Создание 3-х мерных моделей объектов для формирования цифровой платформы с целью сохранения историко-культурного наследия

Научно-исследовательский проект

«Создание 3-х мерных моделей объектов для формирования цифровой платформы с целью сохранения историко-культурного наследия»

Аннотация: в данной работе описаны возможности сохранения культурного наследия в виде BIM (Building Information Model или Modeling) модели зданий, памятников и прочих архитектурных сооружений.

Цель: провести анализ существующих технологий и методов сохранения культурного наследия в виде BIM моделей зданий, памятников и прочих архитектурных сооружений.

Задачи:

1. Изучить важность сохранения сооружений культурного наследия;

2. Исследовать понятие цифровых двойников, BIM;

3. Исследовать существующие технологии создания цифровых моделей архитектурных сооружений;

4. Исследовать алгоритм создания BIM моделей архитектурных сооружений;

5. Определить оптимальный способ использования беспилотных авиационных систем при создании цифровых двойников.

Создание 3-х мерных моделей объектов для формирования цифровой платформы с целью сохранения историко-культурного наследия

Сохранение культуры защищает наше культурное наследие от уничтожения, кражи, повреждения или любой другой потери. Это может варьироваться от восстановления древних памятников, сохранения исторических реликвий, документирования традиций, ритуалов и языков от древних цивилизаций до коренных племен и всего, что между ними. В частности, здания и памятники минувших лет могут очень многое сказать о жизни и быте людей, живших много лет назад. Они сохраняют частичку эпохи, которая, несомненно, отразилась на современности в той или иной форме. Выдающиеся личности, отличившиеся своими поступками и свершениями, навеки закрепились в памяти народа, благодаря величественным памятникам. Архитекторы посвящали себя и воплощали в жизни прекраснейшие творения, создавая произведения искусства зодчества из строительных материалов. Однако эти плоды многолетних трудов, к сожалению, не вечны. Многие исторические здания и памятники не сохранились до наших дней, а большинству на данный момент в разной степени нужен ремонт или реставрация. Благодаря бурному развитию информационных технологий появился способ как увековечить культурные памятники архитектуры в виде цифровой модели, которая к тому же поможет воссоздать частично или полностью утраченные строения, отслеживать воздействие окружающих факторов и проектировать наиболее удачные условия для защиты от разрушения. Поэтому необходимо провести анализ существующих технологий создания цифровых двойников и провести исследование эффективности доступных методов их создания.

Сохранение наследия — это действия или процессы, направленные на защиту культурного ресурса с целью сохранения его ценности наследия. На протяжении многих лет это оказалось чрезвычайно полезным. Сохранение исторических зданий помогает усилить их общее воздействие за счет защиты их ценностей. Согласно ЮНЕСКО, в разделе недвижимое культурное наследие есть памятники, археологические памятники и т.д. [1]. Исторические здания, в том числе археологические остатки, являются отражением его культуры и истории. Культурное наследие поддерживает нашу связь с нашими традициями, обычаями, религией, убеждениями и идентичностью сообщества. Это также то, что придает каждой общине и стране в целом ее индивидуальную идентичность. Культурное наследие — это также то, что дает людям чувство единства и помогает им понять свое происхождение.

Цифровизация подразумевает формирование 3D-моделирования. Это не единственная разновидность сохранения культурного наследия, но наиболее подходящая для архитектуры, как древней, так и современной. Сведения, приобретенные с помощью 3D-моделирования, являются наиболее подробными, а также конкретнее, нежели чертежи и фотография. Это позволит детальнее рассмотреть состояние сооружения и определить необходимость в ремонте, к тому же такой подход предоставит возможность моделировать воздействия на него различных факторов окружающей среды и деятельности человека. Технология также может быть направлена на оказание помощи государственным органам в области сохранения, использования, популяризации и государственной охраны объектов культурного наследия. В частности, облегчит внесение объектов в реестр и проведение историко-культурной экспертизы, предоставив не просто результаты фотографирования или видеоматериалы, а объемную модель с детальной проработкой всех архитектурных элементов. В данной статье мы рассмотрим как технологию построения 3D-модели, так и эффективные способы снятия метрики с существующих зданий, и создания реалистичной модели удовлетворяющего качества для работы с оригиналом.

