Technologia skanowania laserowego w inwentaryzacji mas

Inwentaryzacja mas stanowi przedmiot wielu opracowań inżynierskich. Jako przykład można podać inwentaryzację składowanych materiałów sypkich, określenie wielkości urobku, określenie wymiaru, a w związku z tym i kosztów robót ziemnych, czy też w ostatnim czasie obliczenie objętości ubytków w wałach przeciwpowodziowych. Wybór właściwej technologii pomiaru i obliczenia wynika bezpośrednio z charakterystyki danego obiektu, w tym w dużej mierze z jego rozmiarów. Duże przestrzenie, w przypadku kopalni odkrywkowych, utrudniają przemieszczanie się zespołu pomiarowego dodatkowo wydłużając czas pomiaru. Dodatkowym czynnikiem determinującym wybór odpowiedniej metody pomiaru jest skomplikowana rzeźba terenu nie rzadko uniemożliwiająca bezpośredni dostęp (półki na skarpach, osuwiska, strome zbocza kopalni odkrywkowych, tereny podmokłe). W przypadku inwentaryzacji podziemnych wyrobisk górniczych także kwestia poziomu oświetlenia może okazać się dużym utrudnieniem. Biorąc pod uwagę czas potrzebny na wykonanie inwentaryzacji - kluczową może okazać się technologia, która umożliwi przeprowadzenie pomiaru bez wstrzymywania prac prowadzonych na obiekcie.


Skanowanie laserowe to obecnie najnowocześniejsza i najbardziej uniwersalna technologia pozyskiwania informacji przestrzennych. W wyniku pomiaru otrzymujemy chmurę punktów o określonych trójwymiarowych współrzędnych, a także opcjonalnie kolor każdego z punktów. Odległości między punktami w chmurze, rzędu kilku milimetrów, pozwalają stworzyć quasi-ciągły realistyczny model obiektu. Model punktowy stanowi bazę do sporządzenia kompletnej dokumentacji technicznej, jak również punkt wyjściowy do stworzenia modelu 3D.

Skanowanie laserowe to przede wszystkim nieporównywalna z innymi metodami ilość informacji przestrzennych pozyskana w krótkim czasie przy zachowaniu wysokiej dokładności opracowania. Dzięki temu możliwe jest zarejestrowanie stanu obiektu na dany dzień, co jest istotne np. przy rozliczaniu wydobycia węgla w kopalniach, określenia wielkości robót ziemnych czy też inwentaryzacji składowisk.

Model punktowy (chmura punktów) hałdy.

Model 3D wygenerowany na podstawie chmury punktów.

Skanowanie laserowe dostarczy nam pełnej informacji o geometrii obiektu, co w przypadku wkopu i zwałowiska w górnictwie odkrywkowym jest podstawą do sterowania pracą maszyn. Posiadając quasi-ciągły model np. badanego wyrobiska istnieje możliwość lepszego wyboru miejsc stabilizacji punktów do pomiarów kontrolnych (np. konwergencji). Dodatkowo porównując modele 3D wygenerowane z chmur punktów zarejestrowanych w różnych okresach możliwe jest określenie deformacji całego obiektu lub jego fragmentów.

Zastosowanie skanowania laserowego 3D zapewnia bezpieczny pomiar miejsc niedostępnych, takich jak osuwiska, skarpy, miejsca podmokłe, jak również składowiska materiałów sypkich stanowiących bezpośrednie zagrożenie dla pracujących na nich osób. Nieinwazyjny charakter pomiaru, jak również zasięg 400 metrowy umożliwiają skanowanie obiektu nie ograniczając prowadzonej na nim obsługi.

Warstwice wygenerowane z modelu 3D.

Skanowanie laserowe znajduje doskonałe zastosowanie zarówno w przypadku inwentaryzacji mas na powierzchni np. w kopalniach odkrywkowych, jak również w wyrobiskach komorowych. Wykonanie pomiaru nie wymaga dużego zespołu pomiarowego a także nie jest uzależnione od oświetlenia. Skanowanie laserowe jest znacznie szybsze i prostsze od innych dostępnych metod.

Porównanie metody skanowania laserowego oraz klasycznego pomiaru geodezyjnego:
Skanowanie laserowe:
- wierne odwzorowanie obiektu
- dokładność pomiaru nie zależy od wielkości i stopnia skomplikowania obiektu
- w wyniku pomiaru otrzymujemy dziennie nawet kilka milionów punktów
- krótki czas rejestracji punktów oraz nieinwazyjny charakter pomiaru gwarantuje odwzorowanie jednolitego obiektu
- brak dostępu do obiektu nie jest przeszkodą w pomiarze

Klasyczny pomiar geodezyjny:
- pomiar jest zawsze subiektywną interpretacją kształtu mierzonego obiektu
- skomplikowane kształty obiektu wymuszają generalizację pomiaru
- jeden zespół pomiarowy w ciągu jednego dnia jest w stanie zarejestrować jedynie kilka tysięcy punktów
- w trakcie pomiaru kształt hałdy może ulec modyfikacji w wyniku przemieszczania się geodety
- brak dostępu do obiektu dla zespołu pomiarowego wyklucza pomiar

Skuteczność zastosowania technologii skanowania laserowego została potwierdzona w trakcie realizacji zleceń przy inwentaryzacji różnego rodzaju obiektów na terenie całego kraju.

