ТЕХНОЛОГИЯ ТРЕХМЕРНОГО ЛАЗЕРНОГО СКАНИРОВАНИЯ
Воздушное лазерное сканирование или лазерная локация является сегодня одним из самых эффективных и перспективных методов сбора пространственных данных для крупномасштабного картографирования.
В 2006 году НИПИ «ИнжГео» приобрел систему лазерного картографирования ALTM-3100 производства канадской фирмы Optech Inc. На сегодняшний день эта система является одной из самых технически совершенных и экономически эффективных в своем классе систем лазерного картографирования.
Использование системы лазерного картографирования ALTM-3100 позволило нам значительно сократить трудозатраты, затраты материальных ресурсов, сроки проведения полевых топографических и повысить качество выпускаемой продукции по сравнению с традиционной топографической съемкой.
Основными функциональными компонентами аэросъемочной системы лазерного картографирования являются:
- сканирующий блок (генерация лазерных импульсов, прием отраженного сигнала и определение наклонной дальности до точки отражения, управление разверткой);
- бортовой навигационный комплекс (совместная обработка в реальном масштабе времени данных GPS приемника и инерциальной системы IMU, обеспечение каждого первичного лазерно-локационного измерения полным набором элементов внешнего ориентирования, что, с использованием значений наклонной дальности и угла сканирования позволяет определить геодезические координаты наземных точек, в которых произошло отражение зондирующих лазерных импульсов);
- сеть наземных базовых станций GPS-ГЛОНАСС (дифференциальная коррекция данных бортовых GPS и GPS-ГЛОНАСС – приемников).
Сканирующий блок
Бортовой навигационный комплекс
Лазерно-локационная технология позволяет создавать высокоточные:
- цифровые модели местности и сложных инженерных объектов,
- цифровые модели рельефа,
- орто-, фотоизображения.
С появлением в компании «ИнжГео» аэросъемочной системы лазерного картографирования ALTM-3100 проведение изыскательских работ не требует привлечения большого количества специалистов, материальных ресурсов и временных затрат.
Съемочный комплекс, используемый компанией «ИнжГео», включает в себя лазерный сканер (сенсор, блок управления), систему прямого геопозиционирования, цифровой фотоаппарат, дисплей пилота, ноутбук, программное обеспечение для первичной обработки данных (Applanix POSPac) и для моделирования и создания планов (Altexis, Microstation (Terra), Civil 3D, Erdas Imagine).
Основные возможности лазерной системы «ALTM-3100»:
- Фиксация интенсивности отраженного сигнала (возможность работы в ночное время).
- Фиксация до 4 отражений от одного зондирующего импульса (возможность разделения кроны деревьев и поверхности земли).
- Высокая производительность – до 1000 кв. км. за рабочий день.
- Совместимость с цифровыми аэрофотоаппаратами и другими авиационными датчиками изображений.
- Возможность использования приемников GPS и GPS/ГЛОНАСС различных производителей.
- Наличие согласованной схемы установки на отечественные летательные аппараты.
- Адаптация к российским условиям.
- Экономическая эффективность использования в тех условиях, когда применение других методов крайне затруднительно, невозможно или ограничено сезонными факторами (безориентирная местность, сплошная листва, очень «плоский» рельеф и т.д.).
Лазерная система «ALTM-3100» позволяет не только произвести быстрое сканирование поверхности объекта, но и выдавать «отклонения» от нормы.
Уникальные возможности воздушной лазерно-локационной системы позволяют получить:
- истинный рельеф поверхности земли (даже под кронами деревьев в лесу) без потери точности;
- местоположение и форму объектов сложной структуры, например, технологических площадок и трубопроводов, зданий и сооружений и т.п., и их «отклонение» от нормы;
- топографические планы и карты в безориентирной местности (тундра, полностью заснеженные территории, пустыни, песчаные пляжи) , с точностью и детальностью, недостижимыми любыми другими методами.