Что же такое цифровой двойник? Информационное моделирование зданий (англ. «Building Information Model или Modeling (BIM)») является одним из наиболее перспективных разработок в области архитектуры, инженерии и строительства.[2,3] Это меняет то, как подрядчики и инженеры ведут бизнес, но его применение все еще относительно новое, и ему еще многому предстоит научиться. Один из способов научиться — это наблюдать за тем, как другие компании используют BIM, а также за их испытаниями и невзгодами на этом пути. BIM был введен более десяти лет назад в основном для того, чтобы внедрить богатое информацией архитектурное 3D-моделирование вместо традиционного 2D-рисования. Его сторонники считают BIM спасением для сложных проектов из-за его способности исправлять ошибки на ранней стадии проектирования и точно планировать строительство. Британский институт стандартов дает точное определение BIM, определение таково: «процесс создания и управления информацией о здании в течение всего его срока службы. BIM-это набор технологий и процессов, которые интегрируются для формирования «системы», в основе которой лежит 3D-представление каждого элемента здания на основе компонентов; это заменяет традиционные инструменты проектирования, используемые в настоящее время».

Хотя в последние годы термин «информационное моделирование зданий» или «BIM» приобрел широкую популярность, ему не удалось получить последовательного определения.[4] По словам Патрика Суерманна, руководителя группы тестирования Национального стандарта информационной модели зданий, «BIM — это виртуальное представление физических и функциональных характеристик объекта с момента его создания и далее. Таким образом, он служит общим хранилищем информации для совместной работы на протяжении всего жизненного цикла объекта». Национальный институт строительных наук в США рассматривает его как «цифровое представление физических и функциональных характеристик объекта...и общий ресурс знаний для информации об объекте, формирующий надежную основу для принятия решений в течение его жизненного цикла, определяемого как существующий с самого раннего зачатия до сноса». Но, вообще говоря, технология BIM позволяет создавать точную виртуальную модель здания в цифровом виде. Готовые компьютерные модели содержат точную и четко определенную геометрию и соответствующие данные, необходимые для облегчения строительных, производственных и закупочных работ, необходимых для реализации окончательного здания.

BIM состоит в основном из концепций 3D-моделирования в дополнение к технологии информационных баз данных и совместимого программного обеспечения в среде настольных компьютеров, которые архитекторы, инженеры и подрядчики могут использовать для проектирования объекта и моделирования строительства, реконструкции или реставрации. Эта технология позволяет членам проектной команды создавать виртуальную модель структуры и всех ее систем в 3D и иметь возможность обмениваться этой информацией друг с другом. Аналогичным образом, чертежи, спецификации и детали конструкции являются основополагающими для модели, которая включает в себя такие атрибуты, как геометрия здания, пространственные соотношения, количественные характеристики строительных компонентов и географическую информацию. Это позволяет проектной команде быстро выявлять проблемы проектирования и строительства и решать их в виртуальной среде задолго до этапа строительства в реальном мире.

Таким образом, BIM — это в первую очередь процесс, с помощью которого вы генерируете и управляете строительными данными в течение жизненного цикла проекта. Он обычно использует трехмерное программное обеспечение для динамического моделирования зданий в режиме реального времени для управления и повышения производительности при проектировании и строительстве зданий. В процессе создается информационная модель здания, которая включает в себя все соответствующие данные, касающиеся геометрии здания, пространственных отношений, географической информации, а также количества и свойств компонентов здания. Технология строительства для процесса BIM продолжает совершенствоваться с течением времени, поскольку подрядчики, архитекторы, инженеры и другие продолжают находить новые способы улучшения процесса BIM. Одним из многих существенных преимуществ использования современных инструментов BIM-проектирования, как утверждает Чак Истман, директор «Digital Building Laboratory», является: «…определяют объекты параметрически. То есть объекты определяются как параметры и отношения к другим объектам, так что, если связанный объект изменится, этот тоже изменится. Параметрические объекты автоматически перестраиваются в соответствии с заложенными в них правилами. Правила могут быть простыми, требующими, чтобы окно было полностью внутри стены, и перемещения окна вместе со стеной, или сложными, определяющими диапазоны размеров и детализацию, например, физическое соединение между стальной балкой и колонной».[5,6]

