Обмерные работы и инженерные изыскания на объектах промышленности, энергетики и инфраструктуры

Стоимость производства обмерных работ и построения трёхмерных моделей

Стоимость построения трёхмерной модели промышленной территории, технологической установки или цеха зависит главным образом от двух основных факторов:
— детальность модели: то есть, наименьший размер каждого отдельного объекта, отображаемого в модели; данный показатель, в свою очередь, зависит от целей создания трёхмерной модели, а также того, кто будет ей пользоваться; как правило, модель для целей проектирования создаётся с детальностью 5 см, тогда как для целей визуализации — с детальностью 15 см и более;
— сложность объекта: то есть, насыщенность объекта элементами инфраструктуры, такими как трубы, различные строительные конструкции, приборы КиП, кабельные лотки и прочее; например, прокатный цех металлургического завода менее насыщен оборудованием, чем плавильный цех того же завода или ректификационная колонна на НПЗ, поэтому конечная стоимость зависит и от того, насколько сложен объект.

За те 10–15 лет, что лазерное 3D сканирование окончательно стало традиционным способом и методом изысканий, была выработана удобная и простая методика грубого, ориентировочного расчёта стоимости работ. Данная методика основана на стоимости создания трёхмерной модели за некую условную единицу. Причём, при создании модели цеха или отдельно стоящей технологической установки удобно использовать цену за один кубический метр, а при создании модели промышленной территории за один гектар. На основе многолетнего опыта проведения подобных съёмок, мы можем с большой долей вероятности утверждать, что в большинстве случаев стоимость создания трёхмерной модели предприятия средней сложности с уровнем детальности в 5 см составляет 30–80 рублей / куб.м, а промышленной территории средней загруженности с детальностью 15–25 см составляет 200–500 тысяч рублей / га.

Само собой разумеется, что приведённые выше цифры стоимости являются условными и служат только ориентиром для проектировщиков, которые нуждаются в определении масштаба цен на подобную работу.

Для определения точной стоимости 3D моделирования, необходимо:
— точное знание корпоративных нормативов выработки специалистов в процессе 3D лазерного сканирования, сшивки сканов и трёхмерного моделирования;
— выработка точного и подробного технического задания вместе со специалистами Заказчика перед началом оценки стоимости работ;
— сбор и анализ всего доступного объёма информации об объекте (чертежи, фотографии, планы и прочее);
— выбор критерия оценки стоимости работ.

Главным критерием оценки стоимости обмерных работ и подготовки исполнительной документации является оценка по трудозатратам.
Обмерные работы и подготовка отчётных материалов делятся на 3 этапа:
1. Полевые работы: лазерное сканирование объекта и привязка результатов съёмки к избранной системе координат;
2. Первый этап камеральных работ: сшивка и чистка облаков точек измерений;
3. Второй этап камеральных работ: подготовка обмерной / исполнительной документации.
Для каждого из этих этапов существует свой подход к оценке трудозатрат и итоговой стоимости работ.

Рассмотрим подробнее трудозатраты на каждом из этапов.

1. 3D лазерное сканирование.
Трудозатраты в поле определяются:
— объёмом работ по привязке результатов сканирования к заданной системе координат;
— количеством сканов, необходимых для лазерного сканирования объекта согласно ТЗ;
— количеством точек измерения в одном скане, то есть длительностью получения одного скана.
Плотность сканирования, то есть количество сканов на единицу площади и количество точек измерения в одном скане определяется заданной в техническом задании детальностью моделирования.
Зная заданную детальность 3D моделирования и имея на руках планы объекта и его детальные фотографии, можно оценить количество сканов, необходимое для съёмки объекта. Зная потребную длительность получения одного скана и необходимое количество сканов, можно оценить трудозатраты на полевой этап.

Для малых и средних объектов (до 500–600 сканов) итоговая погрешность оценки трудозатрат опытным специалистом по предоставленным планам и фотографиям не превысит 10–15% от полного объёма работ, что вполне допустимо при расчёте договорной стоимости работ.
Для крупных объектов (1000 и более сканов) погрешность оценки по предоставленным планам и фотографиям может достигать 30%, поскольку, как правило, планы и фотографии не дают полной информации по загруженности объекта и степени доступности его отдельных частей для выполнения лазерного сканирования. Нехватка информации вполне естественно приводит к перезакладу в объёме работ, то есть и к фактическому увеличению стоимости работ. Поэтому на крупных объектах наиболее оптимальной является оценка стоимости полевых работ за 1 скан и итоговая оплата по фактическому количеству отснятых сканов.

2. Сшивка и чистка облаков точек измерений.
Трудозатраты на данной стадии работ однозначно определяются количеством сшиваемых сканов. Поэтому точность предварительной оценки необходимого количества сканов напрямую сказывается на точности оценки стоимости работ по сшивке и фильтрации помех.
Как говорилось выше, для малых и средних объектов предварительная оценка количества сканов на объекте является достаточно точным критерием оценки стоимости работ.
Для крупных объектов наиболее оптимальной является оценка стоимости за 1 сшитый скан и оплата по фактическому количеству сшитых сканов; как правило, количество сшитых сканов незначительно меньше количества отснятых сканов из-за отбраковки некоторых сканов по их качеству.

