CC BY
323
ОПЫТ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ МОБИЛЬНОЙ СИСТЕМЫ
ЛАЗЕРНОГО СКАНИРОВАНИЯ LYNX MOBILE MAPPER M1 ДЛЯ РЕШЕНИЯ ЗАДАЧ ПРОЕКТИРОВАНИЯ РЕМОНТА АВТОМОБИЛЬНЫХ ДОРОГ
Михаил Викторович Петров
ООО НПК «Йена Инструмент», 109387, Россия, г. Москва, ул. Люблинская, д. 42, тел./факс (495)649-61-05, e-mail: [email protected]
В статье рассмотрены принципы работы мобильной системы лазерного сканирования LYNX Mobile Mapper M1 (Optech Канада) и опыт ее использования в дорожной отрасли.
Ключевые слова: мобильное лазерное сканирование.
EXPERIENCE OF APPLYING LYNX MOBILE MAPPER M1 LASER SCANNING SYSTEM FOR PLANNING HIGHWAY REPAIR
Mikhail V. Petrov
Public corporation scientific and production complex “Yenne Instrument”, 42 Lyublinskaya St., Moscow, 109387, Russia, phone/fax: (495) 6496105, e-mail: [email protected]
Operation principles of LYNX Mobile Mapper M1 laser scanning system (Optech, Canada) and experience of its application in road construction are considered.
Key words: mobile laser scanning.
Технологии лазерного сканирования уже достаточно прочно закрепились в современных инженерных изысканиях, как высокоточные и эффективные методы сбора данных о пространственном положении объектов.
Лазерный сканер или лидар (LIDAR англ. Light Detection and Ranging) -это прибор, выполняющий измерения с помощью лазерного оптического дальномера. Сканер выполняет измерения с очень высокой частотой (до нескольких сотен тысяч измерений в секунду), в результате чего получается большой объем координированных данных. В дальнейшем эти данные используются для построения пространственных цифровых моделей измеряемых объектов. Имеются лазерные сканеры наземного, воздушного и мобильного базирования. Соответственно, различают технологии наземного(НЛС), воздушного(ВЛС) и мобильного лазерного сканирования (МЛС), отличающиеся областями применения и точностью получаемых результатов.
Компания «Йена Инструмент» использует современную мобильную систему лазерного сканирования LYNX Mobile Mapper M1 производства компании Optech (Канада). Мобильная система лазерного картографирования- это мобильный измерительный комплекс, позволяющий выполнять сбор данных о пространственном положении объектов с геодезической точностью, производимый с движущегося транспортного средства (автомобиль, железнодорожная мотриса). Высокоскоростная мобильная система лазерного картографирования LYNX M1 включает сканирующие сенсоры, высокоточную систему позиционирования и видеокамеры высокого разрешения. В процессе выполнения рабо-
ты сканер, за счет прямолинейного движения автомобиля и вращения, в вертикальном направлении, зеркала сенсорного блока, производит обзор прилегающей территории справа и слева от траектории движения (рис. 3).
Рис. 3. Схема работы мобильных лазерных сканеров системы LYNX и фотокамер
Работа лазерного сканера основана на измерении наклонной дальности D от источника излучения (лазера) до объекта, являющегося препятствием на пути распространения лазерного луча. Такое препятствие вызовет появление отраженного импульса, который будет зарегистрирован в блоке управления, а по времени задержки от момента излучения зондирующего импульса до регистрации отраженного импульса, принимая во внимание постоянство скорости распространения электромагнитных колебаний, можно определить дальность D. Одновременно определяются углы отклонения сканирующего луча и координаты (X, Y, Z) пространственного положения носителя за счет использования инерциальной системы, которая одновременно с GPS приемником, установленным на базовой станции, принимает навигационную информацию. Группа датчиков интегрирована на единой жесткой платформе, что обеспечивает сохранность взаимного положения и ориентации всех датчиков и навигационного оборудования. Параметры внутреннего взаиморасположения всех датчиков определяются при калибровочных работах.
