Лазерное сканирование

Лазерное сканирование - это технология, позволяющая с высокой скоростью (от нескольких тысяч до миллиона точек в секунду) измерить расстояния от сканера до точек объекта и регистрировать соответствующие направления (вертикальные и горизонтальные углы) с последующим формированием трёхмерного изображения (скана) в виде облака точек.

Разлеляют три основных вида лазерного сканирования местности: воздушное, наземное и мобильное.

Воздушное лазерное сканирование (ВЛС) – один из самых эффективных и современных методов проведения инженерно-геодезических изысканий обширных территорий

Этапы воздушного лазерного сканирования:   

1. Рекогносцировка - обследование пунктов ГГС и ГНС, определение мест закладки базовых станций, пунктов ОГС и ОПВ;
2. Разработка проекта построения сети;
3. Закладка пунктов;
4. Создание пунктов опорной геодезической сети специального назначения (базовых станций) для обеспечения воздушного лазерного сканирования с использованием спутниковых геодезических систем с точностью плановых координат 4 класса и IV класса нивелирования по высоте;
5. Создание плановой опорной геодезической сети специального назначения с использованием спутниковых геодезических систем с точностью плановых координат 1 разряда;
6. Создание высотной опорной геодезической сети специального назначения с использованием спутниковых геодезических систем с точностью IV класса по высоте;
7. Создание высотной опорной геодезической сети специального назначения путём проложения ходов геометрического нивелирования IV класса
6. Создание съёмочной геодезической сети специального назначения с использованием спутниковых геодезических систем (планово-высотный опознак) с точностью плановых координат 2 разряда и технического нивелирования по высоте;
8. Определение установочных параметров аэросъёмочной аппаратуры;
9. Калибровочные процедуры;
10. Воздушное лазерное сканирование и цифровая аэрофотосъёмка;
11. Экспресс-обработка данных;
12. Полевое дешифрирование аэрофотоснимков;
13. Камеральное дешифрирование аэрофотоснимков
14. Построение цифровой модели рельефа и цифровой модели местности;
15. Создание топографических планов;
16. Создание цифровых ортофотопланов;
17. Выпуск технических отчётов

Результаты работ:   

1. Цифровые топографические планы М 1:500 – 1:10000;
2. Облака точек (десятки-сотни точек на 1 кв.м.);
2. Цифровые 3D модели рельефа;
3. Цифровые 3D модели местности;
3. Ортофотопланы с высоким разрешением (0,1-0,2 м. в пикселе)

 
Наземное лазерное сканирование (НЛС) - это самый оперативный и производительный способ получения точной и наиболее полной пространственной информации об объекте: здании, строении, сооружении, объекте культурного достояния, инфраструктуры заводских площадей, специальном сооружении
 
Суть технологии заключается в определении точных пространственных координат точек поверхности объекта. Процесс наземного лазерного сканирования реализуется посредством измерения расстояния до всех определяемых точек с помощью импульсного лазерного безотражательного дальномера

Этапы наземного лазерного сканирования:

1. Визуальное обследование объекта;
2. Определение мест размещения марок;
3. Установка, нивелирование и тестирование сканера;
4. Создание обзорной фотографии;
5. Задание зон сканирования;
6. Сканирование;
7. Регистрация точек (сшивка, уравнивание, контроль);
8. Камеральная обработка;
9. Создание твердотельных 3D моделей

Результаты работ:   

1. Облака точек (тысячи точек на 1 кв.м.);
2. Твердотельная 3D модель объекта

Мобильное лазерное сканирование (МЛС) – один из самых высокотехнологичных, на сегодняшний день, методов съемки линейно-протяжённых объектов. В отличие от НЛС, мобильное сканирование производится при движении сканера, установленного на транспортное средство.
При этом, скорость съемки совпадает со скоростью движения транспортного средства, а это - десятки километров в час. Ни один другой метод не дает такой или даже близкой производительности при сборе пространственной информации, с абсолютной точностью первых сантиметров. Мобильная сканирующая система может монтироваться на автомобилях, судах, железнодорожных платформах и других транспортных средствах. Сканирование производится вдоль траектории движения, на расстояние до нескольких сотен метров во всех направлениях. Плотность точек зависит от скорости движения и расстояния до объекта и может варьироваться от единиц до тысяч точек на 1 квадратный метр.

