Scanere cu laser. Comparație între sondajele tradiționale și scanarea laser

Care este diferența dintre sondajele 3D: NLS, MLS, VLS?

Există o mare diferență între tehnologiile de scanare cu laser în tehnica de fotografiere 3D, în instrumentele folosite, în metodele de înregistrare și procesare a tablourilor de măsură. În consecință, rezultatul de măsurare obținut este diferit. Și în primul rând - în ceea ce privește precizia.

În mod convențional, în ceea ce privește acuratețea reală a diferitelor metode de măsurare (nu acuratețea instrumentelor în sine) și productivitatea muncii, tipurile de sondaje pot fi caracterizate după cum urmează:

Aș dori să remarc faptul că, în ceea ce privește toate tipurile de sondaje cu laser: o creștere a preciziei și a detaliilor duce la o creștere semnificativă atât a măsurilor tehnice, cât și a costurilor cu forța de muncă și, prin urmare, la o creștere a costului muncii. Prin urmare, în termeni de referință, nevoile reale ar trebui comparate cu mai multă atenție cu bugetul unui anumit proiect. Adică, teza „Trebuie să fotografiați absolut totul și cât mai precis posibil” - aceasta se va dovedi întotdeauna costisitoare. Dar iată detaliile: „Suntem interesați de structurile de construcție portante cu o precizie de 4 cm.” - estimarea va fi imediat de 2-3 ori mai mică.

Tehnologia modernă 3D „scanarea cu laser aeriană” (ALS) este o dezvoltare calitativă a tehnologiilor tradiționale de fotografiere aeriană. Scanarea se efectuează de la bordul unui avion sau elicopter zburător și vă permite să cercetați mii de hectare de suprafața pământului într-o singură zi de zbor. Datele tridimensionale rezultate conțin informații spațiale și geometrice complete despre teren, acoperirea vegetației, hidrografie și locația tuturor obiectelor de la sol în zona de inspecție. Pentru volume mari, costul lucrării VLS este semnificativ mai ieftin decât sondajul topografic obișnuit cu stații totale.

Astăzi, VLS este utilizat în mod activ pentru:

realizarea planurilor topografice la scari variate pana la 1:1000;

construirea de modele digitale de teren;

studiul obiectelor liniare și areale;

gospodărirea apei și a pădurilor;

studierea proceselor naturale și artificiale;

inventarul terenurilor și complexului imobiliar;

urbanism, modelarea proceselor de dezvoltare a orașului;

inspecții la liniile electrice;

construcția și reconstrucția drumurilor și căilor ferate.

Baza tehnologiei VLAN este sistemul LIDAR. Titlu - transliterație engleză „Identificarea, detectarea și măsurarea luminii”, înseamnă primirea și procesarea informațiilor despre obiecte îndepărtate folosind un sistem de scanare laser.

Principalele caracteristici ale sistemului:

Sistemul LIDAR permite unei aeronave să măsoare distanțe până la toate obiectele vizibile de pe suprafața pământului.

Într-o secundă, se efectuează aproximativ 300 de mii de măsurători (puncte) pe suprafața obiectelor.

Teritoriul este cercetat în benzi cu un unghi de vizualizare de aproximativ 60 de grade.

Rezultatul scanării laser: o serie de măsurători (nor de puncte), prezentate într-un singur sistem de coordonate. După post-procesare - topoplanuri la scară 1:1000, modele digitale tridimensionale de teren.

Acuratețea datelor obținute de sistemul LIDAR depinde de echipamentul utilizat, de mediul GPS și de condițiile de zbor.

Avantajele tehnologiei VLS:

Fotografierea de la o altitudine de zbor vă permite să obțineți elemente de obiecte care sunt inaccesibile de la sol.

Datorită minimului de „puncte oarbe” orizontale - detalii ridicate ale materialelor.

Capacitatea de a obține adevărata relief a unor locuri atât de greu accesibile și prea împovărătoare pentru fotografiere cu metode tradiționale precum: tundra, deșert, teritoriu acoperit de zăpadă.

Obțineți rapid rezultate de scanare: o serie de măsurători (nor de puncte), prezentate într-un singur sistem de coordonate. După post-procesare - planuri topografice la scară 1:1000 și modele digitale tridimensionale de teren.

Scanare cu laser mobil

Să presupunem că este necesar să nu se efectueze sondajul obișnuit la mare altitudine, ci un studiu tridimensional cu drepturi depline, de exemplu, a unei zone urbane. VLS vă permite să fotografiați rapid și eficient suprafețele orizontale înclinate ale obiectelor din zonă. În același timp, suprafețele frontale ale obiectelor vor fi fotografiate mult mai rău. Desigur, puteți completa filmarea folosind tehnologia NLS. Dar aceste tehnologii au o diferență semnificativă de performanță. Soluția este simplă: sistemul LIDAR este ușor transformat și instalat pe mașină. În acest caz, fie numărul de senzori laser de scanare crește, fie se folosește unul cu unghi larg. Ca și în VLS, scanarea se realizează în mișcare constantă și în timp real. Aceasta este scanarea laser mobilă (MLS). Sistemul poate fi instalat pe orice vehicul, cum ar fi un tren.

Tehnica MLS vă permite să fotografiați toate obiectele de-a lungul cursului mișcării vehicul. Clădiri, structuri, suprafețe rutiere, infrastructură stradală, linii electrice, poduri, tuneluri etc. Principiile și acuratețea topografiei sunt similare cu VLS.

Lucrările pot fi efectuate în orice moment al zilei, fără a interfera cu fluxul de trafic. Viteza medie a complexului de filmare este de până la 70 km/h. Astfel, un tren echipat cu un astfel de sistem este capabil să capteze aproximativ 1.200 de kilometri liniari de șine (într-o singură direcție) cu o lățime de bandă de scanare de zeci de metri într-o zi. Este suficient ca o mașină să conducă pe stradă de 2-3 ori pentru a obține nu numai infrastructura rutieră a străzii, ci și zonele adiacente acesteia.

