Цифровое сохранение зерновых силосов с помощью интегрированного беспилотного летательного аппарата и 3D лазерного сканирования

Обзор проекта

Имея многолетний опыт работы в области геодезических исследований, картографии и решений для захвата реальности на промышленных, инфраструктурных, культурных и городских проектах,Tianbaonet продолжает помогать клиентам превращать сложные физические активы в точные цифровые модели.

В недавнем проекте по сохранению наследия в регионе дельты Перловой реки Гуандун, Китай,Tianbaonet успешно завершил высокоточную съемку и картографирование фасада исторического зернового силоса с использованием интегрированного потока работы по сбору данных с воздуха и земли.

Проект включал восемь цилиндрических зерновых силосов и несколько прямоугольных хранилищ, построенных в период с 1950 по 1970 годы.Как важные свидетели промышленного и сельскохозяйственного развития регионаВ настоящее время эти сооружения рассматриваются для сохранения, реконструкции и адаптивного повторного использования.и цифровое архивирование.

Проблема: исследование сложных исторических сооружений

Клиент требовал точных расчетов:

• Площадь поверхности цилиндрической стены

• Конические площади крыши

• Окружность и размеры

• Подробные чертежи фасадов для каждого силоса

Однако несколько проблем сделали традиционные методы исследования неэффективными:

Сложная изогнутая геометрия

Цилиндрическая форма силосов делала традиционные точечные измерения общей станции сложными и трудоемкими.Захват достаточного количества точек для точной настройки кривой значительно увеличит продолжительность полевой работы.

Ограниченные условия расположения

Промышленный объект имел узкие дороги, неровную местность, густую растительность и ограниченное поле зрения, что создавало препятствия для обычного геодезического оборудования.

Недоступные крыши

До высоких конических крыш и вентиляционных отверстий было трудно безопасно добраться с уровня земли, что затрудняло полное сбор данных.

Чтобы преодолеть эти ограничения, Tianbaonet разработал комплексное решение для захвата реальности, объединяющее фотограмметрию БПЛА и портативное сканирование LiDAR.

Решение: интегрированное воздушное и наземное исследование

Tianbaonet реализовал интегрированный рабочий процесс геодезии воздуха и земли, основанный на Китайской геодезической координатной системе 2000 (CGCS2000), обеспечивая точное выравнивание всех наборов данных.

Проверка воздуха для полного покрытия крыши

Для документации крыши и верхней конструкции команда использовала DJI Mavic 3 Enterprise, оснащенный:

• 4/3 CMOS широкоугольная камера

• Механические жалюзи

• Модуль позиционирования RTK

Миссия БПЛА была тщательно спланирована, чтобы обеспечить полное покрытие крыш силосов и верхних фасадов.

Ключевые параметры полета включают:

• Высота полета, превышающая окружающие сооружения

• 85% пересечения передней и боковой части

• Геореференцирование с использованием РТК в рамках национальных координат

Этот подход позволил захватить районы, недоступные для персонала и обычного оборудования, сохраняя при этом высокую геометрическую точность.

Наземное сканирование LiDAR на предмет детальных фасадов

Для захвата вертикальных структур и архитектурных деталей Tianbaonet использовал портативный 3D-лазерный сканер Lingguang L2 Pro.

Сканер предоставил:

• 360° * 270° поле зрения

• Сбор данных на основе мобильной системы SLAM

• Интеграция RTK в реальном времени

• Создание цветного точечного облака

Операторы свободно ходили по силосам, лестницам, вентиляционным отверстиям и внутренним помещениям, быстро собирая данные о высокой плотности точечных облаков.

Мобильность системы сделала ее особенно эффективной в ограниченной промышленной среде, где оборудование на основе штатива было бы трудно развернуть.

Рабочий процесс и обработка данных

Приобретение полевых данных

Обследование на местах включало:

1. Планирование полетов БПЛА и съемка воздушных изображений

2. Сканирование внешнего фасада

3. Сканирование внутреннего силоса

4. Единое управление координатами с использованием CGCS2000

Объединив воздушные и наземные наборы данных, Tianbaonet обеспечил полный охват всех видимых структурных элементов.

