Erfgoedgraansilo's digitaal bewaard door middel van geïntegreerde UAV- en 3D-laserscanning

Projectoverzicht

Met tientallen jaren ervaring in het leveren van landmeetkundige, karterings- en reality-capture-oplossingen voor industriële, infrastructuur-, cultureel erfgoed- en stadsvernieuwingsprojecten, blijft Tianbaonet klanten helpen complexe fysieke activa om te zetten in nauwkeurige digitale modellen.

In een recent erfgoedbehoudproject in de Pearl River Delta-regio van Guangdong, China, voltooide Tianbaonet met succes het uiterst nauwkeurige onderzoek en het in kaart brengen van de gevels van een historisch graansilocomplex met behulp van een geïntegreerde workflow voor gegevensverzameling vanuit de lucht en op de grond.

Het project omvatte acht cilindrische graansilo's en verschillende rechthoekige opslaggebouwen, gebouwd tussen de jaren vijftig en zeventig. Als belangrijke getuigen van de industriële en agrarische ontwikkeling van de regio worden deze structuren nu overwogen voor behoud, renovatie en adaptief hergebruik. Nauwkeurige geometrische documentatie was daarom essentieel voor toekomstig onderhoud, restauratieplanning en digitale archivering.

De uitdaging: het onderzoeken van complexe historische structuren

De klant had nauwkeurige berekeningen nodig van:

• Cilindrische wandoppervlakken

• Conische dakvlakken

• Omtrekken en afmetingen

• Gedetailleerde geveltekeningen per silo

Verschillende uitdagingen maakten conventionele landmeetmethoden echter inefficiënt:

Complexe gebogen geometrie

De cilindrische vorm van de silo's maakte traditionele punt-voor-punt metingen van het totaalstation moeilijk en tijdrovend. Het verzamelen van voldoende punten voor een nauwkeurige aanpassing van de curve zou de duur van het veldwerk aanzienlijk verlengen.

Beperkte sitevoorwaarden

De industriële faciliteit had smalle toegangswegen, oneffen terrein, dichte begroeiing en beperkte zichtlijnen, waardoor obstakels ontstonden voor conventionele landmeetapparatuur.

Ontoegankelijke dakconstructies

De verhoogde kegelvormige daken en ventilatieopeningen waren moeilijk veilig te bereiken vanaf het maaiveld, waardoor het verzamelen van volledige gegevens een uitdaging was.

Om deze beperkingen te overwinnen, ontwierp Tianbaonet een uitgebreide oplossing voor het vastleggen van de werkelijkheid, waarbij UAV-fotogrammetrie en draagbare LiDAR-scanning worden gecombineerd.

De oplossing: geïntegreerd lucht- en grondonderzoek

Tianbaonet implementeerde een geïntegreerde landmeetkundeworkflow vanuit de lucht, gebaseerd op het China Geodetic Coördinaatsysteem 2000 (CGCS2000), waardoor een nauwkeurige afstemming tussen alle datasets werd gegarandeerd.

Luchtonderzoek voor volledige dakdekking

Voor de documentatie van het dak en de bovenbouw heeft het team een ​​DJI Mavic 3 Enterprise ingezet, uitgerust met:

• 4/3 CMOS groothoekcamera

• Mechanische sluiter

• RTK-positioneringsmodule

De UAV-missie werd zorgvuldig gepland om een ​​volledige dekking van de silodaken en bovengevels te garanderen.

Belangrijke vluchtparameters omvatten:

• Vlieghoogte groter dan omliggende constructies

• 85% overlap voorwaarts en zijdelings

• RTK-compatibele georeferentie binnen het nationale coördinatenraamwerk

Deze aanpak maakte het mogelijk gebieden vast te leggen die ontoegankelijk waren voor personeel en conventionele apparatuur, terwijl de hoge geometrische nauwkeurigheid behouden bleef.

Grondgebaseerde LiDAR-scanning voor gedetailleerde gevels

Om de verticale structuren en architectonische details vast te leggen, gebruikte Tianbaonet de Lingguang L2 Pro draagbare 3D-laserscanner.

De scanner zorgde voor:

• 360° * 270° gezichtsveld

• Mobiele SLAM-gebaseerde gegevensverzameling

• Realtime RTK-integratie

• Gekleurde puntenwolkgeneratie

Operators liepen vrij rond in de silo's, trappen, ventilatieopeningen en binnenruimtes en verzamelden snel puntenwolkgegevens met hoge dichtheid.

De mobiliteit van het systeem maakte het bijzonder effectief in de beperkte industriële omgeving waar apparatuur op statief moeilijk te implementeren zou zijn geweest.

