За последние годы в инженерных изысканиях, проектировании и строительстве произошла технологическая революция, связанная с распространением информационных технологий. Возведение и реконструкцию ответственных объектов уже невозможно представить без применения технологий информационного моделирования (BIM). Информационная модель, которая используется на протяжении всего жизненного цикла объекта, открывает новые, немыслимые ранее возможности (в том числе при реализации проектов, уникальных по сложности их геометрии), повышает качество и безопасность строительства, сокращает издержки и сроки, позволяет гибко управлять недвижимостью.

При построении пространственной многомерной модели проектируемого объекта все его параметры и геометрия задаются специалистом, исходя из требований заказчика и технических нормативов. А вот чтобы с наименьшими издержками построить модель уже существующего объекта и/или территории, необходимо получить точные размеры и геометрические данные, привязавшись к геодезическим координатам. Оптимальными для подобной работы являются технологии лазерного сканирования и фотограмметрии с применением беспилотных летательных аппаратов (БПЛА).

Команда TheDrone.ru успешно строит 3D-модели объектов. Сегодня мы поделимся уникальным опытом совместной с ФГУП «Центральные научно-реставрационные проектные мастерские» (ФГУП ЦНРПМ) работы по созданию трехмерной модели Ново-Иерусалимского монастыря, привязанной к координатам.

В непростых жизненных ситуациях люди обращаются за помощью к Богу, а нашей команде довелось оказаться полезными его служителям. От нас требовалось получить контрольную фотографическую модель территории и строений — с привязкой к имеющимся данным лазерного сканирования.

Судьба Ново-Иерусалимского монастыря, ведущего свою историю с середины XVII века, в прошлом столетии сложилась очень непросто. Монастырь был закрыт, а в годы Великой Отечественной войны подвергся сильнейшим разрушениям. Сейчас обитель продолжает восстанавливаться: удалось воссоздать колокольню, вернуть из небытия многое из утраченного. Сегодня, в преддверии нового этапа истории монастыря, мы расскажем о своем вкладе в его реставрацию.

На земле осталось не так уж много мест, куда не добрался бы геодезист и где не провел бы съемку. Но эти данные зачастую недоступны или попросту утеряны: неизвестно, что именно снималось, как и кем. Поэтому съемки, особенно строящихся объектов, делаются вновь и вновь. И данная работа не исключение.

Получение координат не составило проблем, ведь в нашей команде работает несколько поколений выпускников МИИГАиК. Для этой задачи использовался высокоточный GNSS-роверный приемник, благодаря которому работы обошлись заказчику значительно дешевле традиционных способов геодезической съемки. Далее наступил черед фотограмметрической съемки с БПЛА.

Нужно подчеркнуть, что данные, единожды привязанные к координатам и внесенные в программу, позволяют в дальнейшем получать дополнительные снимки и без особых затрат осуществлять их привязку. Например, для мониторинга возведения объекта — хоть каждую неделю. Такая технология позволяет инспектировать объемы выработки на карьерных работах и с успехом применяется при послойном контроле формирования дорожного полотна в дорожном строительстве…

Но ближе к делу! Накануне мы потратили около часа, подготавливая полетное задание для нашего DJI Phantom 3. Маршрутов было чуть больше обычного, поскольку архитектура строений включает множество мелких элементов и требует более детальной проработки.

Утром выехали на объект, в подмосковный город Истра. Добравшись до места к 10:30, наши геодезисты нашли действующий опознак и привязались к нему с помощью GNSS-приемника. Далее они разложили на территории монастыря и за ее пределами семь ярких крестов и, соответственно, привязали их к координатам.

Призрак над монастырем

Затем начались полеты нашего «Фантома». Надо отметить, что коллеги из ФГУП ЦНРПМ давно используют эту технику, проводя детальную съемку и мониторинг государственных объектов. Благодаря этому в нашем распоряжении оказались четыре дополнительные батареи, которых вполне хватило на съемку территории и отдельных объектов. Использование беспилотников помогает снимать объект с любого ракурса и получать снимки самых труднодоступных мест. Это значительно повышает точность полученных данных.

