Источник: Источник: Proc. 2003 Winter Simulation Conf., New Orleans, LA, 2003.
http://k154.fsv.cvut.cz/~koska/publikace/soubory/Zurich_AJ.pdf
Измерение деформаций значительная часть геодезических работ в строительстве. Данная статья оценивает возможность использования технологии лазерного сканирования для измерения деформаций. Были проведены эксперименты для определения точности смещения точек объектов и местности. Эксперименты проводились в лабораторных условиях с использованием интерферометра и в практических условиях галерей и тоннелей. Результаты оценивали графически с использованием гипсометрических карт и на основе расчетов определялись эмпирически стандартные отклонения.
Измерение деформаций является важной составной частью геодезических работ во время проведения контроля зданий. Наиболее часто используемые методы, для измерения деформаций - тахеометрический и GPS технологий. Интересные возможности в области измерения деформаций дает технология лазерного сканирования. Эта технология не достигает такой точности в отдельных точках, как в случае использования электронного тахеометра или долгосрочного наблюдения GPS но этот недостаток компенсируется за счет плотности точки и сложности описания поверхности. Вот почему возможности использования лазерного сканирования, в данной области по настоящий момент описывается в нашем издании как особо точный метод измерения со станции. Наше внимание приковано к конкретному вопросу о возможности применения этой технологии для измерения деформаций в подземных зданиях.
Эксперимент проходил в подземной лаборатории оснащенной Renishaw ML10 Gold, стандартным интерферометром со стандартным отклонением 0,7 мкм. Отражатели, сферы и плоскости были размещены на тележке интерферометра. Перемещения в продольном и поперечном направлении были не определены.
Три эксперименты проводились в целом. В первом эксперименте, расстояние к тележке интерферометра от сканера составляет примерно 16 метров. На тележку разместили два квадратных отражателя квадратная 3 "х 3", одна круговая мишень диаметром 6 "и точная сфера диаметром 218 мм. Вагон с мишенями измерялся в 10 позициях. Тележка перемещалась в продольном направлении, на расстояние в несколько сантиметров. Объекты были измерены на всех позициях, определения позиций отражателей было проведено при помощи внутреннего программного комплекса лазерного сканирования Ciclon. Сфера измеряется тем же образом. Во втором эксперименте, проведены аналогичные измерения на расстоянии около 5 метров. В третьем эксперименте, отражатель был размещен на тележке таким образом, что нормальное положение от этого отражателя было приблизительно параллельно по направлению просмотра.
Был проведен один эксперимент на расстоянии примерно 5 метров по причине ограниченного пространства лаборатории. Два квадратных отражателя 3"х 3", 1 круговая мишень диаметром 6" и точная сфера диаметром 218 мм были размещены на тележке. Измерения производились в 10 позициях тележки с взаимно поперечным перемещением в диапазоне нескольких сантиметров.
3D позиции всех измеряемых отражателей на всех этапах были выполнены в программе Cyclone. Перемещения между отдельными позициями были рассчитаны для каждой позиции. Эти перемещения по сравнению с точным положением получили из измерений интерферометра. Что бы оценить точность интерферометра можно взять накопление разности реальных ошибок. Были рассчитаны среднеквадратические отклонения перемещения отражателей - см. таблицу 1. Определяя круглый отражатель, средняя величина которых шесть дюймов, так же был использован программный комплекс Cyclone.
Рисунок 1: Фото и облака точек тележки интерферометра с отражателями
При определении перемещения плоскости в продольном направлении, облака точек на отдельных станциях рассчитывались на закладке плоскостей в программном комплексе Cyclone. Расстояние от одной точки в одной плоскости к другой точки в противолежащей плоскости было рассчитано таким образом, чтобы учитывалось перемещение.
Таблица1 - Среднеквадратические отклонения перемещений
| Отражатель / Измерение | Продольный 16 m[mm] | Продольный 5 m[mm] | Поперечный 5m[mm] |
| 1 Квадратный отражатель 3”x3” | 0.75 | 0.82 | 0.11 |
| 2 Квадратных отражателя 3”x3” | 0.70 | 0.41 | 0.21 |
| Круглый отражатель 6” | 0.69 | 0.73 | 0.11 |
| Средний из отражателей | 0.71 | 0.68 | 0.15 |
| Сфера | 0.74 | 0.58 | 0.75 |
| Плоскость (образец) | 0.36 |
Точность результатов определения смещения отражателей, сферы и плоскости может быть видно из таблицы 1. Указанные данные показывают, что точность измерения площади и круговой плоскости и отражателей аналогично.
Среднеквадратическое отклонение смещения плоскости отражателя и сферы в продольном направлении около 0,7 мм, расстояние 5 и 16 метров. Среднеквадратическое отклонение для плоскости на расстоянии 5 метров 0,36 мм.
Среднеквадратическое отклонение перемещения из одной точки облака в продольном направлении составляет 3,3 мм. Среднеквадратическое отклонение смещения плоскости отражателей в поперечном направлении составляет около 0,15 мм, а для сферы 0,85 мм. Высокая точность в поперечном направлении, вызванное повышением точности угла преломления луча сканера, отражателем по сравнению с точностью продольного перемещения (см. таблица 1).
Метод средней точки перемещения был разработан таким образом, чтобы оценить нормальных перемещений любой поверхности. Он основан на различии DTM наблюдаемой области. Результат измерением не обременен шумами. Метод был использован для оценки продольных перемещений плоскости и в результате среднеквадратическое отклонение составляет 0,32 мм.