3. Построение исполнительных моделей объектов.
Объём работ по 3D моделированию зависит от количества сканов на объекте. Но эта зависимость далеко не прямая, поэтому делать оценку объёма моделирования по количеству сканов не имеет смысла.
Наиболее точная оценка трудозатрат на 3D моделирование сложных промышленных объектов может быть сделана только после детального ознакомления с самим объектом съёмки, которое происходит именно в процессе лазерного сканирования (в 90% случаев 3D сканирование сопровождается детальной фотофиксацией объекта) и сшивки облаков измерения. По этой причине для защиты от «перезаклада» в стоимости работ по моделированию крупных объектов, оценку стоимости этих работ следует производить после завершения 3D сканирования и сшивки облаков по готовым сшитым облакам точек, а также по результатам фотофиксации с участием в оценке трудозатрат на моделирование тех инженеров, которые производили сканирование и сшивку облаков.

Примеры некоторых проектов, выполненных компанией «НГКИ» на объектах промышленности и энергетики:

Ознакомиться с подробным описанием наиболее интересных проектов, выполненных нашими специалистами в сегменте инженерных изысканий на объектах промышленности и энергетики, вы можете в разделе «Проекты» →

Наземное лазерное сканирование и создание трехмерной модели технологической установки на территории нефтеперерабатывающего завода

Заказчиком этой съемки выступил один из проектных институтов, разрабатывавший проект реконструкции установки гидроочистки дизельного топлива. Проект создавался в трехмерной среде проектирования компании AVEVA, и для его реализации проектировщик должен был получить исходную модель установки в формате PDMS. Площадь установки составляла не более 1 га, а общий объем всех ее конструкций не превышал 100 тысяч кубических метров. Лазерное сканирование данной установки совместно с традиционной топографической съемкой заняло около 1 месяца. Было получено более 800 отдельных сканов.

На очистку, сшивку сканов и построение модели было затрачено около 4 месяцев. В результате была создана модель установки с подробностью 5 см (все трубопроводы, строительные конструкции, эстакады) в файловом формате PDMS. В дальнейшем эта модель была использована проектировщиками в качестве исходной основы для создания проекта реконструкции.

3D лазерное сканирование и построение трехмерной модели открытого распределительного устройства (ОРУ) СШ ГЭС 500 кВ 

Проектный институт «Ленгидропроект», ведущий работы по реконструкции открытого распределительного устройства (ОРУ) Саяно-Шушенской ГЭС, выступил непосредственным заказчиком съемки с применением технологии лазерного сканирования и последующего 3D моделирования всех сооружений и объектов на территории ОРУ. Была поставлена задача получить точную актуальную 3D модель для использования ее в качестве основы для проекта прокладки новых коммуникаций через территорию ОРУ. Выполнить столь сложную задачу проектирования практически невозможно, используя только традиционные плоские чертежи. Поэтому предпочтение было отдано трехмерной модели. Площадь съемки с помощью 3D лазерного сканирования составила чуть более 5 га. Общий срок полевого этапа составил около 3 недель. Времени на обработку сканов и создание модели потребовалось 2 месяца. Формат готовой модели — DWF.

Лазерное сканирование голов устоев шлюзов Беломорско-Балтийского канала

В апреле и мае 2010 года сотрудниками инженерной компании «НГКИ» было произведено 3D лазерное сканирование голов шлюзов №6, №7 и №15 Беломорско-Балтийского канала с целью создания высокоточных чертежей разрушения бетонных поверхностей устоев голов шлюзов.

Для проведения съемочных работ вода должна быть полностью откачана из камер, и все поверхности камер шлюзов должны быть свободны от снега. То есть, все обмерные работы с применением технологии трехмерного наземного лазерного сканирования должны были быть выполнены нашими специалистами в крайне короткий временной период от момента полного таяния снега до момента начала навигации.

В этих условиях наилучшим образом проявляются такие безусловные преимущества 3D лазерных сканирующих систем как высочайшая производительность и достаточно малая зависимость от погодных условий и освещенности объекта. Лазерное сканирование голов шлюзов Беломорско-Балтийского канала в сумме заняло 14 рабочих дней с переездами. За это время отсканировано 16 устоев голов шлюзов, инструментально снято 96 привязочных сфер. Такая технология показывает высокую точность связывания полученных сканов в единое облако точек. В результате расхождения между сканами не превысили значение в 5–8 мм.

По результатам выполненного наземного лазерного сканирования специалистами инженерной компании «НГКИ» были построены подробные чертежи развернутых в план устоев голов шлюзов канала с нанесенными на них площадными контурами каверн и выбоин в бетоне с указанием глубины каверн.

Лазерное сканирование и создание исполнительных чертежей строительных конструкций Березовской ГРЭС

Лазерное 3D сканирование здания действующего блока ГРЭС было произведено в рамках проекта по техническому обследованию строительных конструкций ГРЭС. Непосредственной же задачей нашей компании в рамках данного проекта было точное определение текущего положения несущих металлических конструкций (колонн) корпуса ГРЭС и построение исполнительных чертежей.

Чрезвычайная загруженность помещений оборудованием, строительными конструкциями не позволяла использовать традиционные методы геодезической съемки. Кроме этого, еще ряд обстоятельств осложняли работу: запыленность, вибрация, высокая (до 50°) температура, несущие балки высотой около 100 м.

Общее время на съемку составило около 5 недель. Для моделирования 150 несущих колонн было получено около 800 сканов. Обработка сканов и создание исполнительных чертежей заняли 2 месяца.