Аннотация научной статьи по компьютерным и информационным наукам, автор научной работы — Разяпов Руслан Валитович
Применение виртуальной дополненной (AR — augmented reality) реальностивстроительнойотрасли наосновеиспользованиятехнологий информационного моделирования (BIM — Building Information Modeling) имеет большие перспективы. Пространство дополненной реальности с эффектом присутствия может способствовать лучшему взаимодействию между клиентами и специалистами в различных технических вопросах, касающихся реализации строительного проекта.
В сочетании с концепцией информационного моделирования зданий технологии AR могут улучшить общее понимание процесса строительства . Использование самых новых технологий дополненной реальности позволяет максимально точно проработать как весь проект, так и его отдельные детали. Визуализацию объектов в реальном мире можно улучшить с помощью объединения технологий AR, а также BIM, поскольку интерактивные возможности, предоставляемые программными обеспечениями AR, и доступ к информационным данным BIM дают возможность более интуитивно решать задачи обслуживания и управления строительством . В настоящей статье анализируется современное состояние технологий дополненной реальности в строительстве автомобильных дорог.
Дополненная реальность на примере стройки
Выявляются проблемы и перспективы применения данных инновационных технологий в строительной сфере. Описываются способы применения исследуемых новейших технологий в строительстве автомобильных дорог. Представлены показатели, влияющие на принятие решений использования технологий дополненной реальности . Рассмотрена возможность сокращения времени реализации отдельных этапов инвестиционно-строительной деятельности с учетом внедрения дополненной реальности . Приведены примеры строительных компаний из разных стран, разрабатывающих программное обеспечение, и девелоперских компаний, использующих технологии дополненной реальностей в маркетинговых целях. Сделан вывод о перспективности применения дополненной реальности в строительстве автомобильных дорог.
Похожие темы научных работ по компьютерным и информационным наукам , автор научной работы — Разяпов Руслан Валитович
BIM И VR: РАЗРАБОТКА ПРОГРАММНОГО МОДУЛЯ ДЛЯ ИНТЕГРАЦИИ ИНФОРМАЦИОННОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ ЗДАНИЙ И ВИРТУАЛЬНОЙ РЕАЛЬНОСТИ
ПОВЫШЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ ПРОИЗВОДСТВА ОТДЕЛОЧНЫХ РАБОТ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ВИРТУАЛЬНОЙ И ДОПОЛНЕННОЙ РЕАЛЬНОСТИ
МЕЖДУНАРОДНЫЙ ОПЫТ И ТЕНДЕНЦИИ РАЗВИТИЯ ТЕХНОЛОГИИ ИНФОРМАЦИОННОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ ПРИМЕНИТЕЛЬНО К ЖИЗНЕННОМУ ЦИКЛУ ОБЪЕКТОВ ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОЙ ИНФРАСТРУКТУРЫ
APPLICATION OF AUGMENTED REALITY METHODS IN CONSTRUCTION
The use of virtual augmented reality (AR — augmented reality) in the construction industry based on the use of information modeling technologies (BIM — Building Information Modeling) has great prospects. An immersive augmented reality space can facilitate better interaction between clients and professionals on various technical issues related to the implementation of a construction project. When combined with the building information modeling concept, Ar technologies can improve the overall understanding of the construction process. The use of the latest augmented reality technologies allows you to work out both the entire project and its individual details as accurately as possible.
Дополненная реальность в BIM строительстве. Виртуальный редактор для инженерных коммуникаций.
The visualization of objects in the real world can be improved by combining AR as well as BIM technologies, as the interactive capabilities provided by AR software and access to BIM information data enable more intuitive solutions to maintenance and construction management tasks. This article analyzes the current state of augmented reality technologies in the construction of highways. The problems and prospects of using these innovative technologies in the construction industry are identified. The ways of applying the investigated newest technologies in the construction of highways are described.
Indicators are presented that influence decision-making on the use of augmented reality technologies. The possibility of reducing the implementation time of individual stages of investment and construction activities, taking into account the introduction of augmented reality, is considered. The examples of construction companies from different countries developing software and development companies using augmented reality technologies for marketing purposes are given. The conclusion is made about the prospects of using augmented reality in the construction of highways.
Текст научной работы на тему «ПРИМЕНЕНИЕ МЕТОДОВ ДОПОЛНЕННОЙ РЕАЛЬНОСТИ В СТРОИТЕЛЬСТВЕ»
Применение методов дополненной реальности в строительстве
Разяпов Р.В., Уфимский государственный нефтяной технический университет, Уфа, Россия
Ключевые слова: дополненная реальность, инновационные технологии, строительство, BIM проектирование.
Применение виртуальной дополненной (AR — augmented reality) реальностивстроительнойотрасли наосновеиспользованиятехнологий информационного моделирования (BIM — Building Information Modeling) имеет большие перспективы. Пространство дополненной реальности с эффектом присутствия может способствовать лучшему взаимодействию между клиентами и специалистами в различных технических вопросах, касающихся реализации строительного проекта.
В сочетании с концепцией информационного моделирования зданий технологии AR могут улучшить общее понимание процесса строительства. Использование самых новых технологий дополненной реальности позволяет максимально точно проработать как весь проект, так и его отдельные детали.
Визуализацию объектов в реальном мире можно улучшить с помощью объединения технологий AR, а также BIM, поскольку интерактивные возможности, предоставляемые программными обеспечениями AR, и доступ к информационным данным BIM дают возможность более интуитивно решать задачи обслуживания и управления строительством. В настоящей статье анализируется современное состояние технологий дополненной реальности в строительстве автомобильных дорог.