Wśród zrealizowanych przez firmę APEKS Sp. z o.o. prac można wymienić inwentaryzację 7 składowisk węgla o łącznej objętości blisko 9.000m 3. Każda hałda została pomierzona z czterech stanowisk - łącznie 28 stanowisk skanera w ciągu 5 godzin. Pomiar częściowo był realizowany w warunkach nocnych, co w przypadku zastosowania metod klasycznych byłoby niemożliwe. Prace kameralne obejmujące połączenie zarejestrowanych chmur punktów, utworzenie modeli 3D pomierzonych hałd oraz obliczenie objętości trwały 2 dni.

Gdańskie kina: Neptun, Helikon i Kameralne zeskanowane

W sierpniu firma APEKS dokonała inwentaryzacji budowlanej zabytkowego kompleksu kinowego na Starym Mieście w Gdańsku. Pełna inwentaryzacja budowlana przygotowana została do celów rozbiórki i przebudowy kompleksu, który obejmuje budynki kina Neptun, Helikon i Kameralne, a także przylegające pomieszczenia biurowe wraz z rozległymi piwnicami z archiwum. Aby zeskanować tak skomplikowany obiekt przygotowanych zostało blisko 400 stanowisk skanowania. I tak oto kolejne stare kina przeszły do historii…

Technologia skanowania laserowego

Dzisiaj głos oddamy utytułowanym ekspertom – o technologii skanowania laserowego mówi Prof. dr hab. inż. Mirosław Żak.

W październiku 2006 roku odbył się w Monachium XXIII Kongres Międzynarodowej Federacji Geodetów FIG (Federation Internationale des Geometres) istniejącej od 1978 roku i grupującej pozarządowe organizacje naukowe i zawodowe z ponad 100 państw, mając przy tym rekomendacje ONZ. Kongresy FIG organizowane są w odstępach 3-4 letnich, stanowiąc każdorazowo podsumowanie światowych osiągnięć i dokonań w geodezji w okresie od poprzedniego Kongresu FIG; każdy z Kongresów bowiem wytycza kierunki działań strategicznych, unifikujących działania twórcze geodetów w skali globalnej. Efektem tego są nowe rozwiązania metodyczne i sprzętowe, demonstrowane zawsze w ramach każdego Kongresu FIG.

W Monachium XXIII Kongresowi FIG towarzyszyła bezprecedensowa impreza sprzęto-metodyczna INTERGEO nazwana największymi w świecie targami w dziedzinie geodezji, geomatyki, geoinformacji i zarządzania powierzchnią. Swe osiągnięcia demonstrowało ponad 500 wystawców! Co najmniej 30% wystawianych podczas INTERGEO instrumentów służyło automatycznej rejestracji obrazu obiektu w jego stanie statycznym lub dynamicznym. Cała technika laserowego skanowania zjawisk dotyczących obiektów badanych rozciąga się na taką rejestrację stanu obiektu, by żmudny pomiar, kiedyś trenowany, dotyczący z konieczności punktów reprezentatywnych, zastąpić kameralnym – o ileż szybszym, sprawniejszym i pełniejszym opracowaniem komputerowym.

Skaning laserowy to obecnie najnowocześniejsza a przy tym wręcz uniwersalna technologia pozyskiwania informacji przestrzennych i to zarówno w zastosowaniu naziemnym jak i lotniczym. W literaturze światowej metoda posiada już swój utrwalony symbol DTM (Digital Terain Model).

W ostatnich latach w Europie zrealizowano (lub jest realizowanych) kilka projektów o zasięgu regionalnym czy krajowym, wykorzystujących lotniczy skaning laserowy. Można tu m.in. wymienić budowę precyzyjnych DTM w Holandii, Belgii i Niemczech. Prace te są zorientowane głównie na planową gospodarkę zasobami wodnymi i budowę systemów przeciwpowodziowych (określenie obszarów zalewowych, prognozowanie przejścia fali powodziowej, ocena retencji, planowanie polderów, ocena projektów inwestycji hydrotechnicznych itd.), ale także na projektowanie i zarządzanie drogami kołowymi, planowanie rozwoju miast, ocenę wpływu inwestycji na środowisko, zagrożenie hałasem itp.

