ПРИМЕНЕНИЕ ЛАЗЕРНОГО СКАНИРОВАНИЯ (LIDAR) ДЛЯ ВЫСОКОТОЧНОГО МОНИТОРИНГА ГОРОДСКОЙ СРЕДЫ

APPLICATION OF LASER SCANNING (LIDAR) FOR HIGH-PRECISION MONITORING OF THE URBAN ENVIRONMENT

Ivanova Valeria Vladimirovna

Student, Departments of the Housing and Communal Services, Yekaterinburg Assembly College

Russia, Ekaterinburg

Kayumova Valeria Ruslanovna

Student, Departments of the Housing and Communal Services, Yekaterinburg Assembly College

Russia, Ekaterinburg

Harina Arina Sergeevna

Student, Departments of the Housing and Communal Services, Yekaterinburg Assembly College

Russia, Ekaterinburg

Gavrilova Ekaterina Dmitrievna

Scientific supervisor, Teacher of the highest category Yekaterinburg Assembly College

Russia, Ekaterinburg

АННОТАЦИЯ

В данной статье рассматривается технология лазерного сканирования (LiDAR), которая является передовым методом сбора данных, использующим лазерные импульсы для измерения расстояний до объектов. Применение LiDAR в городской среде открывает новые возможности для мониторинга, анализа и управления городской инфраструктурой. Статья описывает принцип работы технологии, основанный на отправке лазерных импульсов и создании высокоточности трехмерных моделей окружающей среды. LiDAR позволяет эффективно контролировать состояние мостов, зданий, дорог и трубопроводов, выявляя деформации и изменения в инфраструктуре, что способствует своевременному обнаружению проблем и планированию ремонтов.

ABSTRACT

This article discusses LiDAR technology, an advanced data collection method that uses laser pulses to measure distances to objects. The application of LiDAR in urban environments opens up new possibilities for monitoring, analyzing, and managing urban infrastructure. The article describes the technology's operating principle, which is based on sending laser pulses and creating highly accurate 3D models of the surrounding environment. LiDAR enables effective condition monitoring of bridges, buildings, roads, and pipelines, detecting deformations and changes in infrastructure, facilitating the timely detection of problems and planning of repairs.

Ключевые слова: лазерное сканирование; мониторинг; модель.

Keywords: laser scanning; monitoring; model.

Лазерное сканирование, или LiDAR (Light Detection and Ranging), является одной из самых передовых технологий сбора данных, использующей лазерные импульсы для измерения расстояний до объектов. Наземное лазерное сканирование относится к современным методам инженерных изысканий, при котором специальный 3Д-сканер с высокой точностью (до 1-2 мм) фиксирует пространственные координаты миллионов точек поверхности объекта [2]. Применение LiDAR в городской среде открывает новые возможности для мониторинга, анализа и управления городской инфраструктурой. В данном докладе мы рассмотрим, как LiDAR способствует высокоточному мониторингу городской среды, а также его преимущества и вызовы.

Технология LiDAR основана на отправке лазерных импульсов от сканирующего устройства к объектам, которые отражают эти импульсы обратно к датчику. В процессе измеряется время, за которое сигнал возвращается, что позволяет определить расстояние до объекта. Современные LiDAR-системы могут собирать миллионы точек данных в секунду, формируя высокоточные трехмерные модели окружающей среды.

LiDAR позволяет эффективно контролировать состояние различной городской инфраструктуры, такой как мосты, дороги, здания и трубопроводы. С его помощью можно выявлять деформации и изменения в состоянии объектов, что способствует своевременному обнаружению проблем и планированию ремонтов.

Технология LiDAR используется для создания детализированных трехмерных моделей городов, что значительно облегчает градостроительное планирование. С помощью этих моделей можно проводить анализ перспективного развития территорий, учитывать существующие постройки и природные условия, а также оценивать последствия различных строительных решений.

LiDAR обеспечивает высокоточную оценку состояния и объема зеленых насаждений, позволяя городским властям эффективно планировать озеленение и поддерживать экосистему города. Это особенно важно для борьбы с изменением климата и улучшения качества воздуха в городах [3, с.32].

С помощью LiDAR можно мониторить транспортные потоки, анализировать пробки и разрабатывать рекомендации по оптимизации транспортной инфраструктуры. Точные данные о состоянии дорог и качестве их покрытия помогают в принятии решений о проведении ремонтов.

В условиях современного уровня развития цифровых технологий хочется отметить такие преимущества применения LiDAR:

• Высокая точность: LiDAR обеспечивает миллиметровую точность при измерениях, что позволяет получать ультраточные трехмерные модели.
• Скорость сбора данных: LiDAR-системы способны быстро собирать большие объемы данных, что значительно ускоряет процесс мониторинга. В качестве примера можно привести реконструкцию канализации в с. Ромашково Московской области. Съемка была выполнена за 2 часа с точностью до 1 мм, что в сравнении с другими методами съемки быстрее в несколько десятков раз [2].
• Безопасность: Лазерное сканирование позволяет проводить обследования в труднодоступных местах или в опасных условиях, минимизируя риски для людей.

Несмотря на свои преимущества, использование LiDAR также связано с некоторыми проблемами. Одной из них является высокая стоимость. Оборудование и технологии LiDAR остаются достаточно дорогими, что может ограничивать их использование в небольших городах или проектах с ограниченным бюджетом. Также сам процесс обработки данных не является простым. Сбор массивов данных требует специального программного обеспечения и квалифицированных специалистов для их обработки и анализа. К тому же на процесс оказывают влияние и погодные условия. Дожди, снег или туман могут негативно сказаться на качестве данных, что делает мониторинг менее надежным в плохих погодных условиях.

Для мониторинга строительных площадок система лазерного сканирования позволяет проводить оперативный контроль за состоянием объектов и территорий, фиксируя отклонения от проектных норм [1].

Применение лазерного сканирования (LiDAR) для высокоточного мониторинга городской среды представляет собой эффективный подход для решения задач градостроительства, управления инфраструктурой и охраны окружающей среды. Несмотря на определенные вызовы, технологии LiDAR обеспечивают значительные преимущества и могут стать основным инструментом для создания умных и устойчивых городов будущего.

Список литературы:

1. Лидар: что это, принцип работы и устройство сканера Lidar [Электронный ресурс] // EFT Group. — 2024.
2. Лазерное сканирование в геодезии: когда выбрать НЛС вместо... [Электронный ресурс] // GektarGroup. — 2025
3. Эффективность воздушного лазерного сканирования территории при мониторинге городских зеленых насаждений / В.М. Комиссаров, и др. // CyberLeninka. — 2016-2024. – (31-34 с.)