This article discusses the main provisions for the application and possibilities of ground-based laser scanning technology.
terrestrial laser scanning, working principle of laser scanning
До недавних пор для сбора метрической информации об архитектурных объектах в геодезии применялись либо способы наземной фотограмметрии, либо натурные обмеры. Оба этих метода являются очень трудоёмкими и в полной мере не дозволяют воссоздать подробную трёхмерную модель объекта, но всё изменилось с появлением на рынке лазерного сканирования.
Лазерное сканирование — это самый современный метод съёмки. По данным лазерного сканирования выполняют построение трёхмерных моделей, топографических планов. Этот метод находит применение в архитектуре, строительстве, автодорожной отрасли, электроэнергетике, нефтегазовой отрасли и других сферах.
На сегодняшний день существует три вида лазерного сканирования: мобильное лазерное сканирование (мобильное картографирование), воздушное лазерное сканирование и наземное лазерное сканирование. Предметом настоящей статьи является наземное лазерное сканирование, которое, из представленных выше, считается хоть и самым медленным, но наиболее эффективным способом для получения полной информации о пространственной форме объектов любой сложности.
Принцип работы наземного лазерного сканирования заключается в следующем: Лазерный дальномер, установленный на местности, определяет расстояние до объектов путём измерения времени прохождения импульса лазерного излучения. Прибор испускает лазерные импульсы высокой частоты (от десятков тысяч до миллионов в секунду). На пути к объекту импульсы лазерного излучения отражаются от полигонального зеркала, которое равномерно распределяет их. Собрав информацию о точном позиционировании системы и направлении, в котором проводилось сканирование, а также о расстоянии до объекта, вычисляют точные географические координаты любой точки лазерного отражения. В отличие от тахеометра, этот современный способ проведения съёмки является полностью автоматизированным. Прибор содержит специальный механический привод, который самостоятельно вращает измеритель в горизонтальной и вертикальной плоскостях, в следствии чего все необходимые измерения проводятся с одной точки закрепления прибора, что в свою очередь обеспечивает высокую и надёжную точность измерения. Кроме того, в состав современной сканирующей системы помимо самого лазерного сканера также могут входить цифровая камера, тепловизор и другие сенсоры, которые, в отличие от того же тахеометра, позволяют проводить комплексное обследование для выполнения узкоспециализированных задач (рис. 1).
Рис. 1 – Съемка закрытого помещения при помощи технологии наземного лазерного сканирования с применение тепловизара.
Технология наземного лазерного сканирования используется для получения сверхточных 3D-моделей. Применение такого типа лазерного сканирования позволяет отснять объекты размером до 1 см с точностью до 2 мм. Работу можно проводить при любых условиях освещения, так как сканеры являются активными съёмочными системами, дневное или офисное освещение не влияет на качество сканирования. К тому же лазерные сканеры специально рассчитаны на работу в сложных погодных и климатических условиях, и обеспечены системой защиты от пыли, мусора и водяных брызг. Единственным минусом наземного лазерного сканирования в сравнении с мобильным и воздушным можно считать низкую производительность, так как в отличии от его аналогов максимальное измеренное расстояния, которое можно получить с применением данного типа сканирования составляет 1000 метров с одной закреплённой точки.
В данной статье рассмотрены основные положения применения технологии наземного лазерного сканирования. И хотя наземное лазерное сканирование является самым точным способом измерения, в сравнении с воздушным и мобильным, оно явно проигрывает в производительности. Из этого следует, что комбинирование различных видов лазерного сканирования поможет повысить информативность и производительность создаваемой продукции.
1. Shul'c R. Nazemnoe lazernoe skanirovanie v zadachah inzhenernoy geodezii / R. Shul'c // Palmarium Academic Publishing. - 2013. - № 1 - S. 348.
2. Gorodnichaya A.N. // Tehnicheskaya ekspluataciya zdaniy i sooruzheniy / A.N. Gorodnichaya, A.A Horina // Alleya nauki. - 2019. - T.5 №1(28). ¬- S. 247-251.