Naziemny skaning laserowy umożliwia wykonywanie pomiaru położenia dowolnie wybranych elementów przestrzeni – teren, maszyny, urządzenia czy inne obiekty znajdujące się w ruchu lub w stanie spoczynku. Rejestracja dotyczy CZASU RZECZYWISTEGO.

Przykładem uniwersalności DTM niech będą niżej opisane zastosowania utylitarne.

Inwentaryzacja obiektów architektonicznych i zabytkowych
Inwentaryzacja ta w połączeniu z fotografią barwną służy do tworzenia dokumentacji w procesie prac konserwatorskich, jak również jest formą uwiecznienia stanu obiektów, zabytków.
• Budynków i pomieszczeń,
• Elewacji i detali architektonicznych,
• Konstrukcji nośnych,
• Stanowisk archeologicznych

Inwentaryzacja obiektów inżynieryjnych
• Mostów i wiaduktów,
• Zapór i obiektów hydrotechnicznych,
• Kominów i chłodni kominowych.

Inwentaryzacja i modelowanie instalacji przemysłowych
• Podstacji energetycznych,
• Stacji bazowych telefonii komórkowej,
• Instalacji chemicznych,
• Węzłów ciepłowniczych.

Inwentaryzacja obiektów ziemnych
• Pomiar objętości hałd i składowisk,
• Inwentaryzacja nasypów i wykopów,
• Monitorowanie przemieszczeń i przyrostów mas ziemnych.

Skanowanie zabytków

O skanowaniu laserowym zabytków już pisaliśmy. Dzisiaj piszą o tym inni - dla przykładu artykuł z Dziennika Bałtyckiego z dodatku Twój Dom, a w nim artykuł p. Alicji Charzyńskie pt. Mierzenie z laserową precyzją. Przyjemniej lektury, bo jak widać można o rzeczach wydawałoby się skomplikowanych technologicznie pisać łatwo i przyjemnie. I nawet w wakacyjnym duchu!

Już po GEOMATYCE

W dniach 1-2 lipca odbyła się Konferencja dedykowana nowoczesnej geodezji i kartografii pod nazwą GEOMATYKA 2010. Konferencja ta była skierowana do pracowników i pracodawców branż inżynieryjnych, głównie z dziedziny geodezji, budownictwa, inżynierii transportu, architektury, planowania przestrzennego, hydrografii, administracji i nawigacji samorządowej. Wystawa technologiczna cieszyła się dużym zainteresowaniem wśród studentów, kadry naukowej z uczelni w Polsce oraz przedsiębiorców. Organizatorem konferencji był Zakład Geodezji, Wydział Inżynierii Lądowej i Środowiska Politechniki Gdańskiej.

Firma APEKS była oczywiście obecna podczas tej imprezy i prezentował właściwości skanowania laserowego 3D, przy użyciu lasera VZ-400 firmy RIEGL.

Tachimetr do lamusa

28 czerwca ukazał się obszerny artykuł w Dzienniku Bałtyckim pt. Rewolucja w walizce. Autor Tomasz Słomczyński słusznie podsumowuje znaczenie skanowania laserowego we współczesnej geodezji. Rzeczywiście technika, jaką stosuje firma APEKS do prowadzenia prac wybiega w przyszłość, jednak nie ma od tego odwrotu. Skanowanie laserowe to rewolucja w pracy geodety – w ciągu paru chwil można dokonać milionów pomiarów. A wyniki mamy od razu w wersji elektronicznej, gotowe do edycji, do przesłania czy do wydruku. Żaden geodeta pracujący tradycyjnymi metodami nie jest w stanie osiągnąć takiej wydajności pracy. Nie mówiąc już o dokładności pomiaru. W przytoczonym artykule Maciej Matysik z firmy APEKS z Gdańska opisuje możliwości skanera laserowego 3D - VZ400 austriackiej firmy Riegl. Jednak najważniejszym argumentem za stosowaniem tej techniki pomiaru jest pełne odwzorowanie rzeczywistości, zarówno obiektu budowlanego, jak i samego terenu. Zapraszamy do przeczytania artykułu!

Skanowanie laserowe zabytków

Unikatowe w skali kraju, gdańskie piwnice odkryte przez archeologów w 2006, po długim okresie oczekiwania mają szanse wrócić do stanu pierwotnej świetności. Znalazły się środki, chęci i przede wszystkim technologie, dzięki którym już niedługo będzie można oglądać zrewitalizowany obiekt.

XIII-wieczne piwnice odkryte przez archeologów na gdańskim Placu Dominikańskim doczekały się pozytywnej decyzji o ich rewitalizacji. W chwili obecnej na placu, objętym ścisłą ochroną, prowadzone są równolegle prace zabezpieczające, archeologiczne i konserwacyjne. To najstarsze zachowane w Gdańsku wnętrze zostało również zinwentaryzowane za pomocą nowej technologii - skanowania laserowego 3D. Zakład Usług Inżynierskich Apeks Sp. z o.o. z Gdańska podjął się zadania wykonania trójwymiarowego modelu punktowego piwnic przy użyciu skanera laserowego VZ400 firmy RIEGL.

