ИНЖЕНЕРНА ГЕОДЕЗИЯ , ХИДРОГРАФИЯ
ПРИЛОЖЕНИЕ НА ЛИДАРНАТА ТЕХНОЛОГИЯ SLAM ЗА ГЕОДЕЗИЧЕСКИ ДЕЙНОСТИ ПРИ ПРОЕКТИРАНЕ НА ПЪТЕН ВЪЗЕЛ В ГР . РАЗГРАД
Инж . Виктор Желев , доц . д-р инж . Аспарух Камбуров , МГУ „ Св . Иван Рилски “
SUMMARY
This article presents experimental LiDAR results obtained in the framework of a street extension project in the city of Razgrad . The project aims to reduce the transportation load in the central part of the city by redirecting traffic towards the central bus station and the exits for Targovishte and Shumen . SLAM laser scanning was performed , and the accuracy of the results was evaluated , which demonstrated the ability of the method to generate highly detailed 3D models in challenging environments with constrained conditions and dynamic objects . The LiDAR data accuracy is compared to the accuracy of classical geodetic methods . The advantages and limitations of the hand-held SLAM laser scanner , as well as potential areas for improvement and future directions for scientific and applied research , are discussed . The device ' s portability , capture speed , and intuitive software make it a valuable tool for surveying professionals .
Keywords : LiDAR , SLAM , geodesy появата на мобилните лазерни скенери , които предлагат на потребителите безпрецедентно удобство и ефективност при заснемането и анализирането на заобикалящата среда .
Алберт Айнщайн пръв въвежда термина “ стимулирана емисия ” или “ стимулирано излъчване ” като част от публикуваната през 1915 г . “ Обща теория на относителността ”. Авторът констатира , че възбуденият атом може да разпадне в по-ниско енергийно състояние , като излъчва фотон не само спонтанно , но и ако атомът е стимулиран от фотон с подходяща енергия . Фотонът се излъчва в същата посока като входящия фотон , което дава усилващ ефект . Когато електронът абсорбира енергия от светлина ( фотони ) или топлина ( фонони ), той получава т . нар . инцидентна квантова енергия . Но преходите са позволени само между дискретни енергийни нива , като тези , показани на фиг . 1 . Това води до емисионни линии и абсорбционни линии . Тази теоретична основа довежда до откриването на лазерната технология много години покъсно [ 2 ], [ 3 ].
РЕЗЮМЕ
В статията са представени експериментални резултати , получени в рамките на пътен инвестиционен проект в гр . Разград . Целта на проекта е намаляване на транспортното натоварване на централната градска част чрез пренасочване на движението в посока автогарата и изходите за Търговище и Шумен . Извършено е лазерно сканиране и е направена оценка на точността на резултатите , която демонстрира способността на метода за създаване на високоточни 3D модели в предизвикателни среди с ограничени условия и динамични обекти . Точността на скенера е съпоставена с точността на класически геодезически методи . Разгледани са предимствата и ограниченията на ръчния SLAM лазерен скенер , както и потенциалните области за подобрение и бъдещите насоки за научни и приложни изследвания . Преносимостта , скоростта на заснемане и интуитивният софтуер на устройството го правят ценен инструмент за професионалисти в областта на геодезията .
Ключови думи : LiDAR , SLAM , геодезия
1 . ВЪВЕДЕНИЕ
Напредъкът на компютърните технологии и роботиката през 21-ви век създаде условия за развитие на нов вид технология – SLAM ( Simultaneous Localization and Mapping ). Нарастващите изчислителни възможности на съвременните устройства , съчетани със сложни алгоритми и изкуствен интелект , позволи създаването на системи , които картографират околната среда , едновременно следейки и записвайки своите координати . Интегрирането на SLAM в разнообразни роботизирани платформи доведе до значителни иновации в автономната навигация и картографирането , и спомогна за внедряването на технологията в лазерното сканиране . Това спомогна и за
Фиг . 1 . Стимулирана емисия
Въвеждането на принципа на LiDAR датира от времето преди изобретяването на лазера . През 30-те години на XX в . са направени първите опити за измерване на профилите на плътността на въздуха в горните слоеве на атмосферата с помощта на лъчи от прожектори . През 1938 г . са използвани за първи път светлинни импулси за измерване на височината на облаци в атмосферата . Генерирането на светлинни импулси чрез електрически искри и светкавици позволява замяната на бистатичната конфигурация с моностатична такава , т . е . настройка , в която предавателят и приемника са на едно и също място , а височинната информация се извлича активно от измерване на времето за кръгово пътуване между излъчването на импулса и засичането на сигнала . Акронимът LiDAR ( Light Detection and Ranging ) за този вид техника за измерване е първоначално въведен от У . Е . К . Мидълтън и А . Ф . Спилхаус през 1953 г .
Теодор Майман разработва първия работещ лазер в лабораторията на Хюз Рисърч ( Hughes Research Lab ) през 1960 г ., а неговата статия , описваща работата на първия лазер , е публикувана в списание " Nature " три месеца покъсно . Думата “ LASER ” е абревиатура за “ light amplification by stimulated emission of radiation ” [ 3 ]. Под ръководството на Малкълм Стич , през 1961 г . Hughes Aircraft Company представя първата подобна на лидар система [ 1 ], [ 5 ].
ГКЗ 1-2 ’ 2024 21