MLS este utilizat în următoarele domenii:

întreținerea drumurilor;

industria energiei electrice;

planificare urbană

amenajarea teritoriului;

Departamentul Locuințe și Utilități;

construcția conductelor;

monitorizarea mediului;

monitorizarea situatiilor de urgenta.

Avantajele tehnologiei MLS:

Sistemul de scanare mobil acoperă uniform cu măsurători (un nor de puncte) tot ceea ce cade în câmpul vizual.

Lucrările pot fi efectuate în orice moment al zilei, fără a interfera cu fluxul traficului.

Viteza medie a complexului de filmare este destul de mare și se ridică la 60-70 km/h.

Utilizarea MLS vă permite să economisiți timp și costuri cu forța de muncă atunci când examinați obiecte extinse și blocuri.

Tehnologia vă permite să faceți primele măsurători pe un nor de puncte la doar câteva ore după fotografiere.

VLS și MLS sunt bune pentru ridicări topografice de suprafețe mari. În locurile în care utilizarea lor nu este practică (din cauza preciziei scăzute, în interiorul clădirilor și structurilor, în locuri cu detalii sporite), tehnologia de scanare cu laser terestră (GLS) este utilizată cu succes. Metodele NLS fac posibilă supravegherea nu numai a exteriorului, ci și a interiorului structurilor complexe de inginerie.

NLS astăzi este cel mai eficient mod de a obține informații precise și complete despre parametrii geometrici ai unui obiect. Scanarea la sol este utilizată la topografia clădirilor, podurilor, pasajelor aeriene, a comunicațiilor aeriene, a atelierelor de fabrică, a instalațiilor energetice, a obiectelor liniare, pentru a construi un model de relief și ridicarea topografică a zonelor locale de teren.

Scanarea se realizează din punctul de instalare a trepiedului (stație), vederea este de 360*320 de grade. De regulă, un obiect este scanat de la mai multe stații. Folosind metodele clasice de geodezie, datele LS sunt reduse la un sistem de coordonate unificat. În funcție de condiții, aproximativ o sută de stații pot fi finalizate la fața locului cu un singur scaner într-o zi. La fiecare stație, zeci de milioane de măsurători de obiecte sunt efectuate automat cu o precizie de 1-5 mm. Densitatea de acoperire milimetrică a măsurătorilor (puncte) permite chiar și cele mai mici elemente ale obiectului să fie detaliate în sondajul final (nor de puncte).

Rezultatul sondajului: un nor de puncte format din miliarde de măsurători precise ale obiectului studiat într-un sistem de coordonate dat. Este imposibil să se obțină un astfel de rezultat într-un interval de timp comparabil prin orice alte metode. Un nor de puncte este un model tridimensional real al subiectului fotografiat. Norul de puncte poate fi folosit pentru a face orice măsurători liniare și unghiulare, efectuându-le pe un computer obișnuit. Prin vectorizarea unui nor de puncte, puteți obține un model 3D al unui obiect într-un mediu de design familiar, de exemplu, în AutoCAD sau AVEVA.

Tehnologia NLS este aplicabilă în următoarele domenii:

energie;

industria petrolului și gazelor;

productie industriala;

minerit;

industriale şi inginerie civilă;

inginerie Comunicare;

fier şi drumuri auto;

arhitectura, arheologia, conservarea monumentelor si siturilor istorice.

NLS este indispensabil în proiectarea și reconstrucția obiectelor, deoarece este o sursă de informații fiabile despre obiect și împrejurimile acestuia.

Avantajele tehnologiei NLS:

Rezultatul scanării laser: o gamă uriașă de măsurători (nor de puncte), prezentate într-un singur sistem de coordonate. După post-procesare - modele digitale tridimensionale, secțiuni și desene la scară 1:1.

Cel mai înalt detaliu al materialelor rezultate.

Viteză mare de colectare a datelor.

Toate datele sunt primite imediat în formă digitală.

Precizia înregistrării scanărilor în norul de puncte general este de aproximativ 10 mm.

Filmarea are loc de la distanță, ceea ce elimină riscul de rănire a personalului din zonele periculoase de producție.

Astăzi, majoritatea software-ului de proiectare au capacitatea de a încărca și de a utiliza nori de puncte pentru a modela și urmări coliziunile în timpul procesului de construcție. Folosind norul de puncte obținut ca urmare a fotografierii cu laser, puteți modela elementele unui obiect cu rezultatele prezentate în orice mediu de proiectare asistată de computer: Autodesk, AVEVA, Bentley, ESRI, Intergraph și altele.

Exemple de alegere corectă a tipului de imagistică laser

Este posibil să obțineți desene de fațadă folosind datele MLS? Este posibil, totuși, ca acuratețea și densitatea să nu îndeplinească cerințele pentru fotografia de fațadă. În plus, echipamentele și resursele implicate vor fi de 7 ori mai scumpe decât resursele NLS. Este necesar să folosiți tehnologia NLS.

Este posibil să obțineți un plan la scară 1:2000 al viitorului rezervor al HA Boguchanskaya folosind tehnologia NLS? Este posibil, dar va fi ineficient. O aeronavă cu echipament VLS la bord va scana mai rapid, reducând în același timp semnificativ costul muncii datorită costurilor reduse ale forței de muncă.

Ce tehnologie să folosești pentru a obține un plan uniform la scară 1:500 teren 50 de hectare pentru constructii viitoare? Pentru aceste lucrări, orice medicament va fi ineficient în ceea ce privește costurile forței de muncă. Astfel de obiecte sunt realizate de topografi obișnuiți folosind metode clasice de geodezie.

Este posibil în timpul recuperării? documentatie executiva echipamentul unui atelier de uzină de gaz, ne putem descurca cu geodezie simplă și nu folosim scanere laser scumpe? Este posibil, dar o astfel de muncă va necesita de mii de ori mai multă muncă și va fi asociată cu multe erori umane. Rezultatul va fi o creștere semnificativă a costului muncii.

