W poprzednim artykule pokazaliśmy, dlaczego osnowa geodezyjna jest fundamentem cyfrowej kopii zakładu przemysłowego i warunkiem długofalowej spójności danych. To jednak dopiero pierwszy krok. Równie istotne jest to, w jaki sposób dane są zbierane w terenie.

W praktyce skanowania laserowego 3D wciąż często spotykamy się z podejściem, w którym kluczowe znaczenie przypisuje się parametrom dobrze wyglądającym w specyfikacjach technicznych: maksymalnemu zasięgowi skanera, bardzo wysokiej rozdzielczości czy deklarowanej dokładności pojedynczego pomiaru. Doświadczenie pokazuje jednak, że o realnej jakości danych decydują zupełnie inne czynniki.

Poniższy tekst opiera się na wieloletnich doświadczeniach zespołu 3Deling oraz obserwacjach Pawła Dudka, CEO 3Deling, zdobytych na przestrzeni niemal dwóch dekad pracy ze skanowaniem laserowym 3D – od pierwszych testów technologii po realizację dużych, złożonych projektów przemysłowych.

skanowanie laserowe 3d pomiary terenowe

Pierwsze doświadczenia ze skanowaniem 3D – krótka lekcja pokory

Pamiętam „testy” naszego pierwszego skanera – był rok 2007. Ustawiliśmy bardzo dużą rozdzielczość skanowania, bo przecież „musi być gęsto”, żeby dane były dobre i żeby nic nie umknęło. Lekkie zdziwienie, że skan potrwa dobre 30 minut, ale nic – czekamy na efekt.

Skan się kończy, zgrywamy dane. Potem „przemielenie” chmury i otwarcie w Pointools View (jeszcze wtedy nie Bentley Pointools). Trochę to trwało, ale w końcu jest – bardzo „ciężki” skan, dane widać jeszcze w bardzo dużej odległości. Widać nawet komin nieistniejącej już ciepłowni, oddalony o kilkaset metrów. Robiło wrażenie.

Sytuacja miała miejsce prawie 20 lat temu. Każdy z nas miał już wtedy pewne doświadczenie w skanowaniu laserowym 3D i wykonywaliśmy takie pomiary dość regularnie. Patrząc jednak z dzisiejszej perspektywy, widać wyraźnie, jak wiele jeszcze wtedy nam brakowało – szczególnie w kontekście dużych projektów.

Dziś nasi geodeci wykonują nawet kilka tysięcy skanów na jednym obiekcie, łączonych w jednym układzie współrzędnych, często w trudnych warunkach i pod presją czasu. A na końcu i tak liczy się jedno – żeby klient otrzymał możliwie najlepsze dane.

Dlaczego dziś skanujemy inaczej?

W praktyce podejście do skanowania wygląda dziś zupełnie inaczej. I nie dlatego, że chcemy skanować „szybko i byle jak”, zamknąć projekt i iść dalej. Wręcz przeciwnie.

Aby uzyskać jak najbardziej kompletną i użyteczną reprezentację geometryczną obiektu, kluczowa jest odpowiednia liczba skanów oraz ich rozmieszczenie, a nie maksymalna rozdzielczość czy zasięg skanera.

Rozdzielczość skanów – dlaczego „gęściej” nie zawsze znaczy „lepiej”

W praktyce bardzo gęste skany są po prostu „ciężkie”. Trudniej się z nimi pracuje – zarówno ze względu na ograniczenia oprogramowania, jak i możliwości sprzętowe.

Dlatego pojedyncze skany bardzo często są filtrowane, a ich rozdzielczość zmniejszana. W efekcie chmura punktów po tzw. unifikacji potrafi być nawet 5–6 razy „lżejsza”, a jednocześnie znacznie wygodniejsza w użyciu – bez realnej utraty informacji istotnej z punktu widzenia projektowania.

Zasięg skanera – parametr rzadko wykorzystywany w pełni

Większość skanerów, których używamy, ma zasięg znacznie przekraczający 100 metrów – jeden z nich nawet do 600 m. W praktyce jednak dane wykorzystywane są zwykle z dużo mniejszych odległości.

