Обзор воздушный лазерных сканеров и сканирующих систем RIEGL – 2023

В настоящее время (ноябрь 2023) компания RIEGL является безусловным лидером на рынке лазерного сканирования. Широчайший ассортимент решений компании предназначен для работ с использованием всех видов лазерного сканирования: воздушного (с пилотируемых аппаратов и БПЛА), мобильного, наземного и промышленного.

В 2022–2023 году, как и ранее, наиболее сложным и востребованным направлением является воздушное лазерное сканирование. В этой нише компания RIEGL предлагает своим пользователям выбор из 21 модели лазерных сканеров. Характеристики этих лазерных сканирующих систем варьируются в очень широких пределах, и предназначены для решения практически всех задач воздушного лазерного сканирования, как с беспилотных, так и с пилотируемых носителей (авиационных систем). Оценивая характеристики этих лазерных сканеров в совокупности, их можно разделить на несколько классов:

1 – наиболее производительные системы, предназначенные для высотных и скоростных пилотируемых носителей; предполагается работа этих систем будет выполняться на высотах 3–4 километра и более, при скоростях носителя 300–500 км/ч;

2 – средний класс предназначен для использования на высотах 1–3 километра с использованием пилотируемых носителей со скоростями 250–350 км/ч;

3 – облегченные и компактные решения для летательных аппаратов со скоростями полёта 120–250 км/ч (СЛА, вертолеты, автожиры, тяжелые БПЛА грузоподъёмностью более 15 кг полезной нагрузки);

4 – решения для БПЛА среднего класса (грузоподъёмностью 3-15 кг);

5 – лазерные сканеры для сканирования дна водоёмов при батиметрических работах в гидрографии, как для пилотируемых, так и для беспилотных носителей;

---

Термины и сокращения, используемые в статье и таблице:

ПЛА – пилотируемый летательный аппарат. Стандартные характеристики – скорость 180-300 км/ч, высота полета до 4000 м. Примеры: Ан-2, Ми-8, Diamond Aircraft DA-40, Technam P2006 MMA, Ан-28, L-410, Piper Aztec PA-23.

Скоростной высотный ПЛА – скоростной высотный пилотируемый летательный аппаратскорость – свыше 350 км/ч, высота полета – до 5000 метров.. Примеры: Beechcraft KingAir, Ан-30, Як-40, Ту-134

СЛА – сверхлёгкий летательный аппарат ( пилотируемое воздушное судно с максимальной взлетной массой до 500 кг. Пример: автожир, мотопараплан, мотодельтаплан, сверхлегкие самолеты и вертолеты.

БПЛА – беспилотный летательный аппарат (беспилотная авиационная система / БАС)

---

 

Класс 1. «Флагманы»

 

Сканирующие системы RIEGL VQ-1260 и VQ-1460 – внешне практически идентичны

   

Сканирующие системы RIEGL VQ-1560ii-S и 1560ii-DW – также очень похожи внешне

К данному классу мы относим 4 модели сканирующих систем компании RIEGL. Их характеристики приведены в таблице 1:

Модель	RIEGL VQ-1460	RIEGL VQ-1260	RIEGL VQ-1560ii-S	RIEGL VQ-1560i-DW
Макс. Частота, точек в секунду	4 400 000	2 200 000	4 000 000	2 000 000
Макс. Частота эффективная *	2 930 000	1 470 000	2 660 000	1 330 000
Макс. Высота съемки (альбедо (А)= 20%)	4400	4400	4 000	3 000
Макс. Высота съемки на макс. Частоте (А= 20%)	1900	1900	1 700	1 300
Угол охвата, градусов	60	60	58	58
Число строк в секунду, шт	600	600	600	600
Точность дальномера, мм	20	20	20	20
Угол отклонения по тангажу	0	0	8	8
Число сенсоров, шт	2	1	2	2
Дивергенция луча, мрад	0,17	0,17	0,17	0,17
Класс лазера	4	4	3B	3B
Габариты, мм**	495х495 х745	495х495 х603	495х495 х780	495х495 х780
Масса**, кг	75	65	60	60
Поддерживаемое число камер	2	2	2	2
Носитель	Скоростной, высотный ПЛА	Скоростной, высотный ПЛА	Скоростной, высотный ПЛА	Скоростной, высотный ПЛА

