Лазерное сканирование зданий и сооружений
Акрополь-Гео
«Акрополь-Гео»
крутите вниз
- Главная ›
- Статьи ›
- Публикации ›
- Лазерное сканирование зданий и сооружений
Лазерное сканирование является одним из наиболее значимых методов получения информации о местности и объектах для изготовления цифровых топографических карт, планов и решении задач кадастра, проектирования, инженерных изысканий и т. д. Качество и характеристики данных, полученных таким методом, определяют точность и полноту пространственной информации. Лазерное сканирование также отличается высокой скоростью съемки, что позволяет оперативно обрабатывать большие объемы данных, особенно в условиях труднодоступных или опасных территорий. Кроме того, оно обеспечивает безопасное выполнение работ, поскольку не требует непосредственного присутствия человека на объекте. Важным преимуществом является возможность автоматической обработки данных, что снижает вероятность ошибок и ускоряет процесс анализа полученной информации. Эта современная методика съемки позволяет собирать подробную информацию о местности. В последние десять лет она нашла широкое применение как в проектировании, так и в мониторинге самых разных объектов и природных явлений.
Основная составляющая вышеописанной технологии — это лазерный дальномер, установленный на платформе или на земле. Он измеряет расстояние до объектов, фиксируя время прохождения лазерного импульса. Устройство генерирует большое количество высокочастотных импульсов (десятки тысяч или даже миллионы в секунду), которые направляются на объект через полигональное зеркало, обеспечивающее равномерное распределение лучей. В последние годы популярность приобрели системы, в которых отклонение лазерного луча в горизонтальной плоскости осуществляется за счет поворота самого сканера вокруг своей оси, что позволяет охватить все окружающее пространство.
Современные сканеры часто комплектуются встроенными цифровыми камерами, которые производят фотосъемку окружения. Это дает оператору возможность просматривать панорамное изображение на экране устройства. Данная функция полезна для выделения необходимых зон из общей фотографии, исключения ненужных участков и сокращения времени на последующую обработку данных.
После сбора данных о положении системы и направлении сканирования, а также о расстоянии до объекта, рассчитываются географические координаты каждой точки отражения. После фиксации одной точки лазерный луч перемещается под определенным углом к следующей точке виртуальной координатной сетки, где снова проводится измерение. Этот процесс продолжается до завершения сканирования всей поверхности объекта. Увеличение плотности узлов в сетке приводит к увеличению количества зарегистрированных точек, что улучшает детализацию съемки. Эти точки объединяются в так называемые «облака», содержащие от нескольких сотен до миллионов точек. Измеряя расстояние и углы отклонения лазерного луча в двух плоскостях, можно определить трехмерные координаты каждой точки в системе координат сканера, а затем преобразовать их в другую систему координат с помощью специального программного обеспечения.
Первые устройства подобного рода появились в конце 1980-х — начале 1990-х годов. Одной из ведущих компаний в сфере производства коммерческих лазерных сканеров является американская Leica Geosystems. История разработки этой технологии начинается в 1992 году, когда специалисты компании Cyra Technologies (ныне входящей в состав Leica Geosystems) столкнулись с задачей создания чертежей сложных промышленных объектов. Тогда используемые геодезические инструменты оказались неэффективными, что потребовало создания новой системы, соответствующей высоким требованиям к точности и скорости измерений. Так была заложена основа для создания трехмерного лазерного сканера.
Большинство современных сканеров функционируют на базе импульсных лазерных дальномеров. Процесс сканирования управляется шаговыми двигателями, которые регулируют положение зеркал. Одно зеркало изменяет направление луча в горизонтальной плоскости, другое — в вертикальной.
Хотя все системы лазерного сканирования имеют общую физическую основу, они различаются по назначению и конструкции. Современные сканирующие комплексы нередко включают дополнительные компоненты, такие как цифровые камеры, тепловизоры и другие датчики, что расширяет возможности комплексного обследования для решения специализированных задач. Сканеры могут быть установлены стационарно (наземные сканеры), смонтированы на транспортных средствах (мобильные сканеры) или размещены на летательных аппаратах (воздушные сканеры). Таким образом, технология лазерного сканирования предлагает широкий набор инструментов для точного и эффективного сбора данных о местности и объектах, гарантируя высокий уровень детализации и надежности информации.
