Принцип действия наземного лазерного сканирования.

Содержание

Введение…………………………………………………………………………………….3

1. Основные сведения о сущности наземного лазерного сканирования.

1.1. Определение понятий………………………………………………………………..5

1.2. Цель применения технологии………………………………………………………8

1.3. Сферы использования………………………………………………………………10

2. Принцип действия наземного лазерного сканирования.

2.1. Технология и метод наземного лазерного сканирования……………………13

2.2. Факторы, влияющие на точность и качество наземного лазерного сканирования……………………………………………………………………………...17

2.3 Анализ современного состояния использования метода наземного лазерного сканирования в землеустройстве и кадастрах………………………19

3. Классификация, конструктивные особенности и технические характеристики приборов.

3.1. Производимые в мире наземные лазерно-сканирующие системы и их классификация……………………………………………………………………………24

3.2. Устройство и основные технические параметры актуальных моделей наземных лазерных сканеров…………………………………………………………..29

3.3. Сравнение характеристик и эффективности применения приборов……45

Заключение……………………………………………………………………………….49

Список использованных источников……………………………………………….50

Приложение……………………………………………………………………………….53

Введение

На протяжении нескольких последних лет в практику топографо-геодезического производства внедряется технология наземного лазерного сканирования. В основу трехмерных лазерных сканеров положен принцип безотражательного измерения расстояний.Результатом сканирования является совокупность точек с известными трехмерными координатами и величиной, которая характеризует коэффициент отражения точек объекта.Преимущества, которые дает технология лазерного сканирования, вполне очевидны (в плане получения и обработки информации и в отношении конечных результатов), но, как и с внедрением любой другой новой технологии, возникает ряд проблем технического и организационного характера. Первоочередной проблемой использования новых измерительных средств в топографо-геодезическом производстве является их метрологическая аттестация. Точность наземных лазерных сканеров определяется привычными для геодезистов характеристиками: точностью измерения расстояний и точностью измерения вертикальных и горизонтальных углов. Кроме того, на точность результатов лазерного сканирования огромное влияние оказывают такие факторы, как: максимальное угловое разрешение сканера (или шаг сканирования), расходимость лазерного луча, условия окружающей среды при сканировании, положение, геометрические характеристики и отражающая способность объекта сканирования, технология и алгоритмы обработки данных. Проблема состоит в том, что: 1. В документации большинства моделей сканеров отсутствует какая либо информация о рабочих поверках и методиках исследования точностных характеристик прибора. Большая часть производителей ограничивается предоставлением своих сертификатов и гарантий; 2. Для существующих моделей сканеров отсутствуют готовые единые методики исследования точности их работы.Из-за отсутствия единого стандарта наземные лазерные сканеры, выпускаемые на сегодняшний момент, достаточно сильно отличаются по конструктивным особенностям реализации: методом измерения расстояний, способом защиты от внешних воздействий, формой, размером, весом, наличием устройств для внешнего ориентирования и компенсации углов наклона прибора, выходными данными и т.п. Все это влияет на важные характеристики НЛС: точность получения пространственных координат точек объекта, угол поля зрения, дальность действия, угловое разрешение и скорость сканирования, температурный режим работы, энергопотребление. Особо следует отметить различия в технологии сканирования: способ ориентирования сканера во внешней системе координат (с помощью специальных марок или ориентирного устройства), порядок работы на станции, отсутствие или наличие возможности многопроходного сканирования и осреднения результата, различные методы фильтрации помех, следовательно тема работы является актуальной.Цель работы – рассмотрение метода и сравнительного анализа точности, скорости, эффективности работы наземного лазерного сканирования.В соответствии с поставленной целью, задачами работы являются:1) изучение сущности, принципов и методов наземного лазерного сканирования, факторов влияющих на точность измерений;2) анализ технических характеристик и устройства современных лазерных сканеров;3) обоснование выбора наземного лазера для целей городского кадастра и градостроительства в условиях плотной многоэтажной застройки и заданных характеристик.Методы исследования: анализ, синтез, дедукция, описание, сравнение.

Список использованных источников

1.Алтынцев М.А.,Чернов А.В. Применение технологии лазерного сканирования для моделирования объектов недвижимости в 3D-кадастре // Геодезия и картография. – 2018. – № 9. – С. 52-63. 

2.Богданов А. Н., Алешутин И. А. Наземное лазерное сканирование в строительстве и BIM-технологиях // Известия КазГАСУ. 2018. №4 (46). URL: https://cyberleninka.ru/article/n/nazemnoe-lazernoe-skanirovanie-v-stroitelstve-i-vim-tehnologiyah (дата обращения: 12.10.2020).