- Wynikiem skanowania laserowego jest chmura punktów, w której każdy punkt ma precyzyjnie określone w przestrzeni współrzędne (X, Y, Z). Pozwala to na dokładne zobrazowanie poszczególnych elementów i detali, jak również całych powierzchni czy kubatur – wyjaśnia mgr inż. Paweł Kowalewski, geodeta, specjalista d/s skanowania z firmy ZUI Apeks Sp. z o.o. - Jest to obecnie najszybsza i najdokładniejsza metoda sporządzania dokumentacji tego typu obiektów. Następnie zeskanowane dane przenoszone są do komputera, gdzie w dedykowanym oprogramowaniu RiSCAN PRO powstaje trójwymiarowy model punktowy. Wraz ze skanerem skalibrowany jest aparat fotograficzny, dzięki czemu, każdy pomierzony punkt otrzymuje właściwą kolorystykę zgodną z oryginalnym obiektem. Czas pomiaru oraz ilość pozyskanych informacji przestrzennych czyni skanowanie laserowe bezkonkurencyjnym w stosunku do tradycyjnych metod pomiaru. - dodaje Paweł Kowalewski.




























W chwili obecnej ekipy archeologów, konserwatorów i budowlańców pracują nieprzerwanie, aby jak najszybciej dokonać pełnego badania odkrytych piwnic. Po wykonaniu wszystkich prac planowane jest stworzenie w tym miejscu skansenu archeologicznego, gdzie oprócz możliwości zwiedzenia piwnic, będzie można obejrzeć wydobyte cenne znaleziska oraz zapoznać się z historią tego miejsca. Planowane jest przygotowanie multimedialnej sali gdzie z zastosowaniem nowych technologii projekcji prezentacji, filmów i hologramów, będzie można zapoznać się ze wszystkimi efektami wykopalisk i prac prowadzonych w tym miejscu.

- Stworzony przez firmę Apeks cyfrowy model najstarszego murowanego budynku klasztoru oo. Dominikanów w Gdańsku jest obecnie najbardziej zaawansowaną technicznie metodą dokumentacji obiektów zabytkowych. Pozwala on na bardzo dokładną inwentaryzacje trudną do osiągnięcia metodami tradycyjnymi. Skaning laserowy połączony z obróbką pozyskanych danych umożliwił wygenerowanie modelu w skali 1:1 z zachowaniem najmniejszych szczegółów poszczególnych faktur, pozwala on na dokonywanie wszelkich pomiarów obiektu. W przyszłości umożliwia szczegółowe monitorowanie stanu zabytku. – wyjaśnia mgr Maciej Szyszka kierownik badań Muzeum Archeologicznego w Gdańsku.

Prezentacja z wynikami skanowania, przygotowywana przez Apeks, na potrzeby Muzeum Archeologicznego w Gdańsku, może dokonać rewolucji w przygotowaniu dokumentacji obiektów zabytkowych. Użyta technologia skanowania laserowego 3D może okazać się niezwykle pomocna przy szybkim, niezwykle dokładnym i ograniczonym kosztowo dokumentowaniu obiektów ulęgających degradacji. Sama technologia skanowania jest nie inwazyjna, nie wymaga sztabu specjalistów i pozwala uzyskać w krótkim czasie trójwymiarowy model punktowy w pełni odwzorowujący obiekt. Skaner laserowy wykonuje pomiar punktów w zasięgu 3600 w poziomej oraz 1000 w pionie. Rozpiętość odległości wynosi 1,5–500 m daje możliwość skanowania obiektów wielko kubaturowych. Jedynymi ograniczenia dla urządzenia są warunki meteorologiczne, w postaci opadów atmosferycznych, które mogą zakłócić dokonywany pomiar.

- Jesteśmy zaskoczeni dokładnością pomiarów, jaką daje skanowanie laserowe. Dzięki opracowanemu raportowi mamy udokumentowany każdą cegłę, każdy nawet najmniejszy element muru piwnicy - mówi mgr Henryk Paner, dyrektor Muzeum Archeologicznego w Gdańsku, który sprawuje pieczę nad zabytkowymi romańskimi piwnicami. – W przypadku obiektów zabytkowych, w tym archeologicznych szczególnie istotne jest zachowanie wszelkich środków bezpieczeństwa, aby podczas prac konserwatorskich nie uszkodzić obiektu. Skanowanie laserowe sprawdza się tutaj doskonale – jest bezinwazyjne, nie wymaga fizycznego kontaktu z badanym obiektem. – dodaje Henryk Paner.

