Geomatics for BIM. dr inż. Tomasz Owerko, mgr inż. Wojciech Pęczek. Katedra Geodezji Inżynieryjnej i Budownictwa , InfraBIM Gliwice

Transkrypt

1 Geomatics for BIM dr inż. Tomasz Owerko, mgr inż. Wojciech Pęczek Katedra Geodezji Inżynieryjnej i Budownictwa , InfraBIM Gliwice

2 The Open Geospatial Consortium (OGC) develops and publishes geographical and geospatial standards worldwide

3 Podstawy skaningu laserowego Skaning laserowy jest technologią pozwalającą na zobrazowanie otaczającej przestrzeni za pomocą chmury punktów. Opracował: T.Owerko i R.Kocierz

4 Podział skaningu laserowego Skaning laserowy Naziemny Lotniczy Mobilny Zdjęcia: Riegl

5 Cykl produkcyjny Planowanie pomiarów Wykonanie Rejestracja łączenie skanów Modelowanie

6 Łączenie chmur punktów 1. Elementy niezbędne dla potrzeb łączenia niezależnych chmur punktów Dla skanerów bez kompensatora Dla skanerów z kompensatorem 2. Rodzaje punktów/elementów dostosowania 3. Dokładność łączenia skanów

7 Fot. Leica Geosystems Rodzaje specjalnych tarcz

8 Zastosowania Zastosowania w zakresie transportu drogowego i kolejowego» Pomiary pasa drogowego [Road Corridor Mapping]» Pomiary pasa kolejowego w tym skrajni [Rail Corridor Mapping]» Wykrywanie kolizji w skrajni [Clearance Detection]» Sprawdzenie poprawności geometrii [Clearance Detection]» Pomiary infrastruktury [Asset Mapping]

9 Modelowanie Przykład obiektu modelowanego na podstawie skaningu naziemnego Pomierzył: M.Dyląg, T.Owerko Opracował: Michał Dyląg

10 Modelowanie Chmury punktów po rejestracji oraz wyczyszczone elementy gotowe do modelowania

11 Modelowanie Zestawienie zamodelowanego w Cyclone fragmentu masztu. Od lewej widok rzeczywisty, chmury punktów, utworzony model 3D. Pomierzył: M.Dyląg, T.Owerko Opracował: Michał Dyląg

12 Modelowanie Zarządzanie przestrzenią trójwymiarową Aby ograniczyć pole robocze do rozmiarów nie odbiegających znacznie od modelowanego obiektu korzysta się z głębokości wyświetlania. Określa ona mniejszy sześcian roboczy, w którym za pomocą funkcji aktywnej głębokości można wyznaczyć płaszczyznę, na której zostaną osadzone obiekty w przestrzeni. Opracował: Michał Dyląg W sytuacji gdy istnieje potrzeba dostania się do elementu zasłoniętego przez inne w chmurze punktów, bardzo przydatnym narzędziem jest clip box. Jego działanie polega na utworzeniu sześcianu widoku, którego rozmiar i położenie można w łatwy sposób kontrolować. Jego działanie polega na ucięciu danych na granicy płaszczyzn bocznych, niezależnie czy jest to fragment chmury punktów czy dane wektorowe

13 Modelowanie Przykład antena radiolinii Pomierzył: M.Dyląg, T.Owerko Opracował: Michał Dyląg

14 Przykład krata Krata konstrukcji wsporczej, jako nieregularny element wymaga indywidualnego podejścia. Ze względu na konieczność zaznaczania wielu elementów naraz, wykonano ją na osobnej warstwie, pozostawiając aktywną jedynie chmurę punktów. Każdy z segmentów kraty otoczono linią. Następnie, w tej samej płaszczyźnie narysowano proste na linii krawędzi żebra w kracie. Korzystając z funkcji Offset odsunięto proste zgodnie z położeniem wszystkich żeber kraty a następnie przy użyciu Trim odcięto ich wystające poza obwód fragmenty. Z sąsiednich linii utworzono płaskie figury używając Close element. Po uzyskaniu 2 wymiarowej kraty wytłoczoną ją narzędziem Extrude do pożądanej wysokości w widoku bocznym. Na obrazkach poniżej widać że zewnętrzna krawędź kraty tworzy okrąg, miejscami odsunięty do środka. Może to świadczyć o niedoskonałości montażu tego elementu. Pomierzył: M.Dyląg, T.Owerko Opracował: Michał Dyląg

15 Modelowanie Przykład styki kołnierzowe Łączniki między słupami wykonano przy pomocy operacji na bryłach. Aby zamodelować ostateczny kształt, użyto dwóch stożków, walca i dwóch prostopadłościanów. Ustawiono je symetrycznie względem osi łączonych słupów. Następnie skorzystano z narzędzia Intersect Solid w którym elementami wycinającymi były stożki i walec, zaś wycinanymi prostopadłościany. Technika wycinania brył sprawdza się gdy docelowy kształt nie można utworzyć z podstawowych brył, lub ich ilość sprawia że jest to czasowo nieopłacalne. Pomierzył: M.Dyląg, T.Owerko Opracował: Michał Dyląg

