Cercetari Privind Realizarea Modelului Digital

LISTA FIGURILOR

Figura 2.1 – Domeniul de aplicabilitate al scanării laser terestre 15

Figura 2.2 – Soluția cu o singură cameră 16

Figura 2.3 – Soluția cu cameră dublă 17

Figura 2.4 – Principiul de măsurare al senzorului laser bazat pe metoda time of flight 18

Figura 3.1 – Prezentarea stației totale Leica TCR 805 28

Figura 3.2 – Părțile componente ale stației totale Leica TCR 805 28

Figura 3.3 – Accesoriile stației totale Leica TCR 805 29

Figura 3.4 – Topcon GR – 5 31

Figura 3.5 – Compensatorul la Nivelul Ni007 32

Figura 3.6 – Sistemul de scanare ScanStation 2 33

Figura 3.7 – Părțile componente ale sistemului de scanare ScanStation 2 34

Figura 3.8 – Ferestra Navigator 36

Figura 3.9 – Fereastra ControlSpace 37

Figura 3.10 – Crearea unui KeyPlan dintr-un ModelSpace View 39

Figura 3.11 –TruSpace 39

Figura 3.12 – Fereastra Registration 41

Figura 4.1 – Prezentarea zonei de lucru 43

Figura 4.2 – Podul feroviar Târgușor 44

Figura 4.3 – Schița punctelor din care s-a scanat 45

Figura 4.4 – Sistemul de scanare ScanStation 2 45

Figura 4.5 – Scanarea dintr-o singură stație 46

Figura 4.6 – Modul de scanare în stații 47

Figura 4.7 – Nor de puncte suprapus peste poză 47

Figura 4.8 – Măsurarea distanțelor 48

Figura 4.9 – Interfața de scanare a sistemului ScanStation 2 49

Figura 4.10 – Rezultatele registrației 50

Figura 4.11 – Norul de puncte rezultat în urma registrației 51

Figura 4.12 – Setarea unităților de măsură 52

Figura 4.13 – Filtrare manuală 53

Figura 4.14 – Rezultatul filtrării manuale 53

Figura 4.15 – Nor de puncte filtrat 54

Figura 4.16 – Realizarea secțiunii în puncte specificate 55

Figura 4.17 – Secțiune în puncte specificate 55

Figura 4.18 – Instrumente disponibile în cadrul secțiunilor 56

Figura 4.19 – Crearea secțiunii 57

Figura 4.20 – Rezultatul secțiunilor create față de un aliniament 57

Figura 4.21 – Secțiuni realizate față de un aliniament 58

Figura 4.22 – Generare „mesh” 58

Figura 4.23 – Greșeli ale modelului TIN 59

Figura 4.24 – Rectificarea greșelilor din modelul TIN 59

Figura 4.25 – Realizarea modelului tridimensional 60

Figura 4.26 – Meniul CloudWorx pentru AutoCAD 61

LISTA TABELELOR

Tabelul 4.1 – Inventar de coordonate 45

Tabelul 5.1 – Operații de teren 64

Tabelul 5.2 – Operații de birou 65

Tabelul 5.3 – Valoare manoperă 66

Tabelul 5.4 – Valoare materiale 66

Tabelul 5.5 – Valoare cheltuieli generale 67

Tabelul 5.6 – Valoare cheltuieli deplasare 67

Tabelul 5.7 – Valoare deviz estimativ 67

PREFAȚĂ

Lucrarea urmărește analiza posibilităților și metodelor de îmbunătățire a modelului digital al terenului. Datorită faptului că numărul punctelor, dispunerea lor și precizia obținută în urma zborului cu tehnologie LiDAR (Light Detecting And Ranging) nu îndeplineau cerințele pentru anumite zone de interes, am hotărât ca acestea să fie completate cu ajutorul tehnicilor de scanare laser terestră. În cazul de față a fost nevoie de completarea măsurătorilor într-o zonă în care se afla un pod feroviar. Deoarece în cadrul măsurătorilor pentru lucrările de artă, obținerea detaliilor este dificilă și necesită utilizarea multor resurse, atât din punct de vedere al aparaturii cât și din punct de vedere al efortului fizic depus, am decis că cea mai bună și eficientă metodă este cea de scanare laser terestră.

În Capitolul 1 – UTILIZAREA TEHNOLOGIEI MODERNE PENTRU CULEGEREA DATELOR SPAȚIALE se prezintă modul în care a evoluat tehnologia din domeniul geodeziei în raport cu cerințele din cel al construcțiilor speciale. Datorită faptului că arhitecții și inginerii din alte domenii au nevoie de informații cât mai detaliate despre obiectele studiate, tehnologia a fost nevoită să evolueze pentru a face față cererii. Aparatura utilizată în prezent pentru aceste tipuri de lucrări prezintă un grad mare de automatizare în procesul de preluare a datelor, dar și în cazul prelucrării lor. Astfel numărul erorilor datorate operatorilor este redus considerabil, în timp ce cantitatea informațiilor stocate este mult mai mare. Deși în timpul efectuării măsurătorilor la teren, munca operatorului este ușurată considerabil, nu același lucru se poate spune despre etapa de prelucrare. Datorită numărului mare de puncte și a faptului că softurile nu pot curața complet automat norul de puncte, munca depusă în această etapă este mai dificilă decât în cazul măsurătorilor clasice, dar oferă o mai mare densitate de puncte.

Capitolul 2 – SCANAREA LASER TERESTRĂ este o metodă de ultimă generație prin care se poate obține un număr foarte mare de puncte determinate precis în timp foarte scurt. În acest capitol sunt prezentate principiul sistemelor de scanare, principii de măsurare a distanțelor în tehnica de scanare laser terestră, metode de deviere (deflecție) a razei laser, surse de erori în scanarea laser, componentele și principalele operațiuni ale etapelor de scanare laser terestră. Pentru obținerea datelor avem nevoie atât de componentele hardware ale unui sistem de scanare terestru (ScanStation 2), dar și de softuri specializate pentru prelucrarea datelor. La început se studiază zona de lucru, apoi se realizează scanarea propriu-zisă, datele obținute fiind pregătite pentru prelucrare. Prelucrarea presupune realizarea registrației și (sau) georeferențierii, utima etapă fiind procesarea și controlul calității produsului final.

În Capitolul 3 – INSTRUMENTE ȘI SOFTURI DE PRELUCRARE sunt prezentate instrumentele folosite pentru obținerea datelor brute și softurile utilizate pentru prelucrarea acestora. Pentru măsurătorile necesare calculului și determinării coordonatelor planimetrice ale punctelor rețelei s-a utilizat stația totală Leica TCR805, iar pentru obținerea cu precizie ridicată a cotelor punctelor s-a utilizat nivelul Ni 007. Din stațiile de scanare astfel obținute, s-au realizat măsurătorile pentru completarea norului de puncte, obținut prin scanarea aeropurtată, cu ajutorul sistemului de scanare laser terestru ScanStation 2 care, de asemenea, este prezentat în acest capitol. În ceea ce privește prelucrarea datelor, aceasta s-a făcut cu softul Cyclone, fiind special conceput pentru prelucrarea norilor de puncte. Caracteristicile privind Cyclon sunt arătate prin baze de date, fereastra Navigator, KeyPlan și TruSpace și Registrația.

Capitolul 4 – STUDIU DE CAZ, începe cu o scurtă prezentare a zonei de lucru și a caracteristicilor climatice, acestea fiind urmate de prezentarea rețelei de îndesire și de ridicare. Măsurătorile au fost realizate cu sistemul de scanare laser terestru ScanStation 2, astfel obținându-se patru nori de puncte aferenți celor patru stații de scanare. Prima etapă de prelucrare presupune unirea norilor de puncte obținuți în fiecare punct de stație. Dacă rezultatele obținute în urma registrației corespund cerințelor de precizie, abaterile rezultate încadrându-se în precizia solicitată, rezultă norul de puncte sub formă brută într-un sistem unic de coordonate. Astfel, se poate trece la filtrarea norului de puncte și la generarea modelului TIN.

În Capitolul 5 – DEVIZ ESTIMATIV este realizată o evaluare din punct de vedere economic, calitativ și cantitativ a lucrării prezentate în studiul de caz.

UTILIZAREA TEHNOLOGIEI MODERNE PENTRU CULEGEREA DATELOR SPAȚIALE

Metodele de măsurare, prelucrare, interpretare și stocare a datelor în domeniul măsurătorilor topografice și geodezice au cunoscut o puternică dezvoltare, diversificare și perfecționare în ultimii ani. Acest avans tehnologic este direct legat de solicitările din ce în ce mai mari care le sunt adresate specialiștilor, atât prin sporirea volumului, cât și prin creșterea preciziei și scurtarea duratei de lucru, dar și de îmbogățirea și îmbunătățirea permanentă a performanțelor tehnicilor de măsurare folosite.

În documentarea unor construcții cu caracter special, precum și în restaurarea lor, cunoașterea geometriei obiectului este unul dintre aspectele cele mai importante. În cazul construcțiilor cu caracter special, fațadelor unor cladiri monument-istoric, monumentelor sau chiar în cazul unor construcții futuriste, determinarea detaliată și precisă a geometriei acestora este esențială pentru o eventuală urmărire sau pentru o eventuală reparație/replicare.

Cea mai nouă inovație în domeniul măsurătorilor topografice și geodezice este tehnica de scanare laser terestră. Construcția, modernizarea sau reabilitarea căilor de comunicații și lucrărilor de artă aferente, dintre acestea distingându-se în mod deosebit podurile, a cunoscut un mare avânt în ultimii ani, acestui domeniu alocându-se resurse importante atât din punct de vedere financiar cât și tehnologic. Din acest motiv se poate spune că utilizarea în acest domeniu a tehnologiei de scanare laser terestră ar putea duce la reducerea timpului necesar achiziționării datelor necesare scopului propus, fără a se abate de la preciziile necesare și obligatorii.

Prin intermediul sistemului de scanare laser, utilizatorul are posibilitatea să înregistreze și să transforme un obiect în format digital. Acest sistem este de fapt un hardware, un sistem activ de formare a imaginii, care are capacitatea de a extrage informații punct cu punct, linie cu linie sau suprafață cu suprafață.

Una dintre utilizările cele mai frecvente ale tehnicii de scanare laser terestră se situează în cazul construcțiilor cu caracter special, dintre acestea remarcându-se în mod deosebit podurile, datorită dificultăților în timpul execuției, a necesității existenței unor programe speciale de întreținere, urmărire în timp și modernizare pe perioada exploatării.

Podurile reprezintă una dintre ramurile cele mai importante ale unei căi de comunicații, atât datorită complexității și diversității modului de construire, cât și datorită lucrărilor topografice și geodezice pe care le solicită.

Prin urmare, prin intermediul scanării laser terestră se poate măsura complet automat (mai mult sau mai puțin) geometria unei structuri, fără ajutorul unui mediu reflectorizant, cu înaltă precizie și cu viteză ridicată. Cu alte cuvinte, această tehnică analizează un mediu al lumii reale sau al unui obiect cu scopul de a colecta informații de pe suprafața acestuia și dacă este posibil din înfățișarea lui (ex. culoare). După care informațiile obținute pot fi folosite pentru a construi reprezentări bidimensionale sau modele tridimensionale care pot fi utilizate într-o diversitate mare de aplicații. Scanerele laser sunt instrumente cu linie de vedere, iar pentru a asigura o acoperire completă a unei structuri sunt necesare mai multe scanări din diferite poziții.