 

Модели лазерных сканирующих систем RIEGL VQ-1560ii-S и RIEGL VQ-1560-DW были представлены в предшествующие годы, а модели RIEGL VQ-1460 и RIEGL VQ-1260 были выпущены в 2023 году. Все эти системы отличает внешний форм-фактор: они чаще всего используются совместно с гиростабилизированными платформами и имеют габариты профессиональных аэросъёмочных камер высокого разрешения (типа Vexcell Imaging). Высота корпуса сканирующих систем: от 60 до 78 см, а общая масса: 60–75 кг. В корпусах сканирующих систем предусмотрены места для установки двух среднеформатных аэросъёмочных камер, например с разрешением матрицы по 150 Мпикс или одной 150 Мпикс камеры и одного тепловизора.

Эти системы сканирования построены на базе двух лазерных сенсоров: первая система содержит 2 одинаковых лазера, работающих в ближнем ИК диапазоне (БИК, длина волны лазера равна 1064 нм), вторая содержит один лазер БИК и один лазер зеленого цвета (длина волны 532 нм). Лазеры в этих системах имеют Х-образную развертку лучей в плане, в вертикальной же плоскости их оси разнесены на +/-8°, что обеспечивает гораздо большие возможности для съемки стен и крутых участков в сложных географических средах (города, промышленные территории, горные ландшафты и прочее).

Сканирующая система RIEGL VQ-1460 является новым шагом вперед, обладая еще большей номинальной и фактической частотой работы лазеров – до 2.93 миллиона точек в секунду, что достигается использованием одновременно двух лазерных сенсоров (аналогичных установленным в лазерной системе сканирования RIEGL VQ-1260), при этом в системе RIEGL VQ-1460 не применяется ни Х-образная развертка лучей сканирования, ни отклонение плоскостей сканирования от надира.

Сканирующая система RIEGL VQ-1260, в отличие от их предшественников, имеет один лазерный сенсор, и представляет собой «облегченный» вариант системы RIEGL VQ-1460 с производительностью вдвое меньшей, чем у VQ-1460.

Обращает на себя внимание эволюция не только максимальной частоты работы дальномера лазера (рост скорости с 4.0 до 4.4 миллиона точек в секунду), но и максимальной высоты, до которой возможно использование этой частоты (с 1700 метров у VQ-1560ii-S до 1900 метров у VQ-1460). Также все эти 4 системы позволяют работать с частотой строк сканирования до 600 строк в секунду, что позволяет использовать эти сканирующие системы на очень скоростных носителях. Также все эти системы имеют очень узкий луч – всего 0.17 мрад, что позволяет при высоте работы 2000 м над поверхностью иметь «пятно» отражения лазера диаметром всего 34 см на перпендикулярной к лучу лазера поверхности. Производительность новых систем впечатляет. Так, RIEGL VQ-1460 при установке на самолёт Beechcraft KingAir 350 и аналогичный, может быть использован на крейсерской скорости 540 км/ч (т. е. 150 м/с) и выполнять работы с высоты 1900 м на полной частоте. При этом на земле будет обеспечена плотность сканирования около 9 точек на квадратный метр со средним шагом около 33 см между точками. Потенциал по частоте строк для создания равномерной сетки не будет использован полностью, так как будет достаточно режима работы при частоте 450 строк в секунду. При потере примерно 25% времени на развороты и при 30% поперечном перекрытии, фактическая производительность при плотности 9 точек на 1 м2 составит 620 км2 за 1 лётный час. При плотности сканирования 4 точки на 1 м2, производительность составит 1000 км2 за 1 лётный час. При плотности 1 т/м2 производительность будет равна примерно 1500 км2 за 1 лётный час.