Există proiecte în care este posibil să se utilizeze împreună toate cele trei tehnologii de droguri? Da, orice combinație este posibilă, deoarece lucrarea este efectuată într-un singur spațiu de coordonate. De exemplu, folosind tehnologia VLS, au scanat teritoriul orașului Penza dintr-un avion, apoi, deplasându-se pe străzi, folosind tehnologia MLS dintr-o mașină, au scanat fațadele clădirilor și infrastructurii, apoi, folosind tehnologia NLS, au scanat a scanat interioarele caselor și clădirilor de pe un trepied. Folosind metode geodezice, toate cele trei tablouri de măsurare sunt reduse la un singur CS, iar tabloul generalizat va deveni un model tridimensional detaliat al orașului la data efectuării lucrărilor de măsurare (levée).

În prezent, tehnologiile laser moderne sunt din ce în ce mai utilizate atunci când se efectuează lucrări geodezice. Scanarea laser se bazează pe capacitatea unui fascicul laser de a fi reflectat de obiectele de la sol sau de suprafața pământului. Scanare cu laser vă permite să înregistrați absolut toate caracteristicile reliefului și să obțineți rapid vizualizarea tridimensională chiar și a obiectelor greu accesibile.

În total, în geodezie sunt utilizate două tipuri de lucrări: scanarea laser la sol și aeropurtată.

Scanarea laser terestră vă permite să obțineți planuri nivel inalt detalierea, precum și crearea modelelor tridimensionale ale obiectelor.

În scanarea cu laser în aer, scanerul laser este plasat aeronave, această metodă este folosită în diverse industrii- de la industria petrolului și gazelor până la construcția drumurilor.

Scanarea tridimensională cu laser face posibilă fotografiarea continuă a unui obiect la viteză mare și vă permite să efectuați o cantitate mare de lucru cu diverse obiecte într-un timp scurt, inclusiv:

cladiri si structuri;

întreprinderi cu o structură complexă, inclusiv întreprinderi chimice, complexe de prelucrare a petrolului și gazelor etc.;

auto şi căi ferateși dotări rutiere, inclusiv poduri, pasaje supraterane, zone adiacente;

minerit deschis și închis;

situație și teren.

Scanarea laser tridimensională este cea mai recentă tehnologie, care are avantaje precum o reducere semnificativă a timpului de lucru pe teren, o înaltă calitate și un studiu detaliat. În același timp, costul lucrărilor geodezice efectuate în conformitate cu această tehnologie este foarte apropiat de prețul metodelor tradiționale. Primul rezultat al scanării este un nor de puncte, care poartă maximum de informații despre obiectul studiat, fie că este vorba despre o clădire, o structură inginerească, un monument de arhitectură etc. Folosind norul de puncte în viitor, este posibil să se rezolve diverse probleme:

obținerea unui model tridimensional al unui obiect;

obținerea de desene, inclusiv desene de secțiune;

identificarea defectelor și diverse modele prin comparație cu modelul de proiectare;

determinarea și evaluarea valorilor deformației prin comparație cu măsurătorile efectuate anterior;

obţinerea de planuri topografice digitale utilizând simultan fotografiere aeriană şi scanare laser aeropurtată.

Atunci când efectuează sondaje topografice ale siturilor industriale complexe folosind metode tradiționale, executanții se confruntă adesea cu faptul că anumite măsurători necesare sunt ratate în timpul lucrului pe teren. Abundență de contururi, un număr mare de obiecte individuale și piese mici duce la greșeli inevitabile. Materialele obtinute prin scanare laser contin cele mai complete informatii despre datele metrice ale subiectului chestionat, excluzand erorile subiective ale inspectorului.

Topografia este procesul de măsurători geodezice la sol efectuat pentru a întocmi hărți și planuri. La fotografierea orizontală, se determină poziția relativă în plan a contururilor și a obiectelor - situația terenului. Dacă, pe lângă situație, terenul este fotografiat, atunci sondajul se numește topografic. Cele mai multe aplicații ridicările topografice la scară largă sunt utilizate ca bază geodezică pentru proiectarea arhitecturală și a construcțiilor: 1: 500, 1: 1000,

1: 2000, 1: 5000 .

Unul dintre tipurile de ridicare topografică a solului efectuată cu ajutorul teodoliților sau taheometrelor este ridicarea taheometrică.

Topografia taheometrică este utilizată pentru realizarea de planuri sau modele digitale de teren ale amplasamentelor la scară largă pentru menținerea cadastrului imobiliar de stat, pentru planificarea așezărilor rurale, proiectarea alocărilor de terenuri, măsuri de recuperare și control al eroziunii, trasarea structurilor liniare etc.

Înainte de ridicarea taheometrică, pe baza rețelei geodezice existente, se construiește o rețea de topografie la o densitate de puncte care asigură poziționarea pasajelor taheometrice în zona de sondaj cu respectarea cerințelor tehnice prezentate în Tabelul 2.1. Prin urmare, justificarea sondajului pentru ridicarea taheometrică include construirea de rețele de triangulație, trilaterație, poligonometrie, traverse de teodolit, oferind zonei de sondaj puncte geodezice de densitatea necesară.

Tabelul 2.1 - Cerinte tehnice la aşezarea pasajelor taheometrice

Sondajul taheometric electronic este utilizat eficient pe teren plat deschis, când vizibilitatea de la punctul inițial de inspecție se deschide până la o distanță de 1...2 km. Datorită gamei semnificative a taheometrului, costurile cu forța de muncă pentru elaborarea justificării sondajului sunt reduse.

Eficiența economică a sondajelor taheometrice electronice este, de asemenea, determinată în mare măsură de conexiunile procesului tehnologic. Prima variantă corespunde schemei clasice de ridicări topografice la sol, în care principalele procese tehnologice se înlocuiesc succesiv. Echipa topografică este formată din două persoane. Informațiile de serviciu și metrico-semantice sunt înregistrate pe suporturi tehnice. Aceștia prelucrează rezultatele măsurătorilor și întocmesc planuri topografice pentru ridicări taheometrice electronice, în principal în condițiile producției staționare de birou.

