Виды геодезических измерений

К дронам крепят цифровые фотокамеры и получают с их помощью:цифровые 3D-модели местности и рельефа;фотосхемы и фотопланы при аэрофотосъемке;ортофотопланы, топографические планы.Беспилотники и квадрокоптеры для геодезических измерений оснащены встроенными или выносными геодезическими платами-приёмниками. Для картографирования местности маршрут съёмки планируют между специальными опорными точками.Среди преимуществ беспилотников и квадрокоперов как инструментов фотограмметрического метода геодезических измерений:система точного позиционирования;автоматизация маршрута съёмки;возможности крепления полезной нагрузки;работа в неблагоприятных погодных условиях;возможность использования при низких температурах;умное распределение энергии;длительность пребывания в воздухе;наличие автопилота;компактность.Таким способом определяют координаты объектов, создают фотографии местности. При помощи цифровой камеры и GPS-приёмника определяются все данные для построения топографии местности. Используемые приборы: беспилотники, цифровые камеры, GPS-приёмники, геодезические платы, опорные точкиЛазерное сканирование [19] – это метод, позволяющий создать цифровую модель окружающего пространства, представив его набором точек с пространственными координатами. Основное отличие от ЭТ – гораздо бóльшая скорость измерений, наличие сервопривода, автоматически поворачивающего измерительную часть прибора как в горизонтальной, так и в вертикальной плоскостях и самое главное – скорость (от 5000 измерений в секунду) и плотность (до десятков точек на 1 см2 поверхности). Полученная после измерений модель объекта представляет собой гигантский набор точек (от сотен тысяч до нескольких миллионов), имеющих координаты с точностью в несколько миллиметров. Суть технологии лазерного сканирования [20] заключается в определении пространственных координат точек поверхности объекта. Это реализуется посредством измерения расстояния до всех определяемых точек с помощью лазерного безотражательного дальномера.На протяжении нескольких последних лет в практику топографо- геодезического производства внедряется технология наземного лазерного сканирования. В основу трехмерных лазерных сканеров (ТЛС) положен принцип безотражательного измерения расстояний. Принципиально схему ТЛС можно представить в виде двух блоков: лазерного дальномера и сканирующего модуля или блока развертки лазерного луча. Лазерный дальномер адаптирован для высокой частоты измерений и позволяет измерять расстояния до точек объекта импульсным, фазовым или триангуляционным методом. Сканирующий модуль представляет собой оптико-механическую систему, которая позволяет отклонять луч лазера в заданном направлении, а также измерять с высокой точностью значения горизонтальных и вертикальных углов приемо-передающего тракта дальномера.В простейшем случае принцип работы лазерного сканера состоит в следующем. Источник лазерного излучения генерирует импульс, который проходит через систему линз и зеркал и направляется в сторону объекта. Сигнал, отраженный от объекта, фиксируется приемником, с помощью микрокомпьютера вычисляется расстояние от сканера до объекта. Изменяя направление лазерного луча можно получить информацию о каждой точке объекта.Суть наземного лазерного сканирования (НЛС) заключается в измерении множества точек, принадлежащих поверхности исследуемого объекта, с помощью лазерной сканирующей системы (лазерного сканера или лидара). Независимо от типа прибора и прилагаемого к нему ПО, результирующими данными полевых работ и первичной обработки является трехмерная точечная модель(скан, облако точек) исследуемого объекта, представляющая множество точек с известными координатами X, Y, Z.Прибор, реализующий на практике приведенную технологию измерений, называется лазерным сканером. Результатом работы сканера является множество точек с вычисленными трехмерными координатами. Такие наборы точек принято называть облаками точек или сканами. Обычно количество точек в одном облаке может варьировать от нескольких сотен тысяч до нескольких миллионов. Все управление работой прибора осуществляется с помощью портативного компьютера со специальным ПО. Полученные значения координат точек из сканера передаются в компьютер и накапливаются в специальной базе данных. Лазерные наземные сканеры часто классифицируют по принципу определения пространственных координат [19] на импульсные, фазовые и триангуляционные. В