SIA "MIKROKODS" SNIEGTIE REALITĀTES 3D MODELĒŠANAS PAKALPOJUMI
Mērīšanas tehnoloģiju attīstība pēdējā desmitgadē mums ir devusi iespējas atsevišķu mērījumu vietā iegūt masveida datus par reālo pasauli, kas ļauj šo pasauli attēlot datorizētā vidē ar tādu detalizācijas pakāpi, kas jau ir salīdzināma ar pašu reālo vidi. Šīs mērīšanas metodes ir ieguvušas apzīmējumu “realitātes iegūšana” (Capturing Reality), kas faktiski nozīmē realitātes detalizētu dokumentēšanu. Šobrīd datu iegūšanai par reālo vidi galvenokārt pielieto divas metodes – 3D lāzerskenēšanu un modernizēto fotogrammetriju. Pirmā metode izmanto aktīvo sensoru - lāzeru, bet otrā – pasīvu sensoru – fotokameru. Abos veidos iegūtie dati dot iespēju veikt reālās pasaules modelēšanu trijās dimensijās, kuras process ir parādīts attēlā.
Sniedzam realitātes 3D modelēšanas pakalpojumus, izmantojot kompāniju Bentley Systems un Hexagon Geospatial tehnoloģijas, kā arī atvērtā koda risinājumus. Piedāvājam trīs veidu pakalpojumus:
- Pilna cikla pakalpojumu, kurā datu izgūšanu veicam mēs un pasūtītājs saņem gala produktus – 3D realitātes modeli, no tā atvasinātos datu produktus, mērījumus un vizuālos materiālus. 3D realitātes modeļa apskatīšanai un mērīšanai līdzi tiek dota bezmaksas programma Acute3DViewer.
- “Datus iegūsti pats” – pasūtītājs pats veic attēlu uzņemšanu un/vai lāzerskenēšanu, nepieciešamos papildus mērījumus, un mēs paveicam modelēšanas darbus, kā arī sniedzam nepieciešamās konsultācijas datu iegūšanai. Pasūtītājs saņem 3D realitātes modeli, no tā atvasinātos datu produktus, mērījumus un vizuālos materiālus. 3D realitātes modeļa apskatīšanai un mērīšanai līdzi tiek dota bezmaksas programma Acute3DViewer.
- "Visu dari pats" – mēs piegādājam tam nepieciešamo licencēto programmatūru, nodrošinām apmācību programmatūras izmantošanā un sniedzam nepieciešamās tālākās konsultācijas.
Realitātes 3D modelēšanas pielietojumi
Apskatīšana
3D modeļa apskatīšana veicama ar bezmaksas darbvirsmas programmatūru Acute3D Viewer. Tā nodrošina interaktīvas 3D kartes funkciju izpildīšanu - mērogošanu, rotāciju, pārvietošanu – divos lietotāja mijiedarbības režīmos, kā arī modeļa attēlošanu dažādos renderējumos un stereoskopiski.
Apskatīšanas praktiskās lietošanas piemēri ir grūti pieejamu būvju daļu vizuāla apsekošana modelī - jumti, skursteņi, torņi, komunikāciju antenu masti u.c. Apskatīšana iespējama no dažādiem rakursiem, kas dabā parasti nav iespējams.
Citi pielietojumi ir lēmumu pieņemšana teritorijas attīstības plānošanā, piekļuves ceļu meklēšana, virtuālas muzeja ekspozīcijas, tūrisms. Acute3D Viewer dod iespēju ļoti vienkāršā veidā animēt modeļa apskati ar pārvietošanos modelī un ap to.
Mērīšana
Programma Acute3D Viewer nodrošina objekta dažādu parametru mērīšanu, kas ir veicama neklātienē bez piekļuves objektam. Mērīt var koordinātes (dažādās koordinātu sistēmās), attālumus, garumus, augstumus, platības un tilpumus.
Kā mērīšanas izmantošanas piemērus var minēt ēku galveno izmēru un būvapjomu noteikšana, nomaināmā jumta seguma platības novērtēšana, konstrukciju defektu - plaisu , lūzumu – lieluma mērīšana, beramo kravu un atbērtņu apjomu noteikšana, karjeru izstrādes kontrole u.c.
