Подеревная съемка методом лазерного сканирования

В середине апреля 2016 года методом наземного лазерного сканирования была выполнена подеревная съемка территории долины реки Раменка в городе Москве.

Подеревная съемка – это разновидность топографической съемки, результатом которой является топографический план или карта, где будут отображено каждое дерево с указанием его характеристик (порода, диаметр ствола, высота). Качественная подеревная съемка должна быть максимально точной и достоверной. В таких больших городах как Москва при строительных работах на густозаселенных территориях важно сохранить каждый, даже самый небольшой островок зеленых насаждений. Правительством Москвы установлены достаточно высокие требования к детализации и точности отображения древонасаждений. Традиционно полевые работы для создания подеревного топографического плана выполняются с использованием электронных тахеометров и являются одним из самых долгих, трудоемких и дорогостоящих видов работ.

На подготовительном этапе собираются все необходимые сведения об объекте съемки, анализируются и оцениваются сроки и объем геодезических работ. В нашем случае объект работы представлял собой сильно расчленённый, оползневой склон долины реки Раменка и часть ее поймы. Склон густо порос лесом, местами с очень густым подлеском и зарослями кустарников. Размер участка составлял порядка 600 метров в длину и около 100 метров в ширину, с перепадом высот около 25 метров. Сроки и объемы геодезических работ традиционными методами съемки специалистами были оценены как критически долгие и трудоемкие. Очень важным аспектом проведения полевых измерений являлось время , так как буквально через несколько дней начиналось распускание листвы. В этом случае оптическая видимость на объекте свелась бы практически к нулю. Необходимо было найти такой метод съёмки, который бы обеспечил оперативность съёмки и в то же время полноту сбора полевых данных для подеревной съёмки.

Решение выполнить подеревную съемку с использованием современных инновационных технологий трехмерного картографирования, а именно методом наземного лазерного сканирования лежало на поверхности. Но не любой из множества инструментов данного типа смог бы обеспечить необходимую оперативность получения данных с соответсвующей подеревной съёмке подробностью. Так как современные комплексы сканирования это не только аппаратная, но и программная часть, которая отвечает за объединение (регистрацию) данных и их уравнивание, то важно было выбрать такое решение, которое позволит максимально быстро выдать уравненное и геопривязанное облако точек для дальнейшей обработки и подготовки окончательного продукта – специального топографического плана заданного масштаба.

Оптимальным решением был выбран программно-аппаратный комплекс в составе высокоскоростного лазерного сканера RIEGL VZ-2000 (частота сканирования 1 МГц) и программного обеспечения RIEGL RiSCAN PRO с модулем математического уравнивания Multi Station Adjustment.

Выезжать для выполнения полевых работ следовало немедленно, чтобы успеть произвести съёмку на объекте при хорошей видимости, в отсутствие молодой поросли и листвы.

Наземное лазерное сканирование всего объекта было выполнено сканером RIEGL VZ-2000 за один рабочий день. Для привязки к опорной сети использовался приёмник ГНСС Trimble R8, работавший в режиме RTK от сети базовых референцных станций г. Москвы. Спутниковый приёмник был закреплён непосредственно на сканер через адаптер 5/8”, входящий в комплект лазерного сканера, что позволило получить точное геопозиционирование центров сканирования на каждой станции. В ходе работ на объектесъёмки было выполнено 44 станции сканирования. В среднем на станцию тратилось порядка 1-2 минут: установка штатива, плюс 30 секунд на выполнение сканирования и проведение фотосъемки. Вся работа в поле целиком заняла 4 часа. Следует отметить, что на некоторых станциях существенное время тратилось на геопривязку станции из-за сложных условий приёма спутникового сигнала вследствие переотражения от многочисленной растительности. В большинстве случаев сканирование на точке занимало столько же времени, сколько и определение координат в режиме RTK или меньше. Системой ГНСС, так и не удалось получить фиксированного решения примерно на 30%станций, но это никак не повлияло на итоговою точность геопривязки всей съёмки, благодаря гибкости инструментов обработки данных сканирования программного обеспечения RIEGL RiSCAN PRO и в частности модуля математического уравнивания Multi Station Adjustment.

Общий объём данных съёмки составил порядка 900 миллионов точек в «сыром» виде. После применения фильтров программного обеспечения RiSCAN PRO, позволяющих выбрать необходимые данные, как по номерам отражений (первое, последнее, промежуточные, единственное), по отклонению или по амплитуде, коэффициенту отражения и другие, количество точек уменьшилось до 500 миллионов, без прореживания и какой-либо потери в информативности самих данных.

Заключительный камеральный этап работ, в случае выбора в качестве метода съемки лазерного сканирования, всегда вызывает ряд животрепещущих вопросов: Да, мы быстро выполнили полевые работы, но как быстро мы выполним обработку такого объема данных? Сколько времени уйдет на обработку? Какое программное обеспечение использовать для получения итогового результата – топографического плана?

Обработка данных проекта подеревной съемки методом лазерного сканирования была выполнена в офисе за 2 часа. Регистрация данных выполнялась в программном обеспечение RIEGL RiSCAN PRO с применением уникального алгоритма модуля «Multi Station adjustment» (многостанционное уравнивание). Привязка проекта к опорной системе координат производилась с помощью измеренных центров сканирования, с итоговой точностью 2,5 см (СКО). Последующий экспорт был выполнен в формат LAS, с автоматическим разбиением на участки 100 на 100 метров для удобства передачи и загрузки данных.

Данные в формате LAS были загружены в программное обеспечение Bentley Microstation и TerraSolid, в котором был создан итоговый подеревный топографический план.

Итоговые результаты проекта:

Подготовительный этап (рекогносцировка) – 1 рабочий день

Полевая съемка – 4 часа

Первичная камеральная предобработка – 2 часа

Результат: специальный топографический план с детальными древонасаждениями