Мобильное лазерное сканирование реферат

Обновлено: 08.07.2024

Предназначение наземных 3D сканеров для выполнения съемки различных объектов на земной поверхности. Съемка больших участков местности с воздуха в процессе полета воздушными лазерными сканерами. Анализ методов измерений наземными лазерными сканерами.

Рубрика	Геология, гидрология и геодезия
Вид	реферат
Язык	русский
Дата добавления	28.05.2014
Размер файла	24,4 K

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Министерство образования и науки Российской Федерации

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования

Виды лазерных сканеров. Принципы измерения

Студент: Ващенко С. С.

Ст. преподаватель: Сучков И.О.

1. Наземные лазерные сканеры

2. Воздушные лазерные сканеры

3. Принципы измерений

Бурное развитие технологии трехмерного лазерного сканирования, как воздушного так и наземного, ведет к появлению на рынке всё новых производителей сканеров и программного обеспечения для обработки данных сканирования.

В настоящее время компании-производители лазерных сканеров предлагают довольно широкий выбор разнообразных моделей, каждая из которых уникальна по своим техническим характеристикам. Правильный выбор лазерного сканера в соответствии с требованиями технологии работ, а в сущности, всей технологической цепочки -- от съемки до выдачи результата -- это весьма непростая процедура.

1. Наземные лазерные сканеры

Наземные 3D сканеры предназначены для выполнения съемки различных объектов на земной поверхности. Во время съемки лазерный сканер, в большинстве случаев, неподвижен, и может быть установлен на исходный геодезический пункт с известными координатами. Области применения наземных сканеров весьма разнообразны: проектирование сложных производств, архитектура, машиностроение, топография, киноиндустрия, строительство и многие другие. Объектами съемки могут являться, например, многоэтажный дом, угольный карьер, домна металлургического завода, шахта метрополитена, архитектурный памятник, кузов легкового автомобиля, скульптура и даже человек.

В настоящее время на рынке геодезического оборудования существует большое множество моделей трехмерных лазерных сканеров. Их выпускают как всемирно известные компании (Leica, Trimble), так и мало известные (Riegl, Callidus). Изготовители подходили к разработке наземных лазерных сканеров исходя из особенностей использования в той или иной области, чем обусловлены различия в основных параметрах сканеров:

· Точность измерения расстояния

· Отсчитывания горизонтального и вертикального углов

· Угловой шаг сканирования по вертикали и горизонтали

· Класс безопасности лазерного излучателя.

Воздушные лазерные сканеры устанавливаются на такие носители как самолет или вертолет и предназначены для съемки больших участков местности с воздуха в процессе полета. Так как положение и ориентация сканера непрерывно меняются, такие системы укомплектовываются GPS приемником и инерциальной системой IMU (Inertial Measurement Unit), в реальном времени измеряющими положение и ориентацию носителя/сканера в пространстве. Для повышения точности измерений координат используют базовые GPS станции, которые дают информацию для вычисления дифференциальных поправок, учитывающих погрешности распространения сигналов спутников.

Как правило, совместно со сканирующей системой, на носитель устанавливается цифровая фотоаппаратура, позволяющая производить аэрофотосъемку одновременно с лазерным сканированием.

Дальность действия воздушных сканеров - от нескольких сотен до нескольких тысяч метров. Точность фиксации отражений по высоте - 10-15 см, в плане - 1/2000 высоты полета, что обусловлено существенной дивергенцией лазерного луча. Таким образом, при съемке местности с высоты 500м, плановая точность будет не хуже 25 см. Плотность отражений обычно составляет от единиц до сотен точек на 1 кв.м и зависит от частоты генерируемых импульсов и высоты полета. Возможность фиксации нескольких откликов от каждого импульса позволяет получать лазерные отражения от поверхности земли, скрытой растительностью - т.е. восстанавливать рельеф местности там, где это невозможно сделать с помощью традиционной аэрофотосъемки.

Воздушное сканирование применяется для съемки как площадных, так и протяженных инфраструктурных объектов, таких как дороги, трубопроводы, линии электропередач и т.д. Результаты воздушной лазерной съемки применяются в проектировании, инвентаризации объектов, картографии и многих других областях.

3. Принципы измерений

наземный лазерный сканер съемка

Наземные лазерные сканеры используют 2 метода измерений:

В то время как воздушные сканеры используют только импульсный метод.

