3D модели зданий, полученные с помощью лазерного сканирования

Конференц-центр Инзельхалле (Inselhalle) в немецком городе Линдау, расположенном на островке в Боденском озере, планировалось модернизировать и расширить. До того как были утверждены окончательные планы реконструкции, организаторы проекта решили зафиксировать геометрию старого здания с использованием лазерного сканирования.
Полученные данные теперь доступны для специалистов-архитекторов, которые могут создать на их основе собственные проекты и совершить виртуальную экскурсию по Инзельхалле.

Компания Zimmermann & Meixner 3D WELT GmbH, базирующаяся неподалеку от немецкой коммуны Амтцелль, выиграла контракт на проведение этого проекта. Задача заключалась в том, чтобы получить точную геометрию здания (как снаружи, так и изнутри), а также произвести съемку прилегающей к нему территории.

Сканирование конференц-центра
С этой целью на остров прибыли специалист по топографической съемке Виола Лайболд и дипломированный инженер Бенжамин Саттэс. Они привезли лазерный сканер Leica ScanStation 2, способный фиксировать до 50 тысяч точек в секунду и производить съемку с расстояния до 300 м. «Лазерное сканирование помогает геодезистам эффективно решать проблему съемки объектов с высоким уровнем детализации», – поясняет Бенжамин Саттэс.
«3D лазерный сканер соединен с портативным компьютером и управляется при помощи пакета программного обеспечения Leica Cyclone, который состоит из нескольких различных модулей.
Такое устройство дает пользователю возможность определить необходимый диапазон сканирования, задать нужную плотность точек и сохранить полученную информацию. Одновременно со съемкой объекта мы установили и отсканировали визирные марки, чтобы обеспечить последующую привязку – связать все полученные облака точек в единую систему координат. Территорию площадью 73 000 кв.м. мы отсканировали с 38 станций за 5 дней. Площадь внутреннего пространства, которую мы снимали с 21 станции в течение 3 дней, составляла около 5 000 кв.м.», – рассказывает Виола Лайболд. Пожарная бригада Линдау даже предоставила свою передвижную лестницу, чтобы можно было отснять с нее крышу здания.

Для того чтобы пользователю было проще обрабатывать облако точек, компания Leica Geosystems предложила программные модули, способные взаимодействовать с некоторыми распространенными САПР. Модуль Leica CloudWorx для AutoCAD позволил Бенжамину Саттэсу построить из облака точек 3D модель всего объекта. «Из созданной однажды полной модели здания впоследствии можно извлечь модель какой-то отдельной его части или, например, сечение», – объясняет специалист. Были созданы два поперечных сечения, планы цокольного, подвального и первых этажей, а также четыре общих вида зала. 25 архитектурных консалтинговых компаний, участвовавших в конкурсе на реконструкцию Инзельхалле, использовали эти данные в качестве основы для своих проектов. Максимальное отклонение параметров 3D модели от реальных параметров здания составило всего 1 см., а это означает, что полученные в результате сканирования данные могут быть сравнимы с результатами высокоточных топографических съемок.

3D визуализация и виртуальные туры 
«Конкретная цель нашей работы заключалась в фиксации параметров Инзельхалле на таком уровне четкости и детализации, чтобы архитекторы получили доступ к точному и полномасштабному изображению здания. Чтобы не было нужды самостоятельно измерять все его параметры, – поясняет Бенжамин Саттэс. – Одновременно мы дали людям возможность совершить виртуальный тур по Инзельхалле через Internet. Для этого мы использовали бесплатное программное средство визуализации TruView от Leica Geosystems». Leica TruView может использоваться для анализа и выполнения измерений на больших облаках точек. Программа проста и понятна даже пользователям, не имеющим опыта лазерного сканирования. Пользователи могут перемещаться по виртуальному миру внутри этого облака точек, измеряя расстояния, подчеркивая отдельные детали, делая заметки и сохраняя результаты.
Кроме того, архитекторы-участники проекта реконструкции могут эффективно обмениваться обработанными данными через Internet. Используя 2D планы и 3D модель здания, а также применяя программу TruView с функцией выполнения измерений, каждый архитектор получает достаточную базу для выражения всех своих идей и проектов. При этом нет необходимости лично присутствовать на объекте.

Связывая проекты с реальным миром 
Благодаря концепции визуализации, выработанной Zimmermann & Meixner 3D WELT GmbH, архитекторы, инженеры и проектировщики ландшафта могут увидеть, как их планы и проекты будут выглядеть в реальности. Эскизы можно направить в Zimmermann & Meixner 3D WELT GmbH в виде 3D модели или 2D изображения. Специалисты компании создадут 3D модель из 2D изображения либо обработают непосредственно 3D модель. Результат будет визуализирован в трехмерной системе, с новой схемой дорог, планом прилегающих территорий, ландшафтной архитектурой, а также с уже существующими зданиями и объектами.
Этот процесс особенно интересен из-за его более высокой экономической эффективности по сравнению с предыдущими методами: компания Zim mermann & Meixner 3D WELT GmbH может визуализировать реальную среду при наличии «сырых» (необработанных) результатов лазерного сканирования. Полученные облака точек визуализируют в существующие объекты, и 3D-модель будет создана без потери точности или каких-либо конструктивных деталей объекта.

Жизнеспособность 3D моделей
Пользователи всегда озабочены вопросом, как добиться нужного результата при минимальной затрате сил и средств. 3D модель, созданная методом лазерного сканирования, может быть использована для проведения измерений и дальнейшей передачи этих данных на рассмотрение соответствующего органа. Участники проекта реконструкции Инзельхалле особенно ценят простоту работы с 3D моделью: очень удобно, что не требуется никакого опыта для работы с виртуальным конференц центром.

Журнал Leica Reporter № 63