Лазерное сканирование в геодезии

Эволюция современной геодезии и картографии обусловлена не только переходом на цифровой уровень работы с пространственными данными, но и внедрением инновационных методов и технологий получения информации о Земле. Одним из ярких примеров современных подходов является лазерное сканирование, которое получило широкое применение в различных направлениях, таких как создание трехмерных моделей местности, цифровых топографических карт, гидрометеорология, лесоводство, маркшейдерские работы и другие задачи. Значительное внимание уделяется использованию ЛС для создания и обновления крупномасштабных топографических карт и планов, что является важной частью инженерно-геодезических изысканий. За последние четыре-пять лет многие ключевые проекты в нефтегазовой отрасли России были выполнены с использованием данных, полученных методом ЛС.



Применение лазерного сканирования в производственной сфере позволяет решить инженерно-геодезические задачи на высоком уровне качества, обеспечивая значительное снижение влияния человеческого фактора на результаты измерений и повышая уровень безопасности при проведении работ. Исследование особенностей лазерного сканирования поможет определить его целесообразность для решения различных инженерно-геодезических задач, а также разработать эффективные методики выполнения полевых и камеральных работ, учитывая особенности исследуемых инженерных объектов и их расположение.

 

Лазерное сканирование (также называемое лазерной локацией) предполагает получение пространственно-определенных моделей местности, которые состоят из точек лазерного отражения, определяющих как рельеф Земли, так и любые объекты, расположенные на ней. Каждая точка отражает свои координаты XY и высоту Z, а также дополнительные параметры, такие как интенсивность и цвет, что позволяет воссоздавать реальную картину поверхности и объектов. Результаты работы лазерного сканирования представлены в виде растрового изображения, где значения пикселей содержат следующие компоненты:

• Измеренное расстояние
• Интенсивность отраженного сигнала
• RGB-составляющая, отражающая реальный цвет точки

 

Лазерное сканирование открывает новые возможности для повышения качества геодезических работ, предлагая ряд преимуществ, таких как непрерывная съемка, автоматизация измерений, высокая скорость и удобство использования. Несмотря на то, что в устройстве используются хорошо знакомые в геодезии технологии и методы, оно представляет собой новое поколение приборов, создающее уникальную пространственную информацию в виде облаков точек.

 

Суть технологии заключается в использовании лазерных импульсов для получения пространственной информации о поверхности и объектах. Лазерный сканер излучает короткие импульсы света, направленные на объекты, каждый такой импульс взаимодействует с поверхностью, отражаясь обратно. Время прохождения импульса и угол отклонения позволяют вычислить расстояние до точки отражения, а также её координаты в трёхмерной системе координат. Возвращающиеся импульсы регистрируются системой, которая строит карту точек, называемых облаками точек. Эти точки содержат информацию о пространственном положении, интенсивности отражённого сигнала и цвете. Лазерное сканирование позволяет получать точные пространственные данные с высокой точностью и детализацией. Процесс сканирования может происходить непрерывно, что повышает оперативность и снижает влияние человеческого фактора на результаты.

 

Процесс сканирования начинается с подготовки оборудования, его настройки и калибровки. Затем лазерный сканер излучает импульсы, которые частично или полностью отражаются от поверхности объекта. Регистрация времени прохождения импульса и угла отклонения позволяет вычислить расстояние до точки отражения и её координаты в трехмерной системе. Собранная информация загружается в компьютер для обработки, где она корректируется с учетом показаний навигационных систем и других датчиков. В итоге формируется цифровая модель объекта, которую можно анализировать, визуализировать и использовать для различных задач.

 

Многие современные лазерные сканеры оборудованы системами спутниковой навигации (GPS/GLONASS), что позволяет автоматически корректировать результаты сканирования, уменьшая погрешности, связанные с движением воздуха и изменениями атмосферы. Некоторые сканеры также снабжены дополнительными датчиками, такими как цифровые камеры, тепловизорами и другими устройствами, что расширяет функциональные возможности и улучшает качество полученных данных. Лазерное сканирование является эффективным средством для получения точных данных о пространственном положении объектов, что делает его ценным инструментом в различных прикладных областях.

