from 01.01.2017 to 01.01.2023
Zheleznogorsk, Moscow, Russian Federation
VAC 2.1.1 Строительные конструкции, здания и сооружения (Технические науки)
VAC 2.1.2 Основания и фундаменты, подземные сооружения (Технические науки)
VAC 2.1.3 Теплоснабжение, вентиляция, кондиционирование воздуха, газоснабжение и освещение (Технические науки)
VAC 2.1.5 Строительные материалы и изделия (Технические науки)
VAC 2.1.6 Гидротехническое строительство, гидравлика и инженерная гидрология (Технические науки)
VAC 2.1.7 Технология и организация строительства (Технические науки)
VAC 2.1.8 Проектирование и строительство дорог, метрополитенов, аэродромов, мостов и транспортных тоннелей (Технические науки)
VAC 2.1.9 Строительная механика (Технические науки)
VAC 2.1.10 Экологическая безопасность строительства и городского хозяйства (Технические науки)
VAC 2.1.11 Теория и история архитектуры, реставрация и реконструкция историко-архитектурного наследия (Технические науки)
VAC 2.1.12 Архитектура зданий и сооружений. Творческие концепции архитектурной деятельности (Технические науки)
VAC 2.1.13 Градостроительство, планировка сельских населенных пунктов (Технические науки)
VAC 2.1.15 Безопасность объектов строительства (Технические науки)
UDK 69 Строительство. Строительные материалы. Строительно-монтажные работы
GRNTI 67.01 Общие вопросы строительства
BBK 308 Монтаж, эксплуатация, ремонт машин и промышленного оборудования
The article describes the implementation of the idea of creating augmented reality in spherical panoramas by integrating digital information models (DIM) of construction objects into them. This process, presented in the form of a flowchart, is implemented using several types of software: Blender – for model preparation and rendering, GIMP – for processing panoramic images, Pano2VR – for viewing spherical panoramas. As examples of models for integration, models of an apartment building and main utility networks are selected: water supply, storm sewer and outdoor communication network. The resulting panoramas with augmented reality contribute to a significant improvement in the quality of management decisions at the construction site.
augmented reality, spherical panoramas, digital information models, management decision-making
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. Evtushenko S.I., Turbanov P.D. instruments for monitoring the execution phase of investment infrastructure projects using information modeling // Con-struction and architecture. 2023. T. 11. No. 3. P.16. https://doi.org/10.29039/2308-0191-2023-11-3-16-16
2. Krutilova M.O., Naumov A.E., Strokova V.V. life cycle low-carbon management system improvement of the integrated development of buildings // Construction and architecture. 2023. T. 11. No. 2. P.3. https://doi.org/10.29039/2308-0191-2023-11-2-3-3
3. Oparina L.A., Gridneva Y.A., Barzygin E.A. Assessment of the efficiency of the management system for large-scale construction projects during their life cycle // Construction and architecture. 2024. T. 12. No. 1. P.6. https://doi.org/10.29039/2308-0191-2023-12-1-6-6
4. Oparina L.A., Barzygin E.A. Practical use of the multilevel planning model as a method of managing the life cycle of a construction project // Construction and architecture. 2024. T. 12. No. 1. P.7. https://doi.org/10.29039/2308-0191-2023-12-1-7-7
5. Kustikova Y.O., Korol’ S.Y., Pankova E.V. Planning of a rational sequence of a complex of construction works taking into account resource constraints // Construction and architecture. 2021. T. 9. No. 3. P.36-40. https://doi.org/10.29039/2308-0191-2021-9-3-36-40
6. Adamcevich L.A., Vorob’ev P.Y., Zheleznov E.M. Technology for monitoring capital construction objects at the life cycle stages by remote sensing methods using unmanned aircraft (drones) based on high precision digital model // Construction and architecture. 2021. T. 9. No. 3. P.51-55. https://doi.org/10.29039/2308-0191-2021-9-3-51-55
7. Adamcevich L.A., Harisov I.Z. An overview of industry 4.0 technologies for the development of a remote-control system for a construction site // Construction and architecture. 2021. T. 9. No. 4. P.91-95. https://doi.org/10.29039/2308-0191-2021-9-4-91-95
8. Tyurin I.A. Determination of the estimated cost of construction at the early stages of the life cycle of investment and construction projects // Construction and architecture. 2022. T. 10. No. 1. P.86-90. https://doi.org/10.29039/2308-0191-2021-10-1-86-90
9. Kagan P.B., Titenko V.I. Digital transformation of the work of a technical customer at the stages of the life cycle of a capital construction object // Construction and architecture. 2021. T. 9. No. 4. P.76-80. https://doi.org/10.29039/2308-0191-2021-9-4-76-80