3.Горобцов С. Р., Чернов А. В. Трехмерное моделирование и визуализация городских территорий с использованием современных геодезических и программных средств // Вестник СГУГиТ (Сибирского государственного университета геосистем и технологий). 2018. №4. URL: https://cyberleninka.ru/article/n/trehmernoe-modelirovanie-i-vizualizatsiya gorod skih-territoriy-s-ispolzovaniem-sovremennyh-geodezicheskih-i-programmnyh-sredstv (дата обращения: 12.10.2020).

4.Дементьев В.Е. Современная геодезическая техника и ее применение: Учебное пособие для вузов. — Изд. 2-е. — М.: Академический Проект, 2008. — 591 с. — (Фундаментальный учебник).

5.Комиссаров А. В. Теория и технология лазерного сканирования для пространственного моделирования территорий : диссертация ... доктора технических наук : 25.00.34 / Комиссаров Александр Владимирович; [Место защиты: Сиб. гос. ун-т геосистем и технологий]. - Новосибирск, 2016. - с. URL: https://docplayer.ru/44379495-Komissarov-aleksandr-vladimirovich-teoriya-i-tehnologiya-lazernogo-skanirovaniya-dlya-prostranstvennogo-modelirovaniya-territoriy.html

6.Николаев Н. А., Чернов А. В. Трехмерный кадастр недвижимости как новая ступень развития кадастровых систем // Интерэкспо Гео-Сибирь. 2014. №2. URL: https://cyberleninka.ru/article/n/trehmernyy-kadastr-nedvizhimosti-kak-novaya-stupen-razvitiya-kadastrovyh-sistem (дата обращения: 12.10.2020).

7.Основы наземной лазерно-сканирующей съемки: Учеб. пособие /В.И. Гусев, А.И. Науменко, Е.М.Волохов, В.А.Голованов; Санкт-Петербургский государственный горный институт (технический университет). СПб, 2008. 80 с

8.Середович В.А. Наземное лазерное сканирование: монография / В.А. Середович, А.В. Комиссаров, Д.В. Комиссаров, Т.А. Широкова. – Новосибирск: СГГА, 2009. – 261 с.

9.Хахулина Н.Б., Черкасов А.А. Лазерное сканирование, как метод сбора пространственной информации для кадастра недвижимости // Кадастровое и эколого-ландшафтное обеспечение землеустройства в современных условиях. Материалы международной научно-практической конференции факультета землеустройства и кадастров ВГАУ. 2018. С. 260-264.

10.Хашпакянц Н.О., Грибкова И.С. Применение лазерного сканирования в землеустройстве и кадастрах / Научные труды КубГТУ, № 9, 2017 год. С 27-33 URL: https://ntk.kubstu.ru/data/mc/0046/1850.pdf

11.Хорошилова, Ж. А. О возможности построения математических моделей инженерных объектов по данным лазерного сканирования // Геодезия, геоинформатика, картография, маркшейдерия: сборник материалов в 3 томах Международной научной конференции. – Новосибирск : СГГА, 2013. – Т. 3. – С. 116 – 119.

12.Шульц Р. Наземное лазерное сканирование в задачах инженерной геодезии. Теория и практика использования технологии наземного сканирования для решения задач инженерной геодезии. - Saarbrucken : Palmarium Academic Publishing, 2013. - 349 с.

13.Шамарина А.А. Подбор оптимальной модели наземного лазерного сканера для анализа городской среды // AMIT. 2015. №2 (31). URL: https://cyberleninka.ru/article/n/podbor-optimalnoy-modeli-nazemnogo-lazernogo-skanera-dlya-analiza-gorodskoy-sredy (дата обращения: 12.10.2020).

14. Шевченко Г.Г., Гура Д.А., Байрачная А.А. Cравнительный анализ функциональных возможностей роботизированных тахеометров и наземных лазерных сканеров при выполнении определенных работ // Научные труды КубГТУ, № 9, 2017 год. С. 36-46. URL: https://ntk.kubstu.ru/ data/mc/0046/1851.pdf

15. Ямбаев Х.К. Инженерно-геодезические инструменты и системы: учеб. пособие для вузов. -М.: Изд-во МИИГАиК, 2012. - 462 с.: ил.

16. Leica - лазерные сканирующие системы [Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://hds.leica-geosystems.com/en/HDS-Laser-Scanners-SW_5570.htm

17.TRIMBLE- лазерные сканирующие системы [Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://www.trimble.com/3d-laser-scanning/index.aspx

18.STONEX- лазерные сканирующие системы [Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://www.stonexpositioning.com/

19. FARO- лазерные сканирующие системы [Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://www.faro.com/products/3d-surveying/laser-scanner-faro-focus-3d/overview