Заказав бесплатную смету, Вы сэкономите время и деньги - мы подробно расскажем как избежать ошибок при ремонте!
Аэрофотосъемка с дрона в строительстве и проектировании
30 Июля 2019 10:53
// Дроны и квадрокоптеры
В последние годы набирает обороты применение дронов или беспилотных летательных аппаратов (БПЛА) в проектировании, строительстве и других смежных областях.
Технический прогресс в проектировании и навигации легковесных и автономных беспилотных летательных аппаратов и дронов привел к их более практичной и экономически эффективной работе в областях архитектурного проектирования, управления строительством и мониторинга.
Этот тренд наблюдается во всех развитых странах мира.
Сегодня заложены важные основы для разработки полностью автоматизированной системы интеллектуального строительства и отчетности, основанной на данных в реальном времени, полученных строителями непосредственно с беспилотников и дронов.
Данные в виде фотографий дронов из разных мест и облаков точек (трехмерного сканирования строительной площадки) могут быть использованы для построения трехмерной модели методами фотограмметрии.
Эту так называемую «модель дрона» можно сравнить с моделью BIM («информационная модель здания») на различных этапах проектирования и строительства, чтобы отслеживать процесс и контролировать качество работ в целом.
Помимо помощи в планировании строительства и оптимизации затрат, это сравнение может быть расширено, включая запись в режиме реального времени, отчетность или выставление счетов, контроль и другие важные практические функции.
На основании конкретного примера мы продемонстрируем эффективное использование данных беспилотников с точки зрения интеллектуального мониторинга строительства и сравним «модель дрона» с традиционной моделью BIM.
Зарубежный опыт, в том числе применение дронов для проектирования и строительства домов в США, показывает, что полностью автоматизированная система может сократить затраты и усилия для процедур мониторинга и отчетности.
Система не только обеспечивает удобные и рациональные пути надзора и управления стройплощадкой, но также приводит к повышению качества строительных работ.
Многие компании используют быстро совершенствующиеся научные инструменты и внедряют умные технологии для решения реальных проблем строительства.
Планирование и мониторинг строительных работ является одной из ключевых сфер, где беспилотники и дроны способны значительно улучшить производительность и скорость.
Строительная отрасль может использовать преимущества таких технологий во всем диапазоне практических аспектов — от разработки проекта до управления зданием.
Например, беспилотники могут использоваться на этапе предварительного планирования, детального обследования и картирования места будущей стройки, мониторинга процессов строительства, контроля качества, продажи квартир и маркетинга.
Аналогичным образом, дроны могут служить инструментом планирования в реальном времени, чтобы отслеживать, соответствуют проекты видению инвестора или нет.
Данные, полученные от беспилотников, позволяют разработчикам и строительным компаниям контролировать расход материалов и наладить работу на стройплощадке.
На рисунке выше показаны этапы традиционного подхода к мониторингу и планированию строительства. В традиционном подходе строительные чертежи берут за основу для трехмерной информационной модели BIM, которая затем используется для задания последовательности строительства и мониторинга процесса.
При новом подходе данные, относящиеся к аэрофотосъемке с беспилотников и дронов из разных мест и облаков точек, можно использовать для построения трехмерной модели при помощи методов фотограмметрии. Эта технология как бы оживляет стройплощадку, значительно расширяя возможности принятия решений «на ходу».
При таком подходе доступность точных данных в реальном времени (показывающих ход строительства) очень ограничена.
С другой стороны, умный контроль строительства базируется на организованных данных в реальном времени, которые собирают передовыми инструментами (например, инфракрасные датчики, тепловизионные камеры или видеокамеры, установленные на дроне).
Эти данные анализируются с помощью передового программного обеспечения, которое позволяет существенно упростить и ускорить планирование операций и корректировку.
• Аэрофотосъемка и 3D-сканирование строительных площадок. Аэрофотосъемка и видеозапись могут использоваться для предоставления клиентам впечатляющих визуальных эффектов, таких как вид из будущего окна на самых ранних этапах строительства. 3D-модель строительного проекта делает каждую мелкую деталь доступной для просмотра онлайн. Модель может быть использована при дальнейшем планировании, включая ландшафтный дизайн и дизайн интерьера.
