Навигационный геодезический центр - Официальный представитель Leica в Украине

Завантажити текст статтi [PDF-файл]


 

ЗАСТОСУВАННЯ МУЛЬТИСТАНЦIЙ LEICA MS60 В ЦIЛЯХ ПРОВЕДЕННЯ ВИСОКОТОЧНОГО ГЕОПРОСТОРОВОГО МОНІТОРИНГУ


I. Тревого

Національний університет Львівська політехніка

А. Горб Leica Geosystems, О. Мелешко Навігаційно-геодезичний центр, м. Харків


Ключові слова: мультистанція, спостереження, високоточний геопросторовий моніторинг


Вступ


Зберігти життя та майно — це гасло стисло і практично характеризує призначення високоточного геопросторового моніторингу (ВГМ). Наука, авіакосмічна промисловість, промислове машинобудування, авто/суднобудування, цивільне та промислове будівництво, будівництво енергетичних або транспортних споруд та тунелювання — певно, простіше перелічити сфери економіки в яких немає місця для ВГМ.
Важливість ВГМ зростатиме, особливо в умовах неминучої урбанізації, адже безупинно підвищується роль міст у розвитку суспільства та економіки. Як наслідок урбанізації, виникає непропрорційна насиченість великих міських центрів об'єктами транспортно-трубопровідної та енергетичної інфраструктури; природні ландшафти, часом велетенські перетворюються на штучні з щільною забудовою. Місто захоплює гористу місцевість, тунелі пронизують скелі, багаторiвневi транспортнi розв'язки стають все більш неймовірними.
Фактично, людство створило для себе таке середовище, в якому конче необхідно провадити своєчасну оцінку потенційних структурних змін, щоб у подальшому мати достатньо часу для виявлення та запобігання будь-якої загрози для цивільної безпеки або ризику для майна.


Постановка проблеми
Усвідомлюючи важливість такого роду діяльності як ВГМ, профільним фахівцям необхідно чітко уявляти можливі методи для повноцінного вирішення задач моніторингу. Через велику різноманітність приладів на всесвітньому ринку, навіть визначивши метод розв'язання задач ВГМ існує проблема вибору програмно-апаратного комплексу для дієвого та економічно ефективного моніторингу.


Постановка завдання
У теперішній час найчастіше використовуються методи ВГМ, зокрема: методи GNSS-спостережень, координатно-вимірювальні системи, лазерно–оптичні методи, голографічні методи та фотограмметрічні методи [2]. У цій статті пропонується зосередитись на лазерно–оптичних методах. По результатах виконання реального моніторінгового проекту був запропропонований технічно бездоганний та економічно виправданий варіант.

 

Виклад основного матеріалу

Огляд сучасних методів
Не вдаючись у подробиці роботи лазерів, розглянемо модельний ряд сучасних координатно-вимірювальних систем швейцарського виробника Leica Geosystems, принцип дії яких базується на використанні лазерно–оптичних методів: трекери, лазерні сканери, електронні роботизовані тахеометри та мультистанції (табл. 1).


Лазерні трекери
Лазерні трекери (рис. 1) це найбільш дорогі вимірювальні прилади, проте вони незамінні, коли постають завдання моніторингу великих об'єктів з надвисокою точністю: це метрологічне забезпечення, космічне та літакобудування, калібрування верстатів, центрування силових агрегатів та прецізійних об'єктів [3].
 

Лазерні сканери

Лазерні сканери (рис. 2) визначають 3D-координати точок з надзвичайною швидкістю - 1 млн точок в секунду з визначеним кроком. Кожна точка крім координат отриманих з геодезичною точністю, має відомості про реальний колір та інтенсивність відображення. Результатом роботи лазерного сканеру є хмара 3D-точок, таким чином, отримані дані використовуються для зйомки складних поверхонь великої площини. В моніторингових цілях лазерні сканери застосовуються під час створення серйозних інженерних та інфраструктурних проектів (знімання дамб, тунелів), в задачах промисловості та суднобудування (технічний нагляд та контроль якості будівництва великого промислового комплексу, аналіз корпусу судна у будь-який момент його будівництва).


