Chmura punktów

Czym jest chmura punktów?

Chmura punktów to duży zbiór pojedynczych punktów pomiarowych w przestrzeni trójwymiarowej. Każdy punkt rejestruje jedno miejsce, w którym czujnik wykrył powierzchnię, i zawiera współrzędne X, Y i Z, które umieszczają go we wspólnym układzie współrzędnych. Zwykle każdy punkt przechowuje również kolor, a często także wartość intensywności, która opisuje, jak silny sygnał czujnika odbiła dana powierzchnia. Chmura punktów nie ma własnych ścian, krawędzi ani powierzchni. Jest surowym wynikiem pomiaru, a kształt budynku staje się widoczny dopiero wtedy, gdy zobaczymy razem wystarczająco dużo punktów.

W słowackiej praktyce to pojęcie zapisuje się jako mračno bodov (chmura punktów). Gdy współrzędne są powiązane z rzeczywistym układem odniesienia, dane często nazywa się georeferencyjną chmurą punktów. Dane przychodzą w postaci pliku, który może odczytać przeglądarka lub program do modelowania, i stanowią punkt wyjścia dla niemal każdego kolejnego etapu inwentaryzacji.

Jak powstaje chmura punktów?

Chmury punktów powstają dzięki dwóm głównym grupom technik. Skanowanie laserowe wysyła impulsy laserowe i mierzy, ile czasu zajmuje powrót każdego z nich, co pozwala określić odległość do każdej powierzchni, na którą trafią. Skanery naziemne ustawia się na statywie, natomiast mobilne systemy pomiarowe i drony przenoszą czujnik wzdłuż trasy. Fotogrametria opiera się natomiast na zdjęciach. Oprogramowanie znajduje te same cechy na nakładających się obrazach i oblicza, gdzie znajdują się one w przestrzeni. Obie metody nie są wymienne, a poniższa tabela pokazuje, do jakich zastosowań każda z nich zwykle pasuje.

Do czego można wykorzystać chmurę punktów?

Najczęstszym pierwszym zastosowaniem jest przeglądanie. Po otwarciu chmury można przejść przez pomieszczenie, sprawdzić, czy ściana się przechyla, lub zobaczyć, gdzie sufit się ugina, bez powrotu na budowę. Architekci wycinają następnie przekroje przez chmurę na wybranych wysokościach i w wybranych miejscach. Dzięki temu uzyskuje się rzeczywisty przekrój budynku, a nie rysunek wykonany z pamięci. Rzuty, elewacje i detale są następnie odrysowywane na podstawie tych przekrojów, albo ręcznie w CAD, albo bezpośrednio na chmurze w programie do modelowania.

Modelowanie to etap, na którym chmura zamienia się w coś, co zespół projektowy może edytować. Ściany, stropy, otwory i płaszczyzny dachów są dopasowywane do punktów, a wynikiem jest model BIM lub rysunek CAD. Dopasowanie to praca ręczna lub półautomatyczna, a jakość końcowego modelu w dużym stopniu zależy od staranności osoby, która ją wykonuje.

Jakie formaty plików przechowują chmurę punktów?

Chmury punktów wymienia się w niewielkiej grupie formatów, a wybór ma znaczenie wtedy, gdy firma geodezyjna przekazuje dane biuru projektowemu korzystającemu z innego oprogramowania. Tabela zestawia formaty, z którymi najprawdopodobniej się spotkasz.

E57 jest w zasadzie najbardziej przenośnym wyborem, lecz programy różnią się tym, jak ściśle stosują ten standard. Plik, który otwiera się w jednym programie, może wymagać sprawdzenia w innym, zanim projekt zacznie na nim polegać. Wskaż format w zleceniu na inwentaryzację i poproś o plik testowy przed rozpoczęciem prac.

Czym chmura punktów różni się od modelu BIM?

