Применение технологии АФС для оценки технического состояния зданий и сооружений

В данной статье речь пойдет о новом направлении деятельности нашей организации в области применения БПЛА и технологий аэрофотосъемки и воздушного лазерного сканирования. Полностью изучив использование данной технологии в горном деле (топо-маркшейдерский план, вычисление объемов, наблюдение за бортами карьера и т.д.) наша организация вплотную занялась практическим применением дронов для работы со зданиями и сооружениями.

 

Технология лазерного сканирования в архитектуре не нова и стала уже повседневным делом. Ведь в большинстве случаев только используя лазерный 3D сканер, можно наиболее точно, полно, качественно и быстро и выполнить следующие работы:

• фасадная съемка;
• архитектурные обмеры;
• создание и восстановление исполнительной документации;
• трехмерная фиксация состояния с выявлением дефектов и деформаций;
• обратный инжиниринг (реинжиниринг) с построением трехмерных моделей существующих зданий и сооружений;
• мониторинг состояния объекта на этапах последующей его эксплуатации;
• осуществление авторского надзора при ведении проекта;
• контроль строительных работ (объемы и процентовки).

 

Однако, применение БПЛА является перспективной технологией благодаря уменьшению сроков выполнения работ и возможности их проведения в труднодоступных местах. Особое внимание мы уделили обмерным работам. Обмеры - это точные измерения всех элементов здания, сооружения или комплекса с последующей фиксацией их размеров на чертеже. Обмеры служат одним из основных источников для реставрации или воссоздания произведений архитектуры и входят в состав комплексных инженерно-технических исследований. Целью проведения обмеров является получение наиболее полной пространственной геометрической и графической фиксации исследуемого объекта и его частей в их современном состоянии. Под объектами понимаются отдельные здания или сооружения, архитектурные или инженерные комплексы, скульптурные композиции и так далее. Результаты обмерных работ используются в дальнейшем в качестве исходного материала для:

 

• уточнения геометрических форм отдельных элементов объекта;
• проведения конструктивных расчетов объекта или его элементов;
• построения трехмерных моделей с последующей 3D визуализацией;
• подготовки исходных материалов для проведения проектно-реставрационных работ;
• определения или уточнения фактических конструктивных решений на объекте;
• определения пространственного положения объекта и его частей;
• определения деформаций конструкций объекта;
• архитектурного мониторинга состояния объекта;
• использования в ГИС и иных потребительских приложениях.

 

Для испытания данной технологии было выбрано здание родного для нас Факультета геологии, горного и нефтегазового дела ЮРГПУ (НПИ) имени М.И. Платова.

Данный выбор обусловлен не только нашим трепетным отношением к факультету, но и его архитектурной уникальностью. Композиционно-стилистическое решение и архитектурно-художественное оформление всех фасадов здания горного павильона выполнены в неоклассическом стиле и сочетают в себе архитектурно-конструктивные и декоративные элементы и детали, включая лепной декор барельефных поясов с гирляндами, лентами, щитами и ангелами, тимпана с двуглавым орлом с гирляндами, лентами, и надписью «Горное отделение», расположение ярко выраженных раскреповок с прямоугольными аттиками, франкирующими западный фасад здания, портала главного входа в виде треугольного фронтона, опирающегося на каннелированные колонны дорического ордера с лепной композицией в тимпане фронтона, и арочным окном полуциркульной формы с декоративным замковым камнем в виде маски. Оформление центральной части западного фасада гигантскими трехчертвертными рустованными колоннами ионического ордера, каннелированными в нижней части на высоту двух этажей, ритм и конфигурация оконных проемов и их обрамление.

Для построения 3D модели данного здания нами было решено применять технологию аэрофотосъемки модернизированным дроном TeoDrone. Данный выбор был обусловлен гибкой возможностью построения полетного задания, так как для получения точной модели необходимо было проводить залеты не только охватывая горный корпус поверх участка съемки на высоте около 60 метров, но и так же сбоку, получая перспективные снимки в самых труднодоступных местах. Кроме того, специалисты компании TeoDrone всегда оказывают техническую поддержку и оперативно отвечают на все поставленные вопросы, за что их решение сложно переоценить.

 

Для производства работ первоначально были разложены опознавательные знаки в количестве 7 штук на земле возле здания. После их координации был совершен полет. Часть полетного задания была выполнена в автоматическом режиме, часть в ручном, для облета здания на уровне не выше крыши со всех сторон здания.

Весь полевой этап работ занял всего 6 часов, после чего была произведена камеральная работа по построению модели связующих точек (основа для дальнейшей обработки проекта), модели, плотного облака точек, ортофотоплана, карты высот и т.д. Данный этап занял около 10 часов. Изначально, съемка была произведена в системе координат МСК 61 2 зона. Также есть возможность получить конечный продукт в другой системе координат благодаря постобработке полученных данных.

В результате, получена полноценная 3D модель здания, состоящая из, так называемых, тайлов в количестве 145 отдельных частей здания, соединяющихся в цельную модель. Благодаря такой обработке аэрофотоснимков получается максимально детализированная модель здания. Контрольные замеры традиционными способами геодезии подтвердили точность работ, которая составили 2 мм в плане и 3 по высоте.

 

Благодаря этому, по имеющейся модели можно оперативно и довольно точно провести замеры любых архитектурных элементов для последующей оценки стоимости реставрационных работ и объемов материалов. Так же, данную модель можно использовать для составления детальных классических чертежей, планов и проекций. При необходимости возможно составление полноценной отчетной документации, состоящей из текстовой части, графической части и приложений. В текстовую часть входят сведения о задачах, описание объекта, информация об исполнителе, сроках и объемах работ и т.д.

В графическую часть входят масштабные ортогональные чертежи основных проекций объекта и его деталей, выполненные по результатам обмеров, а также эскизы, зарисовки, фотоматериалы, собранные в процессе выполнения работ.

 

Чертежи составляются (или распечатываются) на бумаге в масштабах:

• топографические планы – 1:200 - 1:500;
• интерьеры, отдельные фрагменты фасадов – 1:20;
• узлы и детали – от 1:10 до натуральной величины, в зависимости от сложности;
• шаблоны – 1:1;
• для схематических обмеров принимается масштаб – 1:200 - 1:100;
• планы, разрезы, фасады зданий и сооружений – 1:50 - 1:100.

Для трехмерных построений в качестве отчетной документации Заказчику передаются файлы 3D моделей и их распечатки на бумаге в виде аксонометрических или перспективных проекций видов и разрезов.

Вернуться