Особенности, проблемы и перспективы применения НЛС

УДК 528

В.А. Середович, А.В. Середович СГГА, Новосибирск

ОСОБЕННОСТИ, ПРОБЛЕМЫ И ПЕРСПЕКТИВЫ ПРИМЕНЕНИЯ НЛС

Лазерные сканеры находят все большее применение в различных отраслях человеческой деятельности. В статье приведены характеристики современных лазерных сканеров, определены основные проблемы использования данного метода при решении конкретных задач.

V.A. Seredovich, A.V. Seredovich SSGA, Novosibirsk

TERRESTRIAL LASER SCANNING: FEATURES AND APPLICATION PROSPECTS

Laser scanners are increasingly applied in different fields of human activities. The characteristics of modern laser scanners are given. Main problems of this technique application in the specific fields are revealed.

В настоящее время наземное лазерное сканирование все больше используется во многих областях человеческой деятельности. Это связано с ростом количества сканеров у исполнителей работ и пониманием возможностей метода у потенциальных заказчиков. Особенности метода позволяют говорить о возможностях его применения в любых областях, где необходима информация о размерах каких-либо объектах и их пространственном положении. Традиционно, наиболее востребованным лазерное сканирование является при составлении проектов реконструкции или ремонта инженерных сооружений, фасадов зданий, исторических памятников, автомобильных или железных дорог. Расширение возможностей метода связано также с совершенствованием оборудования. Сканеры становятся все более производительными, увеличивается их портативность, появляются дополнительные функции, такие как датчики угла наклона (компенсаторы), цифровые камеры высокого разрешения, встроенные интерфейсы управления и карты памяти. Для управления современным лазерным сканером, как правило, нет необходимости использовать полевой компьютер и громоздкую внешнюю батарею, что значительно упрощает систему, повышает ее мобильность и производительность выполнения полевых работ. Отдельно хотелось бы отметить рост интереса к мобильным сканирующим системам. Эти системы сочетают в себе такие достоинства как высокая детальность съемки и высокая производительность.

Однако указанные выше особенности и достоинства метода лазерного сканирования обуславливают появление некоторых проблем:

1. Возможности оборудования опережают возможности компьютерной техники. В настоящее время производительность сканеров составляет до нескольких сотен тысяч точек в секунду. Основной особенностью метода лазерного сканирования является получения большого количества избыточных измерений. При современной производительности оборудования за короткий период времени можно набрать огромные объемы информации, измеряемые уже не миллионами, а миллиардами точек. Современные серийные компьютеры, как правило, не позволяют полноценно работать с такими объемами информации. Затруднения возникают при обмене данными, регистрации сканов, трехмерном моделировании поверхностей. Разработчики программного обеспечения (ПО) постоянно пытаются решить данную проблему, однако можно с уверенностью сказать, что используется далеко не весь потенциал возможностей данных лазерного сканирования;

2. Устаревшие нормативные документы. Большинство нормативных документов, регламентирующих геодезические работы при строительстве и эксплуатации инженерных объектов, не содержат ссылок на возможность применения лазерного сканирования. В этой связи возникают ситуации, когда сам метод признается эффективным, но результаты работ не являются официальными. Например, при съемке тоннелей, автомобильных дорог, дымовых труб теплоэлектростанций лазерное сканирование позволяет выполнять сплошной контроль геометрических характеристик, однако нормативами это не предусмотрено и такая информация может использоваться только как ознакомительная, но не является официальным заключением.

3. Ограниченные возможности стандартного ПО при решении конкретных задач. В каждой области сложились определенные формы представления материалов геодезических наблюдений. Это могут быть специализированные графики, чертежи, планы и прочее. Стандартное ПО лишь дает возможность выполнять какие-либо общие действия с данными лазерного сканирования и не специализируется на выдаче отчетных материалов заказчику в определенной области. Поэтому у пользователей сканеров часто возникает необходимость составления собственных прикладных программ. Все это приводит к снижению оперативности выполнения работ.

4. Традиционные способы регистрации сканов по точности уступают данным современных сканеров. Традиционно, для регистрации сканов в качестве опорных точек используются специальные марки, располагаемые в пределах поля зрения прибора. Данные марки координируются при помощи электронных тахеометров, и полученные координаты используются при регистрации. Количество марок для каждого скана, как правило, не превышает десяти. При этом погрешность съемки марок электронным тахеометром переносится на данные лазерного сканирования и является дополнительным источником ошибок.

Решение данных проблем позволит в перспективе повысить эффективность применения технологии лазерного сканирования.

© В.А. Середович, А.В. Середович, 2011