Выявляются проблемы и перспективы применения данных инновационных технологий в строительной сфере. Описываются способы применения исследуемых новейших технологий в строительстве автомобильных дорог. Представлены показатели, влияющие на принятие решений использования технологий дополненной реальности.
Рассмотрена возможность сокращения времени реализации отдельных этапов инвестиционно-строительной деятельности с учетом внедрения дополненной реальности. Приведены примеры строительных компаний из разных стран, разрабатывающих программное обеспечение, и девелоперских компаний, использующих технологии дополненной реальностей в маркетинговых целях. Сделан вывод о перспективности применения дополненной реальности в строительстве автомобильных дорог.
Application of augmented reality methods in construction
Raziapov R.V., Ufa State Petroleum Technical University, Ufa, Russia
Keywords: ugmented reality, innovative technologies, construction, BIM design.
The use of virtual augmented reality (AR — augmented reality) in the construction industry based on the use of information modeling technologies (BIM — Building Information Modeling) has great prospects. An immersive augmented reality space can facilitate better interaction between clients and professionals on various technical issues related to the implementation of a construction project. When combined with the building information modeling concept, Ar technologies can improve the overall understanding of the construction process. The use of the latest augmented reality technologies allows you to work out both the entire project and its individual details as accurately as possible.
The visualization of objects in the real world can be improved by combining AR as well as BIM technologies, as the interactive capabilities provided by AR software and access to BIM information data enable more intuitive solutions to maintenance and construction management tasks. This article analyzes the current state of augmented reality technologies in the construction of highways. The problems and prospects of using these innovative technologies in the construction industry are identified. The ways of applying the investigated newest technologies in the construction of highways are described.
Indicators are presented that influence decision-making on the use of augmented reality technologies. The possibility of reducing the implementation time of individual stages of investment and construction activities, taking into account the introduction of augmented reality, is considered. The examples of construction companies from different countries developing software and development companies using augmented reality technologies for marketing purposes are given. The conclusion is made about the prospects of using augmented reality in the construction of highways.
Рынок технологий дополненной (АR) реальности является довольно молодым, несмотря на то, что первые попытки создания устройств, позволяющих полностью имитировать реальный мир, либо дополнять его накладываемой информацией, предпринимались еще в начале 20 века. Но прогресс не стоит на месте, и на сегодняшний день инновационные технологии виртуальной и дополненной реальности используются не только в сфере развлечения и игр, но и в сфере строительства. С их помощью уже про-
ектируются различные здания и сооружения. В связи с этим актуален вопрос о возможностях и препятствиях применения данных технологий в строительной сфере [1].
Основной целью данного исследования является анализ проблем и перспектив применения технологий дополненной реальности в строительстве, в частности при проектировании и строительстве автомобильных дорог. В качестве объекта исследования выступают технологии дополненной реальности в строительстве автомобильных дорог.
Для реализации поставленной цели были определены следующие задачи:
1. рассмотреть основные понятия по теме исследования: «дополненная реальность»;
2. рассмотреть и проанализировать перспективные направления применения дополненной реальности в строительной отрасли;
3. рассмотреть и проанализировать проблемы, возникающие при применении технологий дополненной реальности в строительной отрасли [2].
В данной работе использовались эмпирические и теоретические методы исследования. Этот вид основан на чувственном восприятии, а также на измерении с помощью приборов. Это важный компонент научных исследований в областях знаний в области строительства автодорог. Он помогает определять объективные законы, в соответствии с которыми происходят изучаемые явления. В ходе исследования были проведены следующие работы: изучение разнообразных источников информации; анализ полученных сведений; наблюдение; эксперимент.
Для визуальных систем основной проблемой является распознавание образов на изображении. Это необходимо для идентификации окружающей среды, в зависимости от которой строятся виртуальные объекты. Человек мыслит категориями — некими собирательными образами, с которыми он сопоставляет видимые объекты. То же самое необходимо проделать и для систем дополненной реальности.
В настоящее время не существует систем, способных распознать любой объект. Каждая конкретная система способна идентифицировать только определенную группу объектов, определяемую назначением системы. Обзор методов идентификации объектов на изображении приводится в работе [3].
Ниже указан порядок проведения двух экспериментов, для методики сравнения проектных решений и реального объекта. Эксперименты заключались в применении разных инструментов при наложении дополненной реальности на объекты. Один эксперимент проводился в камеральных условиях -при помощи очков дополненной реальности. Второй эксперимент — на рассматриваемом строящемся объекте автодороги.
Этапы проведения эксперимента I:
1. Сканирование участка оценки сканером для получения облака точек, для последующего его использования для трёхмерного проектирования и расположения объекта.
Рис.1. Сканирование актового зала и сшивка облака точек
2. Создание трехмерной модели по облаку точек. При помощи специализированного ПО, облако точек в него подгружается и в нем проектируется будущая трехмер-
Рис.2. Создание 3D модели по облаку точек
1 AR — Дополненная Реальность [Электронный ресурс]. URL: https://habr. com/ru/ (дата обращения: 01.04.2021).
3. Загрузка трехмерной модели в очки дополненной реальности. Трехмерная модель при помощи специального конвертера, загружается в очки дополненной реальности.
Информацнонная модель Подготовка модели к публикации Очки дополненной
объекта в ПО Model Studio CS is очки реальности (VR/AR-очкн)
Рис.3. Алгоритм загрузки трехмерной модели в очки
4. Просмотр AR-сцены в очках дополненной реальности. Специалист одевает очки, сквозь них он видит реально строящийся объект и трехмерный проект этого объекта. Далее он определяет, при помощи встроенных цифровых инструментов, отклонения реальности от проектных решений.
