Keyboard ALT + g to toggle grid overlay
;void(0);)
Voda a energie pro západ
Americký Kongres založil úřad pro rekultivaci v roce 1902 s cílem rekultivace vyprahlé půdy pro využití lidmi prostřednictvím zavlažování. Agentura nyní spravuje 492 přehrad v 17 západních státech a zajišťuje 10 bilionů galonů vody pro více než 31 milionů lidí každý rok. Jedná se o druhého největšího tvůrce obnovitelné vodní energie v zemi, který generuje 40 miliard kilowatthodin elektrické energie ročně.
Dnes, více než století od jejího založení, se poslání agentury vyvíjí. Kromě zajišťování zdrojů pro komunity na západě Spojených států je jejím cílem obnovení vlastního majetku zdevastovaného v průběhu času. „Tato zařízení jsou pro národ velmi důležitá,“ říká David Winslow, správce CAD a stavební inženýr úřadu pro rekultivaci v Salt Lake City v Utahu. „Naším úkolem je spravovat něco, co tu bude stovky let v budoucnosti. I když my už tu dávno nebudeme, tyto stavby budou dále stát. Ale je třeba je správně provozovat a spravovat.“
Údržba infrastruktury: globální výzva
Přehrada Glen Canyon byla dokončena v roce 1963, v průběhu celosvětového rozmachu výstavby přehrad od 50. do 70. let 20. století. V tomto období bylo každý rok dokončeno asi tisíc přehrad, včetně Vysoké Asuánské přehrady na egyptském Nilu, přehrady Kurobe v Japonsku, Idukki v Indii, přehrady Ilha Solteira v Brazílii a Contra Dam ve Švýcarsku, které zajišťují dodávku elektrické energie, vody a regulace povodní pro různé oblasti na celém světě.
V této éře neexistovaly žádné programy CAD pro vytváření těchto obrovských infrastrukturních projektů. Glen Canyon, jedna z největších betonových přehrad na světě, „byla vybudována pomocí logaritmického pravítka a trigonometrických tabulek,“ říká Winslow. „Všechny výkresy byly vytvořeny ručně na kreslicím prkně.“ Úřad pro rekultivaci se mohl spoléhat pouze na výkresové plány a kopie, takže jen velmi obtížně mohl odhadovat dopad stáří, počasí a extrémních změn vodního toku na stav přehrady.
Tento problém není pouze problémem přehrady Glen Canyon: Podle Světové banky je větší polovina z více než 58 000 velkých přehrad na světě v provozu déle než 50 let. Potřeba najít lepší nástroje pro údržbu a odolnost přehrady je globální výzvou.
;void(0);)
Nové technologické nástroje pro diagnostiku stárnoucí přehrady
Pracovníci úřadu pro rekultivaci a společnosti Autodesk společně vybrali ty nejlepší nástroje a techniky pro vytvoření podrobného 3D digitálního modelu stavby: „virtuální“ přehrady Glen Canyon. Trojrozměrná data nabízí hloubku a kontext, jaký 2D tištěné dokumenty úřadu poskytnout nemohou. Digitální data jsou navíc dynamická. Nejsou zamrzlá v čase jako staré kopie výkresů. Digitální modely lze aktualizovat, nové scénáře simulovat a změny měřit oproti původním datovým sadám pro nadcházející staletí.
3D model poskytuje úřadu pro rekultivaci obrovské množství nových funkcí, které mu pomohou se správou a údržbou přehrady Glen Canyon. Usnadňuje zjišťování, diagnostiky a opravy aktuálních škod – a umožňuje předvídat a zabránit budoucím škodám.
Ale jak vytvořit počítačový model pro stavbu, která byla vybudována před programem CAD? Odpovědí je zachycení skutečnosti.
Zachycení rozsáhlých dat z velké stavby
Funkce Zachycení skutečnosti zahrnuje shromáždění dat o objektu – vizuály a měření velikosti, tvaru a umístění – a jejich spojení do počítačového modelu. Úřad pro rekultivaci s pomocí finančních zdrojů z programu Věda a technologie požádal společnost Autodesk, aby shromáždila požadovaná data a vytvořila 3D modely, zatímco zaměstnanci úřadu sledovali postupy a procesy. V srpnu 2016 začal úřad pro rekultivaci a společnost Autodesk shromažďovat data pomocí laserových skenerů (známých jako lidar), sonarů a kamer, aby stavbu zdokumentovaly.
