Воздушное сканирование

Содержание

Введение

1 Цель воздушного лазерного  сканирования

2 Преимущества лазерного сканирования.

3 Применение лазерного сканирования в различных отраслях.

4 Экономический анализ  применения лазерного сканирования.

Заключение 

Введение

 

Топографические планы и  карты являются базовым компонентом  при проведении широкого круга работ, связанных с управлением собственностью, земельными ресурсами, проведением  строительства, обоснованием инвестиций, созданием геоинформационных систем различного уровня, генерального планирования в архитектуре и градостроительстве.

 

Для осуществления проекта  необходимо обладать современной методологией, новейшей аппаратурой и программным обеспечением для проведения полного цикла всех требуемых работ, начиная с аэрофотосъемки и лазерного сканирования местности и заканчивая формированием и приемкой готовых топографических планов и карт А также возможностью индивидуального подхода к требованиям Заказчика и созданием уникальных  картографических и геоинформационных продуктов с учетом этих требований. Также важным фактором является необходимость учитывать экономическую эффективность выбранного метода производства работ.

 

 

 

1 Цель  воздушного лазерного сканирования.

 

Основная  цель воздушного лазерного сканирования - создание/ обновление топографических  карт и планов.

Что такое  Воздушное лазерное сканирование?

Воздушное лазерное сканирование - топографо-геодезическая технология для сбора геопространственных данных по рельефу и наземным объектам.

Основой метода лазерного  сканирования является лазерный сканер – лидар, базирующийся на воздушном судне.

Основная функция  лазера – генерация импульсного  или непрерывного излучения, которое, отражаясь от поверхности земли  или наземных объектов, может быть использовано для измерения дальности  от источника излучения до объекта, вызвавшего отражение.

Работа навигационного блока воздушного лазерного сканера  основана на взаимодействии системы  спутниковой навигации (GPS/ГЛОНАСС) и инерциальной системы в режиме реального времени. \

 

2 Преимущества  лазерного сканирования.

 

Воздушное лазерное сканирование обладает рядом  преимуществ:

• короткая технологическая цепочка;
• гарантия точности измерений;
• отсутствие наземных геодезических работ по планово-высотному обоснованию при выполнении воздушной лазерно-локационной съемки за счет метода прямого геопозиционирования;
• высокая производительность работ – темп сбора данных соответствует темпу обработки - благодаря передаче в камеральную работу законченных топографических данных;
• отсутствие зависимости проведения работ от времени суток и времени года;
• широкий спектр применения материалов лазерной локации;
• есть возможность сравнивать полученную информацию с проектной моделью, что облегчает контроль качества работы;
• по результатам съемки можно составлять топографические планы;
• возможность геодезической съемки труднодоступных и опасных объектов;
• возможность автоматического сравнения результатов сканирования с предыдущими для определения величины деформации.

 

Выходной  материал воздушного лазерного санирования:

Лазерно-локационные  данные могут быть представлены в  двух формах:

Лазерно-локационное  изображение в дальномерной форме

Дальномерная форма  представления лазерно-локационного изображения соответствует распределению  в заданном координатном пространстве трехмерного облака лазерных точек  с пространственными координатами X, Y, Z. Распределение лазерных точек  образует пространственный образ объекта  съемки, который доступен визуальному  анализу, проведению пространственных измерений и применению вычислительных методов геоморфологического анализа.

Лазерно-локационное  изображение в форме интенсивности

Современные сканеры  – лидары – способны регистрировать кроме пространственных координат еще и энергию импульса отражения – интенсивность отражения – I.

Лазерно-локационное  изображение в форме интенсивности  по своим информационным свойствам  чрезвычайно близко к естественным черно-белым фотографиям (аэрофотоснимкам  в случае воздушного применения), что  позволяет успешно использовать их для целей визуального распознавания  объектов и камерального дешифрирования даже без привлечения традиционных аэрофотосъемочных данных.

Каждое измерение  производится в определенный момент времени, следовательно еще одной координатой может служить значение t – время регистрации лазерной точки.

Таким образом, выходным материалом воздушного лазерного сканирования является облако точек, каждая точка  которого обладает пятью координатами: 3 пространственных – X, Y, Z; интенсивность - I и время регистрации - t.

 

3 Применение лазерного сканирования в различных отраслях.

 

Применение  лазерного сканирования в различных  отраслях:

Нефтегазовая  и горная промышленность:

• Крупномасштабное топографическое картографирование площадных и линейных объектов в составе изысканий, проектирования, строительства, инвентаризации объектов обустройства месторождений;
• Создание цифровых моделей нефте- и газопроводов;
• Диагностика продуктопроводов;
• Оценка объемов горной выработки, снежной массы;
• Экологический мониторинг и моделирование.

