Лазерный мир

Ярошутин Д.А. // Экономика строительства, 2023

В статье рассмотрены особенности применения технологии наземного лазерного сканирования при решении задач обследования сооружений в составе транспортного коридора (мосты, путепроводы, водопропускные трубы, коллекторы, автомобильные дороги), расположенных на территории Арктической зоны Российской Федерации. Сложные условия доступа к конструкциям, требующие применения подмостей или использования канатного метода страховки (методов промышленного альпинизма) значительно повышают трудоёмкость и снижают безопасность труда при выполнении простых задач. В то же время, в условиях транспортной удаленности и короткого «окна» для производства работ в летнее время, характерного для сооружений, расположенных на территории Арктической зоны важной составляющей качественного выполнения обследовательских работ, является сокращение количества задействованного персонала и времени производства полевых работ. Существующие компактные модели наземных лазерных сканеров имеют компактные габариты и в то же время позволяют с требуемым уровнем качества выполнять сбор данных в отсутствии непосредственного доступа оператора к измеряемым объектам.

Технология трехмерного лазерного сканирования получила широкое распространение как инструмент сбора данных для построения BIM моделей и часто рассматривается с точки зрения построения сложных и протяжённых высокоточных трехмерных моделей при решении задач архитектурно-строительного проектирования, сохранения и восстановления архитектурного наследия, строительного контроля, мониторинга конструкций и т.д. В настоящее время, значительное удешевление и доступность технологии позволяют рассуждать о возможности (и необходимости) массового её применения при выполнении работ по обследованию искусственных сооружений, в том числе — мостовых сооружений, для которых характерны удалённое расположение, отсутствие доступа для прямого измерения из-за высоты или наличия водотока. При разработке нормативных документов, регулирующих цели и задачи, а также рекомендаций по лазерному сканированию в составе работ по обследованию сооружений на транспорте, полезным является опыт, полученный ранее на реальных объектах и в реальных условиях.

В качестве основного средства сбора данных используется компактный наземный лазерный сканер Leica BLK 360 G1, дополнительно оснащённый планшетным компьютером для управления процессом сбора данных, предварительного просмотра результатов и предварительной сшивки модели. Установка прибора на поверхности земли или моста, как правило, выполняется с использованием штатного (компактного) или стандартного геодезического штатива, оборудованного трегером (в отдельных случаях удобным является использование элеваци-онного штатива). Для производства работ в русловых пролётах возможно использование специальных штанг или кронштейнов, позволяющих зафиксировать прибор на опоре моста или под пролётным строением в положениях «вверх ногами» или «на боку». Управление работой сканера может осуществляться дистанционно (с планшета), что значительно упрощает работу в труднодоступных местах.

Для обработки результатов наземного лазерного сканирования использовано программное обеспечение Leica Cyclone 360, для обработки результатов сканирования и построения чертежей — Autodesk Civil 3D и Autodesk AutoCAD. Построение и анализ расчётных моделей сооружений выполнялись с использованием SOFiSTiK, последующее загружение поверхностей влияния проектными и сверхнормативными нагрузками — в программе BridgeInfluenceAreas (автор — А. Уткин, АО «Трансмост»). Автоматизированная обработка массивов данных отметок, полученных по результатам лазерного сканирования, с последующим построением сводных таблиц и отчётов выполнялись с использованием Visual Basic.

Использование технологии наземного лазерного сканирования в дополнение к классическим методам работ при обследовании транспортных пересечений позволило существенно сократить сроки выполнения работ и повысить достоверность результатов, что особенно важно ввиду удалённого расположения маршрута. Полученный экономический эффект от применения технологии оказался сопоставимым со стоимостью приобретения лазерного сканера низшей ценовой категории.

Выводы и заключения

На основании опыта, основанного на обследовании более 300 искусственных сооружений (малых, средних и больших мостов) на автомобильных дорогах можно сделать вывод об успешном применении компактного лазерного сканера типа Leica BLK 360 G1 в качестве основного или вспомогательного оборудования при проведении измерений.

При сравнительно невысокой точности указанной модели сканера (в сравнении с моделями высшего уровня) в качестве его основного преимущества следует выделить малые габариты и незначительный вес, а также простой пользовательский интерфейс и доступную стоимость, а следовательно -возможность дооснащения полевых бригад.

Во всех перечисленных случаях применение лазерного сканирования позволило существенным образом сократить затраты времени специалистов как на проведение полевых измерений, так и на последующую обработку полученных результатов. При этом в большинстве случаев избыточное количество полученной информации позволяло, помимо решения основных задач дополнительно контролировать и уточнять результаты обычных измерений, повышая качество отчётных данных.

Несмотря на то, что действующие сегодня отраслевые нормы не предусматривают накопления трехмерных облаков точек эксплуатируемых и вновь построенных мостовых сооружений очевидно, что в перспективе наличие таких данных, пока даже в виде разрозненных фрагментов, позволит существенно повысить наглядность и качество данных, используемых при оценке технического состояния и облегчить работу по разработке проектной документации ремонта или реконструкции мостовых сооружения.

Полное содержание статьи на https://cyberleninka.ru/article/n/primenenie-tehnologii-nazemnogo-lazernogo-skanirovaniya-pri-reshenii-zadach-organizatsii-transportnogo-koridora-v-arkticheskoy-zone/pdf