Skanowanie laserowe 3D

Wykorzystanie impulsowego laserowego skaningu 3D pozwala na stworzenie cyfrowego modelu praktycznie każdej konstrukcji w postaci chmury punktów, którą następnie można dalej cyfrowo analizować i obrabiać. Każdemu ze zmierzonych z wysoką dokładnością, sięgającą 1 mm, punktów przypisane zostają współrzędne x,y,z, precyzyjnie określające jego umiejscowienie w przestrzeni. Model przedstawiony na rys.1 składa się z ponad 545 milionów punktów pomiarowych pomierzonych laserowo, co pozwala na precyzyjne odzwierciedlenie pełnej geometrii konstrukcji.

Każdorazowo po wykonaniu skanu laserem 3D, analiza położenia punktów wykonywana w programie komputerowym oprócz typowych wartości jak rozmiar, odległość itp. umożliwia pomiary m.in. pionowości i odkształceń konstrukcji. Dodatkowo, po wykonaniu kolejnych skanów w odstępie czasu, możliwe jest precyzyjne określenie i pomiar ewentualnego postępu odkształceń, osiadań konstrukcji czy jej deformacji.

Jest to niezwykle ważny i przydatny pomiar na wielu etapach realizacji. Skaning 3D znakomicie sprawdza się m.in. w następujących przypadkach:

• inwentaryzacja stanu istniejącego, przed rozpoczęciem budowy, przebudowy itp.,
• inwentaryzacja architektoniczno-budowlana 3D,
• pomiary na etapie budowy, kontrola prawidłowości wznoszenia konstrukcji,
• pomiary wpływu budowy na otoczenie, np. na sąsiednie budynki,
• pomiary wykonanych konstrukcji dla celów odbiorowych,
• pomiary przy okresowych przeglądach gwarancyjnych,
• pomiary i analiza zachowania i pracy konstrukcji w czasie, np. wadliwie wykonanych, poddanych wpływom eksploatacji górniczej itp.

Skanowanie 3D znakomicie sprawdza się w monitorowaniu praktycznie wszystkich konstrukcji – budynków, przyczółków mostowych, tuneli, ścian oporowych (berlińskich, szczelnych, żelbetowych, monitoring ścian z gruntu zbrojonego itp.).

Skanowanie laserowe 3D umożliwia cyfrowe przechwytywanie istniejącej konstrukcji, budynków, hal, urządzeń itp. jako chmury punktów w celu utworzenia lub aktualizacji modelu BIM (scan-to-BIM 3D).

Monitoring 3D

Pomiary w trakcie budowy - nadzór nad postępem robót

Wykorzystując technologię skanowania laserem 3D można na bieżąco nadzorować prace prowadzone na budowie.

Na rysunkach 3 i 4, przedstawiono przykładowe pomiary kontrolne laserem 3D ściany oporowej z gruntu zbrojonego w technologii biernej. Pomiary w trakcie realizacji pozwalają na weryfikację odchyłek względem geometrii projektowanej np. pionowość, płaskość, wybrzuszenia, kąty itp. Wychwycenie ewentualnych błędów we wczesnej fazie może pozwolić zaoszczędzić dużych nakładów finansowych, związanych z ewentualnymi poprawkami po wybudowaniu.

Zakończenie budowy - inwentaryzacja powykonawcza

Stworzenie modelu cyfrowego konstrukcji za pomocą skaningu laserowego 3D przed jej oddaniem do użytkowania, stanowi wysokiej klasy dokumentację powykonawczą a także tzw. „pomiar zerowy”, będący bazą dla przeglądów gwarancyjnych. Dokumentacja ta w sposób bardzo dokładny rejestruje geometrię konstrukcji i jej stan na dzień wykonania skanowania (np. przed oddaniem do eksploatacji i przyłożeniem obciążeń użytkowych).