Cea de-a doua versiune a sondajului taheometric electronic diferă de prima prin faptul că materialele de sondaj sunt prelucrate pe baza unei echipe de teren, atunci când decalajul dintre munca de teren și cea de birou nu depășește câteva zile.

A treia varianta raspunde in principiu noua schema organizarea muncii în care se desfășoară simultan principalele procese de sondaj (de teren și birou). În același timp, numărul brigăzii topografice crește cu o persoană datorită organizării unui post de birou de comandă și control la fața locului în cea mai apropiată localitate de obiect, cu transferul la acesta a funcțiilor de înregistrare a informațiilor pe un tehnic. mediu, prin prelucrarea lui pe măsură ce sosește și afișarea lui pe planuri topografice întocmite imediat.

Simultaneitatea muncii de teren și de birou se realizează prin organizarea comunicării radio între toți participanții la sondaj și procesarea acestuia la birou. Comunicarea se realizează cu ajutorul radiourilor mobile. În acest caz, operatorul taheometru controlează mișcarea lucrătorului cu reflectorul în jurul obiectului sondajului, primește informații semantice de la locul unde este instalat reflectorul și o transmite împreună cu informațiile metrice către postul de comandă și control. Operatorul postului biroului de comandă și control, aflându-se în cea mai apropiată zonă populată (sau caroseria unui vehicul special) față de obiect, nu numai că primește și prelucrează informații metrico-semantice, dar și gestionează activ densitatea setului de pichet, închiderea „petelor albe” din sondaj, iar în cazurile necesare, impune ca operatorul taheometrului să stabilească pichete de control etc. Colectarea și afișarea simultană a pichetelor de topografie pe planuri topografice compilate elimină dezavantajele inerente relevărilor taheometrice convenționale. În același timp, datorită razei lungi de acțiune a taheometrului, aria de inspecție efectuată de la o singură instalare a dispozitivului crește semnificativ și, ca urmare, scade nevoia numărului de puncte de justificare a sondajului.

Tehnologia de ridicare taheometrică electronică face posibilă prezentarea planurilor topografice atât sub formă grafică tradițională, cât și sub formă de modele digitale de relief și relief, adică într-o formă convenabilă pentru execuție în sistemele automate de proiectare.

La topografia, proiectarea, construirea și exploatarea structurilor inginerești, este, de asemenea, necesară cunoașterea terenului.

Fără cunoașterea terenului, este imposibil să se proiecteze căi ferate și autostrăzi, canale de drenaj (drenaj și irigare), structuri hidraulice, aerodromuri, șantiere, așezări, baraje, câmpuri de rotație a culturilor și alte obiecte.

Cunoașterea reliefului se exprimă în primul rând prin cunoașterea semnelor tuturor punctelor caracteristice ale terenului.

Determinarea înălțimii punctelor de teren și a cotelor dintre ele este scopul nivelării.

Nivelarea este un tip de lucrare geodezică, în urma căruia se determină diferențele de înălțime (cote) ale punctelor de pe suprafața pământului, precum și înălțimile punctelor deasupra suprafeței de referință acceptate.

În funcție de instrumentele și metodele utilizate, se disting următoarele tipuri de nivelare: stereofotogrammetric, barometric, hidrostatic, automat, geometric și trigonometric.

Nivelarea geometrică se bazează pe utilizarea unui nivel care asigură o poziție orizontală a liniei de vedere. Nivelarea geometrică poate fi efectuată și folosind o stație totală.

Dacă este necesar să se transmită înălțimi pe distanțe mari, se realizează pasaje de nivelare, formate din mai multe stații interconectate. Prin stabilirea cursurilor de nivelare din prima până la a patra clase de precizie, se creează o rețea unificată de nivelare de stat, care este baza la mare altitudine a tuturor lucrărilor geodezice din țară. Punctele rețelei de nivelare de stat sunt fixate pe sol cu semne permanente - repere și repere, marcajele lor sunt publicate în cataloage speciale.

Pentru dezvoltarea rețelei de nivelare de stat pentru lucrări topografice și geodezice se pregătesc cursuri de nivelare tehnică.

Cursurile de nivelare tehnică sunt așezate folosind metoda de nivelare geometrică „de la mijloc”. În acest scop, se folosesc niveluri tehnice și de precizie.

Nivelarea tehnică se realizează într-o singură direcție. Lungimea maximă a cursei tehnice de nivelare depinde de înălțimea secțiunii de relief h și este de 1 km la h = 0,25 m; 4 km la h = 0,5 m.

La supravegherea unui șantier, precum și la măsurarea obiectelor de arhitectură, justificarea altitudinii este, de regulă, un curs de nivelare așezat de-a lungul punctelor unui curs de teodolit - un curs de nivelare a teodolitului.

În unele cazuri, nivelarea tehnică se realizează la determinarea înălțimii vârfurilor pătratelor construite pe sol.

Să luăm în considerare sfera lucrării atunci când amenajăm un curs de nivelare.

Punctele comune pentru stațiile de traversare adiacente sunt numite puncte de legătură. În cazurile în care diferența de înălțime dintre puncte nu permite măsurarea de la o stație, este selectat un punct de legătură suplimentar - punct x și, în consecință, o stație suplimentară. Dacă există puncte de inflexiune caracteristice ale reliefului în aliniamentul dintre punctele de legătură, acestea sunt nivelate. Astfel de puncte sunt numite intermediare sau pozitive.

Procedura de lucru la stație în timpul nivelării este următoarea:

observarea în punctul din spate și numărarea de-a lungul părții negre a toiagului;

observarea în punctul din față și citirea de-a lungul părții negre a toiagului;

numărarea de-a lungul părții roșii a bastonului atunci când se observă în punctul din față;

numărarea de-a lungul părții roșii a bastonului atunci când se vede în punctul din spate;

observând în punctul intermediar și numărând de-a lungul părții negre a toiagului.

