58_59_Stavebni technika

58
S TA V E B N Í T E C H N I K A
Technologie 3D skenování
Technologie 3D skenování je určena k nasnímání scény prostorových
objektů a jejich převedení do přesného 3D modelu. Tuto záležitost
vyřeší 3D laserový skener společně s vhodným softwarem.
3D laserové skenování je nová technologie, hojně používaná
ve světě, v naší zemi je však pouze několikaletou novinkou.
aserové skenovací systémy pracují na principu
bezkontaktního laserového měření. Souřadnice bodů jsou počítány polární metodou, vzdálenosti pro tuto metodu jsou počítány z tranzitního času.
Systém se skládá ze dvou základních komponent:
1. z vlastního skeneru s příslušenstvím,
2. z ovládacího a zpracovatelského programu.
L
Program je zpravidla vyvinut firmou, která technologii nabízí, a je přímo navržen pro práci s daným skenerem.
Metodu 3D laserového skenování lze rozdělit
na metodu pozemní a leteckou, kdy je povrch
Země snímán skenerem umístěným v letadle.
Pozemní laserové skenování je u nás využíváno hojněji (nejen kvůli nižším pořizovacím nákladům, ale také díky širšímu spektru využití).
Systémy pro pozemní skenování vyrábí řada světových firem. U nás má v současné době zastoupení v první řadě firma Leica, která nabízí
přístroj HDS 2500, HDS 3500 a HDS 4500 (dříve
Cyrax). Přístroj HDS 2500 dosahuje rychlosti až
1000 bodů za vteřinu s přesností do 50 m 6 mm
a velikostí zorného pole 40x40 °. Hmotnost přístroje je 20 kg a je napájen z externího zdroje.
Dalším zástupcem 3D laserového skenování je
rakouská firma Riegl, která dodává na náš trh přístroje LMS-Z210, LMS-Z360, LMS-Z420. Skener
LMS-Z360 dosahuje měření až 200 m od přístroje
v zorném poli 80x360 °, s rychlostí 8000–12 000
bodů za vteřinu a přesností 12 mm pro mračno
bodů. Hmotnost skeneru je 13 kg a je napájen
externí baterií.
2/2006
Skener ILRIS je systémem kanadské společnosti Optech Inc. Tento skener dokáže zaměřit
objekty až do vzdálenosti 800 m od přístroje
s rychlostí měření 2000 bodů za vteřinu a s přesností 10 mm na 100 m. Zorné pole je shodně
s HDS 2500 40x40 °. Hmotnost skeneru je 13 kg
a je napájen externí baterií.
Toto byl však jen malý příklad skenerů využívaných v naší republice, ve světě je nabídka mnohem bohatší a je opravdu z čeho vybírat. Např.
skenery společnosti Trimble, dále pak společnosti Zoller+Fröhlich. Zajímavý je také přístroj
společnosti Minolta – Minolta 3D Laserscanner
VI-910, který má dosah pouze 0,6–2,5 m, dosahuje však veliké přesnosti měření (0,008 mm)
a rychlosti až 307 000 bodů za 2,5 vteřiny.
Jak systém pracuje
Měření začíná vytvořením bodového pole pro určení bodů v prostoru, následuje vlastní skenování,
které probíhá automaticky bez zásahu lidského
faktoru. Body jsou následně převedeny do zpracovatelského softwaru v podobě tzv. mračna. Toto
mračno je programem zpracováno (odstraní se
zbytečné body, minimalizují se odchylky) způsobem, kdy jednotlivé části mračna jsou nahrazovány
geometrickými tvary a následně je vytvořen 3D model, který může být importován do CAD systémů.
Mezi výhody této technologie patří především:
– přesné zaměření skutečného stavu s vysokou
produktivitou práce, a tedy ve finále i s finančními úsporami (rychlé pořízení velkého objemu
dat, velká hustota naměřených dat, vysoká přesnost);
– významné zkrácení práce v terénu s větší bezpečností (není nutné vstupovat do špatně přístupných prostor), měření může probíhat za
plného provozu;
– pořízení speciálních dat, která jdou klasickými
technologiemi pořídit jen obtížně.
Systémy pozemního 3D skenování lze využít
hlavně ve stavebnictví k zaměření skutečného
stavu budov, k zaměření složitých technologických celků a konstrukcí, mostů, podjezdů, hrází
nebo pro získání podkladů pro stavbu zaměřením profilu terénu a následným vytvořením
3D modelu. Hojně využívané je i měření těžko
přístupných míst jako jsou kamenolomy, jeskyně,
skládky odpadů, doly a potrubní systémy. 3D skenování využívají v neposlední řadě památkáři při
rekonstrukci a dokumentaci památek.
Letecké laserové skenování bylo původně vojenskou záležitostí. Umožňuje získávání velkého objemu dat v krátkém čase. Kromě skeneru je zapotřebí ještě jednotka GPS, řídicí jednotka se
zařízením pro ukládání dat a inerciální jednotka.
Zpravidla bývá ještě celý systém doplněn fotogrammetrickou kamerou, která pořizuje letecké
snímky. Produktem skenování je opět mračno
bodů, které je dále zpracováno ve speciálním
softwaru. Výsledkem pak bývají 3D modely terénu, popřípadě rozsáhlé 3D modely měst.
Využití je široké od již zmíněných modelů terénu, měst až po modelaci záplavových území,
silničních tras, map elektrických vedení a železničních tratí.
Tato technologie je vzhledem k vysokým pořizovacím nákladům v počátku finančně náročná.
Počáteční investice je však lehce návratná díky
časovým a mzdovým úsporám.
Vzhledem k výše zmíněným výhodám této
technologie se dá předpokládat, že brzy obsadí
významné místo v oblastech, kde je možné ji
použít.
JAROSLAVA URBÁNKOVÁ
foto archiv firem
S TA V E B N Í T E C H N I K A
1/2
90x254
spad
110x300
Jaroslava Urbánková (*1970)
pracuje od roku 1995 ve firmě GEFOS, nejprve jako ekonom, později
vedoucí marketingu. Od roku 2004 je vedoucí Střediska obchodu
a marketingu (obchodní a marketingové aktivity na trhu v ČR
a v zahraničí).
Literatura:
1) Kašpar, M. – Pospíšil, J. – Štroner, M. – Křemen, T. – Tejkal, M.: Laserové
skenovací systémy ve stavebnictví. Vega, Hradec Králové 2003.
2) Internetové stránky: www.gefos.cz, www.geodis.cz, www.geovap.cz.
2/2006
59