¬аше окно в мир —јѕ–
 
Ќовости —татьи јвторы —обыти€ ¬акансии Ёнциклопеди€ –екламодател€м
—татьи

22 но€бр€ 2017

”мные города Ч это хорошо. Ќо давайте сначала хот€ бы BIM внедрим!

Bentley Systems в —ингапуре

¬ладимир “алапов

“алапов 160

Ќасто€ща€ публикаци€ Ч втора€ из Ђсингапурскогої цикла автора. ѕерва€ стать€ давала общее впечатление о работе конференции Bentley Year In Infrastructure 2017. —егодн€шн€€ стать€ посв€щена одной из основных тем прошедшего меропри€ти€ Ч моделированию реальности, еЄ св€зи с BIM и созданию Ђцифрового фундаментаї дл€ реализации концепции Ђумного городаї.


Ѕез преувеличени€ можно сказать, что интерес к моделированию реальности (reality modeling) последние несколько лет растет лавинообразно. ѕричем на уровне конкретных работ по крупным городам или территори€м, предпри€ти€м, транспортным узлам и магистрал€м, отдельным создаваемым или существующим объектам строительства, целым районам перспективного развити€, а также многим другим инвестиционным проектам, причем в разных странах мира.

ћоделирование реальности Ч это в первую очередь трехмерна€ модель рельефа местности со всеми имеющимис€ искусственными сооружени€ми и точной геодезической прив€зкой. ѕопытки ставить и решать подобные задачи предпринимались давно, причем с все возрастающим успехом. Ќо в чем причина такого резкого повышени€ интереса к этому виду де€тельности именно сейчас?

ѕрежде всего в том, что наконец-то техническое оснащение и программное обеспечение, необходимые дл€ моделировани€ реальности, достигли нужного уровн€ развити€. ѕрежде всего € говорю о программе Bentley ContextCapture, котора€ средствами фотограмметрии, то есть на основе координатно прив€занных фотоснимков, воссоздает геометрическую модель исследуемого объекта. ќ том, что именно фотограмметри€ будет многие годы лидировать в моделировании реальности, уже отмечалось в недавнем интервью со старшим вице-президентом компании Bentley Systems по программному обеспечению Ѕупиндером —ингхом.

¬ результате сегодн€ все стали говорить о фотограмметрии, хот€ еще год назад попул€рнейшей темой дл€ обсуждений по геоинформационным системам было лазерное сканирование. ѕоэтому есть смысл немного рассказать о Ђглавном героеї сегодн€шнего дн€, который, как это ни странно, имеет уже п€тисотлетний возраст.

‘отограмметри€ Ч суть и кратка€ истори€

‘отограмметри€ Ч наука, изучающа€ способы определени€ форм, размеров, пространственного положени€ и степени изменени€ во времени различных объектов по результатам измерений их фотографических изображений. “ермин "фотограмметри€" происходит от греческих слов: photos Ч свет, gramma Ч запись, metreo Ч измерение. —ледовательно, дословно его можно понимать как Ђизмерение светозаписиї.

ѕредметы изучени€ фотограмметрии Ч геометрические и физические свойства снимков, способы их получени€ и использовани€ дл€ определени€ количественных и качественных характеристик сфотографированных объектов, а также приборы и программные продукты, примен€емые в процессе обработки.

¬ насто€щее врем€ в фотограмметрии выдел€ют три направлени€ исследований:

  1. изучение и развитие методов картографировани€ земной поверхности по снимкам, причем под картографированием все больше понимаетс€ трехмерное моделирование;
  2. решение прикладных задач в различных област€х науки и техники;
  3. развитие технологии получени€ информации об объектах «емли, Ћуны и планет —олнечной системы с помощью аппаратуры, установленной на космических летательных аппаратах.

  основным достоинствам стереофотограмметрического метода решени€ отмеченных задач всегда относились:

  • высока€ точность результатов, так как снимки объектов получают прецизионными фотокамерами, а их обработку выполн€ют, как правило, строгими методами;
  • высока€ производительность, достигаема€ благодар€ тому, что измер€ют не сами объекты, а их изображени€ (это позвол€ет обеспечить автоматизацию процесса измерений и последующих вычислений);
  • объективность и достоверность информации, возможность при необходимости повторени€ измерений;
  • возможность получени€ в короткий срок информации о состо€нии как всего объекта, так и отдельных его частей;
  • безопасность ведени€ работ, так как съемка объекта выполн€етс€ неконтактным (дистанционным) методом (это особенно важно, когда объект недоступен или пребывание в его зоне опасно дл€ здоровь€ человека);
  • возможность изучени€ движущихс€ объектов и быстро протекающих процессов;
  • возможность изучени€ уже утраченных объектов по их оставшимс€ изображени€м (особенно важно дл€ пам€тников истории и архитектуры).

