- •1 Методика полевых исследований
- •1.1 Геолого-геофизические методы
- •1.1.1 Гидролокация бокового обзора
- •1.1.2 Непрерывное сейсмоакустическое профилирование
- •1.1.3 Эхолотирование
- •1.1.4 Интерпретационный пробоотбор
- •1.1.5 Подводная видеосъемка
- •1.1.6 Навигационно-гидрографическое и геодезическое обеспечение
- •1.1.7 Георадиолокация
- •1.1.8 Неглубокое интерпретационное бурение
- •1.2 Гидрологические и гидрофизические исследования
- •1.3 Методика полевых обзорных маршрутов
- •1.4 Методика лазерного сканирования
- •1.4 Объемы выполненных работ и карты фактического материала
- •1.4.1 Ключевой участок «Южный берег Финского залива от пос.Лебяжье до пос.Большая Ижора»
- •1.4.2 Ключевой участок «Северное побережье Самбийского полуострова»
1.4 Методика лазерного сканирования
Исследование морфологических особенностей абразионных берегов в районе г. Светлогорск проводилось способом наземного лазерного сканирования с использованием 2-х сканеров марки GLS-1500. Основные характеристики прибора приведены в таблице 1.1.
Время сканирования одной точки, а, следовательно, и объекта в целом может сильно меняться в зависимости от плотности сканирования области, при этом для линейных объектов целесообразно проводить способом закладки угла между сканируемыми точками. В процессе сканирования ряд технических характеристик может претерпевать отклонения преимущественно в зависимости от погодных условий и состояния атмосферы, состояния до сканируемого объекта, типа марки и ее отражательной способности.
Таблица 1.1 – Основные технические характеристики прибора [4]
Параметр |
Характеристика параметра |
Вес |
16кг (без аккумуляторов и трегера) |
Высота инструмента |
410 мм (от основания трегера до оси вращения зеркала) |
Рабочая температура |
от 0°C до +40°C |
Защита от пыли и влаги |
IP52 (Согласно стандарту IEC60529) Влагозащита: класс 2 |
Дальность измерений |
До 330 м |
Точность одного измерения: |
|
Расстояния |
4 мм (σ) (на расстоянии от 1 до 150 м) |
Угла (вертикального) |
6" |
Угла (горизонтального) |
6" |
Частота сканирования |
3000 Гц (точек в секунду) (максимальное значение) |
Максимальная плотность сканирования |
1 мм на 100 м (максимальное значение; выбирается) |
Поле зрения (на скан): |
|
По вертикали |
±35° (максимальное значение) Большие углы сканируются с наклоном базы |
По горизонтали: |
360° (максимальное значение) |
Класс лазера |
Класс 1 (IEC EN60825-1) |
Длина волны |
1535 нм (невидимый луч) |
Длительность импульса |
3.6 нс (максимальное значение) |
Частота импульса |
3400 Гц (максимальное значение) |
Точность определения марки |
3"[σ] на 50 м |
Наземное лазерное сканирование (НЛС) используется для получения 3D координат сканируемого объекта. Перед началом сканирования в обязательном порядке выделяется область сканирования при помощи установления углов сканирования по схеме: верхний левый угол – нижний правый угол.
В связи с перекрытием сканов (облаков точек) на переходных точках стояния прибора целесообразно работать сегментами, что позволит сократить время сканирования. Аналогичный подход был использован для установки плотности сканирования для заданной области, как в вертикальной, так и в горизонтальной плоскости. В зависимости от степени перекрытия сканов устанавливается плотность сканирования для заданной области, как в вертикальной, так и в горизонтальной плоскости. На участках сканирования (Куршская коса, г. Светлогорск) область сканирования варьировала: от 25º до 360º плотность сканирования – 2×3×10, 10×10×10, 15×15×10.
Для увязывания отдельных сканов применятся светоотражающая марка. При производстве лазерного сканирования марки используются для перехода от локальных систем координат точек стояния к общей (местной или глобальной) системе координат проекта. Марки могут использоваться для регистрации модели по ТС/ТО или регистрации модели по узловым точкам. Каждая марка имеет высоту, координаты и является узловой точкой. Марки выставляются таким образом, чтобы они входили в сканируемую область (находились в поле видимости сканера), их количество не должно быть менее 3 на 1 скан [4].
