Система мобильного лазерного сканирования Topcon IP-S3

Система мобильного лазерного сканирования IP-S3 легко монтируется на транспортное средство и в процессе движения позволяет получать данные с точностью до 2–3 сантиметров, которые могут использоваться для создания цифровых карт и планов, инвентаризации и паспортизации различных объектов

Последние 20–25 лет можно смело назвать эпохой научно-технической революции в области геодезических измерений. В этот период появилось огромное количество принципиально новых приборов и технологий. Современным геодезистам стали доступны электронные теодолиты, нивелиры и тахеометры. Прочно вошли в жизнь ГНСС-технологии. Их практическое использование все чаще основывается на сетях постоянно действующих базовых станций.

Широкое применение в различных сферах находит лазерное сканирование, очередным шагом в развитии которого стало создание мобильных сканирующих систем, предназначенных для установки на автомобили и другие транспортные средства. Эта инновационная технология базируется на использовании последних достижений смежных областей науки. Сканирование происходит во время движения автомобиля, при этом его скорость может соответствовать скорости транспортного потока, а точность получаемых данных достигает 2–3 сантиметров (Рис. 1). Уже много лет компания Topcon занимается разработкой, производством и поставками систем мобильного лазерного сканирования. Ранее созданные модели завоевали заслуженную популярность у пользователей и доказали свою надежность. На сегодняшний день компания Topcon представляет потребителям систему мобильного сканирования IP-S3 (Рис. 2), в состав которой входят:

• панорамная (сферическая) фотокамера, оснащенная шестью объективами. В процессе съемки камера обеспечивает одновременное фиксирование изображения, расположенного вокруг нее в диапазоне 360 градусов (по вертикали и горизонтали);
  
  
• ГНСС-приемник со спутниковой антенной, принимающий сигналы с частотой 10 раз в секунду;
  
  
• инерциальная система, фиксирующая ориентацию автомобиля в пространстве до 100 раз в секунду;
  
  
• лазерный сканер с возможностью отправки и приема сразу 32 пучков лазера и скоростью сканирования до 700 тысяч точек в секунду;
  
  
• специальный блок управления;
  
  
• неотъемлемой частью системы является одометр, размещаемый на заднем колесе автомобиля и предназначенный для уточнения пройденного пути.

Управление измерениями, контроль получаемых результатов и их хранение осуществляются с помощью программы Mobile Master Field, установленной на компьютере. Лазерный сканер системы расположен так, что в результате проезда автомобиля получается облако точек в виде полосы шириной около 200 метров, при этом практически полностью исключается образование «мертвых зон».

Приятной особенностью системы мобильного сканирования IP-S3 является возможность ее установки практически на любой автомобиль. Среди используемых в России систем есть даже те, что устанавливались на квадроциклы. Европейский опыт эксплуатации таких систем несколько шире и содержит примеры использования железнодорожных дрезин и моторных лодок.

Процесс монтажа системы на автомобиль достаточно прост. Два специалиста монтируют систему в течение 20 минут. Доступность операции монтажа / демонтажа позволяет добираться до объекта работ, перевозя систему в салоне автомобиля. Монтаж можно быстро произвести, находясь уже на объекте. Эта важная особенность дает возможность бережно относиться к дорогостоящему оборудованию, продлевая срок его службы.

Обработка полученных данных происходит в несколько этапов. Весь процесс полностью компьютеризирован. С помощью программы Mobile Master Office выполняется предварительная обработка, которая подразумевает необходимость использования данных постоянно действующей базовой ГНСС-станции или временных базовых станций, размещаемых в районе работ.

Обработанные данные интегрируются с результатами, которые фиксировал инерциальный блок, и дополняются измерениями одометра. Совместная обработка этого массива информации позволяет рассчитать траекторию движения автомобиля, получить координаты центров фотографирования, а также вычислить координаты каждой точки, измеренной лазерным сканером. Результат обработки в целом – это готовый проект для дальнейшей работы в программе Mobile Master Office. В этой же программе становится доступным графическое отображение траектории движения системы (Рис. 3.). При доступном активном Интернете траектории автоматически накладываются на карты Google Maps. В программе Mobile Master Office доступны облака точек, окрашенные в цвет фотографии и показанные в виде точек на траектории движения автомобиля. Полученные данные могут использоваться для решения различных задач с применением разнообразных программных продуктов, поэтому в Mobile Master Office предусмотрена возможность конвертации в форматы TXT, LAS и BIN.

Программа позволяет представить результат работы в комбинированном виде – облако точек с наложенным фотоизображением (панорамой) (Рис. 4). Панорамные и сферические фотоизображения доступны к просмотру отдельно, независимо от других данных. Для просмотра панорамных изображений существуют сторонние открытые онлайн-сервисы. Данные, получаемые системой IP-S3, могут быть использованы:

• при управлении дорожным хозяйством;
  
  
• для создания цифровых карт и планов;
  
  
• для инвентаризации и паспортизации различных объектов;
  
  
• для создания панорам городских улиц.

В сфере управления дорожным хозяйством по результатам данных мобильного сканирования можно осуществлять контроль состояния дорожного покрытия и обочин, наличия и состояния разметки, анализ геометрии продольного и поперечного профилей. Данные сканирования можно успешно использовать для инвентаризации:

• объектов инфраструктуры (мачт освещения, ЛЭП, линий связи и т. п.);
  
  
• обустройства дорог (дорожных знаков, светофоров и т. п.);
  
  
• зеленых насаждений (деревьев, кустарников, клумб и т. п.).

Данные, полученные мобильным сканированием, служат основой для создания цифровых планов и карт. Например, программа Topocad без труда использует их при составлении топографических планов.

Две системы Topcon IP-S2 и Compact + эксплуатируются с 2013 года для создания панорам улиц столицы. Тысячи пройденных километров, сотни терабайт собранной информации. А результат? Результат – актуальные панорамы на официальном портале, доступные к использованию. Система следующего поколения IP-S3 уже колесит по дорогам России и собирает информацию для составления новых топографических планов.