Предназначением подобных систем сканирования является съемка крупных территориальных единиц с городской или смешанной застройкой (города-миллионники, областные и региональные центры, крупные горные лицензионные участки, приграничные территории на глубину 3–6 км) под масштаб 1:1000-1:5000 с подробностью на уровне равной масштабу 1:500. Отметим, что при использовании камер с разрешением 150 Мпикс и углом охвата равным углу сканирования лазерного сканера, размер пиксела (при высоте полета в 2000 м) составит около 13 см, что обычно достаточно для материалов съёмки, удовлетворяющим масштабам 1:1000-1:2000.

Класс 2. «Средние»

 

RIEGL VQ-780ii и RIEGL VQ-780ii-S – внешне похожи, так как являются развитием линейки модели лазерного сканера RIEGL VQ-780, выпускавшейся ранее и являющейся очень успешной и хорошо себя зарекомендовавшей.

RIEGL VQ-680 в готовом и в OEM-исполнении

Класс более экономически выгодных и менее габаритных систем представлен сейчас тремя моделями: усовершенствованные модели RIEGL VQ-780ii и RIEGL VQ-780ii-S (больше мощность, больше высота работы, соответственно более высокая производительность при сохранении массогабаритных характеристик), и новой моделью сканера, анонсированного в 2023 году: RIEGL VQ-680, который поставляется как в виде готовой к работе системы, так и в OEM-варианте для последующей интеграции с другими аэросъёмочными сенсорами.

Если системы лазерного сканирования линейки RIEGL VQ-780 и модернизированные модели данного лазера представляют собой классический высотный авиационный лазерный сканер весом около 20 кг, работающий в одной (надирной) плоскости, то RIEGL VQ-680 – это гораздо более интересное новое решение. Эта модель сканера RIEGL практически в 2 раза легче (12.5 кг) предшественников за счет использования вращающегося зеркала с большим числом граней, чем в предшествующих моделях типа RIEGL VQ-780. Система имеет меньший разрыв между максимальной и эффективной производительностью: теперь это не 33%, а всего 16%. Новая система сканирования может работать с фактической производительностью 2 000 000 импульсов в секунду за счет сканирования в надир, а также наклонения каждой из граней сканирования. Различные строки сканирования, кроме сканирования в надир, также отклоняются по тангажу на: +10°, +20°, -10° и -20° градусов от вертикали (надира) при сканировании.

RIEGL VQ-680 работает с отклонением строк в пределах +/-20° по тангажу, что крайне важно при съемке городских и промышленных территорий.

Название	RIEGL VQ-780iiS	RIEGL VQ-780ii	RIEGL VQ-680 (680oem)
Макс. Частота, точек в секунду	2 000 000	2 000 000	2 400 000
Макс. Частота эффективная *	1 330 000	1 330 000	2 000 000
Макс. Высота съемки (альбедо (А)= 20%)	3900	3700	2300
Макс. Высота съемки на макс. Частоте (А= 20%)	1700	1200	960
Угол охвата, градусов	60	60	60
Число строк в секунду, шт	300	300	500
Точность дальномера, мм	20	20	20
Угол отклонения по тангажу,	0°	0°	+/-20°
Число сенсоров, шт	1	1	1
Дивергенция луча, мрад	0,17	0,18	0,28
Класс лазера	4	3В	3В
Габариты, мм**	425x212 x331	425x212 x331	232х180 х515 (190х170х388)
Масса**, кг	20	20	12,5 (10)
Поддерживаемое число камер	2	2	6
Носитель	ПЛА	ПЛА	ПЛА

 

Лазерные сканеры серии RIEGL VQ-780 можно отнести к универсальным, но несколько менее производительным сканерам (по сравнению с «Флагманами»), которые работают с очень больших высот (до 3900 м), а вот новый RIEGL VQ-680 – это решение, явно предназначенное для работы в городах с высокими зданиями. Возможность проникновения во «дворы-колодцы» с одновременным картографированием стен сооружений – это не единственный аргумент в пользу новой модели. Эта система сканирования позволяет подключать до 6 камер одновременно, в том числе, это могут быть 4 перспективные камеры плюс 2 надирные камеры с узким углом охвата и повышенным разрешением. Эти возможности – идеальное сочетание сенсоров для получения текстур высокого разрешения даже на стенах зданий.

