Публикации »

Методология и инструментарий обмерных работ

Методология и инструментарий обмерных работ

 

Прежде чем приступать к работам на пятне застройки или вмешиваться в судьбу уже существующего здания, необходимо собрать полное «досье» на объект.

 

Этапы сбора информации

От научно обоснованной последовательности этапов работ и умелого использования потенциала новых технологий зависит обеспечение точности и оперативности производства архитектурных обмеров, представления данных в электронном виде.

Полевые работы принято разбивать на три основных этапа. Сначала на этапе рекогносцировки объект изучается с точки зрения выбора оптимальной технологии съемки. Намечаются и закрепляются точки съемочного обоснования, решается вопрос о способе их геодезической привязки. Далее переходят к этапу создания съемочного обоснования. Его цель — развитие опорной геодезической сети, которая состоит из точек, закрепляющих концы базисов фотографирования, и опорных точек на здании.

Для создания опорной сети применяются специальные геодезические приборы, от качества и возможностей которых зависит эффективность работ. К наиболее авторитетным следует отнести оборудование производителей таких мировых лидеров, как Trimble, Zeiss, Leica, Topcon. В результате последующей обработки результатов измерений все точки определяются в единой системе пространственных координат с точностью 2–5 мм.

Венцом полевых работ выступает этап собственно фототеодолитной съемки. Выполняются работы по фотографированию объекта из концов базисов с заданными углами наклона и поворота относительно принятой системы координат. Данные углы подбираются таким образом, чтобы соседние снимки имели достаточное перекрытие, то есть, образовывали стереопары. Для фототеодолитной съемки ведущие специалисты рекомендуют использовать универсальную фотограмметрическую камеру UMK10A фирмы Carl Zeiss, зарекомендовавшую себя с самой лучшей стороны при выполнении таких работ. Камера имеет широкоугольный объектив, практически не дающий искажений, и устройства для фиксации положения главного луча в горизонтальной и вертикальной плоскостях.

За полевыми работами наступает очередь так называемых камеральных работ. Снимки формата 13х18 см на стеклянных пластинках, сделанные во время полевых работ, проходят фотохимическую обработку в фотолаборатории с целью получения негативных изображений высокого разрешения. Параллельно выполняются обработка и уравнивание полевых измерений. Для этого используется специальное программное обеспечение (ПО), выступающее также и эффективным методом контроля возможных ошибок в результатах полевых измерений.

Нередко ведущие компании обладают своим оригинальным пакетом ПО, учитывающим новейшие достижения геодезической науки. На этапе разработки проекта стереофотограмметрической съемки объекта на увеличенных копиях снимков намечаются и нумеруются характерные точки, которые будут служить каркасом при составлении чертежа или модели объекта. Число таких точек зависит от сложности объекта и его размеров и может составлять от нескольких сотен до нескольких тысяч.

Далее наступает очередь стереофотограмметрических измерений для определения положения запроектированных точек в системе координат каждой стереопары по исходным стеклянным негативам. Хорошей репутацией у специалистов пользуется стереокомпаратор Steko уже упомянутой выше фирмы Carl Zeiss. Аппарат обеспечивает 8-кратное увеличение и оборудован системой электронной фиксации отсчетов. Точность измерения координат точек снимков приближается к0,006 мм, а параллаксов — к0,002 мм(почти предельное разрешение фотоматериалов). Итогом всей этой кропотливой работы становится составление графической документации в электронном виде.

Электронная фиксация отсчетов, а также наличие избыточных измерений (стереокомпаратор каждый раз фиксирует результаты измерений 4-х величин, а для определения местоположения точки в пространстве необходимо три) сводят возможные погрешности к минимуму.

