Laserové skenování neboli laserscanning

Technologie laserového skenování, neboli laserscanning, patří k nejmodernějším metodám sběru geo-dat. Své využití nachází především v oblastech, kde je potřeba pořídit přesná 3D data – například v důlních prostorách, při zaměřování složitých objektů průmyslových komplexů, liniových staveb typu dálkového vysokého napětí nebo plynového potrubí, ale například i při přesném zaměřování fasád objektů historických staveb.

Princip metody laserscanningu je v zásadě jednoduchý. Ze stanoviska se vyšle laserový paprsek měřící vzdálenost, kterou urazí směrem k povrchu měřeného území nebo objektu. Ve stejný okamžik se zaznamenává směr paprsku pomocí diferenciálního GPS a inerciální navigace. Vyhodnocením všech parametrů se získá informace o jednom určitém bodu povrchu. Laserové zařízení může být umístěné staticky na zemi (pozemní laserscanning) nebo dynamicky v letadle, vrtulníku či na automobilu.

Primárním výstupem laserového skenování je soubor 3D souřadnic odražených bodů – takzvané mračno bodů. Pomocí automatických, poloautomatických a manuálních postupů je v dalším zpracování prováděna klasifikace těchto bodů. V některých případech je možné využít také informaci o intenzitě odrazu, případně o reálné barvě každého z odrazů (v případě současného pořízení digitálních snímků objektu je možné mračno bodů obarvit s využitím těchto fotografií). Konečným  výstupem zpracování dat z laserového skenování může být například velmi detailní model terénu nebo povrchu ve formě trojúhelníkového modelu, případně generalizovaný 3D vektorový model.

Mračno bodů staletého dubu z oblasti Pohansko u Břeclavi

Společnost GEODIS BRNO, spol. s r.o., je jedna z mála společností v České republice, která si postupy laserového skenování během uplynulých let osvojila a laserscanning standardně nabízí a poskytuje svým klientům. Nejnovějším skenerem, kterým se může GEODIS BRNO, jako zatím jediná firma v České republice pochlubit, je pozemní skener Zoller&Fröhlich IMAGER5006. Ten patří mezi fázové skenery. Fázový skener je založen na měření fázového rozdílu, který vzniká mezi vysílaným a přijímaným signálem a z měřeného fázového rozdílu se určuje měřená délka. Rozsah měření vzdáleností je 1 m až 79 m s přesností 0,4 mm/10m, 1 mm/25m a 2,5 mm/50m, v závislosti na odrazivosti skenovaného materiálu. Je zařazen do bezpečnostní třídy 3R (dle IEC 60825-1). Zorné pole ve vodorovné rovině je 360 °, ve svislé rovině 310 °. Rychlost skenování je přibližně 500 000 bodů/s.

Detail mračna bodů fasády zámku Žinkovy

Mezi hlavní přednosti tohoto typu přístroje patří jeho přesnost, rychlost, hmotnost, rozlišení a zorné pole, které umožňuje skenovat téměř celý prostorový úhel kolem skeneru. Zastíněný prostor tvoří pouze kužel o průměru 50° pod skenerem. Díky výrazně nižší hmotnosti a kompaktnosti celé aparatury lze skener v terénu umístit i na hůře přístupná místa a dosáhnout lepšího pokrytí měřených objektů laserovými body.

Výsledná data jsou o řád přesnější a podrobnější než data skeneru starší generace. Práce v terénu je méně náročná a efektivnější a zpracování dat a možnosti vyhodnocení několikrát vzrostly. Co se týká přesnosti a rozlišení nemá prozatím GEODIS BRNO, díky laserscaneru Zoller&Fröhlich IMAGER5006 mezi ostatními společnostmi nabízejícími laserscanning konkurenci.

3D model potrubí kontrolní stanice

Dosud byl nový skener úspěšně nasazen například při měření dálničního tunelu Klimkovice v délce 2 km, skenování Dolní oblasti ve Vítkovicích – 10 ha národní technické památky bývalých hutí (spolu se skenerem Riegl), při skenování potrubních systémů Slovenských plynáren Plavecký Peter a Vysoká pri Morave, dálničních mostů v Ostravě a Žilině, zámku Žinkovy, několika desítek fasád budov v Praze a dalších drobnějších akcí, na příklad skenování staletých dubů v lokalitě Pohansko u Břeclavi a archeologických vykopávek v centru Brna – areál Padowetz.

Národní kulturní památka (NKP) VÍTKOVICE, a.s.

V případě NKP VÍTKOVICE, a.s., bylo dle požadavku zadavatele zaměření a prostorové zobrazení (model) všech nadzemních potrubí, podpor a objektů na ploše  Národní kulturní památky Vítkovických hutí. K zaměření výše popsané oblasti byla zvolena metoda pozemního laserscanningu v kombinaci s klasickým geodetickým měřením totální stanicí a GPS. Byly použity laserové skenery Riegl LMS-Z360i a Zoller&Froehlich Imager5006. Transformace mračen laserových bodů do zvolených souřadnicových systémů byla zajištěna pomocí geodeticky (totální stanicí) zaměřených vlícovacích bodů, které byly během měření rozmisťovány po lokalitě.

Model plynového potrubí a plynojem z areálu NKP VÍTKOVICE, a.s.

Skener Riegl LMS-Z360i byl při měření umístěn na speciálním výsuvném stativu, namontovaném v měřícím vozidle VW Transporter. S pomocí tohoto měřícího systému byla skenována místa, do kterých byl možný příjezd měřícího vozidla a místa, kde bylo třeba skenovat z větší výšky nad terénem a kde vzdálenost skeneru od měřených objektů byla větší (než cca 80m). Skener Z&F Imager5006 byl při měření umístěn na pojízdném stativu a byl po lokalitě přemisťován ručně. Tímto systémem byla měřena hůře přístupná místa s nutností skenovat i nad skenerem, místa s větší koncentrací měřených objektů do menšího prostoru a místa kde bylo nutné zaměřit větší detail.

Bodová mračna byla po transformaci převedena do formátu ASCII a následně načtena do prostředí MicrostationV8 pomocí MDL aplikace Terrascan  a Terrscan Viewer, aby pak následně byla uložena ve formátu Terrascan BIN. Vektorizace byla provedena v 3D grafickém prostředí MicrostationV8 standardními modelačními nástroji Microstationu. Vzniklý model ve formátu DGN byl převeden do formátů DWG a STEP podle požadavků objednatele. Dgn výkres obsahuje 527 potrubí a 8 vrstev situace, čemuž odpovídá i počet vrstev výkersu – 535.  Při exportu do DWG formátu bylo nutné rozdělit celý výkres na několik DWG výkresů, kvůli velikostnímu limitu formátu DWG. Při exportu do formátu STEP vzniklo 535 samostatných souborů ve formátu STEP.

Zdroj: GEODIS BRNO, spol. s r.o.,
Lazaretní 11a, 615 00 Brno