Таким образом, область применения лазерных сканеров RIEGL VQ-780ii и RIEGL VQ-780ii-S – примерно та же, что и у «Флагманов», (Таблица 1): это съемка смешанных территорий с больших высот, работа в горной местности, на залесённых территориях и т.п. Область применения лазерного сканера RIEGL VQ-680 – это преимущественно городские и промышленные территории с последующим построением на основе полученных аэросъёмочных данных высокоточных 3D-моделей зданий и сооружений, использование материалов аэрофотосъёмки и воздушного лазерного сканирования для BIM, создания виртуальных сред, архитектурного планирования и других подобных задач. Это, конечно же, не означает, что данную систему лазерного сканирования нельзя использовать для задач, решаемых сканерами серии RIEGL VQ-780, так как система позволяет работать с высоты 2300 м с использованием скоростных (до 550 км/ч) носителей. Тем не менее, принимая во внимание массу, габариты, частоту строк сканирования в секунду и другие технические параметры системы, можно предположить, что наиболее оптимальными носителями для этой модели лазерного сканера RIEGL являются самолеты с крейсерскими скоростями 180–250 км/ч и вертолеты с аналогичными скоростными характеристиками.

Класс 3. «Легкие»

Название	RIEGL 580-iiS	RIEGL 580-ii	RIEGL 480-ii
Макс. Частота, точек в секунду	2 000 000	2 000 000	2 000 000
Макс. Частота эффективная *	1 250 000	1 250 000	1 250 000
Макс. Высота съемки (альбедо (А)= 20%)	1840	1350	1200
Макс. Высота съемки на макс. Частоте (А= 20%)	800	400	350
Угол охвата, градусов	75	75	75
Число строк в секунду, шт	300	300	300
Точность дальномера, мм	20	20	20
Угол отклонения по тангажу	0	0	0
Число сенсоров, шт	1	1	1
Дивергенция луча, мрад	0,28	0,28	0,35
Класс лазера	3В	3В	3R
Габариты, мм**	378x193 x250	378x193 x250	378x193 x252
Масса**, кг	11	10	10
Поддерживаемое число камер	5	5	5
Носитель	ПЛА, СЛА	ПЛА, СЛА	ПЛА, СЛА

 

Данный класс систем представлен тремя моделями сканирующих систем RIEGL: VQ-480ii, VQ-580ii, VQ-580ii-S.

Все системы в целом весьма похожи: масса около 10–11 кг, габариты – чуть больше, чем стандартная коробка с 4 пачками листов формата А4, 300 строк сканирования в секунду, один сенсор, возможность подключения до внешних 5 камер.

Наиболее свежей, и, соответственно, технически совершенной моделью, является лазерный сканер RIEGL VQ-580ii-S, который обеспечивает работу на полной частоте до высоты в 800 м над поверхностью земли.

Внешний вид RIEGL VQ-480ii и RIEGL VQ-580ii-S

Особенностью данных систем сканирования по сравнению с «Флагманами» и «Средними» является более широкий угол охвата, который составляет не 60° (при этом ширина полосы охвата примерно равна высоте полета), а 75°. Несмотря на такое незначительное изменение угла сканирования, ширина полосы охвата у этих систем увеличена до 153% по отношению к высоте полета. На практике система RIEGL VQ-580ii-S, работающая на высоте 800 м, снимает полосу шириной 1200 м с эффективной (фактической) частотой равной 1 250 000 точек в секунду. Это (см. Таблицу 2) практически идентично пределу возможностей ранее описанной системы RIEGL VQ-780ii. Для такой же производительности со сканером RIEGL VQ-780ii нужно выполнять съёмку на высоте 1200 м, где максимальная частота работы с этим сканером равна 1 330 000 точек в секунду. В данном примере результат кажется одинаковым, но на практике это не так. Вероятность того, что высота облаков позволит работать на высоте 800 м по сравнению с возможностью работы на высоте 1200 м, в умеренном поясе примерно вдвое выше. Таким образом, компания, эксплуатирующая сканирующую систему RIEGL VQ-580ii-S, будет летать примерно вдвое чаще, чем компания, эксплуатирующая RIEGL VQ-780ii при нижней границе облаков в районе 900-1000 метров,а соответственно может закончить проект примерно вдвое раньше. Компания, имеющая на вооружении систему сканирования RIEGL VQ-780ii, может снизить высоту полёта и выполнять сканирование и с более низкой высоты, однако в этом случае им придётся пересчитывать проект съёмки, к тому же учитывая более узкий угол сканирования, чем у RIEGL VQ-580ii-S, затраты на выполнение полётов могут вырасти до 50% от первоначально запланированных.

