17
Фиг. 1. Схематична илюстрация на геометрията на перпендикулярен лазерен лъч и с по-малък ъгъл на наклона. Представена е и формата на лазерното петно при двете ситуации. Адаптирано от [9]
Влошаването на качеството на сигнала в зависимост от разстоянието може да се се опише с коефициент [13]:
(6)
където ρmax2 и ρmin2 са минималното и максимално разстояние, което може да се измери с определен модел скенер.
3.1.4. Планиране на мястото на станцията на сканиране
въз основа на интензитета
Теоретичната точност на измерването на разстояние без рефлектор зависи от силата на сигнала, съответно интензитета, който се влияе от три фактора:
• физически свойства на локалната повърхност на обекта;
• загуба на сигнал при увеличаване на разстоянието на обекта;
• загуба на сигнал, причинена от намаляване на ъгъла на наклона.
Докато първият фактор е свързан с характеристиките на обекта, останалите две са в зависимост от конфигурацията на измерване. Целта на стратегията за планиране, предложена в тази секция, е да се намери позиция на инструмента с оптимални свойства за използване при определяне на деформации.
В заключение, зависимостта на интензитета на отразения сигнал Igeom и сумарното влияние на геометричните влияния на измерванията, описани по-горе, може да се опише с:
(7)
Тези влияния върху интензитета, породени от геометрията на измерванията, трябва да се отчитат при планиране на измерванията.
3.1.5. Грешки от регистрацията на облаците
Един от важните етапи в технологията на НЛС е външното ориентиране на станцията. От точността на изпълнение на този етап зависи окончателната точност на цифровия модел. Външната ориентация може да се извърши с измервания към точки с известни координати по два начина:
- директно (инструментално), когато скенерът е поставен върху точка с известни координати;
- индиректно (свободна станция).
При увеличение на отстоянието на специалните сигнали от скенера нараства точността в определянето на ъгловите елементи на ориентиране на скенера, но при това се намалява точността на измереното разстояние, следователно се увеличава средната квадратна грешка за единица тежест. Затова за окончателните изводи за оптимизиране на геометрията на разположение на сигналите за всеки модел скенер е необходимо да се проведат експериментални измервания.
3.1.6. Предварителна оценка на точността на резултатите
от наземното лазерно сканиране
Резултатите от НЛС са масив от точки с известни пространствени координати в координатната система на скенера, които впоследствие се трансформират в желана глобална система. Общата средна квадратна грешка в определянето на 3D координатите на точките в числения модел може да се представи с формулата:
(8)
където mизх.т. е средната квадратна грешка на координатите на изходните точки и РГО. Величината mмарка зависи от точността на определяне на координатите на специалните сигнали, по които се извършва външното ориентиране; mОР e средната квадратна грешка на външно ориентиране на скенера; mИЗМ - средната квадратна грешка на инструмента, която отразява влиянието на външната среда и метрологичните свойства на повърхнината на обекта. Формула (8) съответства на случаите, когато елементите на външно ориентиране на скенера се определя чрез свободна станция. При директно ориентиране ще отсъства грешката от определяне на центровете на специалните сигнали mмарка2.
В резултат на направения анализ могат да се направят следните изводи:
Директният метод за външно ориентиране на скенера е за предпочитане, тъй като осигурява по-висока точност и по-малко разходи. Недостатък се явява сложността за компенсиране на ъгъла на наклона на скенера при голямото тегло на уредите.
На практика възникват случаи на снимки на обекти, когато нарочно се задават големи ъгли на наклона на скенера, за да се намалят „белите петна“ в близост до скенера. В този случай не може да се приложи директно георефериране.
4. ОЦЕНКА НА ВЛИЯНИЕТО НА ФАКТОРИТЕ ВЪРХУ
ТОЧНОСТТА НА ОБЛАКА ОТ ТОЧКИ
4.1. Оценка по вътрешна сходимост
Оценка на точността на единичната точка от облака е извършена чрез апроксимиране на равнина по МНМК. Получената точност за язовирна стена „Цанков камък“ е σ = 13-15 mm при различна геометрия на сканиране (разстояние и ъгъл на отражение). По-добра апроксимация и по-малка средна квадратна грешка се получава при използване на полином от 2-ра степен за яз. „Цанков камък“, което е логично при дъгова форма на стената.
За язовир „Студена“ е направено същото изследване на точността на облака чрез апроксимиране на равнина на участък от стената с размери 3 кв. м. Получената средна квадратна грешка за точността на единичната точка е σ = 5 mm. Трудността в случая е да се намери достатъчно гладка повърхност, предвид голямата обрушеност на тонкрета.
4.2. Оценка на влиянието на гъстотата на облака от точки
върху неговата точност
Оценката е направена чрез апроксимиране на повърхнина от 2-ра степен на участък от язовирна стена
ГКЗ 5-6 ' 2019