Лазерное сканирование (LIDAR)

Такие данные называются Terrain – это созданная на основе TIN поверхность с переменной разрешающей способностью, построенная на основе измерений, сохраненных в виде пространственных объектов базы геоданных. Они обычно создаются лидарами и фотограмметрическими источниками. Наборы данных Terrain относятся к базе геоданных, в наборах данных объектов с объектами, используемыми для их создания.

К обычным классам пространственных объектов, которые функционируют как источники данных для Terrain, относятся:

• Мультиточечные классы пространственных объектов Облака точек 3D, созданные из источника данных - типа лидар.
• 3D точечные и линейные классы пространственных объектов, созданные на фотограмметрических рабочих станциях, использующих стереоизображения.
• Границы территории изучения, используемые для определения границ набора данных Terrain.

Правила набора данных Terrain контролируют, как используются объекты для того, чтобы определить поверхность.

Погрешность оборудования составляет не более 1-2 мм. Это очень высокий показатель в сравнении с традиционными измерительными технологиями.

Наземное лазерное сканирование — самый современный метод исследования в полевых условиях. Это новая технология, которая позволяет избежать ненужных трат при дальнейшем проектировании и строительстве. В сложных случаях он является единственно возможным способом получить точную информацию о конфигурации объекта, например, в труднодоступных местах. С помощью лазерного сканирования можно создать актуальную цифровую модель, отображающую состояние объекта в деталях.

При повороте сканера по горизонтали на 180° обеспечивается сканирование полной сферы за исключением поля под самим устройством. После обработки компьютером облака данных становятся известными расстояния до точек и их координаты, создается визуальная модель окружающего пространства в режиме реального времени. Количество точек в массиве может достигать нескольких десятков миллионов, поэтому изображение предмета в режиме реального времени максимально точное и достоверное.

Чтобы объединить отдельные сканы в единое поле точек, используется специальные марки.

При обработке все сканы объединяются — сшиваются — с получением облака точек, содержащего подробную информацию о параметрах здания. Это конечный продукт полевых работ. В дальнейшем его можно применять для различных целей — трехмерного моделирования объекта, определения его геометрии, уточнения деформаций частей или отдельных конструкций.

Перед традиционными методами — тахеометрической съемкой или обмером лазерной рулеткой — 3D сканирование обладает следующими преимуществами:

• Быстрые сроки получения;
• Получение большого количества информации об объект;
• Высокая скорость и точность измерения;
  
• Полнота полученной информации;
  
• Простота применения оборудования;
  
• Применение результатов съемки в различных целях;
• Проводить работы не только днем, но и ночью;
• Дистанционное получение данных, обеспечивающее безопасность съемки труднодоступных участков;
• хранится в электронном виде, что позволяет использовать для реконструкции, модернизации или контроля деформаций зданий, конструкций и сооружений.

К недостатком можно отнести следующее:

• Невозможность съемки при отсутствии видимости.
• Сложности при сканировании стеклянных конструкций или абсолютно гладких поверхностей.
  
• Нет геодезической привязки. Самостоятельно определить свои географические координаты сканер не может, поэтому требуется использование других геодезических приборов — тахеометра или GNSS приемника.
• Зависимость от погодных условий.
  

Съемка ведется из нескольких точек установки сканера. Предварительно выставляются необходимые настройки для проведения измерений в автоматическом режиме с заданной дискретностью (шагом лазерного луча)

Трехмерное моделирование используется для создания цифровых моделей объектов:

• подлежащих реконструкции или капитальному ремонту, со сложными объемно-планировочными решениями, нерегулярным шагом осей, переменной этажности;
• являющихся культурным наследием;
• лифтовых шахт, коллекторов;
• промышленных объектов сложной конфигурации;
• сооружений нефтегазового комплекса (градуировка резервуаров и другое).

• НЛС применяется для высокоточного сканирования небольших объектов;
• ВЛС рационально использовать для изучения больших участков площадью от 1000 Га или густо застроенных территорий;
• МЛС хорошо справляется со сканированием автомобильных трасс, железных дорог и других объектов транспортной инфраструктуры, имеющих линейную конфигурацию.

• Подвижная платформа, поглощающая удары и тряску

• Одометр – прибор для измерения пути, пройденного транспортным средством

• Блок управления, интерфейс пользователя и специализированное ПО для управления процессом съемки

• Лазерный сканирующий блок (один или несколько – в зависимости от поставленных задач)

• Интегральная навигационная система GPS/IMU - инерциальная навигационная система IMU

• Цифровые камеры высокого разрешения

• Базовая станция или сеть базовых станций GPS и приемные устройства глобальных навигационных спутниковых систем

Мобильное лазерное сканирование - один из самых высокотехнологичных современных методов съемки, применяемых на сегодняшний день. Результаты съемки позволяют получить высокоточную цифровую модель местности, которая является основой геоинформационных систем, используемых для решения широкого спектра отраслевых задач.

