Systémy mobilního mapování na výstavě INTERGEO 2009

Letošní mezinárodní kongres a výstava geodezie, geoinformatiky a správy nemovitostí INTERGEO pořádaný Německým svazem geodetů (Deutscher Verein für Vermessungswesen – DVW) se konal ve dnech 22. až 24. září 2009 v Karlsruhe (Spolková země Bádensko-Württembersko, Německo).

Akce proběhla v areálu výstaviště Messe Karlsruhe ve čtvrti Rheinstätten (obr. 1), pro výstavu byly využity haly 1 a 4, jejichž plochu o rozloze 25 000 m² využilo 475 vystavovatelů z deseti zemí světa [1]. Českou republiku reprezentovaly firmy Geodis Brno s.r.o. a Hrdlička spol. s r.o. Počet návštěvníků překročil šestnáct tisíc [2].

Náplní výstavy byly geoinformační systémy, zpracování dat, geodetické přístroje a jejich příslušenství, výpočetní a grafické software, reprodukční technika, fotogrammetrie a kartografie.

Náš zájem se zaměřil především na mobilní laserové skenování. Vystavovatelů a exponátů v tomto oboru bylo velké množství se širokým odborným záběrem. Proto tento článek obsahuje pouze některé novinky v oblasti mobilních skenovacích systémů a dalším laserovým skenerům budou věnovány následující články.

Systémy mobilního skenování

V současné době výrazně vzrůstá zájem o 3D geografické informační systémy (GIS) využitelné v mnoha oborech lidské činnosti. Pořízení odpovídajících dat běžnými konvenčními prostředky jako je klasická letecká fotogrammetrie či pozemní geodetická měření je cenově i časově značně náročné. Jako nejefektivnější se tak jeví nasazení mobilních mapovacích systémů (MMS), které se umisťují především na auta, ale použít lze i čtyřkolky, lodě, vrtulníky nebo i bezpilotní létající prostředky.

Pod pojmem Mobile Mapping se tak rozumí nové technologie umožňující rychlý sběr dat a to především v zastavěných částech území, kde dochází k rychlým změnám infrastruktury budov a data slouží pro potřeby územního plánování, 3D modelování měst s jejich následnou vizualizací, pro měření v tunelech a povrchových lomech a rovněž pro potřeby integrovaných záchranných systémů.

Součástí MMS je tzv. řídicí skříňka, jejímž prostřednictvím se do počítače sbírají navigační data, GPS přijímač, inerciální měřicí jednotka a případně i odometr. Z těchto dat je možné v kterémkoli okamžiku mobilního mapování určovat polohu a orientaci snímačů a to jak v reálném čase, tak i následně přesněji post-processingem. Mezi zařízení, která slouží k mapování zájmového území, patří různé typy digitálních kamer a také laserové skenery [5].

Novinky v systémech mobilního mapování byly předvedeny převážně v hale 1 a na volné ploše mezi halami 1 a 4.

Předváděné novinky

Firma RIEGL LASER MEASUREMENT SYSTEMS připravila řadu novinek. Pro mobilní laserové skenování lze využít 2D nebo 3D skenery typu LMS-Q120i s rozsahem skenování 80°, dosahem 150 m a s přesností 20 mm. Novinkou je V-line skener RIEGL VQ-180 s rozsahem skenování 100°, dosahem 150 m a taktovou frekvencí do 200 kHz a V-line typ RIEGL VQ-250, což je celoplošný skener s rozsahem skenování 360° a rychlostí skenování až 300 000 bodů/sec.

Pro mobilní skenovací systémy je určen nový typ RIEGL VMX-250, který zahrnuje skenovací a inerciální navigační (INS) hardware umístěný na platformě a příslušný software pro zpracování naměřených údajů. Měřicí zařízení se skládá z upevňovací platformy se dvěma skenery RIEGL VQ 250, inerciálního navigačního systému a digitální kamery nebo videa.