Особенность работы специалистов ЗАО «НИПИ «ИнжГео» заключается в том, что они выполняют работы по лазерному сканированию объектов вместо традиционной топографической съемки, а не «поверх» уже выполненных работ.
Этот метод наиболее выгоден, так как при минимальных финансовых и временных затратах достигается высокая производительность полевых работ, что, в свою очередь, положительно влияет на стоимость, качество и быстроту производства инженерных изысканий и проектирования.
Особенности аппаратно-программного комплекса
«Система картографирования реального времени на базе ALTM-3100»:
- Возможность установки практически на любой легкий вертолет или самолет.
- Наличие схемы установки согласования с разработчиком ВС. МИ-8
- Продолжительность работ по установке и метрологическому контролю не более 1-го дня.
Измерение выставочных параметров сканерного блока и цифрового фотоаппарата:
- Расчет определяемых выставочных параметров проводится с применением программы Off-Setter.
- Все необходимые измерения для программы выполняются с надлежащей точностью.
- Измерение пространственных координат характерных точек выполняются GPS средствами в локальной вспомогательной системе координат без привязки к государственной геодезической системе координат, т.е., по сути, измеряются расстояния, а не координаты, что значительно упрощает задачу.
ОПЫТ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ
ВОЗДУШНОГО ЛАЗЕРНОГО СКАНИРОВАНИЯ ЗАО «НИПИ «ИнжГео»
За период с мая 2006 года ЗАО «НИПИ «ИнжГео», методом воздушного лазерного сканирования, произведены работы по целому ряду объектов со списком которых вы можете ознакомиться по следующей ссылке: Список объектов
|
|
Столкнувшись с всевозрастающим объемом полевых работ, ЗАО НИПИ «ИнжГео» внедрило в производство лазерно-локационные методы съемки. Институт приобрел наземный лазерный сканер ILRIS-36D фирмы Optech.
ILRIS-36D
Основными преимуществами ILRIS-36D являются:
- высокая точность: сканирование - 4 мм, сшивки модели - 3 мм;
- запись данных на съемный носитель (Flash card);
- работа в условиях низких температур (до - 20°С);
- высокая скорость работы - 2000 импульсов в секунду (2кГц);
- управление работой сканера с помощью карманного компьютера PALM, посредством беспроводного соединения ( Bluetooth или WiFi );
- большая дальность сканирования, до 1500 метров.
- возможность работы в форматах большинства производителей лазерных сканирующих систем;
- безопасность работы лазера для глаз (работает в ИК спектре);
- сканер позволяет производить съемку обзором 360°х360°.
Это дает существенное преимущество в сравнении с аналогичным оборудованием, при съемке замкнутых областей, примером которых могут служить нефтеналивные резервуары и технологически сложные производственные помещения.
ЗАО "НИПИ "ИнжГео" предлагает большой спектр услуг, основанных на применении уникальной системы лазерного сканирования CYRAX 2500, для получения самой полной картины измеряемого объекта.
Основные области применения наземных лазерных сканеров:
- съемка сложных технологических объектов нефтегазовой и электроэнергетической отрасли;
- съемка открытых горных выработок;
- съемка инженерных объектов;
- съемка сложных и/или уникальных объектов;
- мониторинг, диагностика индустриальных объектов, определение просадок и деформаций;
- топографическая съемка застроенных территорий, заводских, производственных комплексов и фасадов зданий;
- создание трехмерных моделей объектов, включая архитектурное проектирование и реконструкцию зданий;
- для оценки объема выработки в карьере за любой промежуток времени;
- проведения мониторинга развития оползневого участка или эрозионного склона;
- построение планов и чертежей цехов;
- профилирование поверхности дорог.
В настоящее время ЗАО "НИПИ "ИнжГео" обладает всеми необходимыми ресурсами для производства работ по наземному и воздушному дистанционному зондированию.
|
ЗАО "НИПИ "ИнжГео" предлагает большой спектр услуг, основанных на применении уникальной системы лазерного сканирования CYRAX 2500, для получения самой полной картины измеряемого объекта.
