Геодезическое 3д-сканирование — один из современных, высокоэффективных методов измерений местности и объектов. Он основан на использовании свойств лазерного луча. Технология дает высокую точность и скорость получения результатов, позволяет проводить измерения сложных объектов: сканирование объектов культурного наследия, промышленных площадок и проч. Рассмотрим основы технологии лазерного сканирования: какое оборудование используется, какие результаты получаются.
Технология лазерного сканирования обеспечивает измерение расстояния между сканером и обследуемым объектом. В результате проводимых высокоскоростных измерений формируется облако точек с фиксацией пространственных координат, на основе которого строится трехмерная модель объекта (так называемое "облако точек"). Такая модель может включать десятки миллионов точек. Такая высокая плотность точек позволяет создавать на основании облака точек высокодетализированные чертежи и 3д-модели.
Принцип лазерного сканирования построен на измерении времени прохождения луча, генерируемый излучателем и направляемый на поверхность объекта, от которой он отражается и возвращается на приемник сканера. На основании значения времени прибором вычисляется расстояние между сканером и поверхностью отражения. Также для каждого момента времени фиксируются горизонтальный и вертикальный угол. В результате рассчитываются пространственные координаты измеряемой точки.
По сравнению с традиционным способом выполнения съемки при помощи тахеометра, эта технология обеспечивает скорость измерений, превышающую тахеометрическую съемку в тысячи раз, позволяет ее автоматизировать, обеспечивает высокую детальность, точность (за счет отсутствия "человеческого фактора"). Позиционирование измерительного зеркала в вертикальной и горизонтальной плоскости выполняется сервоприводом. Оператору не требуется управлять дальномером, записывать координаты с описанием точек, искать объект в окуляре.
В геодезии используются следующие виды лазерного 3D-сканирования:
Рассмотрим каждый вид технологии подробнее.
Метод наземного лазерного сканирования (НЛС) целесообразно применять для проведения топографической съемки сравнительно небольших объектов, отдельных зданий, высокоточных замеров, получения трехмерных моделей помещений, инженерных сооружений.
При проведении съемки оператор устанавливает 3Д сканер для обмеров помещения или территории на неподвижный штатив. Место установки штатива определяется так, чтобы добиться максимально полного охвата объекта, минимизировать количество теневых зон. Производительность метода в значительной мере зависит от того, насколько объект насыщен разными деталями и элементами. При малой насыщенности (количество станций сканера) в течение рабочей смены в 8 часов один сканер может обрабатывать территорию до 2000м2. При значительной насыщенности за день может обрабатываться до 1000 м2 площади. Трудозатраты работ при НЛС, как правило, определяются количеством полученных сканов (стоянок), а также площадью объектов.
Обычно объект сканируется поочередно, последовательно с нескольких станций. Один сканер может в течение рабочей смены выполнять до нескольких сотен станций на объекте. На каждой станции выполняется до десятков миллионов измерений. В результате сшивки получают единое облако точек, включающее миллиарды измеренных точек объекта, выполненных в требуемой системе координат. На основе облака точек путем обработки данных специальным ПО получают 2д-чертежи, триангуляционную модель объекта (так называемый "мэш"), BIM-модель объекта.
НЛС — самый точный метод получения данных о геометрических параметрах обследуемого объекта. Эта методика лазерного сканирования применяется для съемки мостовых сооружений, эстакад, путепроводов, инженерных коммуникаций зданий. НЛС применяют как правило на архитектурных обмерах и при обследовании зданий архитектурного наследия, а также прочих объектов где трубуется миллиметровая точность.
Плюсы этого типа лазерного сканирования:
Технология предусматривает дистанционное проведение съемки. Это позволяет работать, в том числе, в труднодоступных местах, а также обеспечивает безопасные условия работы операторов при ведении съемки.
Ориентировочная стоимость комплекта нового оборудования для НЛС стартует от 5 000 000 рублей на 2024 год.
Метод воздушного лазерного сканирования (ВЛС) стал развитием классической технологии аэрофотосъемки. В этом случае сканер (как правило на Дрон устанавливается Лидар) устанавливается на борт воздушного судна. Кроме этого, сейчас в геодезии активно применяются БПЛА. Лазерное сканирование дроном позволило значительно повысить доступность метода ВЛС, расширить сферу его применения.
Выполнение съемки с воздуха позволяет за одну смену охватить территории значительной площади, достигающей десятков тысяч гектаров. При этом по сравнению с наземным сопособом съемки охват объемов съемки за одну рабочую смену гораздо более высок. «Слепые» зоны возникают только под крышами, навесами, густыми кронами деревьев, другими объектами, закрывающими поверхность земли с высоты.
