Terestrické laserové skenovanie

Čo je pozemné laserové skenovanie?

Pozemné laserové skenovanie (TLS) je metóda, pri ktorej prístroj na statíve vysiela pulzy laserového svetla na povrchy okolo seba a meria vzdialenosť ku každému bodu, ktorý zasiahne. Opakovaním pre celé zorné pole vzniká bodový mrak, husá množina súradníc, ktorá opisuje steny, podlahy, stropy, konštrukcie krovu a pevné zariadenia. Prístroj budovy nikdy nedotkne, takže zachytáva to, čo tam fyzicky je, a nie to, čo by podľa starých výkresov tam malo byť.

Táto technika je forma LiDARu (light detection and ranging, detekcia a meranie pomocou svetla). Slovo „pozemný“ odlišuje skenery umiestnené na zemi od leteckých, ktoré sú namontované na lietadlách alebo dronoch a hodia sa na veľké areály a strechy. Pre jeden rodinný dom je relevantným nástrojom pozemný skener. Surový výstup predstavujú iba namerané údaje. Stávajú sa užitočnými až po spracovaní do podoby, ktorú dokáže projektant čítať, a práve tu sa začína modelovacia práca.

Ako prebieha laserové skenovanie domu krok za krokom?

Sken je postupnosť pevných stanovíšť, nie jeden prechod. Geodet umiestni skener na niekoľko stanovíšť, na každom zaznamená úplnú otočku a presunie sa ďalej tak, aby každá plocha bola zachytená z viacerých uhlov. Susedné stanovištia sa prekrývajú a softvér ich navzájom prepojí. Ak je prekrytie slabé, v miestnosti sa umiestnia odrazové terče, ktoré softvéru poskytnú spoločné body na zarovnanie. Tento krok sa nazýva registrácia.

Typická zákazka prebieha v niekoľkých krokoch:

1. Prejsť budovu a naplánovať polohy stanovíšť tak, aby boli pokryté miestnosti, schody aj šachty.
2. Ak to rozmiestnenie vyžaduje, umiestniť terče tam, kde sa stanovištia prekrývajú.
3. Zaznamenať každé stanovište a na mieste skontrolovať stav skenu, aby bolo možné medzery opraviť ešte pred odchodom.
4. Zaregistrovať všetky stanovištia do jedného mraku a odstrániť šum, ľudí a nábytok, ktorý sa počas merania presunul.
5. Exportovať mrak vo formáte, ktorý otvorí projektant alebo modelár.

Najdôležitejší je plánovací krok. Jeden výskumný prehľad o pozemnom skenovaní uvádza, že pre plánovanie merania neexistuje jediný štandardný postup, a kvalita výsledku preto závisí od toho, ako starostlivo geodet zvolil stanovištia a terče. Najťažším prípadom sú historické budovy s úzkymi miestnosťami a množstvom otvorov.

Čo laserový sken nezachytí?

Skener zaznamenáva iba plochy, ktoré z každého stanovišťa vidí. Čokoľvek za stenou, pod podlahou, vnútri potrubia alebo nad podhľadom je neviditeľné, pokiaľ otvor neposkytuje priamy výhľad. Skryté konštrukcie, zamurované potrubia a vedenia a skladba steny sa preto v skene nezobrazia. Na ich zistenie je potrebné odkryť konštrukciu, urobiť sondy alebo použiť inú metódu prieskumu.

Kvalitu ovplyvňujú ďalšie dva problémy. Okrajové efekty a šum sa objavujú na rohoch, na hranách otvorov a na tmavých alebo lesklých povrchoch, kde je odrazený signál slabý alebo rozptýlený. Sklo je pre mnohé prístroje náročné a pohybujúce sa objekty, ako sú ľudia, závesy či uskladnený tovar, sa zobrazia ako cudzie body, pokiaľ sa pri spracovaní neodstránia.

Sken tiež zaznamenáva geometriu, nie materiály, stav ani príčinu poruchy. Mrak môže ukázať, že stena sa nakláňa, ale nedokáže povedať prečo. Na posúdenie stavu konštrukcie je stále potrebná prehliadka statika.

Medzera v skene	Typická príčina	Ako ju odstrániť
Skryté vedenia a konštrukcie	Povrchy za obkladmi alebo vnútri potrubí	Odkrytie alebo sondy na kľúčových miestach
Slabé odrazy	Tmavé, lesklé alebo odrazivé povrchy	Dodatočné stanovište alebo druhá metóda
Chýbajúce oblasti	Málo stanovíšť alebo zatienené rohy	Na mieste skontrolovať stav skenu a doplniť stanovištia
Cudzie body	Ľudia a premiestnené predmety	Odstrániť pri registrácii

Kedy na zameranie stačí zvinovací meter?

