Застосування алгоритмів сегментації наземного лазерного сканування для підвищення точності розрахунку площ архітектурних об’єктів

Abstract

У статті розглядається проблема підвищення точності розрахунку площ архітектурних об’єктів на основі даних наземного лазерного сканування (НЛС). Мета дослідження – розробка методу обробки хмари точок, що дозволяє мінімізувати метричні похибки без побудови повноцінної 3D-моделі, а саме для підвищення точності вимірювання площі шляхом доповнення заданого виробником алгоритму обробки даних лазерного сканування додатковим сценарієм використання стандартних інструментів для мінімізації і контролю похибок вимірювань на прикладі матеріалу сканування відновленої після обстрілів житлової будівлі. Такі об’єкти є особливо складними для вимірювань, оскільки вони характеризуються наявністю нетипових деформацій, структурних пошкоджень, відхилень стін від вертикалі та складною геометрією залишкових руйнувань. У таких умовах застосування стандартних, повністю автоматизованих шаблонів обробки даних є вкрай неефективним і часто призводить до хибних результатів. Саме з урахуванням економії часу на обробку матеріалу, ключовим елементом є підготовка хмари точок для вимірювання геометричних параметрів, а не 3D-моделі. Методологічною основою роботи стали загальнонаукові та спеціальні методи дослідження, зокрема формально-логічний, системно-структурний, метод аналізу та узагальнення наукових джерел та практики судово-експертної діяльності. Дослідження виконано на матеріалі сканування житлової будівлі, відновленої після ураження дроном. Запропонований метод базується на поєднанні алгоритму сегментації Region Grow у середовищі Leica Cyclone 3DR зі статистичним аналізом гістограм відхилень для верифікації побудованої апроксимуючої площини. Ключовим елементом підходу є ізоляція «довірчої зони» точок, що належать до цільової площини, замість суб’єктивного вибору оператором. Наукова новизна полягає у комплексному підході до дослідження відсканованої множини точок як самостійного об’єкта судово-експертної діяльності, визначенні ключових проблем їх дослідження, та оцінки отриманих результатів. У висновках підкреслюється, що застосування запропонованого методу дозволяє отримати достовірні результати з похибкою ±0,002 м, яка відповідає рівню точності LOA 40 (Level of Accuracy) за міжнародним стандартом USIBD (U.S. Institute of Building Documentation). Практична цінність роботи полягає у можливості застосування результатів як юридично верифікованої доказової бази в судовій експертизі, а також для розрахунку реставраційних кошторисів та оцінки збитків. Запропонований підхід суттєво скорочує час обробки порівняно зі стандартним Scan-to-BIM-процесом і забезпечує об’єктивність вимірювань на складних архітектурних об’єктах.