Импульсный метод

Это метод определения расстояний, основанный на точном определении времени прохождения импульса до цели и обратно. Поскольку данный метод для непосредственного измерения расстояния использует световой импульс, основное преимущество импульсных сканеров заключается в дальности выполняемых измерений (до нескольких сотен метров), которая обеспечивается достаточно высокой мощностью лазера.

Но следует обязательно помнить, что излучение таких лазеров может быть вредным для глаз. Помимо измеренного расстояния, для определения пространственного положения точки фиксируются значения горизонтального и вертикального углов поворота лазерной головки.

Точность измерений импульсными сканерами может достигать нескольких миллиметров, но с увеличением расстояния до объекта она снижается. Важно понимать то, что максимальная дальность измерения сканерами, приводимая в разнообразных рекламных буклетах и описаниях, рассчитана при отражении лазерного луча от поверхности с высоким коэффициентом отражения.

В реальных же условиях измерений почти всегда коэффициент отражающей способности поверхности сканируемого объекта оказывается ниже (борт карьера, стена здания и т.д.), соответственно уменьшается и максимальная дальность измерения.

Фазовый метод

Это метод определения расстояний, основанный на измерении сдвига фаз излучаемого и принимаемого сигналов. Так как данный метод использует модулированный световой сигнал, то для определения расстояния не требуется слишком большой мощности лазера, и поэтому расстояния могут быть измерены с точностью до первых миллиметров, однако дальность действия сканеров этого типа весьма ограничена.

Пространственное положение точек определяется точно так же, как и у импульсных сканеров. Фазовые сканеры используют безопасный для глаз лазер и поражают скоростью измерений, которая превосходит скорость импульсных сканеров в десятки, а порой и в сотни раз.

С каждым годом поистине революционная технология трехмерного лазерного сканирования завоевывает все новые отрасли и сферы человеческой деятельности и становится еше более известной и востребованной в мире измерений. Появляются новые прогрессивные модели лазерных 3D сканеров, совершенствуются и отлаживаются существующие технологии, и классифицировать их становится все сложнее.

Подобные документы

Принцип действия наземных лазерных сканеров. Классификация ошибок в результатах наземного лазерного сканирования. Использование сигнала, отраженного от поверхности объекта. Анализ точности лазерных сканирующих систем. Условия проведения испытаний.

реферат [2,0 M], добавлен 16.12.2015

Понятие съемки как совокупности измерений, выполняемых на местности с целью создания карты или плана местности. Государственные геодезические сети. Особенности теодолитной съемки. Методы тахеометрической съемки. Камеральная обработка полевых измерений.

реферат [21,7 K], добавлен 27.08.2011

Последовательность работ при теодолитной и тахеометрической съемке, составление плана участка. Рекогносцировка участка местности. Ведение записей полевых измерений в журнале, их обработка и принципы контроля. Техническое нивелирование поверхности.

отчет по практике [50,4 K], добавлен 20.10.2015

Теодолит - прибор для измерения горизонтальных и вертикальных углов. Особенности проведения теодолитной съемки, конструкция теодолитов и подготовка их к работе. Съемка ситуации местности. Теодолитный ход. Создание рабочего геодезического обоснования.

презентация [716,1 K], добавлен 19.04.2017

Аэрофототопографическая съемка (АФС) как один из видов топографической съемки, который основан на фотографировании местности сверху. Предназначение и преимущества аэрофотосъемки. Сущность, объекты и сферы применения топографического дешифрования АФС.

Здесь мы делимся самой большой ценностью наших коллег и партнёров: опытом и знаниями.
Читай, изучай и развивай свои профессиональные навыки.
Давай расти вместе!

Знания для профи

Помощь в выборе

Техподдержка и сервис

Мобильное лазерное сканирование. Самый быстрый способ сбора высокоточной информации

Помощь в выборе

Знания для профи

Введение

Основным трендом сегодняшнего рынка получения геопространственной информации становится стремительное развитие решений для мобильного сканирования. Системы и программные продукты представляют не только именитые бренды, но и новые игроки данного направления.

Для многих читателей системы мобильного картографирования (оно же Мобильное лазерное сканирование - МЛС, Mobile Mapping Systems - MMS, Mobile 3D - M3D) - достаточно новое явление в сфере геодезии и картографии. В этой статье мы расскажем, что же представляют из себя такие системы, известные так же, как измерительные системы с высокой плотностью получаемых данных - High-Definition Surveying (HDS).

