Úvod

LiDAR (Light Detection and Ranging) je technológia využívajúca laserový lúč na meranie vzdialeností a tvorbu detailných 3D modelov prostredia. Táto technológia sa v súčasnosti široko uplatňuje v rôznych odvetviach vrátane geodézie, geografických informačných systémov (GIS), automobilového priemyslu a stavebníctva.

LiDAR systém pozostáva z laserového zdroja, detektora a GPS (Global Positioning System)alebo iných navigačných technológií. Laser vysiela krátky pulz svetla, ktorý sa odráža od okolitých objektov. Detektor zachytáva tieto odrazené signály a na základe času medzi vyslaním a prijatím signálu vypočíta vzdialenosť k objektu.[1]

V stavebníctve je LiDAR významným nástrojom na presné zmapovanie terénu, skenovanie budov a vytváranie 3D modelov. Tablet s LiDAR senzorom poskytuje mobilné a flexibilné riešenie pre tieto účely. Táto technológia sa používa aj pri monitorovaní deformácií budov, plánovaní a realizácii infraštruktúry.

‍

Skenovanie – prípadová štúdia

Skenovanie Lidar senzorom v tablete prebiehalo na rodinnom dome v meste Nitra. Cieľom bolo presné zameranie objektu. Rovnako ako senzor je dôležitý aj software na spracovanie dát a ich export vo forme 3D modelu, alebo mračna bodov. Z hľadiska možných použiteľných programov boli brané do úvahy nasledovné: Canvas, Zappcha, Scaniverse, SiteScape, 3D Scanner App, Polycam.

Všetky aplikácie sú kompatibilné s LiDAR senzorom a majú svoje výhody a nevýhody. Z hľadiska, rýchlosti, komplexnosti a kvalitnému výstupu bola vybraná aplikácia Polycam. Jej nevýhodou je len potreba platenej verzie v prípade exportu do mračna bodov. Má ale taktiež širokú škálu iných formátov súborov pre export. Veľkou výhodou je aj nastavenie podrobnosti a hustoty bodov pri exporte. Toto výrazne zrýchľuje proces a orientáciu pri importovanom mračne bodov. Rovnako aj dátové zaťaženie systému. Poslednou výhodou je možnosť nadviazať na skenovanú oblasť (ak sa niečo v priebehu skenovania opomenulo).

Samotné skenovanie prebieha jednoducho, pohybom tabletu po oblasti ktorúchceme skenovať. Softvér automaticky rozpozná tvary a textúru.

‍

Export

Spomínaná je možnosť exportu naskenovaného objektu do mračna bodov. Mračno bodov je možné exportovať do rôznych formátov (podľa používaných softvérov). V tomto prípade bol použitý formát *.xyz.

‍

Optimalizácia mračna bodov

Sken je následne možné optimalizovať. To predstavuje možnosť zmeniť počet bodov, zmenšiť rozsah skenovanej oblasti, spojiť viacero skenov do jedného, atď. Na toto je vhodný open source program Cloud Compare. [2]

‍

Import a vytvorenie modelu

Takýto sken sa importuje do BIM programu (obr. 6), kde sa vytvorí 3D model objektu. Výhoda mračna bodov spočíva v tom, že pri kreslení konštrukcií sa kurzor prichytáva k jednotlivým bodom skenu ako v 3D, tak aj v 2Dpriestore. Skenovanie objektu je výhodné hlavne kvôli presnosti a eliminácii pozabudnutia a chybovosti pri ručnom zameriavaní. Model je kompletný a stále prístupný. Vytvorené konštrukcie obsahujú všetky podstatné informácie. Takýto model možno označiť ako BIM model. Po vytvorení modelu sa podľa požiadaviek upraví, doplní o podstatné prvky a informácie.  Tento model je možné využiť aj v prostredí 3D virtuálnej reality spolu s pôvodným naskenovaným modelom. V reálnom čase sa dá medzi modelmi prepínať a sú viditeľné všetky zmeny konštrukcií. Pri rozšírenej realite je možné tento model spätne načítať do tabletu a priamo na mieste budúcej rekonštrukcie pozorovať zmeny na obrazovke v porovnaní s reálnym prostredím. Kvôli problematike sprostredkovania reálneho zobrazenia z VR headsetu je tu uvedený príklad obrázku z 3D vizualizačného programu, ktorý je možné spustiť aj v režime VR a pozorovať zmeny prepínaním v možnostiach zobrazenia konštrukcie. Následne sa dajú k modelu pripojiť informácie potrebné pre vytvorenie komplexného BIM modelu.

‍

Záver

Skenovanie stavebných objektov pomocou tabletu s LiDAR senzorom predstavuje efektívny a presný spôsob získavania priestorových dát. Prípadová štúdia realizovaná na rodinnom dome v meste Nitra ukázala, že kombinácia presného zamerania objektu a sofistikovaného softvéru na spracovanie dát umožňuje vytváranie kvalitných 3Dmodelov a mračien bodov. Celkovo je použitie LiDAR technológie v tablete v kombinácii s vhodným softvérom perspektívnym prístupom k efektívnemu a presnému skenovaniu stavebných objektov, čo má potenciál zásadne ovplyvniť prístup k dokumentácii a plánovaniu stavebných projektov.

‍

Zdroje

[1]  GEOSLAM. What is LiDAR and how does it work?[online]. [cit. 2023-12-20]. Dostupné z: https://geoslam.com/what-is-lidar/

[2]  CLOUDCOMPARE. 3D point cloud and meshprocessing software Open Source Project [online]. [cit. 2023-12-20]. Dostupnéz: https://www.cloudcompare.org/

[3]  Projekt rekonštrukcie RD. Autor: Lukáš Bosák