Reality Capture เทคโนโลยีในการเก็บข้อมูลโลกจริงให้มาสนับสนุนงาน BIM

ปัจจุบันการทำงานด้านการสร้างแบบจำลองสารสนเทศอาคาร BIM หรือ Building Information Modeling นั้น เป็นที่นิยมกันมากในการพัฒนากระบวนการทำงานออกแบบและก่อสร้างของประเทศไทย ซึ่งในการทำงานการสร้างแบบจำลองอาคาร ยังมีอีกเทคโนโลยีหนึ่งที่กำลังเป็นที่นิยมและมีพัฒนาการในการใช้งานกันอย่างต่อเนื่อง ซึ่งก็คือเทคโนโลยีที่เรียกว่า “Reality Capture” นั่นเอง โดยจะเป็นเทคโนโลยีที่ใช้สำหรับการเก็บข้อมูลจากโลกความเป็นจริง และนำมาใช้เป็นแบบจำลองในคอมพิวเตอร์ เป็นการใช้กล้องเลเซอร์แสกน การถ่ายภาพ หรือการใช้อากาศยานไร้คนขับหรือโดรน ในการเก็บข้อมูล และนำมาประมวลผลเพื่อให้ได้แบบจำลองที่แม่นยำ และรวดเร็ว แล้วนำผลที่ได้นั้นมาเชื่อมโยงกับกระบวนการออกแบบ และการสร้างแบบจำลอง BIM ต่อไป โดยปัจจุบัน การใช้เทคโนโลยีนี้ในการสำรวจและเก็บข้อมูลจะมีการใช้งานอยู่หลาย ๆ ลักษณะ ดังนี้

1. งานสำรวจที่ดิน
2. งานสำรวจด้านการวางผังเมือง
3. งานสำรวจพื้นที่หรืออาคาร เพื่อนำมาใช้สำหรับการปรับปรุงพื้นที่หรืออาคาร
4. งานสำรวจเพื่อการอนุรักษ์อาคาร (BIM for Heritage)
5. งานตรวจสอบคุณภาพของงานก่อสร้าง

โดยเทคโนโลยี Reality Capture จะมีการทำงานหลัก ๆ อยู่ 2 ลักษณะด้วยกัน คือ

1. Laser Scanner
2. Photogrammetry

Laser Scanner

ได้ถูกใช้งานหลักในการสำรวจอาคารเดิมที่ก่อสร้างมานานแล้ว และเริ่มมีการนำมาใช้ในส่วนที่เกี่ยวข้องกับอาคารที่กำลังก่อสร้างใหม่ ซึ่งปัจจุบันการใช้ Laser Scanner ได้กลายเป็นส่วนสำคัญที่จำเป็นของวงจรการทำงานของ BIM และทำให้ภาพรวมและประโยชน์การใช้งาน BIM มีความชัดเจนและสมบูรณ์ขึ้น โดยกล้อง Laser Scanner จะทำหน้าที่ส่งลำแสงเลเซอร์ความเข้มสูงในการวัดตำแหน่งและพื้นผิววัตถุ และมีการจับเวลาในการเดินทางจากต้นกำเนิดไปสู่วัตถุและกลับไปยังแหล่งกำเนิด โดยอุปกรณ์จะทำการวัดเวลาในการเดินทางกลับของลำแสงเลเซอร์แล้วคำนวนออกมาเป็นระยะความห่างของวัตถุนั้น

ซึ่งความสามารถของกล้อง Laser Scanner ในปัจจุบันนั้นมีความสามารถในการยิงลำแสงได้ในระดับหลายพันลำต่อวินาที ซึ่งผลลัพธ์ที่ได้จากการใช้กล้อง Laser Scanner จะให้ข้อมูลออกมาในรูปแบบที่เรียกว่า Point Cloud ซึ่งจะมีการเก็บข้อมูลค่าสีของพื้นผิวที่เป็นแบบ RGB (Red, Green, Blue) มากับการสแกนในแต่ละครั้งด้วย ซึ่งไฟล์ Point Cloud นี้ เราก็สามารถนำมาแปลงใช้กับซอฟท์แวร์ Autodesk Recap Pro เพื่อนำมาใช้กับซอฟท์แวร์ทางด้าน BIM อย่าง Autodesk Revit หรือแม้แต่จะนำมาใช้งานกับ AutoCAD ก็ได้ด้วยเช่นกัน

เทคโนโลยีของ Laser Scanner ที่นิยมใช้กันอยู่ในปัจจุบัน โดยว่ากันตามวิธีการใช้งานนั้นมีอยู่ 3 ลักษณะด้วยกันคือ 

1. Terrestrial Laser Scanner (TLS) เป็น Laser Scanner แบบตั้งพื้น
2. Mobile Laser Scanning (MTL) หรือเรียกชื่อระบบว่า Mobile Mapping System เป็น Laser Scanner ในแบบติดรถยนต์ และสามารถแสกนและเก็บข้อมูลได้ไปพร้อมกับกับรถยนต์วิ่ง
3. Handheld Imaging Laser Scanner (HILS) เป็น Laser Scanner ในแบบมือถือ และใช้งานด้วยการถือและเดินไปตามจุดต่าง ๆ ที่ต้องการทำการแสกน