• dla wnętrz: zazwyczaj do ok. 30 m,

• na zewnątrz: do ok. 50 m.

Pełny zasięg skanera wykorzystuje się rzadko – głównie przy bardzo wysokich obiektach, do których nie ma bezpiecznego dostępu.

Kompletność reprezentacji geometrycznej – parametr kluczowy

To najważniejszy parametr jakości danych – i jednocześnie taki, którego w 100% praktycznie nigdy nie da się osiągnąć. Zawsze pojawiają się tzw. „cienie” lub martwe pola, czyli miejsca bez danych.

Można je jednak znacząco ograniczyć, wykonując dużą liczbę skanów z różnych pozycji, wysokości i odległości. Z perspektywy czasu można więc jednoznacznie stwierdzić, że to właśnie liczba skanów jest kluczowym czynnikiem wpływającym na jakość końcowej reprezentacji geometrycznej obiektu.

Liczba skanów a realna praca projektowa

Często pomagamy klientom przygotowującym się do digitalizacji zakładów w tworzeniu specyfikacji przetargowych. Widzimy wtedy, że mniej doświadczeni inwestorzy skupiają się głównie na parametrach, które najlepiej „wyglądają na papierze”:

• zasięg (im dalej, tym lepiej),

• rozdzielczość (im gęściej, tym lepiej),

• dokładność (najlepiej 1 mm).

Rozumiemy to – sami kiedyś myśleliśmy podobnie. Dlatego staramy się te oczekiwania „odczarować” i zwrócić uwagę na to, co naprawdę ma znaczenie. A tym parametrem jest liczba skanów.

Tam, gdzie obiekt jest dobrze pokryty skanami, a geometria pomiaru sensownie zaplanowana, późniejsze modelowanie przebiega sprawnie. Dane są czytelne, nie ma „dziur”, elementy da się jednoznacznie zinterpretować, a model powstaje szybko – bez domysłów.

Przy projektach realizowanych zdalnie, np. na Bliskim Wschodzie, słabe pokrycie skanami bardzo szybko staje się poważnym problemem. Gdy danych jest mało, modelowanie i projektowanie zaczyna być zgadywaniem: brakuje informacji, pojawiają się nieciągłości, nie wiadomo dokładnie „co jest czym”.

Braki w danych = realne koszty

Gdy dane są niekompletne, pojawiają się problemy:

• konieczność powrotu na obiekt i wykonywanie dodatkowych skanów,

• wysyłanie kogoś na miejsce, by wykonywał zdjęcia „z ręki”,

• akceptowanie uproszczeń i niepewności w modelu.

Każda z tych opcji oznacza dodatkowy czas, koszty i ryzyko błędów.

Dlatego w praktyce zamiast niewielkiej liczby bardzo gęstych skanów, stawiamy na dużą liczbę skanów o nieco niższej rozdzielczości, ale z dobrym pokryciem obiektu. Dzięki temu:

• mamy kompletne dane geometryczne,

• minimalizujemy „martwe pola”,

• zapewniamy dobre warunki do modelowania i projektowania,

• oszczędzamy czas na interpretacji danych – projektanci nie muszą dedukować, co gdzie się znajduje, bo wszystko jest jednoznaczne już na etapie chmury punktów.

Unified cloud i praca na danych

Z pojedynczych skanów tworzona jest jedna połączona chmura punktów (tzw. Unified), zwykle dodatkowo przefiltrowana (np. do 5 mm). To na niej wykonywane jest modelowanie 3D i dalsze prace projektowe.

Jednocześnie zachowane są wszystkie pojedyncze skany wraz z kolorami i panoramami, do których można wrócić w każdej chwili – np. przez WebPano. To ogromna przewaga przy bardziej złożonych instalacjach, gdzie dostęp do detali i kontekstu przestrzennego ma kluczowe znaczenie.

Na co zwrócić uwagę w zapytaniu ofertowym?

Przy wyborze wykonawcy skanowania 3D warto patrzeć szerzej niż tylko na parametry sprzętowe.

Nie tylko na:

• rozdzielczość,

• zasięg,

• deklarowaną przez producenta dokładność skanera.

Ale przede wszystkim na:

• szacowaną liczbę skanów dla danego obiektu.

