Для чего используются сканеры в технологии создания электронных цифровых карт

Обновлено: 20.11.2024

Последовательность действий при сканировании может быть разработана после группировки похожих материалов. Обобщенные примеры приведены ниже для документов, отчетов и подобных элементов; крупноформатные листы и карты; и фотографии. Рабочие процессы сканирования и сохранения должны быть адаптированы к индивидуальным проектам организации, ориентированным на потребности конечных пользователей и долгосрочный доступ, использование, сохранение и архивирование материалов.

Советы и рекомендации по цифровому сканированию

Сканеры должны быть прогреты до рабочих температур, чтобы стабилизировать интенсивность источника света. В то время как сканеры со светодиодным источником света относительно стабильны в течение короткого периода времени (обычно менее 5 минут), сканерам, использующим люминесцентную лампу, может потребоваться прогрев от 15 до 20 минут или дольше (инструкции см. в руководстве по сканеру) для достижения стабильная интенсивность света. Использование стабилизатора напряжения (часто в сочетании с источником бесперебойного питания) со сканирующим оборудованием может помочь уменьшить колебания интенсивности источника света из-за переменного электрического напряжения и увеличить срок службы сканирующего оборудования.

Сканирующее оборудование не следует размещать в местах с прямым солнечным светом или сильным окружающим освещением (особенно флуоресцентным освещением), поскольку ультрафиолетовое излучение может ухудшить качество материалов и привести к их выцветанию и повреждению. Потенциальное проникновение внешнего света на датчик сканера может привести к ухудшению качества сканирования. Сканирующее оборудование следует размещать на прочных поверхностях, не подверженных вибрации от другого оборудования, мебели или самого здания, а также вдали от значительных источников пыли.

Во время процедуры сканирования следует соблюдать осторожность, чтобы не допустить повреждения материалов, например разрывов, проколов, смазывания, переноса телесных масел (отпечатков пальцев), пыли и грязи. Рекомендуется работать с материалами в соответствующих непыльных перчатках. Сканирующее оборудование нельзя чистить обычными бытовыми чистящими средствами для стекол, тряпками или полотенцами. Стеклянные поверхности изображений можно легко поцарапать и повредить, а их замена часто требует больших затрат. Стеклянные поверхности сканера следует регулярно проверять на наличие царапин или других повреждений, которые могут снизить качество изображения. Следует использовать очистители объективов фотографического качества или другие средства, а также методы очистки, рекомендованные производителем сканера.

По возможности сохраняйте исходный, немодифицированный отсканированный цифровой файл в несжатом или сжатом без потерь общем архивном формате (TIFF, PDF), хранящемся на соответствующем архивном устройстве, и используйте копию файла для последующей обработки, очистки, и преобразование в файл дистрибутива. Оригинальное сканирование в цифровом формате файла предоставляет необработанные данные, которые впоследствии могут быть повторно обработаны, что исключает дополнительное повторное сканирование и обработку хрупких материалов.

Типичный рабочий процесс цифрового сканирования

  1. Сортировать материалы
  2. Чистые материалы
  3. Сканировать
  4. Обработка и очистка
  5. Создать файлы дистрибутива
  6. Архивировать исходные файлы

Документы и сопутствующие материалы

Документы, отчеты, письма и аналогичные бумажные документы размером меньше таблоида (11 x 17 дюймов), которые не являются хрупкими, обычно могут сканироваться с помощью одного и того же рабочего процесса, в зависимости от сканирующего оборудования. Если размеры страниц одинаковы, можно использовать устройства подачи документов, встроенные в высокоскоростные сканеры документов. Несмотря на трудоемкость, можно также использовать традиционные планшетные сканеры, но для этого требуется, чтобы каждая страница (или сторона для двусторонних документов) загружалась и сканировалась вручную.

