Проекты обследования и реконструкции дорожных объектов требуют высокой точности, оперативности и максимальной безопасности. Традиционные методы геодезической съемки на оживленных трассах сопряжены с риском для специалистов и ограничениями по времени, даже при частичном перекрытии движения.
Технологии мобильного лазерного сканирования на базе SLAM позволяют размещать оборудование на различных платформах и выполнять съемку даже в условиях отсутствия спутникового сигнала.
В рамках одного из проектов команда TOPODRONE выполнила сканирование дорожной развязки протяженностью около 3,5 км с помощью ручного лазерного сканера SLAM 100. Полевые работы заняли всего 1 час, при этом точность полученных данных составила 3–5 см.
Изображение 1. Съемка дорог SLAM-сканером
Результаты позволили рассчитать объёмы земляных работ и оценить состояние дорожного покрытия, тоннеля, откосов и прилегающих насыпей.
Задачи и особенности проекта
Основная цель заключалась в получении детализированного облака точек и ортофотоплана. Эти данные позволяют объективно оценить текущее состояние дорожной развязки и могут служить исходной информацией для подготовки технико-экономического обоснования и разработки BIM-проекта реконструкции.
Собранные материалы позволяют:
- выявлять деформации и дефекты дорожного покрытия, тоннеля, эстакады;
- анализировать уклоны;
- рассчитывать объемы насыпей и откосов.
Изображение 2. Подготовка к обходу со сканером SLAM 100
Особенности объекта
ГНСС-помехи. Развязка проходит через лесистую местность и тоннель, где сигнал нестабилен или отсутствует. SLAM работает автономно и не зависит от ГНСС.
Безопасность. В отличие от тахеометра и наземного сканера, технология не требует выхода на проезжую часть.
Оперативность. Минимальное время полевых работ позволяет снизить влияние на дорожный трафик.
Детализация. Зафиксированы все элементы инфраструктуры: дорожное покрытие, тоннель, откосы, рельеф и прилегающая территория.
Почему был выбран SLAM 100
Независимость от ГНСС. Под мостами и эстакадами спутниковый сигнал отсутствует, однако сканер сохраняет стабильность.
Высокая точность. Горизонтальная и вертикальная точность 3–5 см подходит для инженерных расчётов.
Точечная съемка. Возможность локально дополнить данные без повторного сканирования всего объекта.
Мобильность. Легкий и компактный сканер устанавливается на автомобиль, рюкзак или используется вручную.
Изображение 3. Портативный сканер SLAM 100
Методика съемки
Подготовительный этап
Перед выездом был выполнен комплекс подготовительных мероприятий:
- Планирование маршрута. На основе картографических данных был проложен оптимальный маршрут, обеспечивающий полное покрытие территории сканирования с необходимым перекрытием в критичных зонах под мостами.
Изображение 4. Маршрут сканирования транспортной развязки со SLAM 100
- Подготовка оборудования. Зарядка аккумуляторов, проверка работы сканера и мобильного устройства с приложением SLAM GO для контроля процесса в реальном времени.
Изображение 5-6. Подготовительный этап
Этап полевых работ
Оператор с ручным сканером SLAM 100 прошел запланированный маршрут общей протяженностью около 3,5 км, охватив всю территорию дорожной развязки.
Изображение 7-8. Этап полевых работ
На участке под мостом, где ГНСС-сигнал был ограничен, сканер продолжал стабильную работу. Качество данных обеспечивалось за счет перекрывающихся маршрутов и контроля плотности облака точек.
Изображение 9-10. Съемка моста и подмостового пространства.
Через приложение SLAM GO оператор наблюдал отсканированную зону в реальном времени и мог немедленно устранять возможные пропуски. Чистое время сканирования составило 1 час.
Результаты и оценка точности
Изображение 11-12. Оценка точности с тахеометром
По итогам работ заказчик получил комплекс материалов, готовых для импорта в CAD/GIS системы:
- Облако точек в формате LAS/LAZ;
- Ортофоплан.
Съемка моста и подмостового пространства
Облако точек моста и подмостового пространства с точностью 3–5 см позволяет получить первичное представление о состоянии конструкций, визуально оценить основные элементы и планировать дальнейшие инженерные обследования или проектные работы.
Изображение 13-18. Облака точек мостовой конструкции
Оценка точности
Для контроля точности использовались контрольные точки, замеренные тахеометром. Результаты контроля показали среднюю ошибку в пределах 3-5 см, что полностью удовлетворило требованиям технического задания для проектировочных работ.
Изображение 19-20. Детализация облака точек дорожной инфраструктуры.
Таблица оценки точности:
| X (м) | Y (м) | Known Z (м) | SLAM Z (м) | ΔZ (м) |
|---|---|---|---|---|
| 2213610.057 | 500653.445 | 158.186 | 158.1726 | -0.0134 |
| 2213496.893 | 500717.308 | 161.866 | 161.8362 | -0.0298 |
| 2213513.189 | 500753.897 | 161.458 | 161.5386 | 0.0806 |
| 2213260.745 | 500867.309 | 159.193 | 159.1922 | -0.0008 |
| 2213104.769 | 500797.442 | 158.747 | 158.8336 | 0.0866 |
| 2213301.282 | 500733.349 | 163.050 | 163.0159 | -0.0341 |
| 2213339.095 | 500735.088 | 164.282 | 164.2922 | 0.0102 |
| 2213248.197 | 500811.455 | 161.439 | 161.3582 | -0.0808 |
| 2213413.068 | 500868.361 | 163.502 | 163.5259 | 0.0239 |
Пояснение к столбцам:
- X, Y (м) — координаты контрольной точки в локальной системе.
- Known Z (м) — высотная отметка, измеренная тахеометром (эталон).
- SLAM Z (м) — высота, определённая по данным сканирования SLAM 100.
- ΔZ (м) — разница между эталонным значением и результатом сканирования (ошибка).
Дополнительный анализ точности (SLAM Orientation Accuracy Report):
- Относительная точность: среднее отклонение между расстояниями — 1,7 см, RMSE — 2,0 см, что подтверждает внутреннюю согласованность облака точек.
- Контроль по опорным点кам (GCP):
- среднее расхождение — до 2 см по плану (XY) и не более 3 мм по высоте (Z);
- RMSE: 1,3 см по X, 1,5 см по Y, 0,3 см по Z.
Таким образом, полученные данные обладают точностью, достаточной для инженерных расчётов, включая анализ состояния дорожного покрытия, расчёт объёмов земляных работ и интеграцию в BIM-модели.
Изображение 21. Ортофоплан и оценка точности.
Вывод
Видео 1. Обзор съемки SLAM-сканером.
Проект наглядно продемонстрировал эффективность ручного лазерного сканирования системой SLAM 100 для решения задач обследования транспортной инфраструктуры.
Скорость: участок протяженностью 3,5 км был отснят за 1 час.
Точность: 3–5 см для инженерных расчётов.
Безопасность: работы без остановки движения и риска для персонала.
Универсальность: стабильность в условиях отсутствия ГНСС-сигнала.
Интеграция собранных данных в BIM позволит повысить точность проектирования, ускорить принятие инженерных решений и снизить издержки на протяжении всего жизненного цикла объекта.
❯