Wykonanie inwentaryzacji skanerem 3D (laser scanning) nie wymaga oznaczenia punktów pomiaru, nanoszenia reperów itp. jak ma to miejsce w przypadku tradycyjnych rozwiązań geodezyjnych. Są to tzw. pomiary bezdotykowe. Dzięki temu nie zachodzi ryzyko pominięcia przyszłego ewentualnego obszaru awaryjnego konstrukcji lub utracenia przydatności inwentaryzacji wraz z utratą oznaczeń. W wyniku tego, przedmiotowa inwentaryzacja wykonana dzięki pomiarowi laserowemu pozostanie użyteczna nawet po wielu dziesiątkach lat użytkowania konstrukcji.

Na rysunkach 5 i 6 przedstawiono przykładową inwentaryzacje powykonawczą ściany oporowej. Inwentaryzacja ta stanowi inwentaryzację 3D i rejestr geometrii ściany, przed przyłożeniem docelowych obciążeń użytkowych - tu w postaci taboru kolei dużych prędkości. Wpływ obciążenia i wynikające z niego zmiany geometrii, będą mogły zostać zaobserwowane w dowolnie wyznaczonym czasie i miejscu konstrukcji.

Inwentaryzacja powykonawcza 3D stanowi nieocenioną bazę dla dalszych pomiarów w okresie gwarancyjnym jak i całym okresie użytkowania. Skanowanie laserowe umożliwia także tworzenie modeli BIM konstrukcji (scan-to-BIM, skanowanie do BIM)

Użytkowanie – np. zakończenie okresu gwarancji

Porównanie dwóch (lub większej liczby) skanów, wykonanych laserem 3D w odstępie czasu, pozwala na precyzyjną analizę zmian geometrii np. stan zerowy przed oddaniem do użytku względem końca okresu gwarancyjnego.

Rysunek 7 przedstawia zmiany geometrii konstrukcji w czasie, poprzez złożenie skanów wykonanych laserem 3D w odstępie 7 miesięcy. 

Monitoring otoczenia, monitoring wpływu szkód górniczych, sąsiedztwo budowy

Oprócz pomiarów budowanych lub bezpośrednio monitorowanych konstrukcji, cyfrową inwentaryzacją 3D można łatwo objąć obiekty znajdujące się w okolicy budowy lub na które mogą oddziaływać czynniki zewnętrzne (np. eksploatacja górnicza, wpływ budowy). Przy optycznej dostępności obiektu nie jest wymagany montaż dodatkowych elementów pomiarowych na obiektach, tzn. nie trzeba instalować reperów, tarczek pomiarowych, uzyskiwać zgód właścicieli na wejście na posesję, nie jest też z reguły wymagana obecność użytkowników w trakcie pomiarów.

Taki pomiar laserowy, wykonywany w odstępach czasu, stanowi szczegółową inwentaryzację. W przeciwieństwie do dokumentacji fotograficznej – umożliwiającą dokładny pomiar ewentualnych odkształceń, pęknięć, osiadań itp. Stanowi to solidną bazę do szczegółowej i wiarygodnej analizy wpływu budowy lub czynników zewnętrznych na te obiekty. Ułatwia i szczegółowo pomaga w weryfikacji i rozpatrywaniu roszczeń z tytułu szkód wywołanych w czasie budowy.

Inwentaryzacja architektoniczno-budowlana 3D

Inwestycje związane z przebudową, rozbudową jak również remontem istniejących obiektów budowlanych, wymagają odpowiedniej dokumentacji technicznej. W przypadkach, gdy inwestor potrzebuje wykonać szczegółową inwentaryzację – zwłaszcza w przypadku skomplikowanych lub historycznych obiektów – lub nie dysponuje konieczną dokumentacją, z pomocą przychodzi nowoczesna technologia skanowania 3D za pomocą lasera. Technologia ta umożliwia tworzenie bardzo precyzyjnych cyfrowych modeli konstrukcji w postaci chmury punktów. Uzyskane w pomiarach laserem 3D dane stanowią przestrzenne odwzorowanie rzeczywistej geometrii obiektu budowlanego z geodezyjną dokładnością.