Материалы документов должны быть отсканированы в формат PDF – общепринятый формат документа, который сохраняет несколько страниц в одном файле и обеспечивает встроенные метаданные и анализ оптического распознавания символов (OCR) для создания файлов с возможностью поиска по тексту. Система метаданных XMP в Adobe Acrobat может создавать и редактировать общие и настраиваемые поля метаданных в файлах PDF, которые доступны из множества других программ.

Широкоформатные листы и карты

Для крупноформатных листов и карт, а также листов с размерами страниц, превышающими размер таблоида (11 x 17 дюймов), потребуется использовать широкоформатный сканер. Широкоформатные сканеры с полистовой подачей автоматически подают лист через сканер, и необходимо соблюдать осторожность с листами, имеющими надрывы, отверстия или другие дефекты, чтобы предотвратить дальнейшее повреждение.

Аэрофотосъемка

Для аэрофотосъемки, обычно доступной в формате 9 x 9 дюймов, но также доступной и в других размерах, для сканирования всего изображения потребуется планшетный сканер размером с таблоид. Сканы аэрофотосъемки должны включать реперные метки и любую информацию по периферии изображения, такую ​​как камера или метаданные сбора данных. Аэрофотоснимки обычно следует сканировать с разрешением от 800 до 1000 точек на дюйм, чтобы сохранить мелкие детали, необходимые для интерпретации аэрофотоснимков.Аэропленки обычно доступны в рулонах длиной до нескольких сотен футов, что требует специальных сканеров и обработки. Большинство аэрофотопленок следует сканировать с разрешением не менее 1200 dpi из-за наличия мелкой зернистости и высокой детализации.

Карты обычно считаются основой любой работы с ГИС. Но зачастую бумажные карты труднодоступны в форме, которую можно легко использовать в компьютерах. Большинство бумажных карт было подготовлено на основе старых обычных съемок. Новые карты можно создавать с использованием усовершенствованных технологий, но это требует времени, так как увеличивает объем работы. Таким образом, мы должны прибегнуть к доступным картам. Эти бумажные карты должны быть сначала преобразованы в цифровой формат, пригодный для использования компьютером. Это критический шаг, так как качество аналогового документа должно быть сохранено при переходе к компьютерному домену. Технология, используемая для такого рода преобразований, известна как сканирование, а инструмент, используемый для такого рода операций, известен как сканер. Сканер можно рассматривать как электронное устройство ввода, которое преобразует аналоговую информацию документа, такую ​​как карта, фотография или наложение, в цифровой формат, который может использоваться компьютером. Сканирование автоматически захватывает объекты карты, текст и символы в виде отдельных ячеек или пикселей и создает автоматизированное изображение.

Работа сканера
Самым важным компонентом внутри сканера является головка сканера, которая может перемещаться по всей длине сканера. Головка сканера содержит либо датчик с зарядовой парой (CCD), либо датчик контактного изображения (CIS). ПЗС состоит из ряда фоточувствительных ячеек или пикселей, упакованных вместе на кристалле. В самых передовых широкоформатных сканерах используются ПЗС-матрицы с 8000 пикселей на чип для обеспечения очень хорошего качества изображения.

Во время сканирования яркий белый свет сканера падает на сканируемое изображение и отражается на светочувствительной поверхности датчика, расположенного на головке сканера. Каждый пиксель передает значение серого тона (значения, присвоенные различным оттенкам черного в изображении в диапазоне от 0 (черный) – 255 (белый), т.е. 256 значений, на сканирующую панель (программное обеспечение). ) или 1 (белый), тем самым формируя монохромное изображение сканируемого участка.По мере продвижения головы она сканирует изображение крошечными полосками, а датчик продолжает последовательно сохранять информацию.Программное обеспечение сканера прокалывает объединить информацию с датчика в цифровую форму изображения. Этот тип сканирования известен как однопроходное сканирование.