Електронні тахеометри

Електронні тахеометри (рис. 3) здатні визначати координати точок з точністю до міліметра, тому вони успішно використовуються в цілях ВГР. Сучасні електронні тахеометри «роботизовані», тобто оснащені п'єзодвигунами для точного наведення на ціль.
Крім характеристик моделі Leica TS16, що вказані у табл. 1, варто відзначити високу швидкість процесу вимірювань, а також технологію автоматичного наведення на відбивач ATR, за допомогою якої прилад швидко і чітко наводиться на центр відбивача без будь-яких допоміжних пристроїв. Також, варто згадати про функцію швидкого пошуку відбивача PowerSearch, завдяки якої користувач може віддалено навести тахеометр на відбивач натисненням однієї кнопки.
Тахеометри цієї серії використовують здебільшого з метою проведення точкового моніторингу та аналізу деформацій, що можуть передувати структурним розривам будівель та споруд, зокрема: дамб, мостів, туннелів. Також, за допомогою тахеометрів контролють зміни у товщі гірських порід, з метою передбачення небезпечних природних процесів (зсувів, сходження лавин).
Типова програма робіт ВГМ за допомогою тахеометра Leica виглядає таким чином: відбівачеві призми закріплюються у точках, які дають відгук на найменший рух об'єкту (наприклад, стовпи або точки максимальної гнучкості основного прольоту мосту); тахеометр встановлюється у стабільній зони і цілодобово контролює кожну точку спостереження, дані збираються і оброблюються, автоматично формуються діаграми, що представляють зміщення у функції часу. Оскільки виміри трьох-координатні, також накопичується інформація про рухи точок. Програмне забезпечення має засоби, які активують сигнали тривоги, коли амплітуда рухів сягає критичних позначок.
На фотознімку (рис. 4) зображений приклад діючоії базової моніторингової станції в c. Маулс (Австрія). Австрійська компанія "Trigonos ZT GmbH" встановила роботизований електронний тахеометр Leica TS15 і цілодобово контролює кожну точку спостереження. У цьому випадку спострігаються рухи гірської поверхні поблизу селища з населенням 2000 осіб) [4].

На фотознімку (рис. 5) зображений приклад діючоії базової моніторингової станції в метро Гонконгу. Компанія "MTR" встановила шість роботизованих тахеометрів Leica TM30 і цілодобово контролює координати 234 моніторингових призм, що закріплені у туннелях метрополітену [5].
Ці приклади демонструють, що тахеометр — це надійний та відносно недорогий прилад, здатний визначати зміщення точок з точністю до міліметра в діапазоні вимірюваннь до 1 км. Здебільшого тахеометри застосовуються для моніторингу окремих ключових точок жорстко закріплених на поверхні об'єкту, що спотстерігається. Недоліком цього способу моніторингу є необхідність встановлення великої кількості відбівачевих призм у важкодоступних місцях обєкту. Орієнтовна вартість якісної відбівачевої призми 1 тис. USD, відповідно, для зйомки складних поверхонь великої площини. витрати на додаткові аксесуари сягатимуть відчутних величин.
 

Мультистанції

Мультистанція (рис. 6) це сучасний інженерний прилад, який об'єднує в собі функціонал роботизованого тахеометра, лазерного сканера та фотограмметричної станції. Крім того існує можливість доповнення прилада GNSS приймачем. Мультистанція розрахована на жорсткі режими експлуатації в найсуворіших умовах навколишнього середовища. Модель Leica MS60 працює в широкому діапазоні температур, її корпус захищений від вітру, дощу, піску і пилу. Точність вимірювань залишається незмінною як при роботі на яскравому сонці, так і в повній темряві. Мультистанція Leica MS60 здатна робити виміри з частотою 1 тис. точок у секунду. Цього достатньо для формування хмар 3D-точок певних ділянок поверхні для аналізу. Використовуючи революційне програмне забезпечення Leica Captivate перетворює складний набір просторових даних в прості та зручні для роботи 3D моделі. Польовий контроллер CS35 (рис. 7), геодезист має можливість переглядати результати вимірювань і проектні дані у жорстких польових умовах.
Мультистанція Leica MS60 може виконувати роль компонента безперервної автоматичної моніторингової системи, в яку інтегровані GNSS-приймачі, геотехнічні сенсори, інші тахеометри та інфраструктура IT-зв'язку під керуванням програмного забезпечення Leica GeoMoS. На фотознімку (рис. 8) зображений приклад діючоії муль-тистанції, яку застосувала Харківська компанія "Навігаційно-геодезичний центр" за допомогою мультистації для моніторингу градирні електростанції, під час її будування (рис. 9). Iнженери Навігаційно-геодезичного центру успішно виконали сканування градирні її з середини, після оброблення хмари 3D точок замовник отримав результи (рис. 10).
Останні три роки, мультистанції отримують дедалі більшу популярність. На фотознімку (рис. 11) зображений приклад діючоії мультистанції, що належить приватної компанії WestLAND Group (Каліфорнія). Компанія успішно виконує геодезичні роботи для реконструкції залізничних тунелів, застосовуючи функцію лазерного сканування там, де потрібно створення хмар 3D-точок (рис. 11). [6]


