CC BY
134
ОПРЕДЕЛЕНИЕ ОСИ ДОРОГИ ПО ДАННЫМ ЛАЗЕРНОГО СКАНИРОВАНИЯ
Алексей Сергеевич Троян
Сибирская государственная геодезическая академия, 630108, Россия, г. Новосибирск, ул. Плахотного, 10, аспирант кафедры инженерной геодезии и информационных систем, тел. (953)8888-533, e-mail: a.troyan@list.ru
В статье представлено к рассмотрению программный продукт для определения оси автомобильной дороги по данным, полученным путем наземного лазерного сканирования.
Ключевые слова: наземное лазерное сканирование, ось автомобильной дороги.
DETERMINATION OF ROAD AXIS BY LASER SCANNING
Alexey S. Troyan
Post-graduate student, Department of Engineering Geodesy and Information Systems, Siberian State Academy of Geodesy, 10 Plakhotnogo St., Novosibirsk, 630108, Russia, phone: (953)8888-533, e-mail: a.troyan@list.ru
The software for motorroad axis determination by the data of terrestrial laser scanning is presented.
Key words: terrestrial laser scanning, motorroad axis.
На сегодняшний день автомобильные дороги в России имеют плачевный вид, а у некоторых все планы по их строительству безвозвратно утеряны. Таким образом, существует необходимость по созданию такого программного продукта, который оперативно и точно сможет получить и (или) восстановить необходимые данные для контроля состояния дорог.
Целью данной работы является определение оси автомобильных дорог по данным лазерного сканирования.
В настоящее время существует и стремительно развивается технология наземного лазерного сканирования. Наземный лазерный сканер (НЛС) - это съёмочная система, измеряющая с высокой скоростью (от нескольких тысяч до миллиона точек в секунду) расстояния от сканера до точек объекта и регистрирующая соответствующие направления (вертикальные и горизонтальные углы) с последующим формирование трёхмерного изображения (скана) в виде облака точек.
Наземное лазерное сканирование обладает большим рядом преимуществ перед остальными технологиями получения пространственных данных, такими как:
- высокая степень автоматизации;
- высокая производительность НЛС сокращает время полевых работ при создании цифровых моделей объектов, что делает данную технологию более экономически выгодной по сравнению с другими;
- высокая точность измерений;
- высокая степень детализации;
- многоцелевое использование результатов лазерного сканирования. [1]
При необходимости получения более точных, детальных характеристик мостов, эстакад, надземных коммуникаций, линейные размеры объектов используют наземное лазерное сканирование. Взаимное положение моделей объектов определяется с высокой точностью, потому что все полученные материалы съемок хранятся в едином трехмерном координатном поле. И все трехмерные модели подобных объектов по данным сканирования создаются однозначно.
Трехмерные модели таких объектов по данным сканирования создаются однозначно, так как все материалы съемок находятся в едином трехмерном координатном поле, благодаря чему.
На сегодняшний день, наземное лазерное сканирование является самым оперативным и производительным способом для получения точной и полной информации о пространственном объекте.
Для определения оси автомобильной дороги в работе мы используем пространственные данные, полученные путем использования средств наземного лазерного сканирования. Эти данные обрабатываются в программном продукте Leica Cyclone. Далее, полученное облако точек выгружается в текстовый файл, в котором отображаются координаты (XYZ) каждой точки.
Программа написана с помощью языка программирования Lua. Lua выбран потому, что он обладает качествами C++, которые необходимы при работе с данными, и одновременно является интерпретируемым языком (исходный код программы преобразуется в программный код непосредственно во время выполнения программы).
Первый этап обработки данных включает в себя загрузку результатов лазерного сканирования и преобразование их в удобный для обработки формат. На практике этот этап эффективнее всего совместить с отсечением (упрощением) данных. Для упрощения данных используются следующие алгоритмы:
1. упрощение по концентрации: множество точек, попавшее в куб с заданной стороной, объединяется до одной точки (путем вычисления среднего значения);
2. фильтрация шумов (предварительная) - кубы, имеющие малое количество точек, и не находящиеся рядом с местами концентрации точек исключаются. Коэффициенты, определяющие минимальное количество точек, определяются в файле конфигурации либо пользователем
3. хранение в памяти в виде структуры, а также хранение в СУБД (система управления базами данных) sqlite с использованием индексов. Это позволяет выполнять вычисления с большими объемами данных с приемлемой скоростью.
Упрощенные данные в виде файлов загружаются в программу-редактор для последующей обработки. В ней пользователь должен определить края дороги на основании карты высот и трехмерного представления исследуемого объекта.
Края дороги выделяются с помощью создания ломаных линий, представляющих вертикальные полигоны. При вводе ломаных линий пользователю отображается "коридор", в который должна попасть кромка дороги для выдержи-
вания требуемой точности. По данным линиям производится расчет средней линии дороги, а также происходит отбрасывание точек, не принадлежащих дороге.
Для отображения двумерной проекции используется двумерный движок love2d, а для отображения трехмерной сцены используется трехмерный движок ЬтНсЬ! Движок love2d используется для создания графических приложений на языке 1иа.
Особенность трехмерного движка 1ггНсМ заключаются в том, что он способен беспрепятственно присоединяться к большом числу языков программирования, в том числе 1иа.
Проделав данную работу, можно сказать о следующем:
• впервые используется возможность построения оси автомобильной дороги по результатам наземного лазерного сканирования с фильтрацией данных;
• данный алгоритм позволит повысить эффективность обработки данных и уменьшить время, потраченное на работу;
• дальнейшее развитие модулей позволит решать другие производственные задачи, такие как определение ровности дорожного покрытия, построение различных видов сечений, вычисление объемов и др.
На рис. 1 представлен фрагмент выполнения программы.
Рис. 1. Отображение части автомобильной дороги БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. Троян А.А. Определение ровности дорог методом аппроксимации по результатам наземного лазерного сканирования // Трехмерное моделирование для решения научных и
прикладных задач [Текст]: сб. тезисов докладов Межвузовской научной конференции учащейся молодежи, 2012г., Новосибирск. - Новосибирск: СГГА, 2012 - С. 19-21.
2. Середович В.А., Наземное лазерное сканирование / Комиссаров А.В., Комиссаров Д.В., Широкова Т.А. - Новосибирск: СГГА, 2009
© А.С. Троян, 2013