SZCZEGÓŁY ARCHITEKTONICZNE

Tradycyjne metody pomiarowe, z uwagi na brak dostępu do wyżej położonych elementów architektonicznych, przedstawiają dane orientacyjne obarczone bardzo dużym błędem a szczegóły takie jak gzymsy, fasety czy lukarny są nierzadko całkowicie pomijane. Modele cyfrowe natomiast, wykonane w oparciu o technologię skanowania laserowego, pozwalają na precyzyjne odwzorowanie nawet najdrobniejszych szczegółów.

Połączenie skanera laserowego z zestawem GNSS umożliwia precyzyjne (z dokładnością geodezyjną) naniesienie modelu cyfrowego na mapę do celów projektowych. W efekcie zamawiający otrzymuje niejako wytyczenie każdego elementu budynku w terenie – każdemu z punktów, tworzących model cyfrowy zostają przypisane współrzędne X,Y,Z. Zaleta ta jest szczególnie istotna w przypadku terenów silnie zurbanizowanych, gdzie wielokrotne wykonanie pomiarów tradycyjnych jest bardzo czasochłonne lub wręcz niemożliwe.

Kolejną nieocenioną zaletą prowadzenia inwentaryzacji z wykorzystaniem skanera 3D jest zasięg badań – odległość urządzenia pomiarowego od analizowanego obiektu. Technologia skanowania 3D umożliwia pomiar elementów znajdujących się w odległości nawet do 80m od urządzenia pomiarowego. Jest to szczególnie istotne, przy konieczności wykonania inwentaryzacji budynków sąsiadujących (konieczność uwzględnienia wpływu realizowanej inwestycji na budynki sąsiadujące np. zacienienie), gdy np. nie jest możliwe uzyskanie pozwolenia na wstęp. W przypadku pomiarów skanerem laserowym 3D inwentaryzacja taka często może zostać wykonana z odległości, np. z działki zamawiającego.

INWENTARYZACJA POWYKONAWCZA

Polskie normy w zakresie realizacji konstrukcji stawiają szereg wymagań względem odchyłek wykonawczych. Technologia skanowania laserowego daje inspektorom nadzoru inwestorskiego nieocenione narzędzie umożliwiające w sposób precyzyjny i niepodważalny weryfikowanie jakości wykonanych prac. Wynikowo opracowanie inwentaryzacji powykonawczej w formie skanu 3D stanowi trwały i użyteczny zapis stanu konstrukcji na dzień wykonania inwentaryzacji. Dokładność pomiaru może być realizowana nawet na poziomie 1mm.

Zalety

Do najważniejszych zalet nowoczesnej technologii skanowania laserowego 3D wykonywanych przez naszą firmę należą:

• bardzo duża dokładność pomiarów (nawet < 1 mm),
• szczegółowy pomiar całej konstrukcji, a nie tylko wybranych punktów,
• brak konieczności bezpośredniego dostępu do monitorowanej konstrukcji,
• brak jakiejkolwiek ingerencji w konstrukcję (brak montażu reperów itp.),
• niewrażliwość na ewentualne uszkodzenia czy dewastację punktów pomiarowych (reperów),
• szybki czas pomiaru (kilka minut na jeden skan),
• ze względu na duży zasięg lasera - łatwość pomiaru w trudno dostępnych miejscach,
• pomiar wykonywany przez doświadczonych geotechników i konstruktorów,
• atrakcyjna, niska cena usługi.

To co także wyróżnia naszą usługę od typowych pomiarów geodezyjnych to realizacja pomiarów i wykonywanie analiz przez zespół wykształconych i doświadczonych geotechników i konstruktorów. Dzięki temu pomiary i analizy wykonywane są profesjonalnie a znajomość zagadnień mechaniki gruntów umożliwia naszemu zespołowi przygotowanie kompleksowej analizy problemu, a nie tylko dostarczenie suchych pomiarów.