14. Laserové skenování (letecké a pozemní)

Vypracovala: Kovářová Anna, H2KNE1

Letecké skenování

vyvinuto v 90. letech minulého stoletílaserový dálkoměr pevně spojený s letadlem vysílá kontinuálně pulsy z laserové diody pracující v blízkém IR spektruvzniká mírně divergentní svazek paprsků v různých směrech (divergence je cca 0,06 gon; průměrná stopa odrazu paprsků je 90 cm při skenování z výšky 1 km) na měřeném povrchu vytváří souvislou řadu stop eliptického tvaru

Letecké skenování

aby byla známá poloha každého laserového pulsu je laser spojen s inerciální měřící jednotkou (IMU) a GNSS přijímačem (obvykle dvoufrekvenčním)

měřící zařízení pracují v různých frekvencíchlaser 20-400 kHz

IMU 200 – 300 Hz

GPS 5 – 20 Hz

nutná interpolace dat

Letecké skenování

laserový paprsek je odražen od zemského povrchu, část paprsků od stromů a jiných objektůněkteré laserové systémy rozpoznají první a poslední odraz vyslaného paprsku lze určit výšku povrchůkromě určení polohy může být určena i intenzita odraženého paprsku každý bod se tak stává georeferencovaným obrazovým prvkemaplikováním šedotónové stupnice černobílý obraz územípokud je během letu pořizován i obrazový záznam digitální kamerou (většinou středoformátovou) využití pro trovbu ortofota

Letecké skenování

část paprsků projde vegetací, část se odrazí v různých úrovních porostuv zastavěným oblastech může dojít k vícenásobnému odrazu paprskupro eliminaci bodů, které mají měřenou vzdálenost ovlivněnou více odrazy jsou používány speciální filtryneposkytuje dostatek nadbytečných měření doporučuje se mít v zájmovém území nezávislé výškové údaje

Letecké skenování

na výslednou přesnost mají vliv jednotlivé části laserového systému:

přesnost GPS/IMU cca 0,10 m (pro letadlo letící rychlostí 80 m/sec s referenční stanicí vzdálenou do 50 km) čím větší výška letu, tím se více projeví chyby v úhlových jednotkách získaných pomocí inerciální jednotky, přesnost rozmítání paprsku se připočítá k chybám IMU

přesnost laserového dálkoměru je 0,02 – 0,03 m

celková přesnost

výška 0,1 – 0,5 m

poloha 0,1 – 1 m

přesnost délek je ovlivněna průchodem paprsku

Letecké skenování

výhodyvliv počasí je menší než u fotogrammetrického snímkování – lze skenovat pod mraky i v noci

využití tvorba DMT speciální mapování např. dokumentace liniových staveb – vedení vysokého napětí

výsledkem zaměření terénuvýšky porostů prostorové polohy elektrických vodičů a stožárů

Letecké skenování

Letecké skenování

dosah skeneru ovlivňujeodrazivost

znečištění vzduchu

rychlost skenování – pomalejší rychlost skenování znamená větší dosah

nejznámější výrobci (firma – skener)OPTECH – skener ALTM 3033, Orion, Gemini, Pegasus

Leica Geosystems – skener ALS40, ALS 60, ALS 70

Riegel – skener LMS-S560, LMS – Q680, LMS-Q680i

Toposys – skener LINDAR

Pozemní skenování

dosah 1 - 800 m v závislosti na odrazivosti plochy a typu skeneru

skenované body jsou získány v pravidelném úhlovém kroku (obvykle 0,01 gradu)

frekvence měření cca 50 - 500 kHz

rychlost skenování je menší než u leteckých skenerů

Pozemní skenování

nejsou měřeny charakteristické body jako u geodetických metodcharakteristické prvky (body, hrany) jsou získány až při zpracování datvzhledem k velkému počtu zaměřených bodů mluvíme o mračnu bodůbody určené v jednom skenu jsou transformovány do geodetického souřadnicového systému pomocí prostorové podobnostní transformace pomocí vlícovacích bodůje možné spojovat jednotlivé skeny navzájem a pak teprve transformovat do geodetického systému

Pozemní skenování

výsledkem zpracovánídrátový model objektu

3D fotomodel se skutečnou nebo umělou fototexturou

dosah skenerůzávisí na odrazivosti ploch (odrazivost 80% (bílá omítka) dosah 2x větší než u 40% odrazivosti (beton))

vlícovací bodyrovinné reflexní i nereflexní terče

menší prostorové objekty charakteristického tvaru (kužel, polokoule, koule)

Pozemní skenování

postup měření a vyhodnocenírekognoskace měřeného objektu a okolívolba stanovisek pro skenovánísignalizace a zaměření vlícovacích bodůskenováníspojování jednotlivých skenů, úpravy mračen bodů zpracování měření - aproximace objektů matematickými primitivy, modelování vizualizace, přiřazení barev a textur

poloha bodů je určena v lokálním souřadnicovém systému přístroje z měřených prostorových polárních souřadnic (vodorovný, výškový úhel a vzdálenost)

Pozemní skenování

metody rozmítání paprsku rotující zrcadlo hranol

výhody hranolů oproti zrcadlům:

vyšší rychlost pohybu svazku paprsků (v závislosti na počtu hran),

nemusí se vracet, příp. nemá mrtvou zónu optická vlákna

základem je rotující zrcadlo, které rozmítá záření do optických vláken, které pak určují počátek a směr

šíření svazku paprsků

Pozemní skenování

přesnost skenerů s dosahem ve stovkách metrů je 5 – 20 mm, u skenerů s dosahem do 50 – 80 m je možné dosáhnout 1 - 3 mm přesnostipraktické aplikace jsou velmi podobné aplikacím blízké fotogrammetrie

zaměření stavebních objektů – dokumentace fasády, měření deformací konstrukcízaměření lomů, skalních stěn, skládek, podzemních prostordokumentace památek, soch, využití v archeologiizaměření technologických celků, potrubní systémy, trafostanice, …

Pozemní skenování

nejznámější výrobci (firmy)OPTECH – skener ILRIS 3DLH SystémeRiegel – skener LMS Z360

skenovací totální stanice

laserový skener může v některých aplikacích zastoupit motorizovaná totální stanice s bezhranolovým dálkoměremvýhody: výrazně levnější, univerzální (i jiná geodetická měření), měří přímo v souřadnicové soustavě

nevýhody: pomalé, desítky bodů za minutu, vhodné na

skalní masivy, lomy

Děkuji za pozornost