Сканирование цветного изображения немного отличается: головка сканера должна сканировать одно и то же изображение для трех разных цветов, то есть красного, зеленого и синего. В старых цветных сканерах это достигалось путем трехкратного сканирования одной и той же области для трех разных цветов. Этот тип сканера известен как трехпроходный сканер. Однако в настоящее время большинство цветных сканеров сканируют за один проход, сканируя все три цвета за один проход с использованием цветных фильтров. В принципе, цветная ПЗС работает так же, как монохромная ПЗС. Но при этом каждый цвет создается путем смешения красного, зеленого и синего. Таким образом, 24-битная ПЗС-матрица RGB представляет каждый пиксель 24 битами информации. Обычно сканер, использующий эти три цвета (в полном режиме 24 RGB), может отображать до 16,8 миллионов цветов.

В настоящее время появилась новая технология: полноразмерное однострочное контактное сканирование, при котором сканируемый документ проходит под линией светодиодов, фиксирующих изображение. Эта новая технология позволяет сканеру работать с недостижимой ранее скоростью.

Типы сканеров
Существует несколько различных типов сканеров, выполняющих одну и ту же работу, но по-разному с использованием разных технологий и дающих результаты в зависимости от их различных возможностей.

Хотя ручные сканеры портативны, они могут сканировать изображения шириной не более четырех дюймов. Им требуется очень устойчивая рука для перемещения сканирующей головки по документу. Они удобны для сканирования небольших логотипов или подписей и практически бесполезны для сканирования карт и фотографий.

Ручной сканер

Наиболее часто используемым сканером является планшетный сканер, также известный как настольный сканер. У него есть стеклянная пластина, на которую помещается изображение или документ. Головка сканера, расположенная под стеклянной пластиной, перемещается по изображению, и в результате получается отсканированное изображение хорошего качества. Для сканирования больших карт или тополистов можно использовать широкоформатные планшетные сканеры.
Планшетный сканер

Тогда есть барабанные сканеры, которые в основном используются профессионалами в области печати. В этом типе сканера изображение или документ помещаются на стеклянный цилиндр, который вращается с очень высокой скоростью вокруг расположенного в центре датчика, содержащего фотоумножитель вместо ПЗС-матрицы для сканирования.До достижений в области сканеров с листовой подачей барабанные сканеры широко использовались для сканирования карт и других документов.
Сканер барабанов

Наконец, есть сканеры с листовой подачей, которые работают по принципу, аналогичному факсимильному аппарату. При этом сканируемый документ перемещается мимо сканирующей головки, и получается цифровая форма изображения. Недостатком этого типа сканера является то, что он может сканировать только отдельные листы, а отсканированное изображение может легко исказиться, если с документом неправильно обращаться во время сканирования. Однако новое поколение широкоформатных сканеров с полистовой подачей решило эту проблему и стало незаменимым для сканирования карт, изображений и других
документов большого размера.
Сканер с листовой подачей

Общие характеристики сканера
Общими характеристиками, влияющими на производительность сканера, являются его скорость, разрешение и тип интерфейса.

Скорость сканера зависит от размера сканируемого документа. Чем больше документ, тем больше времени требуется для сканирования. Точно так же разрешение также влияет на скорость сканирования. Сканирование в высоком разрешении выполняется медленно и требует гораздо больше времени, чем сканирование в низком разрешении. Разрешение — очень важное свойство сканера, как и сканируемого изображения. Это степень резкости отображаемого символа или изображения. Для сканеров разрешение обычно выражается в точках на линейный дюйм. Таким образом, 300 dpi означает 90 000 точек на квадратный дюйм. Как правило, увеличение разрешения сканирования означает увеличение размера изображения. Большие изображения, в свою очередь, означают большее потребление памяти. Следовательно, необходимо поддерживать компромисс между разрешением изображения и размером изображения. На рисунке первое изображение сканируется напрямую с разрешением 90 dpi, а второе изображение сканируется с разрешением 270 dpi, но его размер изменен до 33% отсканированной части. Это дает нам представление об увеличении размера изображения с увеличением размера отсканированного изображения.