• Мониторинг хода строительства. На этапе строительства и даже раньше можно согласовать траектории полета дронов над площадкой и вокруг нее, чтобы обеспечить практически в реальном времени визуальную отчетность о ходе работ для девелопера, заинтересованных сторон и даже людей на площадке в качестве увлекательной видеоэкскурсии. Ежемесячные и двухнедельные визиты с несколькими внеплановыми проверками на протяжении строительства повышают качество работы.
• Объемные измерения. Используя точные методы аэрофотограмметрии, можно измерять большие площади (2D и 3D) с точностью до сантиметров. Измерения можно выполнять быстро, экономически эффективно и с минимальными перерывами в повседневной работе строительной площадки — выгода для всех.
Изображения и видеоролики высокого разрешения с дронов и БПЛА можно получить путем еженедельных, двухнедельных или ежемесячных посещений стройплощадки, что позволяет инженерам «всегда быть на месте».
Благодаря БПЛА то, что раньше занимало несколько недель, теперь можно сделать за пару дней.
Еще до начала строительных работ изображения и видео с летательных аппаратов можно использовать для эффективного планирования и оптимизации рабочего пространства, для устранения узких мест в потоках материала, а также для периодической проверки на соблюдение техники безопасности во время строительных работ.
Отчеты о перемещении материала и грунта вместе с отслеживанием и мониторингом других активов в процессе работы обеспечивают жизнеспособный и масштабируемый метод оценки для всех заинтересованных сторон — инвестора, девелопера, архитекторов и др.
Данные, полученные с беспилотных летательных аппаратов и дронов, могут быть тщательно проанализированы с использованием различного программного обеспечения для извлечения полезной информации и взвешенного принятия решений.
Анализ данных оставался интересным предметом исследований в течение более десяти лет (Ham et al., 2016). В последние годы разработано несколько методов обработки изображений, компьютерного зрения и геометрической обработки, которые могут либо генерировать семантически богатые 3D-модели из коллекций перекрывающихся изображений.
Эти методы можно применять для ручного или полуавтоматического мониторинга строительных работ, обеспечения безопасности, контроля качества строительства.
Некоторые из представленных методов уже внедряются при строительстве крупных сооружений и инфраструктуры в США, Великобритании, Германии, КНР, Корее.
Подробный обзор данных методов можно найти в недавно опубликованных исследовательских работах Cho (2015), Son (2015) и Yang (2015).
На рисунке показана идея преобразования данных с дрона в трехмерную модель, которую можно использовать для мониторинга процесса строительства в течение всего проекта.
Процесс создания 3D-модели объекта из изображений называется 3D-реконструкцией.
Этот процесс фиксирует трехмерную форму и внешний вид реальных объектов.
Несколько программ способны автоматически извлекать тысячи общих точек между изображениями. Каждая характерная точка, найденная на изображении, называется ключевой точкой. Если две ключевые точки на двух разных изображениях совпадают, тогда они считаются совпадающими с ключевыми точками.
Точно так же каждая группа правильно подобранных ключевых точек генерирует одну трехмерную точку. При сильном перекрытии между двумя изображениями общая область становится больше, и поэтому можно сопоставить больше ключевых точек.
Чем больше число ключевых точек, тем выше точность 3D-реконструкции. Поэтому важно поддерживать высокое перекрывание между изображениями. Для создания трехмерной модели конструкции, например, в строящемся здании, изображения сверху не способны захватить архитектурные детали на боковых сторонах здания.
По этой причине орбитальные полеты вокруг конструкции, выполняя наклонные изображения, рекомендуются для улучшения качества 3D-модели.
Трехмерная модель с дрона может использоваться для предоставления информации о процессе строительства и служит ценным инструментом для принятия управленческих решений или контроля финансовых затрат в девелоперском проекте.
Например, помогает следить за количеством материала, поступающего и покидающего строительную площадку. Объемное сравнение между моделью BIM и моделями дронов можно выполнить на любых этапах для отслеживания количества материала.