Photogrammetry 

หลักการในการนำเอาภาพถ่ายหลาย ๆ ภาพมาประมวลผลในเชิงรูปทรงทางเรขาคณิต ซึ่งจะเป็นการนำภาพเหล่านั้นมาคำนวนหาจุดร่วม กำหนดตำแหน่ง และทำการสร้างรูปสามมิติขึ้นมาจากภาพถ่ายเหล่านั้น โดยเทคโนโลยี Photogrammetry นั้นสามารถจำแนกออกได้เป็น 2 ลักษณะ ดังนี้

Photogrammetry: พระพุทธรูปวัดธรรมาราม จ.อยุธยา

1. Close-range Photogrammetry คือ การใช้เครื่องมือถ่ายภาพหรือกล้องถ่ายภาพในการสำรวจวัตถุภาคพื้นดิน ด้วยการถ่ายภาพทุกมุมและโดยรอบวัตถุมาเพื่อนำมาใช้ประมวลผลต่อไป โดยจำนวนภาพก็ขึ้นอยู่กับรายละเอียดของวัตถุ ซึ่งปกติก็มักจะถ่ายภาพกันตั้งแต่ 60 ภาพขึ้นไปจนถึงระดับเป็น 1,000 ภาพ
2. Aerial Photogrammetry คือ การใช้อากาศยานไร้คนขับ (UAV) หรือ Drone ในการบินถ่ายภาพและบันทึกค่าพิกัดของภาพเหล่านั้นมาเพื่อนำมาใช้ประมวลผลต่อไป ซึ่งจำนวนภาพที่จะต้องถ่ายก็ขึ้นกับขนาดของพื้นที่สำรวจ รายละเอียดที่ต้องการ และความสูงของการบินสำรวจ

Photogrammetry: เรือสำเภาวัดยานนาวา

Photogrammetry และแปลงเป็นไฟล์ Point Cloud: วัดปริวาสราชสงคราม

2. Aerial Photogrammetry คือ การใช้อากาศยานไร้คนขับ (UAV) หรือ Drone ในการบินถ่ายภาพและบันทึกค่าพิกัดของภาพเหล่านั้นมาเพื่อนำมาใช้ประมวลผลต่อไป ซึ่งจำนวนภาพที่จะต้องถ่ายก็ขึ้นกับขนาดของพื้นที่สำรวจ รายละเอียดที่ต้องการ และความสูงของการบินสำรวจ

Photogram จากภาพถ่ายโดรน: พื้นที่มหาวิทยาลัยวลัยลักษณ์

โดยหลังจากที่ได้ภาพมาแล้วก็จะนำภาพเหล่านั้นมาใช้กับซอฟท์แวร์ เพื่อการประมวลออกมาเป็นภาพ 3 มิติ หรือในกรณีของการบินโดรนก็มักจะมีการเอาภาพ 2 มิติ หรือภาพ Ortho Photo เพื่อนำไปใช้งานต่อไป โดยลักษณะของไฟล์ที่ได้มาจากกระบวนการจัดทำ Photogrammetry จะมีพื้นผิว (Mesh) ที่สามารถนำไปประยุกต์ใช้กับซอฟท์แวร์ด้านสามมิติได้หลากหลาย ไม่ว่าจะเป็น 3ds Max และ Maya เป็นต้น หรือจะนำมาแปลงเป็นไฟล์ Point Cloud ก็ได้เช่นกัน เพื่อนำไฟล์ที่ได้แปลงเข้าสู่การจัดทำแบบจำลองสารสนเทศอาคารหรือ BIM ในขั้นตอนต่อไปนั่นเอง

โดยซอฟท์แวร์ที่ใช้สำหรับการประมวลผลหลัก ๆ ตามตัวอย่างที่กล่าวมาข้างต้น จะใช้อยู่ 3 ตัว ได้แก่

1. Autodesk Recap Pro ที่ใช้สำหรับการเปิดไฟล์ Point Cloud และนำไฟล์จากกล้อง Laser Scan หรือจาก Photogrammetry มาแปลงและนำไปใช้งานกับซอฟท์แวร์ทางด้าน BIM อย่าง Autodesk Revit, Navisworks ได้ต่อไป
2. Autodesk Recap Photo ที่ใช้สำหรับการประมวลผลงาน Photogrammetry จากภาพถ่ายผ่านระบบ Cloud ของ Autodesk
3. Capturing Reality ที่เป็นซอฟท์แวร์สำหรับงานประมวลผลด้าน Photogrammetry ในแบบ Offline ที่ใช้คอมพิวเตอร์ของเราเองในการประมวลผล

การนำไฟล์ Point Cloud เข้ามาใช้กับการสร้างแบบจำลอง BIM: อาคารคุ้มวิชัยราชา จ.แพร่

แบบจำลอง BIM ที่ได้จากการเก็บข้อมูลด้วยวิธี Photogrammetry และนำมาใช้กับ Autodesk Revit ในการสร้างแบบจำลองสารสนเทศอาคาร BIM: อาคารคุ้มวิชัยราชา จ.แพร่

การนำไฟล์ Point Cloud เข้ามาใช้กับการตรวจสอบแบบจำลอง BIM: การเคหะแห่งชาติ

บทความก่อนหน้า บทความถัดไป