Метод лазерного сканирования выбирается исходя из конкретной задачи и особенностей объекта. Например, для сканирования небольших объектов с максимальной точностью (в пределах единиц миллиметров) обычно используется наземное лазерное сканирование. Если же нужно провести съемку крупных площадных объектов площадью более 1000 гектаров или протяженных коридорных объектов, предпочтительнее применять воздушное лазерное сканирование. Для длинных линейных объектов, таких как участки автомобильных или железнодорожных дорог, чаще всего используется мобильное лазерное сканирование. В зависимости от площади съемки, особенностей территории и требований к точности данных, можно выбрать подходящий метод сканирования или сочетать несколько методов для достижения оптимальных результатов.
При лазерном сканировании собирается разнообразная информация, зависящая от типа используемого оборудования и целей исследования. Наземное лазерное сканирование (НЛС) фиксирует траекторию лазерного луча и расстояние до точек объекта, создавая растровый образ, где каждое значение пикселя содержит такие компоненты, как измеренная дистанция, сила отражённого сигнала и RGB-параметры, соответствующие истинному цвету точки. Также возможен вывод данных в форме массива точек лазерных отражений от объектов с пятью параметрами: пространственными координатами (x, y, z), интенсивностью и реальными цветами. Воздушное лазерное сканирование позволяет получать данные о реальной поверхности земли, устраняя искажения от лесного покрова и зданий, а также обнаруживать слабо выраженные археологические объекты культурного слоя.
При выборе системы лазерного сканирования для выполнения конкретных задач учитывают требования технического задания, финансовые аспекты, технические характеристики системы, которые должны обеспечить необходимую точность, плотность точек лазерного отражения (ТЛО) и производительность работ, придерживаясь действующих нормативных документов. Например, использование систем воздушного лазерного сканирования эффективно для быстрого получения пространственной информации на крупные территории или протяжённые линейные объекты, удалённые от транспортных артерий. В зависимости от условий съёмки, воздушное лазерное сканирование может проводиться с пилотируемых или беспилотных воздушных аппаратов (ПВС и БВС). Решение о применении пилотируемого или беспилотного аппарата определяется целями лидарной съёмки, требованиями к конечному продукту и параметрам ТЛО (например, цифровая модель рельефа с интервалом 1,0 м или детализированная трёхмерная модель городского ландшафта), особенностями воздушных судов и установленными на них лидарами, а также местоположением и характеристиками объекта съёмки. Учитывание всех этих аспектов способствует выбору оптимального варианта с учётом временных и экономических ресурсов.
Преимущества лазерного сканирования делают его незаменимым в различных областях:
1. Высокая скорость съемки. В зависимости от типа сканера и специфики задачи, скорость проведения съемки значительно превышает традиционные методы. Особенно заметны преимущества при работе с труднодоступными районами, где скорость может возрастать в десятки и даже сотни раз.
2. Детализация и информативность данных. Получаемая информация позволяет точно воспроизводить геометрию объекта и подробно описывать характеристики исследуемой поверхности, что невозможно достичь при использовании стандартных методов съемки.
3. Экономичность. Благодаря высокой производительности и точности сканеров, расходы на проведение работ с использованием лазерного сканирования оказываются ниже, чем при традиционных методах.
4. Безопасность. Безотражательная методика измерений исключает необходимость присутствия людей непосредственно на объекте съемки, что особенно важно в опасных или труднодоступных местах.
5. Минимизация трудовых затрат. Небольшая команда специалистов способна быстро выполнить значительный объем полевых работ благодаря высокой эффективности процесса сканирования.
6. Автоматизация обработки данных. Цифровой формат данных позволяет полностью автоматизировать процесс их обработки, сводя к минимуму влияние человеческого фактора на результаты.
7. Широкий спектр применения. Лазерное сканирование подходит для множества отраслей, начиная от строительства и заканчивая экологическим мониторингом, делая его универсальным инструментом для решения разнообразных задач.
8. Возможность повторного анализа данных. Все собранные данные хранятся в цифровом формате, что позволяет использовать их многократно для новых проектов или анализа изменений с течением времени.
9. Точность и надежность результатов. Лазерное сканирование гарантирует получение высокоточных данных, что крайне важно для сложных инженерных и строительных проектов.