Avantajul acestei tehnici de măsurare este faptul că poate înregistra un număr considerabil de puncte, numit în literatura de specialitate nor de puncte, într-o perioadă relativ scurtă de timp. Cu alte cuvinte, este ca și cum s-ar face o fotografie care conține informații de adâncime de precizie ridicată.

Această densitate mare de puncte, care sunt definite prin coordonate lor, face ca această tehnologie să se diferențieze fundamental față de cele clasice ale măsurătorilor inginerești. Norul de puncte care apare pe ecranul calculatorului, la care se adaugă culoarea proprie și posibilitatea de vizualizare 3D, garantează în final forța acestor informații. Astfel, i se dă utilizatorului o mare încredere în precizia și caracterul complet al rezultatelor măsurătorilor. De asemenea, calitatea ridicată și densitatea datelor vor duce la reducerea riscului în construcții, timp și costuri reduse prin accesul direct la date, facilități deosebite la proiectare și la procesarea automată.

În plus, datele nu sunt colectate special pentru o anumită utilizare, ci pot fi efectuate mai multe aplicații pe baza acelorași date, folosind diferite etape de procesare. Mai mult, această metodă automată pentru achiziționarea datelor și modelare permite reducerea influențelor erorilor produse de către operator în procesul de selectare și extragere a datelor.

De asemenea, mai pot fi menționate alte avantaje aduse de această tehnologie cum ar fi:

rapiditatea cu care se execută măsurătorile într-un timp scurt în comparație cu alte tehnologii;

precizia măsurătorilor este superioară sau egală oricărei alte metode/ instrument utilizat în topografia clasică;

reducerea costurilor, în sensul că se poate obține o mare cantitate de date într-o perioadă minimă de timp și cu un număr mai mic de personal;

siguranța operatorilor, deoarece scanerele laser pot fi utilizate în medii dificile, fără a afecta integritatea obiectelor scanate și siguranța operatorilor;

virtualizare completă, întrucât în urma procesului de scanare se obțin milioane sau chiar miliarde de puncte care reprezintă poziția tuturor obiectelor din zona de interes, astfel încât în cazul omiterii unor detalii nu mai este nevoie de o reîntorcere în teren;

imunitate ridicată la interferențe.

Scanarea laser terestră poate fi clasificată în două categorii:

statică;

dinamică.

Tehnologia utilizată la scanarea laser terestră face parte din categoria scanării laser statice. Noțiunea de scanare laser statică presupune ca scanerul să fie ținut într-o poziție fixă pe tot parcursul achiziționării informațiilor. Această metodă prezintă o precizie ridicată a rezultatelor și un alt avantaj este densitatea relativ mare a punctelor.

Pentru a obține un model digital al terenului complet este necesar ca datele obținute prin cele două tehnici LIDAR și scanare laser terestră să fie unite, deoarece prin achiziția aeropurtată a modelelor 3D ale obiectelor din mediul înconjurător nu se furnizează geometria acestora în detaliu. Din acest motiv, în zonele în care preluarea informațiilor utilizând tehnologia scanării laser aeriene nu corespunde cerințelor de precizie sau nu justifică costurile, utilizarea tehnologiei scanării laser terestre se dovedește a fi cea mai bună soluție.

Prin urmare, utilizarea datelor provenite din scanarea laser terestră la completarea modelului digital al terenului oferă o viziune de ansamblu asupra obiectivelor supuse investigației, precum și posibilitatea de analizare în detaliu a acestora. Acest lucru este posibil în urma procesării datelor obținute prin intermediul tehnicii de scanare laser terestră, deoarece se obține un model 3D poligonal și texturizat, care reprezintă nu doar o reproducere virtuală necesară vizualizării și exploatării, ci poate fi folosit și la extragerea de informații privind dimensiuni, formă, textură a obiectului scanat.

În concluzie, se poate spune că scanarea laser terestră se utilizează pentru a defini sau a redefini geometria modelelor preluate grosier prin scanare aeropurtată (LiDAR) în scopul cartografierii terenului.

SCANARE LASER TERESTRĂ

Principiul scanării laser terestre

Acest sistem de scanare laser terestru este un instrument care are capacitatea de a colecta foarte rapid porțiuni dintr-o suprafață sau părți dintr-un obiect, cu forme și mărimi diferite.

Scanerul laser terestru înregistrează, printr-un fascicul care măsoară de la sursă la suprafață sau la obiectul cercetat, punctele tridimensionale. Se măsoară direcții orizontale, unghiuri verticale și distanțe care sunt măsurate electro-optic, în cele mai multe cazuri prin procedeul impulsului sau comparației de fază, în funcție de tipul instrumentului. Coordonatele punctelor se obțin într-un sistem cartezian de coordonate propriu scanerului, cu ajutorul unor funcții trigonometrice simple.

Prin urmare, scanarea laser presupune devierea unei raze laser prin intermediul unei oglinzi (prin baleiere sau rotație), urmată de reflectarea razei laser de pe suprafața obiectului măsurat și receptarea razei laser reflectate.

Așadar, Scanarea Laser Terestră este o metodă de conversie a datelor spațiale de înaltă rezoluție în modele geometrice (2D sau 3D) de date de măsurători precise.

Clasificarea sistemelor de scanare laser terestre

Piața sistemelor de scanare laser terestre s-a dezvoltat în ultimii ani cu un real succes și în privința aplicațiilor de înaltă precizie, ele putând fi privite ca instrumente topografice și geodezice care îndeplinesc cerințele prevăzute de aceste aplicații geodezice.

Clasificarea acestor sisteme este destul de problematică, deoarece ar trebui definită baza acestei clasificări. Pe piață apar în mod constat instrumente îmbunătățite și există o gamă largă de lucrări în care acestea pot fi utilizate. Posibile clasificări se pot face după următoarele criterii:

domeniul de măsurare al distanțelor;

mărimea câmpului de scanare (field of view – FOW);

principiul sistemului de măsurare a distanțelor;

densitatea de achiziționare a punctelor;

precizia determinării poziției spațiale a punctelor;

domeniul de scanare.

Aplicații ale scanării laser terestre

Întrucât nu există un scaner laser universal potrivit pentru toate aplicațiile, avem la dispoziție scanere care sunt potrivite pentru interior și distanțe medii (până la 100 m), scanere potrivite pentru a fi utilizate în aer liber și pentru distanțe mari (peste 100 m) și scanere de mare precizie utilizate pentru înregistrări de la mică distanță (până la cațiva metri).

Având în vedere că la început această tehnologie avea o rază scurtă de acțiune și era utilizată cu precădere în industria constructoare de mașini și în procesul de design industrial, facilitând procesul de design asistat de calculator (CAD), în prezent această tehnică de măsurare poate fi aplicată în tot mai multe domenii, datorită avantajelor pe care le oferă, cum ar fi: precizie ridicată, măsurători fără a fi necesar un contact direct, achiziția rapidă a datelor, distanțe tot mai mari de acțiune, etc.

Figura 2.1 – Domeniul de aplicabilitate al scanării laser terestre

Principii de măsurare a distanțelor în tehnica de scanare laser terestră

Tehnica Laser. Generalități

Termenul LASER povine de la denumirea: „Light Aplification by Stimulated Emission of Radiation” – „Amplificarea luminii prin emisia stimulată a radiației”. Prin laser se înțelege un dispozitiv pentru amplificarea sau generarea undelor de lumină utilizând din spectrul electromagnetic numai o bandă vizibilă, foarte intensă și îngustă. Două proprietăți importante ale undei de lumină sunt coerența care face unda laser să se propage pe o distanță foarte mare și viteza de propagare, constantă într-un mediu oarecare.

Măsurarea utilizând undele de lumină

Odată cu dezvoltarea tehnologiei în domeniul tehnicii de calcul, lumina este foarte des utilizată la măsurarea obiectelor. O clasificare a scanerelor în funcție de tehnica folosită: pot fi scanere pasive și active.

Scanere pasive. Aceste scanere se bazează pe detectarea radiațiilor provenite dintr-un mediu apropiat și anume radiații din domeniul infraroșu sau lumina vizibilă, pentru că acest tip de scanere nu emit radiații. Precizia unor astfel de metode depinde în special de rezoluția sistemului de preluare a imaginii, în general utilizând doar o cameră digitală și mai depinde de densitatea trăsăturilor care se pot identifica în imagine.

Scanere active. Aceste scanere diferă de cele pasive prin faptul că acestea emit un tip de radiații controlate, dintre aceste tipuri de radiații amintim lumina, ultrasunete, razele X și detectează reflecția acestora în scopul sondării unui obiect sau a spațiului înconjurător. Metodele active devin mult mai ample decât cele pasive, deoarece pot utiliza receptor și transmițător laser.

O altă clasificare a tipurilor de scanere laser este în funcție de principiul de măsurare a distanțelor utilizat și astfel avem principiile utilizate la construcția acestor aparate: principiul triangulației și principiul măsurării timpului.

Principiul triangulației

Scanerele laser care se bazează pe acest principiu sunt utilizate la măsurarea precisă a distanțelor, utilizând senzori de triangulație laser, ceea ce le face ideale pentru înregistrarea detaliilor fine. Denumirea procedeului vine de la faptul că raza emisă, raza reflectată și distanța între emițătorul laser și camera (senzorul) CCD formează un triunghi. Principiul triangulației este aplicat în două variante: soluția cu o singură cameră și soluția cu cameră dublă.

Soluția cu o singură cameră

Această metodă presupune emiterea unui fascicul de raze laser de la instrument și reflexia acestuia de pe suprafața obiectului spre o lentilă colectoare situată pe instrument, la o distanță cunoscută față de emițător. Lentila focusează imaginea spotului laser reflectat, care este detectată si colectată de o cameră, în general de un senzor CCD (Charged Coupled Device). Poziția spotului imagine pe pixelii camerei este apoi procesată pentru a determina distanța până la obiect. Distanța între sursa laser și camera video este cunscută de la calibrare, iar unghiurile sunt înregistrate de aparat.

Figura 2.2 – Soluția cu o singură cameră

Distanța de la obiect la instrument (D) este determinată geometric cu ajutorul unghiurilor înregistrate (α și β) și lungimea bazei (b).

Soluția cu cameră dublă

Această metodă folosește același principiu, dar se utilizează două camere CCD, amplasate la capetele bazei. Spotul laser care trebuie detectat este generat de o sursă independentă, care nu are funcție de măsurare. Soluția geometrică este identică cu cea de la cazul precedent, astfel că se păstrează aceleași caracteristici de precizie.

Astfel, nu toți senzorii care utilizează principiul cu cameră dublă oferă posibilitatea unei rate înalte de măsurare și de livrare a coordonatelor 3D în timp real.

