 |  | |
 УДК 528.71 Применение технологии воздушного лазерного сканирования в области инженерно-топографических изысканий
Фокин А.М., студент Научный руководитель: Слипец А.А., к.б.н. Калужский филиал Российского государственного аграрного университета - МСХА имени К.А.Тимирязева, Россия
Рассмотрены способы дистанционного зондирования Земли, основанные на применение воздушно-лазерных систем, в которых заложен принцип измерения амплитуды отраженного света. Такие измерения называют лидарными, и находят особое применение в инженерно-топографических изысканиях.
В настоящее время инженерно-топографические изыскания являются трудоемким и энергозатратным процессом, нередко затягивающимся, по времени, на несколько месяцев. Для увеличения производительности труда ведутся разработки в направлении создания новых принципов инвентаризации и мониторинга, основанных на бесконтактных методах, которые направлены на внедрения в перспективе в практику полностью автоматизированных подходов, сводя к минимуму проведение полевых работ человеком [1]. В основе принципа лазерного сканирования лежат временные характеристики измерения импульса между его отправкой и приемом, и по этому времени измеряется расстояние. В то же время измеряется угол сканирования, координаты и высота воздушного судна, углы тангажа, крена и рыскания. Современное беспилотное воздушные судно, применяемое в топографо-геодезических работах снабжено GNSS-приёмник геодезического класса. GNSS-приёмник регистрирует положение воздушного носителя (координаты X, Y и Z) через фиксированные интервалы времени. Инерциальная измерительная навигационная система (ИНС) используется для непрерывного определения таких параметров положения в воздухе, как наклон относительно поперечной оси, рыскание и крен. Вычисление координат точек отражения каждого лазерного импульса производится путём совместной обработки текущих координат, ориентации лазерного сканера в пространстве и измерений расстояний. Для вычисления траектории полета с высокой точностью проводится дифференциальная коррекция по измерениям наземных базовых станций [2]. Используя данный подход беспилотные летательные аппараты могут получать изображение поверхности, даже на обычный фотоаппарат, однако для более детального анализа, в части глубины, разрабатываются методы георадарного профилирования. Георадар просвечивает волнами заданной длины и регистрирует отраженный сигнал от разных горизонтов (рис. 1, 2). Далее этот сигнал расшифровывается для получения информации.
Рис. 1 – Технология лазерного сканирования
Рис. 2. – Облако точек с раскраской по высоте
Технология воздушно-лазерного сканирования позволяет с достаточно высокой точностью получить данные о контурах дорог, в том числе с учетом материала покрытия, растительностью и его характеристикой, а также достоверные сведения о рельефе. Результаты воздушного лазерного сканирования в виде плотного облака точек, а также классифицированной поверхности земли представлены на рис. 3 (а, б).
а)
б) Рис. 3 – Облако точек, отображающее сеть автодорог, лес и сельскохозяйственные поля
Применение указанной технологии позволяет, распознать «висячие объекты», такие как: провода; висячие конструкции и тонкие конструктивные элементы; достоверную информацию о рельефе; автоматически получать высоты деревьев относительно зданий; определять расстояние от висячих конструкций до объектов; строить профили с учетом надземных объектов и др. Всё вышеперечисленное проводится без полевых работ, только по технологии воздушного лазерного сканирования [3]. При плотности облака точек получаемой современными БВС и интенсивности работы, воздушного лазерного сканирования достаточно для проведения топографических работ в густой растительности и создания топографических планов масштаба 1:500. Результат оценки качества построения классифицированной поверхности рельефа, дает точность измерений по XYZ в пределах 2-4 см. БВС с лазерным сканером рассматривается как уникальный комплекс для инженерно-топографических изысканий в России. Применение воздушного лазерного сканирования является перспективным направление для выполнения стратегии цифровой трансформации [4]. При применении оборудования для лазерного сканирования, установленного на дрон, значительно сокращаются сроки и стоимость проведения полевых работ на территории, покрытой лесом, густой кустарниковой, полевой и сельскохозяйственной растительностью, там, где раньше было возможно использовать только наземные методы топографической съемки. Воздушное лазерное сканирование можно проводить в любых условиях освещения, в том числе и ночью. Возможность съемки труднодоступных и опасных объектов, безориентирной местности (пустыни, песчаные или заболоченные территории).
Библиографический список
| ||
 |  |
