ОСОБЕННОСТИ ОБРАБОТКИ ЛАЗЕРНЫХ ДАННЫХ, ПОЛУЧАЕМЫХ СВЕРХЛЕГКИМИ СИСТЕМАМИ (НА ПРИМЕРЕ СКАНИРУЮЩИХ СИСТЕМ АГМ)

В последнее десятилетие активнее начинают применять новый тип сбора данных. Лазерное сканирование – это один из самых современных видов съёмки, позволяющих получить информацию о местности. По данным лазерного сканирования выполняют построение топографических планов, трёхмерных моделей. С их помощью можно решать задачи, связанные с управлением территорий. Также метод находит применение в строительстве, архитектуре, нефтегазовой отрасли, электроэнергетике, организации управление.

Отдельно можно выделить такие пункты, как обновление генерального планирования муниципальных объектов, мониторинг зелёных насаждений и строительства различных архитектурных объектов. Для решения подобных задач требуется использовать алгоритмы и методы для оперативной и достоверной оценки изменений, происходящих на местности.

Предметом исследования дипломной работы стала технология полного цикла сбора данных и их последующей обработки. Объектом исследования являются данные лазерного сканирования территории главного корпуса Кубанского Государственного университета. Целью работы являлось создание цифровой модели местности. Основными задачами для реализации поставленной цели было изучение программного обеспечения для сбора информации и обработки данных, описание одной из технологий классифицирования точек лазерного сканирования, а также применение навыков, полученных в процессе освоения образовательной программы.

Применение систем лазерного сканирования дают преимущество во времени при выполнении технологического цикла изысканий. Одной из разновидностей является воздушное лазерное сканирование с помощью беспилотных летательных аппаратов. Работа призвана разобраться с особенностями обработки лазерных данных, выявить методику их обработки и должна послужить хорошей стартовой площадкой для последующего всеобщего развития технологий лазерного сканирования в целом.

Введение. 4

1 Технология лазерного сканирования. 6

1.1 Основы лазерного сканирования. 6

1.2 Типы лазерного сканирования. 8

  1.2.1 Мобильное лазерное сканирование. 8

  1.2.2 Наземное лазерное сканирование. 10

  1.2.3 Воздушное лазерное сканирование. 11

  1.2.4 Съемка с БПЛА.. 13

1.3 Сравнение типов лазерного сканирования. 14

1.4 Используемый вид сканирования с помощью БПЛА.. 15

1.6 Алгоритм проведения работ по лазерному сканированию.. 17

1.7 Особые условия работ. 18

1.8 Нормативная база. 20

2 Используемое оборудование и ПО. 22

  2.1 Используемое оборудование и его характеристики. 22

  2.1.1 GNSS-приемник Trimble R10. 22

  2.1.2 Сканер АГМ-Системы МС-3. 23

  2.1.3 Фотокамера Sony Alpha ILCE-6000. 27

  2.1.4 Гексокоптер DJI Matrice 600 Pro. 28

2.2 Используемое программное обеспечение. 30

  2.2.1 Universal Ground Control Software (UgCS) 30

  2.2.2 Inertial Explorer 31

  2.2.3 MicroStation V8 семейства TerraSolid. 32

  2.2.4 AGMScanWorks. 34

3 Сбор и обработка лазерных данных. 36

3.1 Воздушно-лазерное сканирование и аэрофотосъемка. 36

  3.1.1 Создание плана полета БПЛА в UgCS. 36

  3.1.2 Полет БПЛА по маршруту UgCS. 41

3.2 Обработка данных. 42

  3.2.1 Подготовка исходных данных. 43

  3.2.2 Создание проекта. 44

  3.2.3 Получение решения траектории. 46

  3.2.4 Анализ качества полученного решения траектории. 48

  3.2.5 Экспорт решения в AGM ScanWorks 49

   3.2.6 Вывод точек лазерных отражений. 49

  3.2.7 Настройки вывода данных. 50

   3.2.8 Утилиты.. 52

  3.2.9 Обработка данных в Microstation V8 с модулем Terrasolid. 52

Заключение. 61

Список использованных источников 61

1 Артемьев А.А. Применение ГИС при оценках геоэкологического состояния крупного равнинного водохранилища федерального значения (на примере Иваньковского) // Геоинформационное картографирование в регионах России: Материалы III Всероссийской научно-практической конференции. 2011. С. 11–14.

2 Гедымин А.В. Картография с основами топографии: учебник для студентов геогр. фак. / А.В. Гедымин, Г.Ю. Грюнберг, Н.А. Лапкина, М.В. Студеникин. М: Просвещение, 1999. – 248 с.

3 Геоинформационный портал ГИС-Ассоциации : офиц. сайт. –  URL: http://www.gisa.ru. (дата обращения: 18.02.2022).