Рис.4. Просмотр AR-сцены в очках
Результат эксперимента I:
1. Очки адекватно отображают виртуальные модели без привязки к пространству, если площадь передвижения в пределах 20-25 кв.м.
2. Некоторое семейство поверхностей (стекло, зеркало) плохо воспринимаются очками, что влияет на определение местоположения в пространстве. Если в плотную подойти к окну, модель может далеко отдалиться от очков [4].
3. При перемещении за пределами 20-25 кв.м. виртуальные модели начинают плавать в пространстве (местоположение может колебаться в некоторых пределах и модель начинает дёргаться с одной точки, на другую)
4. Пространство с большим количеством маленьких объектов, таких как деревья, знаки, не включённые в виртуальную модель, плохо влияют на определение местоположения очков.
5. Замечено, что, если реперная точка находится в области видимости или удалена от взгляда до 3-4 м, виртуальная модель достаточно точно накладывается на пространство. Как только мы отдаляемся на расстояние больше 4-5 м. Модель начинает плавать. Тем самым для больших площадных объектов, необходимо использовать несколько реперных точек на расстояние не больше 8-10 м, с обязательным внесением их в модель [5].
Так же чтобы улучшить точность отображения виртуальной модели в пространстве при перемещении на большие расстояния (больше 20-25 кв.м.) целесообразно дополнительно использовать методы позиционирования и тре-кинга по пространству не по реперным точкам, а по реальным поверхностям объектов.
Выводом эксперимента можно посчитать преимущества рассматриваемого метода, при визуальной оценке технологии строительства при помощи очков дополненной реальности:
1. Оперативное сравнение плана и факта «по месту».
2. Визуальный контроль всех деталей и конструктивных элементов.
3. Сокращение количества изменений на стройке за счет оперативного контроля.
4. Увеличение производительность труда.
5. Потенциалы развития на этапе эксплуатации объектов при постоянном пребывании работников на объекте.
AR (augmented reality) — это дополненная реальность, обусловленная наложением цифровых изображений и объектов на конкретную местность в реальном, физическом мире. Она является отличным решением для наглядной демонстрации будущих построек, поскольку добавляет контекст, накладывает проектные данные и другую информацию на изображение реального мира.
В ходе данного исследования можно отметить следующие перспективные направления применения дополненной реальности в строительной отрасли:
1. Возможность обучения сотрудников строительного процесса. Данная возможность позволяет сокращать время обучения и инструктажа, увели-
чивать их эффективность благодаря наглядности и интерактивности информации, большей вовлеченности участников в процесс [6, с.100]. Также, с помощью технологий AR сокращаются затраты на обучающий персонал и расходные материалы, необходимые при обучении сотрудников.
2. Возможность тестировать работу конструкции в виртуальном пространстве. Например, с помощью специального приложения через планшет можно наглядно увидеть, каким образом должна быть выстроена опалубка [7].
3. Возможность применять виртуальные голографические макеты. Рассматриваемый проект можно разбирать по этажам, смотреть планировки отдельных помещений, а также коммуникации и конструкции. Технология работы с такими макетами не сложная: клиент надевает очки и может работать с виртуальной голограммой. Не требуется никаких проводов и долгих установок программного обеспечения.
Виртуальный макет дает возможность взглянуть на здание с высоты птичьего полета, сравнить небоскреб по высоте с другими зданиями мира. Все это происходит за горизонтально развернутым дисплеем.
4. Возможность обсуждения проблем с коллегами в реальном времени в режиме видеоконференции. Данный формат помогает ускорить процесс проектирования: совместно увидеть возможные ошибки в конструкции и, как следствие, снизить не только затраты на создание и доработку проекта, но и время на его согласование.
5. Возможность ускорять рабочий процесс. Технологии дополненной реальности позволяют моделировать этапы производства, что с течением времени, безусловно, приведет к увеличению производительности труда, сокращению времени на проектирование объектов, систем коммуникации благодаря выявлению ошибок на ранних этапах. Также, данные инновационные технологии позволяют в режиме реального времени обновлять информацию о готовности объекта [8].
6. Возможность выявлять последовательность и проблемы установки строительных конструкций. Технология AR при совместимости с очками виртуальной реальности (смешанная реальность) позволяет выявить инженерам проблемы крепления строительных элементов.
В текущих условиях функционирования современные российские и иностранные компании, связанные со строительной отраслью, активно исследуют возможности, которые могут предоставить им технологии дополненной реальности. О росте заинтересованности данными технологиями свидетельствует график, опубликованный на сайте иностранной компании SaM Solutions. Статистические данные и трендовый анализ подтверждают тот факт, что к 2022 году ожидается увеличение в восемь раз по сравнению с
2018 годом объема рынка дополненной реальности, что, в конечном итоге, составит 209 миллиардов долларов1.
Примером использования технологий дополненной реальности может служить французская компания GA Smart Buildings, которая применила Trimble Connect при строительстве офисного здания в Тулузе. Благодаря использованию данной технологии компания смогла избежать задержек при строительстве и перерасхода средств. Работы контролировались практически в реальном времени на всех этапах строительства, что позволяло быстро выявлять отклонения от проекта [9].
Компания АШАН стала первой на российском рынке, применившей технологию смешанной (объединение виртуальной и дополненной) реальности в строительстве и дизайне своего гипермаркета. Данное здание на Пролетарском проспекте в Москве было спроектировано с использованием устройства Microsoft HoloLens, с помощью которого возможно визуализировать детальную модель будущего магазина в 3D формате еще до его постройки и оценить различные варианты расположения торгового оборудования [10].
