Лазерное трехмерное (3D) сканирование зданий, сооружений, местности при помощи наземных лазерных сканирующих систем

Главным строительным инструментом, для проведения измерений, всегда являлся теодолит. Сегодня, на смену теодолиту пришел тахеометр. Преимущества тахеометра перед теодолитом заключаются в дальности съемки, которую можно производить в труднодоступных для геодезиста местах.

Однако, у тахеометра имеются и недостатки. Одним из недостатков можно назвать сложности с получением обратного лазерного сигнала, при недостаточной освещенности, а также, сложности с наведением на цель, в условиях недостаточной видимости. Время обратного сигнала лазерного тахеометра может занимать до 2-х секунд.

К этому можно добавить то, что скорость наведения и время выбора цели зависит от опыта и уровня квалификации геодезиста. Все эти недостатки и трудности стоит умножить на проблему выборочности измерений, когда присутствует элемент сложного рельефа местности, с его перегибами и отклонением положения элементов местности. Здесь также играют большую роль квалификация геодезиста и условия освещенности.

В последнее время, на смену тахеометру приходят такие измерительные геодезические приборы, как лазерные сканеры. Данные приборы, по принципу получения информации, похожи на тахеометры. Как и тахеометры, лазерные сканеры используют лазерные дальномеры, при помощи которых вычисляется расстояние до объекта.
При помощи лазерного дальномера измеряются горизонтальные или вертикальные углы, и получаются XYZ-координаты. Преимущество лазерного сканера состоит в скорости и объеме производимых измерений. За один рабочий день лазерный сканер способен выполнить десяток миллионов измерений, на которые геодезисту, использующему тахеометр, понадобилась бы сотня лет.

Результат работы лазерного сканера представляет собой облако точек, которое раскрашивается в зависимости от степени интенсивности. После проведенного сканирования, облако точек представляет собой трехмерную цифровую фотографию.

Основными областями применения лазерного сканера можно назвать следующие области:

1. Капитальное строительство и архитектура;
2. Промышленные предприятия;
3. Дорожное строительство;
4. Горное дело;
5. Мониторинг состояния зданий, сооружений, отдельных их конструкций;
6. Расследование чрезвычайных ситуаций, с документированием обстоятельств произошедшего.

Сферы применения лазерных сканеров постоянно расширяются. Последними сферами, где стало популярным использование данного вида измерительных приборов, можно назвать составление цифровых моделей рельефа местности, инвентаризацию линейных объектов, ведение мониторинга при строительстве объектов.

Основными преимуществами использования лазерных технологий сканирования можно назвать:

1. Большие дистанции работы с данным инструментом, которые могут достигать расстояний от одного метра до нескольких километров, без необходимости проникать в опасные или труднодоступные участки;
2. Высокая точность получаемых данных, в сочетании с высокой степенью детализации;
3. Скорость получения измерений, достигающая 500 000 измерений за одну секунду;
4. Возможность выполнять трехмерные измерения на основании полученных данных;
5. Сплошное измерение объекта, без использования выборочных элементов.

Самые распространенные области применения наземного лазерного сканера:

1. Выполнение обмерных работ на зданиях, сооружениях, создание 3D моделей памятников и скульптур;
2. Выполнение 3D моделей фасадов и 3D интерьеров;
3. Выполнение моделей лепных элементов в архитектуре зданий;
4. Разработка 3D документации;
5. Реставрационные работы по восстановлению произведений искусства;
6. Моделирование автомобилей, объектов промышленного и гражданского строительства;
7. Создание проектной документации на уже существующий объект;
8. Компьютерная анимация.

Применение такого прибора, как наземный лазерный сканер, является наиболее эффективным, при необходимости оперативного получения подробных трехмерных данных объектов, имеющих сложные геометрические формы.