FAQ
Часто задаваемые вопросы по лазерному сканированию:
-
Чем занимаемся компания Акрополь-Гео?
Коллектив компании «Акрополь-Гео» профессионально выполняет работы по измерению геометрических параметров видимых природных и искусственных объектов. Иными словами, мы фиксируем трёхмерную геометрию объекта на конкретный момент времени и сохраняем это в интересах решения дальнейших прикладных инженерных задач по объекту. Процесс получения массива измерений объекта называется съёмкой объекта.
В зависимости от цели работ, результаты обмеров интерпретируются под требования заказчика (ведущего прикладной проект). Таким образом, мы просто поставляем достоверную геометрическую информацию о самом объекте, не отвечая на вопросы: "Как?", "Почему?" и "Что с этим делать?" (для этого есть соответствующие профильные экспертные коллективы).
-
Для чего это нужно?
Как правило, при принятии решений, связанных с дальнейшими действиями по объекту, возникает необходимость в его обследовании. Обмеры объекта – первичный этап обследования, дающий точную информацию о реальных количественных параметрах элементов объекта: размер, площадь, объём, габариты и форма. Потребность в наших услугах возникает с того момента, когда заказчик только начинает интересоваться каким-либо объектом в интересах решения его бизнес-задач (например, предпроектное обследование). Так же, потребность в информации и сотрудничество могут сохраняться/появляться как в период непосредственного выполнения работ на объекте (например, надзор и контроль), так и при последующей эксплуатации объекта (например, мониторинг состояния). Результаты измерений востребованы для последующего проектирования, визуализации объекта и для различных инженерных расчетов на элементах объекта.
-
Что может быть объектом измерений?
Измерять можно любой относительно неподвижный объект, отражающий свет и имеющий неизменные формы на все время производства измерений. Это может быть: дом, мост, участок земли, телебашня, туннель, насосная станция, плотина, подъёмный кран, цистерна, тамбовская область, заводской цех, автодорога, атомный энергоблок, корабль и тому подобное. Измерения по объекту выполняются бесконтактно. Регистратор измерений (сканер) может находиться как на самом объекте, так и вблизи него (в пределах допустимой дальности сканирования). Может располагаться как на неподвижном основании (штатив), так и на подвижном (вертолёт, автомобиль).
-
Какие используются средства и технологии обмеров?
Конкретный выбор средств и технологий исполнения зависят от технического задания и от характеристик самого объекта. Они оптимально подбираются исходя из опыта исполнителей и возможностей современных средств измерений. Основа всему – геодезия. Как правило, именно методы классической геодезии заложены во все технологические процессы по исполнению обмерных работ на объектах:
- Создание системы координат (СК) объекта или привязка к существующей СК.
- Регистрация измерений в СК объекта.
- Оценка точности выполненных измерений.
Существенным дополнением к геодезическим методам служат современные и интенсивно развивающиеся технологии лазерного сканирования (ЛС). По достигаемой точности измерений ЛС пока не может конкурировать с геодезией, но ведь и стандартные геодезические методики не в состоянии обеспечить значительные массивы измерений за весьма короткое время работ. Зато совместное их использование позволяет достигать великолепных результатов по съёмке объектов.
По способу размещения регистратора измерений технологии ЛС подразделяются:- Наземное лазерное сканирование (НЛС).
- Мобильное лазерное сканирование (МЛС).
- Воздушное лазерное сканирование (ВЛС).
Подробнее об этом можно прочитать в этой статье.
-
Лазерное сканирование, насколько это новая технология?
Как технология, лазерное сканирование — не нова. Ещё в 70-80-е годы прошлого века советские физики очень далеко шагнули в развитии дискретных лазерных/оптических технологий. Пока на западе блефовали и хвастали небылицами про СОИ, Советский Союз уже имел успешные разработки в области лазерной локации, пусть и опытно-экспериментальные (естественно, работающие в сфере ВПК). Но как и многое прогрессивное нашей страны, распад СССР и беспредел 90-х годов практически убили это высокотехнологичное и перспективное направление. Разработки дискретной лазерной локации пространства «чудом» оказались у западных «партнёров». Там эти технологии «довели до ума», до мелкосерийного производства и с 2000-х годов мы в России вынуждены за большие деньги покупать лазерные сканеры и софт.
Лазерное сканирование прижилось в метрологии и геодезии. К сожалению, в настоящее время в России недостаточно опытных специалистов лазерного сканирования. В немногочисленных технических ВУЗах студентов только-только начали знакомить с 3D-технологиями лазерного сканирования, с приборами и принципами. Что же касается методов обработки огромных массивов измерительной информации — практически ничего.
-
Какие основные термины и определения наземного лазерного сканирования?
В настоящее время специалисты оперируют следующими терминами: Лазерный сканер; Лазерное сканирование; Фокус (рабочий); Точность (прибора или сшивки); Плотность; Детальность; Цветность; Скан; Точка (измерение); Облако точек; Сшивка; Регистрация; Расслоение сканов или Пироги (сленг); Прорежение (облака точек); Фильтрация; Цифровая 3D модель (первичная, точетная, растровая); Геометрическая 3D модель (векторная); Интеллектуальная 3D модель (с атрибутами элементов).