Figura 2.3 – Soluția cu cameră dublă

Metodele posibile de a reduce nesiguranța de determinare a poziției punctelor sunt:

Diminuarea distanței între obiect și scaner → crește efectul de umbrire;

Mărirea bazei de triangulație (D) → crește efectul de umbrire;

Mărirea distanței focale a lentilelor → reduce câmpul de vedere;

Diminuarea nesiguranței măsurătorilor → cameră mai performantă.

Scanerele care folosesc acest principiu sunt utilizate preponderent în cazul aplicațiilor la mică distanță, datorită limitărilor fizice de a crea o bază mai mare. Cu toate acestea, metoda oferă o precizie de măsurare a distanței care poate ajunge în domeniul micronilor.

Principiul măsurării timpului de zbor (time of flight)

Scanerele care se bazează pe acest principiu sunt scanere active, care măsoară timpul între două evenimente.

Acest principiu mai este cunoscut sub numele de time-of-flight (TOF) sau laser pulsed. În acest caz, distanța de la instrument la obiect este determinată în funcție de timpul de parcurgere a undei laser sau timpul între emitere și recepție a acesteia.

Prin urmare, o diodă laser emite un fascicul laser, cu o anumită frecvență, către obiectul scanat. Aceast fascicul este reflectat difuz de pe suprafața obiectului și o parte din lumină se întoarce la receptor (figura 2.4). Atunci când pentru fiecare impuls este măsurat timpul scurs între emitere și recepție, distanța până la acel obiect poate rezulta din următoarea relație:

Unde: d – distanța;

– viteza luminii în vid (299 792 458 m/s);

t – timpul contorizat pe traseul dus-întors.

Figura 2.4 – Principiul de măsurare al senzorului laser bazat pe metoda time of flight

Printre avantajele utilizării acestei metode se numără: mărime redusă, precizie ridicată, domeniu mare de măsurare, culegerea rapidă a datelor, fiabilitate sporită, imunitate ridicată la interferențe.

Prin urmare, această tehnică permite măsurători de distanțe până la câteva sute de metri, oferind o precizie de aproximativ 5 mm – 1 cm.

Principiul măsurării diferenței de fază

Acest principiu mai este cunoscut sub numele de phase sau phase difference sau phase comparison. Diferența dintre această metodă și metoda pulsului constă într-o analiză mai complicată a semnalului receptat, rezultatul acesteia reflectându-se în criteriul de precizie al măsurătorilor. De asemenea, viteza de scanare a scanerelor bazate pe acest principiu este mai mare decât cea realizată cu scanerele bazate pe principiul măsurătorilor cu impulsuri. Așadar, distanța de la instrument la obiectul scanat este determinată în funcție de diferența de fază între semnalul emis și cel recepționat.

Această metodă este aplicabilă la sisteme de măsurare (scanare) în domeniul apropiat.

Metode de deviere (deflecție) a razei laser

În cazul sistemelor de măsurare bazate pe măsurarea timpului este necesar ca raza laser să fie deviată pentru a permite măsurarea mai multor puncte din aceeași poziție a scanerului.

Metoda folosită pentru baleerea cu fasciculul laser a obiectului de scanat are un mare impact asupra calității datelor înregistrate. Pentru aceasta, se utilizează o unitate de deflecție, care poate fi: oglinda oscilatoare (oscillating mirror), prisme optice reflectorizante rotative (rotating polygon) sau switch-uri de fibră optică (fiber switch).

Surse de erori în scanarea laser terestră

Având în vedere numeroasele domenii de activitate în care scanarea laser terestră își demonstrează utilitatea, precizia de determinare a poziției spațiale a norului de puncte este un parametru care trebuie luat în considerare și analizat.

Acuratețea măsurătorilor este influențată de distanța la care se măsoară, de intensitatea luminii laser reflectate, precum și de reflexia suprafeței obiectului scanat (depinde de unghiul de incidență și proprietățile suprafeței care reflectă fasciculul laser).

Principalele categorii de surse de erori care pot afecta rezultatele măsurătorilor de scanare laser terestră sunt:

erori instrumentale;

erori legate de forma și natura obiectului scanat;

erori datorate mediului în care se efectuează scanarea;

erori metodologice.

În ceea ce privește atenuarea sau eliminarea efectului acestor erori, experiența practică a demonstrat că aceasta depinde, în principal, de o atentă calibrare individuală a fiecărui tip de instrument și de măsurile de precauție care trebuie avute în vedere la utilizarea acestuia. Prin urmare, procedurile de scanare ar trebui executate cu cel mai precis scaner raportat la mărimea obiectului și la distanța la care se situează acesta.

Erori instrumentale

Erorile instrumentale se pot clasifica în erori sistematice și aleatoare. Erorile aleatoare afectează cu precădere precizia de măsurare a distanțelor și unghiurilor, în cazul instrumentelor care utilizează metoda pulsului, iar erorile sistematice pot fi generate de neliniaritatea sistemului de măsurare a timpului sau de schimbările de temperatură, acestea putând influența puternic procesul de măsurare electronică a distanțelor.

Propagarea razei laser

Divergența razei înseamnă creșterea razei laser pe măsură ce aceasta parcurge o distanță. Divergența razei are o mare influență asupra rezoluției norului de puncte.

Așadar, divergența razei (fascicolului) laser are efect asupra măsurării unghiurilor.

Nesiguranța distanței

Nesiguranța distanței poate fi exprimată ca o funcție a unui număr de parametrii legați de tipul de scaner laser și de principiul lui de lucru.

Nesiguranța unghiulară

Majoritatea scanerelor laser terestre utilizează oglinzi rotative pentru a ghida raza laser spre o anumită direcție. Orice diferență unghiulară mică poate cauza erori considerabile în coordonatele punctelor, în directă dependență cu valoarea distanței de la aparat la obiect. Precizia unghiulară depinde de orice eroare în poziționarea oglinzilor și de precizia dispozitivului de măsurare a unghiurilor.

Erori ale axelor în Scanarea Laser Terestră

În dezvoltarea procedurilor de calibrare ale scanerelor laser terestre a fost nevoie de un model geometric, care a impus luarea în considerare a următoarelor axe:

axa verticală (axa principală) este axa de rotație a unității de scanare sau axa ortogonală pe axa celor două oglinzi rotative, corespunzătoare celor două axe la mijloacele clasice de măsurare (axa principală și axa secundară);

axa de colimație este dată de centrul de scanare al oglinzii de scanare și de centrul spotului laser îndreptat spre obiectul supus măsurării;

axa orizontală (axa secundară) este dată de axa de rotație a oglinzilor deviatoare.

Datorită toleranțelor indicate de producători, aceste axe nu sunt perfect aliniate, conducând la eroarea de colimație și la eroarea de neorizontalitate a axei secundare.

Erori legate de forma și natura obiectului scanat

Având în vedere că scanerele laser măsoară reflexia razei laser de la suprafața unui obiect, avem de-a face cu legile fizicii, ale reflecției și proprietăților optice ale materialelor componente ale obiectului respectiv. Reflecția suprafeței luminii monocromatice poate arăta sub forma unor raze de reflecție în mai multe direcții.

Pentru suprafețele foarte întunecate (negre) care absorb cea mai mare parte din spectrul vizibil, semnalul reflectat va fi foarte slab. În cazul suprafețelor cu un grad ridicat de reflexie (adică suprafețe luminoase) se obține cel mai ferm și precis semnal pentru măsurarea distanțelor, dar dacă reflectivitatea obiectului este prea mare raza laser este complet deviată în direcția oglinzii și va lovi o altă suprafață sau se va răspândi în aer liber.

Pe lângă efectul de reflectanță există un număr de materiale care au un înveliș semitransparent prin care raza laser suportă un fenomen de refracție și apoi o reflecție de pe suprafața materialului însuși. Acest efect conduce spre o constantă adițională la măsurătorile de distanțe care trebuie luată în considerare la calcule.

Erori datorate mediului în care se efectuează scanarea

Temperatura

Temperatura în interiorul scanerului poate fi mult mai mare decât cea a atmosferei în mediul înconjurător, din cauza încălzirii proprii a componentelor interne cât și a influențelor externe. Radiațiile externe pot influența o parte a scanerului, care face ca acea parte să crească în mărime (prin dilatare), ceea ce poate conduce la distorsionarea datelor de scanare.

Un alt factor disturbator important este dat de temperatura suprafeței ce urmează a fi scanată. Când se scanează de exemplu o țintă (un obiect) cu o temperatură mare, radiațiile mediului scanat reflectate de pe suprafața caldă reduc raportul semnal – zgomot și implicit precizia de măsurare a distanțelor.

Atmosfera

Scanarele laser funcționează la parametrii maximi numai atunci când sunt folosite într-un mediu de scanare cu o temperatură relativ constantă. În momentul în care în domeniul de măsurare apar diferențe de temperatură, acestea influențează în special precizia de măsurare a distanțelor.

Pentru măsurarea distanțelor utilizând tehnica laser, erorile datorate mediului provin din variațiile de temperatură în atmosferă, presiune și umiditate, toate acestea afectând valoarea indicelui de refracție.

Radiații interferente

Deoarece scanerele laser operează în benzi de frecvență foarte apropiate, precizia de măsurare a distanțelor poate fi influențată de radiații externe, de exemplu de surse puternice de iluminare externe. Prin urmare, filtre speciale de interferență optică pot fi aplicate în unitatea de recepție, astfel permițând numai frecvențelor corecte să ajungă la receptor.

Distorsiuni provenite din mișcări

Multe din scanerele laser au rata de scanare foarte mare, cuprinsă între 2000 și 500000 de puncte pe secundă. Acesta rată de scanare poate dura 20 – 30 minute pentru scanere care utilizează tehnica măsurării timpului și aproximativ 10 minute pentru scanere care utilizează tehnica măsurării diferenței de fază.

În acest timp scanerul este sensibil la vibrații care pot provoca mici deplasări, denumite și distorsiuni provocate de mișcări, astfel producându-se distorsiuni ale datelor colectate. Prin urmare, este necesar ca scanerul să fie montat pe o platformă stabilă, pentru a minimiza fenomenul de vibrație, și obiectul care se scanează trebuie să fie fix.

Erori metodologice

Acestea sunt erori cauzate de metoda de măsurare alesă sau de experiența operatorului care nu este prea familiarizat cu această tehnologie. O altă sursă de erori ar putea fi alegerea greșită a sistemului de scanare. Prin alegerea unui scaner cu un domeniu maxim al distanței neadecvat cu distanța maximă până la obiectele care urmează a fi scanate, va conduce la un produs al scanării cu măsurători mai puțin precise și posibile zgomote.

Componentele hardware și software ale unui sistem de scanare laser terestru

Componentele hardware

Conform sursei [3], un sistem de scanare laser terestru are următoarele componente: unitatea de scanare, unitatea de control, sursa de energie și accesoriile.

Unitatea de scanare, sau instrumentul propriu-zis este compus din: sistemul de măsurare a distanțelor, sistemul de măsurare a unghiurilor și sistemul de deflecție.

Sistemul de măsurare a distanțelor. Acesta se bazează pe unul din principiile de măsurare descrise anterior.

