Создание 3D модели объекта помогает заказчику визуально оценить проект, увидев его пространственное изображение с разных сторон. Это упрощает, ускоряет процесс создания проекта. За счет использования специального программного обеспечения работа автоматизируется, избавляется от геометрических ошибок, которые возможны без компьютерной программы из-за человеческого фактора.
Трехмерное моделирование используется в разнообразных сферах, требующих создания объемной картинки в интернет-проекте. Дизайнерские жанры, реклама, производство фильмов, игр, инженерное проектирование. Задачи визуализации объекта решаются построением на уровне профессиональных CAD — систем компьютерного черчения.
В чем суть 3d модели объекта
Любой человек с малых лет хорошо знает, как рисовать на бумаге. Даже трехлетний малыш сумеет начертить квадрат и даже кубик. Рисунок на бумажном листе — это двухмерное рабочее поле. Dimension — размер, измерение. От первой английской буквы в слове возник термин 2D, а затем и 3D.
В случае с 2D применяются только понятия длина (ширина) и высота. Даже когда появились компьютерные программы рисования и черчения в 2D — графических редакторах, сам механизм не изменился. Положение любой точки в них определяется по двум осям: X — горизонталь, Y — вертикаль. Получается двухмерная картинка.
У трехмерного подхода к созданию 3D модели объекта принципиальное отличие от двухмерной графики. Такие понятия, как «ширина» и «высота» дополняются «глубиной». Возникает целый виртуальный мир, стоящий на трех «китах» — пространственных координатах с числовыми значениями. По каждой из осей они обычно представлены как:
- X — горизонталь;
- Y — вертикаль;
- Z — глубина.
В 3D редакторе происходит уже не рисование, а построение объекта, его объемной формы. Такое изображение приближено к реальному виду.
Что дает 3 D моделирование
Метод объемного трехмерного изображения объекта или элементов конструкции имеет много преимуществ в сравнении с 2D — графикой.
- Во-первых, снижается количество математических ошибок. Для конкретного заказа используется подходящее ПО. Учитываются параметры, факторы, изложенные заказчиком в техническом задании. Современные программные комплексы исключают ошибки в расчетах и построении чертежей. Специалистами Гектар Групп, работающей в городе Волгоград, тщательно собираются в архивах, на натуре все предварительные показатели. Новые ПО обеспечивают высокую детализацию конкретных данных.
- Во-вторых, создание в графике 3D модели запланированного объекта предоставляет уникальную возможность свободно манипулировать параметрами изображения. Проектировщики могут увидеть создаваемый объект в пространстве, максимально приближенным к реальному восприятию. Ярко проявляются явные несоответствия отдельных строительных конструкций, элементов. Неуместные, не вписывающиеся в избранный стиль архитектурные детали можно легко убрать. При этом добавить то, что украсит фасад, ландшафт. Сделает целостным к восприятию весь образ будущего сооружения.
- В-третьих, ускоряется процесс проектирования за счет автоматизации, распараллеливания и деления модели на нужные части. Сокращается срок выполнения заказа при сохранении высокого качества документов.
В геодезии 3D — технологии позволяют создать трехмерные модели самых сложных, труднодоступных участков, вычурных фасадов, оборудования, отдельных строительных конструкций. Заказчик получает абсолютно точное, технически выверенное изображение по всем важным для городского строительства параметрам: площадь, объем поверхности.
Как создается проект
Маркшейдеры, геодезисты широко применяют 3D — технологии. Чтобы создать цифровую модель в трехмерном изображении, компания Гектар Групп задействует различные методы, оборудование и специалистов для сбора базового материала. Проводится топографическая съемка цифровой камерой с борта БПЛА. Фиксируются опорные точки на местности по определенной системе координат. Делается много кадров. Из них собирается облако точек или триангуляционная поверхность.
На этапе первичной предобработки фото вычисляются связующие точки.
Следующий этап — проведение анализа собранного материала. Если необходимо, создаются дополнительные опорные точки.
Проанализировав облако точек и TIN-поверхность, топографы набирают пикетаж с необходимой частотой.
Дальше строится плотное облако точек. Производится сегментирование, разрежение облака и выстраивается полигональная 3D модель.
Снимки с БПЛА получаются в высоком разрешении. Они очень точно отображают положение позиций в пространстве. Использование данных с GNSS приемника на БПЛА позволяет осуществлять работу небольшому количеству геодезистов. Это снижает себестоимость по сравнению с аэросъемкой малой авиацией.
На последнем этапе происходит текстурирование — придание полигональной модели рельефности, фактурности, нужных цветов путем наложения.
Толкование некоторых профессиональных терминов
Понятие «плотное облако точек» в популярном прочтении трактуется как набор вершин в трехмерной системе координат. С их помощью формируется представление о внешней поверхности отображаемого объекта.
