ContextCapture wspomaga zarządzanie majątkiem trwałym

Zapora wodna pod kontrolą drona

Włoska firma Italdron na podstawie zdjęć z bezzałogowca i z wykorzystaniem aplikacji ContextCapture opracowała dokładny model zapory w Toskanii. Posłuży on do prognozowania stanu konstrukcyjnego obiektu.

Monitorowanie własnej infrastruktury jest jednym z ważniejszych zadań włoskiego przedsiębiorstwa wodociągowego Romagna Acque. Dotąd w jego ramach wykonywane były głównie pomiary naziemne. Szukając szybszego i tańszego sposobu pozyskiwania danych, przedsiębiorstwo zdecydowało się wykorzystać kontrolowane radiowo drony wyposażone w aparaty fotograficzne. Miejscem sprawdzenia innowacyjnej metody pomiarów z powietrza stała się zapora Ridracoli na rzece Bidente na terenie parku narodowego lasów Casentino. Testowy pomiar tamy i budynków pomocniczych wykonało miejscowe przedsiębiorstwo Italdron specjalizujące się w projektowaniu i produkcji wielozadaniowych, zdalnie sterowanych systemów latających, a także w pozyskiwaniu danych i wykonywaniu zdjęć z powietrza. Do przekształcenia tysięcy zdjęć w model 3D zespół projektowy wykorzystał oprogramowanie ContextCapture firmy Bentley. Po kalibracji model pozwoli przedsiębiorstwu Romagna Acque przewidywać degradację tego ważnego obiektu i zapobiegać jej.

Siatka rzeczywistości opracowana w oprogramowaniu ContextCapture

Zapora Ridracoli

Zapora wodna, wybudowana w 1982 r. przez przedsiębiorstwo Romagna Acque, zapewnia wodę pitną 48 okręgom miejskim w regionie Emilia-Romagna w północnych Włoszech. Jest to konstrukcja grawitacyjno-łukowa o wysokości 103,5 m i szerokości 432 m. Przedsiębiorstwo wodociągowe uzupełnia kontrole okresowymi pomiarami. Zapewniają one dane do stworzenia modelu statycznego i dynamicznego zachowania budowli, pozwalając na przewidywanie potencjalnych degradacji stanu obiektu i planowanie konserwacji prewencyjnych. Model pomaga również przygotować się na wpływ zdarzeń sejsmicznych, wahań termicznych i innych warunków środowiskowych.

Dlaczego fotogrametria niskopułapowa?

Z wykorzystaniem naziemnych skanerów laserowych geodeci są w stanie pomierzyć większość trudno dostępnych obszarów zapory, ale technika ta jest powolna, droga i wymagająca. Do tej pory zespoły pomiarowe nie bez problemów mieś­ciły się w wyznaczonych terminach. Przedsiębiorstwo Romagna Acque potrzebowało lepszego sposobu na pozyskanie dokładnych danych o zaporze oraz jej budynkach pomocniczych i przyczółkach. Fotogrametria niskopułapowa stanowiła obiecującą alternatywę, ale do tej pory nie była testowana w podobnych warunkach. W ramach wartego 23 tys. euro projektu Romagna Acque, Italdron i Uniwersytet w Perugii postanowiły zweryfikować dokładność danych pozyskiwanych przez bezzałogowe statki latające i stworzyć na ich podstawie funkcjonalny model zapory.

Bezprecedensowy dostęp

Aby zminimalizować wpływ różnic atmosferycznych na gromadzone dane, Italdron przeprowadził pomiary z powietrza w ciągu jednego dnia. Prace obejmowały także rozmieszczenie 175 geolokalizowanych celów na terenie zapory i w jej otoczeniu. Wyznaczały one strefę pomiarów lotniczych. W celu uzyskania porównawczego modelu bazowego zespół projektowy wykonał pomiar zapory i budynków pomocniczych z wykorzys­taniem tachimetrów elektronicznych, odbiorników GPS i naziemnego skanera laserowego.

Ostatecznie dron pozyskał 4600 zdjęć w 19 nalotach, z których każdy trwał 15 minut. Urządzenie dotarło do wcześniej niedostępnych obszarów, takich jak część łuku zapory w dole nurtu. W trakcie przetwarzania końcowego do odtworzenia geometrii zapory z wykorzystaniem tysięcy zdjęć Italdron wykorzystał funkcję konstrukcja-z-ruchu (SfM – structure-from-motion) oprogramowania Context­Capture. Oprogramowanie firmy Bentley wygenerowało gęste chmury punktów i modele bazujące na siatkach 3D. Porównanie wyników wykazało, że pomiary wykonane z dronów są tak samo precyzyjne, jak te ze skanowania laserowego. Uzyskane różnice nie przekraczały 2 cm.

Model rzeczywistości zbudowany na podstawie zdjęć został zintegrowany z istniejącymi wcześniej danymi z dokumentacji projektowej właściciela oraz regionalnych dokumentów technicznych. Najstarsze z tych danych pochodzą z 1974 r. Zintegrowana chmura punktów stanowi podstawę modelu uwzględniającego właściwości konstrukcyjne i mechaniczne. Model ten został skalibrowany na podstawie odpowiednich właściwości materiałów oraz obciążeń statycznych i dynamicznych, stając się wartościowym narzędziem do prognozowania zmian stanu konstrukcyjnego zapory z upływem czasu.

Dron z aparatem fotograficznym taniej i szybciej pozyska dane 3D niż skaner laserowy. Zdjęcia z drona i oprogramowanie do modelowania rzeczywistości ContextCapture tworzą potężne narzędzie do zarządzania majątkiem trwałym. Metodologia sprawdzona przy okazji opisywanego projektu może być przydatna dla tych wszystkich podmiotów, których majątek trwały obejmuje infrastrukturę o dużej skali.

Chintana Herrin
Bentley Systems