Sistemul de măsurare a unghiurilor. În scanarea laser terestră orientarea razei laser este măsurată electro-optic prin intermediul unor codificatori, în funcție de direcția orizontală și verticală. Metoda se bazează pe energia luminoasă transmisă sau reflectată.

Sistemul de deflecție. Elementul principal al acestui sistem este oglinda de scanare, care produce deflecția razei laser pe o direcție verticală și uneori pe o direcție orizontală. Deflecția razei laser furnizează măsurători unghiulare, aceasta corespunzând cu citirile la cercul orizontal și vertical în accepțiune clasică a metodei. Rezultatul deflecției razei laser în ambele direcții, folosind un unghi incremental constant, este acea rețea de puncte care definesc în final norul de puncte.

Norul de puncte este o colecție de puncte, definite ca poziție prin coordonatele XYZ într-un sistem de referință comun, care relevă observatorului informații referitoare la forma, poziția și distribuția spațială a unui obiect sau grup de obiecte. Acesta poate conține și informații adiționale, cum ar fi intensitatea.

Norul de puncte conține două tipuri de informații:

Metrice, care descriu geometria obiectului și relațiile spațiale ale acestuia cu mediul înconjurător;

Tematice, care sunt utilizate pentru a descrie proprietățile suprafețelor obiectelor scanate și pentru a estima încrederea acordată datelor achiziționate.

Unitatea de control este de regulă un calculator portabil cu ajutorul căruia este condus și controlat întregul proces de scanare, de la alegerea parametrilor de scanare până la stocarea datelor. Un aspect important este capacitatea de stocare a datelor, având în vedere cantitatea foarte mare de date care sunt colectate în timpul scanării, adică memoria hard. Legatura între unitatea de control și unitatea de scanare se poare realiza prin: cablu, IP dinamic, IP static, wireless, etc.

Sursa de energie necesară procesului de scanare este diferită în funcție de tipul unității de scanare, în marea majoritate a cazurilor sistemele de scanare au acumulatori externi de mare capacitate, dar există și acumulatori interni sau unitatea se poate cupla direct la sursa de curent.

Accesoriile sunt reprezentate de trepied pentru aplicațiile statice, ținte de vizare, bastoane, cabluri, etc.

Componenta software

Componenta software trebuie să asigure o serie de funcții de bază necesare efectuării măsurătorilor :

să aibă o interfață rapidă și simplă pentru definirea ferestrelor de scanare și a valorilor rezoluției;

să ofere posibilitatea contorizării timpului de scanare și estimarea timpului rămas până la finalul operațiunii;

să recunoască automat ținte specifice de vizare și puncte de control.

Componenta software este de obicei pusă la dispoziție de compania care produce unitatea de scanare. Softul este structurat pe module: modulul de control al scanării, modulul de prelucrare al datelor (registrație), modulul de interpretare al datelor, modul de export al datelor.

Principalele operațiuni ale etapelor de scanare laser terestră

Noțiunea de scanare statică presupune ca atât scanerul cât și obiectul care urmează să fie scanat să fie fixe pe tot parcursul de achiziționare a datelor.

Principalele etape ale procesului de scanare laser terestră sunt:

Planificarea (proiectarea) măsurătorilor;

Operații efectuate pe teren;

Pregătirea datelor;

Registrație și georeferențiere;

Procesarea datelor;

Controlul calității și susținerea și predarea lucrării.

Proiectarea măsurătorilor

Proiectarea măsurătorilor este o etapă extrem de importantă în obținerea rezultatelor, respectiv a informațiilor necesare pentru a descrie obiectul ce urmează a fi scanat. În această etapă se analizează forma și mărimea obiectului, poziția acestuia în mediul înconjurător și cerințele beneficiarului în ceea ce privește precizia care trebuie obținută în final la reprezentarea obiectului.

Conform sursei [3], se pot evidenția următoarele etape ale proiectării măsurătorilor:

Definirea ariei de scanat și investigațiile preliminare;

Stabilirea rezoluției și acurateței necesare pentru punctele care alcătuiesc norii de puncte, în funcție de cerințele beneficiarului;

Selectarea tipului de scaner laser care urmează a fi utilizat, funcție de specificul lucrării pe care ne propunem să o realizăm;

Proiectarea pozițiilor optime ale punctelor de stație pornind de la premisa asigurării acoperirilor necesare asigurării acurateței și de la necesitatea scanării întregului obiect;

Alegerea tipurilor de ținte care vor fi utilizate în operațiunile de registrație și georeferențiere și a pozițiilor în care ele vor fi amplasate, în așa fel încât să fie asigurate premisele unei configurații geometrice optime pentru georeferențiere;

Estimarea volumului de date care vor fi achiziționate în timpul procesului de scanare.

Scanarea propriu-zisă. Operații de teren

Faza de pregătire a măsurătorilor include și luarea deciziilor cu privire la ce tehnică de registrație urmează să fi folosită.

Pregătirea măsurătorilor se face prin următoarele etape:

Așezarea în stație a scanerului. Această operațiune presupune mai multe proceduri: așezarea trepiedului la o înălțime convenabilă, așezarea scanerului pe trepied, centrarea instrumentului utilizând dispozitivul optic de centrare, calarea instrumentului.

Conectarea scanerului. Scanerul trebuie conectat la calculator, înainte de setarea scanerului, care recepționează și stochează toate datele care vin de la scaner și conduce practic toate operațiunile de scanare. Sursa de energie poate fi furnizată scanerului folosind baterii, un generator de curent sau direct de la rețea. Se stabilesc legăturile între computer și scaner și între controler și scaner.

Setarea parametrilor de scanare. Această etapă cuprinde:

Definirea secțiunii 3D care urmează a fi scanată. O opțiune pentru această procedură este o metodă foarte rapidă și anume la unele scanere există un panou mic de comandă cu ajutorul căruia se poate defini aria de scanare. O altă opțiune este că aria de scanare se definește utilizând opțiunile de control ale scanerelui din componenta software.

Definirea rezoluției de scanare. O serie de sisteme de scanare, prin componenta software de control al scanării oferă setări rapide de rezoluție, de exemplu de joasă, medie, sau înaltă rezoluție. Alegerea rezoluției corecte este problema cheie la realizarea unui proiect de scanare laser terestră.

Filtrarea primară este folosită pentru a fi siguri că datele colectate se încadrează în limite de precizie de măsurare a distanțelor care sunt caracteristice scanerului.

Achiziția datelor cuprinde:

Scanarea obiectelor. În funcție de rezoluția aleasă, precum și de zona vizată, procesul de scanare poate dura de la 5 minute până la 120 de minute sau chiar mai mult. În tot acest timp se pot face observații, descrieri și schițe ale zonei de scanat, care nu au fost efectuate la proiectarea măsurătorilor.

Scanarea țintelor de vizare. În cazul în care sunt utilizate ținte artificiale sau naturale pentru registrația norilor de puncte rezultați din scanare, aceste ținte trebuie să fie etichetate și măsurate foarte precis. Procedeul de scanare se desfășoară în două faze: pentru început se scanează spațiul obiect cu rezoluția adecvată cerințelor pentru produse finale – scanare generală, iar apoi se efectuează o scanare fină a țintelor de vizare, pentru a atinge o precizie înaltă la determinarea centrului acesteia.

Determinarea poziției țintelor de vizare

Această operațiune se poate realiza fie printr-o drumuire poligonometrică fie prin utilizarea tehnologiei GPS, pentru a reduce la minim erorile în procesul de scanare.

Verificarea scanării

Această operație se desfășoară pe teren, la sfârșitul scanării și presupune verificarea completitudinii datelor scanate. În cazul în care se va consta la birou lipsa unor date, întreaga operațiune de scanare trebuie să fie repetată și astfel costurile devin mult mai ridicate.

Pregătirea datelor pentru prelucrare

Pentru început, datele obținute la scanare sunt analizate și comparate cu schițele și observațiile efectuate pe teren. Pentru atingerea scopurilor propuse, este foarte important ca formatele fișierelor să fie ușor accesibile și general recunoscute.

Registrația și georeferențierea

În cazul în care obiectul care urmează să fie scanat este prea mare pentru a putea fi scanat dintr-o singură poziție, se face scanarea din diferite poziții. Poziția fiecărei scanări este definită într-un sistem de coordonate local, intern al instrumentului de scanare.

Conform sursei [3] și [4] se pot peciza următoarele:

Registrația reprezintă procesul de combinare a rezultatelor din diferite poziții ale scanerului laser (nori de puncte diferiți) sau transformarea acestor rezultate într-un sistem comun de coordonate (nor de puncte comun).

Pentru realizarea registrației există mai multe posibilități:

Registrația bazată pe ținte de vizare artificiale;

Registrația bazată pe ținte de vizare naturale;

Registrația utilizând trăsături comune;

Registrația utilizând suprapuneri de suprafețe;

Registrația folosind nori de puncte.

Georeferențierea reprezintă procesul de transformare a rezultatelor scanărilor din diverse puncte de stație într-un sistem unic de coordonate definit (de exemplu: sistem local al zonei sau sistem de coordonate național).

Pentru realizarea georeferențierei există mai multe posibilități:

Georeferențierea directă;

Georeferențierea indirectă.

Puncte de vedere generale referitoare la operațiunile de Registrație și Georeferențiere

Referitor la aceste operațiuni de registrație, respectiv de georeferențiere, din experiențele practice rezultă o serie de sfaturi, care trebuie avute în vedere la registrația seturilor de date sau chiar la planificarea fazei de registrație și anume:

Când se realizează registrația / georeferențierea, trebuie să ne asigurăm că valorile erorilor reziduale ale întregului proces sunt cel puțin egale cu precizia geometrică solicitată a produselor finale;

Când se realizează exclusiv registrația / georeferențierea indirectă, fiecare scanare ar trebui să conțină cel puțin patru ținte de vizare de control, distribuite adecvat. Această metodă de supradeterminare a relațiilor geometrice între două seturi de date corespunde unei optimizări prin metoda pătratelor minime și poate fi utilizată la minimizarea erorilor la măsurarea țintelor de vizare;

Calculul preciziei necesare de efectuare a măsurătorilor precum și calculele de precizie rezultate în urma procesului de registrație / georeferențiere fac parte din raportul final;

În raportul final să se adauge toate imaginile foto și capturile monitor ale detaliilor neregulate din datele de scanare cauzate de crăpături sau detalii de pe obiectul scanat care ar putea fi interpretate greșit drept erori în procesul de registrație;

Să nu se amplaseze ținte de vizare artificiale în locuri în care ar putea obtura detalii importante ale obiectului scanat. Nu se confecționează ținte de vizare prea mari;

Să se încerce să se evite, pe cât posibil, utilizarea punctelor de pe ținte naturale, deoarece rezultatele registrației sunt mai slabe, ca precizie, decât în cazul utilizării țintelor artificiale;

Componenta software de control trebuie să fie adaptată la tipul de ținte de vizare utilizate. Componenta software poate reduce din intensitatea fasciculelor care se întorc de la centrul țintei, utilizând o intensitate ponderată a semnalelor individuale;

În cazul în care țintele de vizare sunt scanate sub un unghi foarte ascuțit, funcțiile de identificare automată a țintei nu ar trebui folosite, deoarece acestea generează rezultate de slabă calitate.