Создание облака точек для большой модели архитектурного здания, сооружения, ЖК в городе Волгоград происходит способом «фотограмметрия». Трехмерные данные собираются из большого количества фотографий.
Фотограмметрия позволяет определить координаты, размеры, форму, вычислить карту глубин. По результату такой метод сопоставим с лазерным сканированием. Но его преимущество в невысокой цене. Отсутствуют затраты на приобретение и использование дорогостоящего оборудования.
Лазерное сканирование особенно актуально на территории, где в изобилии присутствует растительность: кустарники, деревья. Энергетики могут заказывать мониторинг ЛЭП. Картографические работы, паспортизация железных и автомобильных дорог, проектирование сложных инженерных сооружений. Все это входит в сферу охвата лазерного сканирования. Лидар способен сформировать плотное облако точек в любых, даже самых сложных рельефах. Это позволяет максимально точно передавать фактическое изображение местности. Цена воздушного лазерного сканирования с помощью БПЛА значительно ниже традиционных геодезических методов.
Программы для создания 3D моделей
Компания Гектар Групп обрабатывает графические и цифровые материалы, собранные в ходе полевых исследований, применяя следующие программные комплексы:
- Metashape Agisoft Professional;
- ContextCapture-Bentley Systems;
- Pix4D;
- AutoCAD и другие ПО.
Использование той или иной программы привязано к конкретному заказу, техническим условиям и задачам. Заказчик на выходе получает трехмерную модель, которая может редактироваться в зависимости от требований клиента.
Краткое описание программ
Каждое ПО имеет свои особенности и преимущества при выборе той или иной методики исследования объекта, требований к детализации, других условий ТЗ.
В программу Metashape Agisoft Professional заложено ядро в виде методов цифровой фотограмметрии. ПО позволяет обработать изображения, которые получены с RGB, мультиспектральных камер. Встроенный алгоритм Bundle Block Adjustment ищет особые точки и отождествляет их. После опознания на более чем 2 кадрах точка становится соответствием. Проводится фототриангуляция, то есть выравниваются кадры. Строится плотное облако с дополнительной возможностью редактирования данных, автоматическая мультиклассификация точек для тонкой настройки. Создаются геопривязанные ортофотопланы с поблочным экспортом для крупных проектов, цветокоррекцией и другими «фишками».
ПО Context Capture создано при поддержке известного производителя Bentley. Оно обладает большой вычислительной мощностью, масштабируемостью, точностью. С его помощью можно моделировать в 3D проекции даже очень крупный проект. Из обычных фотографий создать высоко детализированные сетки, обеспечивающие точный реальный контекст. Проводить в автоматическом режиме аэротриангуляцию, реконструирование. Программное обеспечение подходит для геопозиционирования, геодезической съемки, строительства, информационного строительного моделирования в совокупности с созданием инфраструктуры и коммуникаций в жилых комплексах. Особенность ПО в том, что оно применяется от объекта с размером, исчисляемым в сантиметрах, до жилых комплексов и целых городов.
Как формируется прайс-лист
Создание 3D модели объекта можно заказать в городе Волгоград по разной цене. На ее формирование влияют следующие факторы:
- Тип, расположение, площадь объекта.
- Сложность рельефа в районе исследования.
- Срок реализации проекта.
- Методы, оборудование, применяемое в процессе сбора базового материала на местности, при полевых работах. Аэрофотосъемка с привлечением малой авиации обходится дороже.
Выводы
Рассматривая конкретные примеры проектирования здания, канализационных и других прокладываемых в ходе строительства коммуникаций, трехмерная модель позволяет визуализировать расположение элемента в пространстве. При этом появляется возможность оценки обоснованности расчетного уклона, опасной близости расположения к другим коммуникациям.
Когда проект построен в цифровом варианте с заданными для каждого элемента конкретного имени, числовых значений, характеристик, можно легко получить нужную информацию, наводя курсор. Если программа загрузила все информационные данные о фундаменте, стенах, перекрытиях строящегося здания, можно узнать стоимость материалов, адреса производителей и т.д.
Биоинформационные технологии помогают объединить в одной программе большой комплекс разных способов сбора, обработки, коммуникаций важной информации. В геодезии BIM — это требование нынешнего времени. Компания Гектар Групп состоит из специалистов, которые умеют работать с новейшей аппаратурой:
- Механическими, роботизированными тахеометрами.
- Спутниковой аппаратурой, навигационными системами.
- Наземными лазерными сканерами.
Полученные в ходе полевых работ материалы обрабатываются в специальных программных комплексах. Популярное нынче 3D моделирование, актуальная документация, основанная на точных математических расчетах, позволяет сделать проект максимально эффективно.