с 01.01.2017 по 01.01.2023
Железногорск, г. Москва и Московская область, Россия
ВАК 2.1.1 Строительные конструкции, здания и сооружения (Технические науки)
ВАК 2.1.2 Основания и фундаменты, подземные сооружения (Технические науки)
ВАК 2.1.3 Теплоснабжение, вентиляция, кондиционирование воздуха, газоснабжение и освещение (Технические науки)
ВАК 2.1.5 Строительные материалы и изделия (Технические науки)
ВАК 2.1.6 Гидротехническое строительство, гидравлика и инженерная гидрология (Технические науки)
ВАК 2.1.7 Технология и организация строительства (Технические науки)
ВАК 2.1.8 Проектирование и строительство дорог, метрополитенов, аэродромов, мостов и транспортных тоннелей (Технические науки)
ВАК 2.1.9 Строительная механика (Технические науки)
ВАК 2.1.10 Экологическая безопасность строительства и городского хозяйства (Технические науки)
ВАК 2.1.11 Теория и история архитектуры, реставрация и реконструкция историко-архитектурного наследия (Технические науки)
ВАК 2.1.12 Архитектура зданий и сооружений. Творческие концепции архитектурной деятельности (Технические науки)
ВАК 2.1.13 Градостроительство, планировка сельских населенных пунктов (Технические науки)
ВАК 2.1.15 Безопасность объектов строительства (Технические науки)
УДК 69 Строительство. Строительные материалы. Строительно-монтажные работы
ГРНТИ 67.01 Общие вопросы строительства
ББК 308 Монтаж, эксплуатация, ремонт машин и промышленного оборудования
В статье описывается реализация идеи по созданию дополненной реальности в сферических панорамах, посредством интеграции в них цифровых информационных моделей (ЦИМ) объектов строительства. Данный процесс, представленный в виде блок-схемы, реализуется при помощи нескольких видов программного обеспечения: Blender – для подготовки моделей и рендеринга, GIMP – для обработки панорамных изображений, Pano2VR – для просмотра сферических панорам. В качестве примеров моделей для интеграции выбраны модели многоквартирного дома и магистральных инженерных сетей: водоснабжения, ливневой канализации и наружной сети связи. Полученные в результате панорамы с дополненной реальностью, способствуют значительному улучшению качества принимаемых управленческих решений на строительной площадке.
дополненная реальность, сферические панорамы, цифровые информационные модели, принятие управленческих решений
Вступление
В ходе реализации крупномасштабных строительных проектов, например, при комплексном развитии территории, большое внимание уделяется вопросам организации строительства [1-5]. Так, пространственная и временная увязка строительно-монтажных работ (СМР) по прокладке магистральных инженерных сетей и возведению объектов капитального строительства прямо влияет на качество, сроки и стоимость проекта. Эффективным инструментом управления для решения таких задач являются сферические панорамы, полученные при помощи беспилотных летательных аппаратов (БПЛА) [6, 7]. Использование таких панорам позволяет, не выезжая на строительную площадку, оценивать ситуацию и оперативно принимать решения, тем самым способствуя контролю хода, отслеживанию динамики, координации, организации и планированию СМР. Основными пользователями этого инструмента являются инженерно-технический персонал заказчика и технического заказчика, сотрудники подрядных организаций, руководители строительства и руководители проектов [8, 9].
Приведенные в статье методы и результаты интеграции в панорамы цифровых информационных моделей (ЦИМ) объектов строительства и, сформированный таким образом эффект дополненной реальности, расширяет функционал описанного инструмента и обеспечивает: улучшение взаимодействия участников СМР, повышение обоснованности и качества принимаемых управленческих решений, снижение временных и пространственных коллизий при организации и планировании СМР, сокращение рисков срыва сроков СМР.
Методы
Схема процесса интеграции ЦИМ в сферическую панораму, состоящего из шести этапов, представлена на рис. 1. В схеме опущен процесс создания фото-панорамы с помощью БПЛА, поскольку это выходит за рамки тематики данной статьи. Помимо этого, такая панорама и ее использование, не будет показано в статье, поскольку на подобные изображения требуются авторские права.
Рис. 1. Схема процесса интеграции ЦИМ в сферическую панораму
Указаный процесс реализуется при помощи следующего программного обеспечения (ПО):
- Blender – профессиональное свободно распространяемое ПО, предназначенное для создания трёхмерной компьютерной графики. В представленной схеме занимает ключевую роль и используется для формирования сводной модели и создания панорамного рендера.
- GIMP – растровый графический редактор. Используется для совмещения рендера с панорамной фотографией, снятой с помощью БПЛА.
- Pano2VR – ПО, используемое для создания сферической панорамы.
В качестве примера выбраны несколько ЦИМ, представленные в формате «.ifc»:
- модель многоквартирного жилого дома (рис. 2),
- магистральная инженерная сеть – водоснабжение (рис. 3),
- магистральная инженерная сеть – ливневая канализация (рис. 4),
- магистральная инженерная сеть – наружная сеть связи (рис. 5).