Pri malej a jednoduchej budove, často jednopodlažnom dome s pravidelnými miestnosťami a malým počtom výškových zmien, môže na potreby projektu postačiť zvinovací meter alebo laserový diaľkomer spolu s ručným náčrtom. Rozhoduje, či sa otázky, na ktoré potrebujete odpovedať, týkajú niekoľkých rozmerov a otvorov, alebo tvaru celej budovy. Keď steny nie sú kolmé, strechy sú nepravidelné alebo návrh závisí od presných výšok a polôh mnohých prvkov, ručné meranie je pomalé a náchylné na chyby a sken sa začína oplácať.

Skenovanie nenahrádza náčrt. Aj pri naskenovanom projekte geodet zvyčajne kľúčové rozmery kontroluje ručne ako kontrolné meranie, takže sa obe metódy dopĺňajú.

Ako sa laserové skenovanie porovnáva s inými metódami zamerania?

Metódy sa líšia v tom, čo produkujú a kde zlyhávajú. Nasledujúca tabuľka stavia pozemné skenovanie vedľa najbežnejších alternatív.

Metóda	Čo produkuje	Hlavná výhoda	Hlavné obmedzenie
Zvinovací alebo laserový diaľkomer	Jednotlivé rozmery a ručný náčrt	Lacný a rýchly pre malé priestory	Každý rozmer je ručný a chyby sa sčítavajú
Totálna stanica	Presné súradnice vami zvolených bodov	Silné kontrolné body pre geodetické práce	Meria iba body, ktoré si zvolíte
Pozemné laserové skenovanie	Hustý bodový mrak viditeľných povrchov	Zachytí úplnú geometriu na mieste v jednom meraní	Chýbajú skryté povrchy a je potrebné náročné spracovanie
Fotogrametria	Texturovaná geometria vytvorená z prekrývajúcich sa fotografií	Farba a textúra, nízke náklady na vybavenie	Závisí od svetla a polohy fotoaparátu a na mierku potrebuje kontrolu

Fotogrametria je najbližšou alternatívou. Môže byť lacnejšia a poskytuje realistický vzhľad povrchov, ale je citlivejšia na osvetlenie a na to, ako boli fotografie zhotovené. Pri geometrickej otázke rekonštrukcie je sken spravidla spoľahlivejším záznamom, zatiaľ čo totálna stanica zostáva referenciou pri určovaní kontrolných bodov.

Čo by mal slovenský klient požadovať pred objednaním skenu?

Rozsah prác si vyžiadajte písomne. Cenová ponuka má uvádzať, ktoré miestnosti a fasády sú zahrnuté, aký výstup sa dodá (samotný bodový mrak, výkresy alebo dáta pre prácu scan-to-BIM), v akom súradnicovom systéme a ako dodávateľ overuje výsledok. Cena závisí od veľkosti a zložitosti budovy, počtu stanovíšť, rozsahu požadovaného spracovania a sadzieb dodávateľa, preto si vyžiadajte rozpísané ponuky a nespoliehajte sa na sumu uvedenú na webovej stránke.

Ak musí byť výsledok úradný, napríklad ako podklad pre dokumentáciu skutočného vyhotovenia stavby alebo pre katastrálne záznamy, samotný bodový mrak nestačí. Na Slovensku takéto výstupy vypracúva oprávnený geodet. Sken môže slúžiť ako podporné údaje, no formálny výsledok opísaný v zameraní skutočného vyhotovenia je samostatný výstup. Ešte pred začiatkom prác si s geodetom a príslušným úradom potvrďte, čo budú akceptovať.

Aké sú časté mylné predstavy o laserovom skenovaní?

• Sken nie je automaticky presný. Presnosť závisí od nastavenia, kontroly a spracovania, preto sa opýtajte, ako dodávateľ výsledok overuje.
• Sken nezobrazí celú budovu. Zobrazí iba to, čo prístroj videl zo svojich stanovíšť.
• Viac bodov neznamená vždy lepšie údaje. Hustota pomáha iba tam, kde to geometria vyžaduje.
• Sken nenahrádza obhliadku na mieste projektantom. Projektant stále potrebuje vidieť budovu a jej stav.