Общая идея создания этого семейства (Средних) сканирующих систем RIEGL – это максимальная универсальность в сложных погодных условиях. Широкий угол охвата, возможность работы на скоростях до 300 км/ч, малый вес систем (около 10-11 кг) и скромные габариты, а также большое количество подключаемых внешних сенсоров – все это создает условия для того, чтобы использовать, в том числе и легкие самолеты, небольшие вертолеты, а также СЛА – автожиры, мотодельтапланы и мотопарапланы или тяжелые БПЛА. Наиболее востребованы все эти носители при работе по большому количеству небольших населенных пунктов, либо при коридорной съемке инфраструктурных объектов, таких как линии ЛЭП, железные и автомобильные дороги, каналы, береговые линии морей и водохранилищ, трубопроводы и кустовые площадки, промышленные объекты, а также места, удалённые от аэродромов и районов базирования авиации.

Класс 4. «Для БПЛА»

Название	VUX-12023	VUX-16023	VUX-18024	VUX-240	VUX-24024	VUX-1LR (VUX1uav)	miniVUX-3	miniVUX-1
Макс. Частота, точек в секунду	2 400 000	2 400 000	2 400 000	1 800 000	2 400 000	1 500 000 (1200 000)	300 000	100 000
Макс. Частота эффективная *	2 000 000	2 000 000	2 000 000	1 500 000	2 000 000	500 000 (400 000)	100 000	33 000
Макс. Высота съемки (альбедо (А)= 20%)	450	560	600	900	900	640 (490)	110	110
Макс. Высота съемки на макс. Частоте (А= 20%)	110	210	220	250	340	150 (100)	110	110
Угол охвата, градусов	100	100	75	75	75	360	360	360
Число строк в секунду, шт	400	400	800	400	600	200	100	100
Точность дальномера, мм	5	5	5	15	15	15 (5)	15	15
Угол отклонения по тангажу	+/-10	+/-10	0	0	0	0	0	0
Число сенсоров, шт	1	1	1	1	1	1	1	1
Дивергенция луча, мрад	0,40	0,40	0,40	0,35	0,35	0,35	0,50	0,50
Класс лазера	1	1	3R	3R	3R	1	1	1
Габариты, мм**	240x126x 103	283x134x 103	283x134x 103	380x164x 185	290x162 x185	227x180x 125	243x111x 85	243x111x 85
Масса**, кг	2,3	2,65	2,7	5	4,3	3,5	1,55	1,55
Поддерживаемое число камер	2	5	5	4	4	2	2	2
Носитель	БПЛА, СЛА	БПЛА, СЛА	БПЛА, СЛА	БПЛА, СЛА	БПЛА, СЛА,  ПЛА	БПЛА, СЛА	БПЛА, СЛА	БПЛА, СЛА
Охват при макс. высоте полета, на которой возможна работа на макс. Частоте	260	499	340	380	520	300 (200)	220	220

 

Пожалуй, это наиболее разнообразный класс лазерных сканирующих систем для ВЛС компании RIEGL. В данном классе можно выделить две группы сенсоров:

• лазерные сканеры, имеющие угол охвата 75°–100°;
• лазерные сканеры с круговой диаграммой сканирования (поле зрения 360°).

Все сканеры этих групп могут быть установлены, как на БПЛА типа «мультикоптер», так и на БПЛА самолетного или вертолетного типа. Масса и ТТХ позволяют также очень эффективно использовать эти сканеры совместно со СЛА (автожиры, мотопарапланы, мотодельтапланы, сверхлегкие самолеты и вертолеты), а также применять их (с определенными ограничениями) для установки и на обычные самолеты и вертолеты легкого класса.