Развитие системы спутникового определения местоположения, инерциальных систем, системы получения цифровых фотографий высокого разрешения, лазерного сканирования (лидаров), привело к появлению в начале 2000-х годов первых систем мобильного лазерного сканирования. В то время системы по сути были разрозненным набором компонент. За 18 прошедших лет системы стали полностью интегрированными, программное обеспечение – универсальным.

Принцип работы мобильного картографирования

Основной идеей мобильного картографирования является получение максимально возможной на сегодняшний пространственной информации об окружающем нас мире:

облаков точек (точки, которые имеют координаты в пространстве и информацию об интенсивности * отраженного сигнала);
геопривязанных изображений (в том числе панорам) высокого разрешения.

Сканирование и получение изображений выполняется с помощью системы мобильного картографирования, устанавливаемой на движущемся транспортном средстве. Система в большинстве случаев устанавливается на автомобили, но может быть установлена на судах (вместе с эхолотом ** ), железнодорожном транспорте или иной подходящей платформе.

Система мобильного картографирования Trimble MX9, установленная на легковом автомобиле

Получение данных производится автоматически на протяжении всего сеанса измерений. Дальность сканирования зависит от установленного лазерного сканера и может достигать 1 километра *** . Плотность получения информации зависит от скорости движения транспортного средства и скорости вращения зеркала в лазерном сканере и достигает уровня несколько сантиметров. То есть количество данных таково, что конечный результат позволяет иметь информацию в координатах на каждые 4 см в пространстве.

Для получения такой подробной и точной информации необходима интеграция в единую систему следующих технологий:

технология получения высокоточной траектории движения, основанной на применении спутниковых технологий, инерциальных датчиков, датчиков пройденного пути **** , SLAM ***** ;
технология лазерного сканирования (чаще всего используется один или несколько профайлеров – лазерных сканеров, вращающихся только в 1 плоскости);
технология получения панорамных снимков с их временной и пространственной синхронизацией;
программное обеспечение, которое настраивает систему и объединяет весь вышеперечисленный набор информации в единый связанный набор данных и - облако точек и панорамы.

Основой для вычисления траектории служит спутниковый приёмник (1). Влияние прерывания сигнала со спутниковых систем и пространственное изменение положение сканирующей системы (2) компенсируется инерциальной системой. Дополнительно для коррекции траектории движения транспортного средства используется датчик пройденного пути - одометр (DMI), который крепится к колесу автомобиля.

Система мобильного картографирования Trimble MX9

1 – блок траекторных измерений, включающий спутниковый приемник и инерциальный датчик

2 - лазерный сканер - профайлер

3 – панорамная фотокамера

В результате при применении современных мобильных картографических комплексов скорость измерения составляет до 2 млн. точек в секунду с детальностью полученной информации об объекте на уровне 4 см. Скорость выполнения съемки при этом составляет от 40 до 110 км/ч. Кроме этого выходным результатом являются изображения, в том числе панорамные снимки местности, с шагом порядка 5 метров.

Пример облака точек, получаемого системой мобильного картографирования

Панорамный снимок (внизу) и облако точек (вверху) в программе Trimble Business Center

Преимущества применения мобильного лазерного сканирования

Рассмотрим основные преимущества применения технологии мобильного лазерного сканирования:

основной причиной выбора системы мобильного картографирования является выполнение полевых измерений с высокой скоростью и подробностью;
применение новейших разработок позволяет получать абсолютную точность положение объектов на уровне 2.5-3 см. Аналогичную точность можно получить электронными тахеометрами или ГНСС-оборудованием, однако скорость получения информации у указанным приборов в несколько сот раз меньше. Применение же мобильного сканирования позволяет выполнять достоверные измерения в кратчайшие сроки. Например, измерение дороги длиной в 100 км занимает один полевой день;
скорость измерений на уровне нескольких миллионов точек в секунду позволяет получать плотное облако точек при высоких скоростях движения. Плотность сканирования составляет 4 см на скорости 40 км/ч и 10 см на скорости 110 км/ч. Такая детальность и подробность получения данных позволяет сократить время полевых измерений и свести к минимуму необходимость повторных выездов на объект, позволяет облегчить распознавание объектов в камеральных условиях и создавать цифровые модели рельефа и местности с высокой детальностью;