Технология позволяет получать полную и точную информацию о пространственно-геометрических параметрах рельефа, гидрографии, растительности, о расположении наземных объектов, которые находятся в зоне съемки. Стоимость лазерного сканирования, проводимого воздушным методом при больших объемах намного ниже по сравнению с традиционной топографической съемкой, выполняемой при помощи тахеометров и спутниковых гнсс-приемников.
Технология широко применяется для топографической съемки крупных объектов и территорий. В том числе с воздуха проводится лазерное сканирование дорог, ЛЭП, трубопроводов других линейных объектов. Метод применяется для обследования площадных объектов, лесного и водного хозяйства, построения цифровых моделей территорий. Технологию используют для создания топографических планов, масштаб которых достигает 1:1000. ВЛС используют в градостроительстве для моделирования и отслеживания развития городской среды.
Основные плюсы ВЛС:
Метод ВЛС после постобработки результатов позволяет получать как цифровые модели местности, так и топографические планы территории.
Однако следует понимать,что точность данных получаемых методом ВЛС (при помоща лидара) достигает 10 сантиметров и более, то есть здесь не идет речь о миллиметровой точности.
Ориентировочная стоимость комплекта оборудования для ВЛС стартует от 1 500 000 рублей на 2024 год.
Мобильное лазерное сканирование (МЛС) выполняется с помощью сканеров, которые крепятся на транспортном средстве — автомобиле или поезде.Также существуют бюджетрые сканеры (лидары) для ручной съемки. Транспорт передвигается по заданному маршруту, по которому проводится съемка. Приборы жестко крепятся к платформе и оснащаются компенсаторами вибраций и наклонов,а также инерциальной системой.
Современные системы лазерного сканирования позволяют работать в любое время суток. Скорость движения транспорта, на котором установлен съемочный комплекс, должна составлять до 70 км/ч. Метод позволяет получать пространственно-геометрические данные всех объектов, расположенных по маршруту. При работе с автомобиля для получения полной информации о дорожной инфраструктуре улицы и близлежащих территориях достаточно проехать по ней 2-3 раза. При установке сканирующей системы на поезде за сутки можно выполнить съемку области примерно в 1200 погонных километров. При этом ширина сканируемой полосы составляет несколько десятков метров.
Области применения лазерного сканирования BIM, проводимого мобильным методом, включают обследования дорог, объектов электроэнергетики, трубопроводов. МЛС применяют для территориального планирования, градостроительства, проектирования ландшафта или линейных объектов. Кроме этого, метод широко применяется для мониторинга ЧС и экологического мониторинга.
Основные плюсы мобильного метода проведения изысканий:
При обследовании территорий и объектов мобильным методом результаты лазерного сканирования можно получить уже через несколько часов после проведения съемки, что превосходит скорость обработки при большинстве альтернативных методов.
Ориентировочная стоимость комплекта нового оборудования для МЛС стартует от 1 500 000 рублей на 2024 год. (при использовании мобильного лидара)
Сканеры для лазерного сканирования — приборы, с помощью которых выполняется съемка. По радиусу действия сканеры бывают таких видов:
Нужный вид лазерного сканера подбирают с учетом необходимой дальности, точности измерений. Кроме этого, учитывается угол обзора, скорость проведения измерений.
По типу сканеры бывают: лидары (измерение производится световым импульсом) и классические лазерные сканеры (измерения проводятся лазерным лучем).
Технология сканирования при помощи сканирующих систем — современный метод, который широко применяется в геодезии, топографии. Также его используют для точных замеров разных объектов — от промышленного 3d сканирования и обмера высотных зданий до частных домов или квартир.
К основным плюсам относят такие характеристики лазерного сканирования:
Эти преимущества лазерного сканирования делают его одним их самых эффективных, удобных и экономичных методов, применяемых в геодезии, топографии, обследованиях строительных объектов.
К недостаткам лазерного сканирования относится чувствительность приборов к температурному режиму. Многие сканеры плохо работают при отрицательной температуре, что ограничивает возможность использования технологии зимой. Часть современных моделей сканеров рассчитана на эксплуатацию при температуре до -20 °C. Однако такие морозостойкие сканеры дороже обычных, поэтому такие приборы есть в распоряжении далеко не всех исполнителей.
Кроме этого, стоимость ремонта и обслуживания сканеров, а также их первичная стоимость при покупке остаются значительно более высокими, по сравнению с классическими геодезическим оборудованием (электронный тахеометр)
Для проведения высокоточной съемки с соблюдением требований нормативно-технической документации обращайтесь в ООО «Геомун». Мы предлагаем выгодные цены на лазерное сканирование и организуем выполнение измерений под ключ. Для всех типов работ мы используем высокоточное оборудование, которое проходит ежегодную поверку. Работы выполняют инженеры высокой квалификации. Геодезист может выехать на объект уже на следующий день после получения заявки. Используем специальные программы для обработки результатов лазерного сканирования, что гарантирует получение точной и максимально полной трехмерной модели.
.jpg)