Программы BIM сегодня представляют собой приложения для проектирования, в которых документация вытекает из процесса и является производной от него, от схематического проектирования до строительства и управления объектами. Кроме того, с помощью технологии BIM точная виртуальная модель здания может быть построена в цифровом виде, и когда она будет завершена, созданная компьютером модель будет содержать все соответствующие данные и точную геометрию, необходимые для поддержки строительных, производственных и закупочных работ, необходимых для выполнения проекта.

В настоящее время программные решения на рынке автоматизировали 3D-моделирование больших объектов, основанных на огромном количестве входных данных. Эти программные решения способны вычислять пространственные данные только из входного материала изображения. С постоянно ускоряющимся развитием беспилотных летательных аппаратов и многовинтовых устройств более чем разумно использовать беспилотные летательные аппараты для сбора данных, необходимых для такого трудоемкого процесса. Использование беспилотных летательных аппаратов стало эффективным - не только с точки зрения времени, но и с финансовой стороны вопроса. Беспилотные летательные аппараты способны справляться с труднодоступными местами, из которых требуются фото- и видеоматериал. Таким образом, это устраняет опасность риск для человека в процессе приобретения необходимого материала. Современный беспилотный летательный аппарат способен, при наличии соответствующего оборудования, получать - помимо визуальных материалов, координаты маршрута полета, данные температуры, лазерные изображения и многое другое.[7,8,9]

Беспилотные летательные аппараты (БПЛА) — это беспилотные устройства, которыми оператор может управлять удаленно, чтобы летать самостоятельно с помощью более сложных автономных систем. [10] Беспилотные летательные аппараты могут быть: мультикоптерные (мультироторные), беспилотный вертолет (однороторный), с неподвижным крылом и гибридные, например беспилотники вертикального взлета и посадки.

Роль беспилотников в создании исходных данных 3D-моделей

Для создания 3D-моделей объектов необходимо наличие исходных данных. Этими данными являются:

• детальные планы населенных пунктов,

• топографические карты,

• результаты аэрофотосъемки и лазерного сканирования,

• результаты космической съемки сверхвысокого разрешения.

В традиционных методиках создания 3D-моделей еще и сегодня используются не только данные “классической” аэрофотосъемки (с помощью пилотируемых летательных аппаратов), но и фотографии, выполненные наземными экспедициями.

Сегодня стали широко применяться беспилотные решения для 3D-моделирования. При этом беспилотники, их оборудование и программное обеспечение позволяют выполнять широкий спектр задач в рамках 3D-моделирования:

• топографическая съемка территорий,

• карьерная съемка,

• фасадная съемка,

• съемка для организаций и служб связи,

• съемка для создания 3D-моделей внутри помещений,

• оперативное создание цифровых моделей объектов.

Преимущества беспилотных решений для 3D-моделирования

• наличие достаточного количества бюджетных моделей беспилотников и камер для выполнения съемки, что важно для небольших организаций, а также заказчиков из малого и среднего бизнеса;

• наличие комплексных решений: беспилотник, съемочное оборудование (или лазерные сканеры), программное обеспечение для управления комплексом, обработки и хранения информации;

• компактность, гибкость и универсальность технических и программных решений;

• простота освоения новых систем и управления ими;

• высокая точность и эффективность работы комплексов (например, один полет с комплексом Hasselblad A6D помогает получить одно изображение в 100 млн. пикселей, что при комбинировании разных углов подвеса в нескольких полетах позволяет добиться более точной 3d-модели);

• мало ограничений для работы по сравнению с самолетом, спутником или наземной фотосъемкой;

• оперативность и высокая скорость обработки данных, возможность их длительного хранения в облачных решениях.

