-5.1 C
Warszawa
niedziela, 11 kwietnia, 2021

Hybrydowe inwentaryzacje architektoniczne. Kiedy modele 3D przekłamują rzeczywistość?

Strona główna Technologie w nieruchomościach Hybrydowe inwentaryzacje architektoniczne. Kiedy modele 3D przekłamują rzeczywistość?

Hybrydowe inwentaryzacje architektoniczne

Kiedy modele 3D przekłamują rzeczywistość?

Artykuł publikowany w Roczniku INVESTOR Real Estate Expert [4/2020]

Pomiary skanerami to modny element pomiarów i inwentaryzacji architektonicznych w budynkach biurowych, handlowych, magazynowych, przemysłowych i w rewitalizowanych zabytkach. Wiele się słyszy o zaletach i korzyściach skaningu, a niewiele mówi się o niedociągnięciach tej metody. Jeden z polskich inwestorów wykonał pomiar całego portfela kilkudziesięciu budynków metodą skaningową. Po wykonanej wybiórczej kontroli pomiarem tachimetrycznym wykazałem, że niektóre miary były przekłamane nawet o 30%. Pomiar skanerem jest pomiarem szybkim i bardzo dokładnym, ale wyłącznie wtedy, gdy zostanie prawidłowo wykonany i skontrolowany. Gdzie zatem popełniane są błędy? Jak wiarygodnie odzwierciedlić budynek w modelu 3D? Kiedy mamy pewność, że piętro mieści się w obrysie budynku i pokrywa się z obrysem piętra niżej? Jak chmury punktów i modele 3D wpływają na emisję CO2!

Możliwości skaningu

Skaning wykorzystywany jest do różnych celów: budownictwo, przemysł, medycyna, kultura, inżynieria odwrotna, itd. Efekt pomiaru i obróbki chmury punktów przedstawiać może inwentaryzacje obiektów budowlanych, elewacje, dachy, więźbę czy poszczególne detale obiektów zabytkowych – barierki, okna, rzeźby, itp. Można przedstawiać wyniki badań deformacji elementów, wykonywać kontrole powykonawcze konstrukcji budowlanych, inwentaryzacje instalacji technicznych i przemysłowych. Można mierzyć obiekty liniowe, np.: drogowe obiekty inżynierskie – całe mosty i ich najdrobniejsze elementy. Techniki skaningowe wykorzystuje się również w planowaniu przestrzennym, ale tutaj miesza się skaning lotniczy, mobilny i naziemny. Uzyskane podczas pomiaru chmury punktów można przekształcić w modele 3D, ortofotomapy i modele BIM. Mając modele trójwymiarowe można przejść na płaszczyzny 2D, ale nie jest to ani szybkie, ani automatyczne. Oprogramowanie daje możliwość wykonywania przekrojów w dowolnych miejscach, analizę kolizji, pomiar powierzchni budynków, pomiar kubatury czy rozmieszczenia instalacji. System wykorzystywany jest do spacerów wirtualnych w hotelach, mieszkaniach pokazowych na sprzedaż, biurach na wynajem czy do zwiedzania wirtualnych muzeów. Skaning coraz częściej wykorzystuje się do modeli BIM, na polu których w Polsce jest jeszcze wiele do zrobienia, o czym szerzej w artykule „Po co inwestorowi nieaktualny BIM”. Jednak jest to przyszłość rynku nieruchomości. Efektywne zarządzanie informacjami to oszczędność, min. materiałów wykończeniowych budynku, elementów wymiany instalacji technicznych, efektywniejsze zarządzanie funkcjami poszczególnych pięter czy pomieszczeń i wiele innych. Jednak praktyka i liczne rozmowy z inwestorami nieruchomości, zarządcami i firmami od fit out’ów pokazują mi, że sam skaner nie zawsze umie podołać oczekiwaniom zamawiającego. Oczekiwaniom, o których zamawiający dowiaduje się zbyt późno. Jestem zagorzałym zwolennikiem tego narzędzia, jednak ta technika pomiaru ma swoje wady.