To jeden z najlepszych wskaźników realnej jakości danych, jakie finalnie otrzymasz. Większa liczba dobrze zaplanowanych skanów oznacza mniej niepewności, szybsze projektowanie i realne oszczędności czasu i pieniędzy w całym procesie inwestycyjnym.

Podsumowanie

Rozdzielczość i zasięg skanera są ważne, ale nie decydują o sukcesie projektu.
To liczba skanów i ich rozmieszczenie mają największy wpływ na jakość końcowych danych i ich praktyczną użyteczność.

Innymi istotnymi elementami jakości danych są m.in. dokładność połączonej chmury punktów oraz poprawnie dobrany układ współrzędnych – do tych zagadnień wrócimy w kolejnych artykułach serii.

Budujesz cyfrową kopię zakładu przemysłowego?

W 3Deling wspieramy klientów w planowaniu i realizacji digitalizacji zakładów – od osnowy geodezyjnej, przez skanowanie laserowe 3D, po prace projektowe i modelowanie.

Skontaktuj się z nami, aby porozmawiać o kolejnych krokach.

The post Jakość danych w skanowaniu 3D: dlaczego liczba skanów ma większe znaczenie niż rozdzielczość appeared first on 3Deling - Eksperci w skanowaniu laserowym 3D i przetwarzaniu chmury punktów.

Aby jednak cyfrowa kopia zakładu była wiarygodna, spójna i użyteczna przez lata, konieczny jest element, który bardzo często bywa niedoceniany na etapie planowania – osnowa geodezyjna.

digitalizacja zakladu osnowa geodezyjna skanowanie 3d

Czym jest osnowa w kontekście digitalizacji zakładu?

Osnowa geodezyjna to zbiór stabilnych punktów odniesienia, których położenie zostało jednoznacznie określone w przyjętym układzie współrzędnych, wraz z informacją o dokładności ich wyznaczenia. W praktyce stanowi ona fizyczną podstawę, do której odnoszone są wszystkie pomiary wykonywane w zakładzie.

W kontekście digitalizacji oznacza to, że osnowa:

• nadaje geometrię i skalę całej cyfrowej dokumentacji,

• pozwala łączyć dane z różnych kampanii skanowania,

• umożliwia integrację chmur punktów, modeli 3D i rysunków technicznych.

Bez poprawnie zaprojektowanej osnowy nawet najlepszej jakości skaning laserowy 3D traci swój potencjał.

Dlaczego osnowa jest kluczowa przy skanowaniu laserowym 3D?

Skaning laserowy 3D generuje ogromne ilości danych w postaci chmur punktów. Aby dane te mogły być:

• łączone w jedną spójną całość,

• porównywane w czasie,

• wykorzystywane w projektach modernizacji i rozbudowy,

muszą odnosić się do jednego, wspólnego układu współrzędnych.

Ten sam układ odniesienia może być następnie wykorzystany nie tylko do inwentaryzacji, ale również do wytyczenia obiektów projektowanych w terenie. Oznacza to, że projekt, inwentaryzacja i realizacja odnoszą się do tej samej osnowy geodezyjnej, co eliminuje ryzyko „rozjazdu” pomiędzy stanem istniejącym, dokumentacją projektową a faktycznym pozycjonowaniem obiektów na budowie.

W praktyce pozwala to ograniczyć błędy interpretacyjne, niejednoznaczności w pozycjonowaniu projektów oraz sytuacje, w których odpowiedzialność za niezgodności rozmywa się pomiędzy zespołem wykonującym inwentaryzację, projektantem i wykonawcą robót w terenie.

Osnowa geodezyjna pełni, zatem rolę „szkieletu” cyfrowej kopii zakładu. To dzięki niej:

• kolejne etapy digitalizacji mogą być realizowane stopniowo,

• dane z różnych lat pozostają kompatybilne,

• zmiany w obiekcie są mierzalne i jednoznaczne.

Ma to szczególne znaczenie w zakładach przemysłowych, gdzie digitalizacja jest procesem długoterminowym, a nie jednorazowym projektem.

