Основные этапы работ при работе с наземными лазерными сканерами.

Введение

В настоящее время для решения строительных и архитектурных задач широко применяется тахеометрическая съемка, что позволяет получать координаты объектов и затем представлять их в графическом виде. Измерение тахометром позволяет проводить измерения с точностью до нескольких миллиметров, при этом скорость измерения тахометра составляет не более 2 измерений в секунду.
Этот метод эффективен при съемке разреженной территории, лишенной предметов. Очевидными недостатками данной технологии являются низкая скорость измерений и неэффективность съемки загруженных территорий, таких как фасады зданий, заводы площадью более 2 га, а также низкая плотность точек на 1 м2.
Одним из возможных путей решения этих проблем является использование новых современных исследовательских технологий, а именно лазерного сканирования. Лазерное сканирование — технология, создающая трехмерную цифровую модель объекта, представляющую его как набор точек с пространственными координатами.
Технология основана на использовании новых геодезических инструментов — лазерных сканеров, измеряющих координаты точек на поверхности объекта с высокой скоростью порядка десятков тысяч точек в секунду.
Полученный набор точек называется «облаком точек» и в дальнейшем может быть представлен в виде трехмерной модели объекта, плоского рисунка, набора сечений, поверхности и т.п.


1.Устройство и принцип работы наземного лазерного сканера

Вопрос правильности геодезических работ, полноты и объективности получаемой информации имеет принципиальное значение, так как во многом определяет уровень качества и надежности строящихся и эксплуатируемых зданий и сооружений.
При оценке достоверности и точности измерений главным является выбор подходящей методики и инструментов геодезических работ, исходя из технологических требований проекта и допусков.
С ростом научно-технического прогресса и техническим развитием строительства совершенствовались также методы и инструменты проведения инженерно-геодезических работ. Современный геодезический прибор – это высокотехнологичное изделие, сочетающее в себе последние достижения электроники, точной механики, оптики, материаловедения и других наук.
Сравнительно недавно производители геодезического оборудования начали выпускать безотражательные лазерные электронные тахеометры. Эти геодезические инструменты сделали работу геодезиста более эффективной и легкой, а главное, позволили быстро решить ряд задач, с которыми геодезисты сталкиваются практически ежедневно. [3]
Конечно, такие устройства практически идеальны для архитектурных измерений. Использование безотражательных тахеометров увеличивает производительность примерно в три раза по сравнению с ранее использовавшимися измерительными системами.
Но мир традиционных геодезических измерений и связанных с ними координат по-прежнему консервативен. И оно не предоставило точных и полных данных для удовлетворения растущих потребностей в построении цифровых моделей объектов, зданий и сооружений. Действительно, дискретность и редкость точек с определенными координатами не позволяют с максимальной точностью описать снимаемые объекты – количество информации недостаточно.
Появление метода трехмерного лазерного сканирования полностью изменило мировоззрение: стало возможным получать изображения, модели предметов, сооружений, целых застроенных территорий с максимальной полнотой и детализацией.
Наземное лазерное сканирование стало одним из направлений научных исследований для киносъемки и документирования культурного наследия и широко используется для охраны и реставрации памятников архитектуры. Это относительно новый компонент технологии комплексного документирования, позволяющий быстро и точно создавать трехмерные пространственные модели сложных архитектурных объектов.
На этом этапе значительное внимание уделяется развитию трехмерного моделирования. Инструменты сбора 3D-данных, программное обеспечение для обработки этих данных и построения трехмерных моделей постоянно совершенствуются.
Сегодня результаты 3D-моделирования используются:
при построении трехмерных моделей застроенных территорий и создании «3D-кадастра» городов;
при создании цифровых моделей местности и цифровых моделей рельефа;
при исследовании и проектировании промышленных объектов и элементов инфраструктуры;
в горнодобывающей промышленности;
при строительстве и реконструкции объектов;
в архитектуре, в археологии, но и в сохранении архитектурного наследия.
Следует отметить, что области применения трехмерного лазерного сканирования очень широки. Этот метод используется в компьютерной графике, машиностроении, дизайне и даже медицине (ортопедии, протезировании, пластической хирургии, косметологии, стоматологии).