4 Геоинформационные системы А.А. Артемьев : офиц. сайт. – URL: https://core.ac.uk/download/pdf/84905625.pdf (дата обращения: 08.03.2022).

5 Инструкция по топографической съёмке в масштабах 1:5000, 1:2000, 1:1000 и 1:500 / ГУГК при СМ СССР. – М.: Недра, 1985. – 52 с.

6 Комиссаров А. В. и др. Наземное лазерное сканирование // Новосибирск: СГГА. – 2009. – С. 261.

7 Компания «АГМ Системы»: офиц. сайт. – URL : https://www.agmsys.ru/  (дата обращения: 02.04.2022).

8  Компания DJI, создатель беспилотных летательных аппаратов »: офиц. сайт.  –  URL : https://dl.djicdn.com/ (дата обращения: 02.04.2022).

9  Кузьмина Н.А., Чурилова Е.А., Колосова Н.Н. Картография с основами топографии. – М.: Дрофа, 2006. – 45с. 

10 Лазерное сканирование: офиц. сайт. – URL: https://geopriz.ru/services/lazernoe-skanirovanie/, свободный. – Загл. с экрана. (дата обращения: 19.05.2022).

11 Лазерное сканирование: офиц. сайт. – URL: https://sovzond.ru/services/laser-scanning/ (дата обращения: 22.04.2022).

12 Медведев В.И., Сарычев Д.С., Скворцов А.В. Предварительная обработка данных мобильного лазерного сканирования в системе IndorCloud // САПР и ГИС автомобильных дорог. 2014. № 2(3). с. 66−76. DOI: 10.17273/CADGIS.2014.2.11

13 Поляков В.Г Картография с основами топографии: Учеб. пособие для студентов пед. институтов / Под ред. Г.Ю. Грюнберга. М., 1991. - 368 с.

14 Порядок использования воздушного пространства РФ беспилотными воздушными судами: офиц. сайт. – URL: https://favt.gov.ru/poryadok-ispolzovaniya-bespilotnyh-vozdychnih-sudov (дата обращения 03.05.2022).

15 Применение лазерного сканирования при информационном моделировании зданий: офиц. сайт. – URL: https://www.prin.ru/articles/primenenie_lazernogo_skanirovaniya_pri_informacionnom_modelirovanii_zdanij (дата обращения: 20.05.2022).

16  Российская Федерация. Постановления правительства. О правилах учёта БПЛА № 658: [принят постановлением Правительства 25 мая 2019 г. : Одобрен председателем Правительства 25 сентября 2019 г.] – Официальный интернет-портал правовой информации.

17 Самодумкин C.А. Интеллектуальные геоинформационные системы // Матер. Междунар. науч.-техн. конф. “Открытые семантические технологии проектирования интеллектуальных систем”. – Минск, 2011. – с. 521–525.

18 Середович В.А.  Геоинформационные системы (назначение, функции, классификация). / В.А. Середович, В.Н. Клюшниченко, Н.В. Тимофеева. – Новосибирск: СГГА, 2008. – 128 с.

18 Сравнение пригодности данных воздушного лазерного сканирования и аэрофотосъемки с БПЛА для обеспечения проектных: офиц. сайт. – URL: https://russiandrone.ru/publications/sravnenie-prigodnosti-dannykh-vozdushnogo-lazernogoskanirovaniya-i-aerofotosmki-s-bpla-dlya-obespech/ (Дата обращения: 22.05.2022)

19 Технологии будущего: офиц. сайт. – URL: https://sovzond.ru/press-center/articles/gis-mapping/5651/ (дата обращения: 21.05.2022).

20 Условные знаки для топографических планов масштабов 1:5000, 1:2000, 1:1000 и 1:500 / ГУГК при СМ СССР. – М.: Недра, 1989. – 286 с.

21 Чурилова Е.А., Колосова Н.Н. Картография с основами топографии: Практикум. – М.: Дрофа, 2006. – 156с.

22 Шандыбина Г.Д., Парфенов В.А. Информационные лазерные технологии. Учебное пособие. СПб: СПбГУ ИТМО, 2008, 93 с

23 Электронный фонд правовых и нормативно-технических документов: офиц. сайт. –  URL : https://docs.cntd.ru/document/556610334 (дата обращения: 12.05.2022).

24 Южанинов В.С. Картография с основами топографии: Учеб. пособие. – М.: Высш. шк., 2002. – 197 с.

25 GNSS Plus: офиц. сайт. URL: https://gnssplus.ru/articles/inertial-explorer-moshchnoe-programmnoe-obespechenie-dlya-sovmestnoy-obrabotki-kinematicheskikh-dann.html (дата обращения: 12.05.2022).

26 Keller, R., Baru, Ch. Geoinformatics: Cyberinfrastructure for the Solid Earth Sciences. Cambridge: University Press, 2011. 374 p.