Monitorings
Veicot viena un tā paša objekta (vai teritorijas) atkārtotu 3D modelēšanu, iegūst ziņas par tā izmaiņām laika gaitā. Savstarpēji salīdzinot šo modeļus, var izvērtēt izmaiņu raksturu un apjomus gan objektam kopumā, gan tā atsevišķām detaļām.
To var izmantot būvuzraudzībā, lai kontrolētu būvlaukuma vai jaunbūves izmaiņas būvprojekta realizācijas laikā - būvapjomus un/vai pievesto un aizvesto grunts apjomus. Pārbaude var notikt pa konkrētām būves daļām, atbērtnēm u.c. nodefinētām mērījumu zonām. Rezultāti ir saņemami kā Excel tabulas un kā interaktīva karte, kurā atpazīstama katra izmaiņa individuāli, ar kubatūru. Citi monitoringa izmantošanas piemēri ir būvju ekspluatācija un pārvaldība, kultūras pieminekļu aizsardzība, zemes izmantošanas kontrole, augsnes erozijas un ģeoloģisko izmaiņu novērtēšana utt.
Analīze
Attiecībā 3D modeļiem ir pielietojamas dažādas telpiskās analīzes metodes. Kā piemērus var uzskaitīt:- 3D virsmas īpašību noteikšana – izolīnijas, nogāžu slīpumi, augstumi;
- Būvju profilu veidošana un to analīze, deformāciju un nobīžu noteikšana;
- Punktu mākoņu un virsmu salīdzināšana - izmaiņu raksturs un apjomi;
- Redzamības un noēnojumu analīze;
- Saules ekspozīcijas analīze;
- Vēja plūsmu modelēšana un slodzes analīze;
- Trokšņu izplatīšanās analīze;
- Plūdu modelēšana un risku analīze u.c.
Būvniecības informācijas modelēšana (BIM)
3D modeļu izmantošana BIM procesā:- Esošās situācijas modelis kā izejas dati rekonstrukcijai, konceptuālam un detālam projektam;
- Būvlaukuma modelēšana būvniecības uzraudzībai un kontrolei;
- Gatavās būves modelis (as built) izpilddokumentācijai;
- Būves modelēšana ekspluatācijai un uzturēšanai, kā arī tehniskā stāvokļa uzraudzībai.
Viens no aktuālākajiem pielietojumiem ir ēku siltināšanas projekti, kuros 3D modelēšanu izmanto, lai aprēķinātu siltināšanas paneļu nepieciešamos izmērus un formu. Piedāvājam veikt esošo ēku 3D modelēšanu līdz pat LOD3 CAD modeļa izstrādei.
Fiziska replika
3D modelēšanas rezultāti ir sagatavojami formātos, kas paredzēti 3D lāzerprinteru un 3D datorizētu ciparu vadības (CNC) darbagaldu vadīšanai. Tas dod iespēju izveidot precīzu 3D modeļa repliku dažādos materiālos – plastmasā, kokā, metālā utt. Kā praktisks pielietojums šeit jāmin precīzu ēku maketu un dažādu artefaktu kopiju izgatavošana.
Publicēšana
Virtuālie 3D modeļi ir apskatāmi un izmantojami ne tikai ar darbvirsmas programmatūras palīdzību, bet tie ir arī publicējami internetā. Piedāvājam modeļus 3MX formātā, kurā ir iekļauta arī lietojumprogramma modeļa publicēšanai internetā. Šādi sagatavots modelis ir vienkārši jānokopē Web serverim pieejamā vietā un jānorāda uz viņu ar hipersaiti. Šādā veidā mūsu sagatavotie modeļu piemēri ir publicēti vietnē demo.mikrokods.lv.
Varam piedāvāt arī citus publicēšanas variantus: ar lietojumprogrammu Google Earth Pro un Cesium virtuālā globusa. Šie varianti nodrošina iespēju 3D modeļus savietot ar citiem ģeotelpiskiem datiem divās un trīs dimensijās: kartēm, ortofoto kartēm, satelītattēliem, virsmas modeļiem.