În acest fel, la observarea punctelor din spate și din față se stabilește simetria în timp, ceea ce face posibilă slăbirea influenței refracției atmosferice asupra citirii personalului.

Excesul de valoare la stație se calculează de două ori: pe părțile negre și roșii ale personalului. Discrepanța admisă între valorile depășirii nu este mai mare de 5 mm, altfel măsurătorile la stație ar trebui repetate. Când lucrați cu stații totale electronice și niveluri cu un procesor încorporat, valorile cotelor și distanțelor orizontale sunt citite de pe ecranul de afișare și introduse într-un jurnal electronic.

Nivelarea trigonometrică se realizează prin măsurarea unghiului de înclinare a liniei de viziune față de orizont și a distanței dintre punctele care se nivelează.

Nivelarea trigonometrică este utilizată pe scară largă în topografia topografică a terenului, precum și în lucrări de inginerie și geodezică. În prezent, datorită introducerii taheometrelor, domeniul de aplicare a nivelării trigonometrice a crescut semnificativ. Principalul avantaj al acestui tip de nivelare este capacitatea de a determina înălțimile punctelor fără a limita unghiurile de înclinare a pantelor față de orizont, precum și distanța până la punctele de observare.

Înălțimile (marcajele) punctelor și terenul sunt afișate pe hărți și planuri și servesc drept bază pentru proiectarea arhitecturală și de construcție, inclusiv pentru întocmirea proiectelor de planificare verticală a teritoriului, proiecte pentru rețele de transport, utilități etc. Fără nivelare , este imposibil să se efectueze proiectarea structurii in situ, să se efectueze măsurători ale complexelor arhitecturale.

Atunci când se efectuează măsurători externe ale imobilelor, de regulă, se folosesc benzi de măsură din oțel de 20...30 de metri, precum și așa-numitele „benzi cu laser”. Pentru a măsura distanțe, un telemetru electromagnetic laser este plasat în corpul benzii de măsurare. În timpul măsurătorilor, un fascicul laser este îndreptat spre suprafața reflectorizante a unui obiect până la care este măsurată distanța. Îndrumarea se realizează vizual, de ex. de-a lungul „punctului laser” sau utilizați un obiectiv optic special atașat la corpul benzii de măsurare în acest scop.

Pentru măsurătorile interne, este mai eficient să folosiți telemetrie cu laser, de exemplu, pentru evaluarea unei proprietăți și întocmirea planurilor generale și de etaj, atunci când condițiile externe nu afectează rezultatele măsurătorii.

Combinând fotografia internă cu cea externă și construind o rețea neregulată folosind un nor de puncte, puteți obține un model tridimensional complet al clădirii cu informații despre grosimea pereților, abaterile de la plan, verticală și orizontală. Folosind modelul rezultat, puteți efectua diverse măsurători, puteți construi secțiuni, puteți calcula numărul materiale de construcții pentru restaurare și reconstrucție.

Obțineți rapid și precis un model tridimensional al terenului, precum și clădiri, structuri etc. posibil folosind un scaner laser.

Scanarea laser este folosită cu succes în cele mai multe diverse zone Activități:

în construcții industriale, civile și de transport;

în industria petrolului și gazelor;

în construcții subterane, în special în tuneluri, unde precizie ridicată și maximă informatii complete despre obiect. În acest caz, costurile de efectuare a măsurătorilor sunt reduse de zece ori, iar precizia rezultată respectă standardele acceptate;

în inginerie mecanică;

în arhitectură, arheologie și afaceri muzeale (scanarea elementelor arhitecturale subțiri ale clădirilor, a căror dimensiune a părților este de milimetri sau câțiva centimetri, necesare pentru desenarea desenelor de fațadă). Când fotografiați clădiri cu valoare istorică și culturală, această sarcină apare destul de des.

Scanarea laser vă permite să obțineți rapid un model tridimensional al terenului, precum și clădiri, structuri, structuri etc. Un fascicul laser în mișcare scanează un obiect în câteva secunde. În comparație cu un model tridimensional vectorial, un model raster are o serie de avantaje, deoarece este gata imediat după scanare, ocupă mai mult spațiu și este mai ieftin. În comparație cu metodele de sondare fotogrammetrică, scanarea cu laser face posibilă obținerea coordonatelor spațiale dintr-un punct fix fără prelucrare ulterioară de birou și este posibil să se efectueze măsurători de control direct în condiţiile de teren. În același timp, se obține o precizie mai mare a muncii. Scanarea laser poate fi efectuată atât din aer (din avion, elicopter), cât și de pe suprafața Pământului.

Luați în considerare scanarea cu laser în aer.

Principiul de funcționare al aerului sisteme laser prezentate în Figura 2.1. Emițătorul este un laser semiconductor, de obicei în domeniul infraroșu apropiat, care funcționează în modul pulsat. În fiecare act de scanare, se înregistrează intervalul de înclinare până la punctul de reflexie și valoarea unghiului care determină direcția de propagare a fasciculului de sondare în sistemul de coordonate al locatorului. În funcție de tipul de sistem de scanare, mai mult de o (până la cinci) reflexii pot fi înregistrate pentru fiecare linie de vedere. Această caracteristică contribuie la obținerea unor imagini de localizare laser mai informative, deoarece într-un act de scanare răspunsurile pot fi obținute de la mai multe componente ale scenei simultan: primele răspunsuri vor fi obținute datorită reflexiilor din frunzișul vegetației, fire și suporturi de linii electrice, marginile clădirilor, iar ultimul răspuns , corespunde de obicei suprafeței solului sau altei suprafețe solide, cum ar fi acoperișul unei clădiri. Traiectoria transportatorului este înregistrată de un receptor GPS la bord (GLONASS). În combinație cu valorile măsurate ale intervalului de înclinare și unghiului de scanare, acest lucru permite obținerea directă a coordonatelor geodezice absolute ale elementelor scenei care au cauzat reflexia fasciculului de sondare. Cu unele simplificări, un scaner laser modern poate fi definit ca un „telemetru laser cu scanare cu suport de navigare”. Toate componentele structurale principale care alcătuiesc un scaner laser, cum ar fi unitatea telemetru, GPS și sistemul inerțial, au fost studiate cuprinzător și au fost utilizate activ de mulți ani.

