Fotogrammetrie in de Bouwsector
ONDERZOEKSPAGINA (INLOG)
Over
Het toepassen van hedendaagse fotogrammetrie-technologieën in de bouwsector is aan een enorme opmars bezig. Het gevolg is dat we deze technologieën in diverse processen zien opduiken: gaande van 360 fotografie, video-opnames tot geavanceerde scantechnologie met behulp van infrarood- en LiDAR-technologie. De devices die hiervoor gebruikt worden, hebben we ingedeeld in twee categorieën: de scanapparatuur met behulp van een statief, en de drones met een interne camera.
Op basis van de verkregen input tijdens de stuurgroepvergaderingen hebben we in dit praktijkgerichte project willen inspelen op de behoefte die er speelt en mede hierdoor gewerkt aan een multidisciplinaire opzet van het speerpuntproject Fotogrammetrie in de bouwsector. De bevindingen van ons onderzoek, alsook van de uitgevoerde cases, bieden een toekomstgericht startpunt voor de verdere uitwerking van de verkregen fotogrammetrische scans en hoe deze in te zetten voor accurate metingen. De beoogde nauwkeurigheid is van de metingen is een belangrijk aspect, maar hier kan verondersteld worden dat de focus op hoge nauwkeurigheid de haalbaarheid in de adoptie van de fotogrammetrische technieken voor organisaties niet altijd ten goede komt. Dit praktijkgerichte project zal de vraag beantwoorden van realistische, haalbare meetmethodes die goed toepasbaar en financieel haalbaar zijn binnen ondernemingen. Vooral bij organisaties die willen inzetten op fotogrammetrie maar nog zoekende zijn wat betreft de implementatie van deze technologie zullen deze meetmethodes een meerwaarde kunnen genereren. Niet alleen directe voordelen die de technologie kan bieden zullen worden geschetst, maar ook hoe fotogrammetrie zich verhoudt tot de huidige ontwikkelingen op het gebied van immersive technologieën zoals Augmented Reality en Virtual Reality.
Onderzoeksproject
Tijdens dit project hebben we verschillende partijen gesproken en zijn er demonstraties en lezingen gevolgd. De stuurgroepvergadering gaf tevens verdere richting naar een multidisciplinaire aanpak. Uit deze bevragingen en gesprekken kwam het volgende naar voren:
- Mobiele en betaalbare vaste scanners worden het nuttigst bevonden
- Augmented & Virtual Reality wordt zowel buitengewoon nuttig als niet nuttig ervaren
- Toekomstperspectief is positief, mogelijkheden worden steeds groter
- De technologie wordt steeds breder inzetbaar
- Er is behoudendheid in de sector
- Het streven naar steeds hogere nauwkeurigheid is niet altijd even effectief voor de implementatie van fotogrammetrische toepassingen
Opportunities emerging strongly from the focusgroup:
- LiDAR Scanner
- Bruikbaar model na scan
- Infrarood
- Inmeten
- Geautomatiseerde verwerking
- Marktstudie
- Facility management toepassingen
- Toepassingen met de smartphone
Drones Scans
In dit project zijn meerdere scans uitgevoerd met behulp van de DJI Phantom 4 Pro drone, waaruit uiteindelijk de Hogeschool PXL – Campus Diepenbeek scan ten volle benut is en waarvan een multidisciplinair pad is uitgewerkt. Hierbij werd vertrokken vanuit de fotogrammetrische scan. Door het uitvoeren van een uitgebreide scan met een cirkelscan en dubbel grid-scan zijn er een 100-tal hoogwaardige foto’s gemaakt die in geavanceerde software zoals Pix4D verwerkt zijn. Na de effectieve vlucht neemt het softwarematig genereren van het fotogrammetrisch model, zoals een point cloud6, ongeveer een halve tot volledige dag in beslag.
Pointclouds
Deze beschikbare point cloud is vervolgens in een breed scala aan toepassingen te gebruiken, zoals in Revit en Recap, twee softwareprogramma’s die voor dit onderzoeksproject gebruikt zijn. Revit geeft de eindgebruiker de mogelijkheid om het onderstaande geometrische model in te laden en als referentie te gebruiken om een BIM model te realiseren. In dit project is er een volledig isometrisch model gerealiseerd op basis van de point cloud van de PXL – Campus Diepenbeek. Het proces wordt nog steeds als arbeidsintensief ervaren, maar het voordeel is dat met behulp van deze point cloud als referentie de as-built situatie efficiënter kan worden gerealiseerd.