Atvasinātie datu produkti
Telpisko informāciju, kas ir ietverta 3D realitātes modelī, var reprezentēt dažādos veidos, veidojot atvasinātus 2D un 3D datu produktus. Viens no biežāk pieprasītajiem attēlojumiem divās dimensijās ir apvidus ortofoto kartes ar augstu vai ļoti augstu izšķirtspēju, kurās visi objekti ir attēloti stingri vertikālā projekcijā (true orthophoto). Ortofoto karti var izveidot ne tikai vertikālā projekcijā, bet arī jebkura virziena projekcijā, piemēram, perpendikulāri ēkas sienai vai citai virsmai, kā arī iespējams izgatavot liektas virsmas izklājumu plaknē.
Teritoriju 3D modeļos var atdalīt (klasificēt) zemes virsmu no citiem objektiem uz tās un izveidot klasisko augstumlīkņu jeb horizontāļu modeli ar brīvu griezuma augstumu.
3D realitātes modelis var kalpot par pamatu papildinātās realitātes radīšanai, kur reālās pasaules objekti tiek papildināti ar iecerētām vai projektētām izmaiņām, lai prezentētu tās, pieņemtu lēmumus par to risinājumiem un novērtētu sekas. Piedāvājam tam izmantot programmatūru Bentley Lumen RT.
3D realitātes modelēšana saules enerģijas analīzei
Lai novērtētu iespējamo saņemtās saules enerģijas apjomu, kā arī optimāli izplānotu nepieciešamos tehniskos līdzekļus un to izvietošanu konkrētajos apstākļos iesakām izmantot 3D realitātes modelēšanu, lai veiktu saules enerģijas analīzi. Galvenais mērķis ir saņemt maksimāli iespējamo elektroenerģijas apjomu no saules paneļiem un samazināt elektroenerģijas zudumus.
Galvenie faktori, no kā atkarīgs saņemtās elektroenerģijas apjoms, ir:
• Saules starojuma līmenis konkrētajā apvidū, kas atkarīgs no ģeogrāfiskās atrašanās vietas;
• Klimatiskie apstākļi, kas nosaka, cik bieži līdz zemei nonāk tiešais saules starojums un kāds ir izkliedētā starojuma līmenis;
• Saules paneļu režģa novietojums attiecībā pret debess pusēm;
• Paneļu noēnojums no blakus apbūves un veģetācijas (kokiem);
• Ražotāja noteiktā paneļu jauda;
• Paneļu elektrisko parametru saderība;
• Paneļu šūnas temperatūra;
• Paneļu virsmas tīrība;
• Zudumi paneļu elektriskā saslēguma vados;
• Strāvas pārveidotāja (invertora) efektivitāte.
Daļu no šiem faktoriem nosaka izmantoto elektrisko komponenšu parametri, to uzstādīšanas kvalitāte un apkopšana, bet pārējie ir ņemami vērā un to ietekme optimizējama, veicot ēkas, uz kuras vai kuras tuvumā plānota saules paneļu uzstādīšana, un tās apkārtnes 3D realitātes modelēšanu.
3D realitātes modelis
3D realitātes modelis apraksta ēkas un tās apkārtnes virsmu režģa šūnu veidā un tas ir izmantojams dažādiem analīzes veidiem, kur svarīga ir virsma, tā forma un novietojums, tai skaitā saules ekspozīcijas un no tā saņemtās enerģijas aprēķiniem. Modeli iegūst, veicot teritorijas aerofoto uzņemšanu ar dronu, kas pārlido teritoriju pēc iepriekš uzdota maršruta. Uzņem vairākus simtus attēlu, kurus apstrādā ar fotogrammetrijas programmatūru, lai rekonstruētu teritorijas un objektu ģeometriju trijās dimensijās. Iegūtais 3D modelis ir piesaistīts ģeogrāfiskai koordinātu sistēmai, kas nodrošina informācijas par atrašanās vietu un objektu orientāciju izmantošanu saules enerģijas aprēķinos. Modelim ir jāaptver arī tuvākā apkārtne, lai tālākā analīzē varētu ņemt vērā ietekmi no apkārtnes apbūves un veģetācijas.