Существует множество вариаций и готовых решений в сфере построения 3D-моделей, при работе с данными, снятыми при помощи БПЛА. В сфере 3D-моделирования, ориентированных на дронов, Pix4Dmapper [11] вышел на первое место благодаря предлагаемым функциям, гибкости, надежности и быстрой обработке. На его примере можем рассмотреть подробнее порядок съема входных данных и общий алгоритм работы с построением 3D-модели различных зданий.[12]

Для трёхмерной фотограмметрии, а именно так и называется этот вид работ с использованием дронов, существует много программных решений. Компании, создающие ПО для работы с 3D-изображениями, предлагают бесплатные версии или бесплатный пробный период, чтобы вы могли протестировать их продукт перед покупкой. При этом у вас появляется возможность сравнивать различные программные пакеты. В статье [13] представлены самые распространеные программные системы для фотограмметрии с использованием дронов, создания 3D-карт и моделей:

• Мобильное приложение для 3D-картирования DroneDeploy

• ПО для фотограмметрии Pix4D Mapper

• ПО для 3D-картирования DroneDeploy Enterprise

• ПО для фотограмметрии AutoDesk ReCap

• ПО для ортофотографии и 3D-моделирования Maps Made Easy

• ПО для фотограмметрии 3DF Zephyr

• ПО для фотограмметрии Agisoft PhotoScan

• ПО для 3D-картирования PrecisionHawk

• Открытое ПО для фотограмметрии OpenDroneMap

• ESRI Drone2Map для ArcGIS

Многие из этих программных решений для фотограмметрии работают с фотоснимками, полученными как на земле, так и с помощью дронов.

Создание 3D-моделей при помощи беспилотных авиационных систем и ПО Agisoft Photoscan

Памятники, архитектурные сооружения — это не возобновляемый ресурс. Когда их разрушают, они навсегда исчезают для нас. И здесь нам могут помочь дроны.

Разрушение древних сооружений в Сирии, а также разрушение и повреждение памятников в Непале землетрясением с магнитудой 7,8 баллов привлекли особое внимание СМИ, что усилило внимание общества к изучению исторического наследия. Археологические памятники не только подвергаются воздействию войн и стихийных бедствий, но и часто не получают нужного финансирования в экономике, где исследованиям не всегда отдается приоритет.

Европейский проект DigiArt, объединивший семь организаций, исследует технологии решения таких задач: требуется найти эффективные и недорогие способы ведения работ, чтобы исследовать объекты и сохранить их в цифровом виде, сблизить историю и общество инновационными способами.

Поскольку беспилотники становятся все доступнее, легче в обращении и качественнее, специалисты во многих областях используют их для картографирования и 3D-моделирования.

Традиционным инструментом дистанционного изучения археологических памятников является аэрофотосъемка. В данном исследовании аэрофотосъемка представлена в новом формате и с использованием последних разработок в профессиональном производстве дистанционно управляемых летательных аппаратов (квадрокоптеров, дронов), что в современных условиях приобретают популярность для решения широкого круга научных задач.

По мере развития беспилотных технологий, специального оборудования для съемки и программного обеспечения диапазон использования трехмерных моделей расширяется.

В наше время трехмерные технологии стали весьма востребованы в самых разных областях деятельности. 3D-моделирование является неотъемлемой частью таких сфер, как наука, промышленность, медицина, кинематограф и т.д. Под фотограмметрией подразумевается научно-техническая дисциплина, занимающаяся определением формы, размеров, положения и иных характеристик объектов по их фотоизображениям. Метод получения фотоизображений может быть разнообразнейшим. От аэрофотосъемки с помощью дрона до наземной съемки с использованием автомобиля или даже ручная съемка на планшет или телефон.

