Введение
Подземные сооружения, такие как метрополитены, являются важной частью городской инфраструктуры, обеспечивающей транспортные связи и способствующей развитию городов. Однако, с течением времени, такие объекты требуют регулярного мониторинга и обновления проектной документации. Одним из наиболее эффективных методов для этого является наземное лазерное сканирование (НЛС). В данной статье мы рассмотрим применение НЛС для подземных сооружений на примере метрополитена в г. Челябинске и процесс составления чертежей на основе полученных данных.
Рис. 1. Фото склада
Этапы полевых работ
1. Сбор данных
Процесс начинается с предварительной подготовки и планирования. Для метрополитена в Челябинске необходимо определить ключевые участки для сканирования, такие как станции, тоннели и технические помещения. Сканирование проводится с различных точек, чтобы охватить все аспекты подземных сооружений. Использование НЛС позволяет избежать доступа к труднодоступным местам и минимизировать вмешательство в эксплуатацию метро.
2. Обработка данных
После сбора данных облака точек обрабатываются с использованием специализированного программного обеспечения. Это программное обеспечение позволяет очищать данные, устранять шумы и объединять отдельные сканы в единую модель. На этом этапе можно также выявить потенциальные проблемы, такие как деформации конструкции или утечки.
3. Создание 3D-моделей (облаков точек)
На основе обработанных данных создаются детализированные 3D-модели подземных сооружений. Эти модели включают в себя не только геометрию объектов, но и информацию о состоянии материалов, что позволяет оценить необходимость проведения ремонтных работ или модернизации.
Процесс начинается с предварительной подготовки и планирования. Для метрополитена в Челябинске необходимо определить ключевые участки для сканирования, такие как станции, тоннели и технические помещения. Сканирование проводится с различных точек, чтобы охватить все аспекты подземных сооружений. Использование НЛС позволяет избежать доступа к труднодоступным местам и минимизировать вмешательство в эксплуатацию метро.
2. Обработка данных
После сбора данных облака точек обрабатываются с использованием специализированного программного обеспечения. Это программное обеспечение позволяет очищать данные, устранять шумы и объединять отдельные сканы в единую модель. На этом этапе можно также выявить потенциальные проблемы, такие как деформации конструкции или утечки.
3. Создание 3D-моделей (облаков точек)
На основе обработанных данных создаются детализированные 3D-модели подземных сооружений. Эти модели включают в себя не только геометрию объектов, но и информацию о состоянии материалов, что позволяет оценить необходимость проведения ремонтных работ или модернизации.
Рис. 2. Фото полевых работ
Рис. 3. Фото полевых работ
Этапы камеральных работ
1. Экспорт данных: Обработанные облака точек экспортируются в CAD-программы, где начинается работа над чертежами.
2. Создание планов и разрезов: На основе 3D-моделей создаются планы этажей, разрезы и детали конструкций. Это позволяет получить актуальные чертежи, соответствующие реальному состоянию подземных сооружений.
3. Документация: Вся информация документируется, включая описание состояния объектов и рекомендации по проведению работ. Это создает основу для дальнейшего планирования и финансирования необходимых мероприятий.
4. Визуализация: Для более наглядного представления результатов работы могут быть созданы визуализации и анимации, демонстрирующие текущее состояние и потенциальные изменения подземных сооружений.
2. Создание планов и разрезов: На основе 3D-моделей создаются планы этажей, разрезы и детали конструкций. Это позволяет получить актуальные чертежи, соответствующие реальному состоянию подземных сооружений.
3. Документация: Вся информация документируется, включая описание состояния объектов и рекомендации по проведению работ. Это создает основу для дальнейшего планирования и финансирования необходимых мероприятий.
4. Визуализация: Для более наглядного представления результатов работы могут быть созданы визуализации и анимации, демонстрирующие текущее состояние и потенциальные изменения подземных сооружений.
Рис. 4. Цифровая 3Д модель тоннеля в виде облака точек
Рис. 5. Цифровая 3Д модель тоннеля в виде облака точек
Преимущества НЛС для подземных сооружений
• Высокая точность: НЛС обеспечивает получение данных с точностью до миллиметров, что критически важно для проектирования и ремонта.
• Минимальное вмешательство: Сканирование может проводиться без необходимости закрытия участков метро, что минимизирует неудобства для пассажиров.
• Долговременное хранение данных: Полученные 3D-модели могут быть сохранены для последующего анализа и использования в будущем.
• Анализ состояния: Возможность регулярного мониторинга состояния подземных сооружений позволяет своевременно выявлять проблемы и предотвращать аварийные ситуации.
Рис. 6. План участка тоннеля в виде чертежа полученный при помощи лазерного сканирования
Рис. 7. Пример нескольких сечений выполненных по результатам лазерного сканирования тоннеля
Заключение
Наземное лазерное сканирование представляет собой инновационный подход к документированию и мониторингу подземных сооружений. Этот метод не только повышает точность и эффективность работы, но и способствует улучшению безопасности и долговечности инфраструктуры города. В условиях современного урбанистического развития применение НЛС становится необходимым инструментом для успешного управления подземными объектами культурной и транспортной инфраструктуры.