Czas pomiaru i opracowania

Do korzyści skaningu bezwzględnie należy zaliczyć szybki czas samego pomiaru (w porównaniu do tachimetru). Jednak zdecydowanie dłuższy jest czas opracowania w programach Revit, Scene2Go w porównaniu do klasycznych opracowań typu CAD z rzutami 2D poszczególnych pięter, dachów, elewacji, itp.). Porównajmy czas realizacji pomiaru i opracowania obu technik. W przypadku pomiaru skanerem można przyjąć proporcję 1:4 – jeden dzień pomiaru i cztery dni opracowania. Zależy to oczywiście od tego, ile szczegółów wymaga Klient. W przypadku opracowywania rzutów poszczególnych elementów tachimetrem w płaszczyznach 2D – ta proporcja wynosi 1:1,5. Czas opracowania przy skaningu wydłuża etapowanie pomiaru. Jest to bolączka wszystkich pomiarów w biurowcach czy galeriach handlowych, gdzie jest dużo najemców. Często do wybranych pomieszczeń nie można wejść w danym momencie, tylko po kilku dniach czy nawet tygodniach (szczególnie w okresie pandemii). Każdorazowe dodawanie do modelu nowej chmury punktów pojedynczego pomieszczenia, powoduje konieczność przetwarzania całości chmury i modelu. W jednym z kompleksów budynków o łącznej powierzchni  25 tyś. m2 najemcy opóźniali wejście do ok. 100 pomieszczeń na kilku różnych piętrach biurowca. Zamawiający rozciągnął czas domiaru tych lokali w okresie 2 miesięcy (liczne pojedyncze wyjazdy). Czas na przetwarzanie chmury punktów i opracowywanie modelu 3D dla kilku pięter wydłużył się dwukrotnie. Dodam, że rzetelnie wykonany model 3D przed modelowaniem, musi być poprzedzony kontrolą samej chmury punktów i dowiązań do założonej osnowy. Tylko wtedy opracowywany model 3D odzwierciedla rzeczywistość.

Skaning vs tachimetr

Plusem skaningu jest szczegół odzwierciedlenia poszczególnych elementów i ilość punktów, które otrzymujemy w ramach pomiaru. Skanerowi nie dorówna w tym zakresie tachimetr. Jeśli model 3D został opracowany bezbłędnie i przy właściwych założeniach, to korzyści z opracowania po pomiarze skanerem można czerpać przez lata. Najważniejszym momentem skanowania jest połączenie stanowisk pomiarowych (scen) w chmurę punktów. Niestety dostępne programy na rynku do łączenia scen pomiarowych są mocno niedoskonałe i przekłamują wartości. Potrafią skręcać czy podnosić o kilka cm wybiórcze skany. Pomiar skanerem zwykle wygląda tak, że wykonuje się pomiar w terenie na osnowę lokalną tak, aby piętra można było nałożyć jedno na drugie. Generowane są chmury punktów, które potem poddawane są obróbce i czyszczeniu z szumu pomiarowego. Wiele pojedynczych chmur punktów łączy się w jedną – przy użyciu stanowisk, które są odniesieniem orientacji pomiaru. Ale czy mamy pewność, że punkt, który przetwarzamy jest we właściwym miejscu? I jak on się ma do współrzędnych najbardziej oddalonego narożnika piętra? Czy mamy pewność, że piętro budynku mieści się w obrysie budynku lub czy pokrywa się z obrysem piętra niżej?

Pomiar skanerem jest szybkim pomiarem i bardzo dokładnym, ale wyłącznie wtedy, gdy zostaną przyjęte prawidłowe założenia pomiaru. Hybryda łącząca pomiary skanerem z tachimetrem, GPS czy dronem pozyska najbardziej kompleksowe i wiarygodne dane przestrzenne 3D obiektu.

Miary przekłamane o 30%

Owszem, tachimetr nie ma takich zdolności jak skaner, ale daje inne korzyści, których póki co skaner nie osiąga. A najważniejsze jest logiczne myślenie osoby/ekipy pomiarowej w zakresie założeń pomiaru i ich późniejszego zastosowania. Jedna z polskich firm zleciła wykonanie pomiaru portfela budynków metodą skaningową. Ku ich zdziwieniu niektóre miary były przekłamane nawet o 30% w porównaniu do wybiórczego kontrolnego pomiaru tachimetrem. Dlaczego? W tym przypadku powodem były nieudolne założenia pomiarowe. Super dokładny i drogi sprzęt mierzący najmniejszy detal z dokładnością ułamków milimetra to nie wszystko. Pomiar skanerem zamykał poszczególne pomieszczenia i w sumie dał ten sam metraż powierzchni co pomiar tachimetrem. Co jest zatem przyczyną błędu? Problem polegał na tym, że niektóre pomieszczenia były zniekształcone i „pływały”, bo pomiar nie był w osnowie! Autor pomiaru zaufał programowi, który z automatu połączył stanowiska. Nie było żadnej kontroli połączenia stanowisk. Duże pomiary skanerem trzeba kontrolować poprzez założenie typowo geodezyjnej osnowy poziomej i pionowej przez odpowiednie pomieszczenia w budynku. Jeżeli płaszczyzna skanów „siądzie” na rzędne posadzki otrzymanej z niwelacji, to wtedy mamy pewność, że wykonana chmura punktów na podstawie skanów została wykonana prawidłowo. Wtedy możemy zacząć opracowywać model 3D. Osnowa pozioma i pionowa (pomiar kilku płaszczyzn na piętro) niweluje błędy programów, które potrafią lekko skręcić wybrany skan, lub go podnieść lub opuścić. Łączenie skanów z automatu, nawet przy bardzo gęstym pomiarze jest fikcją.