Orez. 2.1

Fezabilitatea utilizării noii tehnologii în diverse aplicații se bazează pe capacitățile sale unice. Printre trăsături distinctive Scanarea cu laser aeropurtată poate fi împărțită în trei principale.

În primul rând, productivitatea scanării cu laser în aer este extrem de ridicată. În practică, s-a atins o productivitate de topografie a obiectelor liniare de 500-600 km într-o zi de sondaj aerian. Trebuie remarcat aici că procesarea de birou a rezultatelor sondajului, de regulă, este comparabilă ca durată cu timpul necesar pentru efectuarea lucrărilor aeriene, ceea ce permite ca o astfel de prelucrare să fie efectuată prompt la locul de muncă. Acest lucru, la rândul său, vă permite să controlați eficient calitatea fotografierii și, dacă este necesar, să reînregistrați.

În al doilea rând, scanarea aeriană nu necesită lucrări geodezice la sol pentru a fundamenta rezultatele studiului aerian. Necesitatea de a efectua o astfel de muncă poate echivala cu problema serioasa la implementarea metodelor tradiționale de sondaj, în special pentru zonele îndepărtate și greu accesibile.

În al treilea rând, primirea directă a modelelor tridimensionale ale reliefului și a tuturor obiectelor de la sol, precum și capacitatea de a efectua măsurători geometrice asupra acestora.

Utilizarea sistemelor laser aeropurtate pentru rezolvarea acestor probleme ale cadastrului urban presupune obținerea de date geospațiale de două tipuri principale: date pentru fotografii aeriene analogice și digitale și rezultatele efective ale studiilor de localizare cu laser. Fotografiile aeriene digitale în conținutul lor informativ și metoda de utilizare diferă puțin de fotografiile aeriene tradiționale obținute cu ajutorul camerelor tradiționale cu film. Desigur, utilizarea tehnologiei de fotografiere aeriană digitală face posibilă obținerea unei calități fotografice și fotogrammetrice semnificativ mai ridicate, precum și reducerea semnificativă a duratei ciclului tehnologic pentru producția de materiale topografice.

Obținerea datelor pentru fotografiile aeriene analogice și digitale constă în determinarea elementelor lor de orientare exterioară a fotografiilor aeriene și măsurarea intervalului de înclinare a inspecției la bord aeronave.

Definiția elementelor de orientare exterioară a fotografiilor aeriene de la bordul unei aeronave este următoarea: elemente de colț orientarea externă se determină cu ajutorul sistemelor de navigație inerțiale, iar coordonatele centrelor de proiecție se găsesc din citirile receptoarelor GPS. În practică, această problemă astăzi este rezolvată aproape exclusiv folosind complexe de navigație integrate GPS/IMU (abrevierea IMU este InertialMeasurementUnit, sau tradusă ca unitate de măsură inerțială). Astfel de complexe sunt numite sisteme de geopoziționare directă, adică oferă capacitatea de a rezolva complet problema de geopoziționare fără a implica alte surse de date.

Ideologia utilizării sistemelor GPS/IMU la filmarea din orice aeronavă presupune că acestea funcționează complet autonom față de echipamentul de filmare. Această circumstanță extrem de importantă permite utilizarea unor astfel de sisteme împreună cu aproape orice echipament de fotografiere aeriană - camere aeriene analogice și digitale, scanere cu laser aeropurtate, radare, dispozitive cu infraroșu și spectrozonale etc. În timpul fotografierii aeriene, aceste dispozitive pot funcționa complet independent la nivelul hardware. Este necesar doar să se asigure sincronicitatea acestora sau mai precis sincronizarea evenimentelor, ceea ce în condițiile actuale nu este greu de realizat datorită utilizării tehnologiilor GPS/GLONASS. În legătură cu o cameră aeriană, ultima cerință înseamnă că ora fiecărei fotografii aeriene trebuie determinată pe o scară de timp compatibilă cu complexul POS/AV. În practică, acest lucru se realizează prin înregistrarea pulsului declanșator al unei camere aeriene printr-una dintre intrările speciale EVENT ale complexului. Sincronizarea cu un telemetru laser cu impulsuri de avion se realizează în același mod.

Precizia determinării coordonatelor curente ale centrului de inspecție, elementelor de orientare exterioară și intervalul de înclinare (de la centrul de inspecție până la punct) folosind echipamentele de bord enumerate este dată în Tabelul 2.2.

În combinație cu valorile măsurate ale intervalului de înclinare și unghiului de scanare, precizia determinării permite obținerea directă a coordonatelor geodezice absolute ale punctelor din spațiu care au cauzat reflexia fasciculului de sondare.

O altă metodă de cartografiere topografică la scară largă a zonelor urbane este prelucrarea complexă a datelor de localizare laser obținute cu ajutorul unui scaner laser și a rezultatelor fotografiei digitale.

Tabel 2.2 - Precizia determinării coordonatelor curente ale centrului de sondaj, elementelor de orientare exterioară și intervalului de înclinare

Rolul datelor de localizare laser în metoda considerată de creare și actualizare harti topografice iar planurile zonelor urbane diferă semnificativ de cea tradițională. La implementarea metodei, lucrările de sondaj aerian pot fi efectuate folosind diferite abordări: colectarea paralelă și secvențială a datelor geospațiale. Aceste abordări sunt prezentate în Figura 2.2.

Modul exact în care sunt colectate datele, în paralel sau secvenţial, nu are o importanţă fundamentală.