импульсных сканерах реализован метод определения расстояний, основанный на точном определении времени прохождения импульса до цели и обратно. Так как в этом методе используется световой импульс для непосредственного измерения расстояния, то главное достоинство таких сканеров – в большой дальности измерений (несколько сотен метров). Дальность действия фазовых сканеров ограничена 100 м. В сканерах этого типа расстояние определяется на основе измерения сдвига фаз излучаемого и отражённого сигналов. Поскольку в этом методе используется модулированный световой сигнал, для определения расстояния, в отличие от импульсного метода, большой мощности лазера не требуется, поэтому расстояния могут быть измерены с ошибкой в несколько мм. Скорость измерений фазовых сканеров на несколько порядков (1-2) превосходит скорость импульсных сканеров. Триангуляционный метод реализован в высокоточных сканерах. Конструктивной особенностью сканеров такого типа является то, что излучатель и приёмник сигнала разнесены на известное расстояние (базис). Такие сканеры позволяют достичь точности измерений в десятые и даже сотые доли миллиметра, но на коротких дистанциях (в несколько метров).Можно выделить четыре основных вида лазерного сканирования.1. Каркасное (обзорное) сканирование. Выполняется «дальнобойными» сканерами и сканерами средней дальности. Как правило, это сканирование не высокой плотности и детализации. Средняя плотность облака точек составляет 5-7 см. Такое сканирование охватывает преимущественно крупные объекты и дает представление об их общих габаритах, типах конструкций и инженерных сооружений, расположенных на промышленной площадке. Как правило, в таком облаке присутствуют теневые зоны (зоны, находящиеся за объектами где отсутствуют измерения). В таких зонах вполне могут скрыться некоторые полезные объекты. В массиве измерений (облаке точек) гарантировано присутствуют объекты порядка 1 м. Данный вид сканирования выполняется как основа для более детального сканирования, а так же может использоваться как самостоятельный вид работ, там где не нужна высокая детализация отображения объектов: основа для составления или обновления генплана, создания обзорных 3D ГИС моделей, визуализация и т.п.2. Локальное сканирование. Выполняется на небольшом участке промышленного объекта, когда нет необходимости сканировать весь объект. Например, при необходимости демонтажа и замены лишь одного трубопровода. В этом случае фазовыми сканерами детально сканируется лишь исследуемый трубопровод, его опоры, подвесы и для обстановки – прилегающая зона в несколько метров.3. Тотальное сканирование. Детальная и сплошная съёмка выполняется быстрыми фазовыми сканерами «ближнего боя». Представляет собой наиболее полное и детальное сканирование всего объекта. Измерения со сканера покрывают порядка 95% поверхности объекта. Сканер устанавливается на всех площадках и уровнях объекта, а так же в любом месте, где это необходимо для съемки и технологически возможно. Тотальное сканирование позволяет со всех сторон покрыть измерениями все детали и элементы объекта. Позволяет практически полностью исключить наличие теневых зон. В облаке точек будут присутствовать все, даже самые незначительные объекты. Данный вид сканирование успешно применяется в процессе выполнения работ по контролю за строительством  и  как исполнительная 3D съемка в интересах проекта по реконструкции объекта.4. Сканирование средней детализации. Такой вид сканирования заказывается в целях мнимой экономии. В техническом задании устанавливается ограничение предметного интереса. Например, такой набор: «сканированию подлежат трубопроводы диаметром от 114 мм. и более; металлоконструкции – только несущие; остальные элементы лишь в случае, если хоть один их габаритный размер превышает 200 мм.Кроме того, выделяют наземное, наземное мобильное и воздушное мобильное лазерное сканирование.Таким образом, применяют как традиционные, так и современные методы измерений.ЗАКЛЮЧЕНИЕВ курсовой работе выполнен анализ видов геодезических измерений.Показано, что геодезические измерения используются в разных областях жизнедеятельности людей: в строительстве, землеустройстве, кадастре, геологии, добыче полезных ископаемых, картографии и др.Геодезические измерения имеют расширенную классификацию по назначению;точности;объёму;характеру получаемой информации;инструментальной природе получаемой информации;взаимозависимости результатов измерений.