Некоторые термины поясняются в этой статье. -
Какие технические параметры и критерии характеризуют выполнение работ по лазерному сканированию?
- Система координат.
- Точность.
- Габаритные размеры объекта.
- Плотность измерений.
- Детальность.
- Цвет.
- Условия работ.
- Форма представления результата.
Критерии вышеперечисленных параметров согласовываются в техническом задании на производство работ. Каждый из них значительно влияет на трудоёмкость процесса измерительных работ, выбор тех или иных способов достижения результата, а в конечном счёте – на время выполнения и стоимость работ. Подробнее об этом можно прочитать в этой статье.
-
Что из себя представляет результат лазерной 3D-съёмки?
Результат лазерного сканирования — массив трёхмерных измерений. Это скан с определённой структурой координат точек в пространстве, полученных лазерным дальномером сканера с поверхности объекта. Точка может характеризоваться интенсивностью полученного отражения от объекта или реальным цветом объекта. Знакомы с принципами цифровой фотографии? Точки скана схожи с пикселями, из которых и состоит растровое изображение. Вот только цифровая фотография представляет из себя простую 2D-проекцию объекта съёмки на плоскость матрицы фотоаппарата (сенсора) и система координат расположения пикселей так же двумерная (горизонт и вертикаль самой проекции). И по другому тут быть не может, поскольку сам фотоаппарат ничего не измеряет. Но представьте, что для каждого пикселя проекции добавилось измерение дальности до объекта съёмки. Вот это уже скан. И каждый такой снимок-скан содержит трёхмерное взаиморасположение точек — измерений по реальному объекту относительно некоего центра сенсора. Первые сканирующие системы работали именно по такому принципу. Ныне всё усложнилось из-за совершенствования системы координат сканера, в которой регистрируются единичные измерения по объекту (структура скана), усовершенствовались сканеры и их лазерные дальномеры, но суть — прежняя.
-
Как обстоят дела с нормативной базой лазерного сканирования?
По состоянию на 2016 год технология лазерного сканирования не регламентирована практически никакими нормативными актами и методиками. Поэтому, при производстве работ с помощью ЛС, приходится постоянно оглядываться на старую нормативную документацию, которая была создана для традиционных геодезических и метрологических средств измерений. Для ГИС и ДЗЗ (дистанционного зондирования земли).
Тем не менее уже много лет в Государственном Реестре средств измерений присутствуют лазерные сканеры многих производителей. Производится актуализация СНиП 11-02-96 «Инженерные изыскания для строительства. Основные положения». Так, в нём впервые даются определения: инженерно-топографический план, инженерно-цифровая модель местности, и т.п. Актуализированный СНиП предусматривает применение новых приборов и технологий: лазерного сканирования местности и георадарного обследования подземных коммуникаций. Есть несколько ведомственных методик. На этом нормативная база заканчивается и начинается творчество исполнителей, как максимум, закрепляющих свои действия в локальных «Программах работ», двусторонне утверждаемых сторонами при подписании конкретного договора. В рамках СРО это конечно допустимо, но бессистемность зависимых съёмок негативно сказывается на больших и продолжительных проектах.
-
Каков механизм оценки качества работ по наземному лазерному сканированию?
Обычно, для определения качества того или иного результата работ нормативной документацией задаётся определённая система критериев с чёткими показателями. Но в лазерном сканировании нормативная документация почти отсутствует. Как следствие, исполнителю с заказчиком приходится по каждому проекту (договору) согласовывать индивидуальную систему качества проводимых работ. Это конечно анархия, но она допустима в рамках СРО. Обычно параметры и критерии качества закладываются в техническое задание (ТЗ) к договору. Далее, иногда по требованию Заказчика в рамках исполнения договора разрабатывается специальная программа производства работ (ППР). А при сдаче результатов работ исполнитель сдаёт как сами материалы (данные лазерного сканирования), так и технический отчёт, в котором обосновываются достигнутые результаты качества выполненных работ, указываются способы и методы его контроля. А именно:
- Состав выполненных работ, все ли зоны удалось сканировать в соответствии с ТЗ. Если что-то не удалось - приводятся объективные причины.
- Обосновывается развитие съёмочного обоснования.
- Указывается достигнутая точность измерений и финального результата.
- Приводится выполненный объём съёмочных работ: число станций/сканов с указанием их плотности, цветности и иных параметров.
- Указываются реальные условия, в которых выполнялись работы (погодные условия, время съёмки, действующий объект или нет, наличие вибрации и иных негативных факторов).
- Приводятся результаты камеральной обработки данных сканирования и описывается финальный результат.
По предоставлении результатов работы, заказчик проверяет заявленные в техническом отчёте параметры на соответствие критериям ТЗ, сопоставляет другие сведения отчёта с ППР (при необходимости), проверяет полученные данные лазерного сканирования объекта и на основе всего этого делает вывод о соответствии заявленного в тех.отчёте качества работ, произведённых исполнителем. Конечно, самый главный критерий качества - это точность. Об одном из самых распространённых способов проверки достигнутой точности рассказывается в этой статье.
