Розвиток геодезичної техніки привів до появи технології 3d лазерного сканування. На сьогодні це один з найсучасніших і продуктивних методів вимірів.

Наземне лазерне сканування - безконтактна технологія виміру 3d поверхонь з використанням спеціальних приладів, лазерних сканерів. По відношенню до традиційних оптичних і супутникових геодезичних методів характеризується високою детальністю, швидкістю і точністю вимірів. 3d лазерне сканування застосовується в архітектурі, промисловості, будівництві дорожньої інфраструктури, геодезії і маркшейдерії, археології.

Класифікація і принцип дії 3d лазерних сканерів 

- прилад, який, роблячи до мільйона вимірів в секунду, представляє об'єкти у вигляді набору точок з просторовими координатами. Отриманий масив даних, що називається хмарою точок, може бути згодом представлений в тривимірному і двомірному виді, а також використаний для вимірів, розрахунків, аналізу і моделювання.

За принципом дії лазерні сканери розділяють на імпульсні (TOF), фазові і триангуляційні. Імпульсні сканери розрахувають відстань як функцію часу проходження лазерного променя до вимірювального об'єкту і назад. Фазові оперують із зрушенням фаз лазерного випромінювання, в триангуляційних 3d сканерах приймач і випромінювач рознесені на певну відстань, яка використовується для вирішення трикутника випромінювач-об'єкт-приймач.

Основні параметри лазерного сканера - дальність, точність, швидкість, кут огляду.

По дальності дії і точності вимірів 3d сканерів розділяються на:

• високоточні (погрішність менше міліметра, дальність від дециметра до 2-3 метрів),
• середнього радіусу дії (погрішність до декількох міліметрів, дальність до 100 м),
• далекого радіусу дії (дальність сотні метрів, погрішність від міліметрів до перших сантиметрів),
• маркшейдерські (погрішність доходить до дециметрів,
• дальність більше кілометра).

Останні три класи по здатності вирішувати різні типи завдань можна віднести до розряду геодезичних 3d-сканеров. Саме геодезичні сканери використовуються для виконання робіт по лазерному скануванню в архітектурі і промисловості.

Швидкість дії лазерних сканерів визначається типом вимірів. Як правило, найбільш швидкісні фазові, на певних режимах швидкість яких досягає 1 млн вимірів в секунду і більше, імпульсні дещо повільніше, такі прилади оперують зі швидкостями в сотні тисяч точок в секунду.

Кут огляду - ще один важливий параметр, що визначає кількість даних, що збираються з однієї точки стояння, зручність і кінцеву швидкість роботи. Нині усі геодезичні лазерні сканери мають горизонтальний кут огляду в 360°, вертикальних кутів

Характеристики лазерного сканування

Хоча перші скануючі системи з'явилися відносно нещодавно, технологія лазерного сканування показала свою високу ефективність і активно витісняє менш продуктивні методи вимірів.

Переваги наземного лазерного сканування :
• висока деталізація і точність даних;
• неперевершена швидкість зйомки (від 50 000 до 1 000 000 вимірів в секунду);
•  безотражательная технологія вимірів, незамінна при виконанні робіт по лазерному скануванню важкодоступних об'єктів, а також об'єктів, де знаходження людини небажане (неможливо);
• висока міра автоматизації, що практично виключає вплив суб'єктивних чинників на результат лазерного сканування;
•  сумісність отриманих даних з форматами програм по 2d і 3d проектуванню провідних світових виробників (Autodesk, Bentley, AVEVA, Intergraph та ін.);
•  первинна "тривимірність" отриманих даних;
• низька доля польового етапу в загальних трудовитратах.