Еще одним исключительно важным этапом является обработка стереофотограмметрических измерений. Этот процесс включает целый ряд ответственных операций. В случае необходимости производится аналитическое уточнение элементов ориентирования снимков. Вычисляются геодезические пространственные координаты всех отснятых точек, делается разворот геодезической системы в плоскость, параллельную фасаду, или в любой другой плоскости, используемой при составлении электронных чертежей и моделей. Все данные переводятся в графический формат DXF в системе плоских или пространственных координат.

Важным конкурентным преимуществом исполнителя заказа выступает наличие своего оригинального ПО, в котором реализованы математически строгие способы решения задач, что позволяет автоматизировать практически все упомянутые операции. Например, составление чертежа или модели производится в графическом редакторе. Процесс заключается в том, что точки уже существующего в файле модели каркаса (в виде поля пронумерованных точек) соединяются между собой с использованием тех или иных графических примитивов. При этом используются полученные на этапе проектирования увеличенные копии снимков, на которых отражены съемочные точки.

Подобная методика существенно повышает производительность составительских работ, одновременно обеспечивая их высокое качество. По сути можно обеспечить любую точность (в зависимости от поставленной задачи), так как точность модели или ее элементов определяется точностью взаимного положения съемочных точек в плане или в пространстве. Например, при составлении электронных чертежей фасадов зданий в масштабе 1:1 ведущие организации города в состоянии гарантировать точность взаимного положения основных контуров не ниже1 смв пределах всего фасада. Подобная точность определения взаимного положения съемочных точек может быть достигнута, если во время выполнения фототеодолитной съемки базисы фотографирования удалены от объекта на 20–80 метров. При выполнении крупномасштабной фототеодолитной съемки (например, скульптурных произведений), при которой объект фотографируется с небольших расстояний, точность можно довести до долей миллиметров.

 

Техническое оснащение

Решение особо сложных геодезических задач требует использования новейшего оборудования инновационного класса. К таким приборам специалисты относят разработанные относительно недавно зарубежными производителями геодезического оборудования лазерные безотражательные электронные тахеометры. Они обладают встроенным микропроцессором с объемом электронной памяти достаточным, для того чтобы обработать все необходимые измерения и определить положение точки в пространстве. Для этого требуется лишь нажать кнопку, как в обычном фотоаппарате.

Для проведения трудоемких сложных архитектурных обмеров такие приборы, понятное дело, весьма кстати. Применение лазерных безотражательных электронных тахеометров, например, производства таких компаний, как Trimble, Leica, Sokkia, по оценкам специалистов, обеспечивает трехкратное увеличение производительности труда по сравнению с традиционными измерительными системами. Кроме того, заметно повышается точность и надежность полученных результатов обмера. Используя подобные тахеометры, можно обеспечить заказчику точность определения взаимного положения близких контуров в диапазоне 3–5 мм, а в пределах всего объекта разброс составляет не более 1–2 см.

Однако само по себе обладание даже самыми совершенными измерительными системами и приборами еще не означает успешное решение задачи. Для высокой производительности работ и обеспечения необходимой точности результатов на больших объектах с сотнями помещений, где требуется обработать десятки тысяч точек, необходимо еще иметь отлаженную технологию. Все работы должны быть разбиты на технологические этапы. Начиная с проектирования измерений и заканчивая построением электронных чертежей и моделей.

Ведущие профильные организации города считают важным не только использование новинок зарубежного производства, но и создание своих оригинальных продуктов. Сегодня активно разрабатываются и внедряются пакеты прикладных программ для обработки результатов геодезических измерений. С их помощью решаются задачи по проектированию пространственных геодезических сетей, по уравниванию пространственных геодезических сетей по МНК с оценкой точности, а также задачи по рекуррентному уравниванию, контролю и локализации грубых и систематических ошибок, а также аффинные преобразования координат и конвертирование координат объектов в графические форматы.

