Рысбеков Канай Бахытович

Кандидат технических наук, доцент

Амиров Жансерик Ильясович

Магистрант

Казахский национальный технический университет

имени К.И.Сатпаева, Республика Казахстан

Современные геодезические технологии

для быстрой и эффективной съемки

В последнее время технология наземного лазерного сканирования все шире используется для решения задач инженерной геодезии в различных областях строительства и промышленности. Растущая популярность лазерного сканирования обусловлена целым рядом преимуществ, которые дает новая технология по сравнению с другими методами измерений.

С ростом научно-технического прогресса и технического уровня развивались и совершенствовались методики и приборы для проведения инженерно-геодезических работ. Традиционные технологии, в основе которых лежат физические принципы, разработаны, в основном, еще в конце XIX века. На сегодняшний день современный геодезический прибор – это продукт высоких технологий, объединяющий в себе последние достижения электроники, оптики, точной механики, с использованием спутниковой навигационной системы GPS.

Каждый прибор имеет свои преимущества, не только по техническим характеристикам, но прежде всего ориентацией на определенную сферу применения. Поэтому их можно классифицировать по предназначению для решения конкретных задач. Точность и дальность измерений в данном случае не играют существенной роли. Определяющим становится фактор эффективности применения прибора для конкретного типа работ.

Например, для выполнения работ по землеотводам достаточно иметь простой механический тахеометр с минимальным набором встроенных программ. В то же время для работ по изысканиям и строительству автомагистралей наиболее эффективным будет применение роботизированного тахеометра, имеющего функции автоматического слежения за отражателем, контроллер и программы, позволяющие не только работать с проектными данными, но и воспроизводить полученные результаты непосредственно в поле на экране контроллера. К недостаткам данных систем можно отнести зависимость точности измерений от свойств отражающей поверхности и отсутствие надежной фиксации точки измерения.

Жесткая конкуренция на международном рынке современных геодезических приборов и оборудований обуславливает их непрерывное совершенствование, заставляя производителей находить все более эффективные решения, упрощать процессы измерений и использовать максимально удобные пользовательские интерфейсы, создавать интегрированные системы.

При выполнении съемки промышленных комплексов традиционными способами из-за сложности объектов легко пропустить некоторые технологически важные элементы ситуации или не придать соответствующего значения некоторым важным элементам окружающей обстановки, что в дальнейшем может привести к неполному, а иногда к недостоверному отражению действительного состояния объекта. При выполнении работ с использованием сканирующих систем подобная ситуация исключается - при обработке данных у оператора имеется возможность увидеть изображение результата съемки собственными глазами и в сомнительных случаях уточнить необходимость отображения отдельного элемента.

Иногда в полевых условиях затруднительно получить характеристики некоторых объектов, например провисание линий электропередачи, диаметры труб и места смены диаметров труб на эстакадах, линейные размеры объектов, не говоря уже об объектах, имеющих сложные сплайновые поверхности, - такие объекты при трехмерном моделировании зачастую построить просто невозможно, используя традиционные методы съемки.

Например, осуществление топографической съёмки в условиях горной местности при использовании традиционных геодезических методов заняло бы огромное количество времени. Достоверность съемки была бы явно недостаточной, так как измерения в таком случае выполняются тахеометром в безотражательном режиме и распознавать элементы, находящиеся за сотни метров от прибора, весьма затруднительно. Маловероятным было бы и использование фототеодолитного метода съёмки, поскольку это слишком трудоёмкий процесс – в этом случае многочисленные станции пришлось бы размещать на склонах ущелья, что можно сделать только при помощи вертолета.

Использование технологии лазерного сканирования позволяет решать эти вопросы точно и однозначно - поскольку все материалы съемок находятся в едином трехмерном координатном поле, взаимное положение моделей объектов определяется с высокой точностью. Точность построения отдельных элементов модели и их взаимного положения определяется в основном точностью сканирующей системы.

Суть технологии заключается в определении пространственных координат точек поверхности объекта. Это реализуется посредством измерения расстояния до всех определяемых точек с помощью лазерного безотражательного дальномера.

В электронном  тахеометре применяется такой же  способ определения координат с точностью позиционирования точек  3-5мм. Разница заключается в том, что тахеометр производит от одного до трех измерений в минуту, измерения лазерного сканирования производятся с очень высокой скоростью — тысячи, а порой и десятки тысяч измерений в секунду. Скорость измерения лазерного сканера регулируется в зависимости от требуемой плотности и точности измерений.

Одной из основных особенностей лазерных сканирующих систем является избыточность получаемой информации. Это позволяет не только выполнять корректные построения, но и проводить полномасштабную и достоверную оценку точности построенных моделей, как отдельно взятых элементов, так и их совокупности.

В отличие от традиционных геодезических измерений, лазерное сканирование позволяет получить с детальностью 1-2см цифровую модель всего объекта, а не его отдельных частей.

Огромное количество избыточных измерений позволяет получить наиболее достоверные полевые данные, особенно о местах, труднодоступных для съемки традиционными способами. При топосъемке сложных промышленных объектов традиционными методами, часто измерения, обилие контуров, большое количество отдельных объектов приводят к неизбежным ошибкам. Материалы, получаемые при лазерном сканировании, несут более полную информации об объекте съемки. Перед началом процесса сканирования лазерный сканер производит панорамную фотосъемку, которая значительно повышает информативности получаемым результатов.

Технология наземного лазерного сканирования, используемая для создания трехмерных моделей объектов, топографических планов сложных загруженных территорий, значительно повышает производительность труда и уменьшает затраты времени. Разработка и внедрение новых технологий производства геодезических работ, всегда велись с целью сокращения сроков полевых работ. Можно с уверенностью сказать, что лазерное сканирование полностью отвечает этому принципу.

Технология наземного лазерного сканирования находится в постоянном развитии. Это касается и совершенствования конструкции лазерных сканеров, и развития функций программного обеспечения, используемого для управления приборами и обработки полученных результатов.

Список литератур

1. Генике А.А., Побединский Г.Г. Глобальные спутниковые системы определения местоположения и их применение в геодезии. – М.: Картгеоцентр-Геодезиздат, 2004.

2. В.Н.Гусев,А.И.Науменко и др. Основы наземной лазерно-сканирующей съемки. Санкт-петербург. 2008 - 80с.