Другим примером может служить компания ПАО «ФСК ЕЭС», которая внедрила технологию дополненной реальности при подведении электрокоммуникаций к строящимся объектам. Использование интерактивной инструкции вместо обычной бумажной документации не только позволило уменьшить процент ошибок при работе, но и сократить количество сотрудников [11].
В настоящее время строительные компании и инвесторы продолжают вкладывать миллионы долларов в технологии дополненной реальности, однако сами технологии еще не стали массовыми [12, с. 405]. В ходе исследования было выявлено, что в развитии технологий виртуальной и дополненной реальности существуют следующие проблемы, процентное соотношение которых продемонстрировано на рисунке 2:
— высокая стоимость внедрения и эксплуатация устройств (28%);
— возникновение проблем в понимании возможностей использования данных технологий (22%);
— недостаток качественного контента. Пользователи заявляют об однообразии существующего контента, его низком качестве, несовершенной реализации (20%);
— несовершенство существующих устройств (громоздкие и неудобные
2 Что такое дополненная реальность? // АЯ №х^все о дополненной реальности. [Электронный ресурс], 2017. Режим доступа: http://arnext.ru/dopolnennaya-realnost/ (дата обращения: 15.05.2021).
— сложность внедрения технологий в строительный процесс (10%);
— данные технологии не приносят очевидной пользы (7%).
Для решения многих из этих проблем можно использовать системы высокой производительности. Однако они не мобильны и зачастую доступны не каждому, т.е. напрямую их использовать нельзя. Но на базе высокопроизводительных систем можно организовать вычислительный сервис.
Таким образом, на основании вышеизложенного можно сделать вывод, что технологии дополненной реальности находят все большее практическое применение на строительных предприятиях. Данные технологии обладают рядом преимуществ: наглядность информации, доступность информации в реальном времени, интерактивность информации, упрощенная коммуникация. Оптимизация процессов жизненного цикла объекта строительства с применением технологий виртуальной и дополненной реальности может значительно сократить сроки строительства, материальные издержки и уменьшить влияние человеческого фактора.
Однако, есть и обратная сторона: данные технологии имеют довольно высокую стоимость внедрения и эксплуатацию устройств. Также, технологии виртуальной и дополненной реальности сложны в понимании их использования. Но, несмотря на минусы рассматриваемых инновационных технологий, можно считать, что в недалеком будущем они займут свое почетное место в строительной отрасли. Произойдет логический повсеместный переход от 2^ проектирования к В1М проектированию с применением технологий виртуальной и дополненной реальности, по аналогии с переходом от выполнения проекта на кульманах к 2^ проектированию на компьютерах.
В настоящие дни, пандемия нам доказала, что инновации являются неотъемлемой частью всех сфер жизнедеятельности человека. Процесс развития общества невозможно представить без уже существующих инноваций и инноваций грядущих [13]. Определённо, инновации ведут человечество к более высоким ступеням развития и повышают качество жизни человека.
В данной работе балы рассмотрена технология дополненной реальности и возможность ее применения как средство мониторинга качества строительства, что еще раз доказывает о необходимости дальнейшего углубления познания вопроса. Оба проведенных эксперимента, позволяют убедиться, что дополненную реальность, можно использовать в качестве измерительных и контрольных приборов. Метод применения дополненной реальности, позволит широко использовать ВГМ-модели при строительстве автомобильных дорог.
1. Тюнин, Е.Б. Информационные технологии Лабораторный практикум / Е.Б. Тюнин, В.Ю. Кондратьев. -Краснодар: КубГАУ 2013. — 135 с.
2. Рыбина А.В., Гаряева В.В. Анализ эффективности применения программ моделирования 3D-объектов в строительном проектировании // Научно-технический вестник Поволжья. 2018. № 5. С. 246
3. Федько Д. Что такое v-commerce и как торговля меняется под влиянием технологий AR и VR [Электронный ресурс]. URL: https://ain.ua/(дата обращения: 05.03.2021).
4. Яркова А. AR, VR и MR (Смешанная реальность) [Электронный ресурс]. URL: https://retailer.ru/ (Дата доступа: 28.03.2021)
5. Шишкин Ю. Дополненная реальность в 2019 году: что даёт AR онлайн-ритейлу [Электронный ресурс]. URL: https:// vc.ru/ (Дата доступа: 01.04.2021)
6. Agarwal U. Augmented Reality Statistics You Need to Know For 2019. Digi-Capital, August 19, 2019 [Электронный ресурс]. URL: https://radssoon.com/ (Дата доступа: 01.04.2021)
7. Яковлев, Б.С., Пустов С.И. Классификация и перспективные направления использования технологии дополненной реальности / Б.С.Яковлев // Известия Тульского государственного университета. Технические науки. — 2013. — № 3. — С. 484-492.
8. Хэммит, Ф. Виртуальная реальность / Ф. Хэммит. Перевод с англ. М.: Печать, 2005. — 104 с. (дата обращения: 05.03.2021)
9. Дополненная реальность в Российской промышленности: бесполезна или необходима [Электронный ресурс] / Полиненко С.В. — 2018. — URL: https://vc.ru/flood/32831-dopolnennaya-realnost-v-rossiyskoy-promyshlennosti-bespolezna-ili-neobhodima (дата обращения: 05.03.2021).
10. Куликов, Ю.А. Технологии дополнительной реальности — инновационная интерактивная технология в образовании / Ю.А. Куликов // Сборник инновационных тенденций развития системы образования материалы VII Международной научно-практической конференции. — 2017. №3 (32) — С. 67-69.
