punktów — na animacji i renderach. Możemy zaprezentować istniejący budynek, tworząc wirtualny spacer po chmurze punktów lub tworzyć jego statyczne ujęcia.

Dodatkowym atutem dla biur projektowych jest możliwość przygotowania dla klienta zestawienia stanu istniejącego w postaci chmury punktów z modelem bim i nowo projektowanymi elementami budynku np. w przypadku rozbudowy.

Render chmury punktów dworca PKP

Render chmury punktów kaplicy

Render chmury punktów kaplicy

Skanowanie laserowe budynków przemysłowych

Kolejnym segmentem, w którym skanowanie laserowe sprawdza się wyśmienicie, jest inwentaryzacja obiektów przemysłowych takich jak zakłady produkcyjne, zbiorniki przemysłowe, hale magazynowe.

Skanowanie laserowe 3D daje możliwość precyzyjnego mierzenia wszystkich elementów np. technologii przemysłowej, instalacji czy orurowań i estakad. Odpowiednio obrabiając chmurę punktów, jest możliwe stworzenie analiz deformacji np. powierzchni zbiorników, sprawdzenia pionowości słupów, wykrycie kolizji czy precyzyjne zaprojektowanie kompletnie nowych rozwiązań technologicznych.

Chmura punktów zakładu produkcyjnego

Chmura punktów orurowań przemysłowych

Chmura punktów piec i instalacji przemysłowych

Skanowanie laserowe to kompleksowe narzędzie do pomiarów w budownictwie

Skaning laserowy 3D rozwiązuje 3 główne problemy inwentaryzacji budowlanej metodami tradycyjnymi tj.: niska dokładność i szczegółowość, długi i żmudny proces pomiarów w terenie i wysokie ryzyko popełnienia błędu ludzkiego. Ma to bezpośredni wpływ na przebieg całej inwestycji, z jaką zmaga się inwestor i biuro projektowe. Mając niedokładne dane wyjściowe, rozbieżne ze stanem faktycznym narażamy się na popełnienie licznych błędów w fazie projektowej. Będą one miały bezpośredni wpływ na ilość potencjalnych problemów na etapie realizacji budowy.

Podsumowanie

Skaning laserowy 3D jest nieocenionym wsparciem dla biur projektowych w procesie projektowania. Szczególnie w przypadku dużych, skomplikowanych i mocno zmęczonych upływem czasu. Sprawdza się doskonale w inwentaryzacji budynków użyteczności publicznej, zabytkach i obiektach przemysłowych.

Zastosowanie technologii skanowania laserowego pozwala na:

• stworzenie sobie dobrego podkładu do projektowania
• podniesienie jakości swoich usług dzięki lepszej analizie budynków
• zyskanie oszczędności czasu przez szybki dostęp do informacji „pod ręką” w formie chmury punktów
• ograniczenie stresu i niepewności wynikającego z możliwych rozbieżności ze stanem faktycznym
• uzyskanie lepszej perspektywy na budynek dzięki możliwości dowolnego jego krojenia
• niszowe wizualizowanie koncepcji projektu dzięki połączeniu chmury punktów i modeli
• przeprowadzenie diagnostyki elementów konstrukcyjnych budynku
• wykonanie dokładnych kalkulacji i przedmiarów robót