Реферат на тему Современные системы лазерного сканирования

Содержание:

Содержание

Введение. 2

1. Технология наземного лазерного сканирования: задачи, сфера применения. 3

2. Схема работы с прибором. 9

Заключение. 16

Список литературы.. 17

Введение:

Актуальность. Технология наземного лазерного сканирования сегодня
уже достаточно широко используется для решения целого ряда задач. Своим
появлением более 20 лет назад она революционным образом изменила возможности
геодезической съемки. Принципиальное отличие технологии лазерного сканирования
от традиционных методов геодезических измерений заключается в том, что она
позволяет собирать огромный объем информации за очень короткий интервал
времени. В случае лазерного сканирования за секунду выполняется измерение от
нескольких десятков тысяч до более миллиона точек, в зависимости от модели
лазерного сканера и режима измерений. Это позволяет, с одной стороны, резко
повысить производительность работ, а с другой стороны, снизить трудозатраты.

На
сегодняшний день не существует другой технологии, которая позволила бы с такой
скоростью, точностью и степенью детальности собирать огромные массивы
геопространственной информации.

Цель – исследовать современные
системы лазерного сканирования.

Задачи:

1.
Рассмотреть технологию наземного
лазерного сканирования: задачи, сфера применения.

2.
Проанализировать схему работы с прибором.

Заключение:

Наземное
лазерное сканирование является самым оперативным и высокопроизводительным
средством получения точной и наиболее полной информации о пространственном
объекте: памятнике архитектуры, промышленном сооружении и промышленной
площадке, смонтированном технологическом оборудовании. Суть технологии
сканирования заключается в определении пространственных координат точек
объекта. Процесс реализуется посредством измерения расстояния до всех
определяемых точек с помощью фазового или импульсного безотражательного
дальномера.

Измерения
производятся с очень высокой скоростью – тысячи, сотни тысяч, а порой и
миллионы измерений в секунду. На пути к объекту импульсы лазерного дальномера
сканера проходят через систему, состоящую из одного подвижного зеркала, которое
отвечает за вертикальное смещение луча. Горизонтальное смещение луча лазера
производится путем поворота верхней части сканера относительно нижней, жестко
прикрепленной к штативу. Зеркало и верхняя часть сканера управляются
прецизионными сервомоторами. В конечном итоге именно они обеспечивают точность
направления луча лазера на снимаемый объект. Зная угол разворота зеркала и
верхней части сканера в момент наблюдения и измеренное расстояние, процессор
вычисляет координаты каждой точки.

Фрагмент текста работы:

1. Технология наземного лазерного сканирования: задачи, сфера применения

В результате
выполнения лазерного сканирования получается облако точек лазерных отражений, —
тех точек, до которых были выполнены измерения с помощью лазерного излучения.
Облако точек содержит информацию о пространственных координатах каждой
измеренной точки, принадлежащей какому-либо объекту в зоне работы сканера –
зданию, мачте уличного освещения, дереву, памятнику архитектуры и т.п. В
дальнейшем, работа с результатами измерений лазерных сканеров производится в
специальном программном обеспечении, которое является неотъемлемой частью
технологического решения. По облакам точек можно решать множество задач, среди
которых:

·          
Построение трехмерных цифровых моделей поверхности
измеренных объектов;

·          
Построение различных чертежей – планов, профилей,
сечений;

·          
Оценка текущего состояния различных конструкций по
сравнению с проектной моделью;

·          
Определение деформаций объекта в результате сравнения
последовательно выполненных измерений;

·          
Выполнение «виртуальной» топографической съемки
местности в офисе. [2]

Огромными
достоинствами технологии являются скорость съемки и ее детальность. В
результате можно оперативно получать информацию о текущем состоянии объекта и,
в случае необходимости, отслеживать все изменения почти в реальном времени.
Кроме того, ничто не останется незамеченным, т.е. к результатам измерений можно
вернуться в любой момент, когда потребуется какая-либо дополнительная информация
об измеренном объекте. В последнем случае не потребуется повторного выхода
бригады в поле для измерений – все необходимые данные у вас уже есть, нужно
просто ими воспользоваться.

Благодаря перечисленным особенностям технологии наземного
лазерного сканирования она может эффективно использоваться в различных областях
человеческой деятельности. Ниже приведены лишь несколько примеров применения
данной технологии:

Геодезия

Построение
топографических планов путем обработки в офисе облаков точек лазерных отражений.
Из массива данных выбираются точки, принадлежащие различным объектам,
подлежащим отображению на топографическом плане – рельеф местности, здания и
сооружения, объекты инженерной инфраструктуры и т.п.

Дорожное
строительство

Съемка
дорожной инфраструктуры для оценки ее текущего состояния и создания проектов
реконструкции.

Горное дело

Съемка
открытых разработок для оценки объемов выработки, оперативная съемка подземных
выработок в различных целях, в том числе для оценки рисков возникновения
чрезвычайных ситуаций.

Архитектура [4]

Фасадная
съемка зданий и памятников архитектуры для целей паспортизации и подготовки
проектов реконструкции.

Эксплуатация
инженерных объектов

Мониторинг
состояния сложных инженерных сооружений (мосты, плотины, и т.п.), тарирование
резервуаров для хранения жидкостей, детальная съемка инженерных объектов
(электроподстанций, производственных предприятий и др.) для целей паспортизации
или подготовки проектов реконструкции.

Обследование
мест происшествий

Детальная
съемка мест происшествий с большим ущербом – аварий, крушений,
дорожно-транспортных происшествий и т.п.

Появление
все новых моделей лазерных сканеров и программных продуктов как для управления
приборами, так и для обработки данных лазерного сканирования говорит о том, что
потенциал возможностей данной технологии далеко не исчерпан. Наряду с этим, с
развитием технологии стоимость программно-аппаратных комплексов становится все
более привлекательной, что обеспечивает их более широкое применение.

Несмотря на то, что первые наземные 3D сканеры появились еще в прошлом
веке, пока нет основания утверждать, что технология лазерного 3D
сканирования широко используется в геодезии. В качестве главных причин,
наверное, нужно назвать пока еще высокую стоимость таких систем и недостаток
информации о том, как их эффективно использовать в тех или иных приложениях.
Тем не менее, интерес к этой технологии и ее востребованность на рынке
геодезического оборудования растут с каждым годом в геометрической прогрессии.

По типу
получаемой информации прибор во многом схож с тахеометром. Аналогично
последнему, 3D сканер при помощи лазерного дальномера вычисляет расстояние до
объекта и измеряет вертикальныe и горизонтальные углы, получая XYZ-координаты.
Отличие от тахеометра заключается в том, что ежедневная съемка при помощи
наземного лазерного 3D сканера – это десятки миллионов измерений.
Получение аналогичного объема информации с тахеометра займет не одну сотню лет.
[10]

Первоначальный
результат работы лазерного 3D сканера представляет собой облако 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.