Частота сканирования и число строк в секунду позволяют всем лазерам этого класса (кроме сканеров серии RIEGL miniVUX-1 и RIEGL miniVUX-3) использовать их на скоростях носителя до 300 км/ч.

Масса всех сканирующих систем не превышает 5 кг, что позволяет ставить их на любые БПЛА с максимальной взлетной массой от 8 кг до 15–20 кг (серия RIEGL miniVUX). Единственное ограничение в этом случае: БПЛА не должен использовать «парашютный» метод посадки, так как снижение на парашюте не медленное (около 15 м/с). Такой способ приземления может негативно сказаться на точности сенсоров системы сканирования при длительной эксплуатации.

Назначение сканеров с углом поля зрения 75°–100° – это классическая съемка с использованием БПЛА территорий со смешанной городской и сельской застройкой, лесных массивов, коридорная съемка линейных инфраструктурных объектов. При этом, за счет широкого угла охвата достигается достаточно широкая полоса сканирования в 1.5–2.5 раза больше высоты полета. Например, лазерный сканер RIEGL VUX-160, работая с высоты 210 метров способен дать практически такой же охват, что и сканер RIEGL VQ-480ii, работающий с высоты 350 метров. Эффективная частота сканирования в этом случае у RIEGL VUX-160 (2 000 000 т/с) превысит этот показатель у сканера RIEGL VQ-480ii (1 250 000 т/с) почти вдвое, а полученное облако точек будет в 4 (!) раза менее шумным, поскольку используемый в лазерных сканерах RIEGL VUX-120, RIEGL VUX-160 и RIEGL VUX-180 дальномер имеет погрешность не 20 мм (RIEGL VQ-480ii), а всего лишь 5 мм. По этому параметру вышеперечисленные лазерные сканеры вплотную приближаются к качеству данных наземных лазерных сканеров RIEGL.

Технологии, примененные в RIEGL VQ-680 – отклонение строк сканирования по тангажу также реализованы в лазерных сканерах RIEGL VUX-120 и RIEGL VUX-160. Эти сенсоры ведут работу с отклонением луча по тангажу в пределах +/-10°, что делает их идеальными решениями для работы по застроенным территориям.

Все сканеры с углом поля зрения 75°–100° объединяет также и высочайшая скорость сканирования – 2 000 000 точек в секунду. На практике, при использовании в качестве носителя сканера БПЛА мультикоптерного типа (средняя скорость полета около 10 м/с) и ширине полосы съемки 300 метров, итоговая плотность точек достигает 650 точек на 1 м2. Расстояние между точками при этом составит в среднем около 38 мм. Далеко не всякий наземный лазерный сканер обеспечивает подобную плотность съемки, к тому же, распределённую по всему объекту более равномерно, чем при наземном лазерном сканировании.

 

Слева направо: внешний вид сканеров RIEGL VUX-120, VUX-160, VUX-180, VUX-240

Сканеры с круговой диаграммой сканирования (360°) позволяют решать те же задачи, но помимо этого, они позволяют снимать объекты, расположенные на высоте, сопоставимой с высотой полета носителя или даже выше него. К таковым объектам относятся: высотные конструкции и многоэтажные здания, крупные заводы с высокими технологическими конструкциями (металлургия, НПЗ), электростанции, высокие трубы, арочные плотины (например – Саяно-Шушенская ГЭС), вантовые мосты (например, мост на остров Русский), канатные дороги, крупные многоярусные развязки. Встречаются и природные объекты такого типа – скальные стены над автодорогами и ж/д путями, уступы карьеров, висячие ледники, которые могут стать началом селевых потоков, крупных лавин и прочих опасных явлений, распространяющихся на очень большие расстояния и занимающие огромные площади. В целом, сканеры с круговым обзором полностью реализуют свой потенциал при съемке объектов, которые расположены не только горизонтально, но и вертикально или наклонно.