Данные с дронов также используются для оценки качества заливки фундамента и точности размеров отдельных элементов конструкции. Благодаря многочисленным функциям данная система может существенно сэкономить и сократить время строительства.
Строительные работы постоянно контролировались с помощью беспилотников. На нескольких этапах строительства беспилотник применялся как минимум четыре раза для сбора различных данных с различными настройками высоты и угла наклона фотокамеры.
Для первого набора данных изображения получены с углом наклона камеры в 0 градусов и высотой примерно 30 метров над высотой здания.
Второй набор данных было получен путем полета беспилотника на высоте приблизительно 20 метров от здания с углом обзора фотокамеры около 80 градусов.
Для третьего набора данных беспилотник снова использовался на высоте 30 метров от высоты здания с углом наклона камеры 45 градусов.
Окончательный набор данных был сформирован при полете БПЛА на высоте около 50 метров под углом 30 градусов.
После завершения аэрофотосъемки данные были проанализированы для построения 3D моделей. 3D-реконструкция создана с помощью программного обеспечения 3DF Zephyr. После создания 3D-модели она экспортируется в формате .obj (Wavefront).
Полученные данные затем импортируются в REVIT, и накладываются на фактические модели REVIT для сравнения различных параметров строящегося здания.
Используя это наложение, было проведено множество сравнительных измерений на различных этапах строительного процесса.
• Сжатые сроки архитектурного проектирования
• Высокое качество дизайна и строительства
• Максимальное соответствие объекта запросам клиента
• Отсутствие необходимости составления чертежей «как построено».
На рисунке представлено объемное сравнение между планом строительства / графиком и ходом работ на месте для выбранного проекта. Сравнение между моделью BIM (красный цвет) и моделью дрона (зеленый цвет) показывает прогресс проекта.
Инженеры могут устанавливать различные критерии и цели, и проект может регулярно проверяться с необходимой точностью. Подобные сравнения возможны на разных этапах проекта. В качестве примера ниже продемонстрированы результаты визуального сопоставления количества размещенных в здании туалетов.
Сравнение показывает, что все туалеты соответствуют проектной документации и возводятся по графику. Аналогичным образом можно сравнивать размещение оконных проемов и других элементов здания, не выполняя при этом личный обход объектов.
Эти возможности практического применения отражает высокую эффективность представленного подхода для умного мониторинга строительных проектов.
Для оценки точности представленной методики авторы исследования применили ее к пяти другим зданиям; их результаты сравнивались с фактическими данными. Отмечено, что 3D-модели дронов достаточно согласованы по форме и геометрии реальных зданий.
Лишь в некоторых случаях отмечены определенные типы ошибок из-за источника или качества данных, высоты беспилотника, угла наклона камеры при съемке изображений, методов строительства объектов и других факторов.
Средняя погрешность измерений в контрольной точке для пяти проверенных случаев оказалась менее 0,12 метра. Исследование было проведено сотрудниками Азиатского технологического института (AIT) под руководством Навида Анвара.
Применение дронов для строительства и проектирования здания в России и за рубежом видится неизбежным будущим отрасли, адаптироваться к которому заранее — это значит получить важное конкурентное преимущество.
Строительная компания StoreBe.ru готова предложить комплекс инновационных услуг, связанных с применением беспилотных летательных аппаратов на строительной площадке. Обратитесь к нашим консультантам, чтобы узнать подробнее о возможностях и технологических преимуществах применения дронов в этой сфере.
Нужна аэрофотосъемка с квадрокоптера? Обращайтесь!
• Выезд для консультаций - бесплатно
• Подбор нужного дрона и программы - бесплатно
Технический прогресс в проектировании и навигации легковесных и автономных беспилотных летательных аппаратов и дронов привел к их более практичной и экономически эффективной работе в областях архитектурного проектирования, управления строительством и мониторинга.
Этот тренд наблюдается во всех развитых странах мира.
Сегодня заложены важные основы для разработки полностью автоматизированной системы интеллектуального строительства и отчетности, основанной на данных в реальном времени, полученных строителями непосредственно с беспилотников и дронов.
Данные в виде фотографий дронов из разных мест и облаков точек (трехмерного сканирования строительной площадки) могут быть использованы для построения трехмерной модели методами фотограмметрии.