С помощью фотограмметрии можно воссоздать 3D модель на компьютере практически всего, что угодно, просто имея снимки с различных ракурсов. В основном для создания цифровых двойников (3х мерных моделей) используется не самолетный тип, где камера находится снизу и для разворота требуется большое пространство, а мультироторный (квадрокоптер, гексакоптер), так как тут больше всего важно сделать снимки с разных ракурсов.

Для создания 3D-моделей здания, статуи или даже лица камеру на БПЛА устанавливают горизонтально. Камера дрона делает сотни, порой, тысячи перекрывающихся фотографий участка земли, строения или модели. Фото перекрываются друг с другом, чаще всего степень перекрытия составляет 80-90%. Затем с помощью ПО для фотограмметрии полученные изображения сшиваются, и создаётся 3D-карта или 3D-модель.[13]

При полёте дрон движется автономно по запрограммированным траекториям, проложенным между выбранными маршрутными точками. Пилот при аэрофотосъемке не смог бы обеспечить перекрытие в интервале 80-90% для каждого снимка. Для этого необходим дрон, который использует автоматизированную технологию движения по маршрутным точкам (автопилот), с проложенным заранее с учётом необходимой величины перекрытия и целевого разрешения полученной карты.

На каждой фотографии ставится отметка с GPS-координатами (геометка), что также сильно помогает при построении 3D-карты. Фотография с геометкой привязана к географическому положению. Обычно на метке указывается минимальная широта и долгота сфотографированного участка. Могут указываться и другие величины, например, высота или компасный пеленг.

В своей работе мы использовали квадракоптер DJI Inspire 1. С помощью камеры, установленной на квадракоптере, производилась фотосъемка архитектурных объектов. По полученным фото строились 3d-модель объектов с помощью специального программного обеспечения.

Существует более десятка программ, как отечественных, так и иностранных, позволяющих создавать 3D реконструкции по изображениям. Среди них: Agisoft PhotoScan, Photomod, Datumate, Pix4Dmapper, ReCap и другие.

В своей работе мы использовали Agysoft Photoscan, доступную, недорогую и хорошо поддерживаемую часть ПО фотограмметрии. Photoscan доступен на операционных системах Mac, Windows и Linux и распространяется в двух вариантах: Standard и Pro. Версия Pro включает в себя несколько функций, таких как использование маркеров, геопривязка и экспорт ортографических фотографий, которые будут особенно полезны тем, кто использует его для работы по землеустройству.

В программе Agisoft PhotoScan [14] реализована современная технология создания трехмерных моделей высокого качества на основе цифровых фотографий. Для реконструкции 3D модели объекта Agisoft PhotoScan позволяет использовать фотографии, снятые любыми цифровыми фотокамерами с любых ракурсов (при условии, что каждый элемент реконструируемой сцены виден по крайней мере с двух позиций съемки). Процесс создания трехмерной модели полностью автоматизирован. Для моделей с заданным масштабом Agisoft PhotoScan также позволяет измерять расстояния и рассчитывать площадь поверхности и объем. Масштабирование модели производится на основании предварительных измерений в пределах реконструируемой сцены. Как работает PhotoScan Основные задачи, решаемые пользователями при помощи программы PhotoScan - восстановление 3D поверхности, построение ортофотоплана и ЦММ.

Работа с проектом осуществляется в четыре этапа:

1. Определение параметров внешнего и внутреннего ориентирования камер. На первом этапе PhotoScan находит общие точки фотографий и по ним определяет все параметры камер: положение, ориентацию, внутреннюю геометрию (фокусное расстояние, параметры дисторсии и т.п.). Результатами являются разреженное облако общих точек в 3D пространстве модели и данные о положении и ориентации камер. В PhotoScan разреженное облако точек не используется на дальнейших стадиях обработки (кроме режима построения модели на основе разреженного облака точек) и служит только для визуальной оценки качества выравнивания фотографий. Разреженное облако точек может быть экспортировано для дальнейшего использования во внешних программах. Данные о положении и ориентации камер используется на дальнейших стадиях обработки.