Procesarea datelor

După ce datele culese pe teren au fost descărcate, se efectuează operațiunile de registrație și georeferențiere. După care, acestea sunt curățate prin înlăturarea informațiilor nedorite înainte de crearea produselor finale. Aceste date nedorite pot proveni din diverse surse, cum ar fi detaliile care apar în câmpul vizual, de exemplu trecătorii sau vehiculele. De asemenea, nu toate detaliile statice colectate prezintă importanță (de exemplu vegetația, porțiuni din construcții, etc.). Mai mult, scanerele laser pot colecta date false, cum ar fi datele reflectate de suprafața oglinzii, inclusiv picăturile de apă.

Norul de puncte astfel obținut intră în procesul de modelare rezultând modelul 3D al obiectului scanat. Procesele de modelare presupun transformarea norului de puncte din formă brută într-un produs final. Acestea diferă în funcție de cerințele proiectului și de componenta software oferită de firma producătoare a intrumentului utilizat. Deși firmele producătoare prezintă programe care ar trebui să facă automat procesarea, în realitate operatorul joacă un rol foarte important și realizează manual multe operațiuni.

Informația obținută la final poate fi prezentată în foarte multe forme și formate cum ar fi: nor de puncte curățat de zgomot, reprezentări 2D, modele 3D complete adecvate pentru diverse aplicații.

Procesarea norilor de puncte se poate face în general în două feluri:

produsul final necesar este extras direct din norul de puncte, fără o procesare ulterioară;

se creează modelul 3D al suprafeței cu ajutorul norului de puncte, produsul final urmând să fie extras din acest model.

Controlul calității și livrarea produselor finale

Calitatea produselor finale livrate către solicitant este esențială pentru mulțumirea acestuia, obținerea altor lucrări și crearea unui portofoliu cât mai complex. Acest lucru nu se poate realiza decât prin efectuarea tuturor proceselor cu o atenție deosebită.

În primul rând cel mai important lucru este ca, înainte de alegerea intrumentelor și a metodelor de măsurare, să întelegem toate cerințele din caietul de sarcini și specificațiile tehnice ale proiectului. Acest lucru ne asigură alegerea corectă a sistemului, rezoluției de scanare și a metodei de înregistrare.

Deoarece în cazul scanării laser terestre gradul de automatizare este destul de ridicat, după ce s-au ales instrumentele și modul de măsurare, iar aparatul este configurat pe teren, în timpul preluării datelor, înainte și după acest proces, anumite elemente trebuiesc verificate pentru ca rezultatele obținute să se preteze prelucrărilor ulterioare în vederea obținerii produsului finit dorit.

Schițele de la teren, descrierile, fotografiile de referință, elementele de verificare a dimensiunilor și un număr cât mai mare de ținte de vizare ușurează munca în pașii de prelucrare ulteriori și conferă mai multă calitate rezultatelor finale.

După ce sunt obținute datele brute, prelucrarea acestora, deși este puternic automatizată, este foarte importantă și solicită o atenție deosebită.

Stadiul actual al echipamentelor de scanare laser terestră

În prezent, scanerele laser terestre reprezintă un sistem de echipamente complet integrate care sunt ușor de amplasat în locurile dorite și permit o utilizare facilă. Instrumentul, în sine, cuprinde scanerul, panoul de comandă, o memorie internă de mare capacitate și bateria, adică tot ceea ce este necesar pentru efectuarea lucrărilor. Majoritatea sistemelor au de altfel și compensatoare speciale pe două axe care permit orizontalizarea fină automată a scanerului. De altfel, anumite instrumente au sisteme pentru atașarea unui GPS și/sau a unui compensator INS, pentru a permite poziționarea și orientarea automată.

Unele sisteme permit și montarea camerelor digitale de înaltă calitate sau integrează direct astfel de camere pentru a se obține o rezoluție superioară a culorii norului de puncte și facilitează prelucrarea ulterioară.

Tehnologia de scanare laser terestră este într-o continuă dezvoltare, astfel că, periodic, apar noi îmbunătățiri ale sistemelor cum ar fi țintele speciale cu receptoare GPS integrate.

INSTRUMENTE ȘI SOFTURI DE PRELUCRARE

Stația totală Leica TCR 805

Prezentare instrument

Stația totală Leica TCR 805 este produsă de firma elvețiană Leica Geosystems și face parte din seria LEICA TPS800. Este un aparat de înaltă calitate destinat lucrărilor din construcții. Tehnologia avansată folosită permite ca munca de măsurare să fie mai ușoară. Aparatul este ideal pentru radieri simple în construcții și în trasări. Instrumentele TCR sunt echipate cu un laser roșu vizibil cu posibilitatea măsurării fără prismă. Pentru a asigura funcționarea corectă a instrumentului trebuie folosiți acumulatori, încărcătoare și accesorii Leica Geosystems.

Figura 3.1 – Prezentarea stației totale Leica TCR 805

Părți componente

Figura 3.2 – Părțile componente ale stației totale Leica TCR 805

Conform figurii 3.2, componentele constructive ale stației totale Leica TCR 805 sunt:

Colimator;

Ghid optic pentru vizare;

Șurub pentru mișcarea fină pe verticală;

Acumulator tip GEB111;

Suport acumulator GEB111;

Capacul acumulatorului;

Ocular al lunetei– focusarea reticulului;

Șurub de focusare a lunetei;

Mâner detașabil pentru transportul aparatului;

Mufă a interfaței seriale RS232 a calculatorului încorporat;

Șuruburi de calare;

Obiectiv al lunetei, cu dispozitiv electronic integrat pentru măsurarea distanțelor (EDM);

Display (Ecran);

Tastatură;

Nivelă sferică pentru calare;

Tasta Pornit/Oprit (On/Off);

Tasta măsurare;

Șurub pentru mișcarea fină pe orizontală.

Accesoriile stației totale Leica TCR 805

Figura 3.3 – Accesoriile stației totale Leica TCR 805

Aceasta se obține cu o serie de accesorii, unele care sunt obligatorii și altele opționale. Dintre acestea se disting următoarele accesorii (figura 3.3):

Cablu de date (opțional);

Ocular zenital sau pentru vize înclinate (opțional);

Contragreutate pentru ocularul zenital (opțional);

Ambază de tip fix CDF111 (obligatoriu) sau detașabilă GDF121 (opțional);

Încarcător pentru baterii și accesorii (opțional);

Chei hexagonale (2 bucăți) și ace de rectificare (2 bucăți) (obligatoriu);

Baterie suplimentară GEB111 (opțional);

Filtru solar (opțional);

Baterie suplimentară GEB121 (opțional);

Alimentator pentru încărcătorul de baterii (opțional);

Adaptor pentru măsurarea înălțimii instrumentului GHT 196 (opțional);

Dispozitiv măsurare înălțime instrument GHM 007 (opțional);

Miniprismă (opțional);

Stație totală (obligatoriu);

Miniprismă și suport (opțional);

Placă tip țintă, doar pentru aparate TCR (obligatoriu);

Manual de utilizare (obligatoriu);

Husă de protecție/capac obiectiv și parasolar (obligatoriu);

Vârf scurt pentru miniprismă (opțional).

Receptorul GNSS Topcon GR – 5

Prezentare instrument

Topcon se numără printre primii producători care au introdus tehnologia G3 de urmărire satelitară, folosind în determinări rețelele satelitare GPS, GLONASS și Galileo. De asemenea, noua tehnologie Vanguard face parte din receptorul Topcon GR – 5, ce folosește semnalele satelitare ale rețelelor existente și viitoare, cum ar fi: GPS (USA), GLONASS (Rusia), Galileo (Europa), Compass (China), QZSS (Japonia), IRNSS (India). Prin urmare, se poate spune că în momentul în care aceste sisteme vor fi finalizate și pe deplin funcționale, receptorul GR – 5 va fi pregătit pentru a lucra cu ele.

Receptorul dispune de o tehnologie inovatoare cu canale universale, neavând alocat un număr fix de canale, sistemele ajustând în mod automat și flexibil cuantumul acestora, în conformitate cu cererea actuală a rețelelor satelitare existente.

În plus, acesta dispune de o antenă cu tehnologia patentată Fence, care oferă o acuratețe ridicată a măsurătorilor chiar și în cele mai grele condiții de lucru. Îmbinarea dintre pocesorul de ultimă generație al receptorului și algoritmii speciali va conduce la reducerea semnalelor reflectate (multipath), asigurând în același timp și recepționarea semnalelor slabe.

De asemenea, receptorul GR – 5 este unul dintre puținele receptoare care beneficiază de două baterii interne și care pot fi înlocuite fără ca acesta să fie oprit, astfel permițând un interval de lucru în teren mai mare de 14 ore.

Mai mult, beneficiază de un design modern și rezistent, fiind pe deplin protejat de praf și umiditate excesivă, rezistent la șocuri puternice, receptorul este garantat pentru utilizarea în cele mai grele condiții de lucru.

Figura 3.4 – Topcon GR – 5

Date tehnice ale receptorului Topcon GR – 5

Semnale recepționate:

Număr de canale: 226 de canale universale;

Semnale urmărite: → GPS L1, L2, L2C, L5;

→ GLONASS L1, L2, L5;

→ Galileo;

→ COMPASS, IRNSS, SBAS.

Frecvență de măsurare: până la 100 Hz;

Antenă: internă, tehnologie Fence integrată.

Acuratețe:

RTK: → H: +/- 10 mm + 1 ppm;

→ V: +/- 15 mm + 1 ppm;

Static: → H: +/- 3 mm + 0.5 ppm;

→ V: +/- 5 mm + 0.5 ppm.

Comunicare:

Modem GSM/ GPRS: integrat, SIM card detașabil;

Modem radio UHF: integrat;

Porturi: bluetooth, RS – 232, USB.

Formate de date și memorie:

Memorie: card de memorie SD sau SDHC, detașabil;

Formate de date: TPS, RTMC, CMR, CMR+;

Controller: FC – 250, FC – 2600, FC – 336.

Alimentare:

Baterie: 2 × Li-Ion, amovibilă;

Timp de operare: aproximativ 13 ore.

Rezistență:

Temperatură de operare: – 30°C până la + 70°C;

Protecție la factorii de mediu: IP66.

Nivelul Ni 007

Nivelul automat sau cu compensator ridică randamentul lucrărilor de teren, doarece acesta simplifică procesul de măsurare. Orizontalizarea axei de vizare se realizează automat cu ajutorul unui compensator, după ce aparatul a fost calat cu nivela sferică în prealabil. Compensatoarele pot fi de diferite tipuri, după construcție, dar, în general toate respectă aceleași principii.

La nivelul de precizie Zeiss Ni007, orizontalizarea automată se face cu un compensator format dintr-o prismă pendul suspendată într-o lunetă verticală și care realizează o mișcare de translație optică a liniei de vizare, astfel ca să fie îndeplinită condiția β = c*α. Prisma este suspendată la jumătatea distanței focale d = f/2, deci c = 2.