Эту так называемую «модель дрона» можно сравнить с моделью BIM («информационная модель здания») на различных этапах проектирования и строительства, чтобы отслеживать процесс и контролировать качество работ в целом.
Помимо помощи в планировании строительства и оптимизации затрат, это сравнение может быть расширено, включая запись в режиме реального времени, отчетность или выставление счетов, контроль и другие важные практические функции.
На основании конкретного примера мы продемонстрируем эффективное использование данных беспилотников с точки зрения интеллектуального мониторинга строительства и сравним «модель дрона» с традиционной моделью BIM.
Зарубежный опыт, в том числе применение дронов для проектирования и строительства домов в США, показывает, что полностью автоматизированная система может сократить затраты и усилия для процедур мониторинга и отчетности.
Система не только обеспечивает удобные и рациональные пути надзора и управления стройплощадкой, но также приводит к повышению качества строительных работ.
Аэрофотосъемка в современном строительстве
Благодаря последним технологическим достижениям использование беспилотных летательных аппаратов и дронов в различных областях неуклонно растет.Многие компании используют быстро совершенствующиеся научные инструменты и внедряют умные технологии для решения реальных проблем строительства.
Планирование и мониторинг строительных работ является одной из ключевых сфер, где беспилотники и дроны способны значительно улучшить производительность и скорость.
Строительная отрасль может использовать преимущества таких технологий во всем диапазоне практических аспектов — от разработки проекта до управления зданием.
Например, беспилотники могут использоваться на этапе предварительного планирования, детального обследования и картирования места будущей стройки, мониторинга процессов строительства, контроля качества, продажи квартир и маркетинга.
Аналогичным образом, дроны могут служить инструментом планирования в реальном времени, чтобы отслеживать, соответствуют проекты видению инвестора или нет.
Данные, полученные от беспилотников, позволяют разработчикам и строительным компаниям контролировать расход материалов и наладить работу на стройплощадке.
На рисунке выше показаны этапы традиционного подхода к мониторингу и планированию строительства. В традиционном подходе строительные чертежи берут за основу для трехмерной информационной модели BIM, которая затем используется для задания последовательности строительства и мониторинга процесса.
При новом подходе данные, относящиеся к аэрофотосъемке с беспилотников и дронов из разных мест и облаков точек, можно использовать для построения трехмерной модели при помощи методов фотограмметрии. Эта технология как бы оживляет стройплощадку, значительно расширяя возможности принятия решений «на ходу».
Умный контроль строительства при помощи квадрокоптеров и БПЛА
Традиционный подход к мониторингу строительных проектов предполагает строгое выполнение плана без возможности каких-либо изменений в последнюю минуту.При таком подходе доступность точных данных в реальном времени (показывающих ход строительства) очень ограничена.
С другой стороны, умный контроль строительства базируется на организованных данных в реальном времени, которые собирают передовыми инструментами (например, инфракрасные датчики, тепловизионные камеры или видеокамеры, установленные на дроне).
Эти данные анализируются с помощью передового программного обеспечения, которое позволяет существенно упростить и ускорить планирование операций и корректировку.
Некоторые области применения дронов в мониторинге строительства:
• Создание 3D-карты. Воздушный мониторинг предоставляет информацию для создания 3D-объекта и ортофотографической карты местности. Данные обновляются и хранятся в виде онлайн-карты для интерактивного просмотра. Это обеспечивает лучший контроль за ходом строительных работ, предоставляет инвесторам и клиентам самую свежую визуальную информацию. Правительственные учреждения с помощью дронов легко обнаруживают незаконные стройки.• Аэрофотосъемка и 3D-сканирование строительных площадок. Аэрофотосъемка и видеозапись могут использоваться для предоставления клиентам впечатляющих визуальных эффектов, таких как вид из будущего окна на самых ранних этапах строительства. 3D-модель строительного проекта делает каждую мелкую деталь доступной для просмотра онлайн. Модель может быть использована при дальнейшем планировании, включая ландшафтный дизайн и дизайн интерьера.