2. Построение плотного облака точек. На втором этапе PhotoScan выполняет построение плотного облака точек на основании положений камер, рассчитанных на первом этапе обработки, и используемых фотографий. Перед переходом на следующий этап создания 3D модели или перед экспортом модели, плотное облако точек может быть отредактировано и классифицировано.

3. На третьем этапе PhotoScan строит трехмерную поверхность: полигональную модель и/или карту высот. Трехмерная полигональная модель описывает форму объекта на основании плотного облака точек. Также возможно быстрое построение модели на основании только разреженного облака точек. Поскольку полигональная модель часто бывает излишней, PhotoScan позволяет сразу перейти к построению карты высот, отказавшись от построения полигональной модели. Пользователь может выбрать проекцию для построения карты высот из следующих вариантов: географическая, цилиндрическая и проекция на плоскость. Кроме того PhotoScan позволяет указать классы точек, для которых будет строиться карта высот (если плотное облако было классифицировано на предыдущем этапе).

4. На финальном этапе в PhotoScan доступно построение текстуры для полигональной модели (если она была построена), а также построение ортофотоплана. Ортофотоплан проецируется на поверхность, указанную пользователем, это может быть карта высот или полигональная модель.

Обработка изображений с помощью PhotoScan включает следующие основные шаги:

• загрузка фотографий в PhotoScan;

• обзор загруженных изображений и удаление ненужных кадров;

• выравнивание фотографий;

• построение плотного облака точек;

• построение трехмерной полигональной модели;

• текстурирование объекта;

• построение тайловой модели;

• пстроение цифровой модели местности;

• построение ортофотоплана;

• экспорт результатов.

При использовании полной версии PhotoScan (не в демо-режиме) промежуточные результаты могут быть сохранены на любой стадии в виде файла-проекта PhotoScan для последующего использования. Концепция файлов-проектов и файлов-архивов коротко объясняется в секции «Сохранение промежуточных результатов». Приведенный выше список содержит все шаги, необходимые для построения текстурированной 3D модели, карты высот и ортофотоплана по набору фотографий.

Процесс создания трехмерной модели в Agisoft PhotoScan

1) Наложение масок.

Для достижения наилучших результатов реконструкции, рекомендуется закрыть маской все незначимые объекты на исходных фотографиях (фон, случайный передний план и т. д.). Корректировка текущей маски возможна в режиме. Просмотра фотографии посредством добавления и вычитания выделения. Чтобы перейти в режим просмотра фотографии дважды кликните по фотографии на панели Фотографии или Проект.

Рисунок 1 - Наложение масок.

2) Выравнивание фотографий

На этом этапе PhotoScan определяет положение камер и строит разреженное облако точек на основании фотографий.

В меню Обработка выберите пункт Выровнять фотографии.

Рисунок 2 - Выравнивание фотографий

Этот шаг можно пропустить, поскольку PhotoScan автоматически рассчитывает размер и положение области построения. Однако рекомендуется проверить.

Рисунок 3 - Выравнивание фотографий

3) Построение плотного облака точек

Основываясь на рассчитанных положениях камер, программа вычисляет карты глубины для каждой камеры и строит плотное облако точек.

В меню «Обработка» выберите пункт «Построить плотное облако».

Рисунок 4 - Построение плотного облака точек

Рисунок 5 - Построение плотного облака точек

4) Модель и экспорт модели

Если необходимо экспортировать модель в файл выберите команду Экспортировать модель в меню Файл.

В диалоговом окне «Сохранить как» задайте имя и формат файла и определите путь к папке, в которую будет сохранена модель. Нажмите кнопку Сохранить.

В диалоговом окне «Экспортировать модель» укажите желаемые параметры экспорта. Обратите внимание, что список доступных параметров экспорта зависит от выбранного формата файла.

Рисунок 6 - Модель и экспорт модели

Рисунок 7 - Модель и экспорт модели

На этапе экспорта модели, на выходе получаем законченный продукт. В таком виде модель может быть использована для последующего использования в других технологиях.

