Arkadiusz Szadkowski, Anna Mahrburg, Żaklina Sochacka
Prosto z samochodu
Mobilne skanowanie laserowe obiektów liniowych
Skaning laserowy dopiero zdobywa sobie rynek pozyskiwania informacji przestrzennej w geodezji, ale już dziś umożliwia zbudowanie systemu do pomiaru obiektów liniowych. System taki stosowany przez polską firmę GISPRO działa szybko, dokładnie, wydajnie i bez zakłócania ruchu lub pracy na mierzonym obiekcie.
System mobilnego skanowania laserowego (MLS – Mobile Laser Scanning) pozwala na zbieranie trójwymiarowej informacji przestrzennej o drogach, torowiskach, wałach powodziowych, kanałach, tunelach i mostach mierzonych z perspektywy pojazdów użytkujących te obiekty. Uzyskiwane błędy średnie oscylują na poziomie 10 mm dla współrzędnej Z i 30 mm dla współrzędnych XY w bezwzględnych układach odniesienia (np. 1965, 1992, 2000 czy UTM). W układach lokalnych (osi toru, suwnicy, skanera) dokładności te wynoszą 3-5 mm dla wszystkich współrzędnych. Przypomnijmy, że lotniczy skaning laserowy (ALS – Airborne Laser Scanning), mimo imponującego rozwoju, nadal oferuje produkty o dokładności określenia wysokości na poziomie 7-10 cm i sytuacji 10-15 cm, co w przypadku inżynierskich pomiarów dróg, kolei czy szlaków wodnych jest wynikiem niewystarczającym.
Technologia MLS wykorzystuje pomiar aktywny zwany LiDAR-em (Light
Detection and Ranging) i jest coraz powszechniej stosowana w geodezji na świecie. Głównie ze względu na elastyczność w pracy, wysoką dokładność, szybkość zbierania ogromnej ilości danych, a przede wszystkim niezależność od pory dnia i roku. W polskiej geodezji od kilku lat daje się zauważyć rosnące zainteresowanie wykorzystaniem skanowania laserowego. Po rozwiązaniu problemów natury technicznej główną barierą rozwoju jest brak odpowiednich standardów w postaci instrukcji i wytycznych technicznych, który utrudnia i ogranicza współpracę z ośrodkami dokumentacji geodezyjnej i kartograficznej.
Mobilny system skanowania laserowego instalowany jest na poruszającej się jednostce. Domyślnie jest to samochód, jednak nic nie stoi na przeszkodzie, by była to lokomotywa, drezyna, jednostka pływająca, quad, wózek, robot, motocykl itd. Każdy pojazd pozwalający na zamontowanie skanera, anteny GPS, systemu IMU i komputera pokładowego może być wykorzystany jako jednostka pomiarowa.
System mobilnego skanowania stosowany przez polską firmę GISPRO zaprojektowany jest do umieszczenia na dachu samochodu (w tym przypadku jest to Nissan Pathfinder). Na wspólnej platformie znajdują się trzy skanery i system pozycjonowania GPS/IMU. Rozwiązanie takie jest najczęściej stosowane w podobnych systemach na świecie (Street Mapper firmy 3D Laser Mapping czy Lynx Mobile Mapper firmy Optech), co wynika z dużego zapotrzebowania rynku na pomiar dróg i autostrad. Wykorzystanie samochodu terenowego otwiera jednak wiele innych możliwości użycia takiej jednostki bez konieczności demontowania sprzętu (np. mobilny pomiar na plaży, obszarach niezagospodarowanych, polach i łąkach przed planowaną budową dróg czy kopalni odkrywkowych). Pierwsze rozwiązania tego typu pojawiły się w 2005 roku, kiedy główni producenci skanerów laserowych wypuścili stabilne i solidne wersje naziemnych skanerów impulsowych o częstotliwości i szybkości skanowania nadającej się do użycia na poruszających się jednostkach bazowych.
Zastosowanie popularnych i ogólnie dostępnych od kilku lat skanerów fazowych nie sprawdziłoby się w systemie mobilnym głównie z racji małego zasięgu (teoretycznie 50-60 m, a w praktyce ok. 30 m). Skanery impulsowe, w zależności od trybu pracy, pozwalają na pomiary nawet do 500-1000 m przy zastosowaniu statycznym. W systemach mobilnych stosowany jest zazwyczaj tryb high speed, a nie long range, co ogranicza zasięg do 300 m z korzyścią dla wysokiej częstotliwości linii skanowania. Tryb high speed zwiększa gęstość chmury punktów, a zatem dokładność i potencjał interpretacyjny. Pierwsze systemy MLS wykorzystywały skanery przeznaczone do skanowania statycznego. Główni producenci (Riegl, Optech, Leica) bardzo szybko jednak zauważyli potrzeby rynku i działania firm, takich jak 3D Laser Mapping (twórcy pierwszego MLS o nazwie Street Mapper z zamontowanymi dwoma skanerami statycznymi na dachu samochodu typu van). Dwa lata temu powstały skanery lub zespoły skanerów przystosowane do skanowania mobilnego.
Obecnie rozróżnia się dwa rodzaje systemów mobilnego skanowania laserowego. Pierwszy wykorzystuje tylko skanery profilujące 2D, umieszczone pod kątem 90 stopni względem siebie i 45 stopni względem kierunku jazdy, na stałe związane z platformą, bez możliwości zmian kątów nachylenia. Drugim rodzajem są systemy elastyczne (m.in. w GISPRO), z jednym skanerem mobilnym, umieszczonym centralnie i zwróconym prostopadle do kierunku jazdy, oraz dwoma skanerami statycznymi na lewo i prawo od skanera profilującego. Skanery statyczne dają możliwość dowolnej konfiguracji i ustawienia kierunku skanowania odpowiedniego dla wykonywanej aktualnie pracy. System elastyczny pozwala również na rozbrojenie w ciągu kilku minut skanerów bocznych i wykorzystywanie ich do pomiarów statycznych uzupełniających w miejscach niewidocznych z poziomu trasy skanowania mobilnego lub wymagających typowego opracowania statycznego.
...
Pełna treść artykułu w lutowym wydaniu GEODETY
powrót
|