Рис. 2. ЦИМ многоквартирного жилого дома
Рис. 3. ЦИМ водоснабжение
Рис. 4. ЦИМ ливневая канализация
Рис. 5. ЦИМ наружная сеть связи
Результаты
Этап 1 «Импорт ЦИМ в Blender» заключается в конвертации файлов ЦИМ из формата «.ifc» в формат «.blend» (нативный формат ПО Blender). Для этого используется специальный адд-он (плагин) для Blender, который называется «BlenderBIM». Сконвертированные модели сводятся в единую – выполняется этап 2 (рис. 6).
Рис. 6. Сводная модель в Blender
Этап 3 «Настройка расположения камеры» (рис.7) выполняется для получения корректного рендера сводной модели. На данном этапе необходимо расположить камеру таким образом, чтобы ее координаты в Blender соответствовали координатам БПЛА при получении панорамных фотографий местности. Также на данном этапе необходимо настроить камеру для получения панорамного изображения (рис. 8). После выполнения указанных настроек выполняется этап 4 «Рендеринг панорамы» (рис.9).
Рис. 7. Настройка расположения камеры
Рис. 8. Настройка параметров камеры
Рис. 9. Панорамный рендер модели
Этап 5 «Совмещение результата рендеринга с фото-панорамой» выполняется при помощи ПО GIMP (рис. 10) (на заднем фоне должна располагаться не используемая в статье фото-панорама снятая с БПЛА). Для просмотра результата в виде сферической панорамы полученное изображение следует загрузить в ПО Pano2VR (рис. 11). В случае неудовлитворительного результата необходимо вернуться к этапу 3. Наиболее лучший результат можно получить, если у используемого БПЛА есть возможность регистрации координат во время съемки. Это обеспечит наиболее корректную настройку камеры и, соответственно, наиболее качественный рендер.
Рис. 10. Совмещение рендера с фото-панорамой
Рис. 11. Просмотр панорамного изображения
Выводы
В статье был поэтапно описан процесс по созданию панорам с дополненной реальностью, в ходе которого совместно используются технологии информационного моделирования, компьютерная графика, обработка растровых изображений в графическом редакторе.
Применение таких панорам при реализации масштабных проектов может значительно увеличить эффективность управления строительством.
Перспектива дальнейшего развития приведенной в статье идеи видится в разработке платформы с интерактивным пользовательским интерфейсом, позволяющей интегрировать в фото-панорамы местности помимо моделей другие объекты, например, видео с онлайн-камер со строительной площадки.
1. Евтушенко С.И., Турбанов П.Д. Инструменты контроля реализации инвестиционных инфраструктурных проектов с применением информационного моделирования // Строительство и архитектура. 2023. Т. 11. № 3. С.16. https://doi.org/10.29039/2308-0191-2023-11-3-16-16
2. Суворова М.О., Наумов А.Е., Строкова В.В. Совершенствование системы управления жизненным циклом комплексной застройки территорий с позиции низкоуглеродного развития // Строительство и архитектура. 2023. Т. 11. № 2. С. 3. https://doi.org/10.29039/2308-0191-2023-11-2-3-3
3. Опарина Л.А., Гриднева Я.А., Барзыгин Е.А. Оценка эффективности системы управления крупномасштабными строительными проектами в течение их жизненного цикла // Строительство и архитектура. 2024. Т. 12. № 1. С.6. https://doi.org/10.29039/2308-0191-2023-12-1-6-6
4. Опарина Л.А., Барзыгин Е.А. Практическое использование много-уровневой модели планирования как метода управления жизненным циклом проекта строительства // Строительство и архитектура. 2024. Т. 12. № 1. С.7. https://doi.org/10.29039/2308-0191-2023-12-1-7-7
5. Кустикова Ю.О., Король С.Ю., Панкова Е.В. Планирование рациональной последовательности комплекса строительных работ с учетом ресурсных ограничений // Строительство и архитектура. 2021. Т. 9. № 3. С.36-40. https://doi.org/10.29039/2308-0191-2021-9-3-36-40
6. Адамцевич Л.А., Воробьев П.Ю., Железнов Е.М. Технология мониторинга объектов капитального строительства на этапах жизненного цикла методами дистанционного зондирования с использованием беспилотных лета-тельных аппаратов (дронов) на основе высокоточной цифровой модели объекта // Строительство и архитектура. 2021. Т. 9. № 3. С.51-55. https://doi.org/10.29039/2308-0191-2021-9-3-51-55
7. Адамцевич Л.А., Харисов И.З. Обзор технологий индустрии 4.0 для разработки системы дистанционного управления строительной площадкой // Строительство и архитектура. 2021. Т. 9. № 4. С.91-95. https://doi.org/10.29039/2308-0191-2021-9-4-91-95
8. Тюрин И.А. Определение сметной стоимости строительства на ранних стадиях жизненного цикла инвестиционно-строительных проектов // Строительство и архитектура. 2022. Т. 10. № 1. С. 86-90. https://doi.org/10.29039/2308-0191-2021-10-1-86-90
9. Каган П.Б., Титенко В.И. Цифровая трансформация работы технического заказчика на стадиях жизненного цикла объекта капитального строительства // Строительство и архитектура. 2021. Т. 9. № 4. С.76-80. https://doi.org/10.29039/2308-0191-2021-9-4-76-80