Пример данных, получаемых с системы мобильного лазерного сканирования. Отчетливо видна дорожная разметка, дренажная решётка, верх и низ бордюра

дальность измерений составляет до 400 м (до 1000 м при замене лазерного профилографа), позволяя измерять бесконтактным способом такие ранее недоступные объекты, как небоскребы или борта карьеров;

Дальность измерений – до 400 м

панорамные изображения высокой четкости являются дополнительной информацией, которая позволяет автоматически раскрашивать облака точек в реальные цвета, дополнять атрибутивной информацией ваш проект, помогать в анализе данных камеральному отделу, а также производить фотограмметрические измерения;

Панорамное изображение с фотокамеры и наложенное на него облако точек

современные системы являются независимыми от транспортного средства, позволяя легко менять транспортное средство при его поломке или аварии, или устанавливать его на другой тип, например, вместо машины использовать катер или ж/д транспорт. Установка системы занимает порядка 10-15 минут, сокращая простой оборудования и убирая необходимость в приобретении дополнительного оборудования;
дополнительные порты позволяют подключать дополнительные источники информации, такие как георадары, тепловизионные камеры, эхолоты, открывая новые возможности применения системы.

Результаты, которые вы можете получать с помощью мобильного картографирования

распознанные высокоточные (на уровне первых сантиметров) плотные облака точек;
трехмерные модели объектов;
поперечники, профили и разрезы;
развертки фасадов зданий и фасадные планы.

Система может эффективно применяться для получения пространственной информации при решении следующих задач:

проведении инженерных изыскания под строительство и реконструкцию дорог;
создание паспорта автодороги, включая ведомости дорожных объектов;
определение параметров геометрических элементов дороги (длина участка, ширина дорожного покрытия, площадь дорожного покрытия, поперечная ровность и т.д.);
получение актуальной информации о состоянии дорожного полотна с выявлением повреждений, дефектов и выделением площадей для локального текущего ремонта, а также получением оценки колейности дорожного полотна;
построение 3-мерной модели дорожной сети для создания цифровых копий транспортной инфраструктуры;
съёмка развязок, мостов, эстакад для мониторинга, определения состояния инженерного оборудования и создания их трёхмерных моделей;
определение объёмов выработки при добыче полезных ископаемых, мониторинг просадки грунта и других изменений на открытых карьерах;
мониторинг склонов в местах, где возможны процессы схода горных пород;
проектирование новых и модернизация существующих трубопроводов, мониторинг зарастания просек, кадастровый учет и определение охранных зон;
съёмка с маломерных водных судов плотин, ГЭС, гидроузлов, шлюзов, причальных стенок с одновременным получением данных о глубине, определение территорий под затопление при проектировании объектов гидроэнергетики;
съёмка подстанций и распределительных узлов ЛЭП;
съёмка ЛЭП для уточнения зоны залесенности в зонах, закрытых для полетов, или в ситуациях, когда полеты невозможны; обнаружение и анализ негабаритов ВЛ, определение центров опор, их отклонения от вертикальной оси, обнаружение повреждений элементов опор;
съёмка железнодорожных путей для создания цифровых моделей пути (ЦМП), определения фактических значений геометрических параметров железнодорожной инфраструктуры, мониторинг состояния путей, проектирования и реконструкции дорожных объектов;
съёмка тоннелей для целей мониторинга и оценки технического состояния, в том числе с возможность получения тепловизионных изображений.

Решения для мобильного картографирования: PrinCe Alpha 3D, Trimble MX9.

*Применение информации об интенсивности отраженного сигнала позволяет выделять (в том числе автоматически) области с одинаковыми характеристиками в облаках точек.

** Применение системы мобильного картографирования на судах вместе с эхолотом позволяет получать информацию как о строении дна, так и об окружающем пространстве над поверхностью воды, например, при съёмки ГЭС можно получать информацию о состоянии как плотины, так и рельефа дна одновременно.

*** Применение дальнобойных сканеров обосновано при съёмке высотных зданий

****Датчик пройденного пути позволяет улучшать точность получения траектории в сложных условиях приёма спутникового сигнала

*****SLAM - Simultaneous Localization And Mapping - технология одновременного картографирования и сшивки облаков точек

Директор по развитию компании. Твердой рукой задает вектор развития технологических решений, а зорким глазом следит за клиентским сервисом. Более 10 лет обучал студентов в ВУЗе современным технологиям.