Figura 3.5 – Compensatorul la Nivelul Ni007

În momentul în care axa verticală a instrumentului este înclinată cu unghiul α (mic) și prisma se deplasează cu o cantitate x/2, raza va fi deviată în total cu cantitatea x.

Prisma pentagonală poate fi deplasată pe verticală cu ajutorul unui tambur, ca urmare raza va fi deplasată paralel cu ea însăși pe o distanță de 5 mm, adică o diviziune a mirei de invar, constituind astfel micrometrul optic al aparatului.

Precizia medie care este asigurată de Ni007 pe dublu kilometru de nivelment cu micrometrul optic și mire de invar este de ± 0.7 mm. Fără utilizarea micrometrului, cu blocarea acestuia la diviziunea 5 și cu mire centimetrice precizia asigurată este de ± 2 mm pe dublu kilometru de nivelment.

Sistemul de scanare laser ScanStation 2

Prezentare instrument

Sistemul de scanare laser ScanStation 2 (figura 3.5) este, de asemenea, produs de firma Leica, la fel ca și stația totală utilizată. Acest sistem de scanare laser este un sistem care se utilizează, în special, în regim static de măsurare. Acest instrument folosește pentru măsurarea distanțelor principiul pulsului (time of flight – TOF), iar în ceea ce privește măsurarea unghiurilor utilizează principiul cu oglinzi oscilante. De asemenea, dispune de un câmp de scanare de 3600 în plan orizontal și 2700 în plan vertical. Datorită greutății destul de mare (18,5 kg) a instrumentului, acesta necesită o atenție foarte mare atunci când este utilizat.

Figura 3.6 – Sistemul de scanare ScanStation 2

Sistemul de scanare ScanStation 2 poate fi foarte folositor pentru diferite lucrări în Topografia Inginerească și anume:

Managementul construcțiilor;

În industrie, cum ar fi platforme industriale – reproiectare sau construcție;

Construcții subterane, cum ar fi: tunele, galerii ș.a.;

Documentații pentru instalații tehnice (centrale termice, nucleare);

Planuri urbane (2D, 3D);

Documentații în ingineria civilă;

Monitorizarea structurilor în diverse domenii ale industriei;

Monitorizarea dezastrelor;

Mine, Geologie, cum ar fi de exemplu analiza stocurilor sau volumelor;

Arhitectură, Arheologie, restaurarea situ-rilor istorice.

Componentele instrumentului

Figura 3.7 – Părțile componente ale sistemului de scanare ScanStation 2

Conform figurii de mai sus, instrumentul prezintă următoarele părți componente:

Mâner;

Capacul ferestrei de sus;

Capacul ferestrei din față;

Indicatori cu LED-uri;

Conector pentru alimentare (2);

Conector internet;

Fereastra de sus/ Fereastra față;

Nivela sferică;

Butonul QuickScan;

Tambur de blocare;

Suport aparat.

Date tehnice ale sistemului de scanare ScanStation 2

Generalități:

Dimensiuni instrument, fără mâner și suport de susținere (L×W×H): 265 mm × 370 mm × 510 mm;

Greutatea: 18.5 kg;

Puterea de alimentare (volts/ watts): 90 – 260 V;

Acumulatori: 2;

Greutatea acumulatorilor (L×W×H): 165 mm × 236 mm × 215 mm;

Durata de funcționare (ore): 6 ore;

Interfață de comunicare: laptop PC;

Transmisie date: prin protocol internet (IP adress);

Cameră digitală integrată coaxial, pentru prelurea automată a fotografiilor obiectelor măsurate;

Accesorii standard: cutie de transport, trepied, cablu firewire, două baterii, încărcător baterii, soft de prelucrare CycloneScan;

Accesorii opționale: ținte de scanare.

Performanțele instrumentului:

Puterea laserului (în W, mW): 0.5 mW;

Clasa de siguranță: clasa 3R;

Lungimea de undă a laserului (în nm): 532;

Diametrul spotului laser (mm la m): 4 mm la 50 m;

Principiul de măsurare al distanței: TOF (time of flight);

Domeniul de măsurare (m): 300 m;

Domeniul minim/ maxim (m): 1 m / 340 m;

Precizia de măsurare a distanței (mm la m): 4 mm la 50 m;

Precizia de poziționare 3D (mm la m): 6 mm la 50 m;

Precizia de măsurare a unghiurilor: 60 µrad;

Precizia suprafețelor modelate: 2 mm;

Precizia de măsurare a unei ținte: 2 mm;

Câmp de scanare în plan orizontal (degrees – min – sec): 3600;

Câmp de scanare în plan vertical (degrees – min – sec): 2700;

Rata medie de colectare (puncte/s): 30000;

Rata maximă de colectare (puncte/s): 50000;

Condiții atmosferice:

Umiditate (%): fără condensare;

Intervalul de temperatură în care funcționează (0C): 00C – + 400C;

Temperatura de păstrare (0C): – 250C – + 650C;

Funcționare în funcție de lumina ambientală: în orice condiții.

Leica Cyclone – introducere

Majoritatea programelor de modelare și CAD construiesc geometria doar cu ajutorul câtorva noduri dintr-un eșantion, restul fiind estimate cu ajutorul unor ipoteze de design. Pachetele de modelare și design ajută utilizatorul în crearea de modele complet noi pornind de la un model conceptual ori o idee. Cyclone oferă un mediu de înaltă calitate pentru manipularea datelor punctuale din norul de puncte capturat cu ajutorul sistemelor HDSTM (High Definition Surveying). Cyclone oferă acuratețe în vizualizarea, navigarea, măsurarea și modelarea obiectelor 3D.

Inregistrările se pot analiza, prelucra, vizualiza folosind software-ul Cyclone SCAN. Interfața este prevăzută cu o zonă de control a scanerului și cu o zonă în care se vizualizează scanarea în timp real și rezultatele scanării.

Generalități

La deschiderea aplicației Cyclone, prima fereastră ce poate fi observată este numită Navigator. Aceasta este principala fereastră a aplicației și servește asemenea unei hărți pentru navigarea prin bazele de date de pe computerul propriu sau alte servere.

Fereastra mai este folosită și pentru conectarea cu scanerele cunoscute și crearea de obiecte, ca de exemplu: Databases (baze de date), Projects (proiecte), ModelSpaces (spații model), ModelSpace Views (vizualizări ale spațiilor model), ScanWorlds și Registrations (registrații). Fereastra Navigator este folosită pentru a gestiona și organiza toate datele. De asemenea, este folosită pentru a părăsi aplicația.

Conține trei directoare implicite: Servers (servere), Shortcuts (scurtături), Scanners (scanere).

Figura 3.8 – Ferestra Navigator

Ierarhia obiectelor

ScanWorld

Un ScanWorld este o colecție de puncte scanate (scanări), aliniate într-un sistem comun de coordoante. Una sau mai multe scanări efectuate din același punct de stație constituie un ScanWorld.

Datele inițiale asociate cu un ScanWorld sunt „read-only”, putând fi doar citite și nu modificate, deși întregul ScanWorld poate fi șters. În mod implicit, ScanWorlds conține ControlSpace (spațiu de control) și trei directoare: ModelSpaces, Scans și Images. Fiecare din aceste directoare poate conține directoare adiționale. ScanWorlds poate conține de asemeni și Projects.

Toate obiectele conținute într-un ScanWorld pot fi vizualizate în TruSpace – un „viewer” panoramic ce poate fi deschis prin click-dreapta pe un singur ScanWorld. Un TruSpace pentru date registrate poate fi accesat prin intermediul unui KeyPlan. În afara vizualizării, TruSpace permite saltul către alte locații ale scanerului, localizarea țintelor, precum și măsurători între puncte.

ControlSpace

După crearea unui ScanWorld, un ControlSpace subordonat acestuia este automat creat și plasat în cadrul „ScanWorld”-ului din fereastra Navigator. Acesta nu poate fi mutat, copiat sau șters. Un ControlSpace este similar cu un ModelSpace View. În cadrul său sunt conținute toate obiectele atașate directorului părinte ScanWorld, destinate a fi sau nu obiecte de constrângere. ControlSpace este folosit pentru a reobserva, organiza sau înlătura obiecte; este folosit și pentru a adăuga manual constrângerile. Totuși, obiectele din ControlSpace nu pot fi mutate sau redimensionate. La înlăturarea unui obiect din ControlSpace, acesta nu mai poate fi folosit în registrări ulterioare.

Figura 3.9 – Fereastra ControlSpace

ModelSpaces

Un ModelSpaces conține anumite informații din Database, informații ce au fost procesate, modelate sau modificate.

ModelSpace View

Un ModelSpace View reprezintă entitatea sau obiectul aflat în lucru. Aici au loc toate modificările asupra norului de puncte și sunt create modele pe baza punctelor.

KeyPlan

Un KeyPlan poate fi creat și adăugat în fereastra Navigator ca o interfață pentru localizarea ușoară a ScanWorlds și lansarea TruSpace, prin urmare evitând o ierarhie complexă.

Baze de date

Crearea unei baze de date

La prima rulare a programului Cyclone, este necesară fie crearea unei baze de date, fie conectarea la o bază de date ce există deja în serverul pe care se lucrează. Bazele de date pot fi stocate pe computerul personal sau pe orice alt server conectat în rețea. O bază de date stochează toate datele Cyclone, inclusiv Projects, ScanWorlds, ModelSpaces etc.

Compresia norilor de puncte

Compresia dinamică și decompresia norilor de puncte în baza de date reduce atât dimensiunea bazei de date cât și încărcarea rețelei dintre client și server. În plus, sistemele de compresie „lossy” (scheme de compresie ce pot introduce erori suplimentare la datele de intrare) sunt folosite pentru a îmbunătăți considerabil cerințele de stocare.

Caseta de dialog Edit Preference permite setarea unei varietăți de preferințe de compresie. Se poate alege dacă se folosește sau nu compresia la importarea punctelor, dacă se folosește sau nu compresia atunci când datele sunt legate de baza de date și ce metodă de compresie să se folosească. De asemenea, poate fi setată toleranța de compresie.

Compresia unui nor de puncte poate fi verificată cu ajutorul Object Info pentru un nor de puncte în spațiul model (a se vedea Object Info în secțiunea Commands). Caseta de dialog conține informații referitoare la modul în care fiecare porțiune din norul de puncte a fost comprimată, ca de altfel și informații cu privire la raportul de compresie.

Norii de puncte pot fi comprimați folosind comanda Compress Points din meniul Tools al ferestrei Navigator. Această comandă poate fi aplicată asupra oricărui obiect din fereastra Navigator; ScanWorlds și Scans conținute de obiectul selectat sunt comprimate. Totuși, pentru ca această comandă să aibă efect, setarea Compression: Cyrax din „tab”-ul Point Cloud al casetei de dialog Edit Preferences trebuie modificată în Cyrax Optimized Compression („lossy”).

Trebuie menționat faptul că după ce punctele au fost comprimate cu ajutorul schemei de compresie „lossy”, acțiunea nu mai poate fi anulată, iar comprimările ulterioare nu vor mai avea efect.