Чаще всего выделяют геодезические измерения по точности (высокоточные, точные, технические) и по назначению.В работе детально рассмотрены геодезические измерения по назначению. Отдельно рассмотрены цели, методы и инструменты для выполнения угловых, линейных, высотных и координатных геодезических измерений.В связи с развитием новой геодезической техники выполнен обзор современных способов геодезических измерений, таких как спутниковые геодезические измерения, лазерное сканирование, аэрофотосъемка с использованием цифровых камер и БПЛА. Данные методы позволяют автоматизировать не только процесс измерений, но и последующую обработку полученных результатов.СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ1. Грибкова Л.А,, Морозов А.А, Особенностиприменениясовременныхгеодезическихприборов и технологий при строительстве зданий и сооружений // НаучныетрудыКубГТУ.- 2016. - № 5. – С. 95-105.2. Lee Kent D. Russian data illuminate world mapping / Lee Kent D, A. Shumakov // Imaging Notes. - 2014. - P. 16-19.3. Taylor D.R.F., Lauriault T. Developments in the Theory and Practice of Cybercartography. Volume 5: Applications and Indigenous Mapping. - 2nd Ed. – Elsevier, 2014. XVI, 364 p.4. Гольдберг Г. Прошлое и настоящее цифровой фотограмметрии // Электронный ресурс, режим доступа: http://www.racurs.ru/?page=4645. Панапин В.А. Использование данных космической съемки при разработке и корректировке градостроительной документации // Геопрофи. – 2015. - № 1. – С. 20-25.6. Безменов В.М. Площадь участка, ошибка стоимости земельного участка и ее связь с ошибкой координирования точек границы. Базовый масштаб съемки // [Электронный ресурс]; режим доступа: http://www.np-okirt.ru/kadastrovomu-inzheneru/stati/ploshchad-uchastka-shibka-stoimosti-zemelnogo-uchastka-i-eye-svyaz-s-oshibkoy-koordinirovaniya-toche/7. Варфоломеев А.Ф., Шадрин К.А. Геодезический контроль геометрических параметров антенно-мачтовых сооружений // Огарев-Online. – 2015. - № 24 (65). – с. 11-20.8. Amon, Ph. Uav Based Laser Scanning For Monitoring Applications And Challenging, Complex Surveying Tasks / Ph. Amon, U.Riegl, P.Rieger // [Электронный ресурс]; режим доступа: http://www.darlingltd.com. - Загл. с экрана.9. Вальков, В.А. Геодезические наблюдения за процессом деформирования высотных сооружений с использованием технологии наземного лазерного сканирования: дисс. … канд. техн. наук [Текст]. – Санкт-Петербург: Национальный минерально-сырьевой университет «Горный», 2015. – 158 с.10. Алексенко А. Г. Проектирование маркшейдерско-геодезических сетей с учетом параметров надежности / А. Г. Алексенко, А. В. Зубов // Маркшейдерский вестник. – 2014. – №5. – С. 31-33.11. Фидарова Т.А. Обеспечение качества данных об объектах недвижимости как составная часть задач обеспечения социально-экономического развития страны // Вестник Росреестра. – 2014. - № 3(21). – С. 25-27.12. Никонов А.В. Квоспросу о точности обратной линейно-угловой засечки на малых расстояниях // Интерэкспо-Гео Сибирь. – 2015. – С. 18-25.13. Крыленко В.В. применение оборудования ГНСС LEICA GEOSYSTEMS в научных исследованиях // Геопрофи, 2013. - № 5. – С. 15-19.14. Гура Д.А. Разработка методов исследования электронных тахеометров в условиях производства для оценки и повышения точности измерения горизонтальных углов: дисс. … канд. техн. наук: Краснодар: Кубанский государственный технологический университет, 2016. – 181 с.15. Постановлением Правительства РФ от 03.03.2007 № 139 «Об утверждении Правил установления местных систем координат» ( с изм. и доп. от 27.08.2014) // [Электронный ресурс]; режим доступа: http://base.garant.ru/12152317/.16. ГКИНП-02-033-82. Инструкция по топографической съемке в масштабах 1:5000, 1:2000, 1:1000 и 1:500 [Электронный ресурс]; режим доступа: http://www.bestpravo.ru/sssr/gn-dokumenty/c5v.htm. - Загл. с экрана.17. Савиных В.П., Автоматизация высокоточных измерений в прикладной геодезии. Теория и практика / Под ред. В.П. Савиных - М.: Академический Проект, 2020. - 394 с.18. Клюшин Е.Б., Гайрабеков И.Г., Маркелова Е.Ю., Шлапак В.В. Спутниковые методы измерений в геодезии. Часть 3 Учебное пособие. Москва. 2015 г. [Электронный ресурс] http : //ggspb.org/inzhenerno-geodezicheskie -izyskaniya/sputnikovye -izmereniya/19. Лазерное сканирование. Каталог компании «Навгеоком», 2006. 20. Наземное лазерное сканирование. Введение в технологию. [Электронный ресурс]. Режим доступа: http://www.gsi.ru/catalog.php?id=1