О технологии «Лазерного сканирования»

В настоящее время лазерные сканеры уже широко применяются во многих отраслях для получения точных цифровых моделей.

В зависимости от метода измерения наклонной дальности, современные наземные лазерные сканеры делятся на два типа: импульсные и фазовые. Выбор типа лазерной сканирующей системы для тех или иных работ зависит от вида решаемых задач и объектов съёмки.

Импульсный метод основан на измерении времени распространения лазерного сигнала от источника излучения до объекта съёмки и обратно с учётом постоянства скорости распространения электромагнитных колебаний. Лазерная система генерирует короткие импульсы, которые, отражаясь от объекта, возвращаются в приёмник. С помощью точной электроники определяется время прохождения каждого сигнала и вычисляются поправки к скорости его распространения в атмосфере. Следовательно, можно вычислить расстояние от лазерного излучателя до точки отражения луча (измеренной точки, принадлежащей объекту). Точность измерений при этом определяется несколькими параметрами:

• отражательными свойствами объекта съёмки;
• длительностью и формой зондирующего импульса;
• величиной угла расхождения лазерного луча;
• оптическими свойствами атмосферы и т.д.

Время распространения сигнала зависит от расстояния до объекта съёмки (рис. 1). Однако уровень современных технологий настолько высок, что этот фактор не является решающим.

При использовании импульсной сканирующей системы необходимо найти оптимальное соотношение времени сканирования и подробностей получения пространственной информации. Количество точек установок сканера выбирается так, чтобы при минимальных затратах времени обеспечить необходимую полноту съёмки.

Дальность действия импульсных сканеров варьируется от нескольких метров до нескольких сотен метров, что позволяет применять их при решении таких задач, как:

• создание топографических планов площадных объектов с насыщенной инфраструктурой (М 1:2000 и крупнее);
• реконструкция и строительство зданий и сооружений;
• трехмерное моделирование сложных технологических комплексов;
• архитектурные обмеры и фасадная съёмка;
• маркшейдерия и горное дело.

Фазовый метод измерения дальности основан на определении количества целых длин волн между источником и объектом съёмки и разности фаз излученной и принятой волны электромагнитного колебания. Зондирующий сигнал должен быть непрерывным, что требует большой мощности источника излучения. Это влечёт за собой ограничение по дальности действия фазовых сканирующих систем, которая не превышает ста метров. Однако главным преимуществом этого метода измерений является высокая (в несколько десятков раз, по сравнению с импульсным методом) производительность, достигающая нескольких сотен тысяч измерений в секунду.

Эта особенность, наряду с полнообзорностью фазовых лазерных систем, позволяет использовать их при решении следующих задач:

• съёмка внутренних помещений в целях реконструкции и перепроектирования сложных инженерных сооружений;
• съемка тоннелей, шахт (маркшейдерия и горное дело);
• архитектурный обмер интерьеров, реставрационные работы;
• обратное проектирование в промышленности;
• высокоточные измерения (судо-, авиа-, автомобилестроение).

Многие компании, специализирующиеся на работах по трехмерному лазерному сканированию, имеют в своем распоряжении как импульсные, так и фазовые системы, применяя их для решения схожих задач, но на разных объектах и в зависимости от конкретных условий выполнения съёмки.

© 1996-2012 Stins Coman Corporation