Повітряне лазерне сканування

Сканер Trimble CX

Сканер Trimble CX - це мобільний і відносно легкий інструмент, що дозволяє швидко переміщати і встановлювати його в процесі роботи над проектом.

Технологія WAVEPULSE, що є інтелектуальною власністю компанії Trimble, - це комбінована технологія, що поєднує два методи вимірювання відстаней без відбивача: імпульсний (за часом повернення сигналу) і фазовий (по зсуву фази несучої хвилі). Використання такої комбінованої технології дає такі переваги, як низька чутливість до перешкод і велика дальність вимірювань, що характерне для імпульсного методу, і висока точність на близьких відстанях, що забезпечує фазовий метод. Результатом є висока точність вимірювань у всій зоні сканування і чисті тривимірні дані, що дозволяють швидко побудувати точну цифрову модель скануючого об'єкту.

Система Trimble CX створена для ефективного збору просторових даних в умовах промислового цеху. Маючи швидкість сканування до 54000 точок в секунду, дальність вимірювань до 80 м, і поля огляду 360°х300°, інструмент забезпечує широке і ефективне захоплення даних з однієї точки стояння.

Вбудована цифрова камера дозволяє оператору робити фотознімки, які покращують візуалізацію, постобробку даних і зв'язку з накопиченими даними.

Захищена конструкція по класу IP54 і герметичний корпус для лазера, що обертається, і камери дозволяють використовувати лазерного 3D сканера Trimble CX в умовах запиленого і галасливого виробничого цеху протягом тривалого часу, забезпечуючи при цьому надійні результати вимірювань.

Повітряне лазерне сканування виконується з будь-якого повітряного судна, зазвичай застосовуються літак або вертоліт. Принцип функціонування повітряних лазерних сканерів заснований на випромінюванні лазерного променя до об'єкта місцевості і назад. Сканування поперек напрямку руху носія виконується шляхом відхилення лазерного променя за допомогою скануючого механізму, а вздовж - внаслідок переміщення носія.

Основна функція лазера - генерація імпульсного або неперервного випромінювання, яке, відбиваючись від поверхні землі або наземних об'єктів, може бути використано для вимірювання дальності від джерела випромінювання до об'єкту, який викликав відображення.

Робота навігаційного блоку повітряного лазерного сканера заснована на взаємодії системи супутникової навігації (GPS / ГЛОНАСС) і інерціальної системи в режимі реального часу.

Технологія повітряного лазерного сканування має такі переваги:

1. короткий технологічний ланцюжок;

2. гарантія точності вимірювань;

3. відсутність наземних геодезичних робіт по планово-висотному обґрунтуванню при виконанні повітряного лазерно-локаційної зйомки за рахунок методу прямого геопозиціювання;

4. висока продуктивність робіт - темп збору даних відповідає темпу обробки - завдяки передачі в камеральну роботу закінчених топографічних даних;

5. відсутність залежності проведення робіт від часу доби та пори року;

6. широкий спектр застосування матеріалів лазерної локації.

Вихідний матеріал повітряного лазерного сканування:

1. Лазерно-локаційне зображення в далекомірної формі

Далекомірна форма подання лазерно-локаційної зображення відповідає розподілу в заданому координатному просторі тривимірної хмари лазерних точок з просторовими координатами X, Y, Z. Розподіл лазерних точок утворює просторовий образ об'єкта зйомки, який доступний візуальному аналізу, проведенню просторових вимірів і застосування обчислювальних методів геоморфологічного аналізу.

2. Лазерно-локаційне зображення у формі інтенсивності

Сучасні сканери - лідари - здатні реєструвати крім просторових координат ще й енергію імпульсу відображення - інтенсивність відбиття - I.

Лазерно-локаційних зображення у формі інтенсивності за своїми інформаційними властивостями надзвичайно близькі до природних чорно-білих фотографій (аерофотознімки у разі повітряного застосування), що дозволяє успішно використовувати їх для цілей візуального розпізнавання об'єктів і камерального дешифрування навіть без залучення традиційних аерофотознімальних даних.

Кожне вимірювання проводиться в певний момент часу, відтак ще однією координатою може служити значення t - час реєстрації лазерної точки.

Таким чином, вихідним матеріалом повітряного лазерного сканування є хмара точок, кожна точка якого володіє п'ятьма координатами: 3 просторових - X, Y, Z; інтенсивність - I і час реєстрації - t.

Області застосування повітряного лазерного сканування:

1. Нафтогазова та гірська промисловість:

- Великомасштабне топографічне картографування площинних та лінійних об’єктів у складі вишукувань, проектування, будівництва, інвентаризації об’єктів;

- Створення цифрових моделей;

- Діагностика продуктопроводів;

- Оцінка обсягів гірничої виробки, сніжної маси;

- Екологічний моніторинг і моделювання.

2. Електроенергетика

- Обстеження ЛЕП та інших об'єктів мережевого господарства (у тому числі електричних підстанцій);

- Створення тривимірних векторних моделей ЛЕП та інших географічних об'єктів у смузі відчуження;

- Оцінка стану рослинності, визначення місць можливих замикань;

- Створення фотокарт смуги відчуження.