11. AR-жизнь: применение и перспективы дополненной реальности / Ситников А.В. — 2017. — URL: https://dtf. ru/gamedev/7800-ar-zhizn-primenenie-i-perspektivy-dopolnennoy-realnosti/ (дата обращения: 14.02.2021).
12. Гинзбург А.В. Системы автоматизации проектирования в строительстве : учеб. пос. М. : МГСУ 2014. С. 189
13. Camera calibration With OpenCV documentation OpenCV 2.4.13.7. / Lourens.M — 2017. — URL: https:// docs.opencv.org/2.4/doc/tutorials/calib3d/camera_ calibration/camera_calibration.html (Дата обращения: 10.02.2021)
1. Tiunin E.B. Information technology Laboratory workshop / E.B. Tiunin, V.I. Kondratev. — Krasnodar: KubGAU 2013. — 135 p.
2. Rybina A.V., Gariaeva V.V. Analyzing the effectiveness of 3D modeling programs in construction design // Nauchno-tekhnicheskii vestnik Povolzhia. 2018. № 5. P. 246. (in Russ.).
3. Fedko D. What is v-commerce and how trade is changing under the influence of AR and VR technologies. URL: https://ain.ua/ (Date appeals: 05/03/2021). (in Russ.).
4. IarkovaA. AR, VR and MR (Augmented reality). URL: https://retailer.ru/ (Date appeals: 28/03/2021). (in Russ.).
5. Shishkin I. Augmented reality in 2019: what gives AR online retail. URL: https:// vc.ru/ (Date appeals: 01/04/2021). (in Russ.).
6. Agarwal U. Augmented Reality Statistics You Need to Know For 2019. Digi-Capital, August 19, 2019 URL: https://radssoon.com/ (Date appeals: 01/04/2021). (in Russ.).
7. Iakovlev B.S., Pustov S.I. Classification and Perspective Directions for Augmented Reality Technology / B.S. Iakovlev // Izvestiia Tulskogo gosudarstvennogo universiteta. Tekhnicheskie nauki. — 2013. — No 3. — Pp. 484492. (in Russ.).
8. Khemmit F. Virtual reality / F. Khemmit. Translation from English. M.: Print 2005. 104 p. (Date appeals: 05/03/2021). (in Russ.).
9. Augmented reality in the Russian industry: useless or necessary / Polinenko S.V. — 2018 URL: https://vc.ru/ flood/32831-dopolnennaya-realnost-v-rossiyskoy-promyshlennosti-bespolezna-ili-neobhodima (Date appeals: 05/03/2021). (in Russ.).
10. Kulikov I.A. Additional Reality Technologies — Innovative Interactive Technology in Education / I.A. Kulikov // Sbornik innovatsionnikh tendentsii razvitiia sistemy obrazovaniia materialy VII Mezhdunarodnoi nauchno-prakticheskoi konferentsii. 2017. No 3 (32) — Pp.
67-69. (in Russ.).
11. AR-life: application and perspectives of augmented reality / Sitnikov A.V. — 2017. URL: https://dtf.ru/ gamedev/7800-ar-zhizn-primenenie-i-perspektivy-dopolnennoy-realnosti/ (Date appeals: 14/02/2021). (in Russ.).
12. Ginsburg A.V. Engineering Automation Systems in Construction: textbook. M.: MGSU, 2014, P. 189. (in Russ.).
13. Camera calibration With OpenCV documentation OpenCV 2.4.13.7. / Lourens.M — 2017. — URL: https://docs. opencv.org/2.4/doc/tutorials/calib3d/camera_ calibration/camera_calibration.html (Date appeals: 10/02/2021). (in Russ.).
В Москве подготовились к строительству нового депо Большого кольца метро
В Москве завершаются подготовительные работы к началу строительства нового электродепо «Аминьевское» Большой кольцевой линии (БКЛ) метро. Об этом сообщил заместитель мэра Москвы по вопросам градостроительной политики и строительства Андрей Бочкарев.
«В настоящее время на территории будущего электродепо «Аминьевское» завершается этап подготовки площадки к строительству. Более чем на 90% выполнены снос и демонтаж свыше 70 существующих нежилых зданий и сооружений, а также вывоз и утилизация отходов строительства и сноса, по завершении этого этапа работ строители приступят к возведению новых корпусов депо», — сказал Бочкарев. Власти назвали сроки запуска.
Источник: cyberleninka.ru
Дополненная реальность: от игрушки и оружия до революции в строительной отрасли
Cлово Augmented reality происходит от английского «дополненный» и от латинского глагола augeo — (при)умножать, увеличивать, расширять, преувеличивать. Сначала дополненная реальность (ДР) была предсказана писателями-фантастами. В отечественной литературе самый известный пример описания дополненной реальности — в чем-то пророческая сказка русского писателя Виталия Георгиевича Губарева «Королевство кривых зеркал». До всеобщей компьютеризации в ХХ веке дополненная и виртуальная реальность не выходила за рамки фантастики, экстравагантных экспериментов ученых-энтузиастов, шоу-проектов. Но в 80-е годы начинается массовый выпуск компьютеров: именно тогда виртуальная реальность (ВР) и ее частный случай — дополненная реальность ворвались в нашу жизнь в виде компьютерных игр.
