Опыт воздушного лазерного сканирования в Беларуси с LiDAR AA450 и БПЛА Matrice 300

SV-VELOR
10 мар. 2023 г.
3 мин. чтения

В целях изучения возможностей воздушного лазерного сканирования, а также возможности применения его в практических целях, ОАО «Белгорхимпром» пригласил ООО «СВ ВЕЛОР» и ООО "Центр промышленных беспилотных решений «Коптер Бай» выполнить тестовые полеты на производственных площадках в городе Солигорске.

Для проведения демонстрации, учитывая потребности Заказчика, для выполнения задачи нами был выбран лазерный сканер CHCNav AA450.

AlphaAir450 является лучшим воздушным лазерным сканером, оснащенным LiDAR Livox, встроенной камерой 26 Мп, позволяющей сканер одновременно выполнять и фотограмметрию.

В качестве "носителя" был выбран популярный и зарекомендовавший себя БПЛА DJI Matrice300.

Выбор площадок съемки был обусловлен рядом особенностей, отражающих основные проблемные для обследований и изысканий места по объектам промышленного назначения.

1) Особенностью здания дробления с прилегающей территорией является наличие многоэтажных зданий и сооружений, а также большое разнообразие сложных наземных и подземных коммуникаций.

2) Особенностью участка шламохранилища №3 является наличие густой высокотравной растительности, массива лесной растительности, гидрологических сооружений, а также рельефа с большим перепадом высот.

Сканирование выполнялось воздушным лазерным сканером CHCNAV ALPHAAIR 450, установленном на промышленном квадрокоптере DJI Matrice 300 RTK, на высоте 75 м.

Обработка данных выполнялась в программном обеспечении CoPre и CoProcess. Шумность облака точек в пределах 10...130 мм (в среднем 50...100 мм).

Заказчиком были отмечены следующие плюсы:

Возможность получения данных по объектам с высоты (в том числе фото- графий с высокой разрешающей способностью);
Возможность фотограмметрии в CoPre на уровне с профессиональными камерами;
Более детальная информация об объекте по сравнению с классической ин- женерно-топографической съемкой;
Возможность получения данных по рельефу местности сквозь растительность с необходимой точностью, а также в труднодоступных и опасных для человека местах;
Относительно низкое время полевых работ;
Эффективность данной технологии для быстрого получения облака точек при съемке масштабной площадки.

Но безусловно есть и минусы:

Низкая детализация отражающих поверхностей объекта;
Невозможность работать внутри зданий, сооружений, шахт;
Необходимость получения разрешения на полет квадрокоптера;

ree — Общий вид облака точек, полученного со сканера AA450

Видеопример облака точек здания дробления

Видеопример облака точек шламохранилища

Визуальное сравнение облаков точек

Для визуального сравнения различных технологий 3D съёмок (наземного лазерного сканирования, воздушного лазерного сканирования, аэрофотограмметрии) было отобрано девять основных характерных участков площадок сканирования, имеющих различное покрытие, расположенных в горизонтальных и вертикальных плоскостях.

Примечания: - сшивка облаков точек производилась в программном обеспечении Leica Cyclone; - облака точек рассматриваются на срезе шириной 50 мм; - голубым цветом обозначено облако точек НЛС; - синим цветом обозначено облако точек АФГМ; - фиолетовым цветом обозначено облако точек ВЛС.

ree — Асфальтное покрытие площадки цеха дробления

ree — Сравнение на примере бордюрного камня площадки цеха дробления

ree — Сравнение на примере кровли здания цеха дробления

ree — Сравнение на примере грунтового покрытия проезда площадки шламохранилища

ree — Сравнение на примере трубопровода площадки шламохранилища

Визуальное отображение облака точек ВЛС на примере кустарной растительности площадки шламохранилища

Примечания: - облака точек рассматриваются на срезе шириной 100 мм; - фиолетовым цветом обозначено облако точек ВЛС; - на облаке точек видим частично рельеф местности за счет точек, которые попали в просветы кустарной растительности. - точки облака на поверхности воды частично отсутствуют из-за её высокой отражательной способности.

ree — Кустарная растительность площадки шламохранилища

Визуальное отображение облака точек ВЛС на примере водной поверхности площадки шламохранилища

ree — Водная поверхность площадки шламохранилища

Сопоставление данных облака точек, полученных по технологии ВЛС с данными топографической съемки

Для контроля и оценки точности облака точек, полученного сканером CHCNAV ALPHAAIR 450, использовалась топографическая съёмка по участку шламохранилища №3, выполненная в августе 2022 года, а также контрольные точки, отснятые GNSS приёмником CHCNav i50 в момент выполнения воздушного лазерного сканирования.

При сравнении двух съёмок разбежка составила:

- На четких контурах до 100 мм в плане и высоте;

- на нечетких контурах до 130 мм в плане и высоте.

Согласно п.5.7.13 СН1.02.01-2019 «Инженерные изыскания для строительства» - точность планового положения четких контуров не должны превышать 0,5 мм, а в залесенных районах – 0.7 мм в масштабе создаваемого плана, также согласно п.5.7.14 СН 1.02.01-2019 «Инженерные изыскания для строительства» - точность высотного положения, определяемая на характерных точках рельефа, не должна превышать 1/3 принятого сечения рельефа.

Полученное облако точек в плановом и высотном положении имеет расхождение с инженерно-топографическим планом в пределах 5-8 см. Полученная точность соответствует вышеперечисленным требования СН 1.02.01-2019.

Таким образом, использование воздушного лазерного сканирования крайне эффективно для проведения топографических работ.