Układ lokalny czy państwowy?

Z czego wynikają błędy, które powodują, że rzut piętra „pływa” – że każde piętro może mieć inny obrys? Przecież budynek ma niezmienną ścianę zewnętrzną! Jak wspomniałem, w większości przypadków pomiar skanerem opiera się na lokalnym układzie współrzędnych dla każdego piętra osobno. Co to znaczy? Każde piętro budynku jest osobnym układem lokalnym i jest oderwane od geodezyjnej osnowy państwowej. Takie działanie jest wystarczające, np.: do celów zmian aranżacji lokalu najemcy, do spacerów 3D wynajmowanego lokalu czy pomiaru statku morskiego. Kiedy zatem ma znaczenie nawiązanie się na pomiar w układzie państwowym? Omówię na przykładzie. Firma architektoniczna po oddanym komplecie dokumentów z opracowania w układzie lokalnym zwróciła się o przeformatowanie danych na układ państwowy. Sytuacja była podyktowana faktem, że właściciel budynku chciał zmienić układ ścian konstrukcyjnych, a taka potrzeba nastąpiła już po pomiarze i oddanej dokumentacji (potrzeba pozwolenia na budowę, gdzie musi być dowiązanie do granic działki). Oczywiście, możliwe jest przejście z układu lokalnego na państwowy, ale jest to czasochłonne i kosztowne. Wymaga to ponownego nawiązania się na zewnętrzną osnowę lokalną z każdego piętra i dowiązanie się do osnowy państwowej. Niepotrzebny koszt da się wyeliminować przed przystąpieniem do prac, ale zamawiający musi wiedzieć do jakich celów będzie wykorzystywane opracowanie. Tu chcę wskazać na niemożliwą do zastąpienia przez skaner przewagę tachimetru (znacznie dłuższe i precyzyjne celowanie) i GPSa. Firmy zajmujące się tylko skaningiem nie posiadają często tachimetrów ani GPS-ów i nie mają wiedzy na temat tych technik pomiarowych. Będą, więc się upierać, że osnowa w układzie lokalnym będzie wystarczająca. I czasami faktycznie to wystarcza, ale nie zawsze. Ważne, żeby zamawiający był świadomy wyboru i ustalił jasno założenia pomiarowe, które od początku do końca muszą być jednolite dla całego budynku.

Niewiele osób mówi o wadach skaningu. Mam wrażenie, że próbuje się wyprzeć zastosowanie tachimetrów na rzecz skanerów. Czemu? Bo pomiar skanerem jest łatwiejszy, nie wymaga wiedzy z zakresu geodezji, bo opracowanie jest bardziej dochodowe, a praca na modelu 3D czy wirtualne spacery są modne. Skutków zleceń opartych wyłącznie na skaningu nie jest jednak często świadomy zamawiający.

Echo sygnału

Wadą pomiaru skanera laserowego jest, tzw. echo sygnału (odbicie sygnału), które ma miejsce w przypadku, gdy plamka lasera nie jest całkowicie odbita od mierzonego celu. Ma to znaczenie w przypadku pomiaru zewnętrznego otoczenia, w którym znajduje się drzewostan. Na dokładność pomiaru laserem ma również wpływ odległości pomiaru – im dalej tym większe ryzyko echa sygnału. Przełączenie się w tym przypadku na inne stanowiska pomiarowe wydłuża czas pomiaru. Z kolei skanowanie ze zbyt dużej ilości stanowisk wprowadza liniowy przyrost danych, a to zwiększa nakłady czasowe i finansowe na ich przetwarzanie. Z drugiej strony zbytnie ograniczanie ilości stanowisk może wygenerować jeszcze poważniejsze błędy (skany połączone z małą dokładnością). Wszystko zależy od sytuacji w danym terenie, więc do założeń wyjściowych należy podchodzić indywidualnie.