 

Висновки

Ми живемо в динамічному світі. Будинки й дамби просідають, мости деформуються і вібрують, товщі гірських порід зміщуються, сходять зсуви, льодовики тануть. Cвіт, в якому ми живемо, постійно змінюється як від впливу людини (вібрації, розробка корисних копалин і будівництво), так і від впливу природних процесів (зміни клімату та ерозія).

Проектні та будівельні компанії стикаються зі зростаючими проблемами контролю змін, адже вони відповідають за стан споруд, які створюють і обслуговують. Щоб вирішувати ці завдання, інженери мають бути здатними вимірювати зміщення точок та форм поверхонь з точністю до міліметра.

Певно з фінансових причин, українські геодезисти вважають купівлю лазерного сканеру як недосяжну інвестицію. Використання мультистанції Leіca MS60 - саме той випадок, коли сканування потрібне, але коштів вистачає тільки на електронний тахеометр. Мультистанція стає найбільш продуктивним геодезичним приладом на сьогоднішній день, орієнтованим на виконання найбільш складних та комплексних завдань.


 

Література
1. Малiцький А., Лозинський В. – "Аналiз наземних лазерних 3D-сканерів та сфера їх застосування" / Збірник наукових праць No27, 2014 р. Львівська політехніка
2. Пекарш, Феоктистов, Колыхалов, Шпорт – "Координатно-измерительные машины и комплексы" / No3, 2011 р. журнал "Наука и Технологии в промышленности")
3. Тревого I., Баландюк А. – "Аналiз технологiчних можливостей сучасних лазерних трекерів" / Збірник наукових праць No21, 2011 р. Львівська політехніка
4. Zeiner A. – "GNSS Monitoring for safety on the Brenner" / Reporter 68, The Global Magazine of Leica Geosystems
5. Leica Geosystems TruStory – "Monitoring System at Tsuen Wan West Station, MTR West Rail Line" / www.leica-geosystems.co.uk/common/shared/downloads/inc/downloader.asp?id=19034
6. Leica Geosystems TruStory – "The Leica MS50 MultiStation: the real deal pays out"/leica-geosystems.com/-/media/files/trusto ries/monitoring_traunstein_2010_tru_en.ashx


Застосування мультистанції Leica MS60 в цілях проведення високоточного геопросторового моніторингу
I. Тревого, А. Горб, О. Мелешко

Розглянуті та проаналізовані сучасні безконтактні координатно-вимірювальні системи швейцарської компанії Leica Geosystems, принцип дії яких базується на використанні лазерно–оптичних методів: трекери, лазерні сканери, тахеометри та мультистанції. Обґрунтовано пріоритет-ність застосування мультистанції Leica MS60 в цілях проведення високоточного геопросторового моніто-рингу у різних галузях виробництва великогабаритних та складних об’єктів і конструкцій, де необхідна висока точність вимірювання.

Применение мультистанции Leica MS60 в целях проведения высокоточного геопространственного мониторинга

И. Тревого, А. Горб, А. Мелешко

Рассмотрены и проанализированы современные бесконтактные координатно-измерительные системы швейцарской компании Leica Geosystems, принцип действия которых основан на исполь-зовании лазерно-оптических методов: трекеры, лазерные сканеры, тахеометры и мультистанции. Обоснована приоритет-ность применения мультистанции Leica MS60 в целях проведения высо-коточного геопространственного монито-ринга в различных отраслях производства крупногабаритных и сложных объектов и конструкций, где необходима высокая точность измерения.

High-precision geospatial monitoring using the Leica MS60 multistation

I. Trevogo, A. Gorb, O. Meleshko

Considered and analyzed modern noncontact coordinate-measuring machines, whose operation principle is based on the laser-optical methods, prodused by Swiss company Leica Geosystems, such as: trackers, 3D-laser scanners, total stations and multistations. Proved the priority of Leica MS60 multistations for high-precision geospatial monitoring in various fields of production of large and complex objects and structures, where high accuracy is required.

В разделе нет ни одного товара.

В вашей корзине
Корзина пустая