BIM Pilot #01: mračna bodů nejsou model!

Mračna bodů nejsou model a tím méně ani 3D model a už vůbec ne BIM model. Mračna bodů jsou v zásadě "shlukem" bodů rozmístěných v prostoru, nesoucích s sebou informaci o umístění (X,Y,Z souřadnice a informaci o barvě bodu (odstín šedi či RGB hodnota)). Samotná mračna bodů je potřeba vnímat jako "pouhý" podklad pro modelování zaměřovaného objektu. Neexistuje magické tlačítko v žádném BIM SW nástroji, které by dokázalo z mračen bodů automatizovaně vygenerovat objekty, typu zeď, deska, sloup, okenní výplň a jim podobné, se kterými standardně pracuje architekt či projektant v BIM modelovacích softwarových nástrojích.

Obr. 1: Pohled na samotná mračna bodů

Obr. 2: 3D model pro kontrolu proložený mračnem bodů

Obr. 3: 3D model stavu skutečného provedení stavby - objektově orientovaný model, složený ze zdí, desek, střechy, okenních otvorů, tesařských částí střechy, apod...

Obr. 4-6: Kontrola mračen bodů vs 3D model, zde ukázka proložení mračen bodů v detailu výplně otvoru.

Sběr dat a jejich zpracování

Naši (ale i obecně jakoukoliv) geodetickou zakázku lze v zásadě rozdělit na dvě etapy. Na sběr dat na stavbě a na jejich zpracování. Samotné zpracování dat je pak možné vidět v několika rovinách.

V praxi může nastat v zásadě dvojí situace. V prvním případě geodeti předají projektantům hrubá data mračen bodů (a může být věcí dohody a názoru zda-li mračna bodů z jednotlivých stanovišť mají být spojena do logických celků či nikoliv. V obou variantách nasnímaných dat se jedná o surová data mračen bodů. Na rozdíl od ručního měření a zápisu a skic s naměřenými hodnotami může se surovými mračny bodů projektant bez větších problémů začít pracovat. Je samozřejmě věcí dohody a rozdělení zakázky, zda-li modelování stávajícího stavu do podoby 3D modelu, jakožto základu budoucího komplexního BIM modelu zajistí projektant či tuto potřebu zajistí geodetická kancelář jako novou, do budoucna standardní součást svých služeb.

A. Vytvoření logických celků mračen bodů

Princip 3D laserového skenování umožňuje zachytit objekty, které jsou viditelné, z toho je zřejmé, že na vyskenování jednoho objektu, jedné stavby je potřeba rozmyslet a zvážit jednotlivá stanoviště skenování tak, aby byla zachycena stavba a vše v/na ní. Mračna bodů vytvořená z jednotlivých stanovišť musí geodet zpracovat - naimportovat do software dodávaného se skenerem a synchronizovat vstupy z jednotlivých stanovišť. Konkrétně u tohoto projektu vznikly ze sběru dat na 22 stanovištích 2 logické celky mračen bodů, vlastní stavba a pozemek s přilehlým okolím, na níž se stavba nachází.

Obr. 7: Náhledový obrázek na mračna bodů

----------------------

Základní informace z protokolu sběru dat

Technologický postup

Měření:

Polohové a výškové připojení do systému S-JTSK a Bpv bylo provedeno metodou globálního polohového systému GPS, technologií RTK (Real Time Kinematic), síť referenčních stanic VRSNOW. Použit byl přístroj přístroj Trimble SPS985.

Laserové skenování

K měření byl použit laserový skener Riegl VZ-400.

Měření bylo provedeno 27. 1. 2016.

Počasí: polojasno, 11°C Počet stanovisek skenování: 22 Počet měřených bodů cca: 165 000 000

Technická specifikace použitého skeneru Riegl VZ-400: − směrodatná odchylka v délce: 5 mm − divergence paprsku: 0.3 mrad − pracovní rozsah: 280 m při odrazivosti 20% − rychlost měření: až 125 000 bodů/s

Zpracování dat: Postup prací v programu RiSCAN: 1. Transformace jednotlivých měřených mračen bodů ze souřadného systému skeneru do projektového systému tak, aby tvořila homogenní prostorový model. Dále pak transformace z projektového systému do globálního souřadného systému – JTSK a výškového systému BpV.