Прикрепленные файлы: 1 файл

Документ Microsoft Word.docx

Лазерное сканирование и геоинформационные технологии

Наземное лазерное сканирование

Основные области применения:

дистанционный сбор данных исключает доступ персонала в опасные зоны;
высокая точность и детальность получаемых данных;
высокая производительность сбора данных;
простота создания детальных трехмерных моделей;
значительная экономия средств по сравнению с традиционными методами съемки.

В зависимости от задач проекта, изыскательские бригады института используют либо высокоточный фазовый сканер — 0,2 мм до 100 метров — Surphaser 25 HSX, либо импульсный сканер Riegl VZ-400 с точностью 0,5 см, но максимальной дальностью до 600 м.

Подробнее о наземном лазерном сканировании:
Описание технологии НЛС

Технология наземного лазерного сканирования применяется для получения геометрических параметров объекта и основана на измерении пространственных координат точек на его поверхности. Используя фазовый или импульсный лазерный дальномер и угломерное устройство, прибор измеряет расстояние до объекта и направление лазерного луча, а встроенное программное обеспечение пересчитывает измеренные величины в трехмерные координаты. В зависимости от модели и режима работы, сканер выполняет от нескольких тысяч до более миллиона измерений в секунду. Вращающееся зеркало или призма производит отклонение сканирующего луча в вертикальной плоскости, тем самым осуществляя вертикальную развертку сканера. Вращение сканера вокруг своей оси, с заданной скоростью, осуществляет горизонтальную развертку сканера. Результатом работы является так называемое облако точек. (рис. 1). Плотность такого облака зависит от расстояния до объекта и времени сканирования, и может достигать десятков тысяч точек на квадратный метр поверхности.

Рис.1 Облако точек, полученное с одной стоянки сканера

Высокая плотность получаемых методом НЛС данных (расстояние между соседними измеренными точками может достигать десятых долей миллиметра) позволяет получать информацию о мельчайших деталях объекта.
Большинство моделей наземных лазерных сканеров оснащено встроенной или монтируемой на специальном кронштейне калиброванной цифровой фотокамерой. Использование фотоизображений дает возможность окрашивать точки лазерных отражений в истинные цвета, что облегчает визуальное восприятие данных сканирования и может быть использовано для дальнейшего текстурирования (рис. 2).

Рис. 2 Облако точек, раскрашенное по фотоснимкам

Сканер измеряет координаты точек в собственной условной системе координат с точностью до 0.2 мм (в зависимости от модели), таким образом, для каждой стоянки прибора получается отдельное облако точек. После чего данные с разных стоянок объединяются в единое геометрическое пространство и привязываются к требуемой системе координат. Точность уравнивания (объединения) облаков точек достигает нескольких миллиметров. Измерения с нескольких сканпозиций позволяют исключить мертвые зоны обусловленные наличием предметов помех и отсутствием прямой видимости до различных частей объекта. Объединенное облако точек несет в себе полную визуальную и геометрическую информацию об объекте съемки и используется для решения широкого спектра задач.

Технология наземного лазерного сканирования существует уже более 10 лет и постоянно развивается. Специалисты отрасли за эти годы научились применять полученные с помощью сканера данные для решения широкого спектра задач. Благодаря постоянному развитию появляются все новые методики съемки и способы представления данных, способные удовлетворить растущие потребности рынка.

Использование наземного сканера, в целях создания топографического плана, позволяет сократить время полевых работ в несколько раз, а полнота получаемых данных снижает до минимума вероятность отсутствия необходимой информации. Вследствие чего повышается качество, и сокращаются сроки выполнения работ, а сырые данные сканирования могут быть использованы для контроля или при возникновении спорных ситуаций.