10. Совместимость с другими технологиями. Данные, полученные с помощью лазерного сканирования, легко интегрируются с результатами других видов съемок, таких как аэрофотосъемка и спутниковые снимки, позволяя создавать сложные и многомерные модели объектов и территорий.
Эти преимущества делают лазерное сканирование необходимым инструментом в современном мире, способствуя улучшению качества и ускорению выполнения различных инженерно-геодезических и проектных работ.
Для консультации или заказа услуги нажмите кнопку «Оставить заявку» или свяжитесь с нами по телефону +7 (495) 649-22-40 или по email info@acropol-geo.ru
Основная составляющая вышеописанной технологии — это лазерный дальномер, установленный на платформе или на земле. Он измеряет расстояние до объектов, фиксируя время прохождения лазерного импульса. Устройство генерирует большое количество высокочастотных импульсов (десятки тысяч или даже миллионы в секунду), которые направляются на объект через полигональное зеркало, обеспечивающее равномерное распределение лучей. В последние годы популярность приобрели системы, в которых отклонение лазерного луча в горизонтальной плоскости осуществляется за счет поворота самого сканера вокруг своей оси, что позволяет охватить все окружающее пространство.
Современные сканеры часто комплектуются встроенными цифровыми камерами, которые производят фотосъемку окружения. Это дает оператору возможность просматривать панорамное изображение на экране устройства. Данная функция полезна для выделения необходимых зон из общей фотографии, исключения ненужных участков и сокращения времени на последующую обработку данных.
После сбора данных о положении системы и направлении сканирования, а также о расстоянии до объекта, рассчитываются географические координаты каждой точки отражения. После фиксации одной точки лазерный луч перемещается под определенным углом к следующей точке виртуальной координатной сетки, где снова проводится измерение. Этот процесс продолжается до завершения сканирования всей поверхности объекта. Увеличение плотности узлов в сетке приводит к увеличению количества зарегистрированных точек, что улучшает детализацию съемки. Эти точки объединяются в так называемые «облака», содержащие от нескольких сотен до миллионов точек. Измеряя расстояние и углы отклонения лазерного луча в двух плоскостях, можно определить трехмерные координаты каждой точки в системе координат сканера, а затем преобразовать их в другую систему координат с помощью специального программного обеспечения.
Первые устройства подобного рода появились в конце 1980-х — начале 1990-х годов. Одной из ведущих компаний в сфере производства коммерческих лазерных сканеров является американская Leica Geosystems. История разработки этой технологии начинается в 1992 году, когда специалисты компании Cyra Technologies (ныне входящей в состав Leica Geosystems) столкнулись с задачей создания чертежей сложных промышленных объектов. Тогда используемые геодезические инструменты оказались неэффективными, что потребовало создания новой системы, соответствующей высоким требованиям к точности и скорости измерений. Так была заложена основа для создания трехмерного лазерного сканера.
Большинство современных сканеров функционируют на базе импульсных лазерных дальномеров. Процесс сканирования управляется шаговыми двигателями, которые регулируют положение зеркал. Одно зеркало изменяет направление луча в горизонтальной плоскости, другое — в вертикальной.
Хотя все системы лазерного сканирования имеют общую физическую основу, они различаются по назначению и конструкции. Современные сканирующие комплексы нередко включают дополнительные компоненты, такие как цифровые камеры, тепловизоры и другие датчики, что расширяет возможности комплексного обследования для решения специализированных задач. Сканеры могут быть установлены стационарно (наземные сканеры), смонтированы на транспортных средствах (мобильные сканеры) или размещены на летательных аппаратах (воздушные сканеры). Таким образом, технология лазерного сканирования предлагает широкий набор инструментов для точного и эффективного сбора данных о местности и объектах, гарантируя высокий уровень детализации и надежности информации.
Метод лазерного сканирования выбирается исходя из конкретной задачи и особенностей объекта. Например, для сканирования небольших объектов с максимальной точностью (в пределах единиц миллиметров) обычно используется наземное лазерное сканирование. Если же нужно провести съемку крупных площадных объектов площадью более 1000 гектаров или протяженных коридорных объектов, предпочтительнее применять воздушное лазерное сканирование. Для длинных линейных объектов, таких как участки автомобильных или железнодорожных дорог, чаще всего используется мобильное лазерное сканирование. В зависимости от площади съемки, особенностей территории и требований к точности данных, можно выбрать подходящий метод сканирования или сочетать несколько методов для достижения оптимальных результатов.
