Размещено на http://www.allbest.ru/

Министерство образования и науки Российской Федерации

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования

«Сибирская государственная геодезическая академия»

(ФГБОУ ВПО «СГГА»)

Виды лазерных сканеров. Принципы измерения

Студент: Ващенко С. С.

Группа: БИ-31

Ст. преподаватель: Сучков И.О.

Новосибирск 2014

Содержание

Введение

1. Наземные лазерные сканеры

2. Воздушные лазерные сканеры

3. Принципы измерений

Импульсный метод

Фазовый метод

Заключение

Список литературы

Введение

Бурное развитие технологии трехмерного лазерного сканирования, как воздушного так и наземного, ведет к появлению на рынке всё новых производителей сканеров и программного обеспечения для обработки данных сканирования.

В настоящее время компании-производители лазерных сканеров предлагают довольно широкий выбор разнообразных моделей, каждая из которых уникальна по своим техническим характеристикам. Правильный выбор лазерного сканера в соответствии с требованиями технологии работ, а в сущности, всей технологической цепочки -- от съемки до выдачи результата -- это весьма непростая процедура.

1. Наземные лазерные сканеры

Наземные 3D сканеры предназначены для выполнения съемки различных объектов на земной поверхности. Во время съемки лазерный сканер, в большинстве случаев, неподвижен, и может быть установлен на исходный геодезический пункт с известными координатами. Области применения наземных сканеров весьма разнообразны: проектирование сложных производств, архитектура, машиностроение, топография, киноиндустрия, строительство и многие другие. Объектами съемки могут являться, например, многоэтажный дом, угольный карьер, домна металлургического завода, шахта метрополитена, архитектурный памятник, кузов легкового автомобиля, скульптура и даже человек.

В настоящее время на рынке геодезического оборудования существует большое множество моделей трехмерных лазерных сканеров. Их выпускают как всемирно известные компании (Leica, Trimble), так и мало известные (Riegl, Callidus). Изготовители подходили к разработке наземных лазерных сканеров исходя из особенностей использования в той или иной области, чем обусловлены различия в основных параметрах сканеров:

· Дальность действия

· Точность измерения расстояния

· Отсчитывания горизонтального и вертикального углов

· Угловой шаг сканирования по вертикали и горизонтали

· Скорость сканирования

· Класс безопасности лазерного излучателя.

2. Воздушные лазерные сканеры

Воздушные лазерные сканеры устанавливаются на такие носители как самолет или вертолет и предназначены для съемки больших участков местности с воздуха в процессе полета. Так как положение и ориентация сканера непрерывно меняются, такие системы укомплектовываются GPS приемником и инерциальной системой IMU (Inertial Measurement Unit), в реальном времени измеряющими положение и ориентацию носителя/сканера в пространстве. Для повышения точности измерений координат используют базовые GPS станции, которые дают информацию для вычисления дифференциальных поправок, учитывающих погрешности распространения сигналов спутников.

Как правило, совместно со сканирующей системой, на носитель устанавливается цифровая фотоаппаратура, позволяющая производить аэрофотосъемку одновременно с лазерным сканированием.

Дальность действия воздушных сканеров - от нескольких сотен до нескольких тысяч метров. Точность фиксации отражений по высоте - 10-15 см, в плане - 1/2000 высоты полета, что обусловлено существенной дивергенцией лазерного луча. Таким образом, при съемке местности с высоты 500м, плановая точность будет не хуже 25 см. Плотность отражений обычно составляет от единиц до сотен точек на 1 кв.м и зависит от частоты генерируемых импульсов и высоты полета. Возможность фиксации нескольких откликов от каждого импульса позволяет получать лазерные отражения от поверхности земли, скрытой растительностью - т.е. восстанавливать рельеф местности там, где это невозможно сделать с помощью традиционной аэрофотосъемки.

Воздушное сканирование применяется для съемки как площадных, так и протяженных инфраструктурных объектов, таких как дороги, трубопроводы, линии электропередач и т.д. Результаты воздушной лазерной съемки применяются в проектировании, инвентаризации объектов, картографии и многих других областях.

3. Принципы измерений

наземный лазерный сканер съемка

Наземные лазерные сканеры используют 2 метода измерений:

· Импульсный

· Фазовый

В то время как воздушные сканеры используют только импульсный метод.

Импульсный метод

Это метод определения расстояний, основанный на точном определении времени прохождения импульса до цели и обратно. Поскольку данный метод для непосредственного измерения расстояния использует световой импульс, основное преимущество импульсных сканеров заключается в дальности выполняемых измерений (до нескольких сотен метров), которая обеспечивается достаточно высокой мощностью лазера.

Но следует обязательно помнить, что излучение таких лазеров может быть вредным для глаз. Помимо измеренного расстояния, для определения пространственного положения точки фиксируются значения горизонтального и вертикального углов поворота лазерной головки.

Точность измерений импульсными сканерами может достигать нескольких миллиметров, но с увеличением расстояния до объекта она снижается. Важно понимать то, что максимальная дальность измерения сканерами, приводимая в разнообразных рекламных буклетах и описаниях, рассчитана при отражении лазерного луча от поверхности с высоким коэффициентом отражения.

В реальных же условиях измерений почти всегда коэффициент отражающей способности поверхности сканируемого объекта оказывается ниже (борт карьера, стена здания и т.д.), соответственно уменьшается и максимальная дальность измерения.

Фазовый метод

Это метод определения расстояний, основанный на измерении сдвига фаз излучаемого и принимаемого сигналов. Так как данный метод использует модулированный световой сигнал, то для определения расстояния не требуется слишком большой мощности лазера, и поэтому расстояния могут быть измерены с точностью до первых миллиметров, однако дальность действия сканеров этого типа весьма ограничена.

Пространственное положение точек определяется точно так же, как и у импульсных сканеров. Фазовые сканеры используют безопасный для глаз лазер и поражают скоростью измерений, которая превосходит скорость импульсных сканеров в десятки, а порой и в сотни раз.

Заключение

С каждым годом поистине революционная технология трехмерного лазерного сканирования завоевывает все новые отрасли и сферы человеческой деятельности и становится еше более известной и востребованной в мире измерений. Появляются новые прогрессивные модели лазерных 3D сканеров, совершенствуются и отлаживаются существующие технологии, и классифицировать их становится все сложнее.

Список литературы

1. http://www.ngce.ru.

2. http://ru.wikipedia.org/.

Размещено на Allbest.ru