Organizarea datelor de scanare

Înainte ca scanarea propriu-zisă să aibă loc, este necesară selectarea sau crearea unui director Project pentru a stoca datele de scanare, precum și crearea unui director ScanWorld în cadrul directorului respectiv. În ScanWorld sunt salvate scanările individuale și imaginile. De exemplu toate scanările și imaginile captate dintr-un singur punct de stație pot fi salvate într-un singur ScanWorld. Scanările și imaginile captate din alt punct de stație ar putea fi salvate într-un alt ScanWorld, chiar într-un alt proiect. Organizarea scanărilor este gestionată după preferințele utilizatorului.

KeyPlan și TruSpace

Crearea unui KeyPlan

KeyPlan afișează locațiile și orientările scanerelor în raport cu o imagine de fundal. Această imagine de fundal va fi de obicei un model 2D sau un desen.

TruSpace este folosit pentru:

vizualizarea scenei de scanare din punctul de stație al scanerului;

salt către alte puncte de stație ale scanerului;

măsurarea distanței dintre două puncte;

localizarea și extragerea informațiilor referitoare la țintele de vizare.

Metoda de creare a unui KeyPlan dintr-un ModelSpace View, implică captarea unui instantaneu a spațiului model și saltul peste procesul de aliniere, deoarece pozițiile scanerului sunt cunoscute relativ la respectivul instantaneu.

Figura 3.10 – Crearea unui KeyPlan dintr-un ModelSpace View

Deschiderea unui TruSpace în KeyPlan

Se activează modul Select, iar apoi prin dublu click pe o pictogramă-scaner se deschide modul TruSpace corespunzător acesteia.

Figura 3.11 –TruSpace

Registrația

Registrația este procesul de integrare a „ScanWorld”-ului unui proiect într-un singur sistem de coordonate sub forma unui ScanWorld registrat. Această integrare se face cu ajutorul unui sistem de constrângeri, altfel spus cu ajutorul unor perechi de obiecte echivalente sau ce se suprapun, obiecte ce există în două „ScanWorld”-uri. Obiectele implicate în aceste constrângeri sunt menținute într-un ControlSpace, unde pot fi revizuite, organizate ori eliminate. Acestea nu pot fi mutate ori redimensionate în cadrul ControlSpace. Procesul de registrație calculează transformările liniare optime globale pentru fiecare componentă ScanWorld astfel încât constrângerile (obiectele) să fie potrivite cât mai precis posibil.

Pentru procesul de registrație se urmează pașii:

din fereastra Navigator, se creează în cadrul proiectului ce trebuie registrat un obiect numit Registration;

în fereastra Registration se adaugă „ScanWorld”-urile ce trebuie registrate;

se adaugă constrângerile între „ScanWorld”-uri;

se registrează „ScanWorld”-urile, iar apoi se verifică și se ajustează constrângerile, dacă este cazul;

după o registrație reușită se creează un ScanWorld registrat / Frozen Registration;

din „ScanWorld”-ul registrat se creează un ModelSpaces și se poate începe modelarea.

Fereastra Registration constă dintr-un panou principal împărțit în trei „tab”-uri și două panouri Constraint Viewer. Cele trei „tab”-uri principale ale panoului sunt ScanWorlds’ Constraints, Constraints List și ModelSpaces.

Panourile Constraint Viewer sunt folosite pentru a vizualiza constrângeri. Constrângerile sunt selectate și centrate în fiecare panou.

„Tab”-ul ScanWorlds’ Constraints afișează fiecare ScanWorld din registrație. Sub fiecare ScanWorld sunt afișate asocierile cu orice alt ScanWorld din Registration. După adăugarea constrângerilor, sunt afișate constrângerile dintre fiecare pereche de „ScanWorld”-uri. În cadrul acestui „tab” se pot face următoarele: selectare și vizualizare constrângeri; activare, dezactivare și ștergere constrângeri; vizualizare informații referitoare la fiecare constrângere; setarea unui Home ScanWorld.

„Tab”-ul Constraints List listează toate constrângerile și afișează informații curente despre fiecare din acestea. Informațiile despre constrângeri sunt organizate în coloane. Fiecare coloană poate fi sortată. În cadrul „tab”-ului Constraints List se pot face următoarele: selectare și vizualizare constrângeri; activare, dezactivare și ștergere constrângeri; vizualizare informații referitoare la fiecare constrângere; setarea unui Home ScanWorld.

„Tab”-ul ModelSpaces afișează ModelSpaces și ControlSpace pentru fiecare componentă ScanWorld. Acest „tab” este utilizat în principal pentru vizualizarea „ModelSpace”-urilor și „ControlSpace”-urilor și pentru adăugare constrângeri. El mai poate fi folosit de asemenea pentru a crea un nou ModelSpace, utilizând obiecte din „ModelSpace”-urile existente, după ce registrația a fost „înghețată”.

Figura 3.12 – Fereastra Registration

Trimble RealWorks

Trimble RealWorks este un soft de înaltă performanță, conceput special pentru prelucrarea și modelarea norilor de puncte rezultați în urma scanărilor, dar și pentru analiza acestor fișiere de date de mari dimensiuni care conțin milioane de puncte, astfel permițând obținerea unor rezultate de înaltă calitate, care vor impresiona și satisface clienții.

Software-ul oferă o soluție completă pentru o registrație cât mai eficientă, o analiză cât mai bună și pentru a crea modele livrabile, folosind date de la aproape orice sursă de scanare.

Acesta permite inspectorilor și inginerilor de a oferi rezultate îmbunătățite atât în formate 2D, cât și 3D, după care clienții pot apoi vizualiza, manipula, imprima sau pot parțial edita.

Trimble RealWorks este un software destul de avansat, dar ușor de utilizat, care permite:

gestionarea, procesarea și analiza seturilor de date de mari dimensiuni;

gestionarea eficientă a seturilor mari de date prin utilizarea tehnicilor de încărcare parțială;

efectuarea unor măsurători inteligente, cum ar fi: proiecții verticale și orizontale, măsurători de distanțe etc;

extragerea cu ușurință a țintelor din datele scanate;

efectuarea registrației complet automat;

verificarea rapidă a calității țintelor;

generarea raportelor de registrație;

integrarea eficientă a datelor de la Trimble GNSS;

exportarea cu ușurință a datelor sau rezultatelor pentru pachetul de proiectare CAD.

Softul Trimble RealWorks reprezintă soluția optimă pentru convertirea datelor de la senzorii de imagine în livrabilele de care clienții au nevoie. Aceste rezultate pot fi împărtășite utilizând videoclipuri și modele în Google Earth pentru revizuirea eficientă a proiectului.

De asemenea, acesta ne pune la dispoziție instrumente puternice de control 2D sau 3D, cum ar fi generarea unor profile și secțiuni. De exemplu, cu ajutorul unui profil creat prin centrul unui pod se pot urmări cu exactitate datele de analiză a acestuia. În momentul în care se lucrează cu linii și secțiuni transversale se vor folosi instrumente precum EasyLine și EasyProfile.

STUDIU DE CAZ

Prezentarea zonei de lucru

Poziționare geografică

Zona de lucru este reprezentată de podul feroviar Târgușor care este situat pe linia de cale ferată Medgidia – Tulcea, km 37 + 300, între stațiile de cale ferată Târgușor Dobrogea – Pod Casian (figura 4.1), pe teritoriul județului Constanța. Podul feroviar Târgușor (figura 4.2) are lungimea totală de 77 m și este alcătuit din 5 deschideri.

Figura 4.1 – Prezentarea zonei de lucru

Figura 4.2 – Podul feroviar Târgușor

Clima și fenomenele naturale specifice zonei

Clima este determinată de vânturile dinspre vest, fiind o climă temperat continentală, prezentând anumite particularități legate de poziția geografică și de componentele fizico-geografice ale teritoriului. Temperaturile medii anuale se înscriu cu valori superioare mediei pe România, acestea fiind de 11.20C.

Existența Mării Negre și, la nivel mai mic a Dunării, cu o permanentă evaporare a apei, se asigură umiditatea aerului și totodată provoacă reglarea încălzirii acestuia. Brizele de zi și de noapte sunt caracteristice întregului județ Constanța.

Realizarea rețelei de îndesire și de ridicare

Rețeaua de îndesire este formată din opt puncte dintre care șase puncte au fost determinate prin măsurători cu stația totală și două puncte au fost determinate prin tehnologii GNSS în perioada 2012 – 2013, în scopul desfășurării lucrărilor topografice necesare completării modelului digital al terenului.

Cele două puncte, V295 și V296, sunt puncte determinate în RGIR, iar punctele TS1, TS2, TS3, TS4, TS5, TS6 au fost determinate într-o drumuire sprijinită pe punctele din RGIR.

Pozițiile planimetrice ale punctelor rețelei de îndesire sunt definite prin coordonate (X, Y) în sistem de proiecție „Stereografic 1970”, poziții care au fost determinate prin tehnologii GNSS. Poziția altimetrică a punctelor este definită în sistem de referință „Marea Neagră 1975” și a fost determinată prin nivelment geometric pentru punctele din RGIR și nivelment trigonometric pentru punctele din rețeaua de îndesire.

Pentru efectuarea măsurătorilor s-au utilizat:

receptoare GPS Topcon GR – 5;

stația totală Leica TCR 805;

Nivela Ni 007.

Prelucrarea măsurătorilor s-a efectuat cu pachetele de programe Topcon Tools v. 7 și Leica Geo Office v. 5.

Tabelul 4.1 – Inventar de coordonate

Figura 4.3 – Schița punctelor din care s-a scanat

Măsurători efectuate cu sistemul de scanare ScanStation 2

Sistemul de scanare laser ScanStation 2 (figura 4.4) produs de Firma Leica este un sistem de scanare terestră, care se utilizează cu predilecție în regim static de măsurare, ce poate fi folosit la o gama mare de lucrări în Topografia Inginerească.

Figura 4.4 – Sistemul de scanare ScanStation 2

Instrumentul utilizează pentru măsurarea distanțelor principiul pulsului (time of flight – TOF), iar pentru măsurarea unghiurilor principiul cu oglinzi oscilante. De asemenea, dispune de un câmp de scanare de 3600 în plan orizontal și 2700 în plan vertical.

Scanările la podul feroviar Târgușor s-au realizat sub forma unei drumuiri sprijinite la capete, s-a staționat și scanat din punctele TS2, TS3, TS4 și TS6, punctele TS1 și TS5 au fost utilizate doar pentru instalarea prismelor.

S-au utilizat trei prisme de vizare de formă circulară (de tip Leica), amplasate astfel:

Pentru stația TS2 prismele au fost instalate în punctele TS1 și TS6;

Pentru stația TS3 prismele au fost instalate în punctele TS4 și TS5;

Pentru stația TS4 prismele au fost instalate în punctele TS3 și TS6;

Pentru stația TS6 prismele au fost instalate în punctele TS2 și TS4.

Scanările s-au realizat independent din fiecare stație, la rezoluția de 5 cm la 20 m, cu baleerea (scanarea fină) la final a țintelor așezate pe trepied sau baston cu trepied de fixare, la rezoluția de 2 mm la 20 m.

