Silo chứa hạt di sản được bảo quản kỹ thuật số thông qua khảo sát quét laser 3D và UAV tích hợp

Tổng quan dự án

Với nhiều thập kỷ kinh nghiệm cung cấp các giải pháp khảo sát, lập bản đồ và nắm bắt thực tế trên các dự án công nghiệp, cơ sở hạ tầng, di sản văn hóa và đổi mới đô thị,Tianbaonet tiếp tục giúp khách hàng chuyển đổi các tài sản vật lý phức tạp thành các mô hình kỹ thuật số chính xác.

Trong một dự án bảo tồn di sản gần đây ở vùng đồng bằng sông Ngọc ở Quảng Đông, Trung Quốc,Tianbaonet đã hoàn thành thành công việc khảo sát chính xác cao và lập bản đồ mặt tiền của một khu phức hợp silo ngũ cốc lịch sử bằng cách sử dụng quy trình thu thập dữ liệu trên không và mặt đất tích hợp.

Dự án liên quan đến tám silo ngũ cốc hình trụ và một số tòa nhà lưu trữ hình chữ nhật được xây dựng giữa những năm 1950 và 1970.Là những nhân chứng quan trọng cho sự phát triển công nghiệp và nông nghiệp của khu vực, các cấu trúc này hiện đang được xem xét để bảo tồn, cải tạo và tái sử dụng thích nghi.và lưu trữ số.

Thách thức: Khảo sát các công trình lịch sử phức tạp

Khách hàng yêu cầu tính toán chính xác về:

• Vùng bề mặt tường hình trụ

• Vùng bề mặt mái vòm

• Vòng tròn và kích thước

• Sơ đồ mặt tiền chi tiết cho mỗi silo

Tuy nhiên, một số thách thức làm cho các phương pháp khảo sát thông thường không hiệu quả:

Địa hình cong phức tạp

Hình dạng hình trụ của các silo làm cho các phép đo tổng trạm truyền thống từng điểm rất khó và tốn thời gian.Bắt được đủ điểm để điều chỉnh đường cong chính xác sẽ làm tăng đáng kể thời gian làm việc thực địa.

Điều kiện trang web bị hạn chế

Cơ sở công nghiệp có đường lối hẹp, địa hình không bằng phẳng, thảm thực vật dày đặc và tầm nhìn hạn chế, tạo ra những trở ngại cho thiết bị khảo sát thông thường.

Các cấu trúc mái nhà không thể tiếp cận

Các mái vòm cao và lỗ thông gió khó có thể đạt được an toàn từ mặt đất, khiến việc thu thập dữ liệu hoàn chỉnh trở nên khó khăn.

Để vượt qua những hạn chế này, Tianbaonet đã thiết kế một giải pháp chụp thực tế toàn diện kết hợp chụp ảnh UAV và quét LiDAR cầm tay.

Giải pháp: Kết hợp các hoạt động khảo sát trên không và trên mặt đất

Tianbaonet đã thực hiện một quy trình khảo sát tích hợp trên không-đất dựa trên Hệ thống tọa độ địa chất Trung Quốc 2000 (CGCS2000), đảm bảo sự liên kết chính xác giữa tất cả các bộ dữ liệu.

Khảo sát trên không để bao phủ trần nhà hoàn toàn

Đối với tài liệu mái nhà và cấu trúc trên, nhóm đã triển khai một DJI Mavic 3 Enterprise được trang bị:

• Máy ảnh góc rộng 4/3 CMOS

• Máy màn trập cơ học

• Mô-đun định vị RTK

Nhiệm vụ UAV đã được lên kế hoạch cẩn thận để đảm bảo bảo toàn bộ mái nhà silo và mặt tiền trên.

Các thông số bay chính bao gồm:

• Độ cao bay vượt quá các cấu trúc xung quanh

• 85% chồng chéo phía trước và bên

• Định vị địa lý có khả năng RTK trong khung tọa độ quốc gia

Cách tiếp cận này cho phép chụp các khu vực không thể tiếp cận được với nhân viên và thiết bị thông thường trong khi duy trì độ chính xác hình học cao.

Quét LiDAR trên mặt đất để tìm các mặt tiền chi tiết

Để chụp các cấu trúc dọc và chi tiết kiến trúc, Tianbaonet đã sử dụng máy quét laser 3D cầm tay Lingguang L2 Pro.

Máy quét cho thấy:

• 360° * 270° trường nhìn

• Thu thập dữ liệu dựa trên SLAM di động

• Tích hợp RTK thời gian thực

• Sản xuất đám mây điểm màu

Các nhà điều hành tự do đi bộ xung quanh các silo, cầu thang, lỗ thông gió và không gian bên trong, nhanh chóng thu thập dữ liệu đám mây điểm mật độ cao.

Tính di động của hệ thống làm cho nó đặc biệt hiệu quả trong môi trường công nghiệp hạn chế, nơi thiết bị dựa trên chân ba sẽ khó triển khai.

Dòng công việc và xử lý dữ liệu

Thu thập dữ liệu trường

Khảo sát thực địa bao gồm:

1. Kế hoạch bay UAV và chụp ảnh trên không

2. Quét mặt tiền ngoài

3. Quét bên trong silo

4. Điều khiển tọa độ thống nhất sử dụng CGCS2000

Bằng cách kết hợp các bộ dữ liệu trên không và trên đất liền, Tianbaonet đảm bảo bảo toàn bộ các yếu tố cấu trúc có thể nhìn thấy.