Работы начались в одиннадцать утра, а уже к четырем часам пополудни съемки были завершены.

Следующий день мы посвятили камеральной обработке. Долгий рутинный процесс превратился почти что в таинство. Информационное…

«Вкалывают роботы, счастлив человек...»

Исследованная площадь составила 35 гектаров, получено 16 Гб фотоматериала — это около двух тысяч фотографий. Для построения аэротриангуляции данные были загружены в программу Bentley ContextCapture. Спустя четыре часа автоматически запустился 32-часовой процесс построения 3D-модели монастыря и прилегающей территории.

Важно уточнить, что камеральные работы мы проводили на обычном офисном компьютере, обладающем вполне достаточными для нас, но в целом весьма средними характеристиками. Такая обработка на неспециализированной технике позволяет многократно снизить стоимость проекта. При использовании мощного компьютера с хорошей видеокартой сроки обработки можно сократить на порядок, но тут уж каждый сам расставляет приоритеты: или скорость, или экономия. Неизменным остается лишь то, что процесс происходит без участия человека. Машина всё сделает сама! Люди же могут заниматься другими делами или созерцать — ведь давно и справедливо замечено, что нет ничего более завораживающего, чем любоваться горящим огнем, бегущей водой или работой, в которой ты не занят…

По окончании мы получили ортофотоплан территории, визуальную 3D-модель для просмотра и размещения на сайте. Текстуру поверхности можно использовать как подложку в самых разных CAD-продуктах и отрисовать любой участок.

Еще один момент, который стоит отметить, — это точность модели. Проверив некоторые элементы разметки на дороге, мы можем с уверенностью говорить о 4 см в плане, а это популярный масштаб 1:500 для кадастровых работ. Такая точность достаточна не для всех тонких моментов реставрации, но модель, построенную по фотографиям, можно использовать как подложку для проектирования по данным лазерного сканирования и значительно экономить время проектировщика. Модель позволяет проводить анализ текущего состояния памятника архитектуры и его изменений в ходе восстановления и эксплуатации. Реставраторы ФГУП ЦНРПМ именно это считают главным положительным моментом.

Полученная трехмерная модель может быть положена в основу формирования полноценной, насыщенной информацией BIM-модели памятника архитектуры, которая, в свою очередь, понадобится не только при строительстве и реконструкции, но и в процессе эксплуатации. А эксплуатация, как известно, — это львиная доля всех расходов на здание, учитывая десятки и даже сотни лет его использования.

Формула успеха

В заключение хотелось бы предложить формулу: новые технологии фотограмметрии, лазерного сканирования и геодезической съемки + возможности беспилотных летательных аппаратов = оперативность и дешевизна получения данных. Это формула успеха команды TheDrone.ru, проверенная временем и практикой.

Будет ли она работать и на вашу команду — решать только вам. Но нельзя не согласиться, что заказчик получил возможность оперативного и независимого мониторинга хода строительства. Он своими глазами видит, что происходит на площадке, контролирует фактические изменения на объекте и может сравнивать реальный прогресс с заявленным графиком производства работ. Эти данные являются весомым, юридически значимым аргументом при переговорах с подрядчиками — камеру обмануть невозможно.

Кроме того, технология фотограмметрии, позволяющая быстро и дешево получать привязанные к геоданным снимки, может применяться для инспектирования состояния водных объектов, сельскохозяйственных посадок, в лесном хозяйстве и во многих других областях.

Ведущая российская компания TheDrone.ru предлагает весь комплекс услуг геодезической съемки и фотограмметрии при помощи БПЛА, а также услуги по созданию многомерных пространственных моделей объектов и территорий.

Средства, необходимые для подобной работы:

  • квадрокоптер DJI Phantom 3;
  • Geosun eFix R 1 GNSS RTK (роверный приемник на базе платы типа Trimble BD 970);
  • опознаки в виде крестов;
  • программный продукт Bentley ContextCapture.
Ренат Ягудин
ООО «Фотометр»