Матрица 3E аэрофотосъемка верхней части зернового силоса

Используйте L2pro для сканирования зернохранилища

Обработка данных и создание моделей

После сбора данных рабочий процесс включал:

• Триангуляция с воздуха и фотограмметрическая реконструкция

• Предварительная обработка точечного облака LiDAR

• Уменьшение шума и регистрация

• Слияние данных воздуха и земли

• Полная генерация цветных точечных облаков

Полученная модель обеспечила высокоточное цифровое представление всего комплекса зерновых силосов, включая ранее недоступные конструкции крыши.

После воздушной триангуляции генерируется 3D-реконструкция и экспортируется как модель LAS.

Модель облака с цветными точками зернового силоса

Внутреннее облако зернового силоса

Карта размещения зернового силоса

Данные о облаках на крыше зерновых силосов успешно получены с помощью интегрированного БПЛА и наземного сканирования.

Инженерные результаты

Данные облака слияния были импортированы в программное обеспечение CAD для детального инженерного анализа.

Используя методы экстракции поперечного сечения и геометрического приспособления, Tianbaonet получила:

• Точные измерения окружности

• Расчеты площади поверхности

• Размерные аннотации

• 1Рисунки высот фасада в масштабе 1

Эти результаты обеспечивают надежные справочные данные для будущих работ по реконструкции, техническому обслуживанию и оценке конструкции.

Результаты проекта

Интегрированный подход к обследованию привел к нескольким ключевым результатам:

Полная цифровая документация

В проекте были успешно зафиксированы все видимые структурные элементы, включая секции крыши, которые было бы трудно или небезопасно измерить с помощью традиционных методов.

Точные расчеты площади

Для всех восьми зерновых силосов были получены подробные измерения цилиндрических стен и конических крыш.

Инженерные чертежи высокого качества

Для поддержки инженерных приложений были изготовлены всеобъемлющие чертежи фасадов, размерные макеты и аннотации по окружности.

Долгосрочные цифровые активы

Клиент получил полный набор цифровых ресурсов, в том числе:

• Цветные точечные облака

• 3D-модели

• CAD чертежи

• Набор данных измерений

Эти активы могут поддерживать будущие инициативы по мониторингу, планированию реставрации, проектированию реконструкции и сохранению цифрового наследия.

Интегрированная модель облачных точек с воздуха и земли, окрашенная в цвета, комплекса зернового силоса

Расчет окружности в CAD

Необернутый фасадный рисунок восьми цилиндрических зерновых силосов

Расчет площадей поверхности цилиндров, обрезанных конусов и конусов с полномасштабными размерами силоса

Почему важно фиксировать интегрированную реальность

Данный проект демонстрирует эффективность объединения фотограмметрии БПЛА с мобильным сканированием LiDAR для сложных проектов по промышленной и культурной документации.

По сравнению с обычными методами обследования интегрированный рабочий процесс обеспечивал:

• Быстрый сбор полевых данных

• Сокращение ограничений доступа к сайту

• Всеобъемлющий охват без слепых точек

• Точность на уровне сантиметров

• Улучшение эффективности для изогнутых и нерегулярных конструкций

Самое главное, что это позволило создать полную цифровую запись исторически значимых зданий, одновременно минимизируя нарушения на сайте.

О Тианбаонете

Компания Tianbaonet имеет большой опыт в области геодезии, картографии, 3D лазерного сканирования, фотограмметрии беспилотных летательных аппаратов, захвата реальности на основе SLAM и решений для цифровых близнецов в широком спектре отраслей.

От промышленных объектов и объектов инфраструктуры до объектов культурного наследия и проектов городского обновления, Tianbaonet помогает организациям улавливать, управлять,и использовать пространственные данные более эффективно и точно.

Поскольку спрос на управление цифровыми активами и сохранение наследия продолжает расти,Tianbaonet по-прежнему стремится обеспечить инновационные геопространственные технологии, которые преодолевают разрыв между физическим миром и цифровым будущим.