При лазерном сканировании собирается разнообразная информация, зависящая от типа используемого оборудования и целей исследования. Наземное лазерное сканирование (НЛС) фиксирует траекторию лазерного луча и расстояние до точек объекта, создавая растровый образ, где каждое значение пикселя содержит такие компоненты, как измеренная дистанция, сила отражённого сигнала и RGB-параметры, соответствующие истинному цвету точки. Также возможен вывод данных в форме массива точек лазерных отражений от объектов с пятью параметрами: пространственными координатами (x, y, z), интенсивностью и реальными цветами. Воздушное лазерное сканирование позволяет получать данные о реальной поверхности земли, устраняя искажения от лесного покрова и зданий, а также обнаруживать слабо выраженные археологические объекты культурного слоя.
При выборе системы лазерного сканирования для выполнения конкретных задач учитывают требования технического задания, финансовые аспекты, технические характеристики системы, которые должны обеспечить необходимую точность, плотность точек лазерного отражения (ТЛО) и производительность работ, придерживаясь действующих нормативных документов. Например, использование систем воздушного лазерного сканирования эффективно для быстрого получения пространственной информации на крупные территории или протяжённые линейные объекты, удалённые от транспортных артерий. В зависимости от условий съёмки, воздушное лазерное сканирование может проводиться с пилотируемых или беспилотных воздушных аппаратов (ПВС и БВС). Решение о применении пилотируемого или беспилотного аппарата определяется целями лидарной съёмки, требованиями к конечному продукту и параметрам ТЛО (например, цифровая модель рельефа с интервалом 1,0 м или детализированная трёхмерная модель городского ландшафта), особенностями воздушных судов и установленными на них лидарами, а также местоположением и характеристиками объекта съёмки. Учитывание всех этих аспектов способствует выбору оптимального варианта с учётом временных и экономических ресурсов.
Преимущества лазерного сканирования делают его незаменимым в различных областях:
1. Высокая скорость съемки. В зависимости от типа сканера и специфики задачи, скорость проведения съемки значительно превышает традиционные методы. Особенно заметны преимущества при работе с труднодоступными районами, где скорость может возрастать в десятки и даже сотни раз.
2. Детализация и информативность данных. Получаемая информация позволяет точно воспроизводить геометрию объекта и подробно описывать характеристики исследуемой поверхности, что невозможно достичь при использовании стандартных методов съемки.
3. Экономичность. Благодаря высокой производительности и точности сканеров, расходы на проведение работ с использованием лазерного сканирования оказываются ниже, чем при традиционных методах.
4. Безопасность. Безотражательная методика измерений исключает необходимость присутствия людей непосредственно на объекте съемки, что особенно важно в опасных или труднодоступных местах.
5. Минимизация трудовых затрат. Небольшая команда специалистов способна быстро выполнить значительный объем полевых работ благодаря высокой эффективности процесса сканирования.
6. Автоматизация обработки данных. Цифровой формат данных позволяет полностью автоматизировать процесс их обработки, сводя к минимуму влияние человеческого фактора на результаты.
7. Широкий спектр применения. Лазерное сканирование подходит для множества отраслей, начиная от строительства и заканчивая экологическим мониторингом, делая его универсальным инструментом для решения разнообразных задач.
8. Возможность повторного анализа данных. Все собранные данные хранятся в цифровом формате, что позволяет использовать их многократно для новых проектов или анализа изменений с течением времени.
9. Точность и надежность результатов. Лазерное сканирование гарантирует получение высокоточных данных, что крайне важно для сложных инженерных и строительных проектов.
10. Совместимость с другими технологиями. Данные, полученные с помощью лазерного сканирования, легко интегрируются с результатами других видов съемок, таких как аэрофотосъемка и спутниковые снимки, позволяя создавать сложные и многомерные модели объектов и территорий.
Эти преимущества делают лазерное сканирование необходимым инструментом в современном мире, способствуя улучшению качества и ускорению выполнения различных инженерно-геодезических и проектных работ.
Для консультации или заказа услуги нажмите кнопку «Оставить заявку» или свяжитесь с нами по телефону +7 (495) 649-22-40 или по email info@acropol-geo.ru