Интерфейс сканера — это программное обеспечение, которое позволяет оборудованию сканера взаимодействовать с приложением, которое инициирует процесс сканирования. Сканеры обычно доступны с двумя интерфейсами:
Сканеры с интерфейсом малых компьютерных систем (SCSI) помогают выполнять быстрое сканирование. Технически продвинутые сканеры обычно имеют этот интерфейс. Параллельный интерфейс используется некоторыми бюджетными сканерами. Они медленнее, чем сканеры интерфейса SCSI.
Типы сканирования
Сканирование захватывает элементы карты, текст и символы в виде отдельных ячеек или пикселей и создает автоматизированное изображение. В зависимости от сканируемого документа применяются различные процедуры сканирования.

Черно-белое растровое сканирование:

Изображение, отсканированное в черно-белом режиме
Изображение, отсканированное в черно-белом режиме Черно-белое или «бинарное» сканирование — это простейший метод преобразования любого документа, который можно выполнить для штриховых рисунков, уменьшенных носителей, текста или любого одноцветного документа. Это подходящее решение для проектов архивирования и хранения, в которых документы будут просматриваться и распечатываться, но никогда не изменяться. Таким образом, это идеальное решение для первого этапа запланированного проекта преобразования документов.

Приложения

  • Архивные библиотеки чертежей
  • Электронное распространение документов
  • Шаблоны векторизации

Рисунки можно преобразовать в файлы изображений для быстрого и недорогого доступа к библиотеке. Однако возникает проблема, когда исходные чертежи имеют низкое качество. При сканировании документа дефекты, такие как фон, грязь, остатки или случайные отметки на исходных документах, вносятся и сохраняются вместе с исходным содержимым чертежа. Помимо снижения разборчивости, эти дефекты могут увеличить размер файла, часто в два-три раза. Процесс очистки растра в электронном виде удаляет большую часть фонового «шума» и «грязи», которые содержатся в исходных документах низкого качества. Благодаря CleanFile файлы становятся меньше, их легче хранить и извлекать, а также снижаются затраты на хранение мультимедиа.

Оттенки серого и цветное растровое сканирование:

Изображение, отсканированное в оттенках серого
Изображение, отсканированное в цвете Отсканированные в оттенках серого и (особенно) цветные изображения могут быть довольно большими. Необходимо убедиться, что система способна работать с файлами, размер которых часто измеряется десятками мегабайт. Поскольку практически каждый пиксель заполнен значением, попытка сжатия файла приводит к незначительному уменьшению размера файла или вообще к его отсутствию.

Оттенки серого или цветное сканирование чаще всего используются для:

  • Загрузка фоновых изображений в высококачественное программное обеспечение для рисования или картографирования в качестве информационной базы для расширенной работы над проектом.
  • Захват изображений для использования в настольных издательских приложениях.
  • Частотный анализ цветовых диапазонов, особенно для инфракрасных фотографий и фотографий растительности.

Приложения

  • Аэрофотосъемка
  • Топ-листы
  • Навигационные карты (воздушные и морские)
  • Полноцветные карты
  • Брошюры и иллюстрации
  • Картографические базовые данные для «высококачественных» картографических систем.

Иногда из исходных документов, таких как топографические листы и другие цветные оригиналы, необходимо собрать только избранную информацию. Выбранная информация может включать контуры, гидрологию, нефтяные и газовые месторождения и транспортные сети.

Вместо использования черно-белых печатных форм создаются отдельные изображения объектов карты, которые можно различить по цвету. Например, контуры высот можно извлечь из цветного изображения топографического листа. Этот процесс намного быстрее и, следовательно, более экономичен, чем попытка захвата данных непосредственно из цветного изображения.

Мы также можем оставить цветное изображение для использования в качестве визуального фона или просто в качестве архивной информации. Результирующий файл намного меньше и более управляем, чем изображение, содержащее все цвета, найденные в исходном документе.