16 Przykład antena paraboliczna Prostszą w budowie antenę linii radiowych o wyższych częstotliwościach, zamodelowano w nieco odmienny sposób niż wspomnianą we wcześniejszej części rozdziału. Cały obiekt utworzono z jednej bryły. W tym celu użyto narzędzia Solid by Revolution. Idea bazuje na otoczeniu osi symetrii obiektu jej połowicznym rzutem na płaszczyznę, a następnie obrotem wokół niej o 360 stopni. Aby precyzyjnie określić oś symetrii anteny, wpasowano w jej czaszę okrąg, którego centrum, było punktem wyjściowym profilu. Metoda dzięki tworzeniu jednej bryły, a nie kilku jest bardzo szybka w zastosowaniu. Niestety, niesie ze sobą ryzyko niewłaściwego wpasowania związane z błędnym usytuowaniem osi symetrii obiektu. W tej sytuacji, utworzony profil, otaczając ją, może dać zniekształcony model anteny. Czas tworzenia 7 minut. Pomierzył: M.Dyląg, T.Owerko Opracował: Michał Dyląg

17 Skanowanie obiektów mostowych Pomierzył i Opracował: W. Gruszczyński, P.Owerko, T.Owerko

18 Skanowanie obiektów mostowych Pomierzył i Opracował: W. Gruszczyński, P.Owerko, T.Owerko

19 Skaning laserowy dla BIM Opracowanie na przykładzie COBIM Common BIM Requirements 2012, Series 2, Modeling of the starting situation (zbiór zaleceń i wymagań wdrożony w Finlandii) 1. Przedmiot BIM 2. Wprowadzenie 3. Definicje 4. Wymagania dotyczące danych źródłowych 5. Wymagania dotyczące modelowania 6. Dokumentacja finalna 7. Zadania uzupełniające 8. Zapewnienie jakości Opracował: P.Kuras

20 Common BIM Requirements Ad 4. Wymagania dotyczące danych źródłowych Wymaganie Metoda pozyskania danych źródłowych, dokładność, opracowanie i podział zadań uzgadniane szczegółowo na podstawie projektu ze zlecającym, a jeśli to możliwe we współpracy z zespołem projektowym. Zalecenie Wskazany jest udział projektantów w uzgodnieniu wymagań dla utworzenia modelu z inwentaryzacji, np. w celu uniknięcia problemów z transmisją danych między różnym oprogramowaniem. Opracował: P.Kuras

21 Common BIM Requirements Ad 4.1. Wymagania dotyczące pomiaru Dalmierz laserowy + istniejące rysunki Zalecenie Pomiar odległości między elementami budynku, wykonany ręcznie (nie w spójnym układzie współrzędnych) Użycie do weryfikacji poprawności pojedynczych odległości Pomiar tachimetryczny Zalecenie Materiał pomiarowy stanowią pojedyncze punkty, linie i symbole w spójnym układzie współrzędnych. Metoda odpowiednia do pomiarów powierzchni otwartych (np. dziedzińców) oraz uzupełniania skaningu laserowego w przypadku np. odpływów. Wymaganie Błąd pomiaru położenia punktu mniejszy niż 5 mm. Opracował: P.Kuras

22 Common BIM Requirements Ad 4.1. Wymagania dotyczące pomiaru Pomiar skanerem laserowym Wymaganie Błąd pomiaru położenia punktu mniejszy niż 10 mm. Gęstość punktów większa niż w odstępach co 5 mm. Zalecenie W miejscach trudnych do pomiaru (np. dachy) skaning może być uzupełniony innymi metodami takimi jak tachimetria lub fotogrametria. Zalecenie W specjalnych przypadkach (np. budynki historyczne) pomiary mogą być wykonywane z wyższym poziomem dokładności w odstępach np. co 1 mm. Opracował: P.Kuras

23 Common BIM Requirements Ad 5. Wymagania dotyczące modelu Site model model projektowany Inventory model model budynku istniejącego 5.1. Site model Wymaganie Dla site model używane jest oprogramowanie do modelowania; elementy są modelowane przy użyciu narzędzia przeznaczonego do modelowania elementów budowlanych. W przeciwnym razie elementy są modelowane i klasyfikowane w sposób umożliwiające transfer do formatu IFC Poziomy dokładności of Inventory model Wymaganie Istniejące budynki (stare) są często pochylone, ukośne, zakrzywione lub w inny sposób niedokładne geometrycznie. Określenie absolutnej dokładności jest niewłaściwe w przypadku Inventory model. Dopuszczalne błędy pomiaru: 10 mm dla narożników, 25 mm dla powierzchni (ścian, podłóg), 50 mm dla starych nieregularnych obiektów, np. dachów. Opracował: P.Kuras

24 Common BIM Requirements Ad 5. Wymagania dotyczące modelu Site model model projektowany Inventory model model budynku istniejącego 5.2. Poziomy dokładności of Inventory model Poziom 1 model przestrzenny (Level 1 spatial model) Wymaganie Model przestrzenny powstaje na podstawie pomiaru. Zalecenie Model przestrzenny jest używany jako źródłowy dla planowania projektu. TABELA następny slajd. Opracował: P.Kuras