Сканирование береговой зоны в районе г. Светлогорск проводилось на участке протяженностью 500 м. В связи с тем, что на исследованном участке берега в г. Светлогорске высоты клифа превышают технически установленные для прибора, сканирование проводилось с наклоном базы. Наклон базы (сканера) осуществляется при помощи поворотного устройства, обеспечивающего возможности съемки при углах до 90º. Так как сканер в режиме наклона не может правильно определить направление счета высоты цели, т.к. не может определить величину наклона базы относительно общей системы координат, использовалось вторичное наведение прибора на марки в именном положении. Таким образом, сканирование высоких отметок предполагает «сшивание» как горизонтальных, так и вертикальных сканов (рисунок 1.21).
Под сканом понимают набор точек, полученных непосредственно в результате сканирования и находящиеся в локальной системе координат точки стояния, которые в дальнейшем при создании «облака точек» объединяются и хранятся в глобальной системе в рамках одного проекта.
Сканирование объектов выполнялось с определенного количества точек стояния сканера (14, в том числе с подъемом базы прибора – 7 точек стояния). Все результаты сканирования в процессе обработки были помещены в один проект. В зависимости от расстояния, требуемой точности и времени сканирования выбирается оптимальный режим сканирования (таблица 1.2). Эта возможность сканера GLS-1500 связана с его способностью изменять диаметр лазерного луча в зависимости от сканируемого объекта. Таким образом, выбирается один из режимов сканирования: высокоточное 3D или быстрое сканирование. Процесс сканирования предварялся фотографированием внутренней цифровой фотокамерой.
Рисунок 2.21 – Сканирование клифа с поднятой базой прибора в районе
г. Светлогорска
Процесс автоматический, снимки делались всей сканируемой области. Количество снимков зависит от размера сканируемой области. Стандартное качество изображения – 800×600 пикселей; высокое качество изображения – 1600×1200 пикселей. В процессе работы были использован 1 и 2 режимы сканирования. Результаты измерений сохраняются на SD карту в определенном порядке. Необходимо несколько раз выполнить съемку объекта в режиме 3D сканирования с различных точек, а результаты съемки должны храниться вместе в одном файле, как один проект.
Таблица 1.2 – Режимы сканирования
1 |
NORMAL (стандартный) |
Используется одна система линз. Наименьшее время сканирования. |
2 |
FINE (точный) |
Используются две системы линз, что повышает точность измерений. Время сканирования примерно в 2 раза больше, чем в стандартном режиме. |
3 |
SFINE (высокоточный) |
Для выполнения измерений с максимально высокой точностью используются три системы линз. Время сканирования в 3 раза больше, чем в стандартном режиме. |
Получение в результате НЛС «облако точек» проходит первичную обработку в специализированной программе – ScanMaster. Следует отметить, что данная программа обладает возможностью управления сканером непосредственно в полевых условиях.
Для проведения расчетных манипуляций проведено несколько последовательных действий:
Произведена очистка данных (фильтрация шума). При работе в береговой зоне этот этап крайне важен этап, т.к. в поле зрения сканера попадают отдыхающие, разнообразный габаритный растительный материал и т.д., что при построении профилей, определении запасов обломочного материала искажает реальные значения.
Для выравнивания плотности точек проведено их прореживание. Это позволит улучшить визуализацию «облака точек», облегчит построение триангуляционной модели и экспорт данных в другие программы. Повышенная и неравномерно распределенная плотность точек – результат наложения сканов и изменения плотности точек во время сканирования.
На основе «облака точек» построена триангуляционная модель объектов исследования. Этот этап обязателен, т.к. построение примитивов (плоскости, полилинии и т.д.) возможен только на основе этой модели.
Построение примитивов: полилиний, оформленных в геоморфологические профили, поверхностей для расчета обломочного материала и т.д.
При работе «облако точек» раскрашено в цвета фотографии, что облегчает визуализацию объекта в процессе работы.