Point Cloud Data กับการออกแบบสถาปัตยกรรม

ต่อจากบทความที่แล้วเรื่อง “งานสำรวจด้วย Laser Scanner” และ “Point Cloud Data กับ AutoCAD Civil 3D”

คราวนี้จะเป็นการนำข้อมูลจาก Laser Scanner มาใช้กับงานทางด้านสถาปัตยกรรม ด้วยโปรแกรม Revit Architecture

การใช้การสำรวจด้วย Laser Scanner สำหรับอาคาร ในตอนนี้มักจะใช้กับการอนุรักษ์ ร่วมกับการ Renovation อาคารสถานที่เก่า ที่ไม่สามารถหาพิมพ์เขียว หรืออาคารที่มีการปรับปรุงเปลี่ยนแปลงไปมาก และไม่ได้แก้ไขแบบพิมพ์เขียว เช่นอาคารเก่า ที่มีอายุ 30 – มากกว่า 100 ปี หรืออาคารโรงพยาบาลเก่า  ที่มีการปรับปรุงเปลี่ยนแปลงห้องต่างๆ การเดินสายไฟ สายอุปกรณ์ สาย oxygen ปรับเปลี่ยนอุปกรณ์ทางการแพทย์ ฯลฯ หลายต่อหลายครั้ง เมื่อต้องการอนุรักษ์อาคารเดิม และต้องการปรับปรุงอาคารไปด้วย การสำรวจโดยใช้อุปกรณ์ Laser Scanner จึงเป็นทางเลือกใหม่ในปัจจุบันที่สามารถเก็บรายละเอียดได้ครบ ทำการนำเสนอในรูปแบบ 3 มิติ สามารถทำการตรวจแบบที่แสกนแบบ real time walk thru ได้ และสามารถนำข้อมูลการสำรวจใช้งานร่วมกับโปรแกรมออกแบบรุ่นใหม่ เช่นใช้กับโปรแกรม Revit Architecture ออกแบบใน BIM concept แบบ 3 มิติ ซึ่งจะกล่าวถึงขั้นตอนต่อไป

บทความนี้จะขอกล่าวเป็น Conversion Series เพราะจริงๆแล้ว Work flow การทำงานก็คือการนำข้อมูลเดิมที่มี มาทำการ Convert จากข้อมูลเดิมให้เป็นข้อมูล CAD ที่นำไปใช้งานต่อ (ออกแบบ และเขียนแบบ) ได้นั่นเอง และบทความมีความยาวเล็กน้อย

การเก็บข้อมูล
เป็นขั้นตอนหนึ่งของการทำงาน เป็นการเตรียมข้อมูลเพื่อนำไปใช้ในการออกแบบ

การออกแบบอาคารใหม่ การเตรียมข้อมูลก็เป็นแบบหนึ่ง เช่น การเตรียมข้อมูล Location บรรยากาศและภูมิอากาศ พื้นที่บริเวณที่จะก่อสร้าง เงื่อไขการออกแบบ ความต้องการของลูกค้า ฯลฯ จากนั้นก็จะเข้าสู่ขั้นตอนการนำข้อมูลเหล่านั้นมาประมวลผลและออกแบบ

การปรับปรุงอาคารเก่า การเตรียมข้อมูลจะเป็นการหาข้อมูลแบบที่ออกแบบไว้แล้ว จะยากง่ายขึ้นกับข้อมูลที่สามารถหาได้  ปกติก็คือพิมพ์เขียวแบบของอาคารนั่นเอง แต่ถ้ามีแบบพิมพ์เขียวก็ต้องดูว่าเป็นกระดาษหรือ CAD file ถ้าเป็น CAD file เป็น format อะไร AutoCAD หรือ Micro station เป็นต้น มีความทันสมัย (Updated) มากน้อยแค่ไหน ซึ่งส่วนมากแบบมักไม่ทันสมัย แต่ถึงแม้ไม่ทันสมัยก็ยังดีกว่าไม่มี หรือแย่กว่านั้นคือไม่สามารถหาได้ (โดยเฉพาะอย่างยิ่งกับอาคารที่อายุ 50 ปีขึ้นไป) ดังนั้นจึงเป็นที่มาของการเข้าสำรวจในพื้นที่เพื่อเตรียมข้อมูลเพื่อการออกแบบ ถ้าไม่มีก็ต้องเริ่มวัดกันใหม่ ด้วนเทคโนโลยีที่ปรับเปลี่ยนไปที่กล่าวไปแล้วในบทความก่อน จากแถบวัด เรื่อยมาจนพัฒนามาเป็น Laser Scanner ที่มาช่วยงานให้เร็วขึ้น ถูกต้องแม่นยำ และนำไปออกแบบต่อได้มีประสิทธิภาพขึ้น

การแปลงข้อมูล (Conversion)