 онечно, нар€ду с отмеченными достоинствами рассматриваемые методы имеют и недостатки, в первую очередь зависимость фотографических съемок от метеоусловий и необходимость выполнени€ полевых геодезических работ с целью контрол€ всех технологических процессов. ѕоэтому только разумное сочетание средств фотограмметрии с другими методами получени€ информации может обеспечить решение поставленной задачи с минимальными затратами труда и средств.

 ак ни удивительно, но истори€ фотограмметрии насчитывает уже п€ть веков. Ќаучна€ основа теории определени€ формы, размеров и положени€ объектов по их перспективным изображени€м была положена еще в эпоху ¬озрождени€ работами –. јльберти (1511 г.), ј. ƒюрера (1525 г.), ∆. ƒезарга (1636 г.). —озданные ими предпосылки дл€ развити€ теории перспективы позволили швейцарскому математику ». Ћамберту опубликовать в 1759 г. обобщающий труд ≪—вободна€ перспектива≫. ѕрактическое применение перспективных рисунков, полученных камерой-обскурой, в топографии св€зано с именами ћ.ј.  апеллера (1725 г.), ћ.¬. Ћомоносова (1764 г.), Ў.-‘. Ѕотан-Ѕопре (1791 г.). ќ некоторых этапах развити€ и применени€ теории перспективы мы уже писали ранее. «атем было по€вление фотографии, развитие воздухоплавани€ и авиации, совершенствование фотографической техники (прежде всего фирмой  . ÷ейсса) и алгоритмов построени€ трехмерных изображений на плоскости, а также многое другое.

—овременна€ фотограмметри€ как техническа€ наука тесно св€зана с науками физико-математического цикла, достижени€ми радиоэлектроники, вычислительной техники, приборостроени€, фотографии, она органически св€зана с геодезией, топографией и картографией. ѕри этом последние достижени€ в области компьютерных технологий моделировани€ и обработки информации, а также успехи в создании беспилотных летательных аппаратов открывают в развитии фотограмметрии принципиально новый этап, качественно повыша€ еЄ возможности и дела€ при этом доступной практически дл€ р€дового пользовател€.

—ингапур Bentley 2017 2

–ис. 1. —в€то-“роицкий кафедральный собор в  алуге. —лева Ч фотографи€, справа вверху Ц геометрическа€ модель и лет€щий дрон, с которого производилась фотосъемка, справа внизу Ч фрагмент модели с фресками над главным входом. –абота выполнена специалистами ќќќ Ђ‘отометрї в программе Bentley ContextCapture

Bentley ContextCapture Ч современное воплощение в жизнь идей фотограмметрии

ѕрограмма ContextCapture Ч это не новинка 2017 года. ≈Є Ђдебютомї в инструментальной линейке Bentley можно считать 2015 год (прежнее название Acute3D), который сразу ознаменовалс€ первыми серьезными успехами применени€, в том числе кадастровой моделью —ингапура Ч победа на Be Inspired 2015. “акже заметным событием 2015 года стала модель ‘иладельфии, выполн€вша€с€ к визиту ѕапы –имского в этот город.

¬ следующем году уже наблюдалс€ эффект Ђснежного комаї Ч серьезных работ по фотограмметрическому построению моделей крупных объектов стало так много, что на конкурсе Be Inspired 2016 по€вилась специальна€ номинаци€ Ч Ђћоделирование реальностиї, а первым еЄ победителем стала модель города ’ельсинки.  стати, эта Ђмодель реальностиї €вилась не итоговым результатом, как думают некоторые, а лишь составной частью планомерно и результативно разрабатываемой информационной модели финской столицы.

—ингапур Bentley 2017 2

–ис. 2. ѕостроенна€ методами фотограмметрии трехмерна€ модель ’ельсинки стала геодезической основой дл€ информационной модели города

ƒл€ более полного понимани€ впечатл€ющего успеха (правильнее даже сказать Ч триумфа) программы ContextCapture отметим, что на конкурс Be Inspired 2016 представл€лись также еще 14 Ђмоделей реальностиї из ¬еликобритании, японии, √ермании, —Ўј,  ита€, ћексики, »талии и “айван€. ќт нашей страны за€вл€лась выполненна€ компанией Ђ‘отометрї (обработано 3300 снимков) модель Ќовоиерусалимского монастыр€.

