Помощь в написании студенческих работ
Антистрессовый сервис

Разработка и исследование фотограмметрических технологий обмеров архитектурных сооружений с использованием лазерных трёхмерных сканеров

Диссертация: Разработка и исследование фотограмметрических технологий обмеров архитектурных сооружений с использованием лазерных трёхмерных сканеров
ДиссертацияПомощь в написанииУзнать стоимостьмоей работы

Разработка и внедрение в производство метода трехмерного лазерного сканирования открывает новые возможности совершенствования методов и технологий фотограмметрических архитектурных съемок. В результате сканирования лазерного луча получают «облако точек», или массив точек, которые формируют трёхмерные модели объектов в необходимой системе координат. Достоинством съёмочных систем трёхмерного… Читать ещё >

Разработка и исследование фотограмметрических технологий обмеров архитектурных сооружений с использованием лазерных трёхмерных сканеров (реферат, курсовая, диплом, контрольная)

Содержание

  • 1. Обзор и анализ современного состояния методов архитектурных съемок
    • 1. 1. Применение фотограмметрии в архитектурных съемках
    • 1. 2. Восстановление объемных моделей
    • 1. 3. Использование неметрических цифровых камер в фотограмметрии
    • 1. 4. Съёмка архитектурных сооружений с использованием данных трёхмерного лазерного сканирования
    • 1. 5. Принцип съёмки объектов методом трёхмерного лазерного сканирования
    • 1. 6. Выводы
  • 2. Теоретическое обоснование и разработка технологий фотограмметрической съёмки архитектурных сооружений с использованием данных трёхмерного лазерного сканирования
    • 2. 1. Обоснование создания технологий обмерных чертежей архитектурных сооружений методом фотограмметрической съемки с использованием данных трехмерного лазерного сканирования
    • 2. 2. Разработка методов совместного использования фотограмметрического и трёхмерного лазерного сканирования
      • 2. 2. 1. Методика создания цифровых ортофотопланов
      • 2. 2. 2. Разработка технологий получения ортофотопланов и трёхмерных векторных моделей по результатам фотограмметрической съёмки и данных трёхмерного лазерного сканирования
      • 2. 2. 3. Разработка технологии применения стереоскопического метода для наблюдения и обработки результатов трёхмерного лазерного сканирования
      • 2. 2. 4. Выводы
  • 3. Экспериментальное исследование фотограмметрического метода съёмки архитектурных сооружений с использованием данных трёхмерного лазерного сканирования

3.1 Получение ортофотопланов и обмерных чертежей по материалам фотограмметрической съемки архитектурных сооружений с использованием данных трехмерного лазерного сканирования на цифровой стереофотограмметрической системе.

3.1.1 Съёмка архитектурного сооружения трёхмерным лазерным сканером RIEGL LMS-Z210.

3.1.2 Получение ортофотоплана на ЦФС PHOTOMOD с использованием данных трёхмерного лазерного сканирования.

3.1.3 Создание обмерного чертежа по снимкам, полученным камерой UMK 10/1318. Контроль точности ортофотоплана, полученного по разработанной технологии.

3.1.4 Создание ортофотоплана по снимкам, полученным цифровой фотокамерой CANON EOS D60 и данным трёхмерного лазерного сканирования.

3.2 Получение обмерного чертежа по стереоизображению «облака» точек трёхмерного лазерного сканирования.

3.3 Выводы.

Заключение.

Литература. Приложение.

Разработка и внедрение в производство метода трехмерного лазерного сканирования открывает новые возможности совершенствования методов и технологий фотограмметрических архитектурных съемок. В результате сканирования лазерного луча получают «облако точек», или массив точек, которые формируют трёхмерные модели объектов в необходимой системе координат. Достоинством съёмочных систем трёхмерного лазерного сканирования является: получение практически в режиме «реального времени» достоверной информации о форме, размерах и положении объектов съёмки в выбранной системе координат объекта, в качестве которой могут служить, как государственные геодезические, так и любые другие системы координатвозможность производить съёмки в условиях плотной городской застройки, так как нет жёстких требований в подборе параметров съёмкивозможность получать не только координаты точек «объекта», но и информацию о его цвете или оптической яркостивозможность производить измерения объектов по «облаку точек», ортогональная проекция которого на произвольно выбранную плоскость визуализируется на экране дисплея компьютера. Идентифицируя изображения точек «облака», можно производить измерения расстояний между точками, создавать векторный чертёж объекта и т. п. По точкам можно создавать цифровую модель поверхности объекта в виде триангуляции Делоне, а также строить профили или сечения его поверхности. При съёмке инженерных объектов можно аппроксимировать участки объекта плоскостью, цилиндром и другими пространственными фигурами.

Наряду с достоинствами трёхмерные лазерные системы имеют и недостатки: трудности в интерпретации объектов сложной формысложность векторизации объектов по «облаку точек" — медленная работа с файлами больших размеровдля увеличения скорости обработки материалов необходимо работать с фрагментами объекта съёмки.

Комплексное использование методов фотограмметрических и трёхмерного лазерного сканирования открывают новые возможности в развитии технологий для обмеров архитектурных сооружений и создания обмерных чертежей.

Целью настоящей работы является: разработка и исследование фотограмметрических технологий обмеров архитектурных сооружений с использованием данных, полученных с помощью лазерных трёхмерных сканеров. Разработка новых технологий рассматриваются в двух аспектах:

1 Получения цифровых ортофотопланов по материалам фотограмметрической съёмки и данных трёхмерного лазерного сканирования с дальнейшей целью получения трёхмерных векторных обмерных чертежей.

2 Измерения и создания векторных обмерных чертежей по стереоскопическому изображению массива точек, полученных в результате трёхмерного лазерного сканирования.

Для достижения целей необходимо исследовать и решить следующие задачи:

1. Разработать методику создания ортофотопланов по фотоизображению (цифровому или аналоговому) и результатам трёхмерного лазерного сканирования.

2. Разработать технологию получения обмерных чертежей по ортофотопланам, полученным по материалам фотограмметрической съёмки и данным трёхмерного лазерного сканирования.

3. Разработать технологию наблюдения, измерения и создания векторных обмерных чертежей по стереоскопическим изображениям результатов трёхмерного лазерного сканирования.

3.3 Выводы.

Выполненные экспериментальные работы позволили сделать следующие выводы:

— Практически показана возможность съемки архитектурных объектов фотограмметрическим методом в комбинации с методом трехмерного лазерного сканирования;

Вследствие ложных отражений от зеркальных поверхностей и двойных отражений от оконных стекол цифровая модель объекта, полученная в результате трехмерного лазерного сканирования, требует обязательного тщательного контроля и доработки;

В силу дискретного характера трехмерной лазерной съемки цифровая модель рельефа поверхности объекта не позволяет адекватно отобразить небольшие по размеру детали объекта, что приводит к снижению качества и точности цифрового ортофотоплана;

— Цифровая модель объекта, полученная в результате трехмерного лазерного сканирования, требует доработки с целью дополнения ее структурными линиями поверхности объекта, даже, в случае, съемки объекта несложной формы.

Использование изображений цифровых неметрических камер позволяет исключить процесс фотообработки и дальнейшего сканирования изображений при создании ортофотопланов, что, в свою очередь, позволяет удешевить процесс их создания.

— Исследования показали реальную возможность применения стереоскопического метода для наблюдения и обработки результатов трёхмерного лазерного сканирования.

— В результате лазерного сканирования при использовании параметров цветопередачи и плотного шага сканирования можно достичь фото реалистического качества, а стереометод обработки таких массивов точек делает возможным интерпретацию форм сложных архитектурных объектов.

— Стереоскопический метод обработки результатов съёмки трёхмерным лазерным сканером позволяет с высокой надёжностью и точностью создавать обмерные векторные чертежи архитектурных сооружений.

Заключение

.

Теоретические и экспериментальные исследования, выполненные в диссертации, позволяют сделать следующие выводы.

В настоящей работе были предложены методы комплексного использования фотограмметрических методов съёмки и данных трёхмерного лазерного сканирования. В частности:

Разработана технология создания ортофотопланов по фотоизображению (цифровому или аналоговому) и цифровой модели поверхности объекта, полученной в результате трёхмерного лазерного сканирования. Экспериментальные исследования этой технологии показали возможность создания ортофотопланов архитектурных объектов фотограмметрическим методом в комбинации с методом трехмерного лазерного сканирования. Реализация данной технологии может быть осуществлена на любой стереофотограмметрической системе.

Разработана технология получения ортофотопланов по стереофотограмметрической съёмке с базиса небольшой длины и по цифровым моделям объекта, полученным в результате трёхмерного лазерного сканирования.

Разработана технология получения трёхмерной векторной модели объекта (трёхмерного обмерного чертежа архитектурного сооружения) по ортофотоплану, построенному с использованием данных трёхмерного лазерного сканирования. Такие векторные модели могут быть созданы во многих фотограмметрических системах. В частности, это реализовано в модуле «Vector» в стереофотограмметрической системе «Photomod».

Разработан метод стереоскопического наблюдения, измерения и создания векторных обмерных чертежей по «облаку точек», полученного трёхмерным лазерным сканером. Проведённые экспериментальные исследования показали реальную возможность использования этого метода на практике. Стереоскопические наблюдения массивов точек решают задачу интерпретации объектов сложной формы. Предложенный метод обработки результатов съёмки трёхмерным лазерным сканером позволяет с высокой надёжностью и точностью создавать обмерные векторные чертежи архитектурных сооружений.

Показать весь текст

Список литературы

  1. М.Ю. Технология CloudWorx. Информационный бюллетень ГИС-Ассоциации. № 3(40)2003г. Совместное издание ГИС-Ассоциации и фирмы Г. Ф. К. Выпуск № 6. Осень 2003, с. 35.
  2. Инструкция по использованию трехмерного лазерного сканера Сугах 2500. США, 1997.
  3. Инструкция по использованию трехмерного лазерного сканера RIEGL LMS-Z210. Австрия, Ригл, 2001.
  4. Инструкция по фотограмметрическим работам при создании цифровых топографических карт и планов. Федеральная служба геодезии и картографии России. М., ЦНИИГАиК, 2002.
  5. А. Н. Фотограмметрия. М., Недра, 1984.
  6. А. Н., Журкин И. Г. Автоматизация фотограмметрических процессов. М., Недра, 1980.
  7. .В. «Основные события истории фотограмметрии и воздушной фотосъёмки до 1918 года». Геодезия и картография, 1998 г. №№ 8,11,12.
  8. .В. «Основные события истории фотограмметрии, аэро- и космической съёмки в нашей стране после 1917 года». Геодезия и картография, 2000 г. №№ 5,6,7.
  9. М.Н., Петрова В. П., Жечев Д. В. Возможности неметрических камер в наземной фотограмметрии. Геопрофи, М., 2003 ,№ 4,с 19−21.
  10. С. Р., Дроздов О. В. Инновации в создании цифровых моделей трехмерные лазерные сканирующие системы. Нефтяное хозяйство 6'2001. стр. 26.
  11. А. Н. Основы архитектурно-строительной фотограмметрии. Воронеж, изд-во Воронеж, ун-та. 1981.
  12. Методические указания по фотограмметрической съёмке архитектурных памятников. Новосибирск, НИШИ, 1977.
  13. А.П. Лекции по курсу фотограмметрии для студентов аэрофотогеодезической специальности. 2003г
  14. А.П., Синькова М. Г. Применение стереоскопического метода для наблюдения и обработки результатов трёхмерного лазерного сканирования. Геодезия и Картография 9'2003.
  15. Программа создания ортофотопланов, моделей рельефа местности и стереовекторизации по материалам космической и аэрофотосъёмки". Талка. Версия 3.1, Москва 2001 г.
  16. Ф. И. Охрана труда в геодезии и картографии. М., Недра, 1984.
  17. Руководство по применению фотограмметрических методов для составления обмерных чертежей инженерных сооружений. ПНИИИС. М., Стройиздат, 1984.
  18. Руководство пользователя. Программа «FHOTOMOD DTM». Система Фотомод 3.1. Ракурс, Москва, 2001 г.
  19. Руководство по применению фототеодолитной съёмки при инженерных изысканиях для строительства. ПНИИС. М., Стройиздат, 1976.
  20. В.М. Фотограмметрия в промышленном и гражданском строительстве. М., Недра, 1977.
  21. М.Г. Фотограмметрическая съемка архитектурных сооружений с использованием данных трехмерного лазерного сканирования. Геодезия и Картография 9'2002. стр.29−33.
  22. М.Г. О проблемах, возникающих при построении цифровых моделей рельефа на цифровых стереофотограмметрических системах. Геодезия и аэрофотосъёмка, Известия ВУЗов, М., № 2,2003 г.
  23. Справочник геодезиста. Книга 2. М., Недра, 1975, с.914−915.
  24. Ю.С. Развитие отечественной фотограмметрии. Геодезия и картография. 1994. — № 3. — С. 33−40.
  25. Al-Hanbali et all (2000). Assessment of a laser scanning system for deformation measurements. L.A.P.R.S. vol. XXXIII, Part B5/1.
  26. ISPRS. The International archives of the photogrammetry, remote sensing and spatial information sciences. Volume XXXIII, Part 4. Amsterdam 2000. Uwe Bacher «Experimental studies into automated DTM generation on the DPW-770».
  27. P., Comoglio G. (2000) New methodologies for architectural photogrammetric survey. International Archives of photogrammetry and Remote Sensing, Vol. XXXIII, Part B5/1.
  28. L., Lingua A., Rinaudo F., (2002). A new software for the automatic registration of 3D digital models acquired using laser scanner devices. Proceeding of International Workshop CIPA on Scanning for Cultural Heritage Recording, Corfu (Greece).
  29. Digital Scanning Workstation. User^s Manual. DSW 200 Maintenance. Version 2.5.1. March 21, 1996.
  30. Proceedings 18-th International Symposium CIPA 2001. Potsdam (Germany), September 18−21. Wolfgang Boehler, Guido Heinz, Andreas Marbs. «The potential of non-contact close range laser scanners for cultural heritage recording.»
  31. Proceedings 18-th International Symposium CIPA 2001. Potsdam (Germany), September 18 21. Marcello Balzani, Alberto Pellegrinelli, Nicola Perfetti, Federico Uccelli. «A terrestrial 3d laser scanner: accuracy tests.»
  32. Dr. L. Hinsken 1996−2000. «Программа управления ориентированием. Руководство пользователя».
  33. Proceedings 18-th International Symposium CIPA 2001. Potsdam (Germany), September 18−21. Fradie Kern. «Supplementing laserscanner Geometric Data with photogrammetric data with photogrammetric images for modeling.»
  34. Josh Kern, Optech Inc., Canada, «Mapping ground Zero», GIM, January 2002r., p. 68−71.
  35. Proceedings 18-th International Symposium CIPA 2001. Potsdam (Germany), September 18 21. Carlo Monti, Raffaella Brumana, Luigi Fregonese,
  36. Carlo Savi, Cristiana Achille «Integrated methodologies of survey digital photogrammetry and 3d model laser scanning."37. «Product Survey on Laserscanners. An Overview». GIM, январь 2001 г., с. 49−52.
  37. User’s Manual. Socet Set. Version 3.1, Second Edition, p. 1−5, февраль 1996r
Заполнить форму текущей работой

Сессия? Спокойно!