16
е по-малък за по-къса дължина на вълната, което определя по-голяма пространствена резолюция на скенера. Това може да се контролира от настройките на инструмента.
2.1.2. Грешки, свързани с формата и характера на
сканирания обект
Тази група от грешки е свързана с обектите, които ще се сканират. Първият и основен източник на тези грешки е отражателната способност на повърхността на обекта. Тъй като НЛС е безрефлекторна геодезическа техниката, това означава, че резултатите от измерванията силно зависят от отражателната способност на материалите, което до голяма степен влияе и на SNR. Eнергията на отразения сигнал зависи от физически и геометрични фактори.
Физическите фактори са:
Свойства на материалите на обекта
• цвят на повърхността на обекта;
• температурата на повърхността на обекта;
• влажност на повърхността на обекта [10,11];
• осветеност.
Геометричните фактори включват:
• ъгъла на падане и
• грапавост на повърхността,
което определя как се разпръсква/отразява падащата енергия [8].
Това има пряко отношение към местоположението на инструмента спрямо изследвания обект в момента на сканирането.
Връзката между интензивността на отразените лъчи и отражателната повърхност на сканирания обект най-често се описва чрез геометрично-оптическия закон на отражение на Ламберт:
(1)
където I е интензитетът на отразените лъчи, ρ е коефициентът на обратно разсейване на повърхността, β е ъгълът на падане на лъча и S е разстоянието до обекта.
2.1.3. Грешки, породени от външните условия
Грешки, породени от разпространение на лъчите в атмосферата.
Ефектите от разпространението на лъчите са нарушаване на формата на върнатия импулс и затихване, т. е. намаляване на интензитета на лазерната светлина, в резултат от разсейването и абсорбция (водна пара, въглероден диоксид, озон).
– Влияние на неблагоприятни външни условия върху измерванията с наземни лазерни скенери.
В случая с работа с наземни лазерни скенери се има предвид: мъгла, мараня и дъжд. Тук не става въпрос за сняг, защото повечето лазерни скенери не функционират при температура под 0 градуса по Целзий.
– Влияние на външно излъчване
Излъчването на светлина от външен източник (лампи, слънчева светлина и т.н.) може да повлияе на точността на измервания диапазон, ако то е значително по-силно от уловената лазерна енергия.
– Грешки, породени от нестабилността и вибрациите на скенера по време на измерванията
Вятърът може да предизвика непостоянни транслационни и ротационни колебания на лазерния скенер по време на измерванията.
2.1.4. Методологични грешки
В тази група се включват грешки в настройките (гъстота на сканиране, честота на сканиране [3], метод на измерване на разстояния), както и грешките, свързани с избрания инструмент и подход за георефериране на облака от точки [2].
3. АНАЛИЗ НА ФАКТОРИТЕ, ВЛИЯЕЩИ ВЪРХУ
ТОЧНОСТТА НА НАЗЕМНОТО ЛАЗЕРНО СКАНИРАНЕ
Върху точността на безрефлекторното измерване на дължини влияние имат следните фактори:
• ъгъл на падане;
• разстояние до обекта [12];
• свойства на повърхнината [13];
• атмосферни условия.
Всички споменати параметри влияят върху силата на сигнала и оттам на точността на измереното разстояние. Затова не може да бъде направено разделение на факторите. Например: светла повърхност с голям ъгъл на падане и голямо разстояние от скенера = тъмна повърхност с малък ъгъл на наклона и близко разстояние.
3.1. Оценка на качеството на отделната точка в облака
3.1.1. Точност и прецизност
Ако се измери едно разстояние няколко пъти и се изчисли средноаритметичната стойност, прецизността е измерител колко близко до средното е всяко едно измерване (средна квадратна грешка). Производителите на лазерни скенери използват термина „шум“ като имат предвид прецизност.
3.1.2. Извличане на равнина и ниво на шума
НЛС измерва отразения сигнал от обекта като облак от точки. Като приемем, че всяка повърхнина може да се приеме за равнина в локален участък, обектът може да се представи като множество от малки равнинни парчета. Получените параметри на равнината могат да бъдат използвани за определяне качеството на отделните точки от облака.
3.1.3. Геометрия на сканиране и нейното влияние върху
качеството на отделните точки
Както беше показано в предишната точка, върху качеството на отделната точка влияние оказват 4 фактора. Върху 3 от тях човек трудно би могъл да повлияе. Тук ще представим четвъртия фактор, върху който може да се окаже контрол - геометрията на сканиране или избор на мястото на инструмента спрямо обекта [8].
Определянето на качеството на отделната точка е направено чрез моделиране на равнина, където d е разстоянието от равнината до центъра на координатната система (в случая НЛС), ρ е измереното разстояние до точка от равнината, α е ъгъл на падане, заключен между нормалата N към равнината и лъча:
(2)
(3)
От закона за предаване на грешките можем да изразим стандартното отклонение:
(4)
където
(5)
е коефициент, който приема стойности от 0 до 1 съответно за ъгли от 0 до 100 гради и показва ефекта на ъгъла на падане върху влошаване на качеството на получения сигнал.
ГКЗ 5-6 ' 2019