В настоящее время большую популярность получило использование результатов лазерного сканирования при выполнении проектных работ. В связи с этим была поставлена задача апробировать технологию использования данных, полученных при выполнении названных выше изыскательных работ.
Для реализации поставленной задачи был выполнен пилотный проект, цель которого ̶ получить 3D-модель генерального плана по данным лазерного сканирования. В качестве исходных данных выступило облако точек, а в качестве выходной информации ̶ трехмерная модель генплана (Рис.1).
При этом в процессе выполнения проекта решались следующие задачи:
Апробирование технологии использования данных лазерного сканирования в качестве исходной информации при проектирование генерального плана.
Определение оптимальных параметров для работы с полученными данными. Получение модели поверхности существующей и проектной земли.
Для выполнения проекта использовалось следующее программное обеспечение:
ReClouds – цифровая модульная платформа для обработки данных лазерного сканирования.
nanoCAD GeoniCS – инструмент для автоматизации проектно-изыскательских работ в области землеустройства, изысканий и генплана, проектирования и моделирования инженерных коммуникаций и линейно-протяженных объектов.
В качестве исходных данных было использовано облако точек со следующими характеристиками:
Размер – 2.65 Гб (2 849 360 896 байт).
Количество точек – 236 461 291.
Атрибуты (классификация, цвет сканирования и т.д.) у облака точек отсутствовали (Рис.2).
Процесс выполнения проекта был разбит на 5 этапов. При выполнении 1 и 2 этапа использовалось ПО ReClouds, в 3 – 5 этапе ПК nanoCAD GeoniCS.
Для минимизации использования программного обеспечения в ПК nanoCAD GeoniCS использовались модули Топоплан и Генплан.
Во время выполнения первого этапа осуществлялась загрузка и классификация облака точек, а именно выделение класса – земля для использования его в качестве данных получения поверхности существующий земли.
При выполнении данного этапа появились три проблемы:
Исходная размерность облака точек: она изначально была неизвестна.
Объем загружаемой информации.
Отсутствие атрибута класс.
Методом проб удалось установить, что исходная информации была предоставлена в миллиметрах. Соответственно при импорте облако точек в чертеж были размерные единицы – метры.
Однако основной проблемой было определить оптимальный параметр загрузки количества точек. В процессе работы эмпирическим методом было установлен параметр прореживания – 10. (Рис. 3).
При добавлении атрибута «Класс» был использован инструмент Информация об облаке точек в окне Статистика облака точек (Рис. 4).
Основной задачей при выполнении первого этапа было выделение данных из облака точек, необходимых для построения существующей поверхности. Данная операция осуществлялась с помощью инструмента «Земля», входящим в группу Классификация. Для этого методом проб были подобраны параметры выполнения операции (Рис. 5). Хотелось бы отметить, что классификация растительности не проводилась в связи с отсутствием задачи по ее выделению.
Итогом первого этапа стало получения класса точек – Земля (Рис.5).
На втором этапе основной задачей стало получение модели существующей земли в виде поверхности для комфортного использования поверхности при выполнении проектных работ. Это связано с двумя основными аспектами:
Размер модели, в значительной мере влияющий на использовании машинного ресурса.
Время, затрачиваемое на операцию, при выполнении проектных работ.
Оба вышеозвученных аспекта напрямую влияют на производительность и сроки выполнения работ.
Изначально с помощью функционала ReClouds была построена поверхность с типом объекта – Сеть (Рис.6).
Данный тип объекта был выбран не случайно. Это связано с дальнейшим упрощением поверхности, необходимой для получения модели, с которой было бы комфортно работать при сохранении всех форм и особенностей исходного рельефа.
При упрощении поверхности опытном путем был установлен оптимальный параметр в виде количества граней получаемой поверхности для комфортной работы в ПК nanoCAD GeoniCS (Рис. 7).
Полученный объект сеть был конвертирован в 3D-грани средствами ReClouds (Рис. 8). Данная конвертация была обусловлено тем, что полученные данные было необходимо преобразовать в объект nanoCAD GeoniCS, а именно в ее поверхность. Самым простым способом в данном случае стала конвертация сети в 3D-ю..грани.
Задачей третьего этапа стало получение исходной (существующей земли) поверхности в nanoCAD GeoniCS. Работы были разбиты на два подэтапа:
Получение поверхности nanoCAD GeoniCS.
Редактирование полученной поверхности.
В предыдущем этапе полученные данные были оптимизированы для дальнейшего использования в ПК nanoCAD GeoniCS. В проводнике проекта была создана поверхность, и в качестве данных для ее построения были добавлены 3D-грани (Рис. 9). С учетом оптимизации сформированных данных построение поверхности заняло незначительное время.
Для дальнейшей работы с существующей поверхностью на ней были заданы внешняя и внутренняя границы. В предназначение внешней границы входило в том числе и эстетическое представление поверхности, чтобы она смотрелось более аккуратно (10). Внутренняя граница обозначила расположение здания.
При выполнении классификации на первом этапе в класс земля попало незначительное количество «мусорных» точек. С помощью инструмента Верификации земли ReClouds можно было исключить ошибочную информацию из класса земля, но мы приняли решение о нецелесообразности данной операции, чтобы позже функционалом редактирования триангуляции nanoCAD GeoniCS исправить появившуюся проблему. Это и было выполнено оперативно с минимальными временными затратами.
На четвертом этапе проекта было необходимо создать вертикальную планировку и получить трехмерную модель проектной земли (Рис. 12). Средствами модуля Генплан nanoCAD GeoniCS была создана пешеходная дорожка и площадка (Рис. 11).
При их создании использовалась коллекция инструментов Проектный откос, входящая в функционал модуля Генплан.
И наконец задачей пятого (финального) этапа стала сборка трехмерной модели. Для этого использовались полученные в nanoCAD GeoniCS поверхности, трехмерные модели деревьев и поднятый по контуру здания с помощью 3D-модуля nanoCAD трехмерный примитив (13).
В соответствии с поставленными задачами нами получена 3D-модель генплана, при этом апробирована технология использования данных лазерного сканирования в виде исходной информации и определены оптимальные параметры настроек инструментов при выполнении работ.
Татарников Андрей Николаевич
Кандидат технических наук. АО «Бюро САПР» ведущий инженер