CC BY
120
УДК 528.4.42
Н. В. Канашин, Е. А. Тотьмянина,
М. Г. Ионе, А. Н. Иванов, Я. Д. Шкурупий
ПРИМЕНЕНИЕ СКАНЕРНОЙ СЪЕМКИ ПРИ СТРОИТЕЛЬСТВЕ ЛИНЕЙНЫХ СООРУЖЕНИЙ
Применение наземных сканеров для съемки различных объектов достаточно полно освещено в соответствующей литературе. Однако сегодня появились более совершенные сканеры и программное обеспечение, которые позволяют существенно изменить сканер-ную съемку. В статье приведен опыт использования сканера Riegl VZ-400 для съемки линейных сооружений Санкт-Петербурга.
сканерная съемка, линейные сооружения, строительство.
Введение
Опыт применения наземного лазерного сканирования для съемки различных объектов достаточно полно изложен в литературе (см., например, работы [1]-[3]). Однако в настоящее время появились более совершенные модели как сканеров, так и программного обеспечения, которые позволяют коренным образом изменить методику полевых работ и существенно ускорить обработку результатов сканерной съемки.
Цель данной статьи - ознакомить читателя с опытом применения сканера Riegl VZ-400 для съемки линейных сооружений Санкт-Петербурга и технологическими решениями, принятыми для их выполнения.
1 Съемка масштаба 1:500 строящегося участка западного скоростного диаметра
Для отработки технологии работы со сканером Riegl VZ-400 выполнили съемку строящегося участка западного скоростного диаметра протяженностью около 1,2 км.
В качестве каркаса съемочной основы использовали пункты разбивоч-ной сети, созданной для строительства диаметра. Сканерную съемку выполнили, проложив вдоль участка работ четыре последовательных сканерных хода, методика создания которых описана, например, в работе [4]. Для предрасчета их точности использовали рекомендации, приведенные в [5]. Для
160
удобства работы сканерные марки закрепили в трегерах, которые при работе устанавливали на штативе или на пунктах каркаса съемочной сети (рис. 1).
При невозможности установки трегера с маркой на пунктах каркаса съемочной сети координаты марок определили геодезическими измерениями, используя предложения, изложенные в [6]. Полевые работы, в ходе которых силами трех человек получили 16 сканов, заняли 3 рабочих дня. На каждой сканерной станции вели абрис и выполняли панорамную фотосъемку.
Уравнивание сканерных ходов выполнили в программном комплексе Geonet, в основу работы которого заложены алгоритмы, описанные в [7]. Средние квадратичные погрешности координат пунктов сканерных ходов по результатам уравнивания не превысили 7 мм.
Используя полученные координаты, в стандартном программном обеспечении Riscan Pro осуществили регистрацию сканов.
Построение плана с учетом всех исправлений выполнили в течение трех дней путем применения программных модулей cloudWorx и XTools, с помощью которых облака точек загрузили в пакет Autocad, где выполнили их векторизацию и получили отметки строящихся опор и пролетных строений (рис. 2).
Рис. 1. Закрепление сканерной марки на трегере, установленном на штативе
161
Рис. 2. Применение программного модуля XTools для построения плана
Для контроля отметки отдельных точек определили электронным тахеометром. Расхождения не превысили 3 см. Фрагмент построенного плана представлен на рисунке 3.
Рис. 3. Фрагмент топографического плана строящегося участка западного скоростного диаметра
2 Съемка масштаба 1:500 реконструированного участка Киевского шоссе
С помощью лазерного сканирования была выполнена также исполнительная съемка реконструированного участка Киевского шоссе протяженностью около 4,5 км. В ходе сканирования силами 3 человек получили 32 скана, время полевых работ составило 5 рабочих дней.
Съемочную сеть создали, закрепив ряд расположенных вдоль шоссе через 1,5-2 км пар пунктов. Плановые координаты пунктов получили с помощью спутниковых определений, отметки пунктов вычислили, проложив ход геометрического нивелирования IV класса.