Электроэнергетика

• Обследование ЛЭП и других объектов сетевого хозяйства (в том числе электрических подстанций);
• Создание трехмерных векторных моделей ЛЭП и других географических объектов в полосе отчуждения;
• Оценка состояния растительности, определение мест возможных замыканий;
• Создание фотокарт полосы отчуждения.

Дорожное  хозяйство

• Проектирование, строительство и реконструкция трасс автомобильных и железных дорог;
• Определение объемов земляных работ;
• Экономическая оценка проектов и др.

Лесное  хозяйство

• Таксация леса;
• Определение объема биомассы, количества деревьев, распределение деревьев по породам и высотам;
• Кадастр и др.

Береговые линии

• Моделирование и мониторинг наводнений;
• Мониторинг эрозионных процессов;
• Проектирование и строительство береговых сооружений, пирсов, дамб и пр.

 

4 Экономический  анализ применения лазерного  сканирования.

 

Экономический анализ применения лазерного сканирования 
в данном реферате, посвящен анализу стоимости лазерных сканирующих систем (ЛСС) и выгод от их применения в промышленном строительстве и для мониторинга производственных помещений. По данным статистического бюро США, в этой стране в 2002 году было введено в строй новых промышленных мощностей на общую сумму порядка 440 млрд. дол. По всему миру эта цифра составляет около триллиона USD. Стоимость геодезических работ при строительстве предприятий составляет примерно 0.25% общей стоимости возведения (TIC), а для комплексных транспортных инфраструктурных проектов этот процент может быть почти в 10 раз больше. Если взять в качестве среднего значения 1% TIC, то это составит 4.4 млрд. дол. только в США. На мировом рынке объем услуг по лазерному сканированию оценивается в примерно 100 млн. дол., около 1% всех услуг, связанных с геодезическими работами. По оценкам автора статьи, в ближайшие годы, благодаря постоянному совершенствованию ЛСС и методов обработки, можно ожидать увеличения их доли на рынке почти в 10 раз, то есть до 1 млрд. дол. Выгоды от внедрения ЛСС таковы:

1. Прямая экономия времени и средств на геодезические работы на реконструируемых объектах (по сравнению с традиционными методами их выполнения), общий объем которой в денежном исчислении может достигнуть сотен млн. долларов. Уже сейчас эта экономия в среднем составляет 10-20%, а в случаях труднодоступных объектов, например, на морских и океанских платформах, этот процент может быть гораздо больше. На данный момент возможности широкого применения ЛСС пока не используются в полной мере, но уже ясно, что они могут уменьшить сроки выполнения работ с нескольких недель до нескольких дней. 

 2. Потенциальная экономия при проведении строительных работ может достигать нескольких миллионов долларов. По собранной автором статистике это составляет 5-10% общей стоимости проекта при экономии времени порядка 10%. 

3. Применение ЛСС  для мониторинга производственных  активов и оборудования по  своей экономической эффективности  уступает указанным выше приложениям,  но сама методика в целом  ряде случаев не имеет себе  равных по своим возможностям, например, при обслуживании трубопроводов  для выявления деформаций и  дефектов, установления их причин  и принятия оперативных мер.

4. Повышение уровня  безопасности выполнения работ,  что на практике означает уменьшение  персонала, работающего на строительных  площадках, вблизи быстро движущихся  и других опасных для жизни  объектов. По оценкам автора обзора, полной текст которого имеется по приведенной ниже ссылке, ЛСС в настоящее время используются лишь на 1% от всех возможных, выгодных для их применения объектов. 

 

Заключение.

 

Стоит сказать, что  использование воздушного лазерного  сканирования – воздушной лазерной локации для сбора геопространственных данных неоднократно доказало свою эффективность как с экономической точки зрения, так и с позиции применимости в различных методах и отраслях.

Воздушное лазерное сканирование позволяет достичь  отличных результатов и как самостоятельная  технология, однако нельзя упускать возможность  получения синергетического эффекта  от совместного использования воздушной  лазерной локации в совокупности с другими методами получения  геопространственных данных.

Одним из вариантов  совмещения технологий в целом или  выходных данных в частности является совместное использование воздушного лазерного сканирования и наземного  лазерного сканирования, с добавлением  в этот комплекс цифровой аэрофотосъемки и GPS-геопозиционирования.

При подобном комплексном  подходе для получения синергетического эффекта основным фактором являются профессионализм, знания и опыт, как  полевых рабочих, так и камеральной  группы. Именно от выбора концепции  проведения работ, выбора программного обеспечения и технологий обработки  будет зависеть положительный конечный результат.