100 лет истории в BIM. Применение лазерного сканирования в BIM-проекте реконструкции здания 1899 года

 
Вид-на-здание — копия
 
Вид на реконструируемое здание. Фото 1980 г.
2016-06-03_092534 “Благодаря совместному использованию технологии BIM и лазерного сканирования наше бюро совершило огромный шаг вперед, получив отличное конкурентное преимущество” – Сергей Николаевич Компаниец, директор бюро Alllevels
В современном проектировании к качеству и полноте информации об объекте предъявляются самые строгие требования. Особенно критично и трудновыполнимо соответствие этим требованиям в сложных проектах реконструкции и модернизации зданий и сооружений – одной из основных проблем является получение актуальной информации о текущем состоянии объекта. Во-первых, требуется проведение архитектурных обмеров. Но обмеры сложного объекта могут не просто затянуться на долгие недели, растягивая проектный бюджет и сроки, но и быть неточными и неполными, если доступ к определённым частям объекта был затруднен. Во-вторых, создание комплекта чертежей, отражающих фактическое состояние конструкций – также длительный и трудоемкий процесс, особенно, если будут производиться домеры и последующие перерасчеты. Да, у объекта может быть действующая проектная документация, но она обычно далека от реальности. Эти проблемы успешно решаются современными технологиями обмерных работ, которые позволяют не только автоматизировать процесс сбора информации об объекте, но и предоставлять выходные данные в электронном формате. И наиболее точным из таких инструментов является лазерное сканирование.

Облако точек – это “слепок здания”

Лазерное сканирование – измерительная геодезическая технология, позволяющая создать цифровую трехмерную модель объекта, представив его множеством точек (обычно несколько миллионов) с пространственными координатами. Технология основана на использовании лазерного сканера, измеряющего координаты точек поверхности объекта. Полученный набор точек называется «облаком точек» и впоследствии может быть представлен в виде трехмерной модели объекта, плоского чертежа, набора сечений, поверхности и т.д. для экспорта и работы в BIM-технологиях. Основные преимущества лазерного сканирования: Основные области применения лазерного сканирования – изыскания перед проектированием, исполнительская съемка и мониторинг статуса строительно-монтажных работ (получение картины “что построено”).
Скан
 
Подвальные помещения. Это не фотография, а облако точек
В компании Vysotskiy consulting мы работаем с лазерным сканированием в BIM и облаками точек еще с 2011 года (статья 1, статья 2), совместно с экспертами из компании Trimetari Consulting вырабатывая оптимальные методики обработки облаков точек и моделирования по ним строительных конструкций. О части реализованных проектов мы уже рассказывали на наших мероприятиях.

Винные склады. От сканирования до BIM за 3 шага

Объектом реконструкции в данном проекте является винный торговый дом Камилла Депре, — историческое здание 1899 года постройки, спроектированное архитектором Робертом Юлиусом Клеймом и расположенное в центре г. Москвы на Петровском бульваре. Двухэтажное здание, на первом этаже которого располагался винный магазин, в подвальном — цех по розливу вина и винные хранилища), не эксплуатируется последние 20 лет. Целью реконструкции является переустройство здания под loft-апартаменты.
IMG_0006
 
Подвальные помещения. Фотография.
Архитектурно-инженерное бюро Alllevels является генеральным проектировщиком и разработчиком проекта реконструкции, работает в среде BIM c 2013 года.
2016-06-03_115347 “Здание имеет сложную планировку подвального этажа и большие отклонения поверхностей стен от вертикали, поэтому для ускорения обмерных работ и увеличения их качества мы приняли решение опробовать технологию лазерного сканирования. К тому же это позволяло нам ускорить создание BIM-модели в Revit и начать совместную работу с ней и архитекторам, и конструкторам и инженерам.” – Константин Борисович Ситников, заместитель директора Alllevels
С точки зрения технологии проект был реализован за 3 шага:
  1. Сканирование здания и получение облака точек
  2. Формирование модели существующих конструкций
  3. Непосредственно проект реконструкции
 
IMG_0007
Интерьер. Фото 1900 г.

День со сканером заменяет месяц с рулеткой

Перед началом работ провелась рекогносцировка, выявились места установки сканера, составлен план полевых работ. Для более крупных объектов сначала прокладывается геодезический ход и указываются будущие точки стояния сканера. Лазерное сканирование объекта проводилось с использованием двух сканеров: Leica P20 и FARO Focus3D. Сканер Leica P20:
IMG_0921
 
Лазерный сканер Leica P20 на одной из точек
Таким образом, всего за три дня полевых работ (!) было выполнено сканирование около 7 000 м2 (два этажа, подвал, кровля). С 300 станций сканирования (позиций, на которые был установлен сканер) получено облако точек, а использование встроенной в сканеры фотокамеры позволило раскрасить каждую точку из облака в соответствующий объекту цвет. На обмеры традиционным способом (ручные измерения и ведение абриса) для такого объекта ушло бы не менее месяца.
123
 
Схема точек стояния сканера в подвале

Сшивка «облаков» — получаем цельную картину

Для обработки, геопривязки и “сшивки” данных со станций сканирования был использован программный комплекс Cyclone-REGISTER от Leica Geosystems. Дополнительно, на этом этапе из полученного «облака точек» с помощью Leica TrueView была сформирована карта сферических панорам объекта. Она позволяет просматривать панорамы с любой станции сканирования, а также проводить замеры, оставлять аннотации и пр., что упрощает взаимодействие с заказчиком и командную работу в рамках проекта.
Вид-во-двор
 
Вид в программе Leica TrueView
Этап сшивки единого «облака точек» занял 5 дней. Полученное при помощи Cyclone-REGISTER «облако» было экспортировано в программный продукт Autodesk ReCap для дальнейшей обработки. Autodesk ReCap содержит множество настроек для управления «облаком» (удаление точек, подсвечивание, редактирование интенсивности цветового отображения и пр.) и позволяет добиться необходимого уровня детализации для построения BIM-модели.