Этапы мобильного лазерного сканирования:

1. Бортовой GPS приемник регистрирует траекторию движения лаборатории. В последующем GPS данные подвергаются дифференциальной коррекции на основе данных неподвижной базовой GPS станции.
2. Лазерные импульсы отражаются от поверхности земли, зданий, объектов инфраструктуры и др., регистрируются приемником излучения и преобразуются в цифровую форму.
3. Продольная развертка осуществляется за счет движения платформы.
4. Инерциальная система обеспечивает измерение и регистрацию параметров угловой ориентации платформы.
5. Каждый из 2-х сканеров реализует круговую развертку в 360° и при отсутствии препятствий обеспечивает получение съемочных данных в сфере радиусом до 200 м.   Параллельно с проведением мобильного лазерного сканирования есть возможность проведения фотосъемки. Получаемые снимки привязаны к траектории движения сканирующей системы. Все получаемые в процессе съемки данные лазерного сканирования и цифровой фотосъемки поступают на блок управления, который контролирует работу лазерных сканеров и калиброванных фотокамер. Оператор управляет системой с помощью компьютера. Все данные сохраняются на сменных жестких дисках высокой надежности.

Результаты работ:  

1. Топографическая съемка линейных объектов (автодороги, железные дороги, мосты, тоннели)
2. Создание 3D моделей объектов
3. Создание продольных и поперечных профилей автодороги
4. Продольные и поперечные уклоны проезжей части
5. Цифровая модель рельефа и цифровая модель дорожного покрытия
6. Создание паспорта автодороги
7. Оценка колейности и определение продольной ровности покрытия по международному индексу ровности IRI
8. Оценка зон видимости
9. Создание ведомостей дорожных знаков, дорожных ограждений, информационных и рекламных щитов и т.д. с приложением фотоматериалов

Применение лазерного сканирования (примеры):

Архитектура:

- реставрация памятников и сооружений, имеющих историческое и культурное значение;
- создание архитектурных чертежей фасадов и интерьеров зданий и сооружений;
- разработка мероприятий по предотвращению и ликвидации последствий чрезвычайных ситуаций;
- выполнение топографической съёмки территорий, имеющих высокую степень застройки;
- создание трехмерных цифровых моделей уникальных памятников истории и культуры для реставрации и ведения базы данных

Строительство и эксплуатация инженерных сооружений:

- контроль на соответствие геометрических параметров вновь построенных объектов и проектной документации на эти объекты;
- корректировка проекта в процессе строительства;
- исполнительная съёмка в процессе строительства и после его окончания;
- оптимальное планирование и контроль перемещения и установки сооружений и оборудования;
- мониторинг изменения геометрических параметров эксплуатируемых сооружений и промышленных установок с определением величин плановых и высотных деформаций;
- обновление генплана и воссоздание утраченной строительной документации действующего объекта;
- оперативное выполнение панорамной съемки для определения видимости с различных точек наблюдения проектируемых зданий и сооружений (по «высотным ограничениям»)

Горная промышленность:

- определение объёмов выработок и складов сыпучих материалов;
- создание цифровых моделей открытых карьеров и подземных выработок с целью их мониторинга (данные об интенсивности отражённого сигнала и реальном цвете позволяют создавать геологические модели);
- маркшейдерское сопровождение буровых и взрывных работ;

Нефтегазовая промышленность:

- создание цифровых моделей промысловых и сложных технологических объектов и оборудования с целью их реконструкции и мониторинга

Судостроение:

- моделирование различного вида тренажёров
- создание двумерных и трёхмерных геоинформационных систем управления предприятием