Chmura punktów rejestruje to, co fizycznie istnieje, ponieważ każdy punkt jest zmierzony, lecz żaden nie ma etykiety. Model BIM opisuje elementy budynku, takie jak ściany, stropy i drzwi, z których każdy ma typ, materiał i powiązania z sąsiadującymi elementami. Chmura jest dowodem, a model jest interpretacją tego dowodu. Chmura nie powie, że dana powierzchnia to ściana nośna ani że okno ma określoną ramę. Model może to pokazać, ale tylko wtedy, gdy ktoś wprowadził tę wiedzę do modelu.

Dlatego oba produkty powstają zwykle kolejno. Najpierw powstaje chmura, a etap modelowania to tak zwane skanowanie do BIM. Plik z chmurą warto zachować w archiwum projektu także po ukończeniu modelu, ponieważ jest jedynym zapisem budynku w stanie zmierzonym i pozwala na późniejsze kontrole modelu.

Czym chmura punktów różni się od inwentaryzacji powykonawczej?

Inwentaryzacja powykonawcza to formalny zapis ukończonego budynku w odniesieniu do jego projektu, sporządzany przez uprawnionego geodetę na potrzeby pozwoleń lub katastru. Chmura punktów może stanowić część dowodów leżących u podstaw takiej inwentaryzacji, ale nie jest samą inwentaryzacją. Urząd nie przyjmuje chmury jako dokumentu, dlatego oficjalne rysunki muszą zostać wykonane i podpisane przez geodetę. Pomylenie tych dwóch rzeczy jest częstym błędem, gdy inwestor otrzymuje chmurę i zakłada, że formalności są już załatwione.

Dlaczego surowe dane z chmury punktów wymagają oczyszczenia przed użyciem?

Surowe chmury zawierają rzeczy, których nikt nie chciał mierzyć. Poruszające się osoby, odbicia od szkła i wody, rusztowania oraz kurz pozostawiają przypadkowe punkty, które mogą sprawić, że czysta ściana wygląda na grubszą, a podłoga na nierówną. Oczyszczanie usuwa te zakłócenia i zwykle wykonuje się je przed wykreśleniem jakiegokolwiek przekroju lub modelu na podstawie danych.

Drugim niezbędnym etapem jest rejestracja. Każda pozycja skanowania tworzy własną chmurę, które trzeba połączyć w jeden układ współrzędnych, korzystając z nakładających się obszarów lub punktów referencyjnych. Słaba rejestracja objawia się podwójnymi ścianami i przesuniętymi stropami, dlatego warto sprawdzić połączenia w kilku miejscach budynku, zamiast ufać podsumowaniu wygenerowanemu przez oprogramowanie.

O jakich błędnych przekonaniach dotyczących chmur punktów powinien wiedzieć inwestor?

Pierwsze błędne przekonanie głosi, że chmura punktów pokazuje, co znajduje się za ścianami. Rejestruje ona jedynie powierzchnie widoczne dla czujnika, więc rury, kable i pustki wewnątrz ściany pozostają niewidoczne, chyba że zostały odsłonięte podczas pomiaru. Drugie to przekonanie, że kolor w chmurze jest prawdziwą fotografią. Kolor jest przypisywany punkt po punkcie z kamery, więc zależy od oświetlenia i może być nierówny w obrębie jednego pomieszczenia.

Trzecie błędne przekonanie mówi, że więcej punktów zawsze oznacza większą dokładność. Gęsta chmura pochodząca ze źle zaplanowanych pozycji skanowania może być mniej przydatna niż rzadsza chmura zebrana starannie. Pokrycie, rozmieszczenie celów i rejestracja zwykle są ważniejsze niż sama gęstość punktów w pliku.

• Skan wykonany z jednej pozycji zostawia cienie za meblami i w narożnikach.
• Szkło, lustra i woda mogą dawać mylące punkty.
• Kolor może się różnić między dwoma fragmentami tej samej ściany.