CC BY
542
ПРИМЕНЕНИЕ ТЕХНОЛОГИИ НАЗЕМНОГО ЛАЗЕРНОГО СКАНИРОВАНИЯ В УСТЬ-КАМЕНОГОРСКЕ
Юлия Дмитриевна Гусаренко
Восточно-Казахстанский государственный технический университет им. Д. Серикбаева, 070000, г. Усть-Каменогорск, ул. Серикбаева, 19, старший преподаватель кафедры геодезии, землеустройства и кадастра, тел. (7232)54-07-76, e-mail: [email protected]
Статья рассматривает опыт применения технологии наземного лазерного сканирования территории г. Усть-Каменогорска и возможности дальнейшего использования полученной 3D-модели.
Ключевые слова: наземное лазерное сканирование, 3D-модель, кадастр.
APPLICATION OF TECHNOLOGY OF LAND LASER SCANNING IN UST-KAMENOGORSK
Julia D. Gusarenko
East Kazakhstan state technical university of D. Serikbaev, 19 Serikbaev, Ust-Kamenogorsk, 070000, senior teacher, department of geodesy, land management and cadastre, tel. (7232)54-07-76, e-mail: [email protected]
Article considers experience of application of technology of land laser scanning of territory of Ust-Kamenogorsk and possibility of further use of the received 3D-model.
Key word: land laser scanning, 3D-model, cadastre.
Интеграция цифровой техники сбора данных, геодезических и фотограмметрических технологий привела к появлению принципиально новых приборов для сбора пространственной информации о местности - систем наземной лазерной локации (наземных лазерных сканеров).
Принцип работы лазерного сканера аналогичен принципу работы электронного тахеометра и заключается в измерении времени прохождения лазерного луча от излучателя до отражающей поверхности и обратно до приёмника. Путём деления этого времени на скорость распространения лазерного луча определяется расстояние до объекта.
Сущность наземного лазерного сканирования заключается в измерении с высокой скоростью расстояний от сканера до точек объекта и регистрации соответствующих направлений (вертикальных и горизонтальных углов). При этом измерения происходят со скоростью до нескольких тысяч точек в секунду. Плотность сканирования зависит от дальности и может достигать десятых долей миллиметра. Принцип тотальной съёмки объекта, а не его отдельных точек, характеризует наземное лазерное сканирование как съёмочную систему, результатом работы которой является трёхмерное изображение, так называемый скан.
Изображения, получаемые при наземном лазерном сканировании, обычно несут чрезвычайно большой объём информации, являющийся в ряде случаев избыточным. Во-первых, такая информация обладает статистической избыточностью, заключающейся в том, что соседние элементы изображения друг друга повторяют. Во-вторых, изображения обладают психовизуальной избыточностью, т.е. часть информации на получаемых сканах может быть исключена без последствий для восприятия их человеком. Другой тип избыточности сканов определяется их «семантической» природой, позволяющей при обработке изображения учитывать особенности организации реального мира.
Именно свойства избыточности позволяют говорить о полной автоматизации процесса сбора информации об объекте. Помимо высокой степени автоматизации, наземное лазерное сканирование обладает также следующими достоинствами по отношению к другим способам получения пространственной информации:
1. Возможностью определения пространственных координат точек объекта в полевых условиях (в момент сканирования измеряются дальность, вертикальный и горизонтальный углы, по которым вычисляются координаты Х, Y, Ъ точек).
2. Трёхмерной визуализацией в режиме реального времени, позволяющей на этапе производства полевых работ определить «мёртвые» зоны.
3. Неразрушающим методом получения информации.
4. Отсутствием необходимости обеспечения сканирования точек объекта с двух центров проектирования (стояния), в отличие от фотограмметрического способа.
5. Высокой точностью измерений.
6. Принцип дистанционного получения информации обеспечивает безопасность исполнителя при съёмке труднодоступных и опасных районов.
7. Высокой производительностью. Наиболее важным достоинством применения наземного лазерного сканирования является сокращение полевых работ при создании цифровых моделей объектов, следовательно, данная технология более экономически выгодна по сравнению с другими.
8. Работы можно выполнять при любых условиях освещения, т.е. днём и ночью, т.к. сканеры являются активными съёмочными системами.
9. Высокой степенью детализации.
10. Многоцелевым использованием результатов лазерного сканирования.
Наземное лазерное сканирование используется при съёмках и построении моделей рельефа и местности на локальные территории, где применение воздушной локации не оправдано по экономическим соображениям, либо необходимо отразить все микроформы и сложные участки рельефа. Лазерное сканирование позволяет зафиксировать абсолютно все формы рельефа, присутствующие в зоне съёмки, и в процессе постобработки уточнить необходимость отображения того или иного элемента.
Материальные затраты по сбору данных и моделированию объекта методами трёхмерного наземного лазерного сканирования на небольших участках и объектах сопоставимы с традиционными методами съёмки, а на участках большой площади или протяжённости - существенно ниже. Даже при сопоставимых расходах на съёмку, полнота и точность результатов наземного лазерного сканирования позволяют избежать дополнительных расходов на этапах проектирования, строительства и эксплуатации объекта.
В настоящее время разработкой приборов для трёхмерного лазерного сканирования занимается множество фирм: широко известные Trimble (США) и Leica Geosystems (Швейцария), а также Riegl (Австрия), I-Site (Австралия), Zoller + Fröhlich (Германия) и др. Все эти фирмы выпускают сканеры для различных целей. Задачи, решаемые конкретной моделью наземного лазерного сканера, определяются его техническими характеристиками [1].
В г. Усть-Каменогорске первым опытом применения технологии наземного лазерного сканирования послужила съёмка дорожного перекрёстка Набережной им. Е.П. Славского и проспекта Ауэзова (район магазина «Прогресс») лазерным сканером Leica HDS 4500, по результатам которой была создана трёхмерная векторная модель данного участка в программном продукте Cyclone.
Выполненные работы по съёмке и обработке данных позволяют сделать вывод о том, что основным преимуществом лазерного сканирования по сравнению с традиционными методами тахеометрической и даже спутниковой съёмок является очень высокая производительность.
Опыт показывает, что наземное лазерное сканирование можно использовать как для целей картографирования малозастроенной местности, так и для территорий с высокой степенью загруженности объектами.
Бесспорным преимуществом является то, что основная нагрузка при крупномасштабном картографировании местности по данным наземного лазерного сканирования переносится на камеральную работу. При этом процесс полевых измерений сокращается в несколько раз, а материалы, получаемые при лазерном сканировании, несут более полную информацию об объекте съёмки.
В будущем, когда будет отсканирована вся территория города, созданная, таким образом, SD-модель позволит:
- Вести SD-кадастр территории г. Усть-Каменогорска;
- Создавать компьютерные игры разного жанра;
- Осуществлять виртуальный тур по городу как коренным жителям города, так и туристам и гостям города;
- Осуществлять компьютерное моделирование при решении
градостроительных вопросов, касающихся будущей планировки и застройки города и др.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. Наземное лазерное сканирование: монография. /Под ред. В.А. Середовича, А.В. Комиссарова, Д.В. Комиссарова, Т.А. Широковой. - Новосибирск: СГГА, 2009. - С. 7 - 8, 25 -33.
© Ю.Д. Гусаренко, 2012