ќсобенностью проектов с использованием ContextCapture, представленных на конкурс Bentley Be Inspired 2017, стало повсеместное объединение Ђмодели реальностиї с BIM. ѕричем это про€вл€лось абсолютно во всех проектах, вне зависимости от номинации или уровн€ решаемой задачи.

—ингапур Bentley 2017 2

–ис. 3. ѕобедители конкурса Be Inspired 2017: в номинации ЂBIM инновации в эксплуатации муниципальных объектовї Ч Ђѕрименение BIM дл€ развити€ муниципальной инфраструктуры Ўэньчжэнь ÷€ньхайї, город Ўэньчжэнь, провинци€ √уандун,  итай (слева); в номинации ЂBIM инновации в моделировании реальностиї Ч Ђѕроектирование участка дороги Andersonї, √онконг (справа)

ѕо мнению автора, особого внимани€ заслуживает еще один финалист конкурса Ч Ђ¬иртуальный кампус университета PennStateї (ѕенсильванский государственный университет, —Ўј). Ёта работа мен€ впечатлила сразу по нескольким параметрам:

  1. ¬ысокое качество понимани€ и исполнени€ работы. ƒело в том, что PennState Ч один из мировых Ђзаконодателей модыї в BIM (достаточно упом€нуть хот€ бы разработанный в его стенах BIM-стандарт). “ак что вполне ожидаемо, что он практически подошел к синтезу BIM с Ђмоделированием реальностиї.
  2. –абота экономически оправдана. ƒело в том, что кампус PennState насчитывает 947 построек, обща€ площадь кровли которых составл€ет почти 320 000 квадратных метров, также в Ђуниверситетском городкеї имеютс€ 124 километра тротуаров и многое другое, при этом 65% зданий насчитывает возраст более 25 лет. —одержание такого хоз€йства, да еще перед началом периода массового капитального ремонта Ч дело дорогосто€щее, поэтому в университете приветствуютс€ все инициативы по оптимизации хоз€йственных расходов и совершенствованию управлени€.
  3. ”ниверситет PennState Ч еще и кузница BIM-кадров, причем не только американских. ѕоэтому представленный проект носит и €рко выраженный образовательный характер, позвол€€ вузу привлекать к работе студентов и таким образом рационально объедин€ть расходы на обучение с затратами на содержание вуза. »нициатором проекта стал факультет јрхитектурной инженерии. ѕоследнее особенно интересно, поскольку еще раз подтверждает, что информационное моделирование синтезирует все виды строительной де€тельности и требует подготовки достаточно универсальных специалистов. Ќаша страна еще недавно тоже шла по этому пути, осуществл€€ подготовку в строительных вузах по специальности Ђѕроектирование зданийї с квалификацией инженер-архитектор (http://isicad.ru/ru/articles.php?article_num=16260). ¬ насто€щее врем€, €кобы в св€зи с переходом на систему Ђбакалавр-магистрї, така€ специальность закрыта. ќднако, насколько € знаю, наш ведущий строительный вуз ћ√—” не оставл€ет попыток вернутьс€ к подготовке инженеров-архитекторов, так что хочетс€ пожелать ему успехов в этом благородном деле.
—ингапур Bentley 2017 2

–ис. 4. —лева Ч схема развити€ Ђ¬иртуального кампуса PennStateї, справа Ч один из руководителей проекта профессор ƒжон ћесснер с автором этих строк.

ќсобенности использовани€ Bentley ContextCapture

 ак уже отмечалось, фотограмметри€, как и люба€ друга€ технологи€, при практической реализации сталкиваетс€ с определенными проблемами. ¬ первую очередь это качество фотоснимков. Ќапример, авторы еще одного представленного на конкурсе проекта, на этот раз моделировани€ системы автодорог в —ингапуре, жаловались на посто€нные дожди (по 5-6 в день), которые не только непосредственно мешали вести фотосъемку, но и создавали в воздухе вод€ную дымку, сказывавшуюс€ на четкости получаемых изображений.   сожалению, основное решение такой проблемы только одно Ч Ђждать у мор€ погодыї, что в —ингапуре с восточным терпением и делали.

ƒруга€ проблема Ч информационность снимков, более точно Ч борьба с Ђинформационным шумомї в виде деревьев, людей, автомашин и т. п. —егодн€ такую чистку получаемой модели приходитс€ вести почти вручную, но, как было объ€влено на конференции, в ближайшее врем€ необходимый инструментарий, распознающий характерные Ђшумовыеї элементы, по€витс€ в программном обеспечении Bentley Systems.