Окончательный этап обмерных работ — BIM-модель существующих конструкций

 
124
 
Облако точек в Autodesk Revit. Отображение реального цвета объектов
На основе облака точек в Autodesk Revit была построена фактическая модель объекта по состоянию на 2015 год. Для построения модели облегченное облако точек было загружено в Autodesk Revit.
125
Для упрощения работы применялся плагин Leica CloudWorx for Revit, который ускоряет моделирование объекта за счет инструментов распознавания конструкций, работы с фрагментами «облака точек» при создании 2D и 3D чертежей и др. Благодаря ему было сэкономлено время на построение многих объектов. Также применялось построение конструкций ориентируясь непосредственно на “облако” как на трехмерную подложку. Это наиболее простой и безотказный способ, хоть и более трудоемкий.
122
 
Пример локального наложения BIM-модели и облака точек
Были построены обмерные чертежи всех фасадов здания, поэтажные планы, выполнены все необходимые разрезы по основным осям. Общая длительность этапа составила 30 дней.
Подвал
План существующих конструкций (подвал) в Autodesk Revit
Уникальной особенностью работы по “облаку” является отсутствие довыездов на объект и домеров. Все недостающие измерения проводились с помощью сферических панорам в Leica TrueView. Особенно хочется отметить удобство работы для инженеров, так как проектом учитывались существующие проходящие по подвалу транзитные коммуникации зданий, расположенных в непосредственной близости. Инженеры имели возможность детально разобрать участки коммуникаций средствами сферических панорам в Leica TrueView, не выезжая на объект по каждому вопросу, что ощутимо снижает трудозатраты.
127
Рабочая область сферических панорам Leica TrueView с существующими коммуникациями

“Стадии” в Revit — лучшее решение для реконструкции

Для реконструкции в Autodesk Revit есть очень полезный инструмент “Стадии”. Он позволяет задать в проекте ключевые этапы работ и привязывать к ним возведение и снос объектов. Таким образом, в одном файле формируется полноценная BIM-модель всех видов работ, с точной документацией, спецификациями и пр. Все существующие объекты получают стадию возведения “Существующие”, и при необходимости демонтажа в свойствах указывается снос. Все возводимые объекты создаются на “Новой конструкции”. Это дает возможность не только делать документацию на разные стадии, но и получать спецификации, трехмерные виды с любыми настройками отображения элементов.
Разрез
Разрез модели с показом демонтажа и монтажа конструкций. Стадия 2015 года
План-подземного-этажа-с-отображением-инженерных-систем.-Стадия-2015-года
План подземного этажа с отображением инженерных систем. Стадия 2015 года
10d3aa223fbfbd6d3ae17edc1a8cc87a (1)
Поэтажные сечения здания
Срок разработки проекта составил 2 месяца , что в среднем в два раза быстрее, чем при “плоском проектировании”.

Облака + BIM = качество и скорость

Этот проект в очередной раз показал, что современные технологии могут ускорить процесс работы, одновременно избавив его от “традиционных” ошибок. Технология лазерного сканирования является мощным и очень точным измерительным инструментом, который максимально эффективен в сложных проектах реконструкции и модернизации. Общая длительность проекта составила три месяца.
  1. обмеры за 3 дня вместо месяца
  2. обработка данных (сшивка облака и формирование модели) — 30 дней вместо трех месяцев
  3. непосредственно проектирование — два месяца вместо четырёх
Благодаря BIM-модели, полученной путем лазерного сканирования и обработки, можно производить реконструкцию и модернизацию с миллиметровой точностью. А использование новейших программных продуктов и методик работы позволило существенно увеличить производительность при ее создании.
2016-06-03_115347 “Совместное использование лазерного сканирования и BIM-технологий — это не просто ускорение работы в несколько раз, это совершенно другой, качественно более высокий и эффективный уровень проектирования и взаимодействия всех участников проекта, это работа с точнейшими данными и информационной моделью любого уровня детализации” – Константин Борисович Ситников, заместитель директора Alllevels

Контакты

Alllevels Architecture & Engineering Архитектурно-инженерное бюро — генеральный проектировщик www.alllevels.ru +7 495 730-54-04 level1@alllevels.ru
Trimetari Consulting Лазерное сканирование и обработка данных любой сложности www.trimetari.com +7 906 250 00 51 info@trimetari.com
Vysotskiy consulting Обучение и внедрение BIM-технологий www.bim.vc +7 911 826-98-94 contact@bim.vc