2. Následné vyrovnání měřených dat technologií ICP (iterative closest point) zajišťující korelaci vzájemné polohy jednotlivých mračen.

----------------------

B. Vynesení 2D dokumentace stávajího stavu

Mračna bodů mohou docela dobře posloužit jako podklad pro vynesení výkreesů stávajícho stavu tradiční cestou 2D výkresové dokumentace. Výhodou zcela jistě bude, že mračny bodů můžete vést vodorovný i svislý řez v libovolném místě zaměřovaného objektu. Na druhou stranu lze předpokládat pokud geodetická firma nasadí progresivní geodetické nástroje jako 3D laserový skener bude jistě přemýšlet o tom jak neméně progresivně se dá s mračny bodů pracovat dál. Dvourozměrnými výkresy to rozhodně nemusí skončit.

Obr. 8: Řez mračny bodů vygenerovaný v v místě studny

C. Vymodelování 3D/BIM modelu

V případě, kdy geodet dokáže dodat i 3D/BIM model je však nutné, aby modelování odpovídalo dohodnutým standardům, na kterých se domluví projektant s geodetem. Vezmeme-li v úvahu, že celý projekt (v našem případě fasády) bude zpracováván metodikou BIM, měla by být fáze zaměření a vynesení 3D/BIM modelu stávajícího stavu součástí tzv. BIM Execution Plan, kde kromě rolí a odpovědností za jednotlivé části modelu bychom měli mít na zřeteli i tzv. LOD (Level of Detail), tedy úroveň detailu a podrobností jaké si s sebou 3D/BIM model z fáze zaměření stávajícího stavu ponese...

Shrnutí

Myslet si, že celkový čas potřebný pro získání zaměření stávajícího stavu se výrazně zkrátí by bylo pošetilé. Z pohledu geodeta, který má dle zadání projektantovi předat dokumentaci zaměření stávajícího stavu, lze vidět zásadní výhody použití 3D laserového skenování v:

1) Redukování času stráveného v terénu vlastním zaměřováním

Díky "virtualizování" stavu budovy pomocí mračen bodů do počítače se výrazně zkrátí čas strávený geodety na stavbě. Tuto skutečnost zcela jistě ocení geodeti zejména v době nepříznivého počasí. Uspořený čas ze stavby se díky tou přenesl do tepla kanceláře k počítači. Nejedná se o časovou úsporu, nýbrž z pohledu celé zakázky o přesun časové dotace z místa zaměřování k práci u počítače. Zcela jistě čas strávený u počítače je příjemnější, než dřívě čas trávený, mnohdy v zimě, na stavbě s tužkou zápisníkem a metrem.

2) Minimalizování vícenákladů

Pokud geodeti pracující tradičními postupy v minulosti zapomněli nějaké rozměry stavby zaměřit, patrně jim nezbývalo nic jiného, než vyrazit znovu na stavbu. Tím se jim samozřejmě zvyšovali výdaje na cestovní náklady a zakázka se tak mohla lehce stát méně výdělečnou, až nevýdělečnou, to podle vzdálenosti místa zakázky od jejich kanceláře.

V případě 3D laserového skenování je obava, že něco zapomenete zaměřit v podstatě nulová. Na druhou stranu obsluha skeneru vyžaduje jisté dovednosti a zkušenosti. Zjednodušeně řečeno: "To, co je mimo dosah laserového paprsku, to prostě laserový sken nezaměří."

3) Přenesení stavby do virtuálního prostředí počítače

Díky digitalizaci zaměřované stavby je možné veškeré doměrky, které během vynášení stávajího stavu vyvstanou, provést odečtem v počítači z mračen bodů.

Příště se podrobněji podíváme na problematiku modelování dat z mračen bodů, metodiku BIM modelování a na míru podrobnosti projektantům předávaného 3D/BIM modelu, který bude vyhovovat dalším etapám práce na projektu.