Wykorzystanie skaningu laserowego

O skanowaniu laserowym, ogólnych zastosowaniach tej metody pomiaru już trochę pisaliśmy. Dzisiaj nadszedł czas na wypowiedź eksperta w tej sprawie, Ryszarda Bonieckiego z firmy APEKS z Gdańska. Czym jest skaner? Jak działa? Do czego służy? Na wszystkie i inne pytania znajdziecie odpowiedź poniżej.

Skaner to właściwie bardzo szybki tachymetr bezlustrowy, wykonujący pomiar wszystkich elementów w zdefiniowanym zakresie (oknie). Szybkość z jaką wykonuje pomiar (do 125.000 pomiarów/sek) pozwala na znaczne skrócenie i automatyzację prac terenowych, analizę i interpretację wyników pozostawiając operatorowi wspomaganemu specjalistycznym oprogramowaniem.

Pomiar skanerem zawiera wiele analogii do pomiaru fotogrametrycznego – w obu wypadkach do lokalizacji punktów wykorzystywane są promienie (celowe) wychodzące z jednego punktu (punkt przecięcia osi obrotu skanera, punkt osi optycznej obiektywu kamery fotogrametrycznej). Przewaga skanera wyraża się w uzyskaniu trzeciego wymiaru z jednego stanowiska skanera w przeciwieństwie do metod fotogrametrycznych, w których konieczne jest wykonanie jeszcze jednego zdjęcia z innej lokalizacji kamery dla uzyskania trzeciego wymiaru.
Jedną z najważniejszych cech obu metod, jest poprzez fakt rejestracji stanu otoczenia na określony moment, możliwość powrotu do danych źródłowych w dowolnym momencie i pozyskanie interesujących nas informacji. Dla metody fotogrametrycznej moment to czas otwarcia migawki kamery, dla skaningu laserowego to z reguły, kilka – kilkanaście minut, co jednak w typowych zastosowaniach można traktować jako „moment”, wobec czasu trwania pomiaru przy zastosowaniu klasycznych metod, tym bardziej, że podczas skaningu wykonywane są też zdjęcia odpowiednio skalibrowaną kamerą.

W typowym dla trybu statycznego ustawieniu (na statywie w pozycji ~pionowej), skaner z wysoką dokładnością pomierzy elementy, od których zostanie odbity promień lasera położone w odległości od 1,5 m do ok. 500 m od przyrządu.
Nominalna dokładność wynosi ± 5 mm, lecz dla krótszych odległości może być wyższa – na poziomie ± 2 mm.

Dokładność pomiaru odległości od skanera do obiektu należy skoordynować z ustawieniem rozdzielczości kątowej (w kierunku poziomym i pionowym).

Zastosowania skanera (w trybie statycznym).
Metoda skaningu ma zastosowanie przede wszystkim dla:
- obiektów zagrożonych katastrofą budowlaną,
- inwentaryzacji skomplikowanych, niedostępnych konstrukcji w zakładach przemysłowych,
- szybkiej o niespotykanych dotąd dokładności i możliwościach prezentacji inwentaryzacji obiektów zabytkowych dla potrzeb dokumentacyjnych i konserwatorskich,
- jw. rejestracji miejsc katastrof, przestępstw itp.
- monitoringu budowli podlegających dynamicznym wpływom otoczenia (zapory wodne, wały przeciwpowodziowe, słupy energetyczne, kominy przemysłowe itp.) – przez porównanie z rejestracją (pomiarem) wyjściową stanu obiektu,
- wyznaczenia zmian objętości składowisk (hałd) materiałów sypkich jak, kruszywa budowlane naturalne i sztuczne, surowców, paliw stałych (węgiel, koks itp.)
- sporządzenia mapy do celów projektowych – zwykle jako uzupełnienie do pomiarów klasycznych – szczególnie dla pomiaru obiektów o skomplikowanych formach, lub konstrukcji w typie obiektów mostowych, a także naturalnych powierzchni terenu o mało zróżnicowanych trudnych do zdefiniowania formach (wymagających przy zastosowaniu klasycznych metod zaangażowania doświadczonych specjalistów z wyobraźnią przestrzenną, nie wspominając o znacznie dłuższym czasie pomiaru). Na podstawie danych ze skanowania przefiltrowanych dla uzyskania siatki punktów w rozstawie np. 1*1 m tworzymy numeryczny model tereny (DTM), który możemy przedstawić np. w formie planu warstwicowego o skoku uzależnionym od charakteru terenu. Tak gęsta siatka (ok. 10 000 punktów/1 ha) pozwala na utworzenie DTM bardzo zbliżonego do rzeczywistego ukształtowania terenu przy założeniu tylko występowania punktów rozproszonych (random).
- dokonania oceny prawidłowości opracowania rzeźby terenu z pomiarów klasycznych (utworzony i przedstawiony graficznie jak opisano w przypisie 2 DTM porównuje się z opracowaniem rzeźby terenu w sposób klasyczny),
- sporządzenie bilansu robót ziemnych poprzez porównanie modelu terenu „projektowanego” (opracowanego z danych projektowych) i rzeczywistego opracowanego na podstawie wyników skanowania laserowego.

Jak widać z przeglądu zastosowań metody skaningu laserowego w trybie stacjonarnym ocenę zmian stanu (przemieszczenia, odkształcenia, uszkodzenia) mierzonych obiektów można dokonać poprzez porównanie ze stanem wyjściowym, czyli konieczne jest wykonanie pomiaru wyjściowego, jako bazy do porównań. Należy także nadmienić, że pomiar wyjściowy i kolejne pomiary monitorujące powinny być wykonane w tym samym układzie odniesienia.