Workflow en gegevensverwerking

Acquisitie van veldgegevens

Het veldonderzoek omvatte:

1. UAV-vluchtplanning en luchtfoto-opname

2. Scannen van buitengevels

3. Scannen van interne silo's

4. Uniforme coördinatencontrole met behulp van CGCS2000

Door lucht- en terrestrische datasets te combineren, zorgde Tianbaonet voor een volledige dekking van alle zichtbare structurele elementen.

Matrice 3E luchtfotografie van de bovenkant van de graansilo

Gebruik L2pro om de graanschuur te scannen

Gegevensverwerking en modelgeneratie

Na de data-acquisitie omvatte de workflow:

• Luchttriangulatie en fotogrammetrische reconstructie

• Voorverwerking van LiDAR-puntenwolken

• Ruisreductie en registratie

• Gegevensfusie tussen lucht en grond

• Volledige ingekleurde puntenwolkgeneratie

Het resulterende model leverde een zeer nauwkeurige digitale weergave op van het gehele graansilocomplex, inclusief voorheen ontoegankelijke dakconstructies.

Na luchttriangulatie wordt een 3D-reconstructie gegenereerd en geëxporteerd als een LAS-model.

Graansilo ingekleurd puntenwolkmodel

Graansilo interieur puntenwolk

Graansilo-indelingskaart

Puntenwolkgegevens op het dak van de graansilo’s zijn met succes verkregen met behulp van geïntegreerde UAV en grondscanning.

Technische resultaten

De gefuseerde puntenwolkgegevens werden geïmporteerd in CAD-software voor gedetailleerde technische analyse.

Met behulp van dwarsdoorsnede-extractie en geometrische pastechnieken genereerde Tianbaonet:

• Nauwkeurige omtrekmetingen

• Oppervlakteberekeningen

• Dimensionale annotaties

• Gevelgeveltekeningen op schaal 1:1

Deze resultaten bieden betrouwbare referentiegegevens voor toekomstige renovatie-, onderhouds- en structurele beoordelingsactiviteiten.

Projectresultaten

De geïntegreerde landmeetkundige aanpak leverde verschillende belangrijke resultaten op:

Volledige digitale documentatie

Het project heeft met succes alle zichtbare structurele elementen vastgelegd, inclusief dakdelen die met traditionele methoden moeilijk of onveilig zouden zijn geweest om te meten.

Nauwkeurige oppervlakteberekeningen

Voor alle acht graansilo's werden gedetailleerde metingen van cilindrische wanden en conische dakoppervlakken gegenereerd.

Hoogwaardige technische tekeningen

Ter ondersteuning van technische toepassingen werden uitgebreide geveltekeningen, dimensionale lay-outs en omtrekannotaties geproduceerd.

Digitale activa op lange termijn

De klant ontving een complete set digitale hulpmiddelen, waaronder:

• Ingekleurde puntenwolken

• 3D-modellen

• CAD-tekeningen

• Meetdatasets

Deze middelen kunnen toekomstige monitoring, restauratieplanning, renovatieontwerp en initiatieven voor het behoud van digitaal erfgoed ondersteunen.

Geïntegreerd lucht-grond gekleurd puntenwolkmodel van het graansilocomplex

Omtrekberekening in CAD

Onverpakte geveltekening van de acht cilindrische graansilo's

Oppervlaktegebieden berekenen van cilinders, afgeknotte kegels en kegels met silo-afmetingen op volledige schaal

Waarom Integrated Reality Capture belangrijk is

Dit project demonstreert de effectiviteit van het combineren van UAV-fotogrammetrie met mobiele LiDAR-scanning voor uitdagende industriële en erfgoeddocumentatieprojecten.

Vergeleken met conventionele landmeetmethoden zorgde de geïntegreerde workflow voor:

• Snellere verzameling van veldgegevens

• Verminderde toegangsbeperkingen voor de site

• Uitgebreide dekking zonder blinde vlekken

• Nauwkeurigheid op centimeterniveau

• Verbeterde efficiëntie voor gebogen en onregelmatige structuren

Het allerbelangrijkste was dat het de creatie mogelijk maakte van een volledig digitaal archief van historisch belangrijke gebouwen, terwijl de verstoring van de locatie tot een minimum werd beperkt.

Over Tianbaonet

Tianbaonet heeft uitgebreide ervaring met het leveren van landmeetkunde, kartering, 3D-laserscanning, UAV-fotogrammetrie, SLAM-gebaseerde reality capture en digital twin-oplossingen in een breed scala van industrieën.

Van industriële faciliteiten en infrastructuurvoorzieningen tot cultureel erfgoed en stadsvernieuwingsprojecten: Tianbaonet helpt organisaties ruimtelijke gegevens efficiënter en nauwkeuriger vast te leggen, te beheren en te gebruiken.

Terwijl de vraag naar digitaal activabeheer en erfgoedbehoud blijft groeien, blijft Tianbaonet zich inzetten voor het leveren van innovatieve geospatiale technologieën die de kloof tussen de fysieke wereld en haar digitale toekomst overbruggen.