Застосування 3d лазерного сканування вигідно з кількох причин:

• проектування з використанням тривимірних даних геодезичних досліджень не лише спрощує сам процес проектування, але головним чином підвищує якість проекту, що мінімізує подальші витрати на етапі будівництва,
• усі виміри проводяться украй швидким і точним методом, що виключає людський чинник, міра достовірності інформації підвищується в раз, зменшується вірогідність помилка,
• увесь вимір проводиться безотражательний спосіб, дистанційно, що збільшує безпека робота; наприклад, немає необхідності перекривати автостраду для зйомки поперечних перерізів, зводити будівельні ліси для виміру фасаду
• технологія лазерного сканування інтегрується з більшістю САПР (Autodesk AutoCAD, Revit, Bentley Microstation), а також з "важкими" засобами проектування, такими як AVEVA PDMS, E3D, Intergraph SmartPlant, Smart3D, PDS.
•  результат досліджень виходить в різних видах, від вихідного формату залежить ціна лазерного сканування і терміни робіт :

•  тривимірна хмара точок (визначені САПР працюють вже з цими даними),
•  тривимірна модель (геометрична, інтелектуальна),
• стандартні двовимірні креслення,
• тривимірна поверхня (TIN, NURBS).

Процес лазерного сканування складається з трьох основних етапів:

• рекогносцирування на місцевості,
• польові роботи,
• камеральні роботи, обробка даних

Застосування лазерного сканування Роботи по лазерному скануванню в Росії на комерційній основі виконуються з десяток років. Попри те, що технологія досить універсальна, за цей час визначився круг основних застосувань.

Лазерне сканування в промисловості використовується як метод досліджень під реконструкцію або виконавчої зйомки. Швидкість методу дозволяє украй швидко отримати точну і актуальну 3d-модель виробництва "як є" або "як побудовано". Наявність таких даних дозволяє на іншому якісному рівні спроектувати реконструкцію або проконтролювати хід будівництва. Детальніше про це застосування см в статті Лазерне сканування в промисловості.

Лазерне сканування в архітектурі застосовується для геодезичної зйомки фасадів, інтер'єрів будівель. Архітектурний обмір за даними лазерного сканування містить фасади, плани, розрізи, деталі, шаблони, при цьому достовірність цієї інформації за рахунок високої автоматизації на порядок вище, ніж при використанні традиційних геодезичних засобів. Найбільш затребувано лазерне сканування пам'ятників архітектури, зйомку будівель для монтажу навісних фасадів. Останнім часом із зростанням популярності BIM (ИМЗ) дані лазерного сканування використовуються для проектування реконструкції і контролю будівництва будівель і споруд. Детальніше про цей напрям см в статті Лазерне сканування в архітектурі.

На об'єктах транспорту ефективність лазерного сканування визначається можливістю зйомки лінійних об'єктів без зупинки руху. 3d сканування тунелів, мостів, доріг як правило виконується з метою створення топографічних планів, профілів, перерізів для проектування ремонту, реконструкції, для наповнення автоматизованого електронного банку даних об'єктивними просторовими даними про фактичний стан об'єктів транспорту. Детальніше за см в статті Лазерне сканування транспортної інфраструктури.

Наземне лазерне сканування в геодезії, маркшейдерії застосовується для зйомки топографічних планів великого масштабу, зйомки ЦМР. Найбільша ефективність досягається при лазерному скануванні кар'єрів, відкритих вироблень, шахт, штолень, тунелів. Швидкість методу дозволяє оперативно отримувати дані про хід земляних робіт, розраховувати об'єми вийнятої породи, здійснювати геодезичний контроль ходу будівництва, стежити за стійкістю бортів кар'єру, мониторить зсувні процеси. Детальніше за см в статті Лазерне сканування в геодезії і маркшейдерії.

Лазерне сканування в археології застосовується для фіксації розкопок, археологічних знахідок. Швидкість зйомки важлива в охоронній археології. Висока точність хмари точок дозволяє згодом створити точну і реалістичну 3d-модель пам'ятника археології, використати цю модель в інтерактивному застосуванні при музеєфікації або для забезпечення віртуального доступу до об'єкту наукового співтовариства.

Більше інформації по цьому напряму в статті Лазерне сканування в археології. Детальніше про наземне лазерне сканування, методи роботи, отримані результати, видах послуг з лазерного сканування см у відповідних розділах по сферах застосування :

• промислове будівництво,
• архітектура,
• транспорт (тунелі, мости, дороги),
• геодезія та маркшейдерія,
• археологія, музейна справа.