Можно возразить, что в ряде случаев съемка подобных объектов возможна с использованием наземных сканеров большой дальности (например, здание высотой 300-400 метров возможно снять с использованием лазерного сканера RIEGL VZ-2000i, с максимальной дальностью до 2500 метров), но при этом этот процесс может быть затруднен из-за имеющихся на земле препятствий, неполной видимости объекта съёмки с точек сканирования, обилия «мертвых зон» и слишком острого угла между направлением на объект и плоскостью снимаемого фасада здания (верно для верхних этажей). Кроме того, подобное оборудование еще нужно иметь, и оно весьма недёшево. В ряде случаев (мосты, плотины) такая съемка невозможна в принципе и/или итоговое качество съемки не удовлетворяет задачам, особенно когда берега находятся слишком далеко друг от друга. Во всех этих случаях подобные решения становятся настоящим спасением.

Слева направо: внешний вид сканеров RIEGL miniVUX-3 и RIEGL-VUX1UAV

Отметим, что лазерный сканер RIEGL VUX-1 выпускается в 2-х вариантах: VUX1-LR (больше частота, шумность, мощность, выше дальность), предназначенный для пилотируемых аппаратов типа СЛА или легкой авиации и в варианте RIEGL VUX1-UAV (меньше частота, меньше шум, меньшее энергопотребление, меньшая высота полета), предназначенном исключительно для использования на БПЛА.

Класс 5. «Гидрографические сканеры» (для батиметрической съёмки)

Наиболее специфические сканеры RIEGL представлены именно в этом классе. В этот сегмент включены, как решения для тяжелой пилотируемой авиации, так и для БПЛА, поскольку основной характеристикой этих лазеров является не столько высота полета и площадь съемки, сколько масса и достигаемая лазерами глубина сканируемых водоемов, на которой еще могут быть получены сведения о рельефе дна и глубине.

Глубина проникновения луча измеряется в единицах Секки (другими словами - прозрачность воды, которая измеряется в метрах). 1 Секка – это глубина, на границе которой, перестает быть визуально различим белый диск диаметром 30 см. Нетрудно предположить, что в разных водоемах эта величина сильно отличается. Так, в пресноводных водоемах летом 1 Секки может быть равен 1–1.5 метра, а в океанской воде – доходить до 40 и даже 60 метров. Даже в одном и том же водоёме глубина прозрачности воды может сильно отличаться в зависимости от сезона времени года, дня и даже времени суток. На прозрачность воды в водоёмах могут оказывать сильное влияние метеорологические факторы и природные явления.

Данный класс лазерных сканирующих систем может быть использован не только для съемки дна, но и суши, что делает их идеальными решениями при работе в прибрежных районах и шельфовых зонах, где присутствует большое количество скал, островов, отмелей и прочих схожих объектов. Прибрежная съёмка требует фиксировать не только глубины и урез воды на конкретную дату, но также производить топографическую съёмку побережья не менее, чем на 25 метров вглубь от уреза воды.

Название	RIEGL VQ-840G	RIEGL VQ-840GL	RIEGL VQ-840GH	RIEGL VQ-840G-II
Макс. Частота, точек в секунду	200 000	200 000	900 000	900 000
Макс. Частота эффективная *	200 000	200 000	279 000	279 000
Макс. Высота съемки	100	100	1 600	1 600
Макс. Высота съемки на макс. Частоте	75	75	700	700
Глубина на макс. Частоте, секки	1,70	1,70	1,50	1,50
Глубина на мин. Частоте, секки	2,50	2,50	1,50	1,50
Угол охвата, градусов	40	40	40	40
Число строк в секунду, шт	100	100	100	80
Точность дальномера, мм	20	20	25	25
Угол отклонения по тангажу	14	14	+/-20	+/-20
Число сенсоров, шт	1	1	1	1
Дивергенция луча, мрад	1--6	1--6	0.3	0,7-3,0
Класс лазера	3B	3B	3B	3B
Габариты, мм**	363x284x 240	356x284x 240	451x451x 490	495x495  x752
Масса**, кг	15	9,8	70	65
Поддерживаемое число камер	1	1	2	2
Носитель	БПЛА	БПЛА	ПЛА	ПЛА

 

Все гидрографические сканеры используют круговую развертку луча. Это делается для обеспечения постоянного угла встречи лазерного импульса с водной поверхностью и более точного расчета глубины с учётом поправок за солёность (т.е. плотность) воды. Рабочая высота съемки систем сканирования, установленных на БПЛА составляет около 75-100 метров, причем для достижения наилучших результатов не следует подниматься слишком высоко над поверхностью воды.

