+7 (495) 781 78 88 Заказать обратный звонок | написать нам


Принципы измерения дальности

Каждая технология в дистанционном зондировании, направленная на получение 3Д информации в виде облаков точек (как промежуточного информационного продукта) – неважно, основана она на технологиях лазерного сканирования или фотограмметрии – всего лишь делает отдельные измерения поверхности объекта, с ограниченным пространственным разрешением и ограниченной точностью.

Информационное наполнение облака точек в значительной степени зависит от пространственного распределения этих измерений в 3Д пространстве. На сегодняшний день на рынке представлено большое число воздушных лазерных сканеров с мало осмысляемыми или вводящими в заблуждениями характеристиками. В ряде случаев необходим экспертный уровень знаний для того, чтобы хотя бы приблизительно оценить достижимую на практике производительность и оценить, как сказываются указанные в спецификации прибора особенности на фактических данных.

Мы рассмотрим некоторые из характеристик, обычно указываемых в спецификациях: частота сканирования, эффективная скорость сканирования, параметры дальности, типы сканера и скорость сканирования. Также будут рассмотрены возможные варианты распределения точек отражений лазера на поверхности земли при типичных сценариях выполнения работ наиболее совершенными лазерными сканерами. В частности, также будут рассмотрены эффекты взаимодействия при работе с многоканальными инструментами (multi-channel-output instrument).

Также в данной статье предлагается альтернативный критерий количественной оценки распределения точек лазерных отражений (далее – ТЛО) на поверхности земли, более приближенный к действительности чем стандартный критерий плотности (количество точек на 1 м2). Также вводится значение добротности для оценки качества съемки земной поверхности, что позволяет производить непосредственное сравнение данных воздушных лазерных сканеров, созданных с использованием технологий лазерного сканирования.

1.Введение

Облака точек – стандартный промежуточный информационный продукт, получаемый при использовании различных технологий дистанционного зондирования (лидары, радары, цифровая фотосъемка) и используемый для получения трехмерной информации. В целом, все технологии дистанционного зондирования основаны на получении отдельных измерений поверхности объекта (редко – объема) с ограниченным разрешением и точностью. Конкретное содержание и информационная ценность облака точек очень сильно зависят от пространственного распределения данных в облаке точек.  На рисунке 1 показано последовательное проведение измерений воздушным лазерным сканером последнего поколения, использующим граненое зеркало для отражения лазерного луча. Поверхность сканируется с помощью отражений лазерных импульсов, испускаемых с частотой несколько сот тысяч раз в секунду. Последовательное проведение отдельных измерений формирует линии (строки) сканирования, как показано на рисунке 1, практически перпендикулярные оси полета.

В данном примере сканирование ведется слева направо относительно направления полета, и так – для каждой строки сканирования. Очевидно, что для достижения равномерного распределения ТЛО в пределах сканируемой территории необходимо, чтобы дистанция между отдельными ТЛО внутри строки была равной дистанции между строками сканирования.
Измерение третьей координаты – высоты, выполняется посредством записи формы отраженного лазерного сигнала от объекта на территории сканирования (например, кроны дерева или поверхности грунта – как показано на рис. 1).

Для наглядности мы расположили   график изменения амплитуды отраженного сигнала от времени вдоль оси прохождения лазерного луча. Интервал записи, или «ширина импульсов» (т.е. длительность по времени отдельных «сэмплов» при оцифровке аналогового сигнала) определяет фактическое разрешение по дальности и по высоте. Обратите внимание, что некоторые ТЛО на рисунке 1 выделены черным цветом: эти 9 точек попадают в пределы одной единицы площади - 1 м2 (иллюстрация плотности сканирования в точках на 1 м2). Некоторые точки на рисунке 1 соединены ребрами, длина которых равна средней дистанции между точками; их обратная величина – пространственная частота измерений.  Кроме того, обратите внимание на несколько точек, показанных вдоль оси сканирующего луча – это отражения от объектов, рассчитанные после оцифровки и анализа полной формы отраженного сигнала. Их количество не ограничено, кроме того, для каждого отражения могут быть рассчитаны различные дополнительные атрибутивные характеристики.



Назад в раздел