25 Common BIM Requirements Ad 5. Wymagania dotyczące modelu Poziom 1 Zalecenia: Site model model projektowany Inventory model model budynku istniejącego Opracował: P.Kuras

26 Common BIM Requirements Ad 5. Wymagania dotyczące modelu Site model model projektowany Inventory model model budynku istniejącego 5.2. Poziomy dokładności of Inventory model Poziom 2 model elementów (Level 2 building element model) Zalecenie Poziom 2 jest podstawowym modelem budynku istniejącego (Inventory model). Poziom 2 jest wymagany po fazie planowania projektu. Poziom 1 może być uzupełniony do poziomu 2 na początku etapu projektowania budynku. TABELA następny slajd; bardziej szczegółowa. Opracował: P.Kuras

28 Common BIM Requirements Ad 5. Wymagania dotyczące modelu Site model model projektowany Inventory model model budynku istniejącego 5.2. Poziomy dokładności of Inventory model Poziom 3 model elementów (Level 3 building element model) Zalecenie W porównaniu z poziomem 2, poziom szczegółowości (level of detail) dla poziomu 3 jest zwiększony i dodane są modelowane elementy budynku. Poziom 3 jest wymagany dla skomplikowanych geometrycznie obiektów, np. gdy dla budynku obowiązują wymagania konserwatorskie. TABELA następny slajd; największa szczegółowość. Opracował: P.Kuras

30 Structure from Motion Integracja rozwiązań fotogrametrii cyfrowej oraz technik widzenia komputerowego - Wykorzystywanie fotografii 2D do tworzenia modeli 3D - Automatyzacja znacznej części procesów obliczeniowych (m.in. aerotriangulacja cyfrowa) - Możliwość odtworzenia rzeczywistej skali obiektów - Tworzenie modeli wektorowych, teksturowych, ortomozaik Naziemne zdjęcia seryjne Fotografia jako źródło informacji Model 3D

31 Zastosowanie Modelowanie obiektów w skali makro - Inwentaryzacje architektoniczno-budowlane - Grafika komputerowa, wizualizacje itp. [Nex and Remondino, 2014] Integracja zdjęć naziemnych oraz UAV

32 Wykorzystanie UAV Generowanie gęstych chmur punktów, numerycznych modeli terenu oraz ortofotomap na potrzeby: - Tworzenie, uzupełnianie oraz kontrola map do celów projektowych - Pozyskanie kompleksowych informacji o obiektach np. wysokości zaczepów i strzałki zwisu linii energetycznych - Stan 0 terenu przed przystąpieniem do robót ziemnych - Bilansowanie mas ziemnych w trakcie budowy - Inwentaryzacje i kontrola postępu prac budowlanych [Źródło: [Źródło: [Źródło:

33 Zdjęcie a produkty pochodne Na przykładzie opracowania dla celów geodezyjnych Zdjęcie lotnicze Ortofotomapa Chmura punktów na podstawie serii zdjęć Model wektorowy [Źródło: opracowanie własne]

34 Przykładowe opracowanie Pomiar mas ziemnych kopalni odkrywkowej Model 3D utworzony na bazie gęstej chmury punktów Produkty pochodne: Fragment ortofotomapy Odpowiadający model wysokościowy DEM [Źródło: opracowanie własne]

35 Przykładowe opracowanie Ortofotomapa oraz numeryczny model terenu pod projekt sieci energetycznych Pozyskano ponad 1000 zdjęć lotniczych które posłużyły do budowy chmury punktów oraz numerycznego modelu pokrycia terenu Widok ukośny gęstej chmury punktów (ponad 155 mln punktów) Kontrola sytuacyjna mapy do celów projektowych ponad 50 ha opracowania [Źródło: opracowanie własne] Fragment ortofotomapy oraz wektorowej MDCP

36 Rozwiązanie pomiarowe Bezzałogowy statek powietrzny własnej konstrukcji Platforma pomiarowa wielowirnikowiec - Loty autonomiczne po zadanej trasie - Podgląd FPV i parametrów lotu - Kamera RGB - Możliwość instalacji kamer multispektralnych, termowizyjnych itp. Zdjęcie z prac pomiarowych stanów magazynowych kruszywa. [Źródło: opracowanie własne] Prezentacja skonstruowanego systemu pomiarowego.

37 Zalety Pozyskiwanie dużej ilości informacji w krótkim czasie Wysoki stopień automatyzacji przetwarzania danych Łatwość interpretacji danych Wysoka dokładność produktów końcowych przy umiejętnym wykorzystaniu technologii Tańsza alternatywa dla skaningu laserowego Wady Wymagane odpowiednie zasoby komputerowe (sprzęt oraz oprogramowanie) Jakość końcowych produktów zależna od charakteru obiektu Konieczność manualnej obróbki danych w przypadku bardziej skomplikowanych obiektów

38 » Tomasz Owerko»