3. Дорожнє господарство

- Проектування, будівництво та реконструкція трас автомобільних і залізних доріг;

- Визначення обсягів земляних робіт;

- Економічна оцінка проектів та ін

2. Лісове господарство

- Таксація лісу (визначення обсягу зрубаних і зростаючих дерев, запасу насаджень і приросту як окремих дерев, так і цілих насаджень);

- Визначення обсягу біомаси, кількості дерев, розподілу дерев за породами і висотами;

5. Кадастр і ін

6. Берегові лінії

- Моделювання та моніторинг повеней;

- Моніторинг ерозійних процесів;

- Проектування і будівництво берегових споруд, пірсів, дамб тощо

Георадарне сканування (зондування)

Принцип дії георадара ґрунтується на радіолокації: випромінюванні і фіксації відображених електромагнітних імпульсів. Імпульс генерується самим георадаром і за допомогою антенного блоку направляється в досліджуване середовище. Підповерхневим середовищем для дослідження георадаром може служити будь-який матеріал: залізобетон, бетон, ґрунт, цегляна стіна і пр. Середовище, яке досліджується георадаром, може мати неоднорідну структуру, що, власне і відображається георадаром. На підставі таких досліджень георадар виявляються різні неоднорідності середовища, якими при подальшому детальному вивченні виявляються порожнечі або вкраплення інших матеріалів. Георадар представляє собою сучасний електронний геофізичний прилад, кінцевим продуктом вимірювань якої є радарограмма - безперервний у часі геофізичний розріз середовища, у якій виробляється георадарного діагностика. Глибина дослідження георадара, в залежності від досліджуваного середовища і вибраного типу випромінюючих антен, може сягати від дециметрів до декількох десятків метрів. Запис отриманих георадаром даних здійснюється у файл, що дозволяє оператору георадара надалі проводити вивчення і документування матеріалу за допомогою комп'ютерного обладнання.

Георадар використовує так званий - «неруйнівний» метод дослідження і контролю підповерхневого середовища (георадарного сканування ґрунту). Застосування георадара дозволяє значно скоротити виробничі витрати. Наприклад, пошук кабельних трас або трубопроводів під землею в умовах щільної міської забудови і відсутності необхідної документації, за допомогою георадара значно спрощується. А при складній, пересічної у вертикальному перерізі, системі різних за призначенням та конфігурації комутаційних шляхів, їх виявлення і картографування можливе тільки за допомогою проведення георадарного сканування ґрунту.

Сьогодні за допомогою георадара отримало широке поширення проведення георадіолокаціонной експертизи. Цей метод діагностики з використанням георадара є багатообіцяючим способом визначення характеристик досліджуваного середовища.

Висока роздільна здатність георадара, його стійкість до перешкод, висока швидкість проведення досліджень та їх економічність робить георадар дуже привабливим приладом. Проводячи за допомогою георадара на території георадарного сканування ґрунту, можна отримати достовірні відомості про властивість грунтів, їх склад, знаходженні небезпечних порожнин під будівлями або в безпосередній близькості від них і багато іншого. Наведемо кілька прикладів. Дослідження георадаром монолітного фундаменту може виявити його потенційне руйнування і допомогти прийняти профілактичні заходи ще до того, як відбудуться порушення його основи. Виявлення за допомогою георадара витоків з трубопроводів дозволить в найкоротші терміни ліквідувати аварію і уникнути неприємних наслідків. Виявлене георадаром при скануванні ґрунту пошкодження електричного кабелю дозволить швидко і ефективно провести роботи по відновленню електропостачання споживачів.

При проведенні досліджень георадар не потрібні великі виробничі площі, георадар - мобільне, переносне обладнання невеликих розмірів. Ця перевага георадара, дозволяє робити дослідження навіть у вузьких підвальних приміщеннях або в ємностях, на похилих, вертикальних площинах.

Застосування георадара значно зменшує або навіть взагалі виключає витрати на проведення бурових робіт, оскільки георадар надає оператору детальну інформацію про підповерхневі шари ґрунту і його структуру. Крім того, георадарне зондування вимагає мінімуму простору для розгортання необхідної апаратури, що є істотною перевагою при використанні георадара в умовах щільної міської і промислової забудови.

Проводячи якісне сканування ґрунту, георадар дає можливість детально дослідити підповерхневу структуру ґрунтів або техногенних конструкцій, істотно зменшуючи витрати на буріння контрольно-вимірювальних свердловин. При цьому роздільна здатність по просторовим координатам, одержувана при скануванні ґрунту георадаром, істотно перевершує існуючі результати інших методів використовуваних у геофізиці. Таким чином, георадар дозволяє виявити найдетальнішу структуру будови розрізу.

Провідними фірмами, які займаються виробництвом георадарів, є GSSI (Нью Гемпшир, США), Sensor and Software Inc. (Канада), Era Technology (Великобританія) і MALA (Швеція), Radar Systems (Латвія), OYO corporation (Японія), Geozondas (Литва).

Дата добавления: 2014-01-11