В результате выполненной работы мы получили 3-х мерную модель объекта в цифровом виде. В таком виде объект культурного наследия, будь то памятник или целое здание, можно копировать, изменять и пересылать, тем самым размножать, предотвращая самую главную проблему старых архитектурных сооружений – потерю памяти о нем. Компьютерная модель «живет» дольше, сохраняет первозданный вид и поддерживает множество функций по изменению и модификации. Поэтому в данном контексте считается возможным как моделирование природных и техногенных угроз строению, так и способов его восстановления и укрепления. Примеры результатов выполненных работ по построению 3-х мерных моделей представлены в приложении 1. (См. приложение № 1)

Создание физической 3-х мерной модели объекта

Для печати 3д физических моделей, созданных на основе виртуальных, мы использовали 3D принтер Wanhao Duplicator 4S. В нем используются катушки открытого типа диаметром 1.75 мм.

3D принтер Wanhao Duplicator 4S имеет программное обеспечение – Replicator G, а так же встроенный LCD-дисплей, 5-позиционный джойстик на передней панели. Программное обеспечение – Replicator G является очень распространенной и простой в освоении программой [15].

Рисунок 8 - Создание физической 3-х мерной модели объекта

Выполняем запуск ПО. Необходимо выбрать принтер, на котором будет осуществлена печать. Так как принтер Wanhao тут не оказалось, выбирали близкий к нему по характеристикам (Replicator Dual).

После нажатия на кнопку генерация кода появляется меню с настройками.

В настройках мы выбрали использование одного экструдера, температура экструдера составляла 220^оС, размер диаметра использованного пластика (PLA) = 1.75 мм, диаметр экструдера – 0.4 мм, скорость печати – 0,15 мм/сек. После выставления настроек запустили генерацию кода. С его помощью была осуществлена печать 3-х мерной модели. Примеры выполненных работ представлены в приложении 2. (См. приложение № 2)

Приложение 1. Графическое изображение 3D-моделей после осуществления обработки.

Рисунок 9 - Мемориал «Вечный огонь»

Рисунок 10 - Памятник «Тамбовский колхозник»

Приложение 2. Физические 3D-модели после обработки и печати.

Рисунок 11 - Рисунок 10 - Памятник «Тамбовский колхозник»

Рисунок 12 – Спасо-Преображенский кафедральный собор

Заключение

Быстро развивающиеся технологии позволяют вносить существенные изменения в производственные и бизнес-процессы. В последние годы в числе самых интересных и перспективных технологий отмечены: беспилотные системы, цифровые двойники, дополненная и виртуальная реальность, искусственный интеллект.

В таких отраслях, как строительство и инфраструктура указанные технологии наряду со специализированными, отраслевыми (BIM-технологии) привели к почти революционным изменениям, создавая не только новые подходы к созданию объектов, но способствуя формированию целой экосистемы. В частности, такой процесс мы наблюдаем в отношении цифровых двойников.

Интеграция упомянутых технологий в той же строительной области способствует более глубокому пониманию процессов проектирования, строительства и эксплуатации зданий и объектов инфраструктуры, снижает затраты на их создание, повышает уровень безопасности и комфорта при эксплуатации. Важную роль в этом играют беспилотные системы, внедрение которых способствует повышению качества и детализированности информации о объектах, ускорению процессов создания цифровых моделей и BIM.

Литература

1. Конвенция об охране всемирного культурного и природного наследия // URL: https://www.un.org/ru/documents/decl_conv/conventions/heritage.shtml.

2. Мауленова Гульнара Джупарбековна, Барсукова Оксана Владимировна «Применение bim технологий для реконструкции и модернизации существующей застройки» // Проблемы Науки. 2020. №5 (150). URL: https://cyberleninka.ru/article/n/primenenie-bim-tehnologiy-dlya-rekonstruktsii-i-modernizatsii-suschestvuyuschey-zastroyki (дата обращения: 18.10.2021).