Scanerele laser instalate la bordul aeronavei scanează zona de-a lungul rutei. Lățimea benzii de sondaj poate varia foarte mult de la câțiva metri până la o dimensiune egală cu 93% din înălțimea sondajului. De obicei, altitudinile de zbor în timpul fotografierii sunt selectate în intervalul de la 200 m până la 3000 m Precizia determinării altitudinii de către scaner este de 5-15 cm cu o viteză de câteva mii de puncte pe secundă.

Traiectoria purtătorului este înregistrată de receptorul GPS de la bord pentru a determina coordonatele curente ale centrului de tragere, iar sistemul IMU inerțial al complexului GPS/IMU este utilizat pentru a determina elementele de orientare.

Orez. 2.2

a - corespunde cazului în care toate componentele tehnologice necesare (echipamente de fotografiere aeriană) sunt amplasate la bordul unui transportator; b - demonstrează cazul în care colectarea datelor geospațiale se realizează secvențial: mai întâi, obiectul este fotografiat cu ajutorul unui localizator laser, iar apoi folosind o cameră aeriană.

Scanarea laser este o tehnologie avansată fără contact pentru măsurarea tridimensională a obiectelor și suprafețelor. În comparație cu metodele tradiționale optice și geodezice prin satelit, tehnologia de scanare cu laser se caracterizează prin detalii fenomenale, viteză incredibilă și precizie ridicată a măsurătorilor. Această tehnologie este cu adevărat revoluționară în domeniul anchetelor de inginerie, deoarece aspectul ei a predeterminat o puternică descoperire calitativă pentru întreaga industrie. Astăzi, scanarea laser este utilizată pe scară largă în arhitectură, industrie și energie, geodezie și topografie, facilități de infrastructură de transport, construcții civile și industriale, industria minieră, arheologie și este, de asemenea, solicitată în multe alte sectoare de producție și economia națională.

Ce este scanarea laser 3D?

Ce trebuie făcut pentru a construi un model tridimensional precis al unei clădiri sau desen al unui atelier? Desigur, mai întâi luați măsurători și obțineți coordonatele tuturor obiectelor ( spațial x,y,z sau x,y pe un plan) și apoi le prezentați în forma grafică dorită. Măsurarea coordonatelor obiectului, cu alte cuvinte, fotografierea, reprezintă partea cea mai laborioasă și costisitoare a întregii lucrări. De regulă, inspectorii sau alți specialiști care efectuează măsurători folosesc echipamente moderne, în primul rând stații totale electronice, care fac posibilă obținerea coordonatelor punctelor cu o precizie ridicată (până la câțiva milimetri).

Principiul de funcționare al unei stații totale electronice se bazează pe reflectarea unui fascicul laser îngust direcționat de la o țintă care reflectă și măsurarea distanței până la aceasta. În cazul general, un reflector este o prismă specială care este montată pe suprafața unui obiect. Determinarea a două unghiuri (vertical și orizontal) și a distanței face posibilă calcularea coordonatelor spațiale tridimensionale ale punctului de reflexie. Viteza de măsurare a taheometrului este mică (nu mai mult de 2 măsurători pe secundă). Aceasta metoda eficient atunci când fotografiați o zonă rară, ușor încărcată cu obiecte, cu toate acestea, chiar și în acest caz, dificultățile întâmpinate la atașarea prismelor reflectorizante (pe altitudine inalta sau în loc greu accesibil) sunt adesea insurmontabile.

Apariția relativ recentă a taheometrelor electronice fără reflectoare, care funcționează fără reflectoare speciali, a produs o revoluție „de catifea” în geodezie - acum este posibil să se efectueze măsurători fără căutări lungi și plictisitoare pentru scări pentru a ridica reflectorul sub acoperișul casei. , tot felul de suporturi pentru instalarea unei prisme deasupra podelei intr-o camera cu tavane înalteși alte dificultăți similare - trebuie doar să țintiți punctul dorit, deoarece fasciculul poate fi reflectat de pe orice suprafață plană.

Când se folosește metoda tradițională de măsurare taheometrică, cât timp, de exemplu, va dura fotografia detaliată a fațadei unei clădiri de 20 m înălțime sau a unui atelier metalurgic de 2 hectare? Săptămâni, luni? Utilizarea unui taheometru fără reflector poate reduce semnificativ timpul, dar, cu toate acestea, chiar și în acest caz, specialistul va petrece ore și zile lungi folosind dispozitivul. Și cu ce densitate va putea fotografia fațada - un punct pe fiecare metru patrat? Este puțin probabil ca acest lucru să fie suficient pentru a crea un desen detaliat de înaltă calitate, cu toate elementele necesare. Acum imaginați-vă că aveți o stație totală fără reflector care face poze automat, fără intervenția operatorului, cu o viteză de 5 mii de măsurători pe secundă! Mai recent, o astfel de propunere părea nu mai puțin fantastică decât un zbor către Lună în urmă cu o sută de ani. Astăzi a devenit la fel de reală precum urmele astronauților americani sau ale rusului Lunokhod de pe suprafața vecinului nostru celest. Numele acestui miracol este scanare cu laser. Aceasta este o metodă care vă permite să creați modele digitale ale întregului spațiu înconjurător, reprezentându-l ca un set (nor) de puncte cu coordonate spațiale.

Topografia cu 5.000 de puncte pe secundă a fost un miracol când tehnologia de scanare cu laser abia începea să cuprindă lumea topografiei. Acum, scanerele laser moderne vă permit să faceți fotografii cu o viteză cu adevărat incredibilă - mai mult de un milion de puncte pe secundă! Acest lucru reduce într-adevăr semnificativ costurile cu forța de muncă pentru faza de lucru pe teren, făcând în același timp posibilă obținerea rapidă a datelor de măsurare ultra-detaliate cu o precizie ridicată.

Unde se utilizează scanarea laser?