Приложения

  • Контурные карты
  • Дорожные карты
  • Гидрологические карты
  • Карты окружающей среды
  • Картирование нефти и газа

Обработка отсканированного документа
В результате сканирования изображение преобразуется в массив пикселей, в результате чего получается изображение в растровом формате. Растровый файл — это изображение, созданное набором точек (называемых «пикселями»), которые расположены в строках и столбцах. Сканер захватывает изображение, присваивая каждой точке строку, столбец и значение цвета (черный или белый, оттенки серого или цвет). Непрерывное изображение «рисуется» по одной точке за раз, по одной строке за раз. Связанным с растровым сканированием понятием является «разрешение». Большинство документов большого формата сканируются с разрешением от 200 до 500 dpi (точек на дюйм). В то время как более высокие разрешения создают изображения более высокого качества, увеличение разрешения увеличивает размер файла, часто существенно. Увеличение разрешения с 200 до 300 dpi увеличит размер файла не на 50%, а на 125%, с 40 000 до 90 000 пикселей на квадратный дюйм. Для сканирования в оттенках серого требуется больше памяти, чем для черно-белого изображения с тем же разрешением, а для цветного изображения требуется еще больше.

Однако большинство ГИС-приложений основаны на векторной технологии, поэтому векторные форматы являются наиболее распространенными. В векторном формате положение линии представлено координатами начальной и конечной точек линии. Одним из самых простых способов получения векторного формата карты или изображения является ручная оцифровка изображения. Оцифровка включает в себя отслеживание особенностей исходной карты с помощью указывающего устройства (так называемого курсора оцифровки). Система преобразует положение курсора в цифровой сигнал, который можно индексировать, чтобы показать фактические координаты точки. Но это занимает очень много времени и требует много терпения, а также тяжелой работы. С другой стороны, отсканированное изображение можно легко преобразовать в векторный формат с помощью оцифровки, при которой оператор использует мышь для интерактивного редактирования и очистки растрового изображения, а также для удаления случайных меток или пропусков строк, обнаруженных в процессе сканирования. Дополнительные инструменты позволяют пользователю выбирать отдельные растровые объекты для векторного преобразования, вызывать автоматическое отслеживание линий и векторное преобразование прореживания, прямое внесение данных атрибутов и другие инструменты для ускорения процесса векторного преобразования.

Выбор сканирования или оцифровки
Необходимо принять решение о том, какую модель данных использовать — растровую или векторную. Однако выбор структуры данных для использования в каком-либо конкретном приложении часто является произвольным решением, поскольку программное обеспечение ГИС обычно поддерживает обе структуры. Структура данных — это логическое расположение данных в формате, пригодном для управления системой. Какая бы модель и структура ни были выбраны, данные необходимо преобразовать в формат, который может использоваться ГИС. Преобразование данных в цифровой формат — трудоемкая операция, на которую может приходиться до 80 % общей стоимости системы.

Сканирование обеспечивает простоту и скорость, но полученные растровые изображения не обладают интеллектуальными возможностями, необходимыми для векторной ГИС. Также требуется достаточная степень опыта оператора, и необходимо будет применять методы сжатия, чтобы сохранить файлы в управляемом размере. Векторизацию можно применять автоматически или интерактивно для создания интеллектуальных векторных файлов.

Табличная оцифровка имеет то преимущество, что в ней используется недорогое оборудование для оцифровки. Однако для получения хороших результатов необходимо обучение оператора. И наоборот, процедура трудоемкая, длительная и, следовательно, дорогостоящая.

Другие возможности, такие как преобразование растровых изображений в векторные и распознавание образов, заслуживают внимания при поиске компромисса между производительностью, стоимостью, качеством и удобством использования.В то время как сканирование и оцифровка таблиц удовлетворяют большую часть потребностей преобразования, от текстовых документов до штриховых рисунков и даже видеоизображений, были разработаны специальные методы для ввода материала из других источников. Они варьируются от простых программ, облегчающих ввод с клавиатуры геодезических координат, до методов, позволяющих согласовывать аэрофотоснимки с базовыми картами. Фотограмметрические данные, данные дистанционного зондирования и данные, созданные с помощью САПР, представляют собой еще один потенциальный источник входных данных.