- W przypadku gdańskiego obiektu odkrytego metodami archeologicznymi, będącego najstarszym obecnie znanym wnętrzem, model cyfrowy pozwoli na szczegółowe doprojektowanie brakujących elementów, takich jak pola sklepień, umożliwiając prezentację rewitalizowanego zbytku szerokiej rzeszy odbiorców. – wyjaśnia mgr Maciej Szyszka, archeolog z Muzeum Archeologicznego w Gdańsku. - Skaning laserowy w archeologii pozwala na ultra precyzyjną dokumentację stanowisk i stanowi narzędzie przyszłości pożądane podczas każdych badań. – podsumowuje Maciej Szyszka.

Czy zeskanują polskie Tatry?

Do 20 czerwca internauci mogą głosować na symbol Tatr w ramach konkursu Milka Razem dla Tatr. Głosować można nawet codziennie na: niedźwiedzia, Morskie Oko, krokusy, kozicę, świstaka czy Giewont. W zależności od ilości głosów internatów organizatorzy konkursu podejmą działania mające na celu ratowanie zwycięskich symboli. W sumie 1 milion złotych zostanie przeznaczony na ochronę dziedzictwa narodowego Tatr.



Jakie działania w ramach tego budżetu mogą zostać podjęte dla zwycięskiego symbolu?

Oto propozycje organizatorów konkursu. I tak – jeżeli zwycięży krokus zostanie przeprowadzony skaning laserowy (lidar) polskiej części Tatr, na podstawie którego zostanie opracowany cyfrowy model terenu. Dodatkowo organizatorzy wykonają też zdjęcia lotnicze. Wszystko po to, aby monitorować tempo zarastania polan na terenie Tatrzańskiego Parku Narodowego.

Dla kozicy zostanie zakupiony bezzałogowy samolot wyposażony w możliwość rejestracji obrazu w celu monitoringu migracji tych zwierząt. W celu poznania miejsc zagrożonych płoszeniem kozic, a także świstaków wykonane zostaną także mapy panoramiczne gór z rozmieszczonymi trasami narciarskimi, szlakami turystycznymi, nartostradami.

Dla terenów Morskiego Oka wykonane zostaną zdjęcia lotnicze mające zapewne na celu monitoring stanu pokrywy roślinno-glebowej w tym obszarze. Te same działania zostaną podjęte w ramach ochrony Giewontu.

Do końca głosowania zostało jeszcze tylko kilka dni. Czekamy z niecierpliwością na informacje, jaki symbol zwycięży.

Nowoczesne techniki pomiarowe pomocne w usuwaniu skutków powodzi

Nie obeschły jeszcze pola po przejściu pierwszej fali powodzi, a już kolejna przetoczyła się przez Polskę.
Zniszczenia infrastruktury postępują. Przywrócenie normalnego funkcjonowania obszarów dotkniętych powodzią wymagać będzie olbrzymiego wysiłku.

Kluczowe znaczenie przy usuwaniu skutków powodzi mają: ocena zakresu zniszczeń a następnie naprawa lub odtworzenie urządzeń zabezpieczających przed wysokimi stanami wód płynących (wały przeciwpowodziowe) oraz sieć dróg i kolei.

I w tym zakresie może pomóc nowoczesna technika. Metoda skaningu laserowego pozwala na bardzo szybki, bezpieczny i jednocześnie dokładny pomiar inwentaryzacyjny o niemożliwej do uzyskania innymi metodami szczegółowości. Porównanie utworzonego na podstawie wyników takiego pomiaru (chmury punktów) numerycznego modelu terenu (DTM), z modelem utworzonym na podstawie danych określających pierwotny stan ww. obiektów (mapy, projekty itp.), pozwoli na szybkie oszacowanie ilościowe zmian.

Należy dodać, iż dzięki równoczesnemu wykorzystaniu technik satelitarnych (systemów GNSS) do lokalizacji stanowisk skanera, nie jest konieczne korzystanie z klasycznych osnów geodezyjnych, które na przykład mogą być na skutek powodzi niedostępne, uszkodzone bądź zniszczone.

Dane zarejestrowane podczas skanowania mogą być wykorzystane do opracowania map do celów projektowych niezbędnych na etapie przygotowania inwestycji lub remontów elementów infrastruktury.

Pracownia Skaningu Laserowego Zakładu Usług Inżynierskich APEKS Sp. z o.o. w Gdańsku oferuje wykonanie opisanych wyżej opracowań (a także innych - dyktowanych szczególnymi potrzebami), przy minimalnym poziomie kosztów (bez zysku). Więcej informacji pod nr telefonu 58 340 10 00 lub mailowo: sekretariat@apeks.com.pl.