Autorski algorytm kontroli skanera

Tachimetry, ręczne lasery, skanery, drony, fotogrametria z bliska – technik pomiarowych jest wiele. Każda ma swoje wady i zalety i stosuje się ją w zależności od charakteru obiektów, pomieszczeń czy pojedynczych elementów mierzonego obiektu. Często metody te miesza się. W GEODETIC, kilka lat temu wypracowaliśmy know how oparte na algorytmie kontroli pomiaru w czasie rzeczywistym na mierzonym obiekcie. Opracowaliśmy również własne zasady pomiaru poprzez kodowanie mierzonych punktów. Technologia pomiaru obiektowego i kodowania pomiaru tachimetrem daje nam dodatkowe możliwości kontroli pomiaru skanerem i zwiększa pewność opracowania. Przede wszystkim, już w trakcie pomiaru pozwala na weryfikację dokładności i wychwytuje błędy, np.: zniekształcenia czy niedomknięcia pomieszczeń. Pomiar według tego standardu wykonywany jest w terenie za pomocą precyzyjnych urządzeń pomiarowych: tachimetry bezlustrowe, aparaty do fotogrametrii z bliska, skanery, GPS i drony. Wszystko zależy od charakteru obiektu i wymaganego zakresu opracowania. W niektórych miejscach nalot dronem będzie zbędny, a w innych bez niego się nie obędzie. Wypracowaliśmy również własne techniki łączenia metod pomiarowych w terenie, co ma wpływ na rzeczywiste odwzorowanie budynku.

Niniejszy artykuł jest chroniony prawem autorskim. Zabrania się jego kopiowania i cytowania bez podania źródła i autora. W przypadku zawinionego naruszenia praw autorskich sprawca będzie zobowiązany do naprawienia wyrządzonej szkody poprzez zapłatę sumy pieniężnej w wysokości odpowiadającej trzykrotności stosownego wynagrodzenia, które w chwili jego dochodzenia byłoby należne tytułem udzielenia przez uprawnionego zgody na korzystanie z utworu.

Autor artykułu:

Filip Ryczywolski

Geodetic Board Member
Measurement Technology Manager
Team Head, Surveyor, Author, Trainer

Czytaj opis >>

© Wszelkie prawa zastrzeżone

proptech

Zgłaszanie usterek w telefonie? Z Optima Solutions to jest możliwe!

Zgłaszanie usterek w telefonie? Z Optima Solutions to jest możliwe! Zarządzanie dużym obiektem lub...

Fascynująca artystyczna podróż po świecie technologii. Wystawa Oskara Zięty

Fascynująca artystyczna podróż po świecie technologii. Wystawa Oskara Zięty Zapraszamy na ponowne otwarcie wystawy „INFLATALES. Stalowe opowieści Oskara Zięty”...

Zrównoważona domowa oaza, czyli standardy “zielonego domu”

Szacuje się, że ok. 90% naszego życia spędzamy w budynkach. W dużej mierze są to obiekty użyteczności publicznej, spośród których większość choć...

Biuro od ręki w aplikacji CitySpace

Biuro od ręki w aplikacji CitySpace Kilka kliknięć wystarczy do zamiany pracy z domu na profesjonalne biuro. Nie musisz...
SPONSOROWANE

bim

OPEN BIM – ARCHICAD kreuje nowe możliwości

Idea zastosowania wirtualnego modelu budynku (BIM) w projektowaniu pozwoliła na powstanie wielu skutecznych metod wspomagających procesy planowania i zarządzania przedsięwzięciami budowlanymi. Dotyczyły...

Po co inwestorowi nieaktualny BIM?

5 problemów ograniczających rozwój BIM w Polsce BIM to technologia, wobec której ciężko jest przejść obojętnie myśląc długofalowo. Bardzo...

przemysł 4.0

Biznesowa strategia cyfryzacji w budownictwie

Era Construction 4.0  Artykuł opublikowany w Roczniku INVESTOR Real Estate Expert 2019

Transformacja cyfrowa – Wpływ Przemysłu 4.0 na projekty dewelopersko-budowlane

Artykuł opublikowany w Roczniku INVESTOR Real Estate Expert 2019 Czwarta rewolucja przemysłowa niesie ze sobą...
SPONSOROWANE

ROCZNIK 2020

Zaniedbania analiz due diligence. Co sprawdzić przed zakupem nieruchomości?

Zaniedbania analiz due diligence. Co sprawdzić przed zakupem nieruchomości? Artykuł publikowany w Roczniku INVESTOR Real...

Norma PN-ISO 9836:2015-12 obowiązkowa w projektach budowlanych od 19.09.2020r.

Norma PN-ISO 9836:2015-12 obowiązkowa w projektach budowlanych od 19.09.2020r. Nadchodzi chaos w powierzchniach i brzydkie budynki

Nieruchomości komercyjne. Czas na przeorganizowania.

Nieruchomości komercyjne Czas na przeorganizowania Artykuł publikowany w Roczniku INVESTOR Real Estate Expert

Domki do 35m2 na zgłoszenie. Inwestycja krok po kroku.

Domki do 35m2 na zgłoszenie Inwestycja krok po kroku Artykuł publikowany w Roczniku INVESTOR Real...
Nie można kopiować treści tej strony.