BIM инспекция по данным лазерного сканирования при реконструкции объекта «Придворная контора Конюшенного ведомства» в г. Санкт-Петербург

Построенное в конце XVIII века здание придворной конторы представляет собой кирпичное строение, являющееся объектом культурного наследия народов РФ регионального значения.

Рисунок 1. Вид здания до начала реконструкции

Проектом предусмотрены реставрационные работы с целью приспособления объекта под элитные апартаменты. Для успешной реализации данной задачи было принято решение сравнить BIM модель, созданную по проектным и обмерным чертежам разных эпох, с фактическим данным, полученным с помощью технологии наземного лазерного сканирования.

На создание облака точек по данному объекту специалистам SMART ENGINEERS потребовалось 4 рабочих дня, общее количество стоянок прибора 452, уравнивание данных лазерного сканирования произведено со средней квадратической ошибкой в 2.1 мм.

Получение исполнительной BIM модели (As-Built) является одним из ключевых факторов успеха всего проекта. Особенно это актуально при работе с реконструируемыми объектами, ведь для них почти невозможно получить точную и актуальную трехмерную модель, основываясь только на архивных чертежах. В такой ситуации применение технологии лазерного сканирования дает исчерпывающее представление о геометрических параметрах объекта и является, по сути, безальтернативным. Ведь традиционные обмеры, выполняемые в 2D формате, имеют значительные ограничения в области представления пространственных отклонений.

Комплексный процесс совместного анализа данных лазерного сканирования и проектной BIM модели в целях выявления несоответствий между фактической и проектной геометрией и последующая актуализация проектной BIM модели называется BIM инспекцией (BIM inspection).

Рисунок 2. Проектная BIM модель объекта

Основными целями проведения BIM инспекции являются оценка соответствия проектных и фактических геометрических параметров объекта, получение исполнительных плоских чертежей, объемной модели пространственных отклонений и корректировка проектной модели.

Рисунок 3. Цифровая модель в виде облака точек

Ниже представлен поэтапный алгоритм проведения BIM инспекции с использованием программного комплекса Leica Cyclone 3DR:

1. Автоматическая очистка облака точек от цифрового шума
Наиболее эффективным методом очистки облака точек в данном случае является отсечение всех точек, находящихся вне заданного диапазона, от элементов проектной модели.

При этом используется интеллектуальный фильтр облака, с последующим автоматическим сегментированием облака по расстоянию.

Рисунок 4. Облако точек до очистки

Рисунок 5. Облако точек после очистки

Такой подход позволяет сохранить только необходимую для проверки информацию.

2. Создание комплекта плоских исполнительных
При необходимости имеется возможность автоматически и полуавтоматически создать комплект плоских исполнительных чертежей по данным лазерного сканирования, с использованием функции «Извлечение секции» и «Скан в план». Созданные таким образом линии передаются для дальнейшего оформления в различные САПР (AutoCAD, BricsCAD, NanoCAD и т. д.) в один клик.

Автоматизация процесса создания плоских чертежей позволяет значительно сократить трудозатраты на этапе строительства, а именно при формировании исполнительной документации, которая должна отражать фактическое положение возведенных конструкций.

Рисунок 6. Автоматическая векторизация по облаку точек

3. Создание карты геометрических отклонений в модуле «Touch»

Рисунок 7. Подготовка к BIM инспекции

Модуль Touch предназначен для работы с инструментами Cyclone 3DR на планшете, когда необходимо прямо в поле сделать анализ отклонений. В модуле реализован тот же функционал, что и в Desktop версии, но управление настроено под управление пальцами на экране планшета.

Рисунок 8. Карта геометрических отклонений

После настройки цветовой шкалы диапазонов геометрических отклонений получается 3D модель, раскрашенная в разные цвета в зависимости от степени отклонения. Мы имеем возможность визуально оценить соответствие проектной и фактической геометрии, а также создать метки с величиной отклонения либо фотографией участка в интересующих нас зонах. Возможность проанализировать отклонения дает огромное преимущество в скорости и качестве принятия проектных решений.

4. Обмен данными со сторонними программами
Результаты BIM инспекции могут быть переданы в другие программные продукты для более широкого доступа к ним участников проекта

Рисунок 9. Данные о геометрических отклонениях, переданные в Autodesk Recap

5. Корректировка проектной модели
При выявлении отклонений от фактической геометрии элементы проектной модели могут быть перемещены в правильное положение с помощью функции «Регистрация наилучшего приближения».

Рисунок 10. Выявление «проблемного» элемента

Рисунок 11. Подготовка к процессу выравнивания элемента относительно облака точек

Рисунок 12. Повторная инспекция элемента

6. Создание отчета
Существует возможность формирования отчета (в т. ч. автоматически) по полученным данным в формате pdf (2D и 3D вид).

Рисунок 13. Отчет, созданный инструментами Cyclone 3DR

По итогам проведения наземного лазерного сканирования и BIM инспекции специалисты SMART ENGINEERS, выполняющие на объекте функции технического заказчика, достигли всех поставленных перед ними задач, а именно получили необходимые данные о ходе реконструкционных работ, в т. ч. были оптимизированы штукатурные работы по историческим кирпичным стенам, что особенно актуально ввиду проектных решений, связанных со встраиваемой мебелью.