Prezydenci dali się zeskanować

Wykorzystanie skanowania laserowego 3D ma swoje zastosowanie także w projektach ochrony dziedzictwa kulturowego. Przykładem niech będzie zeskanowana właśnie góra Mount Rushmore znana z pomnika czterech amerykańskich prezydentów: Jerzego Waszyngtona, Thomasa Jeffersona, Teodora Roosevelta oraz Abrahama Lincolna.


W 15-cie dni zespół 400-tu geodetów, specjalistów od skanowania laserowego oraz konserwatorów zabytków zeskanował ten oryginalny pomnik wykuty w skale. Ale kolejnych 10-12 miesięcy potrzebują na połączenie wielu środowisk skanowania w jedną chmurę punktów, która posłuży do stworzenia trójwymiarowego modelu góry.


Skanowanie góry rozpoczęło się 11-tego maja i trwało 15-cie dni. Podczas tych dwóch tygodni ekipa pracowała dosłownie w ekstremalnych warunkach pogodowych – od 30-to stopniowych upałów, po gradobicia, burze, śnieżyce czy powódź. Geodeci musieli także korzystać ze sprzętu wspinaczkowego, aby dokonać precyzyjnych pomiarów na wysokości 20-tu metrów nad ziemią. Także nietypowe były miejsca i pozycje pomiarów – brew Jerzego Waszyngtona czy też noc Teodora Roosvelta. Ale czego się nie robi dla nauki!

Ten przykład zastosowania skanowania laserowego 3D jest najlepszym dowodem na to, że ta metod pomiary sprawdza się w dosłownie każdych warunkach i w każdym miejscu. A my czekamy na kolejne wirtualne obrazy – jak zapewniają uczestnicy ekipy z Mount Rushmore, w ciągu 5-ciu lat chcą zeskanować 500 obiektów dziedzictwa kulturowego na całym świecie!

Fakty i liczby:

W ciągu 15-tu dni zeskanowano pomnik o nazwie Mount Rushmore National Memorial wykuwany przez 14-cie lat. Pomnik wykuto w latach 1927-1941 w górach Black Hills na zachodzie stanu Dakota Południowa w USA. Pomnik składa się z czterech głów prezydentów Stanów Zjednoczonych. Każde z popiersi ma wysokość 18,3 m.
Ekipa 400 specjalistów zmierzyła się z dziełem wykutym w granitowej skale przez rzeźbiarza Gutzona Borgluma (nie doczekał zobaczenia swojego dzieła, gdyż zmarł na 7 miesięcy przed zakończeniem prac), który do pomocy miał 400-tu robotników i rzeźbiarzy. Magia liczb?

Pomiary góry wykonano za pomocą skanerów Leica Scanstation C10, Scanstation 2 oraz HDS6100.

Skanowanie laserowe w inwentaryzacji obiektów i terenów dotkniętych powodzią

Polska została dotknięta klęską żywiołową, jaką jest powódź. Wiele regionów naszego kraju w chwili obecnej wciąż znajduje się pod wodą. Na południu Polski sytuacja powoli się stabilizuje, woda opada i nadszedł już czas na szacowanie strat po powodzi. Ogromne znaczenie będzie miał tutaj czas dokonania wszelkich oszacowań, dzięki czemu będzie można szybciej przystąpić do odbudowy dotkniętych powodzią terenów Polski.

Po tegorocznej powodzi w samej tylko Małopolsce do tej pory zinwentaryzowano około 330 osuwisk, z czego ponad połowa spowodowana została przez ruchy ziemi zagrażające ludziom i ich domom. Tylko w tym regionie zniszczonych zostało ponad 240 budynków, a w przypadku prawie 50-ciu z nich stwierdzono stan katastrofy budowlanej. Tak szybka inwentaryzacja skutków powodzi wymaga niemałych nakładów pracy ludzkiej oraz kosztów. Te prace można zdecydowanie przyspieszyć oraz wykonać dokładniej, dzięki wykorzystaniu nowoczesnych metod, jak na przykład skanowania laserowego 3D.

Skanowanie laserowe w przypadku powodzi daje możliwość określenia wielkości zdemolowanego przez powódź obszaru. Umożliwia także określenie stanu urwisk, brzegów rzek, obiektów inżynierskich i budowlanych. Skaning laserowy daje możliwość tworzenia trójwymiarowych modeli dla całych obszarów lub ich fragmentów. Modele są generowane na podstawie chmury punktów – efektu skanowania. Podstawowe obiekty modelu to budynki, sieci dróg i kolei, tereny leśne lub zadrzewione, tereny wodne – w tym rzeki, jeziora, rozlewiska. Nie bez znaczenia jest tutaj bardzo krótki czas tworzenia poszczególnych opracowań oraz ich wysoka dokładność. Co więcej, skanowanie laserowe może być wykonane z odległości nawet 300 m, dzięki czemu bez narażania się na niebezpieczeństwo można przeprowadzić pomiar obiektów odległych, niedostępnych dla człowieka.

