CC BY
187
УДК 528.721.221.6
Д.В. Комиссаров, А.В. Середович, О.А. Дементьева СГГ А, Новосибирск
ТЕХНОЛОГИЯ ТОПОГРАФИЧЕСКОЙ СЪЕМКИ ПРОМЫШЛЕННЫХ ОБЪЕКТОВ С ПРИМЕНЕНИЕМ НАЗЕМНОГО ЛАЗЕРНОГО СКАНИРОВАНИЯ
Основные преимущества наземного лазерного сканирования, такие как высокие скорость получения данных и степень детальности, большой радиус действия, наглядность представления данных позволяют говорить о целесообразности применения данной технологии для выполнения таких традиционных видов геодезических работ, как топографическая съемка сложных объектов и застроенных территорий.
В качестве экспериментальных объекта выбрана площадка нефтегазоперерабатывающего комплекса (дожимная насосная станция (ДНС) и кустовая насосная станция (КНС)) общей площадью 12 га. Целью работ являлась горизонтальная топографическая съемка масштаба 1:1000 надземной части территории с представлением плана в формате MapInfo. В соответствии с требованиями инструкции абсолютная ошибка планового положения объектов не должна превышать 0,4 м [1]. Для выполнения работ использовались наземные лазерные сканеры Riegl LMS-Z210 и Riegl LMS-Z360. Точность единичного измерения для этих моделей сканеров составляет 25 мм и 12 мм соответственно, что является допустимым для данного вида работ. Для связки сканов использовались круглые световозвращающие марки, с возможностью разворота вокруг своей оси без изменения положения координат их центра. Привязка марок осуществлялась электронным тахеометром Leica TCR405 с точек планово высотного обоснования. Координаты точек планово-высотного обоснования на объекте определялись в системе координат государственной геодезической сети с использованием спутниковой GPS-аппаратуры Trimble 5700 в режиме статики. Сгущение съемочного обоснования выполнялось методом проложения теодолитных ходов с использованием тахеометра Leica TCR405.
Сканирование площадки производилось с захватом полного поля зрения сканера с угловым разрешением порядка 0,1°. Места сканерных станций выбирались с учетом наиболее полного захвата всех объектов для исключения мертвых зон. Для полноценной съемки 12 га территории понадобилось 42 сканерных станции. На каждой станции, вокруг прибора расставлялись в среднем по 8 связующих марок, которые сканировалась отдельно с максимальным разрешением. Для повышения удобства привязки сканов во внешнюю систему в некоторых местах были проложены сканерные ходы, точность которых была исследована экспериментально [2]. Полевые работы выполнялись двумя бригадами по 2 человека в каждой. Сканерная съемка данного объекта заняла 2 дня.
В процессе выполнения съемки, а также после ее окончания производилось составление абрисов на объект и сбор семантической информации. Дополнительно велась фото- и видеосъемка объекта для облегчения последующего дешифрирования результатов сканирования. В
ходе составления абрисов особое внимание уделялось сложным развязкам трубопроводов. На абрисах указывались назначения объектов, их материал, диаметры трубопроводов, напряжение кабелей и линий электропередач и т.д. Также были получены копии технологических схем, которые позволили уточнять необходимые характеристики. Для корректного построения электронного топографического плана в процессе съемки должна быть собрана вся информация, которая отображается графически или заносится в атрибутивную базу данных.
Следующим, за полевым этапом, явилась привязка сканерных данных к внешней системе координат. Эта процедура выполнялась в программном продукте RiSCAN PRO с использованием специальных инструментальных средств. Средняя квадратическая ошибка положения сканов относительно внешней системы координат не превышала 2 см. Далее осуществлялся экспорт данных в формат программного обеспечения (ПО) Leica HDS Cyclone 5.1 для дальнейшей отрисовки контурной части местности.
Векторизация контуров выполнялась с использованием набора инструментов рисовки на плоскости (2D Drawing Tools), аналогично тому, как это делается по растровым изображениям. Для дешифрирования «облака точек» также использовались фотографии объекта и абрисы.
Перед векторизацией в произвольной точке задавалась базовая плоскость параллельная плоскости X-Y системы координат государственной геодезической сети (функция Set Reference Plane to X-Y Plane). С помощью инструментов визуализации «облако точек» представлялось в ортогональной проекции, т.е. задавался вид сверху (Top View) и ортогональная проекция (Orthographic). Инструмент Limit Box ограничивал необходимый на данный момент работы фрагмент «облака точек».
Рисовка ситуации выполнялась в следующей последовательности:
- Основные строения, цистерны;
- Трубопроводы;
- Задвижки, заглушки и другое оборудование на трубопроводах;
- Ограждения, кабельные эстакады и т.п.;
- Элементы рельефа;
- Остальные объекты.
Все объекты ситуации можно разделить на 3 типа: площадные, линейные и точечные. К площадным объектам относятся: различные строения, дополнительные сооружения (например, трансформаторы). Их удобно векторизовать с помощью инструментов Draw Polygon - построение полигона или Draw Rectangle - построение прямоугольника.
Линейные объекты - трубопроводы, кабельные эстакады, ЛЭП, ограждения и др. рисовались при помощи инструмента Draw Polyline.
Точечные объекты: оборудование на трубопроводах (задвижки,
манометры и др.), опоры ЛЭП строились в интерактивном режиме - Insert Vertex (добавить вершину).
Параллельно векторизации выполнялось разнесение объектов по слоям цифрового плана, а также добавление требуемой атрибутивной информации (материал, диаметры трубопроводов, назначение и т.п.). В основном вся атрибутивная информация должна быть собрана в полевых условиях и нанесена на абрис. Но метрические данные удобнее получить по «облаку точек» - высоту опор ЛЭП, величину провиса проводов, высоту арочных проемов над дорогами, метрические характеристики растительности (средняя высота деревьев, толщина стволов, расстояние между деревьями), высота ограждений и т.д. Однако, информацию о диаметрах трубопроводов затруднительно получить в камеральных условиях, так как большая их часть находится в изоляции, поэтому эта задача ложится на полевые бригады.
После векторизации модель из внутреннего формата Cyclone переводится в формат COE (Cyclone Object Exchange), для того чтобы ее экспортировать в формат АШюСАОа. В программном продукте MapInfo c помощью подпрограммы «Универсальный транслятор» полученная модель экспортировалась в формат MapInfo.
Последний этап работы - редактирование модели в программном продукте MapInfo, которое включает в себя:
- Формирование площадных объектов;
- Изменение стилей, цветов площадных, линейных и точечных объектов;
- Формирование шаблонов таблиц для внесения атрибутивной информации об объектах;
- Перенос атрибутивной информации в таблицы.
В результате получен цифровой план на данную территорию в формате MapInfo.
Проведенный эксперимент показал целесообразность применения технологии наземного лазерного сканирования для выполнения таких традиционных видов геодезических работ, как топографическая съемка застроенных или промышленных территорий.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. Инструкция по топографической съёмке в масштабах 1:5000, 1:2000, 1:1000, 1:500 / Главное управление геодезии и картографии при Совете Министров СССР. - М.: Недра, 1982. - 160 с.
2. Комиссаров А.В. Исследование точности наземных лазерных сканеров. Современные проблемы технических наук. Сборник тезисов докладов Новосибирской межвузовской научной студенческой конференции «Интеллектуальный потенциал Сибири». Часть 3. Новосибирск. - 2004. - 104 с.
©Д.В. Комиссаров, А.В. Середович, О.А. Дементьева, 2005