Tým společnosti Autodesk přehradu a její okolí nafotil a naskenoval. Jednalo se o velký projekt, který trval celý týden s 12hodinovými pracovními dny. Členové týmu pořídili snímky a míry vnitřní i vnější části vodní elektrárny, plochy přehrady po proudu i proti proudu, hřebenu přehrady, okolní krajiny a dokonce i části centra pro návštěvníky. Shromáždili 700 snímků ze skeneru lidar a tisíce fotografií a videí pořízených ze země, vody a vzduchu pomocí celého arzenálu pokročilých nástrojů.
;void(0);)
;void(0);)
;void(0);)
;void(0);)
;void(0);)
;void(0);)
Převod dat na digitální modely
Snímky Glen Canyonu zachytily překrásné vizuály a miliony datových bodů v bohatých fotorealistických 3D mračnech bodů. Fotografické modely byly vytvořeny z fotografií, které tým pořídil, sloučením překrývajících se obrázků v procesu označovaném jako fotogrammetrie. Aby bylo možné všechna tato data spojit, tým použil nástroj ReCap Pro ke kompilaci většího a komplexnějšího mračna bodů.
Po importování mračna bodů do aplikace Revit tým vytvořil 3D technický model, do kterého byly začleněny jednotlivé komponenty přehrady, od konstrukční oceli až po generátory vodní elektrárny. Tento model kombinuje staré a nové prvky a mapuje společně staré 2D výkresy pomocí rozšířených dat mračna bodů. To pomáhá uživatelům pochopit nejen součásti a díly přehrady, ale také způsob, jak do sebe jako systémy zapadají.
V konečné fázi projektu tým naimportuje technický model do aplikace InfraWorks a přidá datové proudy o výkonu přehrady v reálném čase – například kolik vody se uvolňuje a kolik energie se generuje. Výsledkem bude dynamické virtuální znázornění přehrady, které operátorům pomůže identifikovat rizika, která je třeba řešit, a příležitosti, které je možné využít.
Předvídání budoucnosti
Úřad pro rekultivaci využije dynamický 3D model přehrady Glen Canyon jako nástroj pro obsluhu a zaměstnance na všech úrovních dovedností. „Tento model nabízí několik možností využití,“ říká Winslow. Také nabízí nové možnosti vzdělávání veřejnosti: například sdílením video prohlídek virtuální přehrady, zejména v oblastech, kde se návštěvníci běžně nemohou bezpečně procházet. Agentura plánuje vytvořit podobné 3D modely také pro své další budovy, například Hooverovu přehradu v Nevadě a Grand Coulee ve Washingtonu.
Ze všeho nejdůležitější však je, že model je zásadním nástrojem k přípravě na nejistoty, která před námi leží. „Rok co rok se tok vody a počasí mění a nevíme přesně, co nás čeká v souvislosti s přítokem vody do nádrže,“ říká Winslow. „Snažíme se pochopit, jak můžeme nejlépe přivádět vodu pro budoucnost národa – ne pouze pro zbytek tohoto století, ale mnohem déle.“ Dynamický 3D model je, dle jeho dalších slov, „nástrojem, který lze použít v mnoha různých oborech, abychom v nadcházejících letech naše zařízení lépe spravovali.“
;void(0);)
3D model založený na milionech datových bodů poskytuje přesnou vizualizaci přehrady a jejího okolí.
;void(0);)
Technologické nástroje s globálním dopadem
V dnešní době se obsluha přehrad po celém světě potřebuje připravit na nejistou budoucnost. Vznikají tedy programy na obnovu přehrad podobného roku výroby jako Glen Canyon. Patří mezi ně například africká přehrada Kariba dokončená v roce 1959, kalifornská Oroville Dam dokončená v roce 1968 a australská Burdekin Falls Dam dokončená v roce 1987. Další vládní programy na rekonstrukce přehrad probíhají v Indonésii, Indii, Arménii a Vietnamu. Proces vytvoření 3D modelu, který se poprvé uskutečnil na přehradě Glen Canyon, dle Winslowa „může pomoci vlastníkům a obsluze přehrad po celém světě odvádět lepší práci při provozu a správě jejich zařízení pro budoucnost.“
Pro Glen Canyon a další stárnoucí přehrady, nemluvě o stárnoucích elektrárnách, mostech, přístavech a dalších součástech kritické infrastruktury, patří zachycení skutečnosti a 3D digitální modely mezi dynamické nástroje, které pomáhají vizualizovat zařízení, sledovat jejich stav a předvídat budoucí výkon. Výsledkem je lepší, cenově výhodnější údržba, která pomáhá prodloužit životnost infrastruktury.