- Dane przestrzenne pozyskane metodą skanowania laserowego 3D pozwalają zbudować realistyczny, trójwymiarowy model wybranego obiektu naziemnego, jak również samego terenu. W sytuacji powodzi mogą to być uszkodzone wały przeciwpowodziowe, drogi, a także wszelkie obiekty inżynieryjne, jak mosty, zapory, obiekty wieżowe czy budynki mieszkalne. – wyjaśnia mgr inż. Paweł Kowalewski, geodeta, specjalista d/s skanowania z firmy ZUI Apeks Sp. z o.o. - Przecinając model 3D płaszczyzną tnącą w dowolnym miejscu oraz pod wybranym kątem uzyskujemy przekroje pomocne w procesie inwentaryzacji. Oprogramowanie dedykowane edycji danych przestrzennych umożliwia przeprowadzenie spectrum obliczeń, w tym na przykład objętość ubytków w wałach przeciwpowodziowych, po porównaniu danych ze skanowania laserowego z danymi projektowymi. Chmura punktów reprezentująca obiekt dostarcza nam informacji na temat jego geometrii, jak również relacji przestrzennych z otoczeniem - np. deformacje, odchylenia od pionu w przypadku badania komina czy innego obiektu wieżowego, na który miała wpływ powódź. Zmiany w ukształtowaniu terenu wykryjemy dzięki porównaniu precyzyjnego modelu 3D z sytuacją sprzed powodzi. - precyzuje Paweł Kowalewski.

Szacowanie strat po tegorocznej powodzi to, po opadnięciu wód zalewowych, pierwsze zadanie dla lokalnych władz gmin i samorządów. Warto jednak w tym miejscu przypomnieć, że w 2007 roku Polska w ramach Unii Europejskiej przyjęła Dyrektywę 2007/60/WE potocznie zwaną Dyrektywą Powodziową. Zobowiązanie nałożone na Polskę, oraz inne kraje członkowie Unii Europejskiej, polega na konieczności opracowania wstępnej oceny ryzyka powodziowego, map zagrożenia powodziowego oraz ryzyka powodziowego, a także planów zarządzania tym ryzykiem oraz planów ich publicznego udostępniania. I to będzie kolejne zadanie po opanowaniu sytuacji popowodziowej w Polsce.

Celem zarządzania ryzykiem powodziowym jest ograniczenie potencjalnych negatywnych skutków powodzi dla ludzi, środowiska, dziedzictwa kulturowego oraz działalności gospodarczej. Mapy zagrożenia powodziowego mają za zadanie zakreślić obszary narażone na niebezpieczeństwo powodzi, natomiast mapy ryzyka powodziowego przedstawią potencjalne negatywne skutki ewentualnej powodzi na tych obszarach. Ostatnim etapem są plany zarządzania ryzykiem powodziowym, czyli plany określające katalog działań zmierzających do ograniczenia potencjalnych negatywnych skutków powodzi.

Realizacja zobowiązań nałożonych przez dyrektywę odbywać się będzie w trzech etapach, które mają jasno określone terminy oraz wymagają przygotowania:
1. Wstępnej oceny ryzyka powodziowego - do grudnia 2011 roku,
2. Map zagrożenia i map ryzyka powodziowego - do grudnia 2013 roku,
3. Planów zarządzania ryzykiem powodziowym - do grudnia 2015 roku.

Miejmy nadzieję, że po tegorocznej powodzi polskie władze zdecydowanie poważniej potraktują zobowiązania Dyrektywy Powodziowej i w wyznaczonym czasie przygotują odpowiednie dokumenty umożliwiające zarządzanie ryzykiem powodziowym oraz przeciwdziałanie negatywnym skutkom powodzi. Nowoczesne metody dokonywania pomiarów mogą zdecydowanie przyspieszyć wszystkie prace.

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.

Konferencja Geomatyka 2010

W dniach 1-2 lipca w Gdańsku odbędzie się konferencja GEOMATYKA 2010. Konferencja jest skierowana do przedstawicieli branż inżynieryjnych, przede wszystkim geodezji, budownictwa, inżynierii transportu, architektury, planowania przestrzennego i administracji samorządowej.