Основные области применения наземных лазерных сканеров:
-
съемка сложных технологических объектов нефтегазовой и электроэнергетической отрасли;
-
съемка открытых горных выработок;
-
съемка инженерных объектов;
-
съемка сложных и/или уникальных объектов;
-
мониторинг, диагностика индустриальных объектов, определение просадок и деформаций;
-
топографическая съемка застроенных территорий, заводских, производственных комплексов и фасадов зданий;
-
создание трехмерных моделей объектов, включая архитектурное проектирование и реконструкцию зданий;
-
построение планов и чертежей цехов;
-
профилирование поверхности дорог.
Выполнение таких работ, как лазерное сканирование и построение цифровой модели береговой части трубопровода «Голубой поток», с целью мониторинга развития оползневых процессов, лазерное сканирование и построение модели фасада здания, оценка технического состояния перекрытий здания; лазерное сканирование и построение трехмерных моделей технологического оборудования на перевалочной нефтебазе «Грушовая», и другие, позволили подготовить квалифицированных специалистов в данной области.
Также организацией получена лицензия Федеральной службы геодезии и картографии России на выполнение: аэросъемочных работ с помощью летательных аппаратов, изготовления производных материалов этих работ в фотографическом и цифровом видах и организацию аэрофотосъемочного производства.
Были созданы аэрофотосъемочное и фотограмметрическое подразделения с привлечением специалистов, имеющих большой опыт работы в области аэрофотосъемки и фотограмметрии. Трое сотрудников прошли специальную подготовку и получили свидетельства бортоператоров.
|
Перечень основных проектов, разработанных с участием ЗАО "НИПИ "ИнжГео" смотрите в разделе "ПРОЕКТЫ"
В 2003 году в ЗАО «НИПИ «ИнжГео» было принято решение о создании собственного независимого аэросъемочного подразделения с привлечением специалистов, имеющих большой опыт работы в области аэросъемки и фотограмметрии. Классическая аэросъемка является одним из самых эффективных методов дистанционного зондирования, применение которой позволяет в короткие сроки получить большой объем топографо-геодезической информации и соответственно в несколько раз ускорить изыскания в целом.
Аэросъемка особенно востребована на малоизученных территориях, по которым отсутствует надлежащий фондовый материал. В этой ситуации специалисты ЗАО «НИПИ «ИнжГео» выезжают в район работ и получают координаты контура снимаемого объекта при помощи GPS навигатора, для дальнейшего проектирования работ, а при необходимости, производят закладку геодезических пунктов.
В зависимости от масштаба аэрофотосъёмки, площади объекта, его удалённости, в качестве носителей аэрофотосъёмочной аппаратуры используют самолёты: Ан-28, Ан-2 или вертолёт Ми-8. Налажена работа с летным составом, сущность которой обусловлена спецификой работы и соответственно опытом работы летчиков в этой сфере деятельности.
Все работы выполняются с использованием аэрофотоаппаратов с фокусными расстояниями объективов: 200, 140 и 100 миллиметров. Хорошее качество снимков дает возможность получения качественных результатов (достижения требуемой точности выходной информации), что особенно важно при крупномасштабной съемке, например 1:3000.
Для фотохимической обработки материалов съемки имеется лаборатория с полным комплексом оборудования, требуемого для проявки, сушки и контактной печати полученных материалов.
В настоящее время для решения навигационных задач, таких как прохождение, по запроектированным маршрутам, сохранение информации о траектории полета, высоте, скорости, курсе и другой служебной информации, используются навигационные GPS-системы.
Управление полетами, при выполнении аэросъемочных работ, осуществляется с использованием навигационной программы выполнения полетов GPS «Navigator», которая дает возможность немедленно оценить количественные и качественные результаты полетов после выполнения работы. Отчет об экспозиции снимков можно получить после фотографирования, он может быть выведен на печать, электронную таблицу или ГИС.
|