Одновременно с этим новую идею берут на вооружение самые современные и продвинутые в технологическом отношении армии мира, включая российскую. Работы в этом направлении велись даже в самые трудные 90-е годы, но по понятным причинам о военных разработках нам известно далеко не все…
ДР напомнила о себе несколько лет назад, когда пришло массовое увлечение миллионов пользователей смартфонов игрой в «покемонов». Были придуманы Гугл-очки и вот, наконец, дошла очередь до строительной индустрии. Современный подход к проектированию и строительству основывается на концепции т. н. «цифрового двойника» здания (Digital Twin). Цифровой двойник в целом — это виртуальная копия того, что реально существует или должно (может) существовать.
Современный процесс проектирования с последующим строительством использует технологию BIM (Building Information Modeling). После завершения проектирования виртуальную модель здания — цифровой двойник — воплощают в виде готового сооружения. Теперь задача строителей как можно более точно построить реальный объект на основе виртуального. Вот здесь и приходит на помощь виртуальная и дополненная реальность.
В процессе строительства необходимо обеспечить как можно более точное соответствие проекту, отсутствие ошибок, строительных коллизий, экономию материала, скорость стройки и, что очень важно — строительный контроль с удобной отчетностью.
В современном виде дополненная реальность при строительстве транслируется на смартфон, планшет или ноутбук и используется непосредственно на строительной площадке. Через очки, шлем или экран устройства осуществляется связь с BIM-моделью здания, а далее происходит наложение виртуального образа на реальный строительный объект. Таким образом, если в целом ДР представляет собой проецирование виртуальных объектов на реальные, то применительно к стройке ДР есть проецирование цифрового виртуального проекта на строящееся здание с целью осуществления управления и контроля над строительством.
Для реализации этой технологии используются приложения к смартфонам и планшетам, а сам софт поставляется разными производителями.
Современные программы трехмерного проектирования, как правило, включают в себя модули ВР и ДР. Хотя далеко не все стройки перешли полностью на «цифру», процесс цифровизации идет очень быстро. ДР дает возможность не только осуществлять строительный контроль и эффективное управление ходом строительства, но и наладить эффективную отчетность.
Так, французско-российская платформа Acceleration дает возможность осуществления недельно-суточного планирования и отдельной отчетности для инвестора, которая позволяет визуализировать ход работ по проекту, включая экономические показатели. Для контроля за ходом строительства используются не только видеокамеры, но и дроны. Эта услуга весьма востребована у инвесторов и руководителей строительства.
Во время возведения здания инженер через очки ВР может видеть еще не построенные стены, коммуникации, технологические элементы, сравнивать установленные конструкции с проектом и принимать сделанную работу.
На этапе проектирования ВР и ДР помогают визуализировать объект задолго до начала строительства в актуальном окружении городской среды. Причем технология позволяет увидеть не только как тот выглядит, но также осмотреть объект со всех сторон и ракурсов, зайти внутрь, оценить эстетические и практические стороны взаимодействия с окружением.
ДР используется при отделке помещений и даже установке мебели. Наиболее продвинутые поставщики мебели уже могут показать будущий интерьер заказчику через очки виртуальной реальности и подобрать в интерьере всё, вплоть до мелочей. При правильной организации устраняются случайные ошибки, несоответствия элементов по размеру, различные коллизии (диван закрывает розетку, а дверь холодильника открывается так, что мешает проходу, и т.д.)
ДР не ограничивается только программным обеспечением и планшетами. Под дополненную реальность производится немало хардвера. Общий рынок виртуальной и дополненной реальности растет с большой скоростью: в ближайшие 4-5 лет ожидается десятикратный его рост до 45 миллиардов долларов в год.
Настоящее и будущее дополненной реальности в строительстве, наиболее вероятно, похоже на революцию, которая основательно изменила строительную индустрию. Благодаря информационным технологиям труд строителей стал более качественным, возросла скорость и снизилась стоимость возведения объектов. Процесс стройки становится более понятным и прозрачным для инвестора, а возведение очень сложных объектов перестало быть чем-то невозможным.
Можно предположить (об этом говорят прогнозы аналитиков), что в ближайшем будущем роль дополненной реальности многократно вырастет и станет общепринятым стандартом. Программы будут становиться все более простыми и доступными. Технология строительного контроля с помощью дронов будет развиваться.
Возможно, в ближайшем будущем стройка без новейших информационных технологий станет анахронизмом. А покупатели мебели не будут приходить в магазин, а сразу, на связи с интернет-порталом начнут подбирать мебель прямо в своей комнате, используя очки виртуальной реальности еще до завершения строительства. Такая ситуация, когда мы сверлим стену и попадаем в железную арматуру или электропровод, станет невозможной. Рабочий с мастерком, уровнем, прораб с папкой подмышкой уйдет в прошлое, как кассиры 70-х с деревянными счетами, а мы научимся строить объекты такой сложности, которая была недостижима в прошлом.
Мало того, архитектор уже сейчас может создать модель здания, невозможного для постройки с помощью современных материалов и технологий. Проект легко будет посмотреть, походить по его комнатам, осмотреть со всех сторон, но ждать он будет того часа, когда технологии дорастут до того, чтобы реализовать идеи архитектора. Дополненная реальность в строительстве — это фантастика из прошлого, которая стала обыденностью сегодня.
Источник: acceleration.ru
Как дополненная реальность трансформирует строительную отрасль
Строительство является одной из старейших отраслей в мире. С самых первых дней ученые и инженеры разрабатывают новые инструменты, чтобы способствовать ее развитию. Уже сейчас создаются прототипы автономных грузовиков и строительных роботов.
Неудивительно, что дополненная реальность нашла свое место среди всего этого прогресса. Например, исследователи из Virginia Tech разрабатывают интерфейс на основе дополненной реальности для мощных экзоскелетов, которые будут способствовать повышению производительности работников в промышленном секторе. Да, вы не ослышались: скоро появятся экзоскелеты с поддержкой AR.
