Мониторинг строительных объектов в современных реалиях

Строительная отрасль (далее – отрасль) считается наиболее консервативной и, как правило, наименее подвержена инновациям, внедрение новых технологий происходит медленно и неохотно. Однако в последнее время ввиду повышенного интереса со стороны государства к процессам цифровизации отрасли, создающего благоприятную среду для ее развития, в процессы проектирования, возведения, эксплуатации и восстановления объектов, в том числе культурного наследия все чаще стали включаться современные методы и разработки.

Заместитель Председателя Правительства Российской Федерации Марат Хуснуллин не так давно в своем интервью подчеркнул, что чем быстрее отрасль перейдет на цифровые технологии, тем качественнее и экономичнее будет процесс строительства. В ближайшее время Правительство планирует внедрить мониторинг строительных объектов (далее – мониторинг). С этой целью ведется активная работа по подготовке нормативных актов и информационно-технического обеспечения для мониторинга.

Минстроем России, в свою очередь, обозначена необходимость объединения всех участников строительного процесса путем интеграции данных в единое цифровое пространство (далее – интеграция), с целью оперативного получения актуальных сведений об объекте на всех этапах его возведения и эксплуатации. Интеграция в свою очередь возможна путем объединения через облачную систему 3D-копии объекта с проектной документацией. Все это позволит архитекторам и проектировщикам вносить оперативные правки в проектную документацию, а заказчикам минимизировать финансовые затраты, благодаря выявлению ошибок и неточностей подрядчиков, начиная с самых ранних этапов строительных работ. Кроме того, своевременный мониторинг позволит снизить риски затягивания строительных процессов, что поможет в устранении появления незавершенных объектов строительства.

Наиболее объективным способом быстрого и точного сбора актуальной информации в современных условиях является 3D-технология лазерного сканирования

(далее - ТЛС), позволяющая мгновенно производить до миллиона измерений (в зависимости от характеристик лазерного сканера). Прибор измеряет расстояние и угол направления до каждой точки объекта сканирования, записывая их координаты по трем осям, в результате чего получаются данные в виде облака точек о размерах, положении и конфигурации объекта.

Основные преимущества применения ТЛС:

• -    Сокращение времени проведения контрольных промеров и увеличение их числа (учитывая широкий диапазон расположения станции от поверхностей элементов объекта: от нескольких сантиметров до сотен метров).

• -    Отсутствие помехи строительным процессам, благодаря измерениям без контакта с поверхностями. Повышение уровня безопасности при проведении работ.

• -    Обеспечение четкой фиксации геометрического положения всех элементов и форм определяемых поверхностей.

• -    Исключение ошибок, связанных с человеческим фактором в результате автоматической регистрации измерений в едином координатном пространстве.

• -    Оперативное получение результатов сканирования, что позволяет принимать актуальные решения, фактически в режиме онлайн.

• -    Точное размещение коммуникаций, конструкций, оборудования.

• -    Мгновенное выявление ошибок, благодаря интеграции с проектной документацией. Реализуется принцип прозрачности происходящих строительных процессов.

Таким образом, применение ТЛС при мониторинге строительных процессов трудно переоценить. Своевременное обнаружение ошибок и отклонений от проекта позволяет избежать дополнительных финансовых затрат, связанных с выявлением нарушений на конечных этапах строительства, когда исправить случившееся сложно, а иногда и вовсе практически невозможно.

Однако возможности ТЛС не ограничены только проведением сплошного контроля всех этапов строительства, их применение целесообразно и при обследовании уже построенных объектов, в том числе на этапе реконструкции. В процессе обследования объекта и проведения обмеров можно получить не только схемы и чертежи, но и полноценную информационную модель здания, включающую в себя 3D-копию объекта. Следовательно, внедрение ТЛС в данный процесс приведет не только к снижению риска для персонала и значительной экономии времени, но и к получению своевременных и точных сведений о прочностных характеристиках конструкций, параметрах повреждений, дефектов, изменениях и т.п. Особенно это актуально, когда замеры необходимо выполнять в труднодоступных местах, сопряженных с определенными рисками (например, аварийное здание). ТЛС позволяют работать с сооружениями любой сложности, формы, степени аварийности и при этом получать в кратчайшие сроки облако точек объекта с высокой точностью измерения и степенью детализации объекта (рис. 1).

