LIDAR, zastosowanie w geodezji i budownictwie

W ostatnich latach ogromną popularność zdobywa technologia LIDAR. Jest to rewolucyjna technologia, która ma szerokie zastosowanie w różnych dziedzinach, także w tych, w których IWING wspiera swoich Klientów. Z tego artykułu dowiesz się, czym jest LIDAR, jak wykorzystujemy go do naszych opracowań i jakie jest jego zastosowanie w geodezji i budownictwie. Dzielimy się też naszym doświadczeniem przy doborze profesjonalnego statku bezzałogowego i osprzętu do wykonywania skaningu lotniczego, czyli ALS (Airborne Laser Scanning).

LIDAR

Lidar to akronim od angielskiego wyrażenia Light Detection and Ranging. W praktyce sprowadza się to do urządzenia łączącego w sobie ruchomy dalmierz laserowy z jednostką IMU (ang. Inertial Measuring Unit – inercyjny system nawigacji). System ten emituje wiązkę światła laserowego w kierunku badanego obiektu, a następnie dokonuje pomiaru odbicia za pomocą czujnika. W ten sposób pozyskuje dane dotyczące odległości i kierunku do obiektu i intensywności odbicia lub kilku odbić. Innymi słowy LIDAR działa podobnie jak radar, który zamiast mikrofal, wykorzystuje światło lasera. Przy zastosowaniu systemu mobilnego istotny jest też odbiornik GPS, który pozwala na zorientowanie pomiarów obiektu lub terenu w układzie współrzędnych geodezyjnych (georeferencja).

W zależności od tego, z jakiego miejsca dokonujemy pomiaru systemem LIDAR, wyróżniamy:

• satelitarne skanowanie laserowe – SLS (Satellite Laser Scanning)
• naziemne skanowanie laserowe – TLS (Terrestrial Laser Scanning)
• skanowanie laserowe z platform mobilnych – MLS (Mobile Laser Scanning)
• skanowanie lotnicze – ALS (Airborne Laser Scanning)

W tym artykule skupimy się na wykorzystaniu skaningu laserowego w budownictwie i geodezji. Najwięcej uwagi przyłożymy do stosowanej przez nas metody skaningu laserowego z pułapu lotniczego, wykonywanego za pomocą profesjonalnych dronów.

Szerokie zastosowanie systemów LIDAR

Systemy LIDAR znajdują szerokie zastosowanie w wielu dziedzinach życia, nauki i przemysłu. Tego typu detekcji poddawane są obiekty statyczne oraz dynamiczne, naturalne i sztuczne. Użyciem technologii LIDAR zainteresowane są ośrodki badawcze, geodeci, służby administracji państwowej, przedsiębiorcy a coraz częściej osoby prywatne. LIDAR służy do generowania numerycznego trójwymiarowego modelu terenu i obiektów. Czy wiedziałeś, że technologia LIDAR wkroczyła również do technologii telefonów komórkowych, a także jest podstawowym elementem pojazdów autonomicznych? Zobacz, w jakich branżach wykorzystywana jest ta technologia.

Skaning w meteorologii

W meteorologii skaning laserowy wykorzystywany jest m.in. do określania przejrzystości, a także wilgotności i gęstości powietrza. Przy jego wykorzystaniu badane są chmury oraz stopień i zakres zanieczyszczenia powietrza.

Batymetria laserowa

Lotnicza batymetria laserowa wykorzystywana jest do badania dna zbiorników wodnych za pomocą systemów lotniczego skanowania. LIDAR podwodny pozwala na przykład przeprowadzić detekcję punktów leżących na dnie morza, określić rodzaj dna i pozyskać dane pomiarowe do analiz batymetrycznych.

Skanowanie laserowe w archeologii

Z uwagi na zalety skaningu laserowego (m.in. bezinwazyjność oraz możliwość „przenikania” przez warstwę roślinności), wykorzystywany jest on do rozpoznawania oraz weryfikacji stanu zachowania i występowania stanowisk archeologicznych.

Profesjonalne zarządzanie nieruchomościami

Dysponując narzędziami do skaningu laserowego, możesz w łatwy sposób przeprowadzać inwentaryzację budynków wewnątrz, na zewnątrz i ich otoczenia. Przy wykorzystaniu takich danych powstać może szczegółowa dokumentacja do przetargu, prac budowlanych i remontowych lub tzw. „cyfrowy bliźniak”. Coraz więcej firm zleca też wykonanie wirtualnej wycieczki po obiektach np. przy wykorzystaniu okularów VR.  

LIDAR w geodezji i budownictwie

LIDAR znajduje swoje szerokie zastosowanie w geodezji i budownictwie. Chmury punktów ze skaningu lotniczego są następnie przetwarzane do numerycznych modeli terenu oraz numerycznych modeli pokrycia terenu. Na tej podstawie przeprowadza się złożone analizy przestrzenne. Wykorzystywane są one w inżynierii lądowej, a także melioracji, hydrotechnice, górnictwie odkrywkowym i wielu innych gałęziach przemysłu.

Korzyści wynikające z zastosowania technologii LIDAR

Technologia LIDAR oferuje wiele korzyści w stosunku do tradycyjnych metod geodezji i kartografii. Jedną z największych zalet jest dokładność zbieranych danych. Dzięki tej metodzie zebrane dane są dokładniejsze niż w przypadku tradycyjnych metod geodezji i kartografii.

Inną zaletą skaningu laserowego jest jego szybkość. Może zbierać dane znacznie szybciej niż tradycyjne metody, co czyni go idealnym dla aplikacji, które wymagają szybkiego zbierania danych.