Рис. 3 Топографический план М 1:500, созданный по данным сканирования

Как правило, сырые данные сканирования (облака точек), являются исходным материалом, для создания топографических планов, чертежей, 3Д моделирования и т.п. Однако стоит заметить, что информация, которую содержат раскрашенные по данным фотосъёмки, лазерные точки (см. рис.2), является наиболее точной, полной и достоверной. При изготовлении любого продукта, будь то топографический план или 3Д модель, помимо удорожания материалов, неизбежно теряются детали, которые могут быть полезны заказчику. Сырые данные сканирования можно импортировать в такие популярные САПР как AutoCAD, Microstation, AVEVA, Intergraph и т.п. Существует множество инструментов для работы с облаками точек. Любые геометрические промеры, создание поверхностей, вписывание твердотельных элементов, построение сечений – вот далеко не полный перечень того, что позволяет выполнять современное ПО. Помимо специализированных функций имеется возможность использования стандартных инструментов с привязкой к точкам лазерных отражений.

Рис. 4 Использование облака точек в среде Microstation

Рис. 5 Построение сечения по облаку точек в среде AutoCAD

Основными преимуществами использования облаков точек является относительная дешевизна и оперативность их получения, а также высокая степень детализации.
Современные лазерные сканеры позволяют работать со скоростью до 1 200 000 измерений в секунду. Благодаря этому одна стоянка прибора занимает всего несколько минут, а съемка промышленной территории площадью до 5 га выполняется за один рабочий день. При этом плотность и точность получаемых данных в разы превышает аналогичную при выполнении классической инструментальной съемки. При использовании облаков точек исключается и такой процесс как моделирование, который несет в себе львиную долю временных и трудовых затрат. Кроме того при моделировании выполняется генерализация данных и часть информации опускается, в то время как облако точек сохраняет в себе весь объем данных.

Одним из видов продукции изготавливаемой по результатам лазерного сканирования являются классические двумерные чертежи и сечения. Соответствующим образом оформленные они понятны и привычны для большинства специалистов. Отчетная документация по проектам также сдается в виде чертежей. Точность и полнота данных сканирования, оперативность их получения позволяют повышать качество и достоверность результатов работ.

Рис. 6 Выполнение исполнительной съемки с использованием лазерного сканирования

Одним из основных видов продукции выпускаемой по данным лазерного сканирования остается трехмерная модель. Используя специализированный софт, создаются твердотельные или полигональные модели, в том числе ЦММ или ЦМР. Твердотельные модели в дальнейшем используются либо как основа для трехмерного проектирования, либо как материал для создания ГИС. Как и облако точек, твердотельная модель несет в себе полную геометрическую информацию об объекте, однако может быть дополнена еще и параметрическими данными.
По данным лазерного сканирования создаются модели промышленных предприятий, городских кварталов, памятников архитектуры, инженерных сооружений и многого другого.

Рис. 7 Трехмерная твердотельная модель оборудования газо-перекачивающего агрегата

Помимо прочего трехмерные модели широко используются для создания анимации или в архитектуре, для моделирования чрезвычайных ситуаций или проектирования систем безопасности предприятия.

Рис. 8 Трехмерная модель конструкций железнодорожного моста

Рис. 9 Трехмерная модель здания Казанского вокзала в г. Москва

Surphaser 25 HSX

точность, беспроводная работа, очень высокая скорость сканирования

высокая точность и плотность, низкий уровень шума, сверхвысокая скорость сканирования

Лазерное сканирование — это высокоскоростное измерение расстояния от сканера до поверхности объекта, при этом регистрируются углы замера с последующим формированием трёхмерного изображения в виде облака точек.

Виды сканирования

Чем различаются наземное, мобильное и воздушное лазерное 3D-сканирование?

Между технологиями лазерного сканирования большое различие в методике 3D-съёмки, в используемых приборах, в методах регистрации и обработки массивов измерений. Соответственно, различен и достигаемый результат измерений. И в первую очередь — по точности.

Условно, по реальной точности разных методов измерений (не точности самих приборов) и по производительности работ, типы съёмки можно охарактеризовать так:

Наземное лазерное сканирование (НЛС) работает в сантиметровом диапазоне точностей (нормально 2-4 сантиметра) и лишь при существенных усилиях можно получить 3D-съёмку лучше 1 см. В процессе съёмки исполнители перемещаются по земле, устанавливая сканер на неподвижный штатив и производя 3D-сканирование. Расположение таких станций выбирается с целью лучшего охвата измерениями деталей и элементов объекта работ. Таким образом, сканирование выполняется с любых точек (где на объекте окажется возможным установить штатив с прибором), наиболее полно и с минимумом теневых зон. Производительность сильно зависит от насыщенности объекта измерений различными элементами. В условиях низкой насыщенности можно говорить о 10-20 Га за день работ одним сканером. При съёмке насыщенных промышленных объектов порой и 1 Га бывает отличным результатом. В НЛС производительность и объём работ правильнее измерять количеством сканов, а не площадью.