Naast veelvuldige scans die genomen zijn met de scanners op statief is er gekozen voor een extra pad van het gangenstelsel van de PXL – Campus Diepenbeek. Het gehele gangenstelsel is ingescand en gegenereerd naar een geometrisch model of point cloud. Hierdoor kan deze scan gebruikt worden tezamen met de point cloud die is gegenereerd met de drone scan. De point cloud is ingeladen in het project en dit gaf ons de mogelijkheid om te controleren of deze overeenkomt met de drone scan. De afstand tussen waar de scans genomen zijn, is in dit geval bepalend gebleken om de marges tot het minimum te beperken.
Meten
Om het point cloud model in te zetten om accurate metingen uit te voeren is zowel (professionele point) cloud software als Recap te gebruiken om metingen te kunnen uitvoeren. Deze laatste heeft geavanceerdere functies met functionele hulplijnen en er is inmiddels de mogelijkheid om de diameter van buizen en/of leidingen te meten door middel van de ‘Pipe snap’ functie.
3D Modellen
Wanneer de point cloud gegenereerd is, zijn er meerdere toepassingen mogelijk, zoals het creëren van een 3D-model met texturen, zodat deze te gebruiken zijn voor uiteenlopende toepassingen die werken met 3D modellen en/of verder zijn te bewerken zoals bijvoorbeeld Blender, Unity3D, 3ds Max en Maya. Wanneer de data van de scans ter beschikking is gesteld van de eindgebruiker ligt daar de mogelijkheid tot het genereren van een 3D-model zoals bijvoorbeeld een FBX of OBJ file.
Virtual Reality
De gemaakte scan is vervolgens gebruikt in een zelf ontwikkelde Virtual Reality toepassing met behulp van Unity 3D om middels een Virtual Reality bril door de omgeving te navigeren, aangevuld met interactieve handelingen zoals het kunnen verplaatsen van objecten. Een Augmented Reality bril is gebruikt om de drone scan aandachtig te kunnen bekijken. Ook zijn er toepassingen beschikbaar om via Augmented Reality directe metingen uit te voeren en online samen te werken om zo het model met meerdere stakeholders online te kunnen bekijken en/of inspecteren.
Augmented Reality
De toepassingen voor het gebruik van 3D-modellen neemt in een versneld tempo toe en door het gebruik van dit model worden de mogelijkheden om deze in te zetten enorm vergroot. Applicaties voor mobiele apparaten zoals tablets en smartphones kunnen effectief werken met deze 3D-modellen om deze gebruiksvriendelijk weer te geven. Hierdoor kan het 3D-model eenvoudig verrijkt worden met data of biedt het de mogelijkheid om te navigeren door de omgeving/het model. Dit is volledig toepasbaar op de toenemende vraag naar immersieve technieken zoals Augmented en Virtual Reality.
Hoe kan fotogrammetrie-technologie gebruikt worden om efficiënt, effectief en kostenefficiënt een nauwkeurige geometrische meting ter beschikking te stellen voor de processen in de bouwsector?
Uit literatuurstudie, bevragingen en gesprekken kwam tijdens dit project naar voren dat de vraag naar nauwkeurige geometrische metingen groot is, maar tegelijkertijd dat de kostenefficiëntie een zeer belangrijk aspect is. Daarbinnen valt ook de complexiteit en arbeidsintensiviteit voor het uitvoeren van nauwkeurige metingen. De resultaten uit dit project zijn op een multidisciplinaire en gebruikerstoegankelijke manier uitgevoerd en daardoor breed toegankelijk in te zetten voor de eindgebruiker en binnen toekomstige projecten binnen de Hogeschool PXL. De wens om beschikbare apparaten als tablets en smartphones te kunnen gebruiken is beantwoord en een belangrijk onderdeel geworden van de uitvoering.
Daarnaast is de combinatie met professionele software essentieel om tot nauwkeurige metingen te komen, wat in de daarvoor noodzakelijke investeringen terug te zien is. Het aankopen van vaste scanners, drones en software zijn een stevige investeringskost. Wanneer de eindgebruiker al in het bezit is van de nieuwste hoogwaardige tablets en smartphones in zijn organisatie, dan kan dit worden gezien als een voordeel ten opzichte van de kostenefficiëntie.