Технология наземного лазерного сканирования

Триангуляционные сети
Наземное лазерное сканирование похоже на обычную фототеодолитную съемку. Конечно, это не совсем так.

Есть многие детали, которые различают эти два процесса. Автоматизация измерений происходит на высоком уровне, стадии работ компьютеризированы. Поэтому метод наземного лазерного сканирования отличается большей эффективностью и производительностью.

Наземное лазерное сканирование отличается многими достоинствами. К примеру, это оперативный контроль полевых измерений, небольшие затраты на обработку результатов, сканирование дает возможность получить модель в 3D объекта с высокой точностью и на основе измеренных величин.

Итог зависит от того, какая задача поставлена перед лазерным сканированием. Итогом может стать облако точек или пространственный растр, а также качественная 3D-модель объекта. 3D-модель как раз получается согласно данным проводимого наземного лазерного сканирования.

Чтобы получить облако точек с реальными оттенками цветов, нужно провести полноценное наземное лазерное сканирование. Кроме того, понадобятся камеральные работы по дешифрированию, фильтрации и векторизации множества точек лазерных отражений.

Этот массив точек обрабатывается с учетом требований технического задания и по масштабу топографического плана. Совмещенные с топографическим планом 3D модели представляются в виде векторного цифрового плана в масштабе 1:500 (спецтребования можно посмотреть в ТЗ).

3D модели представляются в любой подходящей компьютерной программе (MapInfo, AutoCAD, Cred, Microstation и т.п.).
Горизонтали с отображением высот

3D-модели, которые совмещаются с топопланом М 1:500, используются с целью:
- разработки генпланов и проектов, касающихся размещения строительства;
- для составления техпроектов горнодобывающих и промышленных предприятий;
- модели используются в генеральных маркшейдерских планах нефтегазовых разрабатываемых месторождений, для проектирования их обустройства и решения различных горнотехнических задач;
- для землеустройства и земельного кадастра;
для проектирования и возведения плотин, гидроузлов, ГЭС.
Что касается цифровой модели рельефа, то ее формируют согласно полученным данным лазерного сканирования.

Чтобы получить цифровую модель рельефа, нужно провести полностью все наземное сканирование, кроме того, камеральные работы по классификации, разряжению, регуляризации ТЛО, а также по созданию триангуляционных моделей.
Нетекстурированные модели представляют в виде триангуляционных сетей и горизонталей, которые расположены на соответствующих высотах.

Модель может быть представлена в любой компьютерной программе, которая поддерживает такое представление данных (Land, AutoCAD, Microstation, Credo и т.д.).
Этот вид продукции представляет собой трехмерное отражение настоящего рельефа местности.

Она помогает решать следующие прикладные задачи:
- определить геометрические параметры рельефа: расстояния, размеры, высоты;
- построить профили и сечения;
- провести проектно-изыскательские работы;
- построить горизонтали рельефа;
- определить объемы перемещенного грунта.
- провести мониторинг состояния местности.

Цифровую модель промобъектов и зданий формируют также согласно данным, полученным с помощью наземного лазерного сканирования. Чтобы сформировать такую модель, потребуются точки лазерных отражений.

Здесь опять же потребуется провести комплекс работ по наземному лазерному сканированию, камеральные работы по классификации, разряжению точек отражений лазера и созданию твердотельных моделей. Что касается моделей объектов промышленности и зданий, то их представляют как совокупность объектов твердотельного моделирования.

Модель может быть выполнена в любой компьютерной программе — Land, AutoCAD, Microstation, SolidWorks и т.д.
Этот вид продукции представляет собой трехмерное отражение реального состояния объекта и применяется для решения некоторых прикладных задач:
- для определения геометрических параметров инженерных конструкций и технологических элементов;
- для построения планов объекта;
- для построения профилей, сечений, разрезов;
- для проведения специальных проектно-изыскательских работ;
- для проведения мониторинга состояния технооборудования и объектов;
- для прогнозирования и анализа возникших последствий чрезвычайных ситуаций.

Фотопанорамы формируют согласно полученным данным панорамной фотосъемки, технической и прочей документации. Фотопанорама представляется в различных форматах.

Панорамные фотосхемы дают возможность передвижения по объекту с помощью перемещения между съемочными станциями. Станция — это цилиндрические либо сферические закольцованные фотографические изображения, имеющие ссылки на топографический план либо на модель.

Когда объединяется несколько фотопанорам, получаются VR-туры. Можно получить и комбинированный продукт — геопривязанные фотосхемы и VR-туры. Они создаются согласно цифровым фотоснимкам с высоким разрешением.