Saules enerģijas analīze
Analīzes pamatā ir interesējošo parametru aprēķināšana uz 3D realitātes modeļa virsmas, vadoties no saules ceļa pie debess juma, saules radiācijas parametriem, attiecīgās virsmas orientācijas, apkārtnes apbūves un veģetācijas ietekmes, klimatisko apstākļu novērojumiem. Tālāk dosim analīzes piemēru konkrētai dzīvojamai mājai, par atskaites periodu izvēloties laika posmu no 1. marta līdz 31. oktobrim, kas Latvijas apstākļos ir uzskatāms par produktīvāko laiku saules enerģijas izmantošanai.
Vienkāršākais analīzes veids ir saules ekspozīcijas un noēnojuma novērtēšana, aprēķinot stundu skaitu, kurās aplūkojamā virsma saņem saules gaismu, vai kurās tā ir noēnota dienas gaišajā laikā. Šīs analīzes rezultāts gan vairāk varētu interesēt dārzniekus, jo ir tieši izmantojams stādījumu plānošanā.
.png "03 Saules Ekspozicija(03 10)")
.png "04 Saules Noenojums(03 10)")
Virsmas saņemtās saules enerģijas aprēķini notiek, izejot no vidējās saules radiācijas lieluma, kuru Zeme saņem no Saules. Tas gada laikā ir mainīgs lielums, jo mainās Zemes attālums no Saules (vidēji 1366,1 W/m2), bet aprēķinos ir pieņemts izmantot vērtību 1000 W/m2. Virsmas saņemtā saules enerģija dalās divās komponentēs: tiešā saules enerģija, kuru virsma saņem, atrodoties tiešos saules staros, un izkliedētā saules enerģija, kuru virsmai atnes mākoņos, miglā un no apkārtējiem šķēršļiem izkliedētā saules gaisma. Maksimālo lielumu saņemtā tiešā saules enerģija sasniedz, ja virsma atrodas perpendikulāri saules stariem un šeit svarīga loma ir virsmas orientācijai, bet izkliedētas saules enerģijas saņemšanai virsmas orientācija nav tik būtiska.
Ja aprēķinos neņemam vērā klimata datus, iegūstam saņemto tiešo saules enerģiju, kuras lielums ir atkarīgs tikai no virsas orientācijas un noēnojuma, bet Latvijas apstākļiem šis lielums nav piemērojams, jo neatrodamies Arābijas tuksnesī.
.png "05 Tiesa Saules Energija Bez Klimata(03 10)")
Klimata datu faili (www.climatefiles.com, climate.onebuilding.org) satur gadskārtējos tiešās un izkliedētās saules enerģijas mērījumus. Pievienojot aprēķiniem klimata datu failu Rīgas apkārtnei par laika periodu 2007. - 2021. gadam, aina iznāk pavisam citādāka, kā tas parādīts nākošajos attēlos.
.png "06 Tiesa Saules Energija Ar Klimatu(03 10)")
.png "07 Izkliedeta Saules Energija Ar Klimatu(03 10)")
.png "08 Kopeja Saules Energija Ar Klimatu(03 10)")
Skaitliskie rezultāti dzīvojamās ēkas dažādi orientētajām jumta plaknēm ir apkopoti tabulā un grafikā. Tur redzam, ka mūsu klimatiskajos apstākļos reāli saņemamā saules enerģija nepārsniedz trešo daļu no maksimāli iespējamās un dotajā ēkas situācijā (atklāta apkārtne un neliels jumta slīpums) nav tik būtiskas nozīmes jumta plaknes orientācijai, lai gan priekšrocība dodama DA un ZA virzienos orientētām jumta plaknēm. Pēdējais iespējams skaidrojams ar faktu, ka rīta stundās mākoņu parasti ir mazāk, un ir lielāks tiešās saules enerģijas īpatsvars, kā tas redzams tabulā.
Saules enerģijas analīze dod vērtīgu informācija, lai pieņemtu pamatotu lēmumu par nepieciešamo saules paneļu daudzumu un to izvietojumu mājsaimniecībā. Iespējamos risinājumus var virtuāli aprobēt, izmantojot papildinātās realitātes pieeju, vizualizējot paneļu novietojumu realitātes modelī un izvērtējot alternatīvas no funkcionālā un arhitektoniskā skata punkta.
Šajā apskatā realitātes modelēšana un saules enerģijas analīze ir veikta ar programmām Bentley ContextCapture un Bentley Descartes, konsultējoties ar uzņēmuma SIA “Saules Grauds” speciālistiem.