Точность отсканированных изображений
Отсканированные изображения стали основным источником входных данных для ГИС, и, таким образом, более широкое использование сканеров в среде ГИС заставило нас задуматься об ограничениях сканеров в форма точности отсканированных изображений. Эта точность входных данных должна быть определена количественно до того, как пользователь начнет их использовать, поскольку большинство программного обеспечения ГИС предъявляют очень специфические требования к точности. Как правило, для средней базы данных ГИС требуется точность входных данных не менее 0,018″. Это означает, что местоположение входных данных должно быть в пределах 0,018″ от его фактического географического положения в масштабе карты. Таким образом, сканер не может производить большую ошибку точности позиционирования, чем максимальная ошибка, допустимая в ГИС. Стандартные вопросы точности, такие как стабильность носителя, доступность источника и различия в процедурах сбора данных, могут быть легко определены количественно, и пользователь может решить, приемлемы ли полученные данные для его ГИС до интеграции. Теперь, с недавним притоком отсканированных данных, необходимо решить новую проблему: точность входного сканера. Поскольку сканеры по-прежнему довольно дороги, последствия сканирования больших объемов данных, не отвечающих требованиям ГИС к точности, могут быть разрушительными. Пользователи должны иметь возможность измерить точность своего собственного сканера, а сервисные бюро должны иметь возможность доказать точность сканера своим клиентам. Точность можно определить как способность сканера создавать изображение с выходными размерами, которые точно пропорциональны входному документу. Отсканированное изображение может иметь правильные размеры в пределах указанных допусков, но ничего нельзя сказать о данных в теле изображения. В то время как изображение может иметь точно такое же количество пикселей, элементы на изображении могут находиться на расстоянии трех или четырех десятых дюйма от правильного местоположения в масштабе карты, даже если сканер работает в пределах заявленных характеристик точности. Три десятых дюйма могут привести к погрешности в несколько сотен метров на местности, в зависимости от масштаба исходной карты. Это вообще неприемлемо для любой ГИС. Таким образом, становится необходимым иметь представление о точности отсканированного изображения, чтобы корректирующие меры можно было легко включить в анализ.

Продукты для сканирования
Производство широкоформатных сканеров, в первую очередь для использования в ГИС-индустрии, является основной целью нескольких крупных международных компаний. Краткий обзор продуктов, предлагаемых этими компаниями:

Abakos Digital Images Abakos предлагает линейку систем цветного сканирования Dekan для пользователей, которым требуется высокоточное широкоформатное цветное сканирование. Важные особенности линейки сканеров Dekan включают: Мощные встроенные возможности редактирования растра (экономичное преобразование растра в вектор). OCR (распознавание текста), обработка и редактирование, а также функция автоматического сканирования для более быстрого сканирования. Система легкая, компактная и легко транспортируемая.
Для получения дополнительной информации о местных дистрибьюторах посетите:

Корпорация Vidar Systems VIDAR предлагает полную линейку высококачественных широкоформатных сканеров, разработанных для удовлетворения потребностей профессионалов в области ГИС и индустрии репрографии. Каждый сканер включает VIDAR TruInfo — программное обеспечение для управления сканером и архивирования, которое позволяет получать качественные изображения, а также быстро и эффективно индексировать, упорядочивать и обмениваться отсканированными документами. Другие функции включают в себя: Программное обеспечение AUTOGRAPHICS® на основе нейронной сети Lockheed Martin, которое позволяет пользователям никогда не оцифровывать с помощью курсора. Эксклюзивное программное обеспечение VIDAR для цветоделения позволяет извлекать определенные цвета из отсканированных изображений и создавать слои информации для использования в таких системах, как Autodesk и ESRI.