Далее рассмотрим типы 3D-съёмок подробнее.

Воздушное лазерное сканирование в геодезии

Современная 3D-технология "воздушное лазерное сканирование" (ВЛС) – это качественное развитие традиционных аэрофотосъёмочных технологий. Сканирование проводится с борта летящего самолета или вертолета и позволяет за один полётный день выполнить съёмку тысяч гектар поверхности земли. Получаемые трёхмерные данные содержат полную пространственно-геометрическую информацию о рельефе местности, растительном покрове, гидрографии и расположении всех наземных объектов в полосе съёмки. При больших объёмах, стоимость работ ВЛС существенно дешевле, чем привычная топографическая съёмка тахеометрами.

Сегодня ВЛС активно используется при:

создании топографических планов различных масштабов вплоть до 1:1000;

построении цифровых моделей местности;

исследовании линейных и площадных объектов;

управлении водным и лесным хозяйством;

изучении природных и техногенных процессов;

инвентаризации земельно-имущественного комплекса;

градостроительстве, моделировании процессов развития города;

инспекции линий электропередач;

строительстве и реконструкции автомобильных и железных дорог.

Основу технологии воздушного лазерного сканирования поверхности составляет система LIDAR. Название - транслитерация английского "Light Identification, Detection and Ranging", означат получение и обработку информации об удалённых объектах с помощью лазерной сканирующей системы.

Основные характеристики системы:

Система LIDAR позволяет с воздушного судна измерять расстояния до всех видимых объектов на поверхности земли.

За одну секунду выполняется порядка 300 тысяч измерений (точек) на поверхности объектов.

Съёмка территории ведётся полосами с углом обзора порядка 60 градусов.

Результат лазерного сканирования местности и объектов: массив измерений (облако точек), представленный в единой системе координат. После постобработки - топопланы масштаба от 1:1000, трёхмерные цифровые модели местности.

Точность данных, полученных системой LIDAR, зависит от используемого оборудования, GPS-обстановки и условий полёта.

Преимущества технологии ВЛС:

Съёмка с высоты полёта позволяет получить недоступные с земли элементы объектов.

Все данные поступают сразу в цифровом виде.

Возможность получения истинного рельефа таких труднодоступных и чересчур обременительных для съемки традиционными методами мест как: тундра, пустыня, заснеженная территория.

Быстрое получение результата сканирования: массив измерений (облако точек), представленный в единой системе координат. После постобработки – топографические планы масштаба от 1:1000 и трёхмерные цифровые модели местности.

Мобильное лазерное сканирование в геодезии

Допустим, необходимо выполнить не привычную планово-высотную съёмку, а полноценную трёхмерную съёмку, например, городского района. ВЛС быстро и качественно позволяет снимать наклонно-горизонтальные поверхности площадных объектов. При этом, фронтальные поверхности объектов снимутся значительно хуже. Конечно же можно дополнить съёмку, применив технологии НЛС. Но у этих технологий существенная разница в производительности. Решение простое: система LIDAR немного трансформируется и устанавливается на автомобиль. При этом, либо увеличивается число сканирующих лазерных сенсоров, либо используется один широкоугольный. Как и в ВЛС, съемка осуществляется в постоянном движении и реальном времени. Это и есть мобильное лазерное 3д сканирование (МЛС). Система может быть установлена на любое передвижное средство, например, поезд.

Методика МЛС позволяет проводить съемку всех объектов по курсу движения транспортного средства. Здания, сооружения, дорожное полотно, уличная инфраструктура, ЛЭП, мосты, туннели и т.д. Принципы и точность съёмки схожы с ВЛС.

Работы могут производиться в любое время суток не мешая транспортному потоку. Средняя скорость движения съемочного комплекса – до 70 км/час. Так, поезд, оборудованный подобной системой, способен в течение суток отснять около 1200 погонных километров путей (в одном направлении) с шириной полосы сканирования в десятки метров. Автомобилю достаточно 2-3 раза проехать по улице, что бы получить не только дорожную инфраструктуру улицы, но и прилегающие к ней территории.

Читайте также: