Воздушные лазерные сканеры

Воздушный лазерный сканер, или лидар, что является английской аббревиатурой “LIDaR”, означающей “Light Identification, Detection and Ranging”, представляет собой высокотехнологичное устройство, предназначенное для измерения дальностей до топографических объектов посредством встроенного лазерного дальномера и чёткой фиксации направлений на эти дальности. Воздушный лазерный сканер является моностатической оптической системой, в которой совмещены источник и приёмник лазерного излучения. Подобно наземным или мобильным сканирующим системам, передатчик и приёмник излучения в воздушном лазерном сканере установлены на едином поворотном устройстве, которое производит развёртку лазерного луча в плоскости сканирования.

Конструктивно воздушная лазерная сканирующая станция состоит из лазера-передатчика, передающей и приёмной оптических систем, спектроанализатора и фотоприёмного устройства, а также блока обработки сигнала, блока управления, блока развёртки, блока контроля параметров выходного лазерного излучения, блока сбора и хранения информации, а также навигационного блока с GNSS-системой.

Принцип работы воздушного лазерного сканера принципиально не отличается от наземных или мобильных 3D сканирующих систем, однако здесь имеются свои особенности. Лазер-передатчик генерирует оптический импульс, который попадает на передающую оптическую систему, необходимую для улучшения коллимации пучка и осуществления пространственной фильтрации. Часть оптического импульса используется для маркировки момента начала отсчёта времени и калибровки интенсивности и для контроля длины волны излучения. Через передающую оптическую систему лазерный импульс подаётся на блок развёртки, который отклоняет лазерный луч в нужном направлении. Зондирующий импульс проходит через атмосферу и отражается от топографических объектов, расположенных на земной поверхности, при этом часть отражённого излучения направляется в обратную сторону. Принятое излучение собирается с помощью принимающей оптики, попадает на спектроанализатор, определяющий интервалы длины волн, на которых производятся наблюдения для отсечки фонового излучения. После этого излучение отправляется на фотодетектор, преобразующий его в электрический сигнал, пропорциональный интенсивности принятого излучения. При этом производится маркировка времени приёма ответного сигнала. Функционирование навигационного блока воздушного лазерного сканера основано на взаимодействии встроенной GNSS-системы спутниковой навигации с инерциальной системой в режиме реального времени. Вся полученная в результате съёмки информация, такая как измеренное расстояние, значение интенсивности принятого сигнала, направление распространения лазерного луча, отправляется на блок сбора и хранения информации для последующей обработки.

В обширный парк профессионального оборудования компании АО «Союзгипрозем» входят воздушный лазерный сканер Leica ALS-50-II и аэрофотосъемочный комплекс с системой воздушного лазерного сканирования Optech ALTM 3100.

Воздушный лазерный сканер Leica ALS-50-II

Высокоточный воздушный лазерный сканер Leica ALS-50-II способен эффективно работать как на малых, так и на больших съёмочных высотах, обеспечивая при этом стабильно высокую точность лазерных данных и большую плотность точек. Реализованная в сканере инновационная технология Multi Pulse In Air (MPiA) обеспечивает одновременное нахождение в воздухе сразу двух лазерных импульсов, что вдвое увеличивает производительность сканирующей системы.

Воздушный лазерный сканер Leica ALS-50-II обеспечивает получение максимально плотного облака точек земной поверхности с высокой точностью геопространственных координат до 10–12 сантиметров. Данный лазерный сканер обладает возможностью лидарной съёмки как с малых высот до 200 метров, так и с больших высот — до 6000 метров, что предоставляет достаточно широкий спектр использования данного оборудования.

Преимущества воздушного сканера Leica ALS-50-II

Основными преимуществами воздушного лазерного сканера Leica ALS-50-II являются следующие параметры:
— большой диапазон возможных углов лазерного сканирования;
— возможность съёмки с больших высот — до 6000 метров;
— высокая плановая точность определения положения точек лазерных отражений;
— высокая точность определения высот точек лазерных отражений даже при больших высотах полёта;
— наличие технологии MPiA (Multiple Pulses in Air), которая позволяет получить высокую плотность точек лазерных отражений даже с больших высот съёмки.

Для наглядности приведём пример плотности точек для заданных параметров воздушного лазерного сканирования:
— угол сканирования — 25°;
— высота полёта — 1560 м;
— скорость воздушного судна — 300 км/час;
— средняя плотность точек — 2,5 точки/кв.м.