10843

241

частей прибора. Источником методических ошибок могут быть атмосферная рефракция, затухание электромагнитных волн, вибрация прибора, а также размеры, ориентация, цвет, текстура объекта сканирования.

В настоящее время разработкой приборов для трёхмерного лазерного сканирования занимаются такие фирмы, как Leica Geosystems (Швейцария), Trimble (США), Zoller+Frohlich (Германия), Faro Technologies (США), Riegl (Австрия) и

др.

Основными характеристиками современных НЛС являются следующие: точность измерения расстояния, горизонтального и вертикального углов; максимальное разрешение сканирования; скорость сканирования; дальность действия лазерного сканера; расходимость лазерного луча; поле зрения сканера; используемые средства получения информации о реальном цвете; класс безопасности используемого лазера; портативность и особенности интерфейса.

Программные продукты, применяемые в технологии лазерного сканирования можно разделить на четыре основные группы.

1.Управляющее программное обеспечение: задание разрешения сканирования, сектора сканирования, режима сканирования, режима работы цифровой камеры; визуализация сканов в режиме реального времени; контроль получаемых результатов; калибровка и тестирование сканера, выявление возможных неисправностей, учёт влияния окружающей среды; объединение сканов; внешнее ориентирование сканов и экспорт результатов сканирования.

2.Программное обеспечение для создания единой точечной модели: объединение сканов; внешнее ориентирование сканов; сегментирование и разряжение точечной модели; визуализация точечной модели; экспорт и печать.

3.Программное обеспечение для построения трёхмерных моделей и двумерных чертежей: создание из массива точек нерегулярной триангуляционной сети (TIN) и NURBS-поверхности; создание модели отсканированного объекта с помощью геометрических примитивов; профилирование; построение чертежей; измерения длин, диаметров, площадей, объёмов и пр.; визуализация построенной модели с помощью изолиний, текструирования и др.; сравнение построенной модели с проектной; вывод на печать и экспорт результатов данных НЛС.

4.Комплексное программное обеспечение: все функции управляющего программного обеспечения; создание точечной модели; построение трёхмерных моделей и двумерных чертежей.

Примеры программного обеспечения: Leica Сyclone, Real Works Survey,

LFM Software, Riegl Riscan PRO, Technodigit 3D Reshaper.

Преимуществами наземного лазерного сканирования являются: высокая степень автоматизации; возможность определения пространственных координат точек объекта в полевых условиях; трёхмерная визуализация в режиме реального времени; высокая точность измерений; обеспечение безопасности исполнителя

243

Область применения наземного лазерного сканирования:

▪определение деформаций инженерных сооружений в процессе их эксплуа-

тации.

▪определение объёмов горных выработок и складов сыпучих материалов; создание цифровых моделей открытых карьеров; маркшейдерское сопровождение буровзрывных работ.

▪создание цифровых моделей промысловых и сложных технологических объектов и оборудования нефтегазовой промышленности с целью их реконструкции и мониторинга.

▪реставрация архитектурных памятников и сооружений ; создание архитектурных чертежей фасадов зданий.

▪разработка мероприятий по предотвращению и ликвидации последствий чрезвычайных ситуаций.

▪выполнение топографической съёмки территорий, имеющих высокую степень застройки.

▪судостроение и самолётостроение.

▪моделирование различного вида тренажёров.

▪создание двумерных и трёхмерных геоинформационных систем управления предприятием.

Особый интерес представляет использование наземного лазерного сканирования при экспертизе промышленной безопасности строительных конструкций зданий и сооружений производственных объектов.

Так, например, определение осадок и смещений инженерных сооружений всегда являлось и является одной из важных задач инженерно-строительного дела. Применение для этих целей НЛС поможет сократить не только затраты труда, но и получить бесконтактным способом информацию о большом числе точек сооружения в один физический момент, что имеет значение при определении динамических деформаций.

Крен – наиболее характерный показатель общей деформации сооружений башенного типа: дымовые и вентиляционные трубы, градирни, ректификационные колонны, грануляционные башни, копры над стволами шахт, водонапорные башни, радиотелевизионные антенные опоры, силосные башни и др. НЛС, в отличие от известных методов, позволяет реализовать разработанный на кафедре инженерной геодезии ННГАСУ так называемый «односторонний способ определения крена» с любой точки, с которой видно всё сооружение.

Строительными конструкциями, определяющими устойчивость зданий и сооружений промышленного предприятия, являются стены, колонны, балки, фермы

ит. д. Исследование их пространственного положения предусматривает различные виды геодезических измерений, которые с успехом могут выполняться с по-

244

мощью НЛС, а именно: определение расстояний между фермами покрытия зданий; между колоннами в ряду и пролёте; определение смещений опорных узлов ферм на оголовках колонн; определение стрелы прогиба конструкций; проверка вертикальности и соосности колонн; привязка геодезических отметок к Государственной высотной системе и др.

