Цифровые модели рельефа

Компания Алькомп-Инжиниринг выполняет комплекс работ по созданию цифровых моделей рельефа на основе данных лазерного сканирования и фотограмметрической съемки.

Выбор метода и оборудования для съемки, состав и объем работ зависят от задач, которые необходимо решить.

Создание цифровых моделей рельефа

Построение цифровой модели рельефа (ЦМР) – одна из важнейших задач инженерных изысканий для строительства и проектирования. Использование ЦМР значительно сокращает затраты времени по сравнению с традиционными технологиями получения отметок с топографических планов, определения направления величин стоков и др., а технологии лазерного сканирования позволяют решать эту задачу с максимальной точностью.

Цифровые модели используются:

• проектными организациями – для проектирования новых или реконструкции существующих объектов (дороги, трубопроводы, инженерные сооружения и т.п.);
• строительными организациями и заказчиками строительства – для контроля хода работ и соответствия проекту;
• эксплуатирующими организациями – для мониторинга состояния местности и объектов;

Задачи, решаемые с использованием ЦМР:

• анализ уклонов и экспозиции склонов, что важно в строительстве дорог и продуктопроводов, сельском хозяйстве при выборе полей под культуры с разными требованиями к освещенности и др.;
• построение «на лету» различных карт (гипсометрическая, крутизна склонов, экспозиция склонов, др.);
• расчет площадей и объемов, получение профилей поверхности;
• анализ поверхностного стока на территории;
• расчет уровней и площадей затопления территорий;
• вычисление направлений геохимических миграций на основе поверхностного стока и прогноз зон подтопления;
• анализ зон видимости, который используется при проектировании радио- и телевещательных станций, радиорелейных сетей и систем мобильной радиосвязи, сети наблюдательных вышек службы слежения за лесными пожарами для минимизации числа вышек при заданных конструктивных параметрах и площади, остающейся недоступной для визуального наблюдения, используется для нужд архитектуры, городского планирования и в других отраслях
• генерация сети тальвегов и водоразделов;
• ортокоррекция изображений;
• генерация горизонталей;
• построение профилей поперечного сечения рельефа по направлению прямой или ломаной линии;
• просмотр данных в трех измерениях, создание виртуальных полетов над местностью и светотеневых моделей;
• построение карт пластового давления нефти;
• обновление информации исходной модели путём добавления новых данных;
• быстрое получение информации о морфометрических показателях (высота, угол наклона, экспозиция склона) в любой точке модели;
• создание видеоизображения «пролёта» над поверхностью модели по заданному маршруту (системы виртуальной реальности).

Лазерное сканирование

На данный момент все более широкий круг задач требует использования технологий оценки геометрических параметров объектов и местности с высокой точностью. На сегодняшний день наибольшую точность обеспечивает технология лазерного сканирования. В зависимости от характеристик объектов и условий работ может применяться воздушное, наземное или мобильное лазерное сканирование.

Cпециалисты нашей компании выполняют полный спектр услуг на базе лазерных технологий сканирования:

• работы по съемке объекта/территории с применением лазерного сканера и получением сканов исследуемой области;
• камеральные работы по обработке данных и сшивке сканов в единый массив 3-х мерного облака точек с высоким разрешением;
• проектирование 3D модели на основе полученного со сканера массива облака точек. Создание чертежей, в том числе, чертежей сечений, создание рабочей документации, проектирование реконструкций, обновление действующей тех документации объекта и т.д. Модель конвертируема во все основные расширения и поддерживается приложениями Autocad Autodesk, Aveva PDMS, Bentley Microstation и т.д.;
• выпуск готового проекта, согласование проекта и т.д. (полный цикл проектирования).

Пример видео облета местности,
выполненного по результатам наземного лазерного сканирования

В результате лазерного сканирования получают массив XYZ-координат точек лазерных отражений (ТЛО) и геопривязанных фотоснимков (плановых или перспективных) в глобальной системе координат. По этим данным производится 3D моделирование объектов, создание цифровых моделей рельефа, вычисление расчетных характеристик (объем леса, провис провода, наклон здания, расчет отклонений, проч.), отрисовка топографических планов и создание тематических ГИС-слоев.

Технология лазерного сканирования применяется в самых различных областях.

Промышленные предприятия:

• восстановление технической документации;
• съемки промышленного оборудования и создание чертежей;
• построение цифровых моделей предприятия;
• 3D-моделирование объектов;
• определение объемов резервуаров; контроль провиса проводов;
• съемка подстанций.

Энергетика:

• съемка объектов (кабели, опорные конструкции);
• создание 3D-моделей;
• мониторинг состояния объекта;
• контроль деформаций;
• составление планов и чертежей.

Лесное хозяйство:

• определение границ участков леса;
• выделение контуров растительности по типу, породному составу, густоте;
• определение объемов пространства, занимаемого лесами;
• выделение контуров выделов, вырубок, гарей, буреломов, участков, пораженных болезнями и вредителями, просек, дорог и т.д.;
• определение морфоструктурных признаков древостоя (диаметр ствола, высота, сомкнутость крон); оценка запасов древостоев элементов леса;
• мониторинг вырубок;
• мониторинг лесопатологический;
• моделирование процессов лесовосстановления;
• создание лесных карт земель лесного фонда;
• кадастровый мониторинг, создание автоматизированной лесоимущественной системы.

