Лекция 12 Лазерное сканирование зданий и сооружений

Лекция № 12 «Лазерное сканирование зданий и сооружений» Ассист. проф. Балтиева А. А.

План лекции: ü Что такое лазерное сканирование? ü Как происходит измерение? ü Процесс обработки

Лазерное сканирование – это метод, который позволяет создавать цифровую модель всего окружающего пространства, представляя его как массив точек с пространственными координатами. Основные отличия от съёмки с помощью тахеометра: ü большой уровень автоматизации работ ü наличие сервопривода, автоматически измерительную головку в двух плоскостях ü большая скорость и плотность измерения поворачивающую Результат сканирования – модель объекта (гигантский набор точек от сотни тысяч до нескольких миллионов точек) в координатах, которые могут быть измерены с точностью до миллиметра.

Принцип измерений: Принцип работы сканера аналогичен принципу работы тахеометраизмерение двух углов и расстояние до объекта Пучок лазера выходит из излучателя, отражается от поверхности объекта и возвращается в приёмник, где с помощью электроники определяется точное время прохождения каждого импульса. Скорость прохождения света сквозь окружающую среду можно точно определить. Поэтому, зная время прохождения луча до объекта и обратно, можно вычислить расстояние между целью и инструментом.

Процесс измерений: В процессе измерений встроенный в головку сканера блок развёртки вращается в горизонтальной плоскости в диапазоне 360 , при этом может быть установлен шаг сканирования. В вертикальной плоскости лазерный луч разделяется с помощью вращающегося зеркала с предварительно заданным шагом. Потом сервопривод вращает блок измерительной головки на угол, равный шагу измерений.

При этом измеряется расстояние до сканируемой точки. Затем сервопривод поворачиваетя сканирующую головку в горизонтальной плоскости на угол, равный шагу измерения. Углы поворота сканирующей призмы в вертикальной плоскости и угол поворота сканирующей головки в горизонтальной плоскости измеряют с помощью аналого-цифровых преобразователей. Измеренное расстояние и два угла в конечном итоге дают возможность вычислить координаты сканируемой точки. Сканер также имеет цифровую камеру со сменным фокусным расстоянием, которым можно управлять с помощью программного обеспечения. Полученные с места съёмки фотографии используются для создания фотореалистичных трёхмерных моделей объектов или архитектурной среды в целом.

Перед началом работы производят привязку и ориентирование прибора на станции с помощью электронного тахеометра. Затем производят установку сканера, устанавливают шаг и диапазон сканирования. Полная последовательность работ представлена на схеме.

Процесс обработки: После того, как произведены измерения, начинается процесс обработки. Изначально, “сырые измерения” представляют собой набор (“облако”) точек, которые необходимо представить в виде чертежей, схем в CAD формате. Разумеется, никакое программное обеспечение не может сегодня успешно решить проблему распознавания образов ни в автоматическом, ни в полуавтоматическом режиме с той степенью достоверности, которая нужна пользователю. Поэтому, весь процесс обработки требует участия человека и без кропотливого ручного труда в ближайшем будущем не обойтись. Процесс обработки зависит от желаемого результата от того, что конкретно мы хотим получить. Это может быть: ü само облако точек, ü неправильная поверхность (TIN), ü набор сечений, план, ü сложная 3 D-модель ü либо просто набор измерений (длины, периметры, диаметры, площади, объёмы). Но в целом обработка состоит из нескольких основных этапов: ü “сшивка” сканов, ü трансформирование координат, ü создание поверхностей.

Где применяется? Как многие технические новшества и технологии, недавно вышедшие из лабораторий ученых, лазерное сканирование находится только в начале пути освоения разнообразных приложений. Но уже сейчас можно перечислить несколько технологических сфер, где сканеры применяются все более активно: ü съемка промышленных объектов (заводы, сложное производство) ü съемка мостов ü съемка и профилирование тоннелей ü промышленные измерения (определение объемов резервуаров) ü горная промышленность ü реставрация и строительство ü архитектура и археология