Геодезическая съёмка подкрановых путей мостовых кранов с помощью НЛС позволит: определить плановое положение подкрановых рельсов и ширину колеи подкранового пути; произвести нивелирование подкрановых рельсов; измерить смещение рельса с оси подкрановой балки и расстояние от грани колонны до оси рельса и др. без выхода наблюдателя на подкрановый путь.

Наконец, наблюдения за раскрытием температурно-осадочных швов и трещин на вертикальных или горизонтальных поверхностях сооружений можно также производить с помощью НЛС.

Взаключение следует сказать, что в настоящее время широкому внедрению

впрактику инженерно-геодезического производства наземного лазерного сканирования препятствует большая стоимость НЛС.

При разработке новых методик, приборов и систем важное место должно отводиться глубокому изучению природы исследуемого процесса деформации сооружений. Это необходимо для создания достоверной математической модели физических явлений, происходящих в конструкциях сооружений, работающих в условиях постоянных сложных статических и динамических нагрузок.

Наконец, при организации работ по исследованию деформаций инженерных сооружений, необходимо, во-первых, руководствоваться требованиями обеспечения безопасности геодезических измерений. Во-вторых, эти требования должны учитываться при разработке новых методик, приборов, систем, обеспечивающих высокие технологии таких измерений.

245

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1.Баран П. И. Съёмка и картографирование подземных инженерных сетей / П. И. Баран, И. П. Совершенный – Киев.: Будiвельник, – 1980. – 136 с.

2.Бикташев М. Д. Башенные сооружения. Геодезический анализ осадки, крена и общей устойчивости положения // Учебное пособие для студентов / М. Д.

Бикташев – М. – Изд-во АСВ. – 2006 – 376 с.

3. Большаков В. Д. Справочное руководство по инженерно-геодезическим работам / В. Д. Большаков, Г. П. Левчук, В. Е. Новак и др. – М.: Недра, –1980. –

781 с.

4. Буш В. В. Геодезические работы при строительстве сооружений башенного типа / В. В. Буш, В. В. Калугин, А. И. Саар – М.: Недра, – 1985. – 216 с.

5.Вагин В.А. Определение крена по результатам геометрического нивелирования / В.А. Вагин, Р. Мшреф // Изв. вузов. Геодезия и аэрофотосъёмка. – 1993.

–№ 3. – С. 22–30.

6.Визиров Ю. В. Наклонное проектирование при определении крена высокого сооружения / Ю. В. Визиров // Геодезия и картография. – 2006. – №3. – С. 15

–19.

7. Ганьшин В. Н. Геодезические работы при реконструкции промышленных предприятий / В. Н. Ганьшин, Б. И. Коськов, И. М. Репалов– М.: Недра, – 1990. –

149 с.

8. Гельман Р. Н. О стереофотосъёмке фасада здания / Р. Н. Гельман, А. В. Никитин // Геодезия и картография. – 2008. – №1. – С. 29–33.

9.Зайцев А. К. Геодезические методы исследования деформаций сооружений / А. К. Зайцев, С. В. Марфенко, Д. Ш. Михелев М.: Недра, – 1991. – 272 с.

10.Клюшин Е. Б. Инженерная геодезия : Учебник для студентов вузов – 5. испр. изд. / Е. Б., Клюшин, М. И. Киселев, Д. Ш. Михелев, В. Д. Фельдман – М. :

Академия, –2006. – 480 с.

11.Лященко Ю.К. Исследование точности последовательных фотограмметрических створов // Инж. геодезия, –1984, – №27, – С. 65–68.

12.Мамонов В. Н. О геодезическом контроле пространственного положения высотных ретрансляционных сооружений / В. Н. Мамонов // Сборник трудов аспирантов и магистрантов. Технические науки. – Н. Новгород: Нижегород. гос.

архит.-строит. ун-т, – 2007. – С. 197–200.

13.Мамонов В. Н. Некоторые результаты моделирования способа определения крена сооружений башенного типа треугольной формы / В. Н. Мамонов // «Промышленная безопасность-2008». Сб. статей. Н.Новгород: Нижегород. гос.

архит.-строит. ун-т, –2008. – С. 117–127.

247

кин. Тезисы докл. науч.-пром. форум «Великие реки – 2013», Т.1. – Н.Новгород:

ННГАСУ, – 2013. – С. 171–174.