Сканер VIDAR продается и распространяется компанией DIGITAL Electronics, а дополнительную информацию о сканерах можно получить здесь

Lidar — Light Detection and Ranging — это метод дистанционного зондирования, используемый для изучения поверхности Земли.

Лидарные данные, собранные с помощью разведывательного самолета NOAA, показывают вид сверху и сбоку на маяк Логгерхед-Ки, Драй-Тортугас, Флорида. Ученые NOAA используют продукты, созданные с помощью лидара, для изучения как естественной, так и искусственной среды.Данные лидара поддерживают такие действия, как моделирование наводнений и штормовых нагонов, гидродинамическое моделирование, картографирование береговой линии, реагирование на чрезвычайные ситуации, гидрографические исследования и анализ уязвимости побережья.

Лидар (от Light Detection and Ranging) – это метод дистанционного зондирования, в котором используется свет в виде импульсного лазера для измерения дальностей (переменных расстояний) до Земли. Эти световые импульсы в сочетании с другими данными, записанными бортовой системой, создают точную трехмерную информацию о форме Земли и характеристиках ее поверхности.

Лидар в основном состоит из лазера, сканера и специального GPS-приемника. Самолеты и вертолеты являются наиболее часто используемыми платформами для получения лидарных данных на обширных территориях. Два типа лидара — топографический и батиметрический. Топографический лидар обычно использует лазер ближнего инфракрасного диапазона для картографирования суши, а батиметрический лидар использует проникающий в воду зеленый свет для измерения высоты морского дна и дна реки.

Лидарная карта залива Линнхейвен, штат Вирджиния.

Лидарные системы позволяют ученым и специалистам по картографии исследовать как естественную, так и искусственную среду с точностью, точностью и гибкостью. Ученые NOAA используют лидар для создания более точных карт береговой линии, создания цифровых моделей высот для использования в географических информационных системах, для оказания помощи в операциях по реагированию на чрезвычайные ситуации и во многих других областях.

Наборы лидарных данных для многих прибрежных районов можно загрузить с веб-портала Office for Coastal Management Digital Coast.

Лазерное сканирование – это популярный метод топографической съемки, который позволяет точно измерять и собирать данные об объектах, поверхностях, зданиях и ландшафтах. Лазерные сканеры собирают информацию в виде данных облака точек, состоящего из миллионов трехмерных координат (координат XYZ).

История лазерного сканирования восходит к 1960-м годам. Первоначально оборудование было базовым, состоящим из камер, проекторов и источников света. Этим первым системам сканирования требовалось много времени для обработки данных. Затем, в 1985 году, эти простые сканеры были заменены системами LiDAR — высококачественными сканерами, которые используют лазерные лучи и затенение для сбора данных об объектах и ​​поверхностях.

Современные лазерные сканеры могут собирать подробные облака точек, а с помощью программного обеспечения для обработки облаков точек эти наборы данных могут создавать цифровые 3D-модели сканируемой среды.

Как работает лазерное сканирование?

Сегодня для лазерного 3D-сканирования используются гораздо более передовые технологии, чем в 1960-х годах. В современных процедурах лазерного сканирования используются лазерные лучи, усовершенствованные датчики, глобальные системы позиционирования (GPS), инерциальные измерительные блоки (IMU), приемная электроника и фотодетекторы. Используя все эти компоненты, лазерные сканеры могут рассчитывать точные координаты поверхностей и конструкций.

Во-первых, системы лазерного сканирования излучают световые волны, которые отражаются от поверхностей и возвращаются к датчику. Затем датчик вычисляет, насколько далеко находится поверхность, измеряя время, необходимое световому лучу, чтобы завершить свое путешествие. Этот процесс известен как измерение «времени полета». Измеренное расстояние затем используется для расчета координат крошечного участка поверхности, на который попадает лазерный луч. Все это происходит за считанные секунды, и за одно сканирование лазерный сканер соберет миллионы 3D-координат.

При обработке облаков точек лазерного сканирования они формируют цифровое представление отсканированных поверхностей, демонстрируя размеры и пространственные отношения топографических объектов и структур.

