3D сканирование
Основная работа архитекторов сегодня направлена на создание 3D моделей. Виртуальные дома возводятся на тысячах компьютеров, но не каждый из них станет реальностью. Архитекторы ушли от черчения как такового и создают виртуальные копии домов из объемных элементов. Такие модели называются информационными, так как они не просто состоят из объемных элементов, а для каждого из них описаны состав, материалы, плотность, габариты, месторасположение отверстий и т. д.
То есть, практически для каждого объекта, построенного за последние пять лет, изначально была создана виртуальная модель. Для объектов же, построенных ранее, таких моделей нет и не может быть, так как самой технологии 3D моделирования тогда не существовало. Поэтому сталкиваясь с необходимостью реконструкции или реставрации старого объекта, приходится создавать такую модель по самому зданию.
Ранее создание модели начиналось с обмеров. Архитектор вооружившись лазерной линейкой, ручкой и бумагой измерял все здание, все его выступающие части, высоты. Каждый элемент нужно было измерить и записать его размеры, чтобы перенести на итоговый обмерочный чертеж. Для больших объектов работа занимала несколько недель. Созданная на основе чертежа модель могла в итоге оказаться весьма сложной, так как за прошедшее время эксплуатации объекта планировка каждого этажа незначительно или значительно менялась, и то, что изначально было типовым этажом становилось этажом с уникальной планировкой.
Сегодня процесс моделирования упрощается за счет применения инструментов 3D сканирования, данная технология используется также и в археологии. 3D сканер анализирует реальный объект, собирает информацию о его форме, особенностях, геометрии, изъянах.
Однако, в определенных случаях процесс сканирования может быть затруднен, не каждый объект может быть легко считан, особенно если в нем имеются:
- блестящие поверхности;
- светопрозрачные элементы;
- светоотражающие элементы.
Сканер использует лазерный луч для зондирования, он определяет расстояние через время, которое требуется световому импульсу для прохождения пути до объекта и обратно.
При сканировании возможны небольшие искажения, которые могут быть следствием недостатка резкости, вызванного колебаниями самого прибора.
3D сканирование архитектурных объектов
Потребность в 3D сканировании в архитектуре сегодня необычно высока, в основном оно применяется для оценки следующих объектов:
- объекты культурного наследия;
- реконструируемые объекты, созданные до 20 века;
- реставрируемые объекты, созданные до 20 века.
Особенно остро вопрос стоит относительно объектов культурного наследия. Многие исторические здания создавались по уникальным проектам, имеют множество весьма специфических черт. На измерение одной только лепнины и зарисовку деталей могут уйти недели, а сканер изучит все эти элементы за несколько минут и создаст цифровую копию. Помимо того, конструктивные элементы, использовавшиеся ранее, могли иметь уникальные размеры, переменное сечение, и эту информацию необходимо сохранить.
За счет 3D сканирования может быть изготовлена точная копия элемента, который был создан века назад вручную.
Рисунок 1. Процесс 3D сканирования статуи и формирования модели в компьютере. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ
Ограничением в применении 3D сканирования является лишь его высокая стоимость.
Оцифрованная модель загружается в программу информационного моделирования и на ее основе уже можно принимать решения о замене деталей, увеличении этажности или восстановлении прежнего облика. Особый интерес с точки зрения истории могло бы представлять создание единой информационной модели, показывающей как на протяжении веков менялось здание, какие конструкции появились в тот или иной период.
С точки зрения сохранения культурного наследия эта технология уникальна, многие разрушающиеся сегодня здания уже обречены. Нам останутся лишь фотографии, но если провести сканирование, то мы можем сохранить и цифровую копию объекта, воссоздать хотя бы виртуально его облик.
Стоимость подобных работ конечно очень высока, но он не выше ценности исследуемых объектов.
Ожидается, что с распространением данной технологии постепенно снизится стоимость работ. Имея на руках виртуальную модель объекта можно создать на 3D принтере утерянные ранее элементы. Все модели объектов культурного наследия можно будет собрать в единой библиотеке.