Нефтегазовая промышленность:

• 3D моделирование продуктопроводов;
• высокоточные цифровые модели сложных технологических объектов и узлов их инвентаризация;
• геометрический контроль резервуаров;
• создание геоинформационных систем (ГИС) по данным наземного лазерного сканирования.

Горная промышленность:

• 3D моделирование открытых карьеров и подземных выработок;
• определение объемов выработок и складов;
• маркшейдерское сопровождение буровзрывных работ.

Картографирование городских ландшафтов:

• обмеры;
• контроль деформаций;
• 3D моделирование зданий, улиц и кварталов;
• составление подробных планов.

Транспорт:

• съемка вертолетных площадок и объектов местности, являющихся препятствиями при производстве полетов;
• cъемка и построение трехмерных моделей инфраструктуры аэродромов, железных дорог, морских портов.

Дорожное хозяйство:

• проведение съемок под проектирование;
• расчет объемов работ;
• экономическая оценка проектов;
• мониторинг деформаций и др.

Водное хозяйство:

• создание трехмерных моделей объектов водоохранной зоны рек;
• создание моделей речных систем;
• моделирование уровня воды в паводок, половодье, межень, при наводнениях;
• моделирование затопления продуктивных земель; моделирование половодья при таянии снежного покрова;
• выявление промышленных зон, прочих объектов, нарушающих природный водный баланс;
• выявление участков сбросов коммунальных и промышленных вод в реки и водоемы, картирование загрязнений нефтепродуктами;
• прогнозирование и моделирование последствий чрезвычайных ситуаций на гидротехнических сооружениях.

Строительство, архитектура, дизайн:

• подготовка документации для проектирования;
• фасадная съемка; съемка интерьеров;
• мониторинг сложных инженерных сооружений, в том числе мостов, тоннелей, путепроводов;
• создание трехмерных моделей объектов;
• ландшафтный дизайн;
• мониторинг оползневых процессов;
• трехмерное моделирование для решения комплексных задач анализа и планирования при проведении работ.

Реставрация, сохранение культурного наследия, археология:

• фиксация текущего состояния (внешнего вида) объекта;
• сравнение результатов съемки реального объекта с его прототипами;
• съемка для решения задач реставрационных работ;
• cъемка археологических раскопок;
• реконструкция разрушенных (утерянных) объектов.

Фотограмметрическая съемка

Является альтернативой лазерной съемке в тех случаях, когда съемку необходимо выполнить в короткий промежуток времени и с допустимой точностю 2-5 см.

Для получения 3D модели объект с разных сторон фотографируется на камеру с высоким разрешением, выполняется геопривязка реперных точек, после чего работа на объекте заканчивается и снимки передаются в офис для обрабоки в специальной программе. 

Преимуществом данного метода является скорость выполнения работ - съемка на объекте, как правило, занимает 1,5-2 часа. Обработка в программе, благодаря специальному алгоритму и меньшей по сравнению с лазерной съемкой плотностью точек также не занимает много времени. В случае, когда имеются неподвижные реперные точки и нужно вести регулярную периодическую съемку, достаточно лишь сфотографировать объект заново без выполнения геопривязки реперных точек, обработать снимки в программе и сравнить результаты измерений. 

Для съемки объектов с высоты может применяться телескопический шест и/или квадрокоптер. 

Фотограмметрическая съемка сравнивалась в реальных условиях с лазерной и результаты подтвердили точность, заявленную производителем программного обеспечения. 

 

Фото, снятое с квадрокоптера

Обработка в программе - выделение точек

3D модель, построенная по результатам обработки фотографий

В результате фотограмметрической съемки и обработки фотографий также получают массив геопривязанных XYZ-координат точек, которые также можно экспортировать в различные расчетные программы и геоинформационные системы (ГИС) для постронения 3D моделией объектов, создания цифровых моделей рельефа, построения геоподоснов и пр.

Области применения фотограмметрической съемки:

• создание и обновление топографических карт;
• проектирование и строительство зданий и сооружений;
• определение объемов земляных работ при рекультивации карьеров и оврагов;
• построение фронтальных планов зданий и сооружений;
• определение деформаций сооружений, трубопроводов, автомобильных и железных дорог, линий электропередач и других линейных объектов;
• реставрация памятников архитектуры, скульптур, пр.;
• охрана окружающей среды (изучение ледников и снежного покрова, бонитировка почв и исследовании процессов эрозии, наблюдения за изменениями растительного покрова, изучение морских течений);
• киноиндустрия (совмещение игры живых актёров с компьютерной анимацией);
• фиксация и составление плана дорожно-транспортного происшествия или места преступления пределение по снимкам, полученным в электронном микроскопе, характеристик микрорельефа.

О технологии и областях применения фотограмметрической съемки можно прочитать здесь: Доклад "Фотограмметрические методы получения 3D модели для инженерных изысканий и строительства как альтернатива методу лазерного сканирования".

Более подробную информацию об услугах компании Алькомп-Инжиниринг Вы можете получить у наших специалистов, позвонив по телефону: +7 (495) 790-7863 или отправив запрос.