Содержание:

Введение 2

1Технологии лазерного сканирования 3

2Процесс проведения работ 4

3Количество данных 6

4Сканирование 8

5Детальная съемка 9

6Работа системы 15

Вывод 21

Список литературы 22

Введение

Подземная топосъемка – один из видов работ, на который технический прогресс оказал за последнее десятилетие значительное воздействие. C внедрением безотражательных тахеометров упростился процесс управления и слежения за строительной техникой, вынос проекта в натуру, стал более точным и сбор данных. Но что касается использования этих тахеометров для проверки соответствия реальных размеров и формы тоннелей их проектным значениям, то они оказывались менее эффективными, нежели традиционные методы измерения, такие как механические системы для измерения профиля, которые давали большую точность

Рисунок 1.

Напротив, лазерные сканирующие 3D-системы должны совершить революцию в методах съёмки под землей, значительно изменив методы съёмки и улучшив качество данных, которые могут быть получены на любой стадии работ.

1 Технологии лазерного сканирования

За прошедшие пару десятилетий нам посчастливилось стать свидетелями бурного развития технологий высокоточных измерений. Появление GNSS-технологий, позволяющих буквально за считанные минуты получить точные координаты местоположения точек (режим RTK), а также безотражательных тахеометров, имеющих возможность работать без применения специальных отражателей, стало важным технологическим прорывом в области геодезических измерений. Однако применение спутниковых геодезических приемников и безотражательного тахеометра не позволяло с максимальной точностью описывать объект съемки и строить полноценную цифровую модель – координатные данные были точными, но слишком разреженными. На построение трехмерных цифровых моделей фасадов зданий или чертежей цехов требовались значительные временные ресурсы, работы получались трудоемкими и дорогостоящими. С появлением новой технологии – ЛАЗЕРНОГО СКАНИРОВАНИЯ – задача построения 3-D цифровых моделей значительно упростилась. Одновременно с появлением новой технологии появляется и множество вопросов: Что это за технология? Как она работает? Где применяется? Какой сканер выбрать? Далее мы попробуем дать ответы на наиболее часто возникающие вопросы.

Что такое лазерное сканирование?

Это метод, позволяющий создать цифровую модель всего окружающего пространства, представив его набором точек с пространственными координатами. Основное отличие от традиционных тахеометров – гораздо большая скорость - 5000 измерений в секунду – в среднем два-три полных рабочих дня измерений обычным тахеометром, и высокая плотность - до десятков точек на 1 кв. см. поверхности – измерений. Полученная после измерений модель объекта представляет собой гигантский набор точек (от сотен тысяч до нескольких миллионов), имеющих координаты с точностью несколько миллиметров.

Рисунок 2.

2 Процесс проведения работ

В геодезических работах, сопровождающих строительство тоннелей можно выделить две основные фазы: измерения и их обработка.

Первая фаза включает полевые работы. Но проводить измерения, используя традиционные методы возможно только тогда, когда строительные работы не создают помех. Это означает, что измерения могут проводиться только в "мертвое время" между различными строительными работами. Такие перерывы, к тому же зачастую очень короткие и их невозможно предугадать. Обычно съёмка выполняется на законченных площадях, однако, сложенные в тоннеле стройматериалы, трубы, строительная техника и другие препятствия ограничивают видимость и не позволяют произвести полноценные измерения.

Использование системы лазерного сканирования Callidus меняет саму концепцию проведения геодезических работ в подобных условиях. И основные факторы, позволяющие сделать это - скорость и количество собираемых данных.

Как это делается?

Сканер измеряет расстояние до объекта и два угла, что дает возможность вычислить координаты. Пучок лазера исходит из излучателя, расположенного в измерительной головке сканера, отражается от поверхности объекта и возвращается в приемник (также расположенный в измерительной головке). Пользователь задает шаг сканирования, и вращающаяся призма распределяет лазерный пучок по вертикали, а сервопривод, поворачивая блок измерительной головки, обеспечивает распределение пучка по горизонтали с этим шагом. Данные измерений автоматически записываются на внешний или внутренний носитель памяти.

После того, как произведены измерения, начинается процесс обработки. Изначально, сырые измерения представляют собой «облако» точек, которые необходимо представить в виде чертежей, схем в CAD формате. Весь процесс обработки состоит из нескольких основных этапов:

«Сшивка» сканов

Во время съемки объекта, для полного покрытия поверхности, требуется провести несколько сканов. Для создания единого скана производят процедуру объединения. Самым распространенным методом «сшивки» является метод совмещения сканов по опорным точкам, которые отображаются на смежных сканах.

Трансформация координат

Для точного представления будущего чертежа или схемы необходимо задание определенной единой системы координат. Начало системы координат каждого отдельного скана, производимого с определенной точки, находится в центре измерительной головки сканера. Для связи координат объекта, полученных из разных сканов, необходимо выбрать единую систему координат, определить в ней центр сканирования для каждого случая и трансформировать все полученные координаты в единую систему.

Создание поверхностей

На данном этапе необходимо представить “облака” точек математически описываемыми поверхностями. С помощью прикладного ПО можно либо создать TIN-поверхность – аппроксимировать поверхность триангуляционным методом, либо аппроксимировать поверхность с помощью простейших правильных математических поверхностей (плоскость, сфера, цилиндр и пр.). Созданные подобным образом поверхности, могут быть экспортированы в любые CAD и 3D-приложения. Если сканирование сопровождается цифровой видео- или фотосъемкой, то на этапе обработки можно совместить сканированное изображение объекта с его видео изображением, придав скану реальные цвета и текстуру.