Но даже сейчас уже есть AR решения, которые делают архитектуру, инжиниринг и строительство более простыми и эффективными.
Упрощение визуализации строительных проектов
Все больше и больше компаний используют AR моделирование, чтобы оживить трехмерные чертежи. Загрузка BIM модели в программное обеспечение и использование планшета или пары AR очков дают работникам возможность детально осмотреть и проверить трехмерный план здания.
Например, такие компании, как Daqri и Intellectsoft, используют AR технологии, чтобы реалистично рендерить BIM модели. Daqri предлагает партнерам в строительной отрасли свои флагманские смарт-очки в сочетании с набором AR приложений. Intellectsoft сотрудничает с Microsoft, чтобы использовать свою технологию на основе HoloLens.
Есть даже более простые решения, не требующие дорогостоящих AR гарнитур. Например, консалтинговая компания MLM Group использует для демонстрации своих проектов WakingApp. Приложение создает 3D-модели из чертежей всего за 30 минут. Клиенты и члены команды могут затем просмотреть модели из мобильного приложения MLM и спроецировать их поверх оригинального чертежа проекта.
Как объясняет генеральный директор WakingApp, AR технология обеспечивает клиентам больший контроль и понимание проекта. Они могут визуализировать всё до мельчайших подробностей, чтобы еще до начала строительных работ точно определить и понять, сочетаются ли предметы интерьера и поместится ли необходимое оборудование. По его мнению, в ближайшем будущем дополненная реальность позволит создавать пользовательские детали, такие как кровати или светильники, которые могут быть изготовлены на заказ для конкретного проекта.
Адекватное планирование для строительных бригад
Дизайнеры и архитекторы могут использовать эту технологию при выборе материалов и планировке территории. Когда цифровая модель накладывается на фактическую строительную площадку, рабочие получают возможность увидеть части конструкции в том виде, в каком они должны быть установлены. Они могут видеть воздуховоды и трубы еще до монтажа, а также заранее заметить части, нуждающиеся в усилении или модификации. Они также могут проводить измерения с высокой точностью, предотвращая дорогостоящие ошибки.
Дополненная реальность также позволяет накладывать поверх реальных объектов и оборудования цифровую информацию, к которой смогут получить доступ все остальные члены команды. Это повышает качество и эффективность коммуникации и совместной работы.
Повышение безопасности на рабочем месте
Строительные рабочие чрезвычайно часто получают серьезные и даже смертельные травмы. Дополненная реальность потенциально может снизить эту статистику. Например, технология позволяет рабочим видеть оборудование и строительные объекты, наложенные на еще пустую площадку. Это позволяет команде подготовиться и проверить территорию на предмет наличия угроз безопасности до официального начала работы.
Позже инспекторы могут обследовать рабочую площадку и сравнить в режиме реального времени реальную конструкцию с полномасштабной цифровой моделью. Они могут отметить любые различия, которые могут быть представлять собой опасность для работников.
Технология дополненной реальности также облегчает процесс обучения рабочих. Новые сотрудники могут тренироваться в использовании потенциально опасного оборудования в безопасной среде. Вместо голой теории, они получают практические знания и оттачивают мышечную память, что позволяет работникам учиться работать со строительной техникой быстрее и безопаснее.
Будущее дополненной реальности в сфере строительства
К 2029 году в строительной отрасли для помощи работникам уже должны появиться автономные машины и костюмы в стиле Железного человека. Дополненная реальность станет частью этого будущего. Технология поможет разработчикам визуализировать чертежи, максимально повысить эффективность и безопасность на рабочем месте. Уже сейчас она доказывает свою полезность, что гарантирует ей прочное место в этой сфере на десятилетия вперед.
Источник: vr-j.ru
VR-модели и дроны-наблюдатели: как технологии меняют стройку
Современная строительная отрасль использует передовые ИТ-технологии и инновационные материалы, которые меняют стройплощадки до неузнаваемости, позволяют удешевить процесс и использовать более экологичные материалы. РБК Тренды выяснили, какие технологии набирают популярность в отрасли.
Проектирование
BIM (от англ. building information modeling) — это виртуальное моделирование здания с комплексным представлением в цифровом виде физических характеристик объекта и его функций. BIM оценивает как само возведение здания, так и процессы, которые последуют после: оснащение, управление, эксплуатацию объекта, перспективу ремонта или сноса, то есть весь его жизненный цикл. Все составляющие и нюансы закреплены в едином проекте, а при удалении или замене какого-то элемента вся модель рассчитывается заново.
Благодаря BIM специалисты могут увидеть все проблемы и нестыковки на этапе проектирования, рассчитать смету, контролировать процесс работ, сократить материальные затраты и сроки строительства. Вся работа в BIM ведется на мобильных устройствах, к примеру, при помощи функционала PlanRadar.
Цифровые двойники
Это виртуальные точные копии физических объектов, которые призваны моделировать взаимодействие человека с окружающей средой и объектами. Компьютерная модель объединяет информацию в единую окружающую среду, которая меняется во времени. Например, двойники дают возможность проверить влияние стихийных бедствий и ЧП на объект при помощи симуляции.
Цифровой двойник можно создавать путем аэрофотосъемки с дронов, чтобы соотносить план стройки с ее реальным ходом. Начальник участка стройки может открыть актуальную трехмерную модель площадки в браузере, чтобы изучить ее состояние в деталях. Наконец, соотнесение модели с BIM посредством переноса точек позволяет видеть в программе вид и объем выполненных работ. Применение дополнительно лазерного сканера помогает оценить, стоит ли конструкция на своем месте и какие есть отклонения от проекта.
