14. Laserové skenování (letecké a pozemní)

1. 14. Laserové skenování (letecké a pozemní) Vypracovala: Kovářová Anna, H2KNE1

2. Letecké skenování • vyvinuto v 90. letech minulého století • laserový dálkoměr pevně spojený s letadlem vysílá kontinuálně pulsy z laserové diody pracující v blízkém IR spektru • vzniká 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

3. 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 frekvencích • laser 20-400 kHz • IMU 200 – 300 Hz • GPS 5 – 20 Hz • nutná interpolace dat

4. Letecké skenování • laserový paprsek je odražen od zemského povrchu, část paprsků od stromů a jiných objektů • některé laserové systémy rozpoznají první a poslední odraz vyslaného paprsku  lze určit výšku povrchů • kromě určení polohy může být určena i intenzita odraženého paprsku  každý bod se tak stává georeferencovaným obrazovým prvkem • aplikováním šedotónové stupnice  černobílý obraz území • pokud je během letu pořizován i obrazový záznam digitální kamerou (většinou středoformátovou)  využití pro trovbu ortofota

5. Letecké skenování • část paprsků projde vegetací, část se odrazí v různých úrovních porostu • v zastavěným oblastech může dojít k vícenásobnému odrazu paprsku • pro eliminaci bodů, které mají měřenou vzdálenost ovlivněnou více odrazy jsou používány speciální filtry • neposkytuje dostatek nadbytečných měření  doporučuje se mít v zájmovém území nezávislé výškové údaje

6. 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

7. Letecké skenování • výhody • vliv 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 terénu • výšky porostů • prostorové polohy elektrických vodičů a stožárů

8. Letecké skenování

9. Letecké skenování • dosah skeneru ovlivňuje • odrazivost • 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

10. 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

11. Pozemní skenování • nejsou měřeny charakteristické body jako u geodetických metod • charakteristické prvky (body, hrany) jsou získány až při zpracování dat • vzhledem k velkému počtu zaměřených bodů mluvíme o mračnu bodů • body určené v jednom skenu jsou transformovány do geodetického souřadnicového systému pomocí prostorové podobnostní transformace pomocí vlícovacích bodů • je možné spojovat jednotlivé skeny navzájem a pak teprve transformovat do geodetického systému

12. Pozemní skenování • výsledkem zpracování • drátový model objektu • 3D fotomodel se skutečnou nebo umělou fototexturou • dosah skenerů • závisí na odrazivosti ploch (odrazivost 80% (bílá omítka) dosah 2x větší než u 40% odrazivosti (beton)) • vlícovací body • rovinné reflexní i nereflexní terče • menší prostorové objekty charakteristického tvaru (kužel, polokoule, koule)

13. Pozemní skenování • postup měření a vyhodnocení • rekognoskace měřeného objektu a okolí • volba stanovisek pro skenování • signalizace a zaměření vlícovacích bodů • skenování • spojování 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)

14. 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

15. 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 přesnosti • praktické aplikace jsou velmi podobné aplikacím blízké fotogrammetrie • zaměření stavebních objektů – dokumentace fasády, měření deformací konstrukcí • zaměření lomů, skalních stěn, skládek, podzemních prostor • dokumentace památek, soch, využití v archeologii • zaměření technologických celků, potrubní systémy, trafostanice, …

16. Pozemní skenování • nejznámější výrobci (firmy) • OPTECH – skener ILRIS 3D • LH Systéme • Riegel – skener LMS Z360

17. skenovací totální stanice • laserový skener může v některých aplikacích zastoupit motorizovaná totální stanice s bezhranolovým dálkoměrem • výhody: • výrazně levnější, • univerzální (i jiná geodetická měření), • měří přímo v souřadnicové soustavě • nevýhody: • pomalé, desítky bodů za minutu, vhodné na skalní masivy, lomy

18. Děkuji za pozornost