По таким фотосхемам получают полноценную визуальную информацию. Модель может сопровождаться любой технической информацией. Это видеоролики, схемы, фото и так далее.

Геопривязанные панорамные фотосхемы представляются в виде файлов панорамных фотосхем при использовании компьютерного обеспечения QuickTime. Получается файл в формате dwg. Он содержит пространственное расположение имеющихся панорамных фотосхем.

Что касается VR-туров, то они представляются в виде html. Такой файл может содержать панорамные фотосхемы и прочую информацию.
Панорамная фотосхема

Этот вид продукции реально отображает состояние объекта. С его помощью решаются следующие прикладные задачи:
- учет реального состояния объекта;
- интерактивный осмотр объекта.

Это может быть съемка существующих объектов недвижимости, в том числе, съемка квартир с сопутствующей различной технической информацией;
- создание интерактивной модели музеев, галерей и других объектов для массового посещения.
3D-модель здания

Панорамная фотосхема и VR-тур делают более простой и доступной работу по реконструкции объектов. Если существует фотосхема объекта, в этом случае обслуживающий персонал либо проектировщик сможет рассмотреть его детали на мониторе компьютера, и при этом не оставлять рабочего места.

Чаще всего заказчик должен иметь модель, а на ее основе решать инженерные задачи: в частности, наблюдать за деформациями объекта, получать фасадные и обмерные чертежи, выявлять дефекты конструкций, сравнивая их с проектной моделью, строить чертежи разрезов в различном сечении. В каждой конкретной ситуации сканирование решает конкретные задачи.

Данная технология отличается высокой эффективностью. Во многих случаях она является незаменимой. Для съемки коммуникаций старым электронным безотражательным тахеометром потребовалось бы гораздо больше времени, несколько недель, а то и месяц.

Лазерное сканирование займет примерно 3,5 рабочих дня. Чтобы обработать результаты измерений и получить пространственную модель и чертежи коммуникаций, потребуется полмесяца.

Чтобы подтвердить эффективную эксплуатацию прибора, можно привести в пример работы компании 3Д Геокосмос с применением наземного лазерного сканирования.
Итак, высотный жилой комплекс Волжские паруса, расположенный в Волгограде.

Работы проводились на последней стадии строительства. Задачей было осуществить контроль строительства, кроме того, определить отклонение фасадной плоскости от отвесной. Итог работ: готовые фасадные планы плюс матрица отклонений.

Контроль строительства зданий проводится, как правило, традиционно, с помощью электронной тахеометрии или оптических приборов (нивелиров, теодолитов). Лучше всего для этих целей подойдут электронные тахеометры.

Устройства, работая в безотражательном режиме, отличаются существенными ограничениями по дальности и по углу отражения. Обычно высота комплекса составляет порядка сотни метров, а электронная тахеометрия может провести съемку всего на высоте 60 метров.

Наземное лазерное сканирование может выполнить съемку здания целиком, получив всю информацию об объекте всего за два дня.
Еще одна работа компании связаны с наземным лазерным сканированием участка Новолюберецкого канала.

Эта процедура проводилась с целью точного определения нужного количества облицовочного материала. Участок протяженностью 360 метров был обследован за 3 дня. Специалисты получили трехмерное облако точек, с помощью которого сделали все необходимые измерения.

В 2004 году по заказу ОАО Центр инфраструктурных проектов была проведена исполнительная съемка распределительных устройств 3 подстанций: Череповецкой, Хабаровской и Лучегорской. Здесь также применялась технология наземного лазерного сканирования.

После проведения соответствующих работ появились ведомости геометрических параметров, была построена 3D-модель объектов электросетей и рельефа. Объем работ достиг 50 гектаров.

В 2007 году 3Д Геокосмос участвовала в археологических раскопках на в Тайницком саду московского Кремля. С таким размахом раскопки здесь велись в первый раз.

Культурный слой настолько хорошо сохранился, что археологи без труда раскрыли свыше 30-ти деревянных жилых и хозяйственных построек. Некоторые срубы сохранили высоту в 10-12 венцов. Данные позволили создать 3D-модели участков работ.

Чтобы изучить объекты в деталях, применялись массивы точек реальных цветовых оттенков, они подгружались в участки модели с нужной плотностью. Наземное лазерное сканирование позволило составить план расположения находок.

Чтобы донести дополнительную информацию и передать истинный цвет, использовались панорамные фотосхемы.
В 2006 году специалисты провели на петербургской подстанции № 212 геодезические работы.

Наземное лазерное сканирование позволило создать топографический план М 1:500, 3D-модель объектов электросетей, рельефа, а также панорамные фотосхемы. Площадь работ составила 0,5 га.

Другие светильники этого типа: