Цифровое лазерное сканирование

В лазерном локаторе (ЛЛ), помещенном на самолете, в качестве излучателя используют полупроводниковый лазер, работающий в импульсном режиме. При лазерном сканировании определяют наклонное расстояние до точки отражения и направление зондирующего луча в системе координат локатора.

Для каждой линии визирования (в зависимости от типа ЛЛ) при сканировании может быть получено до пяти отражений нескольких компонентов объекта съемки: от листвы растительности, проводов и опор ЛЭП, кромок зданий, твердой поверхности (крыши зданий, поверхности земли и т. п.).

Трасса носителя фиксируется бортовым приемником GPS. Сочетание полученных данных (показания GPS, наклонная дальность до объекта и направление на него) позволяет определить координаты объекта.

Следует заметить, что все основные компоненты лазерного сканера (дальномерный блок, GPS, инерциальная система) хорошо изучены и активно эксплуатируются. Принципиально новое качество заключается в объединении названных компонентов в единое целое, названное лазерным локатором, причем все источники информации в ЛЛ сопоставимы по точности (15-20 см в абсолютных координатах).

В качестве обобщенного понятия поставляемых лазерно-локационных данных часто используют термин «лазерно-локационное изображение», который не соответствует традиционному пониманию этого термина. Лазерно-локационное изображение — это множество лазерных точек земной поверхности или другого объекта, от которых отразился зондирующий лазерный луч, каждая такая точка определена пространственными координатами X, Y, Z. В совокупности лазерные точки образуют некоторый образ наблюдаемой сцены (в дистанционном зондировании в наиболее общей форме сцена — объект съемки), который и принято называть лазерно-локационным изображением, или «облаком».

Сравнение наземной топографической съемки с данными лазерно-локационной съемки показывает, что плотность пикетов определяется масштабом топографической съемки и характером объекта, производительность съемочной бригады — несколько сотен пикетов в день, точность — примерно 1 см. При лазерно-локационной съемке имеем 3-5 лазерных точек на 1 м² земной поверхности, производительность сканера до 50-70 тыс. измерений в секунду, точность — 15-30 см. Точки лазерных отражений покрывают как поверхность земли, так и все наземные объекты — кромки зданий, водоемы, растительность и др. Распределение лазерных точек по поверхности сцены имеет случайный характер, тогда как при топографической съемке положение пикета определяет топограф.

Преимущество ЛЛ метода по сравнению с традиционными методами наземной и воздушной съемки очевидно. Применение ЛЛ можно условно разделить на две большие группы.

1. «Общетопографические» приложения, в которых ЛЛ решают задачи. : того или иного традиционного метода съемки, например стереотопо-графического.
2. Специальные приложения, позволяющие получать принципиально новые виды информации.

На практике эти два вида часто неотделимы друг от друга.

Наземные лазерные сканеры позволяют обеспечить большую плотность и точность лазерных отражений. Наземное лазерное сканирование может являться дополнением воздушному, когда при глобальной съемке территории возникает необходимость в построении моделей объектов, недоступных воздушному сканированию.

Путем наземного лазерного сканирования можно выполнить съемку внутренних инженерных сооружений, получить характеристику некоторых объектов, например провисание проводов или трубопроводов между опорами, определить диаметры труб на эстакадах и т. п. Наземное лазерное сканирование можно использовать для съемки фасадов и архитектурных памятников, для получения дистанционно объемных цифровых моделей различных объектов и при повторном сканировании через определенный промежуток времени определять деформацию этих объектов.