Zařízení umožňuje skenovat při rychlosti skenování 2 × 100 otáček/sec a je zařazeno do bezpečnostní třídy 1 v neviditelné infra oblasti spektra [4]. Podle nastavení PRR (Pulse Repetition Rate) v rozsahu 50–300 kHz lze volit požadovaný dosah a rozlišení při mobilním laserovém skenování (100 skenů/sec). Platforma s VMX-250 se upevní na střechu standardního vozu (obr. 2) a zařízení se spojí s kontrolní jednotkou a notebookem umístěným uvnitř vozu. Praktické předvedení probíhalo na volné ploše a měření s výjezdem skupiny mimo areál výstaviště [5].

Kanadská firma Optech Inc nabízela přístroj LYNX Mobile Mapper ve dvou provedeních, V 100 a V 200, s odlišným maximálním dosahem, 100 nebo 200 m. Přesnost měření vzdáleností je ±8 mm při absolutní přesnosti ±50 mm. Rozsah zorného pole je 360° se skenovací frekvencí 150 Hz, resp. měnitelnou v rozsahu 80–200 Hz.

Snímek LYNX Mobile Mapper byl uveden již v publikaci [3]. Toto zařízení sestává z řídicí a kontrolní jednotky, jednoho až čtyř Optech skenerů a až dvou kalibrovaných digitálních kamer, GPS a inerciálního systému. Operátor řídí systém pomocí notebooku ve vozidle, na kterém je zařízení upevněno na běžném střešním nosiči. Systém pracuje v bezpečnostní třídě 1 IEC [4] (využívá laserový svazek v neviditelné části spektra). Software sestává ze dvou částí: LYNX-Survey a LYNX-Process [5].

Belgická firma Teccon prezentovala technologii Mobile Mapper založenou na měření lidarem z mobilní platformy. Tato technologie využívá 3D mračna bodů a vhodným software je zpracovává. Používá dva skenery Optech LYNX Mobile Mapper s rozsahem zorného pole 360° a čtyři digitální kamery [5]. Každý skener vysílá 200 000 pulzů za sekundu (200 kHz). Mohou měřit se čtyřmi odražeči, které mohou vytvářet 1 600 000 georeferenčních bodů za sekundu. Čtyři digitální kamery snímají obrazy objektů z několika úhlů. Firma vychází ze systému Optech, který dále rozvíjí [5].

Firma TOPCON na výstavě uvedla nový mobilní mapovací systém IP-S2 umožňující třírozměrné zaměření ulic, budov, tunelů a dalších objektů s důležitými detaily, které jsou nutné pro 3D GIS mapování. Primární určení polohy vychází z družicové technologie GPS a GLONASS ve dvou frekvencích. Nový systém je umístěn na střeše vozidla a skládá se z GNSS antény a přijímače, digitální kamery 360°, inerciálního systému v šesti osách, laserových skenerů LIDAR a odometru. Systém je ovládán počítačem umístěným uvnitř vozidla, napájeným z akumulátoru a vybaveným speciálním software. Přesnost skeneru je ±45 mm a dosah 30 m [5]. Systém byl předváděn na volné ploše mezi halami (obr. 3).

Japonská Mitsubishi Electric Corporation nabízí systém Mitsubishi MMS s velmi přesným mobilním zařízením na vozidle pro 3D mapování. Používají laserové skenery a CCD kamery k určení polohy sledovaných objektů [5].

Firma TopScan nabízí letecké laserové skenování ALS a mobilní laserové skenování MLS (obr. 4). V systému MLS se objekty zaměřují délkovým měřením z vozidla a 3D mračno bodů se vyhodnocuje [5].

Německá firma 3D Mapping Solutions připravila hardware a software vybavení pro Streetmapper umožňující pracovat s rychlostí vozu 70 km/hod. Systém pracuje se čtyřmi laserovými skenery a osmi kamerami při přesnosti v mm rozsahu.

Literatura:

[1] Katalog INTERGEO, Kongress und Fachmesse für Geodäsie, Geoinformation und Landesmanagement. Karlsruhe, 22.-24.9.2009. ISBN 978-3-98-125820-2

[2] Tiskové zprávy

[3] Kašpar, M. a Michálková, A.: Výstava INTERGEO 2008 v Brémách (část 1). Stavebnictví a interiér 12/2008, www.stavebnictvi3000.cz.

[4] ČSN EN 60825: Bezpečnost záření laserových zařízení, klasifikace zařízení, požadavky a návod k používání. Český normalizační institut, 1997

[5] Firemní literatura.