Рис. 1. Лазерное сканирование аварийного здания районного дома культуры

В настоящее время существует несколько ТЛС. Их различия определяются используемыми приборами, методами регистрации и обработки массивов. Условно типы ТЛС можно подразделить на:

• -    Наземные технологии лазерного сканирования (далее - НТЛС). В процессе сбора информации исполнители перемещаются по земле, устанавливая сканер на неподвижный штатив, и проводят замеры. НТЛС применяются с любых точек, где на объекте существует возможность поставить штатив. Сканирование выполняется наиболее полно с практическим отсутствием теневых зон. При этом в НТЛС производительность правильнее измерять не площадью, а количеством приборов.

• -    Мобильные технологии лазерного сканирования (далее - МТЛС). При МТЛС прибор располагают на транспортном средстве и замеры осуществляются по его пути следования, что значительно ограничивает зону съемки, при этом производительность будет находиться в прямой зависимости от числа встречных транспортных средств (помех). Следовательно, производительность при МТЛС измеряется погонными километрами пути (ж/д или автодорог).

• -    Воздушные технологии лазерного сканирования (далее - ВТЛС). Данный тип ТЛС находится в прямой зависимости от погодных условий полета. В последнее время для ВТЛС стали применять беспилотные летательные аппараты. Их пре-

• имущества заключаются в стоимости, доступности и большей мобильности (за счет малых размеров и возможности подлета на минимальные расстояния). Беспилотный летательный аппарат, оснащенный высокоточным сканером, способен автономно перемещаясь в воздухе с помощью пульта или бортового компьютера, за максимально короткие сроки провести измерения в труднодоступных местах с минимумом теневых зон. В отличие от НТЛС и МТЛС данный тип ТЛС не ограничен возможностями перемещения сканера (пешком или с транспорта), ему сверху видно практически все.

В 2022 году была утверждена методика определения нормативных затрат по лазерному сканированию (далее - методика). Ее рекомендуется использовать при выполнении работ на этапах инженерных изысканий, архитектурно-строительного проектирования, строительства и реконструкции объектов. Данная методика была разработана в соответствии с «Планом мероприятий» по использованию технологий информационного моделирования при проектировании и строительстве объектов капитального строительства [1].

Для съемки производственных зданий и искусственных сооружений методом НТЛС в соответствии с методикой при определении сметной стоимости также необходимо применять положения сметных нормативов, включенных в федеральный реестр.

Таким образом, ТЛС играют не последнюю роль в процессе мониторинга. Особенно это актуально для объектов культурного наследия (далее – исторические здания). С помощью наложения облака точек можно сделать правильные выводы о присутствии или отсутствии активного процесса разрушения конструкций объекта. Для исторических зданий, обладающих, как правило, сложной геометрией и уникальностью конструктивных элементов полученная с использованием ТЛС полноценная информационная модель здания позволяет в дальнейшем упорядочить и сохранять сведения обо всех ранее выполненных работах и получать достоверную информацию о техническом состоянии объекта. При последующем мониторинге с использованием ТЛС информационная модель может дополняться сведениями о наличии, параметрах, причинах возникновения повреждений и дефектов, ухудше- нию состояния и износе материалов.

Однако при всех очевидных преимуществах применения ТЛС не стоит забывать и о том, что от выбора типа ТЛС зависит степень удорожания проводимых работ. Тем не менее, все типы ТЛС при проведении мониторинга можно рассматривать как достаточно перспективный метод с широкой областью применения и большими перспективами в ближайшем будущем.