При работе дальномера лазерного сканера на частоте 200 000 точек в секунду, глубина проникновения луча у лазерных сканеров RIEGL VQ-840-G и RIEGL VQ-840-GL составляет 1.7 Секки. Если необходимо проникнуть глубже, то необходимо повысить мощность импульсов, что дается ценой очень сильного снижения частоты сканирования. Максимальная глубина в 2.5 Секки достигается при снижении частоты съемки до 500 точек в секунду (при этом сам лазер работает на частоте 50 000 точек в секунду, но в ходе пост-обработки производится осреднение полученных сигналов с соответствующим падением частоты).

Ввиду довольно большой массы этих лазерных сканеров (около 15 кг), рекомендованным носителем для RIEGL VQ-840-G является специализированный дрон (БПЛА) компании RIEGL – RiCOPTER. Более совершенная – и более легкая (10 кг) версия сканера RIEGL VQ-840-GL может быть установлена на более дешевые дроны сторонних производителей, что позволяет создать большее многообразие готовых решений. Лазерная сканирующая система RIEGL VQ-840-GL уже оснащена встроенной цифровой камерой.

Основное назначение батиметрических (гидрографических) сканеров – это съемка прибрежных мелководных участков и шельфовых зон, оценка динамики наиболее проблемных участков речных переходов и фарватеров, съемка дна водохранилищ для оценки их заполнения наносами, мониторинг динамики развития русел на судоходных участках рек. В военной области такие системы могут применять для задач разминирования акваторий, поиска подводных беспилотных аппаратов, промеров глубин, мониторинга дна в районе прокладки подводных трубопроводных систем на прибрежных участках.

Внешний вид гидрографических сканеров для БПЛА: RIEGL VQ-840-G и RIEGL VQ-840-GL (более легкая версия).

Тяжелые (и наиболее мощные) гидрографические системы представлены моделями лазерных сканеров RIEGL VQ-880-GH и RIEGL VQ-880-G II

Внешний вид лазерных сканеров RIEGL VQ-880G, RIEGL VQ-880-GH, RIEGL VQ-880-GII (слева направо)

Гидрографические системы лазерного сканирования RIEGL VQ-880-GH, и RIEGL VQ-880-GII – это сканеры, обладающие круговой схемой сканирования, максимальной частотой 900 000 точек в секунду в ближнем ИК спектре и 700 000 точек в секунду – в зеленом спектре, и возможностью вести съемку дна на глубинах до 1.5 Секки. При работе в гидрографическом режиме имеют возможность снимать наземные объекты с высоты до 2 500 м, а определение глубин до высоты 650 м от поверхности воды. В корпусе сканирующей системы размещается не один, а два дополнительных сенсора. Это могут быть также и две среднеформатные камеры, или вариант со среднеформатной камерой и тепловизором.

Гидрографическая система RIEGL VQ-880-GII, так же, как и её предшественница, обладает дополнительным встроенным лазером с длиной волны 1064 нм, который предназначен для более точного измерения длины прохождения луча в толще воды и точного описания формы поверхности волн.

При формально меньшей глубине съемки, эти системы обладают на 1–2 порядка большей производительностью по площади. Основное их назначение – работа на шельфе, гидрографические работы в прибрежных зонах морей и океанов, съемка зон с сильно выраженными приливно-отливными явлениями, мониторинг крупных водохранилищ и судоходных рек. Применение данных сканирующих систем для военных задач аналогично вышеупомянутой системе RIEGL VQ-840-GL, но с более высокими производительностью и оперативностью выполнения работ.