Organizatorzy konferencji postawili sobie za cel wymianę doświadczeń i osiągnięć w następujących dziedzinach:
- fotogrametria i teledetekcja, w tym skaning laserowy i aparaty bezzałogowe z kamerami niemetrycznymi
- geodezja inżynieryjna, w tym diagnostyka obiektów
- geodezja satelitarna
- geoinformatyka, w tym digitalizacja zasobu i bazy danych georeferencyjnych
- geomatyka w ochronie środowiska i zarządzaniu kryzysowym
- gospodarka przestrzenna i kataster
- kartografia, w tym bazy danych obiektów topograficznych w procesie inwestycyjnym
- nawigacja i hydrografia
- sieci geodezyjne, w tym odwołania do ASG-EUPOS

W ramach konferencji zaprezentowana zostanie nowy kierunek kształcenia na Politechnice Gdańskiej - Geodezja i Kartografia. W dniach 1-2 lipca odbędą się także:
- XXIII Konferencja Katedr i Zakładów Geodezji Sekcji Specjalnej Geodezji na Wydziałach Niegeodezyjnych Polskiej Akademii Nauk
- Krajowe obchody Światowego Dnia Hydrografii 2010
- VII Workshop Technologiczny wraz z wystawą sprzętu geodezyjnego i hydrograficznego

Organizatorem konferencji jest Zakład Geodezji, Wydział Inżynierii Lądowej i Środowiska Politechniki Gdańskiej.

Skoro już mówimy o geomatyce i konferencji jej poświęconej, warto wyjaśnić to pojęcie. Jak podaje Leksykon Geomatyczny:

GEOMATYKA - GEOMATICS to dyscyplina naukowo techniczna zajmująca się pozyskiwaniem, analizowaniem, interpretowaniem, upowszechnianiem i praktycznym stosowaniem geoinformacji. Czy jest natomiast geoinformacja? To nic innego, jak informacja uzyskiwana na drodze interpretacji danych geoprzestrzennych. A dane geoprzestrzenne to dane przestrzenne dotyczące obiektów przestrzennych powiązanych z powierzchnią Ziemi.

Zastosowanie skanowania laserowego 3D

Skanowanie laserowe 3D ma szeroki zakres zastosowań – od budownictwa, przez inwentaryzację wszelkiego typu obiektów aż po rekonstrukcję wypadków i katastrof budowlanych. Przykładowe obszary zastosowania skanowania laserowego 3D to:
- wykrywanie zmian w czasie przez ponowny pomiar tych samych powierzchni
- porównanie pomiaru 3D do map wektorowych dla znalezienia przestrzeni dla modyfikowanych urządzeń
- planowanie rozbudowy dróg o powierzchnie i urządzenia towarzyszące












- określenie objętości czerpanych zasobów w kopalniach odkrywkowych
- określenie objętości materiałów sypkich (kruszywa, węgiel, rudy) na zakończenie okresu rozliczeniowego czasu (monitorowanie)
- inwentaryzacja przewodów napowietrznych
- inwentaryzacja obiektów zabytkowych
- pomiary inwentaryzacyjne objętości warstw: frezowanych i układanych w procesie budowy dróg – pomiar jakości wykonania prac
- modelowanie miast, wizualizacje 3D budynków, wirtualne wycieczki
- pomiary bez ingerowania w badane środowisko, w tym rekonstrukcja wypadków, katastrof budowlanych, dokumentacja miejsc zbrodni (kryminalistyka)

Czym jest skanowanie laserowe 3D?

Skanowanie laserowe 3D to metoda pomiaru polegająca na przenoszeniu rzeczywistego kształtu trójwymiarowego obiektu do postaci cyfrowej. Produktem skanowania jest chmura punktów, czyli zbiór milionów elementów stanowiących dokładny model 3D skanowanego obiektu. Skaner laserowy działa analogicznie jak tachimetr geodezyjny, z jedną tylko znaczącą różnicą – szybkości i precyzji skanowania. Skaner w ciągu jednej sekundy jest w stanie dokonać pomiaru do 500.000 pojedynczych punktów z dokładnością do 1,2 mm. Skanowanie laserowe 3D obiektu przeważnie wykonuje się z kilku stanowisk uwzględniających geometrię obiektu. Dzięki temu jest możliwość cyfrowego odtworzenia obiektu, stworzenia jego trójwymiarowego modelu bez tak zwanych cieni i martwych pól.

Z chmury punktów przy pomocy odpowiedniego oprogramowania jest możliwość stworzenia wirtualnego, trójwymiarowego modelu skanowanego obiektu. Oprócz tego otrzymane z procesu skanowania punkty danych można dalej opracowywać, w zakresie:
- orientacji wszystkich chmur punktów do jednego układu współrzędnych
- budowy trójwymiarowego modelu CAD
- tworzenia rysunków 2D – rzutów, przekroi, profili
- tworzenia bazy danych łączącej grafikę 3D z elementami opisowymi
- porównania stanu rzeczywistego z dokumentacją projektową

A dla niewtajemniczonych tachimetr geodezyjny to narzędzie pozwalające na pomiar punktów terenowych w trzech wymiarach (X, Y, Z) z wykorzystaniem zależności geometrycznych między nimi. Przeznaczony jest do pomiaru kątów poziomych, kątów pionowych oraz odległości. Współcześnie zastępowany jest przez skaner laserowy 3D.