Литература

Лазерная локация земли и леса

1.4. Лазерная локация и традиционные методы топографической съемки

В настоящем разделе обсуждаются различные аспекты сравнения лазерно-локационного метода съемки с традиционными наземными и воздушными топографо-геодезическими технологиями.

1.4.1. Часто приходится слышать мнение, что каждое первичное лазерно-локационное измерение (лазерная точка), полученное лидаром, по своему  информационному содержанию эквивалентно результату единичного наземного геодезического измерения - пикету. Такое отождествление нельзя признать безупречным. И дело здесь не только в чисто количественных различиях, вытекающих из неоспоримого преимущества лазерно-локационного метода в производительности. Эти два вида съемки - лазерно-локационная и наземная топографическая - по сути, реализуют две отличные идеологии сбора геопространственных данных. Тем не менее, такое сравнение представляется чрезвычайно полезным для правильного понимания сути проблемы. Обратимся к таблице 6, представляющей характеристики данных для двух упомянутых видов съемки.

Таблица 6. Сравнение информационного содержания лазерно-локационного и наземного топографо-геодезического измерения
Параметр сравнения Данные наземной топографической съемки Лазерно-локационные данные
Максимально достижимая точность определения пространственных координат Лучше 1 см 15-30 см
Плотность Плотность расстановки пикетов определяется масштабом выполняемой топографической съемки и характером объекта. На практике плотность ограничена производительностью съемочной бригады, которая, как правило, составляет несколько сотен пикетов в день На практике до 3-5 лазерных точек на м2 земной поверхности. Реальная плотность определяется производите-льностью сканера (в настоя-щее время до 50-100 тыс. измерений в секунду, и усло-виями съемки - высотой и скоростью
Положение в пространстве Пикеты выбирают, как правило, на поверхности земли Точки лазерных отражений покрывают как поверхность земли, так и все наземные объекты - крыши зданий, опоры и провода ЛЭП, водоемы, растительность и др.
Характер распределения по поверхности сцены Выбор места установки пикета определяется оператором в каждом конкретном случае, исходя из топологических особенностей объекта съемки Распределение лазерных то-чек по поверхности сцены носит случайный характер

Еще раз подчеркнем, что к приведенному выше сравнению наземной топографической и лазерно-локационной съемкам следует относиться не более как к методологическому приему, призванному помочь осознать характер лазерно-локационных данных. Совершенно неправильно представлять эти два вида съемки как конкурирующие технологии, тем более что на практике они часто дополняют друг друга. Главный вывод, который может быть сделан по результатам такого сравнения, состоит в следующем. При выполнении наземной топографической съемки как с использованием традиционных, так и GPS средств, каждый пикет несет четко определенную семантическую нагрузку, он в момент своего возникновения уже есть часть некоторой схемы, которая позднее по вполне определенным правилам будет преобразована в топографический план. Лазерно-локационное изображение - не схема, а значительно более богатый по содержанию образ реальной сцены. Использование таких данных в топографии предполагает наличие соответствующего методического и алгоритмического обеспечения, разработкой которого занимаются различные компании в России и в мире.

1.4.2. Обратимся к другому объекту сравнения. Говоря о прикладном аспекте ЛЛ методов, можно с некоторой долей условности выделить два главных направления. Первым является топографическое направление, которое предполагает использование ЛЛ данных для восстановления рельефа, а также для рисовки важнейших контуров, подлежащих изображению на топографических картах и планах. Другим главным направлением является широкий круг задач, непосредственно не связанных с топографией. В рамках решения таких задач ЛЛ данные используются для построения векторных моделей и определения набора морфологических свойств разнообразных естественных или искусственных образований. В большинстве случаев сбор информации такого рода яв-ляется составной частью инженерных изысканий. В любом случае при проведении анализа прикладного значения ЛЛ метод логично сравнивать, прежде всего, со стереотопографическим методом создания карт и планов или его аналогам, основанных на методах наземной (ближней) фотограмметрии. В пользу выбора стереотопографического метода в качестве базиса для оценки эффективности ЛЛ метода можно привести следующие аргументы:

  • стереотопографический метод до настоящего времени является главным технологическим звеном производства и обновления топографических данных в самом общем смысле. Использование этого метода является обязательным, что закреплено официально действующими нормативными документами. В то же время ЛЛ методы по характеру получаемых данных, степени их полноты и точности в значительной степени обеспечивают решение тех же задач, что и классический стереотопографический метод, предполагающий выполнение аэрофотосъемки, работ по геодезическому обоснованию и комплекса процедур фотограмметрической обработки. В этом смысле сравнение ЛЛ методов и стереотопографического метода корректно. Дополнительным аргументом в пользу этого являются результаты основных тенденций внедрения ЛЛ методов в практику производства топографических материалов. Здесь отчетливо прослеживается тенденция дополнения стереофотограмметрических методов лазерно-локационными при составлении топографических планов, при кадастровых работах, а также при проведении инженерных изысканий в таких отраслях, как строительство, нефтегазовая промышленность, электроэнергетика. Во-обще говоря, правильнее говорить не о дополнении, а об эволюции стереотопографического метода в части прямого усвоения данных по рельефу и по важнейшим контурам, полученных ЛЛ методом;
  • сравнение ЛЛ методов с другими известными в настоящее время методами авиационного дистанционного зондирования, обеспечивающих прямое получение трехмерных данных, в частности с интерферометрическими радиолокационными системами бокового обзора, не может считаться вполне корректным. Интерферометрические радиолокационные системы хотя и обеспечивают прямое измерение геометрии рельефа, но занимают отличную от ЛЛ средств технологическую нишу и поэтому не могут рассматриваться как аналог при выполнении сравнения по техническим и экономическим показателям. По своим главным параметрам - разрешение при высоте полета 2000 м на уровне первых метров, точность определения геодезической высоты на уровне 3-7 м, радиолокационные данные - также находят применение в целом ряде других областей, например, в геологии, мониторинге земель и лесов, и др.>