• Транспортная инфраструктура • Города и населенные пункты • Объекты энергетики • Крупные промышленные предприятия • Инфраструктура портов и гаваней • Карьеры и открытые горные выработки

• Топографическая съемка (масштаб 1:500 и мельче) • Сбор данных для создания тематических ГИС • Проектирование, реконструкция, строительство объектов транспортной системы • Анализ технического состояния опор и проводов контактной сети, дорожного полотна, придорожной инфраструктуры • Определение критической близости растительности к контактной сети и иным объектам дорожной инфраструктуры • Выявление несанкционированного строительства и хозяйственной деятельности в полосе отвода • Инвентаризация и паспортизация объектов дорожной инфраструктуры • Оптимизация дорожного движения • Мониторинг и поддержка состояния дорожного покрытия и придорожных объектов инфраструктуры • Определение колейности и объемов ремонтно-восстановительных работ дорожного покрытия • Контроль реальных объемов и качества работ по укладке или восстановлению дорожного покрытия • Выбор маршрутов для провоза крупногабаритных грузов • Проектирование расширения дорог и обустройства придорожной инфраструктуры. • Архитектура и градостроительство, планирование и управление территориями. • Уточнение расположения различных элементов местности и объектов инфраструктуры • Определение мест возможного размещения рекламных конструкций. • Анализ соответствия нормативным требованиям расположения существующих рекламных конструкций • Учет и паспортизация рекламных конструкций. • Сбор и актуализация данных для реставрации, реконструкции объектов • Обновление крупномасштабных топографических планов дорожной городской сети, проспектов и площадей, уличной городской застройки • Съемка растительности (кустарников, деревьев и т.п.) • Съемка и определение геометрических параметров воздушных коммуникаций (провода, трубопроводы и т.п. над улицами и дорогами) и многоуровневых сооружений (мосты, эстакады и т.п.) • Взаимная увязка инженерных сооружений при проектировании на насыщенных в инженерном отношении территориях • Ведение имущественного учета и паспортизация административных и жилых зданий • Создание трехмерных моделей городов высокого разрешения • Создание виртуальных картин проектируемых объектов, оценки их эстетической ценности, гармоничного вписывания в существующий городской ландшафт • Решение задач комплексного формирования застройки, транспортной, инженерной и социальной инфраструктур и благоустройства городов, оценки степени пространственной целостности • Максимально точный ландшафтно-визуальный анализ города с высоты человеческого роста • Оперативный обмер зданий и сооружений. Создание моделей и обмерных чертежей фасадов зданий и сооружений • Инвентаризация и паспортизация линий электропередачи • Определение провиса проводов, геометрии опор и иных геометрических параметров • Выявление мест критической близости растительности к линиям электропередачи • Моделирование и паспортизация энергоузлов и подстанций • Определение объемов выполненных работ на открытых горных выработках и карьерах • Безопасное производство регулярных маркшейдерских замеров • Определение объемов складов

I этап: Подготовка к съемке • Выбор маршрута съемки • Выбор мест установки базовых станций • Установка системы на транспортное средство II этап: Съемка - Сбор данных • Проверка и контроль конфигурации системы • Сбор и хранение данных системы • Управление запоминающими устройствами большой емкости • Анализ и визуализация данных измерений с привязкой к системе координат • Контроль качества получаемых данных • Сохранение истории съемки, параметров съемки, действий операторов Результаты съемки: Исходные данные лазерного сканирования Исходные данные видеокамер Исходные данные положения и ориентации от системы INS/GNSS Исходные данные, полученные от базовых станций GPS На данном этапе используется программное обеспечение, отвечающее за сбор данных и входящее в блок управления комплекта мобильной сканирующей системы производителя. III этап: Первичная обработка Первичная обработка данных выполняется программным обеспечением, входящим в комплект мобильной сканирующей системы производителя и программным обеспечением постобработки данных INS/GNSS. • Получение данных траектории и положения в системе WGS84 • Комбинация данных лазерного сканирования и траектории, координатное преобразование • Визуализация, калибровка и коррекция данных сканирования • Визуализация и корректировка видеоизображения • Статистический анализ привязки, проверка соответствия заданным параметрам точности IV этап: Постобработка данных Обработка данных на этом этапе может выполняться любыми программами обработки точек лазерного сканирования, классификации и CAD моделирования, таких производителей, как AutoDesk, Bentley Microstation, Terrasolid, Intergraph и т.п. Обработка данных может включать: • Классификацию точек лазерного сканирования по соответствующим слоям («земля – не земля», «гидрография», «дороги», «железные дороги», «растительность», «сооружения», «провода», «опоры», «контактная сеть» и т.п.; • Создание 3-D векторных моделей объектов съемки • Создание моделей рельефа земной поверхности • Создание нарезки единой ортомозаики на всю полосу съемки • Создание цифровой модели местности • Трехмерное моделирование объектов: o создание виртуальных моделей местности и объектов; o создание видеоматериалов, панорам, анимации; o создание фотосхем; • Создание таблиц результатов тематической обработки: o оценка геометрического качества строительства трасс; o построение профилей дорог; o расчет поперечных и продольных углов наклона трассы; o расчет негабаритных размеров; o расчет зон видимости; o определение объема выполненных земляных работ; o определение объема использованных строительных материалов (песок, щебень); o определение объема и площади дорожного покрытия; o проверка качества дорожного покрытия (волнообразность, наклонность, колейность).