Osnowa lokalna – rozwiązanie dopasowane do cyfrowej kopii zakładu

W projektach digitalizacji zakładów przemysłowych najczęściej stosuje się lokalną osnowę geodezyjną, często powiązaną z układem państwowym, ale zoptymalizowaną pod potrzeby konkretnego obiektu.

Takie podejście daje wymierne korzyści:

• oprogramowanie do pracy z chmurami punktów i modelami 3D działa najstabilniej, gdy obiekty opisane są za pomocą niskich, dodatnich współrzędnych – czyli niewielkich wartości liczbowych liczonych w metrach od lokalnego początku układu, 

• układ współrzędnych można ustawić ortogonalnie do osi budynków i instalacji,

• dane są bardziej czytelne dla projektantów, technologów i zespołów utrzymania ruchu.

Dobrze zaprojektowana osnowa sprawia, że cyfrowa dokumentacja jest intuicyjna w użyciu i łatwa w dalszym rozwijaniu.

Stabilność danych dziś i w przyszłości

Jednym z głównych celów digitalizacji zakładu jest utrzymanie i porządkowanie wiedzy technicznej, szczególnie w obliczu rotacji personelu i zmian organizacyjnych.

Osnowa geodezyjna:

• zapewnia spójność danych historycznych i aktualnych,

• umożliwia porównywanie stanu obiektu w różnych momentach czasu,

• stanowi punkt odniesienia dla przyszłych modernizacji, rozbudów i analiz.

Dzięki temu cyfrowa kopia zakładu nie jest statycznym archiwum, lecz aktywnym narzędziem wspierającym codzienne decyzje techniczne.

Osnowa jako podstawa integracji z dokumentacją techniczną

Pełna wartość cyfrowej kopii zakładu ujawnia się wtedy, gdy dane 3D są połączone z:

• dokumentacją CAD i CAE,

• schematami technologicznymi P&ID,

• informacjami eksploatacyjnymi.

Osnowa geodezyjna umożliwia taką integrację, ponieważ wszystkie elementy odnoszą się do jednego, spójnego układu odniesienia. Przekłada się to na:

• szybsze przygotowanie projektów modernizacyjnych,

• lepszą komunikację z firmami projektowymi,

• ograniczenie ryzyka błędów wykonawczych w terenie.

Podsumowanie: dlaczego digitalizację warto zacząć od osnowy?

Osnowa geodezyjna nie jest dodatkiem do digitalizacji zakładu – jest jej fundamentem. To od niej zależy, czy:

• dane z różnych okresów będą ze sobą kompatybilne,

• chmury punktów staną się realnym wsparciem projektowym,

• cyfrowa kopia zakładu będzie użyteczna przez wiele lat.

Planując skanowanie laserowe 3D i budowę wirtualnej kopii zakładu przemysłowego, warto zacząć od pytania:
czy mamy solidną podstawę odniesienia dla wszystkich danych?

Osnowa geodezyjna to jeden z kluczowych elementów jakości danych w procesie digitalizacji zakładu, ale nie jedyny. W kolejnych artykułach pokażemy, jak na praktyczną użyteczność chmur punktów i modeli 3D wpływają m.in. liczba i rozmieszczenie skanów, dokładność połączonej chmury punktów oraz sposób planowania całego procesu pomiarowego.

Chcesz sprawdzić, czy Twój zakład jest gotowy na digitalizację?

Jeśli planujesz skaning laserowy 3D, modernizację instalacji lub budowę cyfrowej kopii zakładu przemysłowego, osnowa geodezyjna jest pierwszym krokiem, który warto zaplanować świadomie.

W 3Deling wspieramy klientów w kompleksowej digitalizacji zakładów – od:

• koncepcji i założenia osnowy geodezyjnej,

• przez skaning laserowy 3D,

• aż po integrację danych z dokumentacją techniczną i środowiskami CAD/BIM.

Skontaktuj się z nami, aby porozmawiać o stanie Twojej dokumentacji i możliwościach rozwoju cyfrowej kopii zakładu w długiej perspektywie.

The post Osnowa geodezyjna – fundament cyfrowej kopii zakładu przemysłowego appeared first on 3Deling - Eksperci w skanowaniu laserowym 3D i przetwarzaniu chmury punktów.