-
В чём "изюминка" технологий лазерного сканирования?
С одной стороны, окружающий нас мир всегда был и есть многомерный. Если говорить относительно геометрии – мир трёхмерный. С другой стороны, из-за плоских носителей, до недавнего времени человечество было вынуждено представлять, передавать и хранить информацию в упрощённом двумерном виде (например, записи и чертежи на бумаге, фотография). От создания трёхмерные формы объектов фиксировались в виде плоских проекций, лишь с небольшим набором высотных отметок характерных точек. До недавнего времени, на этом 2D-представлении зиждилась вся инженерия. Исключение составляли лишь макеты, созданные из дерева, гипса или пенопласта. Однако, их точность всегда была сомнительна при значительных трудозатратах на изготовление.
И только с появлением и развитием компьютерных технологий у человечества появилась возможность сохранять и использовать информацию в нескольких измерениях. "Изюминка" технологий ЛС в том, что только они дают возможность получения точных виртуальных копий реальных трёхмерных объектов. Инженерия обретает трёхмерность, обретает новые возможности. Реальное 3D – это прогрессивный шаг в будущее.
-
Что самое ценное в технологиях лазерного сканирования?
К сожалению, большинство людей ответят – приборы (лазерные сканеры). Действительно, при стоимости от нескольких миллионов до десятков миллионов рублей – дорогая покупка. Однако, лазерный сканер — это всего лишь инструмент. Как циркуль, нивелир или курвиметр. Просто прибор с колоссальными возможностями, а потому и дорогой.
Но как и в любом новаторском деле, самое ценное – это специалисты, которые заставляют работать эти многомиллионные железки, которые осваивают и творчески развивают современные 3D-технологии.
По многолетнему опыту работы скажу, что каждый из десятков проектов, выполненных с использованием технологий ЛС, был по-своему уникален. Под каждый из них приходилось практически заново создавать методику исполнения проекта. Готовых решений для работы простых исполнителей – практически нет. Как-либо унифицировать и стандартизировать процесс исполнения проектов — практически невозможно. Пусть даже на первый взгляд и однотипных. Например, это как на войне попытаться стандартизировать сам процесс разведки у забрасываемых за линию фронта разведгрупп. Зато лазерное сканирование – это благодатная почва для творческого коллектива. И для его деятельности важно предоставить и поддерживать хорошие условия работы, обеспечить современным инструментарием, обеспечить профессиональный рост и, собственно, обеспечить самой работой – проектами.
-
Что такое тотальное сканирование?
Технология тотального сканирования - это специализированный комплекс полевых и камеральных работ 3D лазерного сканирования, позволяющий производить сплошное сканирование элементов объекта, быстро и точно регистрировать полученные данные в единую систему координат объекта. Принципиальные отличия от иных методов съёмки:
- Сканируются до 100% поверхностей элементов объекта.
- Места установки лазерного сканера не зависят от геодезического обоснования и расположения марок. Т.е. сканируется все участки объекта, где физически возможно разместить прибор.
- Точность регистрации сканов в значительной степени зависит от характеристик самого объекта и в меньшей степени от съёмочного обоснования. На точность данных влияют: вибрация, биения и условия работ на объекте, а не расположение скан-марок или ошибки геообоснования.
Хотя впервые о технологии тотального сканирования было рассказано 15 марта 2013г. на 5 российской конференции пользователей AVEVA в г.Баку, сама идея родилась ещё весной 2006 года, в приватной беседе специалистов лазерного сканирования. И все эти годы мы успешно применяли её во множестве сложнейших проектов.
-
Может ли лазерный сканер работать при отрицательных температурах?
В технических характеристиках производители лазерных сканеров указывают температурные диапазоны и другие условия, при которых они гарантируют работоспособность прибора с указанными характеристиками. Естественно, желательно придерживаться этих условий эксплуатации, что бы как минимум соблюсти условия предоставления гарантии. Однако, в случае острой необходимости, на свой страх и риск можете работать и вне заданных параметров. В этом случае советуем:
- Следите за внутренней температурой прибора (она не должна опускаться ниже допустимого для неё критерия).
- Используйте согревающие чехлы.
- По возможности, отключайте вентиляторы охлаждения.
Так, например, на одном из объектов, лазерным сканером с нижним порогом в +5 градусов по Цельсию, удалось успешно отработать при -23 градусах, но при этом погода была сухая и полный штиль.
По опыту, из климатических условий больше всего негативно влияют влажность и сила ветра. Влажность способствует образованию конденсата на электронных компонентах сканера, а сильный холодный ветер буквально выдувает тепло из прибора, леденит корпус с сенсорным экраном. Не следует допускать резкие температурные перепады. Некоторые (двоечники по физике) пытаются работать на морозе с периодическим отогреванием прибора у печки автомобиля или в помещении у батареи. В таком режиме образование конденсата внутри прибора — неизбежно, и если он не успеет испарится естественным путём, то при следующем запуске сканер может сломаться…
В заключение важно понимать, что при работе сканера в экстремальных условиях: ухудшается качество измерений, учащаются сбои в работе и существенно повышаются риски поломки прибора.