В данной статье рассматривается проблемы и перспективы применение лазерного сканирования при решении инженерных задач, при использования современных инновационных технологий в строительств.
Ключевые слова:лазерное сканирование, строительство, проектирование, технология.
This article discusses the use of modern technologies in construction. The relevance of laser scanning to solve engineering problems.
Keywords:laser scanning, construction, engineering, technology
Геодезические работы являются составной частью процесса строительного проектирования, и следовательно геодезическое сопровождение представляют собой комплекс измерений, вычислений и построений в чертежах и натуре, при этом обеспечивается правильное и точное размещение зданий и сооружений, их конструктивных элементов в соответствии с параметрами строительного проекта и требованиями СНИПов.
В последнее время при строительстве автомобильных дорог, зданий и сооружений, в Казахстане все большее применение находит технология лазерного сканирования с помощью тахеометров всемирно известных фирм Leica, Topcon, Nikkon, Trimble, Sokkia.
Во время проектирования и строительства дорог, а также придорожных зданий и сооружений требуется представление о данных, которые наиболее точно и в полном объеме описывают рельеф, расположение будущих частей зданий и сооружений. Как отмечает А.Фрейдин, «использование традиционных для геодезии методов и инструментов позволяет решать большинство задач, однако существуют ограничения, связанные с тяжелыми условиями видимости, со скоростью сбора и обработки, получаемых при помощи электронных тахеометров данных» [1], что подтверждается при строительстве дорог в сложных климатических условиях Казахстана.
Использование лазерного сканирования при съемке дорог в городских условиях и на междугородних трассах Казахстана, делает во многом работу геодезиста безопасной, по сравнению с измерениями, проводимыми оптическими средствами (тахеометрами), когда необходимо размещать вехи на проезжей части осложняет работу.
«На узкой двухполосной дороге с небольшим движением эту проблему можно решить, но при выполнении изысканий на многополосной магистрали с плотным движением транспорта не представляется возможным, и здесь лазерное сканирование является самым надежным способом съемки, качество съемки при использовании сканера повышается в тысячи раз, можно получить подробную (до сантиметров) цифровую модель дорожного покрытия в полигональном виде» [2].
Во время лазерного сканирования автомобильных дорог отчетливо отображается на дисплее информация о деформациях, повреждениях дорожной одежды, трещинах, которые можно сравнить с проектными данными и выявить геометрические ошибки. Работа с традиционными средствами, в частности, нивелиром предполагает точность работы, но отсутствует подробная модель проезжей части, учитывающей небольшие просадки и другие дефекты в силу того, что точек съёмки достаточно мало.
Появление GNSS-технологий и безотражательных тахеометров при строительстве зданий, автомобильных дорог в Казахстане, позволяют получить точные координаты местоположения точек, и является важным технологическим прорывом в области геодезических измерений. В тоже время, применение спутниковых геодезических приемников и безотражательного тахеометра не позволяет с максимальной точностью описывать объект съемки и строить полноценную цифровую модель, т. к. координатные данные, хотя и точны, но слишком разрежены.
Для получения точной и наиболее полной информации об объекте, лазерное сканирование на данный момент, является одним из самых оперативных и высокоточных средств.
«Суть технологии сканирования заключается в определении пространственных координат точек объекта. Процесс реализуется посредством измерения расстояния до всех определяемых точек с помощью фазового или импульсного безотражательного дальномера. Измерения производятся с очень высокой скоростью — тысячи, сотни тысяч, а порой и миллионы измерений в секунду» [3].
Управление работой прибора осуществляется с помощью портативного компьютера с набором программ или с помощью панели управления, встроенной в сканер. В большинстве случаев, во время строительства автомобильных дорог в Казахстане, используются приборы со встроенными панелями управления в сканер из-за их компактности и мобильности. Полученные в результате работы координаты точек накапливаются в базе данных сканера, создавая так называемое облако точек.
Сканер имеет определенную область обзора, или так называемое «поле зрения». Сканирование исследуемых объектов осуществляется с помощью встроенной цифровой фотокамеры, или по результатам предварительного разреженного сканирования. Изображение, получаемое с помощью цифровой фотокамеры, передаваемое на экран компьютера, позволяет оператору осуществлять визуальный контроль ориентирования прибора, и отмечать необходимую область сканирования.
Благодаря своей универсальности и высокой степени автоматизации процессов измерений лазерный сканер является не просто геодезическим прибором, это инструмент оперативного решения самого широкого круга прикладных инженерных задач.
Технология лазерного сканирования открывает целый ряд новых, ранее недоступных возможностей, связанных с использованием современных компьютерных технологий. Получаемые результаты в форме трехмерной модели можно быстро передвигать, масштабировать и вращать, возможно также виртуально исследовать изображение с последующей записью и сохранением в стандартный мультимедийный файл для дальнейшей демонстрации. Полного представления об объекте, которое дает лазерное сканирование, не может дать ни один другой метод.
Лазерное сканирование предполагает также возможность получения информации и документов в привычном виде, т. е. в виде чертежей профилей, поперечников, планов или схем. Обмен через общепринятые форматы графических данных позволяет свободно встроить технологию лазерного сканирования в схему уже используемого программного обеспечения.
Высокая производительность и оперативность процесса лазерного сканирования с возможностью оперативного контроля полевых измерений позволяет решать задачи по предупреждению различного рода аварий.
Лазерное сканирование, в отличие от традиционных геодезических измерений позволяет получить с минимальной детальностью в 1–2 см. цифровую модель всего объекта, а не его отдельных частей. Большое количество проводимых измерений в строительстве автомобильных дорог позволяет получить наиболее достоверные данные, особенно о местах, труднодоступных для съемки традиционными способами. Во время съемки объектов традиционными методами, большое количество отдельных объектов приводят к неизбежным ошибкам. Материалы, полученные при лазерном сканировании, несут в себе более полную информации об объекте съемки.
Как отмечают Рысбеков К. Б. и Амиров Ж. И., «учитывая стремительное развитие и дополнительные возможности, которые представляют подобные технологии, используемые для создания трехмерных моделей объектов, топографических планов сложных загруженных территорий, значительно повышает производительность труда и уменьшает затраты времени. Разработка и внедрение новых технологий производства инженерно-геодезических работ, всегда велись с целью сокращения сроков полевых работ. Можно с уверенностью сказать, что лазерное сканирование полностью отвечает этому принципу» [4].
И, необходимо отметить, что лазерное сканирование, применяемое в строительстве различных сооружений в данный момент в Казахстане, наиболее эффективный, и прогрессивный метод сбора пространственной информации. Технология лазерного сканирования открывает новые возможности в строительстве и дает необходимую информацию для развития современного метода трехмерного проектирования.
Таким образом, с каждым годом использование технологии лазерного сканирования охватывает все больше сфер деятельности и невозможно в современный период без них обойтись, когда поставлена грандиозная задача по строительству автомобильных дорог и различных объектов на уровне мировых стандартов.
Литература:
1. http://www.gfk-leica.ru/tehnologii/lazernoe_skanirovanie/,Александр Фрейдин “Новый Уральский строитель” № 3 (110) — 2011.
2. http://trimetari.com/ru/projects/17
3. http://www.gfk-leica.ru/tehnologii/lazernoe_skanirovanie/,Александр Фрейдин “Новый Уральский строитель” № 3 (110) — 2011.
4. Рысбеков К. Б.,Амиров Ж. И. Современные геодезические технологии для быстрой и эффективной съемки./ Достижения высшей школы-2011. Чешская Республика: Publishing House “Education and Science” s.r.o., г.Прага. 2011