Преимущества лазерного 3D-сканирования

Лазерное сканирование имеет ряд преимуществ перед альтернативными методами топографической съемки, например фотограмметрией. Вот некоторые из причин, по которым организации используют 3D-сканирование для опросов.

Лазерные сканеры могут быстро собирать данные

Лазерное сканирование — самый быстрый метод топографической съемки. Лазерные сканеры могут собирать миллионы точек данных за секунды, сокращая время и человеческие ресурсы, необходимые для проведения опросов. Этот метод съемки идеально подходит для проектов, требующих быстрого выполнения работ.

Системы можно устанавливать на транспортные средства

Для проектов, которым требуется информация об обширных ландшафтах или обширных сетях автомобильных или железных дорог, системы лазерного сканирования могут быть установлены на наземных или воздушных транспортных средствах. Затем системы могут собирать данные из всех необходимых областей за короткий промежуток времени.

Лазерное сканирование может снизить риски для здоровья и безопасности

Использование лазерных сканеров для сбора информации в опасных или труднодоступных местах означает, что командам не нужно подвергать себя риску. Вместо этого геодезисты могут оставаться в безопасности, пока сканер выполняет свою работу.

Системы 3D-сканирования могут исследовать недоступные области

До того, как появились системы лазерного сканирования, некоторые районы были закрыты для геодезистов. Но с системами LiDAR, установленными на транспортных средствах, организации могут собирать данные облаков точек даже из самых труднодоступных мест. Например, установленный на дроне LiDAR может исследовать небезопасные объекты и сооружения.

Поскольку лазерное сканирование — это бесконтактный метод съемки, с его помощью также можно исследовать важные объекты или области, например уязвимые исторические памятники.

Из данных сканирования можно создавать подробные 3D-модели

Возможно, самым большим преимуществом лазерного сканирования является то, что данные сканирования могут создавать трехмерные модели CAD. Эти трехмерные цифровые модели можно использовать для анализа топографических особенностей, структур и транспортных коридоров. Их также можно использовать для моделирования проектов строительства или городского планирования.

Применения лазерного сканирования

Лазерное сканирование используется во многих ценных государственных и частных проектах, таких как национальная оборона и дорожное обследование. Некоторые из его других известных приложений перечислены ниже.

Пространственное сканирование

Обычно процесс пространственного сканирования занимает много времени, и одна небольшая ошибка может повлиять на весь проект. Лазерные сканеры не только сокращают время построения графиков и пространственного сканирования, но и улучшают процесс планирования и значительно сокращают количество ошибок при сборе данных. Лазерные сканеры полезны при пространственном сканировании, поэтому исследователи используют их для мобильного картографирования, съемки, сканирования зданий и их интерьеров.

Обследование дорог и анализ дорожного строительства

Развитие автомагистралей — одна из самых сложных задач для властей, поскольку они не могут слишком долго останавливать движение для сбора информации о существующих дорогах, но они также не могут задерживать строительные работы.

Лазерные сканеры помогают сократить время обследования дорог и анализа дорожного движения с недель до нескольких часов.

Городская топография

Городская топография — это междисциплинарное исследование городов — их формы, планировки, истории архитектуры, географии и т. д. — для градостроительства. Это очень важный процесс, так как он требует регулярного и точного сбора данных градостроителями, которые используют лазерные сканеры для сбора и обработки данных перед началом работ по развитию.

Лазерное сканирование также можно применять в гражданских геодезических работах, обратном инжиниринге, горнодобывающей промышленности и археологических проектах. Он играет важную роль в большинстве проектов, связанных с гражданским строительством, и помогает государственным и частным органам выполнять задачи вовремя и со 100% точностью.

Узнайте, как TopoDOT может помочь вам оптимизировать работу с облаком точек, подписавшись на бесплатную демонстрацию сегодня или забронировав номер на Discovery Call

Читайте также: