Воздушное лазерное сканирование
Лазерное сканирование (лидарная съемка) – это метод определения поверхности рельефа местности, зданий, сооружений и других объектов для составления трехмерных моделей и проведения инженерных изысканий.. В результате съемки исполнитель получает плотное облако точек с точным указанием прямоугольной координаты Х, Y и высоты h каждой из них.
Лазерный сканер одновременно выполняет функции тахеометра, лазерного дальномера и сканирующей головки, планомерно отклоняющей лазерный луч в заданном направлении. В результате оператор получает массив или облако точек лазерных отражений.
Для повышения информативности результата используется один из двух компонентов:
- сенсор (одноэлементный приемник излучения);
- цифровая камера высокого разрешения.
Кроме сенсоров и камер в состав лазерной сканирующей системы входит:
- Приемник GPS-ГЛОНАСС. Он определяет положение устройства в пространстве.
- БИНС (бесплатформенная инерциальная навигационная система). Отвечает за внешнее позиционирование и ориентирование.
- Блок управления съемкой и записи данных.
Массивы точек лазерных отражений трансформируются в единую систему координат с помощью программных алгоритмов. Современные лазеры осуществляют съемку со скоростью 1 млн точек в секунду.
Суть метода ВЛС
Принцип работы лазерного сканера заключается в следующем:
- Прибор выпускает пучок лазерных лучей.
- Они отражаются от поверхности исследуемого объекта и возвращаются обратно. Интенсивность отраженного сигнала зависит от свойств исследуемой поверхности.
- По времени, затраченному на возврат сигнала, сканер определяет расстояние от источника лазерного луча до точки объекта.
Лазерное сканирование можно производить с земли, движущегося транспорта или с воздуха. Последний способ – самый эффективный. С его помощью можно получить детальную модель рельефа даже в лесистой местности, а по точности полученных результатов ВЛС уверенно обгоняет аэрофотосъемку.
Производительность ВЛС зависит от типа БПЛА, на который установлена сканирующая система. При использовании мультироторных аппаратов (коптеров) – до 30-50 за один полет. Если лидар установлен на самолет, производительность одного вылета – до 1500 гектар.. Метод применяется для получения картографических и топогеодезических материалов площадных и линейных объектов в масштабах 1:500-1:5000. Точность ВЛС – 2-6 см в плане и по высоте, детальность отрисовки – 3-12 см. Это позволяет измерять мелкие предметы – например, изолятор на линии электропередачи. Встроенная фото-или видеокамера окрашивает облако точек в реальные цвета.
Преимущества лазерного сканирования с БПЛА
Беспилотный летательный аппарат – самый экономичный носитель лазерного сканера. С его помощью можно получить детальную съемку любой территории, в том числе и застроенной.
Применение БПЛА позволяет:
- контролировать пилотаж с помощью комплекса INS/GPS;
- применять ручной и автоматический режимы пилотирования;
- получать высокоточные и детальные цифровые данные;
- применять воздушное лазерное сканирование независимо от наличия взлетной полосы или аэродрома;
- работать в любую погоду, в дневное и ночное время;
- определять конфигурацию объекта независимо от сложности его структуры и местоположения;
- снизить затраты на съемку за счет высокой производительности.
В арсенале нашей компании беспилотники различных конфигураций – от небольших коптеров с RTK/PPK модулями, до больших самолетов с ДВС. Выбор оборудования зависит от типа объекта и его площади. Для доставки летательного аппарата к месту запуска не нужен спецтранспорт.
В каких случаях можно применять ВЛС с беспилотников
С помощью лазерных сканеров, установленных на БПЛА, выполняются съемки для строительства, горного дела, на застроенной территории городов. С внедрением методики стало намного проще и дешевле получать достоверные сведения о промышленных зонах и природных территориях. Наибольшую эффективность ВЛС показало при:
- проведении инженерно-топографических изысканий в строительстве автомобильных и железных дорог, промышленных и гражданских объектов;
- построении моделей городской застройки;
- лесоустройстве, оценке объемов древесины, прироста (подеревной таксации насаждений);
- производстве маркшейдерских работ;
- разработке систем управления прибрежными зонами и водными ресурсами.
Метод ВЛС значительно упрощает процесс обновления картографической информации на промышленных объектах с развитой сетью инженерных коммуникаций. Если для составления или обновления топографического плана заводской территории в прошлом геодезистам требовалось снимать каждую трубу, каждый кабель, то сейчас задачи полевой съемки значительно сократились. LIDAR дает полную информацию по всем сетям на эстакаде. Геодезический камеральный отдел имеет достоверную измерительную информацию в М1:100-1:200.
В каком порядке производится ВЛС с беспилотника
Чтобы получить качественный результат, исполнитель должен иметь навыки в организации и планировании полетов, знать основы геодезии и уметь пользоваться САПР. Работа проводится в четыре этапа.
Организационный
На этом этапе оформляются все необходимые разрешения на проведение полетов, готовится сканирующая система с установкой на БПЛА необходимых приборов и организацией базовых станций ГЛОНАСС.
Разрабатываются режимы съемки и составляется план полета.
Съемочный
Настраиваются и калибруются фотокамеры и сканер, инициализируется оборудование навигационной системы. Производятся плановые полеты и накапливаются данные для построения облака точек. Собираются сведения с бортовых накопителей, инженерно-геодезический отдел обследует пункты ГГС для привязки в местную систему координат и высот, либо осуществляет координирование существующей на предприятии местной СК.
Полученная информация подвергается предварительной оценке на предмет качества и полноты.
Статистический
На данном этапе уточняют траекторию движения сканера, координаты и углы разворота. Точки лазерного отражения (ТЛО) расшифровываются и привязываются к земной поверхности.
С помощью интерполирования строится матрица, а затем данные переносятся в систему графической обработки.
Камеральный
Получив результаты полевых работ лидарной съемки, исполнитель с помощью специальных программ:
- классифицирует и сегментирует ТЛО;
- рассчитывает высоты исследуемых объектов и определяет уровень поверхности земли;
- строит цифровую модель рельефа;
- создает ортофотоплан, наносит границы и контуры объектов, вошедших в область сканирования.
На плане отображаются высоты ТЛО и формы рельефа. Затем оценивают точность его исполнения и создают технические ГИС-слои, предусмотренные проектом.
Содержание итогового документа зависит от поставленной задачи и плановой точности проведения ВЛС. Чаще всего данные лидарной съемки дополняются сведениями, полученными с дешифрованных аэрофотоснимков.
Узнать, какие именно работы надо заказать под конкретную цель, вы можете узнать в процессе консультации с компетентным сотрудником «Сервис Гео». Воспользуйтесь функцией заказа обратного звонка на нашем сайте.