• Мониторинг хода строительства. На этапе строительства и даже раньше можно согласовать траектории полета дронов над площадкой и вокруг нее, чтобы обеспечить практически в реальном времени визуальную отчетность о ходе работ для девелопера, заинтересованных сторон и даже людей на площадке в качестве увлекательной видеоэкскурсии. Ежемесячные и двухнедельные визиты с несколькими внеплановыми проверками на протяжении строительства повышают качество работы.
• Объемные измерения. Используя точные методы аэрофотограмметрии, можно измерять большие площади (2D и 3D) с точностью до сантиметров. Измерения можно выполнять быстро, экономически эффективно и с минимальными перерывами в повседневной работе строительной площадки — выгода для всех.
Изображения и видеоролики высокого разрешения с дронов и БПЛА можно получить путем еженедельных, двухнедельных или ежемесячных посещений стройплощадки, что позволяет инженерам «всегда быть на месте».
Благодаря БПЛА то, что раньше занимало несколько недель, теперь можно сделать за пару дней.
Еще до начала строительных работ изображения и видео с летательных аппаратов можно использовать для эффективного планирования и оптимизации рабочего пространства, для устранения узких мест в потоках материала, а также для периодической проверки на соблюдение техники безопасности во время строительных работ.
Отчеты о перемещении материала и грунта вместе с отслеживанием и мониторингом других активов в процессе работы обеспечивают жизнеспособный и масштабируемый метод оценки для всех заинтересованных сторон — инвестора, девелопера, архитекторов и др.
Данные, полученные с беспилотных летательных аппаратов и дронов, могут быть тщательно проанализированы с использованием различного программного обеспечения для извлечения полезной информации и взвешенного принятия решений.
Анализ данных оставался интересным предметом исследований в течение более десяти лет (Ham et al., 2016). В последние годы разработано несколько методов обработки изображений, компьютерного зрения и геометрической обработки, которые могут либо генерировать семантически богатые 3D-модели из коллекций перекрывающихся изображений.
Эти методы можно применять для ручного или полуавтоматического мониторинга строительных работ, обеспечения безопасности, контроля качества строительства.
Некоторые из представленных методов уже внедряются при строительстве крупных сооружений и инфраструктуры в США, Великобритании, Германии, КНР, Корее.
Подробный обзор данных методов можно найти в недавно опубликованных исследовательских работах Cho (2015), Son (2015) и Yang (2015).
На рисунке показана идея преобразования данных с дрона в трехмерную модель, которую можно использовать для мониторинга процесса строительства в течение всего проекта.
Процесс создания 3D-модели объекта из изображений называется 3D-реконструкцией.
Этот процесс фиксирует трехмерную форму и внешний вид реальных объектов.
Несколько программ способны автоматически извлекать тысячи общих точек между изображениями. Каждая характерная точка, найденная на изображении, называется ключевой точкой. Если две ключевые точки на двух разных изображениях совпадают, тогда они считаются совпадающими с ключевыми точками.
Точно так же каждая группа правильно подобранных ключевых точек генерирует одну трехмерную точку. При сильном перекрытии между двумя изображениями общая область становится больше, и поэтому можно сопоставить больше ключевых точек.
Чем больше число ключевых точек, тем выше точность 3D-реконструкции. Поэтому важно поддерживать высокое перекрывание между изображениями. Для создания трехмерной модели конструкции, например, в строящемся здании, изображения сверху не способны захватить архитектурные детали на боковых сторонах здания.
По этой причине орбитальные полеты вокруг конструкции, выполняя наклонные изображения, рекомендуются для улучшения качества 3D-модели.
Трехмерная модель с дрона может использоваться для предоставления информации о процессе строительства и служит ценным инструментом для принятия управленческих решений или контроля финансовых затрат в девелоперском проекте.
Например, помогает следить за количеством материала, поступающего и покидающего строительную площадку. Объемное сравнение между моделью BIM и моделями дронов можно выполнить на любых этапах для отслеживания количества материала.
Данные с дронов также используются для оценки качества заливки фундамента и точности размеров отдельных элементов конструкции. Благодаря многочисленным функциям данная система может существенно сэкономить и сократить время строительства.