Для сокращения трудоемкости съемки была принята следующая методика полевых работ. Учитывая, что сканер имеет встроенные датчики наклона оси вращения и возможность установки спутниковой геодезической аппаратуры, для съемки использовался комплект спутниковых двухчастотных приемников в количестве трех штук. Один приемник устанавливали на пункте съемочной сети, второй приемник - на сканере, при этом сам прибор для увеличения обзора располагали на автомобиле (рис. 4).
162
Рис. 4. Установка сканера на автомобиле
Третий приемник использовали для определения координат сканерной марки, с помощью которой в стандартном программном обеспечении ориентировали горизонтальный круг сканера (рис. 5).
Запись информации в приемники осуществлялась в ходе сканирования, после чего автомобиль без снятия сканера переезжал на новую станцию. На каждой станции вели абрис и выполняли панорамную фотосъемку.
Регистрацию полученных сканов выполнили в стандартном программном обеспечении Riscan Pro. Перед ориентированием горизонтального круга ось вращения сканера приводили в отвесное положение путем введения поправок за ее наклон, измеренный с помощью датчиков.
Построение контуров топографического плана выполнили двумя путями. Первый путь заключался в применении программных модулей CloudWorx и XTools. Второй путь - отбор съемочных пикетов по скану и их экспорт в Autocad, где выполнили их соединение векторными линиями в обычном порядке (рис. 6).
Для получения отметок местности и сооружений с помощью программного модуля TerraSo-lid в пакете Microstation выполнили фильтрацию точек облаков, разделив их на классы.
В ходе постр°ения плана возникла не°б- Рис. 5. Объединение марки ходимость съемки отдельных участков, не по- и спутникового приемника павших в поле зрения сканера или недостаточно в единую конструкцию
163
Рис. 6. Отбор съемочных пикетов в программном обеспечении Riscan Pro
четко отобразившихся в облаке точек. Их съемку выполнили электронным тахеометром, используя пункты съемочной сети. Построение плана с учетом необходимых добавлений и исправлений выполнили в течение двух недель.
Контроль точности построения плана выполнили путем сравнения геометрических характеристик отдельных объектов, измеренных на плане и рулеткой на местности в ходе выполнения полевых работ. Расхождения не превысили 2 см. Фрагмент полученного топографического плана представлен на рисунке 7.
Рис. 7. Фрагмент топографического плана участка Киевского шоссе
164
Заключение
Приведенные методы выполнения полевых и камеральных работ могут быть применены при съемках не только линейных объектов и в дальнейшем могут быть усовершенствованы с помощью новых приборов и программных продуктов.
Библиографический список
1. Съемка железнодорожных станций методом лазерного сканирования / Н. В. Ка-нашин // Путь и путевое хозяйство. - 2008. - № 7. - С. 15-16.
2. Методика топографической съемки застроенных территорий с применением наземного лазерного сканирования / А. В. Середович // Известия вузов. Горный журнал. -2006. - № 6. - С. 3-8.
3. Комбинированный способ создания инженерно-топографических планов масштаба 1:500 промышленных территорий и отдельных промплощадок / Г. А. Уставич, В. А. Середович, А. В. Середович [и др.] // Геодезия и картография. - 2009. - № 1. - С. 31-37.
4. Разработка и исследование методики прокладки сканерных ходов / Д. В. Комиссаров, А. В. Комиссаров // Геодезия и картография. - 2008. - № 4. - С. 14-16.
5. Исследование точности объединения облаков точек, полученных по данным наземного лазерного сканирования / В. А. Коугия, Н. В. Канашин // Сучасш досягнення геодезичноi науки та виробництва : Зб. наук. пр. - Львiв, 2007. - Вып. 1 (13). - С. 87-92.
6. Оперативный контроль исходной разбивочной сети (на примере строительства второй сцены Марииинского театра) / Е. Г. Толстов, Д. В. Крашеницин // Современные проблемы инженерной геодезии : труды международной научно-практической конференции. - СПб. : ПГУПС, 2009. - С. 190-194.
7. Исследование способов уравнивания сканерных сетей / В. А. Коугия, Н. В. Ка-нашин // Современные проблемы инженерной геодезии : труды международной научнопрактической конференции. - СПб. : ПГУПС, 2009. - С. 144-150.
© Канашин Н. В., Тотьмянина Е. А., Ионе М. Г., Иванов А. Н., Шкурупий Я. Д., 2012
165
