3D модель памятника архитектуры — Ново-Иерусалимского монастыря

Мы  продолжаем строить 3D модели объектов и сегодня  расскажем о нашей совместной работе с ФГУП «Центральные научно-реставрационные проектные мастерские» (ФГУП ЦНРПМ)  по созданию модели Ново Иерусалимского монастыря, привязанной к координатам.

В последние годы в инженерных изысканиях, проектировании и строительстве произошла технологическая революция, связанная с распространением информационных технологий. Уже невозможно представить возведение и реконструкцию ответственных объектов без применения технологий информационного моделирования (BIM). Информационная модель используется на протяжении всего жизненного цикла объекта капитального строительства и открывает новые, немыслимые ранее, возможности – такие как реализация уникальных проектов сложной геометрии, повышение качества и безопасности проектирования и строительства, сокращение издержек и сроков, гибкое управление недвижимостью и многие другие.

При построении пространственной многомерной модели вновь проектируемого объекта все его параметры и геометрия задаются специалистом, исходя из требований заказчика и технических нормативов. Однако, 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 фотограметрии с применением БПЛА.

На службе у Бога.

В непростых жизненных ситуациях за помощью люди обращаются к Богу, и мало кому приходит в голову мысль, чем же лично он может помочь Творцу. Мы тоже не были исключением, однако, сама судьба преподнесла нашей команде возможность быть полезными его служителям. От нас требовалось получить контрольную фотографическую модель территории и строений, привязанную к имеющимся данным лазерного сканирования.

Монастырь начал свою историю в середине XVII века и имеет непростую судьбу. Он был сильно разрушен в годы Великой Отечественной войны. Серьезные реставрационные работы продолжались последние 6 лет, вернули колокольню и многие элементы, утраченные в прошлом. Сегодня, в преддверии нового этапа истории святыни, мы расскажем о своём вкладе в его реставрацию.

Мало осталось таких мест на земле, куда не добрался бы геодезист, и где не провёл бы съёмку. Но эти данные чаще всего недоступны или попросту утеряны. Никто не знает, что снималось, как и кем. Поэтому каждая съемка, особенно строящихся объектов, делается вновь и вновь. И данная работа не исключение.

Получение координат для нас не составило проблем, ведь в нашей команде есть несколько поколений выпускников МИИГАиКа. Для этой задачи использовался высокоточный GNSS роверный приемник. Благодаря этому инструменту, итоговые работы обошлись заказчику значительно дешевле традиционных способов геодезической съёмки. Далее наступил черёд фотограмметрической съёмки с беспилотных летательных аппаратов (БПЛА).

Хочется подчеркнуть, что данные, единожды привязанные к координатам и внесённые в программу, позволяют в дальнейшем получать дополнительные снимки и привязывать их к координатам без особенных затрат. Например, для мониторинга прогресса возведения объекта — хоть каждую неделю. Такая технология позволяет инспектировать объёмы выработки на карьерных работах и с успехом применяется при послойном контроле формирования дорожного полотна в дорожном строительстве.

Ближе к делу! Накануне мы потратили около одного часа, подготавливая полетное задание для нашего DJI Phantom 3. Маршрутов было чуть больше обычного, поскольку архитектура строений состоит из значительного количества мелких элементов и требует более детальной проработки.

Утром выехали на объект в г. Истра (Московская область). Добравшись до места к 10:30, наши геодезисты нашли действующий опознак и привязались к нему с помощью вышеуказанного приемника. Далее разложили на всей территории как внутри монастыря, так и за его пределами 7 ярких крестов и, соответственно, привязали их к координатам.

Призрак над монастырем

После начались полеты нашего «Фантома». Надо отметить, коллеги из ФГУП ЦНРПМ давно используют данную технику и проводят детальную съемку и мониторинг государственных объектов. Поэтому у нас в распоряжении оказалось дополнительно 4 батареи, которых хватило на съемку территории и отдельных объектов. Использование беспилотников помогает снимать объект с любого ракурса и получать снимки самых труднодоступных мест. Эта возможность значительно повышает точность данных.

Работы начались в 11 утра, и уже к 16 часам пополудни съемки были завершены. Война войной, а обед все же по расписанию. Вдоволь налетавшись над святыми землями монастырскими, и, сделав порядка 2000 фотографий религиозного памятника, мы приступили к обычной мирской трапезе.

На следующий день настал этап камеральной обработки. Долгий рутинный процесс превращался почти в таинство… информационное.

Вкалывают роботы – счастлив человек!!!

Вся площадь монастыря с учетом прилегающей территории составила 35 Га. Было получено 16 Гб фотоматериала или 2000 фотографий. Для построения аэротриангуляции данные были загружены в программу Bentley Context Capture. Спустя 4 часа, автоматически запустился 32-часовой процесс построения 3D модели монастыря и прилегающей территории.

Важно уточнить, что мы проводили камеральные работы на обычном офисном компьютере. Он обладает 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 срок обработки можно сократить на порядок. В данной ситуации каждый сам расставляет приоритеты – скорость или бюджет. Неизменным остается лишь то, что процесс происходит без участия человека!!! Машина все сделает сама!!! Людям остается заниматься другими делами или созерцать, ибо нет ничего более завораживающего, чем смотреть на огонь, воду или за работой, в которой ты не занят.

По окончании мы получили ортофотоплан территории, визуальную 3D модель для просмотра и размещения на сайте. Текстуру поверхности можно подложить под разные CAD продукты и отрисовать любой участок.

Еще один момент, который стоит отметить, это точность модели. Проверив некоторые элементы разметки на дороге, мы с уверенностью можем говорить о 5 см в плане, а это популярный масштаб 1:500 для кадастровых работ.

Этой точности достаточно не для всех тонких реставрационных работ, но подобную модель, построенную по фотографиям, можно использовать как «подложку» для проектирования по данным лазерного сканирования. Это значительно экономит время проектирования. Такая 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 трёхмерная модель может быть положена в основу формирования полноценной, насыщенной информацией BIM-модели памятника архитектуры. Она используется не только для строительства и реконструкции, но также при эксплуатации. А эксплуатация, как известно – это львиная доля всех издержек на здание, учитывая десятки и даже сотни лет его использования.

Формула успеха.

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

Будет ли она так же работать и на Вашу команду, решать только Вам. Но нельзя не согласиться, что у заказчика появилась возможность оперативного независимого мониторинга хода строительства. Он своими глазами видит, что происходит на площадке, контролирует фактические изменения на объекте и может сравнивать 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 дёшево получать привязанные к геоданным снимки, может применяться для инспектирования состояния водных объектов, сельскохозяйственных посадок, в лесном хозяйстве и во многих других областях.

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

Средства, необходимые для подобной работы:

1. Квадрокоптер DJI Phantom 3; 
2. Geosun eFix R1 GNSS RTK Роверный приёмник (на базе платы типа Trimble BD 970); 
3. Опознаки в виде крестов.
4. Программный продукт Bentley Context Capture.