3. Гулик Валерия Юрьевна «ПЕРСПЕКТИВЫ ВНЕДРЕНИЯ BIM-ТЕХНОЛОГИЙ» // Архитектура, строительство, транспорт. 2021. №2 (96). URL: https://cyberleninka.ru/article/n/perspektivy-vnedreniya-bim-tehnologiy (дата обращения: 18.10.2021).

4. Астраханцев Владимир Дмитриевич, Золотарев Иван Иванович «Актуальные вопросы внедрения BIM-технологий» // Интерэкспо Гео-Сибирь. 2019. №1. URL: https://cyberleninka.ru/article/n/aktualnye-voprosy-vnedreniya-bim-tehnologiy (дата обращения: 18.10.2021).

5. Перцева Анастасия Евгеньевна, Волкова Анна Андреевна, Хижняк Никита Сергеевич, Астафьева Наталья Серафимовна «Особенности внедрения BIM-технологии в отечественные организации» // Вестник евразийской науки. 2017. №6 (43). URL: https://cyberleninka.ru/article/n/osobennosti-vnedreniya-bim-tehnologii-v-otechestvennye-organizatsii (дата обращения: 18.10.2021).

6. Рыбин Е.Н., Амбарян С.К., Аносов В.В., Гальцев Д.В., Фахратов М.А. «BIM-технологии» // Известия вузов. Инвестиции. Строительство. Недвижимость. 2019. №1 (28). URL: https://cyberleninka.ru/article/n/bim-tehnologii (дата обращения: 18.10.2021).

7. Антонов Игнатий Геннадьевич «BIM ТЕХНОЛОГИИ И ИХ ОСВОЕНИЕ» // Достижения науки и образования. 2020. №13 (67). URL: https://cyberleninka.ru/article/n/bim-tehnologii-i-ih-osvoenie (дата обращения: 18.10.2021).

8. Федотова Анастасия Сергеевна «BIM НА СТАДИИ ЭКСПЛУАТАЦИИ» // E-Scio. 2020. №12 (51). URL: https://cyberleninka.ru/article/n/bim-na-stadii-ekspluatatsii (дата обращения: 18.10.2021).

9. Ложкин Николай Дмитриевич «BIM-ТЕХНОЛОГИИ ПРОЕКТИРОВАНИЯ» // Colloquium-journal. 2020. №11(63). URL: https://cyberleninka.ru/article/n/bim-tehnologii-proektirovaniya (дата обращения: 18.10.2021).

10. Федосеева Наталья Алексеевна, Загвоздкин Матвей Викторович «Перспективные области применения беспилотных летательных аппаратов» // Научный журнал. 2017. №9 (22). URL: https://cyberleninka.ru/article/n/perspektivnye-oblasti-primeneniya-bespilotnyh-letatelnyh-apparatov

11. Ведущее программное обеспечение для фотограмметрии для профессионального картографирования с помощью беспилотников // URL: https://www.pix4d.com/ru/produkt/pix4dmapper-fotogrammetrija-programmnoe-obespechenie

12. Сравниваем программы для картографии и геодезических исследований совместимые с дронами DJI: Pix4D, Drone Deploy и DJI Terra // URL: https://dji-blog.ru/naznachenie/geodesia/sravnivaem-programmy-dlja-kartografii-i-geodezicheskih-issledovanij-sovmestimye-s-dronami-dji-pix4d-drone-deploy-i-dji-terra.html

13. 10 лучших программ для создания ЗD моделей и карт с использованием дронов // URL: https://yuneecrussia.ru/10-best-software-3dmapping/

14. Руководство пользователя Agisoft PhotoScan Professional Edition, версия 1.4 // URL: http://www.agisoft.com/pdf/photoscan-pro_1_4_ru.pdf

15. Обзор 3D принтера Wanhao Duplicator 4S // URL: https://3dprintstory.org/obzor-3d-printera-wanhao-duplicator-4s