La fel ca multe inovații tehnice și tehnologii care au apărut recent din laboratoarele oamenilor de știință, scanarea laser este abia la începutul dezvoltării sale într-o varietate de aplicații. Dar acum putem enumera câteva domenii tehnologice în care scanerele laser 3D sunt folosite din ce în ce mai activ și au devenit practic indispensabile de ceva timp:
- filmari instalatii industriale (fabrici, rafinarii de petrol, productie complexa);
- supravegherea instalaţiilor energetice (centrale nucleare, hidrocentrale şi termice);
- tragerea de poduri;
- topografia si profilarea tunelurilor;
- măsurători industriale (determinarea volumelor rezervoarelor, lichidului și materiale vrac);
- minerit;
- restaurare si constructie;
- arhitectura si arheologia.

Astăzi, sistemele de scanare cu laser devin din ce în ce mai răspândite. Avantajele acestei tehnologii față de metodele tradiționale sunt evidente. Utilizarea sistemelor de scanare cu laser crește semnificativ productivitatea, reducând timpul petrecut pe teren și procesare la birou. De asemenea, devine posibil să fotografiați obiecte fără contact, ceea ce este deosebit de important în cazul obiectelor cu risc ridicat.

Principiul de funcționare al sistemelor de scanare este măsurarea fără reflexie a distanței până la țintă cu ajutorul unui laser și a valorii unghiului care determină direcția de propagare a laserului. Rezultatul este un punct cu coordonate cunoscute. Câmpul vizual al unui scaner laser terestru variază de la 40 x 40 la 180 x 360. Precizia înregistrării suprafeței variază de la câțiva milimetri până la 5 centimetri, în funcție de distanță, reflectivitate a suprafeței și rezoluție. Echipamentele geodezice, cum ar fi un scanner laser, au o rază de acțiune de la 1 la 2500 de metri, în funcție de caracteristicile dispozitivului respectiv.

Setul de echipamente este format din scanerul laser propriu-zis, un laptop cu software special, baterii și încărcător. Recent, o cameră încorporată a devenit din ce în ce mai comună pe scanerele laser. Rezoluție înaltă, care vă permite să obțineți simultan imagini reale ale suprafeței împreună cu un nor de puncte. Sistemele de scanare laser instalate pe mașini (așa-numitele sisteme mobile de scanare) pot fi echipate suplimentar cu receptoare de satelit și senzori speciali pentru roți (odometre).

Procesul de lucru la stație este extrem de simplu. Prin Calculator personal sau (la unele modele) prin controler este setat câmp necesar scanarea, densitatea de scanare (rezoluția) și procesul de fotografiere în sine începe.

„Norul de puncte” rezultat este afișat pe monitor sau pe ecranul controlerului, direct în timpul procesului de măsurare, în timp real, ca fascicul cu laser după obiect. Această serie de puncte poate fi imediat vizualizată, rotită și luate măsurătorile necesare. Pentru ușurința vizualizării, la cererea utilizatorului, imaginea poate fi colorată în culori indicând intensitatea laserului, distanța țintei față de dispozitiv, sau în culoare reală.

Domenii de aplicare ale sistemelor de scanare:

Datorită caracteristicilor lor uimitoare de performanță, sistemele de scanare terestre devin din ce în ce mai comune în majoritatea zilelor noastre diverse lucrări, dintre care putem aminti:

Controlul geometric al construcțiilor;
Planificarea și modelarea dotărilor urbane;
Observații de arhitectură și fațade;
Studii ale structurilor as-built;
Monitorizarea structurilor;
Realizarea de harti topografice;
Crearea de modele digitale de cariere si lucrari;
Determinarea domeniului de activitate;
Excavarea si intretinerea tunelurilor;
Arheologia și supravegherea bunurilor culturale etc.;
Crearea de modele digitale de obiecte cu comunicații complexe;
Efectuarea măsurătorilor în locuri cu acces limitat.

Selectați și cumpărați un sistem de scanare în Moscova puteți în magazin sau pe site-ul RUSGEOKOM. Realizam si noi

Cu 50 de ani în urmă, întocmirea unor diagrame și desene precise necesita mulți oameni și un set mare de echipamente. Odată cu apariția stațiilor totale, obiectele complexe au început să fie transferate pe desene în câteva săptămâni. Receptoarele GPS au ușurat aceste sarcini, dar încă nu sunt suficiente.

Scanerele laser au devenit acum disponibile pe piață. Cu ajutorul acestor dispozitive, puteți efectua sondaje geospațiale de orice complexitate și puteți obține rezultate în 1-2 zile. Ca toate dispozitivele laser de telemetrie, un scanner 3D obține datele necesare măsurând distanța până la un obiect, unghiurile orizontale și verticale. Acest proces este complet automatizat.

Scanerul laser este plasat pe un trepied și adus în poziție de lucru. Apoi, operatorul de pe computerul conectat stabilește limitele de lucru și începe scanare cu laser. Apoi totul se face automat, inspectorul controlează doar procesul.

Ce este un scanner laser

Instrumentul principal al inspectorului pentru geografia cu laser este un scanner.
Acesta este un design compact, dimensiunile sale corespund dimensiunilor unei stații totale.

Scanerele variază în ceea ce privește precizia, raza laserului și puterea carcasei. La calcularea volumelor de excavare, intervalul și gradul de protecție împotriva condițiilor meteorologice nefavorabile devin factori importanți.

Dacă vorbim despre fotografiarea fațadelor clădirilor rezidențiale, a siturilor de patrimoniu cultural sau a complexelor industriale, atunci principalul lucru este acuratețea și detaliile scanării.

Un scaner cu telemetru laser calculează distanța până la părți ale unui obiect și le convertește într-un nor de puncte sau model 3D. Circuitul computerului terminat arată ca o fotografie digitală cu drepturi depline care poate fi manipulată pe un computer.

Următoarea etapă de procesare depinde de instrucțiunile clientului. Este posibil să aveți nevoie de secțiuni, profile, dezvoltare de secțiuni și elemente, desene plate, sondaje la fel de construit pentru a confirma volumele și alte materiale. Este important să se întocmească în avans sarcina tehnica, in care vor fi indicate toate detaliile pentru a nu fi nevoit sa apelati de mai multe ori la un specialist.