27. Раскаткин Ю. Н. О методике и точности определения постоянной слагаемой лазерно-зеркального устройства / Ю. Н. Раскаткин, М. Е. Цыганов Сб. трудов аспирантов и магистрантов. / Нижегор. гос. архитектур.-строит. ун-т. –

Н.Новгород, – 2013, – С. 212–217.

28. ПБ 03-246-98. Правила проведения экспертизы промышленной безопасности. Госгортехнадзор России. НТЦ «Промышленная безопасность». – М.,

1999. –16 с.

29. ПБ 03-246-98. Правила проведения экспертизы промышленной безопасности. Госгортехнадзор России. НТЦ «Промышленная безопасность». – М.,

1999. –16 с.

30. РД 11-126-96. Методические рекомендации по организации и осуществлению контроля за обеспечением безопасной эксплуатации зданий и сооружений на подконтрольных металлургических и коксохимических производствах. Безопасность труда в промышленности. – М., –1997, – №5. С.45–49.

31.РД-22-01-97. Требования к проведению оценки безопасности эксплуатации производственных зданий и сооружений поднадзорных промышленных производств и объектов (обследование строительных конструкций специализированными организациями). ЦНИИПРОЕКТ-СТАЛЬКОНСТРУКЦИЯ им. Мельникова.

–М., –1997. –23 с.

32.РД 10-138-97. Комплексное обследование крановых путей грузоподъ-

емных машин. – М., –1997. –38 с.

33.Савиных В. П. Геодезия: Геодезические и фотограмметрические прибо-

ры: Справ. пособие / Савиных В. П., Ященко В. Р. и др. – М.: Недра, – 1991. – 429 с.

34.Соустин В. Н. Передача отметок безотражательным дальномером и нивелиром / В. Н. Соустин // Геод. и картогр. –2001. – № 5. – с.15–18.

35.Соустин В. Н. Использование электронного тахеометра при выверке вертикальности колонн / В. Н. Соустин, Ю. Б. Бызов, Е. П. Нагибин // Геод. и кар-

тогр.– 2006.– № 1. – С. 41-44.

36.Стебнев В. И. Использование UMK 10/1318 для определения кренов и прогибов высотных сооружений башенного типа / В. И. Стебнев // Тр. Казан. гор.

астрон. обсерв. – 1989. – №52. – С. 133– 139.

37. Уставич Г. А. Определение крена сооружений башенного типа GPSприемниками и тахеометрами / Г. А. Уставич // Геодезия и картография. – 2003. –

№9. – С. 15–18.

38. Уставич Г. А. О применении неметрических цифровых камер для инже- нерно-геодезических измерений / Г. А. Уставич, Я. Г. Пошивайло // Геодезия и картография. – 2005. – №8. – С. 19–24.

248

39. Федоров А. И. Методика и предрасчёт точности измерений при профилировании подкрановых рельсовых путей станцией "Профиль ПРП" / А. И. Федоров // Маркшейдерия и недропольз. – 2003. – № 4. – С. 57–58.

40.Шеховцов Г. А. О точности геодезических наблюдений за осадками сооружений / Г. А. Шеховцов // Промышленное строительство. –1973, – №10. – С. 46.

41.Шеховцов Г. А. Ступенчатый способ вертикального проектирования

/Г. А. Шеховцов // Промышленное строительство. –1974, – №1. – С. 43– 44.

42.Шеховцов Г. А. Выбор способа вертикального проектирования / Г. А. Шеховцов // Геодезия, картография и аэрофотосъёмка. –1975, вып. 21. – С. 74–76.

43.Шеховцов Г. А. О точности геодезических наблюдений за деформациями сооружений / Г. А. Шеховцов // Геодезия, картография и аэрофотосъёмка. –

1975, вып. 22. – С. 88–93;

44.Шеховцов Г. А. О необходимой точности геодезических наблюдений за деформациями сооружений / Г. А. Шеховцов // Изв. вузов. Геодезия и аэрофото-

съёмка. – 1976. – № 1. – С. 25–30.

45.Шеховцов Г. А. Об оценке точности определения крена высоких сооружений / Г. А. Шеховцов, Б. А. Ильин // Промышленное строительство. –1983, –

№2.– С. 27–28.

46. Шеховцов Г. А. Из опыта контроля положения рельсов подкрановых путей / Г. А. Шеховцов, Ф. Г. Кочетов // Промышленное строительство. –1989, – №

10.– С.18–22.

47.Шеховцов Г. А. Оценка точности положения геодезических пунктов: монография / Г. А. Шеховцов – М., «Недра», – 1992, – 255с.

