Инновации в геодезии для экологических исследований

За последние два десятилетия достижения в области технологий привели к тому, что применение и использование наземных систем обнаружения света и определения дальности, более известных как LiDAR, значительно расширили наши возможности для более точного измерения, мониторинга и моделирования Земли.

Способ дистанционного зондирования, LiDAR, основан на импульсах света, направленных на цель, для измерения вертикальных расстояний с высокой точностью, что позволяет создавать высококачественные 3D-карты с большей скоростью и точностью. Геодезия продолжает оставаться одним из самых быстрорастущих мировых рынков, который двигают технологии. Сочетая науку и технологии, он объединяет более конкретные дисциплины и технологии геодезии, топографии, картографии, позиционирования, навигации, дистанционного зондирования, фотограмметрии и географических информационных систем (ГИС).

Профессионалы в области геодезии и геоматики теперь могут использовать широкий спектр программного обеспечения, спутниковое, гидролокационное 3D-сканирование и технологию беспилотных летательных аппаратов, распространять и хранить географические данные. В этой отрасли всё быстро меняется, включая способы обработки и представления данных.

В прошлом LiDAR обычно использовался для обеспечения безопасности, работы полиции и военных. Но его исключительная способность картировать и быстро предоставлять данные о больших территориях нашла ему применение для изучения береговых линий, лесных массивов, ледников и городов, которые из-за их плотности и разной высоты часто очень сложны для навигации и картографирования пешком или с помощью спутника.

Возможность относительно легко и быстро создавать высоко детализированные трёхмерные карты может предоставить учёным, защитникам природы и государственным служащим информацию, необходимую им для понимания биоразнообразия района, геологической истории, неожиданных различий рельефа и изменений с течением времени. Высокоточные карты растительного покрова и береговой линии особенно важны в таких областях, как управление наводнениями и прибрежной зоной, мониторинг экосистем и управление биоразнообразием.

В настоящее время стали появляться организации, которые используют наземное лидарное сканирование (TLS) в качестве инструмента измерения изменений. В сочетании с ГНСС (ГЛОНАСС, GPS, BeiDou и Galileo) исследователи смогли измерять, отслеживать и моделировать геоморфологические характеристики оползней в цифровом виде. Чаще всего их подход сочетает в себе бортовое сканирование LiDAR с мобильным картографическим решением (MMS), которое можно носить на спине.

MMS может захватывать и собирать данные в помещении, на открытом воздухе и под землёй, а в сочетании с ГНСС позволяет учёным получить наземный эквивалент аэрофотосъемки LiDAR и создать 3D-модель. Он сочетает в себе пять камер с обзором на 360 градусов и два профилировщика LiDAR со сверхлёгким шасси из углеродного волокна. С добавлением внешнего источника света также возможно точное сканирование туннелей и пещерных систем. Система также может быть установлена на транспортном средстве для мобильного картографирования больших площадей или на столбе для опускания в пустоты или воронки.

Важно отметить, что MMS позволяет аварийно-спасательным службам собирать данные в 3D во время пеших прогулок в опасных зонах; и, в сочетании с SLAM (одновременная локализация и картирование), который использует функции, полученные при сканировании, для ориентации конечного облака точек; его высокоточный IMU (инерциальный измерительный блок) отслеживает трёхмерное движение устройства для достижения точных определений местоположения даже во время сбоев ГНСС. Эта способность комбинировать различные технологии (LiDAR, ГНСС, БПЛА, InSAR) для создания системы, превосходящей сумму её частей, привела к созданию мощного инструмента для исследований и промышленности.

Существующие устройства ГНСС работают с субсантиметровой точностью и могут использоваться для получения точных съёмок нелинейных объектов, включая водотоки, где глубину дна нельзя записать так же легко, как другие объекты. Компании находятся в процессе разработки недорогой системы ГНСС в качестве прочного «одноразового» решения для мониторинга движения оползня, скорости потока ледника, вулканической деформации, эволюции берегов или дифференциального проседания грунта. Кроме того, дроны теперь могут быть оснащены цифровыми камерами, тепловыми детекторами, мультиспектральными камерами и сканерами LiDAR для предоставления высокоточных данных с полным охватом 2D- и 3D-моделей.

Подписывайтесь на журнал «Вестник ГЛОНАСС» и навигационный Telegram-канал

По материалам Laboratory News