LIDAR oferuje również lepsze bezpieczeństwo niż tradycyjne metody. Może być stosowany do zbierania danych bez narażania ludzi w niebezpiecznych środowiskach, takich jak na placach budowy.

Wreszcie, jest on mniej kosztowny niż tradycyjne metody. To czyni go atrakcyjną opcją dla wielu zastosowań, które wymagają dokładnego zbierania danych.

Zastosowanie modeli przestrzennych (3D) terenu

Jeżeli pracujesz w budownictwie, to szybko docenisz możliwość wykorzystania modeli przestrzennych, wykonanych za pomocą profesjonalnego skaningu z pułapu lotniczego.

Na podstawie tych danych dokładniej zaprojektujesz i zorganizujesz roboty ziemne. W łatwy sposób i z dużą dokładnością określisz objętość mas ziemnych. Otrzymasz też pomiar sytuacyjno-wysokościowy szczegółów terenowych od I do III klasy dokładności. Modele 3D terenu pozwalają w prosty sposób tworzyć i aktualizować mapy oraz analizy przestrzenne. Możesz też uzyskać dowolne przekroje i profile terenu. Zobacz więcej

Zastosowanie modeli przestrzennych (3D) budynków

Modelowanie trójwymiarowe budynków za pomocą skaningu laserowego polega na wykonaniu gęstych chmur punktów i przetworzeniu ich do dokładnych modeli 3D. Modele takie mogą być tworzone w formie bardzo szczegółowej siatki z realistycznymi teksturami. Pozyskane w ten sposób dane dają szerokie możliwości wykorzystania do takich celów jak inwentaryzacja budynków i obiektów inżynierskich. Skaning laserowy umożliwia przeprowadzenie szczegółowej kontroli stanu technicznego obiektów do których dostęp jest utrudniony lub niekiedy niemożliwy. Ponadto, wykorzystanie technologii ALS daje możliwość dokładnego odwzorowania obiektów o skomplikowanej geometrii, których pomiar tradycyjny byłby czaso- i kosztochłonny. Modele 3D ze skaningu lotniczego i naziemnego są obecnie powszechnie wykorzystywane jako baza do tworzenia realistycznych i niepowtarzalnych tekstur do gier komputerowych.

Wykorzystanie systemów skaningu laserowego w naszych opracowaniach

Dla naszych Klientów wykonujemy modele przestrzenne terenu oraz budynków. Jednym z przykładów jest wykonywanie pomiarów inwentaryzacyjnych (chmury punktów, numeryczne modele terenów). Do głównych korzyści należy szybki dostęp do aktualnych danych, jaki potrafimy zagwarantować ograniczając ilość prac polowych. Wykorzystanie profesjonalnych dronów pozwala na optymalizację kosztów i zwiększenie bezpieczeństwa operacji. Wykonanie odczytów LIDARem wykonujemy z pułapu lotniczego nalotami z niskiego pułapu, a to pozwala wyeliminować wpływ zachmurzenia na przebieg procesu odczytu danych. Pomiar odbywa się w sposób bezinwazyjny, bez zakłócania pracy na budowie lub na terenie kopalni odkrywkowej. Olbrzymią zaletą tej metody jest również możliwość pozyskiwania jednolitych danych dla dużych obszarów do 15 km w ciągu jednego dnia.

Inwentaryzacja postępu robót ziemnych – realizacja IWING

W ramach przykładowego zadania związanego z budową drogi S5 w okolicach Żmigrodu wykonaliśmy pomiary mas ziemnych i kruszywa. Na zlecenie nadzoru budowlanego przeprowadzaliśmy inwentaryzację postępu robót, a także pozwoliliśmy efektywnie monitorować zgodność wykonywanych prac z projektem.

Długość odcinka, na którym przeprowadzaliśmy operacje pobierania danych wynosiła 3,5 km, a szerokość 200m. Wykonaliśmy i opracowaliśmy numeryczny model terenu oraz ortofotomapę. Wysoką jakość danych zagwarantowały wykorzystane przez nas urządzenia zapewniające wielkość piksela 3cm oraz dokładność bezwzględną opracowania: X,Y,Z równe 5 cm.

Dobór profesjonalnego statku bezzałogowego i systemu LIDAR

Stale udoskonalamy nasze zasoby do wykonywania specjalistycznych zleceń dla naszych Klientów. Dowodem tego jest ogłoszony przez nas przetarg na zakup kolejnego drona wraz z systemem LIDAR. Bazując na wieloletnim, praktycznym doświadczeniu, zdecydowaliśmy się na zakup jednostki bezzałogowca, posiadającej konkretne parametry w zakresie wykonywanej operacji nalotu, a także pozyskiwania danych.

Optymalnym układem w tym przypadku jest dron płatowiec, posiadający zdolność do pionowego startu i pionowego lądowania – płatowiec VTOL.

Do głównych parametrów optymalnego systemu LIDAR należeć będzie w szczególności:

• Rejestracja min. 3 odbić,
• IMU + GNSS + oprogramowanie do postprocessingu,,
• kamera RGB do kolorowania chmury punktów,
• dokładność pomiaru z pułapu 100 m – 5cm,
• możliwie szeroki zakres gęstości chmury punktów: 50-500 /m2

Kliknij teraz więcej informacji i przeczytaj na temat tego systemu w naszym ogłoszeniu przetargowym.

Planujesz zlecenie wykonania modelu 3D? A może planujesz zakup profesjonalnego systemu do samodzielnego wykonywania tego typu zadań. Skontaktuj się z nami. Chętnie odpowiemy na Twoje pytania.

Należymy do Polskiej Izby Systemów Bezzałogowych.

Zapraszamy!