Так, «Газпром нефть» перед строительством создала цифрового двойника установки гидроочистки бензина на Московском НПЗ.
AR и VR
Технологии виртуальной реальности позволяют создать «реальное» здание в цифровой среде, используя фотографии и видео. Дополненная реальность помогает встраивать отдельные цифровые элементы в настоящую среду. Обе технологии обеспечивают проверку жизнеспособности новых конструкций и выявляют проблемы на ранних этапах стройки.
Американская CM Labs представила виртуальный тренажер для крановщиков. Он дает молодым рабочим возможность познакомиться с машинами, прежде чем попробовать свои силы в реальных условиях. Симулятор уже получил одобрение департамента строительства Нью-Йорка.
Стройка
Экзоскелеты
Роботизированные экзоскелеты призваны защищать строителей. Кроме того, их применение физически упрощает выполнение некоторых задач. Так, биомеханическая компания Ottobock из Германии и Hilti из Лихтенштейна разработали экзоскелет для строителей EXO-O1. Он вышел на рынок в 2020 году. Это экзоскелет пассивного типа — то есть, он не требует источника энергии.
Строитель надевает его на торс, и конструкция снижает вес рук за счет нагрузки на бедра. Такие экзоскелеты подходят для работы, выполняемой выше уровня плеч.
Искусственный интеллект и роботы
Программы с искусственным интеллектом помогают строителям быстро искать нужную информацию в большом объеме данных и анализировать эти данные. Обычно ИИ применяется для прогнозирования угроз безопасности, исходя из прошлых данных.
Роботы могут заменить людей в рутинных работах на стройке, а также использоваться для наблюдения за соблюдением правил безопасности. Их внедрение повышает производительность работ и безопасность строителей-людей.
Дроны осуществляют мониторинг площадок при помощи камер с высоты и выявляют опасные участки. Также на стройках используются мультикоптеры-поставщики, которые позволяют снизить загруженность объекта автотранспортом. Наконец, разработаны специальные дроны для сноса строительных элементов по окончанию проекта.
3D-печать
Согласно прогнозам, рынок бетонной 3D-печати в строительной отрасли вырастет к 2024 году до $58 млн. Такая печать обеспечивает высокую производительность и простоту в создании сложных конструкций. Готовые стройблоки можно изготавливать прямо на стройке, что снижает себестоимость производства и затраты на логистику и персонал. Новые технологии в 3D-моделировании позволяют также создавать элементы из геополимера, цемента, гипса и глины.
В России иркутская компания Apis Cor. в 2017 году разработала 3D-принтер и с его помощью построила дом. Принтер может напечатать дом полярно, без рельсовых направляющих, то есть, ему не нужны ровные поверхности для точной работы. Кроме того, он сам подготавливает пропорции смеси материала.
Инновационные материалы
Канадская компания CarbonCure Technologies производит бетонные блоки, которые абсорбируют углекислый газ. После закачки в бетон CO₂ подвергается процессу минерализации и навсегда закрепляется внутри, что делает производство такого материала экологичнее.
Сопровождение
Облачные сервисы
При использовании BIM облачные сервисы позволяют обеспечивать обмен большими объемами данных в реальном времени. Весь инструментарий, начиная от приложений для архитекторов и заканчивая системой управления проектом, доступен через облако каждому участнику проекта в любое время с мобильного устройства. Это делает разработку и корректировку проекта более оперативной и безопасной за счет защиты данных, а также снижает затраты на ИТ-инфраструктуру. Кроме того, у инженеров появляется возможность управлять несколькими стройплощадками одновременно.
Так, один из проектов инвестиционной компании Amethyst Capital, «Стройбот», представляет собой мобильное приложение для хранения и обработки данных о стройплощадке, которое использует единое удобное облачное хранилище отчетов.
Интернет вещей (IoT)
Резидент «Сколково» Gaskar Group в сотрудничестве с поставщиком софта Sigur разработал систему Exon Smart ACS, которую уже внедряют на стройках Москвы. Это бесконтактная пропускная система с технологией распознавания лиц, которая включает планшет с видеокамерой, турникет с ПО для распознавания лиц Expasoft, контроллер и программное обеспечение Sigur.
Большие данные
При строительстве объектов используются огромные массивы данных и разрозненная информация, которую нужно структурировать и анализировать. Использование Big Data, к примеру, позволяет выявить закономерности погодных или климатических условий в предполагаемом месте строительства, чтобы рассчитать лучшее время старта стройки. Также анализ больших данных дает прогнозы о целесообразности тех или иных работ, затратах и т.д.
Блокчейн
Технология блокчейн гарантирует безопасность и прозрачность процессов: обмен информацией происходит между конечными пользователями без посредника.
Безопасность данных контролируется каждым участником процесса, который отвечает за свою часть защиты информации цифровой подписью. В строительстве это работает, как правило, в формате смарт-контрактов — цифрового протокола, развернутого в сети блокчейн с целью выполнения условий договора. Все данные по проекту хранятся в одном месте, но могут отслеживаться и обрабатываться более эффективно в режиме реального времени. Это позволяет подрядчикам и субподрядчикам постоянно взаимодействовать, а инженерам быстро принимать решения, сводя к минимуму риски.
Блокчейн используется также для оплаты сделок, проверки зданий и разрешения споров сторон.
Например, платформа Coinfirm предлагает систему управления рисками контрагента, где можно отслеживать движения денежных потоков, получать аналитику и статистику по отрасли.
Источник: trends.rbc.ru