Ảnh chụp từ không Matrix 3E của đỉnh silo ngũ cốc

Sử dụng L2pro để quét kho.

Xử lý dữ liệu và tạo mô hình

Sau khi thu thập dữ liệu, quy trình làm việc bao gồm:

• Ba góc trên không và tái tạo hình ảnh

• Xử lý trước đám mây điểm LiDAR

• Giảm tiếng ồn và đăng ký

• Phối hợp dữ liệu không-đất

• Sản xuất đám mây điểm màu hoàn chỉnh

Mô hình kết quả cung cấp một đại diện kỹ thuật số rất chính xác của toàn bộ khu phức hợp silo ngũ cốc, bao gồm cả các cấu trúc mái nhà trước đây không thể truy cập.

Sau khi ba góc trên không, một tái tạo 3D được tạo ra và xuất như một mô hình LAS.

Mô hình đám mây điểm màu của Grain Silo

Mây điểm bên trong Grain Silo

Bản đồ bố trí silo ngũ cốc

Dữ liệu đám mây điểm trên mái nhà của các silo ngũ cốc được thu thập thành công bằng cách sử dụng UAV tích hợp và quét mặt đất.

Các sản phẩm kỹ thuật

Dữ liệu đám mây điểm hợp nhất được nhập vào phần mềm CAD để phân tích kỹ thuật chi tiết.

Sử dụng chiết xuất cắt ngang và kỹ thuật gắn hình học, Tianbaonet tạo ra:

• Các phép đo chu vi chính xác

• Tính toán diện tích bề mặt

• Các chú thích kích thước

• 1Các bản vẽ về độ cao mặt tiền

Các kết quả này cung cấp dữ liệu tham khảo đáng tin cậy cho các hoạt động cải tạo, bảo trì và đánh giá cấu trúc trong tương lai.

Kết quả dự án

Cách tiếp cận khảo sát tích hợp đã mang lại một số kết quả chính:

Tài liệu kỹ thuật số đầy đủ

Dự án đã thành công trong việc nắm bắt tất cả các yếu tố cấu trúc có thể nhìn thấy, bao gồm các phần mái nhà khó hoặc không an toàn để đo bằng các phương pháp truyền thống.

Tính toán bề mặt chính xác

Các phép đo chi tiết của các bức tường hình trụ và bề mặt mái vòm đã được tạo ra cho tất cả tám silo ngũ cốc.

Những bản vẽ kỹ thuật chất lượng cao

Các bản vẽ mặt tiền toàn diện, bố cục kích thước và chú thích chu vi đã được sản xuất để hỗ trợ các ứng dụng kỹ thuật.

Tài sản kỹ thuật số dài hạn

Khách hàng đã nhận được một bộ tài nguyên kỹ thuật số hoàn chỉnh, bao gồm:

• Các đám mây điểm màu

• Mô hình 3D

• Sơ đồ CAD

• Bộ dữ liệu đo

Các tài sản này có thể hỗ trợ các sáng kiến giám sát, lập kế hoạch phục hồi, thiết kế cải tạo và bảo tồn di sản kỹ thuật số trong tương lai.

Mô hình đám mây điểm kết hợp trên không-đất màu của khu phức hợp silo ngũ cốc

Tính toán vòng tròn trong CAD

Hình vẽ mặt tiền không bọc của tám silo ngũ cốc hình trụ

Tính toán diện tích bề mặt của các xi lanh, nón cắt và nón có kích thước silo toàn diện

Tại sao chụp thực tế tích hợp lại quan trọng

Dự án này chứng minh hiệu quả của việc kết hợp chụp ảnh UAV với quét LiDAR di động cho các dự án tài liệu công nghiệp và di sản đầy thách thức.

So với các phương pháp khảo sát thông thường, luồng công việc tích hợp cung cấp:

• Thu thập dữ liệu thực địa nhanh hơn

• Giảm hạn chế truy cập trang web

• Bảo hiểm toàn diện mà không có điểm mù

• Độ chính xác ở mức độ centimet

• Tăng hiệu quả cho các cấu trúc cong và bất thường

Quan trọng nhất, nó cho phép tạo ra một hồ sơ kỹ thuật số đầy đủ về các tòa nhà có ý nghĩa lịch sử trong khi giảm thiểu sự gián đoạn cho trang web.

Về Tianbaonet

Tianbaonet có nhiều kinh nghiệm trong việc cung cấp khảo sát, lập bản đồ, quét laser 3D, chụp ảnh UAV, chụp thực tế dựa trên SLAM và các giải pháp sinh đôi kỹ thuật số trên một loạt các ngành công nghiệp.

Từ các cơ sở công nghiệp và tài sản cơ sở hạ tầng đến các di sản văn hóa và các dự án đổi mới đô thị, Tianbaonet giúp các tổ chức thu thập, quản lý,và sử dụng dữ liệu không gian với hiệu quả và độ chính xác cao hơn.

Khi nhu cầu quản lý tài sản kỹ thuật số và bảo tồn di sản tiếp tục tăng lên,Tianbaonet vẫn cam kết cung cấp các công nghệ địa không gian sáng tạo để thu hẹp khoảng cách giữa thế giới vật lý và tương lai kỹ thuật số.