Технология стереофотограмметрической съемки архитектурных объектов доказала свою высокую эффективность на десятках объектов. При этом ее применение для выполнения обмерных чертежей фасадов зданий обходится дешевле, чем использование традиционных обмеров, и в несколько раз быстрее. К тому же обеспечивается такая точность взаимного положения контуров и деталей, достичь которой непосредственными обмерами практически невозможно. Технология может эффективно применяться не только для обмеров наружной части зданий или их отдельных фасадов, но и для съемки элементов внутреннего убранства, скульптурных произведений и т. п.

Технология не требует установки лесов и использования других спецсредств (вышек, люлек и т. д.). При этом точность и детальность обмеров может быть обеспечена практически любая — для этого необходимо лишь соответствующим образом запроектировать опорную съемочную сеть. Внешние разрушения объекта (трещины, обрушения и т. д.) отображаются на фототеодолитных снимках не хуже, чем архитектурные элементы. А при использовании инфракрасных фотоматериалов можно выявить и часть скрытых дефектов. При необходимости данные объекты могут быть закоординированы и нанесены на чертеж.

По результатам стереофотограмметрической съемки, выполняемой по специальной программе в разные моменты времени, можно осуществлять эффективный мониторинг состояния памятников истории и архитектуры.

Технология постоянно совершенствуется. Особое внимание уделяется исследованиям в области цифровой фотограмметрии и внедрению их результатов в производство.

 

Контроль качества

Хотя использование новейших технологий и приборов, научно-обоснованная поэтапная организация геодезических работ позволяют повышать эффективность обмерных работ, последнее слово остается за системой контроля качества.

От точности и адекватности полученных результатов зависит надежность строительных работ. Поэтому вся информация, от результатов полевых измерений до получения конечного продукта, должна подвергаться многоступенчатому контролю качества. Первая ступень контроля приходится еще на подготовительную фазу — обязательной поверке должны быть подвергнуты все приборы, которые планируется использовать при выезде к объекту измерений. Процесс геодезических построений следует организовать таким образом, чтобы в них присутствовало достаточное количество избыточных измерений. Следующая рекомендация — выполнение уравнивания геодезических построений по методу наименьших квадратов с контролем грубых ошибок и оценкой точности результатов уравнивания. На стадии выполнения стереофотограмметрических измерений обязательно фиксируются опорные точки, которые определяются независимо от геодезических измерений. В случае выявления расхождений, превышающих установленные допуски, между координатами опорных точек, полученными фотограмметрическим и геодезическим методами, проводится аналитическое уточнение элементов ориентирования снимков (фототриангуляция). Результаты стереофотограмметрических измерений всех съемочных точек проверяются на выполнение условия компланарности соответственных лучей. Если результаты измерений одной или нескольких точек не удовлетворяют данному условию с превышением установленных допусков, такие измерения бракуются.

Следующим этапом фильтрации возможных ошибок является стадия составления чертежа. Дело в том, что если при выполнении стереофотограмметрических измерений определяется большее число точек, чем необходимо для построения того или иного элемента, то выпадающие из общего контекста точки станут сразу видны. Например, тогда как для построения дуги в принципе необходимо знать три точки, а измеряется как минимум четыре, то одна ошибочно определенная точка будет обязательно выявлена.

На завершающем этапе целесообразно поручать приемку выполненной работы специальному штатному персоналу, ответственному за контроль качества (по аналогии с ОТК на производстве). Специалист подобной службы осуществляет выборочный независимый контроль всех этапов выполнения работы. Между прочим, большинство ступеней контроля выполняется автоматизированными средствами, заложенными в программном обеспечении. Поэтому весьма важно особое внимание уделять отдельно проверке соблюдения технологических норм при выполнении работы, да и к функциональным параметрам самого компьютерного оборудования и обеспечения. Контроль качества составленной документации осуществляется отдельно. Электронные чертежи проверяются с точки зрения точности нанесения контуров и правильности отображения архитектурных элементов.

 

Андрей Леонидов

Автор: Андрей Леонидов
Дата: 04.04.2013
Журнал Стройпрофиль 106
Рубрика: геотехнологии, фундаменты




«« назад