Пример использования дронов для строительства и проектирования
Представленный подход умного мониторинга строительства был применен в 2018 году к конкретному проекту строительства одноэтажного жилого дома в Таиланде.Строительные работы постоянно контролировались с помощью беспилотников. На нескольких этапах строительства беспилотник применялся как минимум четыре раза для сбора различных данных с различными настройками высоты и угла наклона фотокамеры.
Для первого набора данных изображения получены с углом наклона камеры в 0 градусов и высотой примерно 30 метров над высотой здания.
Второй набор данных было получен путем полета беспилотника на высоте приблизительно 20 метров от здания с углом обзора фотокамеры около 80 градусов.
Для третьего набора данных беспилотник снова использовался на высоте 30 метров от высоты здания с углом наклона камеры 45 градусов.
Окончательный набор данных был сформирован при полете БПЛА на высоте около 50 метров под углом 30 градусов.
После завершения аэрофотосъемки данные были проанализированы для построения 3D моделей. 3D-реконструкция создана с помощью программного обеспечения 3DF Zephyr. После создания 3D-модели она экспортируется в формате .obj (Wavefront).
Полученные данные затем импортируются в REVIT, и накладываются на фактические модели REVIT для сравнения различных параметров строящегося здания.
Используя это наложение, было проведено множество сравнительных измерений на различных этапах строительного процесса.
Потенциальные выгоды использования дрона для строительства следующие:
• Экономия денежных средств• Сжатые сроки архитектурного проектирования
• Высокое качество дизайна и строительства
• Максимальное соответствие объекта запросам клиента
• Отсутствие необходимости составления чертежей «как построено».
На рисунке представлено объемное сравнение между планом строительства / графиком и ходом работ на месте для выбранного проекта. Сравнение между моделью BIM (красный цвет) и моделью дрона (зеленый цвет) показывает прогресс проекта.
Инженеры могут устанавливать различные критерии и цели, и проект может регулярно проверяться с необходимой точностью. Подобные сравнения возможны на разных этапах проекта. В качестве примера ниже продемонстрированы результаты визуального сопоставления количества размещенных в здании туалетов.
Сравнение показывает, что все туалеты соответствуют проектной документации и возводятся по графику. Аналогичным образом можно сравнивать размещение оконных проемов и других элементов здания, не выполняя при этом личный обход объектов.
Эти возможности практического применения отражает высокую эффективность представленного подхода для умного мониторинга строительных проектов.
Для оценки точности представленной методики авторы исследования применили ее к пяти другим зданиям; их результаты сравнивались с фактическими данными. Отмечено, что 3D-модели дронов достаточно согласованы по форме и геометрии реальных зданий.
Лишь в некоторых случаях отмечены определенные типы ошибок из-за источника или качества данных, высоты беспилотника, угла наклона камеры при съемке изображений, методов строительства объектов и других факторов.
Средняя погрешность измерений в контрольной точке для пяти проверенных случаев оказалась менее 0,12 метра. Исследование было проведено сотрудниками Азиатского технологического института (AIT) под руководством Навида Анвара.
Заключение
Разработанные в настоящее время автоматизированные системы умного строительства и отчетности, основанные на данных в реальном времени, позволяют существенно повысить качество, скорость и эффективность реализации девелоперских проектов.Применение дронов для строительства и проектирования здания в России и за рубежом видится неизбежным будущим отрасли, адаптироваться к которому заранее — это значит получить важное конкурентное преимущество.
Строительная компания StoreBe.ru готова предложить комплекс инновационных услуг, связанных с применением беспилотных летательных аппаратов на строительной площадке. Обратитесь к нашим консультантам, чтобы узнать подробнее о возможностях и технологических преимуществах применения дронов в этой сфере.
Топографическая аэрофотосъемка с квадрокоптера: видео
Нужна аэрофотосъемка с квадрокоптера? Обращайтесь!
• Выезд для консультаций - бесплатно
• Подбор нужного дрона и программы - бесплатно
Фотогалерея
|
|
Заказать смету
|
Наши услуги
-
Советуем
Быстрый просмотр -
Быстрый просмотр -
Быстрый просмотр -
Советуем
Быстрый просмотр
- Комментарии
Загрузка комментариев...
