Revit Advanced – BIM Management

Από την κλασσική τοπογραφία στον Laser Scanner και στην 3D αποτύπωση

8 February 2018

την Κυριακής Διαβολίτση, Τοπογράφου Μηχανικού

Πηγή φωτογραφίας: https://commons.wikimedia.org/wiki/3D-Laserscanner_on_tripod.jpg

Η τοπογραφία αποτελούσε πάντα αναπόσπαστο κομμάτι του μηχανικού καθώς η χαρτογράφηση και η αποτύπωση του χώρου ήταν και συνεχίζει να είναι καθοριστική για κάθε είδους κατασκευαστικό έργο. Συνεπώς η εξέλιξή της και ο προσδιορισμός της ως επιστήμη κρίθηκε αναγκαία.

Στην κλασική τοπογραφία, όπως αποκαλούμε σήμερα, η χρήση των οργάνων όπως θεοδόλιχος και χωροβάτης αποτελούν τα κύρια όργανα αποτύπωσης και απεικόνισης κάθε επιφάνειας. Ο μηχανικός με μεθοδικότητα και ακρίβεια πρέπει να καταγράψει είτε ψηφιακά είτε σε συγκεκριμένα έντυπα, τις μετρήσεις κάθε σημείου στο χώρο για να μπορέσει στη συνέχεια να τα αναπαραστήσει στο χαρτί. Όλη αυτή η διαδικασία απαιτεί χρόνο, υπομονή και πολλές φορές αντοχή, λόγω της εργασίας του σε εξωτερικούς χώρους κάτω από διάφορες καιρικές συνθήκες. Αρκετά συχνά, εξαιτίας του ανάγλυφου του εδάφους και της περιοχής, πολλά απροσπέλαστα σημεία δυσκολεύουν την δουλειά του, με αποτέλεσμα ή να αφιερώσει πολύ περισσότερο χρόνο με διάφορες άλλες μεθόδους, ή να τις παραβλέψει, οπότε τα αποτελέσματα θα έχουν λιγότερη ακρίβεια.

Όπως κάθε επιστήμη έτσι και η τοπογραφία με το πέρασμα του χρόνου, παρουσιάζει εξέλιξη και πρόοδο. Στόχος αυτής της εξέλιξης ήταν και είναι η διευκόλυνση του μηχανικού στην πραγματοποίηση των μετρήσεων με λιγότερο χρόνο, άρα και κόστους, με την μέγιστη δυνατή ακρίβεια. Τα τελευταία χρόνια παρουσιάστηκε ένα νέο είδος οργάνου με την ονομασία Laser Scanner ή καλύτερα «ψηφιακός σαρωτής». Αποτελεί μια νέα μέθοδο αποτύπωσης και γεωμετρικής τεκμηρίωσης κτιρίων, αρχιτεκτονικών και αρχαιολογικών μνημείων, μεγάλων τεχνικών έργων όπως οδικοί άξονες, γέφυρες, σήραγγες, φράγματα και γενικότερα ειδικών κατασκευών. Η τεχνολογία του βασίζεται στην πυκνή καταγραφή εκατομμυρίων σημείων (1.000.000 σημεία/sec) όπου με την κλασική τοπογραφία όπως την ξέραμε, θα ήταν αδύνατον να καταγραφούν τόσα πολλά σημεία για την αποτύπωση μιας επιφάνειας. Το εντυπωσιακό σε αυτά τα δεδομένα σάρωσης είναι ότι τα σημεία είναι υπολογισμένα σε xyz συντεταγμένες στο χώρο. Το Laser Scanner δημιουργεί ένα “νέφος σημείων” (pointcloud) αποτυπώνοντας πολύ πυκνά διακριτά σημεία της επιφάνειας του αντικειμένου.

Ο τρισδιάστατος σαρωτής στο πεδίο,-εικόνα 1 και 2-για μήκη που φτάνουν μέχρι και τα 2 χιλιόμετρα, σαρώνει το ανάγλυφο και η ψηφιακή πληροφορία μεταφέρεται στον ηλεκτρονικό υπολογιστή ως νέφος σημείων.

Εικόνα 1. Πηγή φωτογραφίας: https://www.flickr.com/photos/cambridgeuniversity-engineering/14309920058

Η μεγάλη πυκνότητα των σημείων σε συνδυασμό με τη δυνατότητα της πληροφορίας του χρώματος σε κάθε σημείο, προσεγγίζει τον όρο «εικονική πραγματικότητα». H λογική των σαρωτών laser μοιάζει αρκετά με αυτή των φωτογραφικών μηχανών. Και στις δύο περιπτώσεις αποτυπώνεται ένα κωνοειδές πεδίο με κορυφή το κέντρο του φακού. Φυσικά, επειδή οι σαρωτές λειτουργούν με ακτινοβολία laser που κατά βάση είναι οπτική ακτινοβολία, τα αντικείμενα που μπορούν να αποτυπώσουν (όπως οι φωτογραφικές μηχανές) θα πρέπει να είναι ορατά από το σημείο αποτύπωσης. Η εικόνα λοιπόν που καταγράφεται αποτελείται από στοιχεία της απόστασης των σημείων από τον σαρωτή και δεδομένα σχετικά με την θέση τους στον χώρο. Παρόλα αυτά, μία σάρωση δεν θα μπορούσε να δημιουργήσει σωστή και ολοκληρωμένη απεικόνιση του αντικειμένου. Συνήθως απαιτούνται αρκετές επαναλήψεις από διαφορετικές γωνίες και όψεις ώστε στο τέλος να δημιουργηθεί μια σωστή εικόνα. Αυτό πολλές φορές έχει να κάνει με την πολυπλοκότητα και το μέγεθος του αντικειμένου.

Συγκριτικά με τις υπόλοιπες μεθόδους απεικόνισης θεωρείται κάπως ακριβή αλλά η χρησιμοποίηση της σε πολλές περιπτώσεις είναι μονόδρομος. Φυσικά σε καμία περίπτωση δεν πρέπει να υποβαθμίζουμε την αξία και τις δυνατότητες των κλασικών γεωδαιτικών σταθμών. Ούτε φυσικά να υιοθετούμε ακραίες τάσεις όπως: «Οι σαρωτές Laser έφεραν τον θάνατο της κλασικής Τοπογραφίας». Όπως η Φωτογραμμετρία και το GPS, έτσι και το Laser Scanner ήρθε, για να πάρει την σωστή του θέση στην επιστημονική κοινότητα.

Εικόνα 2. Πηγή φωτογραφίας: https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Cyark_Tudor_Palace_3.jpg