แต่ข้อมูลที่ได้จากการแสกนแบบ 2D CAD กับ 3D Laser Scanner Data มี Workflow ต่างกันตรงที่การแปลงข้อมูล (Conversion) เพราะเป็นข้อมูลคนละแบบกัน

-         แปลงข้อมูลภาพ (Raster to Vector Conversion)

เป็นการทำงานกับภาพอิมเมจ หรือที่เรียกว่า Raster File ที่แสกนเข้าในคอมพิวเตอร์ จากนั้นใช้โปรแกรมแปลงจากภาพ (Image / Raster) ให้เป็น Vector เพื่อเอาไปเขียนแบบหรือออกแบบต่อไป โดยการทำงานจะสามารถทำได้ 3 แบบคือ Manual, Semi-Automatic และ Automatic ขึ้นอยู่กับโปรแกรมที่นำมาใช้งาน Conversion

ในที่นี้มาเรียนรู้เรื่อง Image และ Conversion กันสักหน่อย

Raster  ภาพอิมเมจ หรือที่เรียกว่า Raster File คือชุดของจุดหรือพิกเซล (Dot / Pixel) ที่ประกอบกันขึ้นมาเป็นรูปภาพ ข้อมูลเหล่านี้จะเกิดขึ้นเมื่อเราสแกนแบบวาดที่เป็นกระดาษ, blueprint หรือรูปภาพ
ภาพ Raster (Raster Image) มี 3 ชนิดหลักๆคือ
 
Bitonal  คือภาพลายเส้นสองสี โดยส่วนใหญ่จะเป็นสีขาวดำ เรียกอีกชื่อหนึ่งว่า Binary

Garyscale คือภาพที่มีเชด (shade) ของสีเทา เช่นภาพที่สแกนเป็นภาพขาวดำ

Color คือภาพที่มีหลายสี เช่นภาพถ่ายทางอากาศสี ภาพถ่ายดาวเทียมสี เป็นต้น

ข้อมูลเวคเตอร์ (Vector Data) สร้างจากการคำนวณทางคณิตศาสตร์ (Mathematical equations) ในการสร้างเส้น, ส่วนโค้ง และวัตถุอื่นๆ  ข้อมูลเวคเตอร์ โดยปกติประกอบด้วย จุดที่แสดงคุณสมบัติทางเรขาคณิตอย่างชัเดจน ข้อมูลเหล่านี้จะถูกสร้างเมื่อเราวาดรูปวัตถุเหลานั้นด้วยโปรแกรม CAD เช่นโปรแกรม AutoCAD

โปรแกรม Conversion มีหลายชนิด หลายความสามารถ และหลายระดับราคาตั้งแต่ฟรีจนถึงหลักแสนซึ่งขึ้นอยู่กับความสามารถ และ functions ที่ต้องการนำมาใช้งาน และมีทั้งที่ทำงานแบบ Stand alone ด้วยตัวเอง และที่ทำงานบนโปรแกรม CAD
แต่ก่อนจะนิยมใช้โปรแกรมแบบ stand alone เช่น Photoshop เพราะไม่มีโปรแกรมทางด้านภาพให้ใช้มากนัก ซึ่งโปรแกรมไม่ได้ถูกออกแบบมาทำงานด้านออกแบบ CAD จึงไม่ค่อยสะดวกในด้าน functions ที่ CAD ต้องการ แต่ถ้า function ทางด้านภาพโปรแกรมมีให้ใช้ได้ตามมาตราฐานอยู่แล้ว ดังนั้นจึงทำงานกันคนละครั้ง เช่น ใช้โปรแกรมภาพแก้ไขปรับปลี่ยนภาพ แล้ว import เข้าโปรแกรม CAD เพื่อวาดเส้น ถ้าต้องการแก้ไขภาพใหม่ก็กลับไปที่โปรแกรมภาพทำการแก้ไขใหม่ จากนั้นกลับเข้าโปรแกรม CAD ทำการ Import ภาพใหม่เข้ามาเพื่อวาดเส้นต่อ การทำงานกันคนละครั้งกับ CAD ทำกลับไปกลับมาระหว่างโปรแกรม ทำให้ Work Flow ไม่สัมพันธ์กันและไม่ค่อยสำดวกนัก ต่อมาเมื่อมีโปรแกรมที่ทำงานบน CAD ทำให้สามารถทำงาน CAD และงานภาพไปพร้อมกันทำให้ทำงานสะดวกขึ้น มี Functions ทั้งงานภาพและงาน CAD ที่สามารถใช้พร้อมกัน ทำให้ทำงานสะดวกมากขึ้น เช่นระหว่างที่ใช้ CAD กำลังวาดเส้นต้องการประบแก้ภาพ จาก Colour เป็น ขาวดำ เพื่อนำไป Trace ลายเส้น ก็สามารถใช้คำสั่งปรับแก้ได้ทันที และใช้ function ของ CAD วาดเส้นต่อ โดยไม่ต้องออกจากโปรแกรม CAD เป็นต้น

(To be continue)