 

Лазерное сканирование представляет собой мощный инструмент для получения пространственной информации о поверхностях и объектах, отличающийся высокой точностью, скоростью и удобством использования. Этот метод особенно полезен в тех случаях, когда требуется высокая точность измерений, например, в инженерно-геодезических работах, строительстве, мониторинге объектов и сохранении исторических памятников. Лазерное сканирование открывает уникальные возможности для решения широкого круга задач, особенно в области архитектуры, где оно становится незаменимым инструментом для сохранения исторических памятников и объектов культурного наследия. Помимо лазерного сканирования, существуют и другие методы сохранения изображений, такие как фотография или стереоскопия, но они не предоставляют такую же богатую информацию о пространственном положении объектов, как лазерное сканирование.



Преимущества лазерного сканирования перед традиционными методиками:

1. Трехмерная информация. Лазерное сканирование позволяет быстро и эффективно получить точную 3D модель объекта, содержащую информацию о его геометрии, что существенно упрощает задачу сохранения и восстановления исторических объектов.

2. Высокая точность и разрешение. Лазерное сканирование обеспечивает высокую точность и разрешение на уровне нескольких миллиметров, что особенно важно для объектов с богатой структурой и сложной формой.

3. Оперативность и экономическая выгода. Лазерное сканирование позволяет производить измерения намного быстрее и дешевле, чем традиционные методы, такие как стереофотография, что увеличивает экономическую выгоду проекта.

4. Удобство обработки данных. Результаты лазерного сканирования легко интегрируются в программное обеспечение для дальнейшей обработки и анализа, что упрощает работу с данными и повышает эффективность анализа.

 

Современные лазерные сканеры полностью подходят для выполнения высокоточных инженерно-геодезических работ, контроля качества строительных конструкций и мониторинга их деформаций. Применение метода ЛС позволило в реальном времени получить точные геометрические параметры сканируемых объектов с помощью бесконтактного метода, а также проводить мониторинг их состояния. Данные, полученные с помощью этой технологии, обладают следующими признаками:

• Полнотой собранной информации
• Многофункциональностью

 

Благодаря использованию лазерного сканирования происходит значительное уменьшение времени и объёма полевых работ, а также снижение влияния человеческого фактора на результаты измерений и повышение уровня безопасности при проведении полевых работ. Все эти выводы подтверждают высокую значимость лазерного сканирования как инновационного инструмента для решения сложных инженерно-геодезических задач, требующих высокой точности и надёжности.

 

Лазерное сканирование остается перспективным направлением для решения задач в области охраны культурного наследия, архитектуры и инженерных изысканий, поскольку обладает рядом преимуществ по сравнению с более устаревшими методами измерений. Будущее лазерного сканирования в геодезии выглядит весьма перспективным. Технология продолжает развиваться, и её потенциал остаётся значительным. Можно выделить несколько ключевых тенденций, которые указывают на рост важности лазерного сканирования в ближайшие годы:

1. Увеличение точности и разрешения. В ближайшие годы ожидается дальнейшее повышение точности и разрешения сканирующих систем, что сделает лазерное сканирование еще более точным и детализированным инструментом для решения задач в геодезии.
2. Интеграция с другими технологиями. Сегодня продолжатся разработки систем, сочетающих лазерное сканирование с другими современными технологиями, такими как беспилотные летательные аппараты, мобильные сканеры и тепловизионное оборудование, что расширяет возможности применения лазерного сканирования в различных задачах.
3. Разработка специализированного ПО. На сегодняшний день продолжается работа над программным обеспечением, предназначенным для обработки данных, полученных с помощью лазерного сканирования что упростит анализ и интерпретацию данных, что увеличит скорость и эффективность работы с результатами сканирования.
4. Рост спроса на услуги лазерного сканирования. В связи с ростом потребностей в высокоточных данных, в ближайшее десятилетие ожидается увеличение спроса на услуги лазерного сканирования, особенно в таких секторах, как инженерная деятельность, строительство, транспортная инфраструктура и охрана культурного наследия.
5. Повышение безопасности и автоматизации. Лазерное сканирование является бесконтактным методом, что снижает риск повреждения объектов и повышает безопасность работ. Также оно позволяет автоматизировать многие процессы, что приведет к экономии времени и ресурсов.
6. Расширение сфер применения. С развитием технологий и совершенствованием оборудования, лазерное сканирование найдет применение в новых областях, таких как картография, градостроительство, мониторинг окружающей среды и охрана природных ресурсов.
7. Исследования и разработки новых методов. Как в России, так и за рубежом будут продолжаться научные исследования и разработки новых методов и технологий, направленных на улучшение существующих решений и расширение возможностей лазерного сканирования.

В целом ожидается, что лазерное сканирование останется важным инструментом в геодезии и смежных дисциплинах на долгие годы вперед.

 

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