48.Шеховцов Г.А. Современные методы геодезического контроля ходовой части и путей мостовых кранов: монография / Г. А. Шеховцов. – Н.Новгород: Нижегород. гос. архит.-строит. ун-т, – 1999, – 164 с.

49.Шеховцов Г. А. Методические указания по производству специальных геодезических работ на промышленном предприятии: монография / Г. А. Шеховцов. – Н.Новгород: Нижегород. гос. архит.-строит. ун-т, – 2002, – 36 с.

50.Шеховцов Г. А. Геодезические методы исследования пространственного положения строительных конструкций зданий и сооружений промышленного предприятия / Г. А. Шеховцов // «Промышленная безопасность–2004». Сб. статей. Н.Новгород: Нижегород. гос. архит.-строит. ун-т. –2004. – С. 68–74.

51.Шеховцов Г. А. Новый лазерно-зеркальный способ исследования пространственного положения строительных конструкций зданий и сооружений / Г. А. Шеховцов, Р. П. Шеховцова // «Промышленная безопасность–2006». Сб. статей. Н.Новгород: Нижегород. гос. архит.-строит. ун-т. –2006. – С. 57–61.

52.Шеховцов Г. А. Об использовании референтной прямой при геодезическом контроле соосности колонн зданий и сооружений промышленного предпри-

249

ятия / Г. А. Шеховцов, Р. П. Шеховцова, Д. А. Евсеев // Изв. вузов. Геодезия и аэ-

рофотосъёмка. –2006. – №3. – С. 9–13.

53. Шеховцов Г. А. О непосредственных и дистанционных определениях геометрических параметров пространственного положения строительных конструкций / Г. А. Шеховцов, Р. П. Шеховцова, Д. А. Евсеев // Изв. вузов. Геодезия и аэрофотосъёмка. –2007. – №3. – С. 70–76.

54. Шеховцов Г. А. Графические способы определения крена и скручивания сооружений башенного типа треугольной формы / Г. А. Шеховцов, В. Н. Мамонов // Межвузовский. научно-методический сб. – Саратов: СГТУ. – 2007. – С.

198–201.

55. Шеховцов Г. А. Об одновременном дистанционном определении геометрии кранового пути и траектории движения мостового крана / Г. А. Шеховцов, Р. П. Шеховцова // Межвузовский. научно-методический сб. – Саратов: СГТУ. –

2007. – С. 202–206.

56.Шеховцов Г. А. Передача отметок с использованием лазерной рулетки / Г. А. Шеховцов, Р. П. Шеховцова // «Промышленная безопасность–2007». Сб. статей. Н.Новгород: Нижегород. гос. архит.-строит. ун-т. –2007. – С. 59–63.

57.Шеховцов Г. А. Варианты использования лазерной рулетки при экспертизе зданий и сооружений / Г. А. Шеховцов, Р. П. Шеховцова, И. И. Акрицкая // «Промышленная безопасность-2007». Сб. статей. Н.Новгород: Нижегород. гос.

архит.-строит. ун-т, –2007. – С. 52–58.

58.Шеховцов Г. А. Совершенствование геодезических способов исследования пространственного положения строительных конструкций зданий и сооружений промышленного предприятия / Г. А. Шеховцов // Приволжский научный журнал, – 2007, – №2. – С. 28–33.

59.Шеховцов Г. А. Геодезические работы при экспертизе промышленной безопасности зданий и сооружений: монография / Г. А. Шеховцов, Р. П. Шеховцова. – Н.Новгород: Нижегород. гос. архит.-строит. ун-т,– 2008, – 61 с.

60.Шеховцов Г. А. О новых способах геодезической выверки колонн по вертикали / Г. А. Шеховцов, Р. П. Шеховцова, Д. А. Евсеев // Изв. вузов. Геодезия

иаэрофотосъёмка. – 2008. – №2. – С. 81–86.

61.Шеховцов Г. А. Способы контроля пространственного положения сооружений башенного типа треугольной формы: монография / Г. А. Шеховцов, В. Н. Мамонов. – Н. Новгород, Нижегород. гос. архит.-строит. ун-т, – 2008. – 52 с.

62.Шеховцов Г. А. Теоретические основы определения крена и скручивания сооружений башенного типа треугольной формы / Г. А. Шеховцов, Р. П. Ше-

ховцова, В. Н. Мамонов // Изв. вузов. Геодезия и аэрофотосъёмка. – 2008. – №3. –

С. 39– 46.

63. Шеховцов Г. А. О сокращенном способе контроля вертикальности телерадиобашен треугольной формы / Г. А. Шеховцов, Р. П. Шеховцова, В. Н. Мамо-