Współczesna geodezja i kartografia coraz częściej wykraczają poza klasyczne opracowania mapowe, koncentrując się na tworzeniu cyfrowych bliźniaków (ang. digital twin). Są one cyfrowymi, wielowymiarowymi reprezentacjami rzeczywistych obiektów, które łączą dane geometryczne, semantyczne i funkcjonalne. Takie zintegrowane środowisko danych umożliwia analizę, symulację, zarządzanie i rozwój obiektu.

Taki sam, ale cyfrowy 

Pracownicy i studenci Wydziału Geoinżynierii są na bieżąco z nowymi technologiami i możliwościami, jakie stwarzają. Stąd też zaliczenie przedmiotu mobilne systemy pomiarowe nie odbyło się w postaci tradycyjnego kolokwium, a realizacji interesującego projektu, który nie dość, że pomógł nabyć przydatnych umiejętności, to jeszcze był przygodą samą w sobie. Mowa o przygotowaniu cyfrowego bliźniaka budynku przy ul. Heweliusza 5 w Kortowie.

– Studenci są już inżynierami, a więc mogli wykorzystać dotychczasową wiedzę oraz potencjał nowoczesnych technologii w zakresie cyfrowego pozyskiwania i rekonstrukcji danych przestrzennych. Chodziło o to, aby kompleksowo odwzorować zarówno zewnętrzną bryłę budynku, jak i jego wnętrze, wraz z wyposażeniem. Szczególnym wyzwaniem okazała się integracja danych pochodzących z różnych źródeł – o odmiennej gęstości chmury punktów, dokładnościach pomiarowych oraz różnych układach współrzędnych – wyjaśnia w rozmowie z „Wiadomościami Uniwersyteckimi” dr inż. Tomasz Templin.

W trakcie pracy wykorzystano podejście Reality Capture, rozumiane jako cyfrowe pozyskanie danych przestrzennych bezpośrednio z rzeczywistego obiektu z wykorzystaniem różnorodnych sensorów pomiarowych oraz koncepcję Scan-to-BIM, polegającą na przekształceniu chmury punktów w parametryczny model informacji o budynku (ang. Building Information Modeling, BIM).  

Choć głównym celem było wierne odtworzenie rzeczywistego obiektu w koncepcji digital twin, studenci mogli również puścić wodze fantazji, realizując własne pomysły na to, jak ten budynek może wyglądać. W przygotowanych modelach pojawiły się zatem m.in. propozycje dodatkowego wyposażenia (np. stół bilardowy w garażu budynku), alternatywne aranżacje stylistyczne (np. przekształcenie obiektu w formę „górskiej chatki”) czy implementacja modelu w środowisko gry Minecraft, które stanowi przykład popularyzacji danych przestrzennych w kulturze popularnej.

Z myślą o praktyce 

Realizacja takiego projektu to oczywiście przede wszystkim nabywanie praktycznych i zarazem nowoczesnych umiejętności, które w przyszłości bez wątpienia przydadzą się studentom na rynku pracy. Ale takie cyfrowe bliźniaki budynków znajdują również swoje konkretne, praktyczne zastosowania.

– Cyfrowy bliźniak powstaje w celu wspierania zarządzania obiektem w całym jego cyklu życia – od etapu projektowania, przez realizację i eksploatację, aż po modernizację lub likwidację. Umożliwia on monitoring stanu technicznego budynku, planowanie zmian, analizę wariantów przebudowy oraz efektywne zarządzanie pracami związanym z bieżącym utrzymaniem – wyjaśnia dr inż. Tomasz Templin.

Projekt jest przykładem nowoczesnego kształcenia inżynierskiego, w którym wiedza teoretyczna z zakresu geodezji, fotogrametrii i skaningu laserowego znajduje bezpośrednie przełożenie na tworzenie funkcjonalnego, wieloformatowego cyfrowego bliźniaka obiektu rzeczywistego.

Nad bliźniakiem budynku przy ul. Heweliusza 5 pracowali m.in. Julia Leszczyńska oraz Jakub Kościelski. Podkreślają, że udział w takim przedsięwzięciu był wartościowy przede wszystkim dlatego, że mogli szlifować nie tylko kompetencje pomiarowe, ale również umiejętność integracji danych.   

– Ciekawe było to, że mogliśmy wykonywać wszystkie czynności przy tym projekcie – skanowaliśmy budynek, opracowywaliśmy i integrowaliśmy dane, później tworzyliśmy bryłę budynku i ją meblowaliśmy – podkreślają studenci, a Jakub Kościelski dodaje, że wiedza zdobyta na studiach inżynierskich była niezbędna: – Na pierwszym stopniu studiowaliśmy geoinformatykę, gdzie mieliśmy przedmioty, na których uczyliśmy się umiejętności potrzebnych do modelowania budynków, np. na przedmiocie modelowanie 3D.

– To prawda, wcześniej zdobywaliśmy wiedzę z poszczególnych zagadnień, np. modelowania 3D czy skaningu, a teraz mogliśmy to wykorzystać i połączyć – dodaje Julia Leszczyńska.

Dobry wybór

Zarówno Jakub Kościelski, jak i Julia Leszczyńska już wkrótce podejdą do obron prac magisterskich, co oznacza, że studia na Wydziale Geoinżynierii dobiegają dla nich końca. Oboje uważają, że był to efektywnie spędzony czas.   

– Studia bardzo mi się podobały, ponieważ mieliśmy duże możliwości pracy z najnowocześniejszym sprzętem i oprogramowaniem oraz wykorzystaniem ich w praktyce. Wykładowcy zawsze służyli radą i dzielili się z nami wiedzą. Mieliśmy również kontakt z firmami, dzięki czemu mogliśmy załatwić sobie praktyki czy staże i dowiedzieć się, jakie są aktualne trendy na rynku pracy. To z pewnością nie był zmarnowany czas! – mówiła Julia Leszczyńska.

– Zgadzam się z Julią. Podczas studiów mogliśmy zdobyć wiedzę z wielu różnych dziedzin związanych z pozyskiwaniem i opracowywaniem danych – m.in. batymetrii, geodezji satelitarnej, teledetekcji itp. Daje nam to wiele możliwości dalszego rozwoju, a to jest bardzo cenne. Ja także nie żałuję wyboru kierunków – to było bardzo dobrych pięć lat – dodał Jakub Kościelski.

Warto również odnotować, że w zespole naukowym geomatyki i nawigacji satelitarnej prowadzone są obecnie prace nad modelowaniem obiektów historycznych i odtwarzaniem ich wyglądu z wykorzystaniem rzeczywistości rozszerzonej oraz wirtualnej (ang. augmented/Virtual Reality, AR/VR). Powstała aplikacja mobilna, która pozwala wizualizować w czasie rzeczywistym historyczny wygląd Starego Miasta w Olsztynie.

Wydział Geoinżynierii Uniwersytetu Warmińsko-Mazurskiego oferuje kształcenie na sześciu kierunkach studiów: budownictwie, geodezji i kartografii, geoinformatyce, gospodarce przestrzennej, inżynierii środowiska oraz turystyce i rekreacji.  

mw