ПРИМЕНЕНИЕ НАЗЕМНОГО ЛАЗЕРНОГО СКАНЕРА В ИНЖЕНЕРНО-ГЕОДЕЗИЧЕСКИХ ИЗЫСКАНИЯХ НА ТЕРРИТОРИИ ЯНАО

В статье рассмотрено – применение наземного лазерного сканера, для выполнения инженерно-геодезических изысканий (далее – ИГДИ), проанализированы особенности использования технологии наземного лазерного сканирования (далее – НЛС) в суровых климатических условиях.

В настоящее время все большее применение находят современные приборы по получению пространственной информации.  Для решения многих задач в сферах проектирования и строительства, необходимы высокоточные пространственные данные, способные точно описать рельеф, ситуацию, взаимное расположение зданий и сооружений. Использование традиционных геодезических приборов при выполнении ИГДИ позволяет решать большинство задач, но существуют ограничения, связанные с плотной организации сооружений на земельных участках, с тяжелыми условиями видимости, со скоростью сбора и обработки получаемых, например, при помощи тахеометров данных.

При ведении полевых работ по выполнению ИГДИ на территории ЯНАО, стоит учитывать недостаточно развитую транспортную инфраструктуру и индексированную оплаты труда персонала, поэтому имеет значение оптимизация расходов на транспорт и содержание полевой партии.

Использование НЛС позволяет существенно сократить время на выполнение полевых работ, а также избыточность измерений позволит уменьшить вероятность появления необходимости в досъемке.

Рассмотрим систему наземного лазерного сканирования  Leica ScanStation P40 (поверка №Н024369 от 03.08.2017) (Рис. 1-2).

Рисунок 1. Лазерный сканер в рабочем положении          Рисунок 2. Leica ScanStation P40

Наземный лазерный сканер Leica ScanStation P40, делает до миллиона измерений в секунду. Он работает при температурах от -20°C до +50°C, а так же имеет уровень пылевлагозащиты IP54 [2]. Это дает возможность использовать данный прибор в суровых условиях ЯНАО.

Далее необходимо рассмотреть температурный режим района,  для определения периода благоприятной работы лазерным сканером. Диаграмма среднемесячных температур (1981-2010 года) представлена на (Рис. 3)[1].

Рисунок 3. Диаграмма среднемесячных температур в ЯНАО

Исходя из значений среднемесячных температур, самым благоприятным периодом для выполнения полевых работ лазерным сканером в ЯНАО является февраль-ноябрь. Но не стоит забывать, что при выполнении ИГДИ с снежным покровом более 20 см., может потребоваться досъемка в бесснежный период, с целью корректировки [3, с. 10].

Лазерный сканер необходимо устанавливать на штативе с обеспечением перекрытий сканов, полученных с соседних станций, достаточных для их совместного уравнивания, а также максимальным исключением теневых зон. Увеличение плотности расстановки сканерных станций позволит увеличить точность полученных данных.

Касательно точности получаемых данных, она зависит от установленной плотности сканирования и расстояния объекта от сканера. Показатели точности при альбедо 78 % (характеристика диффузной отражательной способности поверхности):

- при определении 3D положения 3 мм. на 50 м, 6 мм. на 100 м.

- горизонтальная угловая точность 8″

- вертикальная угловая точность 8″[2].

Результат наземного лазерного сканирования – набор  пространственных координат точек объекта, от которых произошло отражение лазерного сигнала. Для обозначения этого вида данных употребляется термин «облако точек». Облако точек, покрывающих поверхность объекта, формирует его пространственную точечную модель, по которой можно с высокой точностью определить геометрические размеры.

На (Рис. 4) изображен скриншот окна программного комплекса Leica Cyclone с данными полученными с одной сканерной станции.

Рисунок 4. Облако точек коридора коммуникаций на объекте ТЭК

При взаимном уравнивании сканерных данных со смежных станций установки прибора, можно добиться полной точечной модели, на Рис. 5 изображен скриншот окна программного комплекса Leica Cyclone, где показано объединенное облако точек с векторной графикой, используя графические примитивы программы, по геометрическим данным можно создавать векторные модели.

Рисунок 5 Создание векторной модели коридора коммуникаций по облаку точек

Полученные данные можно привязывать к пунктам опорно-геодезической сети, обеспечив данными о планово-высотном положении модели.

При привязки данных с Leica Scanstation P40 к пунктам опорно-геодезической сети, используются сканерные марки (Рис. 6), установленные на точки с известными координатами (Рис. 7), стандартное отклонение при определении центра 2 мм. на расстоянии 50 м.

Рисунок 6. Сканерная марка фирмы Leica

Рисунок 7. Установка сканерной марки на репер

В настоящее время развитие технологий только набирает темп, в связи с этим растет необходимость в реконструкции и перевооружении объектов топливно-энергетического обеспечения, которые в свою очередь, часто находятся на территориях с суровыми климатическими условиями. Как правило, для принятия проектных решений необходимо обеспечение пространственными данными, наземный лазерный сканер в силу своих возможностей, имеет все шансы стать лидером среди геодезического оборудования.

Список литературы:

1. Официальный сайт ФГБУ "ГИДРОМЕТЦЕНТР РОССИИ". URL: https://meteoinfo.ru/climatcities?p=1248 (дата обращения 04.06.2018);
2. Официальный сайт компании Leica. URL: https://geosystems.ru/shop/lazernye-skanery/nazemnye-lazernye-skanery/lazerniy-skaner-leica-scanstation-p40/ (дата обращения: 04.06.2018);
3. СП 11-104-97 ИНЖЕНЕРНО-ГЕОДЕЗИЧЕСКИЕ ИЗЫСКАНИЯ ДЛЯ СТРОИТЕЛЬСТВА. Топографические съемки в масштабах 1:10000, 1:5000, 1:2000, 1:1000, 1:500, 1:200. Текст.-М.: ФГУП « ПНИИИС», 2004 - 38 с.