—ингапур Bentley 2017 2

–ис. 5. Ќа фрагменте модели ’ельсинки хорошо виден этот самый Ђшумї, хот€ в таком виде модель тоже имеет практическую ценность, поскольку она передает реальную городскую среду, необходимую, например, дл€ визуальной оценки будущей застройки

≈ще одна проблема Ч большой объем обрабатываемой информации. ѕрежде всего это св€зано с тем, что Ђправильныеї фотоснимки должны на 60-80% перекрывать друг друга, тогда Ђмодель реальностиї получаетс€ наиболее точно. Ќа сегодн€шний день можно констатировать, что Bentley ContextCapture с этой задачей справл€етс€ хорошо.

Ќаконец, самое важное дл€ дальнейшего использовани€ Ч объединение Ђмодели реальностиї с BIM. «десь должны быть задействованы уже BIM-программы, поскольку ContextCapture создает только Ђмодель реальностиї. ƒл€ решени€ этой задачи наиболее подходит Bentley OpenRoads Designer, который уже сейчас содержит инструментарий дл€ полуавтоматической обработки полигональных моделей (например дл€ классификации растительности, рельефа и структурных линий), а также дл€ присоединени€ BIM-объектов. ѕоследнее, например, требуетс€ дл€ создани€ геоинформационных моделей, в которых данные обычно организованы в виде отдельных информационных объектов (с определенным набором прикрепленной информации), прив€занных к общей электронной топографической основе. ќтметим также, что с Ђмодел€ми реальностиї, созданными в ContextCapture, хорошо работают и другие программы Bentley Systems, например AECOsim Building Designer.

—ингапур Bentley 2017 2

–ис. 6. ≈ще один вид модели ’ельсинки раскрывает степень использовани€ в ней BIM-объектов Ч это уже основа информационной модели города

Ђћодель реальностиї + BIM Ч пр€ма€ дорога к Ђумному городуї

 огда у вас есть Ђмодель реальностиї и BIM, дальнейший переход к концепции Ђумного городаї становитс€ уже совершенно естественным, о чем также говорилось в упом€нутом интервью со старшим вице-президентом Bentley Systems Ѕупиндером —ингхом. » компани€ Bentley к этому активно идет.
—ингапур Bentley 2017 2

–ис. 7. ѕринципиальна€ схема Ђумного городаї Ч как она видитс€ автору после общени€ с многочисленными коллегами по информационному моделированию

Ђ”мный городї Ч это не тогда, когда все фонари освещени€ включаютс€ в 19-00, и даже не тогда, когда все они включаютс€ с наступлением темноты, а тогда, когда основные задачи управлени€ городской инфраструктурой, а также планировани€ решаютс€ на основе интерактивно поступающей и анализируемой информации.

Ќа сегодн€ в мире, пожалуй, только один город уверенно идет к уровню Ђумногої Ч это —ингапур. ¬ нашей стране в утвержденной программе Ђ÷ифровой экономикиї также предполагаетс€ движение к Ђумным городамї. Ёто, безусловно, хорошо. Ќо давайте сначала хот€ бы BIM внедрим!


„итайте также:


¬акансии:

јктуальное обсуждение

RSS-лента комментариев

ƒавид Ћевин
ƒавид Ћевин
ќт редактора: Ѕыть самосто€тельной личностью, эффективно включенной в —еть, Ц втора€ грамотность. »ли перва€?
ѕроект ЂЌародное —јѕ–-интервьюї

—лучайна€ стать€:

isicad Top 10

—амые попул€рные материалы

   ‘орумы isicad:

isicad-2010 isicad-2008
isicad-2006 isicad-2004

ќ проекте

ѕриглашаем публиковать на сайте isicad.ru новости и пресс-релизы о новых решени€х и продуктах, о проводимых меропри€ти€х и другую информацию. јдрес дл€ корреспонденции - info@isicad.ru

ѕроект isicad нацелен на

  • укрепление контактов между разработчиками, поставщиками и потребител€ми промышленных решений в област€х PLM и ERP...
ѕодробнее

»нформаци€ дл€ рекламодателей


¬се права защищены. © 2004-2018 √руппа компаний «Ћ≈ƒј—»

ѕерепечатка материалов сайта допускаетс€ с согласи€ редакции, ссылка на isicad.ru об€зательна.
¬ы можете обратитьс€ к нам по адресу info@isicad.ru.