Знание шести параметров ориентирования: углов отклонения сканирующего луча и координат пространственного положения носителя позволяет математически перейти к координатам точки, вызвавшей отражение. Основной результат работы лазерного локатора - лазерно-локационное изображение или «облако» лазерных точек (рис. 1).
Рис. 1. Облако точек лазерных отражений, раскрашенное по интенсивности отраженного сигнала
Лазерно-локационное изображение всегда дискретно, оно состоит из множества лазерных точек, распределенных по пространственной структуре объектов и объективно отражающих топологию объектов. Технические характеристики сканера и выбор параметров сканирования определяют детальность и точность получаемой информации.
Опыт применения в дорожной отрасли.
Мониторинг, диагностика и оценка состояния автомобильных дорог в целом и дорожной одежды в частности являются базовой информационной основой для эффективного использования средств и материальных ресурсов при реконструкции, ремонте и содержании дорожной сети.
Осенью 2013 года компанией «Йена Инструмент» были выполнены работы по мобильному лазерному сканированию участка дороги на юге России с целью получения данных для проектирования ремонта автодороги. Технические параметры сканирования и фотофиксации представлены в следующей таблице.
Перед проведением мобильного лазерного сканирования была создано планово-высотное обоснование на данном участке, к которому в дальнейшем были привязаны данные МЛС. Точность облака точек относительно опорной сети в плане и по высоте составила 0,01 м. По результатам МЛС были получены следующие виды выходной продукции:
• Топографический план 1:2000;
• Цифровая модель дорожной одежды
• Дефектные ведомости:
• Ведомость ограждений (в т.ч. подпорные стенки)
• Ведомость дорожных знаков
• Ведомость бордюрного камня
• Ведомость мостов и тоннелей
• Ведомость съездов и примыканий
• Ведомость тротуаров
• Ведомость водопропускных труб
• Ведомость газонов
• Ведомость автобусных остановок;
• Продольный профиль;
• Поперечные профили (через 20м)
Таблица 1
Параметры МЛС для участка автодороги
Протяженность 18км
Техническая категория Ш-1У
Ширина коридора съемки 50м или до границы существующей застройки
Частота сканера 500кГц (каждый сканерный блок)
Средняя скорость 30-40км/час
Съемочное время 2 часа
Число фотографий 29718
Объем лидарных данных 170 ГБ
Рис. 2. Монтаж мобильной сканирующей системы LYNX на автомобиль
Все вышеуказанные виды продукции были получены в течение всего 10 дней после проведения мобильного лазерного сканирования. С учетом полевых работ на весь проект ушло не более 14 дней.
Таким образом, с использованием технологии мобильного лазерного сканирования системой LYNX M1 можно оперативно и с высокой точностью получать следующие геометрические параметры и оценочные характеристики автодороги и объектов дорожной инфраструктуры:
• ширина, проезжей части, основной укрепленной поверхности дороги и укрепительных полос продольные уклоны проезжей части и обочин;
• поперечные уклоны проезжей части и обочин
• радиусы кривых в плане и уклоны поворотов;
• состояние дорожной одежды (наличие, вид, расположение и характеристика дефектов);
• дефекты разметки, колейность;
• ровность покрытия;
• высота насыпи, глубина выемки и уклоны их откосов, состояние земляного полотна;
• наличие и высота колесоотбойников и бордюров
Рис. 3. Хорошо видны дефекты дорожной одежды на мостовом сооружении
Одновременно на основании полученных данных возможно
• Решение полного комплекса топографических задач, связанных с созданием и обновлением карт, планов(вплоть до масштаба 1:500), схем межевания, кадастр и т.п.
• Создание полного комплекта изыскательских материалов для проведения ремонтных и строительных работ дорог.
• Проведение инвентаризации и паспортизации объектов дорожной инфраструктуры.
• Создание и заполнение дефектных ведомостей.
• Построение высокоточных 3D моделей дороги и прилегающей территории.
© М.В. Петров, 2013
