Лазерный мир

Руденко Ю.М., Богданец Е.С. // Технические науки — от теории к практике: сб. ст. по матер. LVIII междунар. науч.-практ. конф. № 5(53). Часть I. – Новосибирск: СибАК, 2016. – С. 20-29.

Лазерное сканирование мало популярно на территории России. Рассмотрены возможные проблемы малой популярности лидарной съемки в России. Показаны возможности использования наземного, воздушного и мобильного лазерного сканирования. Произведено сравнение лазерного сканирования и других видов геодезических съемок. Сделан вывод о актуальности лидарной съемки.

Laser scanning is popular enough in Russia. The possible problem of low popularity of the lidar survey in Russia. The possibilities of use of land, air and mobile laser scanning. Comparison of laser scanning and other geodetic surveys. It is concluded that the relevance of the lidar survey.

Общие сведения

Несмотря на то, что первые наземные сканеры появились еще в конце прошлого века, пока технология лазерного сканирования не так широко используется в России. В чем же причина отсутствия популярности столь удобного способа? В качестве решающих причин можно назвать пока еще высокую стоимость лазерных систем, а так же недостаток информации о возможностях и эффективности их использования.

Лазерное сканирование – технология, позволяющая создать цифровую трехмерную модель объекта, представив его набором точек с пространственными координатами. Технология основана на использовании новых геодезических приборов – лазерных сканеров, измеряющих координаты точек поверхности объекта с высокой скоростью порядка нескольких десятков тысяч точек в секунду. Полученный набор точек называется «облаком точек». В процессе съемки для каждой из них записываются три координаты (XYZ) и численный показатель интенсивности отраженного сигнала. Он определяется свойствами поверхности, на которую падает лазерный луч. Облако точек раскрашивается в зависимости от степени интенсивности и после сканирования выглядит как трехмерное цифровое фото. Большинство современных моделей лазерных сканеров имеют встроенную видео- или фотокамеру, благодаря чему облако точек может быть также окрашено в реальные цвета. [2].

Область применения лазерных сканеров

Основные сферы применения лазерного сканирования:

  строительноство;

 нефтегазовая отрасль;

 горная промышленность;

автодорожная и железнодорожная области;

 археология и памятники архитектуры;

 документирование чрезвычайных ситуаций.

Лазерное сканирование (или лидарная съемка) подразделяется на воздушное, наземное и мобильное [4].

Наземное лазерное сканирование (НЛС)

Съёмка выполняется с наземных объектов или с грунта в дискретном режиме (с перестановкой прибора). Метод можно применять в закрытых помещениях и средах (тоннели, пещеры). НЛС идеально подходит для сложных сооружений и внутренних съемок.

Технология НЛС используется для получения очень детальных 3D-моделей объектов, фасадных планов, топографических планов местности масштаба 1:500. Наземный лазерный сканер позволяет отснять объекты размером до 0,5–2 см с точностью до 0,5–5 мм. Наземное лазерное сканирование может вестись в любое время суток. Производительность – от 1000–4000 кв. м при съемке фасадов в масштабе 1:50 до 4–20 га при съемке топографических планов масштаба 1:500.

Недостатком метода можно считать низкую производительность, относительно других видов лидарной съемки.

Мобильное лазерное сканирование (МЛС) 

Рисунок 2. Принцип мобильного лазерного сканирования 

Съемка выполняется с наземного или водного носителя в непрерывном режиме. Метод допускает ограниченное кратковременное пребывание в закрытых средах (проезд под мостами, короткие тоннели). МЛС идеально подходит для городских территорий.

Технология применяется для массированного картографирования и 3D-моделирования линейных инфраструктурных объектов (автомобильные и железные дороги, ЛЭП, улицы городов), площадных объектов сложной структуры и высокой детальности (населенные пункты, развязки и эстакады в несколько уровней, скальные берега, нижние бьефы плотин (с плавсредств) и тому подобное. Точность – 5–8 см, детальность отрисовки – 1–5 см, производительность – до 500 погонных км съемок в день (ширина полосы съемки – 50–250 м).

Недостатком является, то, что не доступны для съемки крыши объектов, объекты рядом с носителем (заборы, кусты) могут быть препятствием.

Воздушное лазерное сканирование (ВЛС)

Съемка ведется в непрерывном режиме, особенно эффективна для малообжитых территорий.

Сравнение лазерного сканирования с другими видами съемок

На данный момент в сборниках базовых цен на выполнение инженерно-геодезических работ (СБЦ) расценок на лазерное сканирование нет, следовательно, цена на работы будет договорная, либо на основании «СБЦ-2004 Часть II Глава 4. Специальные съемки п. 3 таб. 19.» То есть цена на данные виды работ может варьироваться в довольно широком диапазоне по усмотрению исполнителя [6].

Но возьмем за основу расценки российских компаний, опубликованных в открытом доступе, выполняющих данный вид работ. К примеру, цена за лазерное сканирование фасадной съемки от 15 руб./м², а промышленного объекта от 30 руб./м². Мобильное сканирование стоит от 5000 руб./км [3; 5]. По их утверждениям, при съемке, выполненной лазерным сканером, общее снижение себестоимости работ составило более 35 %, в сравнении с методом использования тахеометра. Значит, себестоимость работ не является определяющим фактором, влияющим на непопулярность лазерного сканирования в России.

Средняя себестоимость космосъемки на сегодняшний день составляет около 1200 р. за 1 кв. км, а себестоимость воздушного лазерного сканирования с геопривязкой и сравниванием – около 3500–8000 р. за 1 кв. км (в зависимости от региона). Нетрудно видеть, что воздушное сканирование дороже, но получаемая при этом детальность данных в 4–6 раз выше, чем по космическим данным. Отметим, что с конца 2014 г. доступны заказы на космическую съемку с разрешением около 30 см (со спутника WorldView-3) по цене около 3500 р. за 1 кв. км, что, вероятно, составит конкуренцию данным аэрофотосъемки с разрешением 0,25–0,30 м как по информационной ценности, так и по цене.

Полное содержание статьи: https://sibac.info/conf/tech/lviii/55697