Figura 4.5 – Scanarea dintr-o singură stație

Pentru o bună identificare a țintelor de vizare (prismelor) în norul de puncte, s-au realizat poze din fiecare punct din care s-a scanat. S-a ales modul de scanare „target all” ce presupune scanarea la 3600 în plan orizontal și 2700 în plan vertical.

Figura 4.6 – Modul de scanare în stații

Figura 4.7 – Nor de puncte suprapus peste poză

În urma scanării s-au obținut fișiere cu norul de puncte în sistem local de coordonate, orientat după regula mâinii drepte: axa X pe direcția degetului mare, axa Y pe direcția degetului arătător și axa Z pe direcția degetului mijlociu.

Fiecare fișier conține poziția 3D a punctelor, numele stației din care s-a efectuat scanarea, denumirea punctelor în care s-au amplasat țintele, poziția sistemului de coordonate.

Din fiecare operațiune (stație) de scanare a rezultat un număr de puncte cuprins între 400 000 și 600 000.

În timpul măsurătorilor există posibilitatea de vizualizare a datelor măsurate în orice moment al operațiunii de scanare.

În norul de puncte rezultat dintr-o stație de scanare se pot face măsurători relative cum ar fi: distanțe între șine, deschiderea podului, înălțimea deschiderilor, înălțimea podului, etc.

Aceste valori ar putea fi utile pentru calcule provizorii, în timp real, de încadrare al podului, pentru observarea golurilor în scanare din cauza obturațiilor sau obstacolelor, etc.

Figura 4.8 – Măsurarea distanțelor

Prelucrarea măsurătorilor efectuate cu sistemul de scanare ScanStation 2

Prelucrarea măsurătorilor executate cu ScanStation 2 s-au efectuat cu softul Cyclone v. 6.0. produs de Leica Geosystems care este dedicat în exclusivitate procesării măsurătorilor efectuate cu acest sistem de scanare.

Prelucrările în cazul scanărilor laser din mai multe puncte presupune unirea norilor de puncte obținuți în fiecare punct de stație, care au coordonate într-un sistem local al instrumentului. Această operațiune poartă denumirea de registrație.

Registrația sau georeferențierea, când se vorbește de un sistem de coordonate unic (național în acest caz), reprezintă procesul de combinare a rezultatelor din diferite poziții ale scanerului laser sau transformarea acestor rezultate într-un sistem de coordonate comun, pentru ca norul de puncte rezultat în urma întregii operațiuni de scanare să poată fi utilizat la definirea obiectului sau a zonei scanate, într-un sistem unitar.

Relația matematică care definește acest algoritm este de forma:

(4.1) unde:

xc – coordonate în sistem comun;

R – matricea de rotație;

xs – coordonate în sistem scaner;

t – vectorul translațiilor.

Registrația se poate realiza prin mai multe metode:

registrația bazată pe ținte de vizare;

registrația bazată pe trăsături comune ale obiectelor;

registrația utilizând suprapunerea de suprafețe;

registrația utilizând norii de puncte (dacă au suprapuneri în proporție de 30 – 40%).

În cazul scanării podului feroviar Târgușor, ținând cont de preciziile necesare la determinarea poziției 3D a punctelor, s-a ales registrația bazată pe ținte de vizare, aceasta fiind cea mai precisă metodă de registrație.

Metoda aleasă pentru registrație a presupus introducerea, cu ajutorul interfeței de control a scanării (figura 4.9), pentru fiecare stație de scanare a următoarelor elemente:

coordonatele punctului de stație;

înălțime instrument;

coordonatele punctelor în care s-au amplasat țintele de vizare;

înălțimea țintelor.

Figura 4.9 – Interfața de scanare a sistemului ScanStation 2

În funcție de aceste date, cu ajutorul softului Cyclone se realizează automat registrația norului de puncte. În interfața de diagnostic a registrației se pot urmări: eroarea absolută rezultată, erorile totale ale vectorilor măsurați, erorile vectorilor măsurați (pe componente ex, ey și eh), parametrii de transformare (translații și rotații).

Dacă valorile erorilor rezultate depășesc precizia geometrică solicitată a produselor finale, se poate interveni în interfața de control a registrației prin eliminarea anumitor vectori, până la obținerea unor rezultate care se încadrează în precizia geometrică propusă.

Figura 4.10 – Rezultatele registrației

În urma registrației efectuată cu această metodă au rezultat următoarele: eroarea absolută 5 mm, erorile totale ale vectorilor măsurați au valori cuprinse între 1 mm și 13 mm, erorile vectorilor măsurați pe componente ex cu valori între 0 mm și 5 mm, ey cu valori între 0 mm și 3 mm și eh cu valori între 0 mm și 12 mm.

Postprocesarea datelor obținute prin măsurători cu sistemul de scanare ScanStation 2

Postprocesările s-au realizat tot cu softul Cyclone v 6.0. Dacă rezultatele în urma registrației corespund, din punct de vedere geometric și le considerăm acceptabile (abaterile rezultate se încadrează în precizia solicitată), rezultă norul de puncte sub formă brută, într-un sistem unic de coordonate, în cazul nostru în sistem de coordonate național (figura 4.11).

Figura 4.11 – Norul de puncte rezultat în urma registrației

O operație importantă în gestionarea norului de puncte este stabilirea, în meniul „Edit” / „Preferences” a următorilor parametrii (figura 4.12):

tipului unității de măsură;

tipul sistemului de coordonate;

unitățile de măsură pentru distanțe, unghiuri, temperatură, presiune;

numărul de zecimale afișate;

parametrii de modelare;

parametrii și tipul textului afișat;

parametrii registrației;

caracteristici ale punctelor (point cloud).

Figura 4.12 – Setarea unităților de măsură

Filtrarea datelor

Următoarea operație în cadrul procesului de postprocesare este filtrarea datelor rezultate, care presupune eliminarea punctelor care nu fac obiectul ariei scanate (de exemplu vegetația), îndepărtarea punctelor care conțin zgomote generate de influența vântului, reflecție slabă de pe suprafața scanată, obstacole sau persoane în mișcare, rezoluția de scanare, etc.

Este recomandabil ca punctele preluate în plus de către instrument să fie eliminate manual de către operator, deoarece acesta poate să le identifice foarte ușor, realizând o analiză a ariei scanate.

În cazul de față, s-au eliminat punctele reprezentând coroanele copacilor, tufișuri de pe marginea podului, etc. Aceste operații s-au realizat cu comenzile „Polygonal fence mode” și „Rectangle fence mode”, beneficiind și de modurile de vizualizare ale programului, care permit vederi de sus, vederi din față, din stânga, din dreapta, vederi în perspectivă sau ortografice.

Figura 4.13 – Filtrare manuală

Figura 4.14 – Rezultatul filtrării manuale

După filtrarea manuală se poate face o filtrare automată, aceasta fiind folositoare pentru a elimina punctele foarte apropiate.

Instrumentul este setat la începutul scanării pentru o rezoluție de scanare la o anumită distanță, în cazul de față 5 cm la 20 m. În momentul scanării, pentru distanțe foarte apropiate de instrument sunt colectate o mare cantitate de puncte care definesc, de regulă, același obiect, acestea fiind nefolositoare și îngreunând lucrul și gestionarea informației.

Operațiunea de eliminare din densitatea punctelor se poate realiza cu cele cinci moduri implementate standard în comanda „Point cloud density” și anume: fără reducere, reducere minimă, reducere medie, reducere înaltă și reducere foarte înaltă.

Cu ajutorul acestei comenzi, punctele sunt reduse aleator cu procente diferite de la 0% până la 75%, în funcție de reducerea aleasă. Acest procedeu este recomandat în cazul în care scanările sunt făcute la distanțe mici, când densitatea de puncte este uniformă în norul de puncte.

După aceste operații de filtrare și setare se poate trece la modelarea datelor în funcție de produsele finale dorite sau solicitate.

Figura 4.15 – Nor de puncte filtrat

Crearea secțiunilor

Crearea secțiunilor se poate face individual, prin selectarea a două puncte din secțiunea dorită sau poate fi făcută automat, prin impunerea intervalului de secționare.

Pentru a realiza o secțiune într-un loc specific al podului feroviar este suficient să selectăm două puncte din secțiunea dorită și aceasta este creată folosind calea: „Tools”/„Alignment & Section”/„Create sections from Picks”. În figura 4.16 se prezintă care este zona selectată, iar în figura 4.17 este prezentată secțiunea rezultată.

Figura 4.16 – Realizarea secțiunii în puncte specificate

Figura 4.17 – Secțiune în puncte specificate

Tot în cadrul acestor secțiuni există instrumente cu ajutorul cărora se pot afla diferite distanțe între anumite obiecte de interes în secțiunea creată, se poate obține cota pentru diferite puncte din norul obținut, aceasta putând fi salvată, se poate atribui norului de puncte din secțiunea creată culoarea obiectului preluată de către scaner prin intermediul pozelor, etc.

Figura 4.18 – Instrumente disponibile în cadrul secțiunilor

Pentru a realiza o secțiune automată, de data aceasta, este necesar ca mai întâi să fie creat un aliniament față de care se vor executa secțiunile.

Ca aliniament s-a ales axul căii ferate, secțiunile fiind perpendiculare pe acesta. Pentru a seta parametrii secțiunilor care urmează să fie create se va urma calea „Tools” / „Alignment & Section” / „Create sections”, în care se vor introduce următoarele elemente:

punctul de început și de final al secțiunilor;

distanța dintre secțiuni;

dimensiunile stânga, dreapta, sus și jos pentru secțiuni;

adâncimea secțiunilor.

Figura 4.19 – Crearea secțiunii

Cu ajutorul opțiunii „Sections Manager” vor putea fi vizualizate și modificate secțiunile create, prin schimbarea direcțiilor stânga, dreapta, sus și jos, în funcție de necesități.

La fel ca și în cazul secțiunilor individuale se pot face măsurători în secțiune, polilinia care unește punctele secțiunii poate fi creată automat și mai mult secțiunea poate fi exportată în diferite formate, cum ar fi: *.dxf, *.coe, *.xml, *.tif, *.txt, *.xyz.

Figura 4.20 – Rezultatul secțiunilor create față de un aliniament

Figura 4.21 – Secțiuni realizate față de un aliniament

Obținerea modelului TIN (Triangulated Irregular Networks)

De regulă, pentru a realiza un model digital se folosesc funcții de modelare sau modele geometrice. Spre deosebire de alte modele, modelul TIN prezintă numeroase avantaje și exprimă cel mai bine o suprafață, având ca unitate de modelare triunghiul. Prin urmare, având în vedere că la generarea modelului se folosesc triunghiuri, precizia modelului TIN este mai mare decât a altor modele de reprezentare.

Generarea TIN se realizează foarte ușor, accesând meniul „Tools” / „Mesh” / „Create mesh”, iar în funcție de complexitatea suprafeței și de numărul de puncte această operație poate dura destul de mult. Este recomandat ca în cazul obiectelor complexe, cum ar fi de exemplu podurile, generarea modelului TIN să se realizeze pe porțiuni, după care acestea să fie unite. În cazul podului feroviar Târgușor s-a realizat modelul TIN pentru calea de rulare (figura 4.22).

Figura 4.22 – Generare „mesh”

Pentru a elimina imperfecțiunile inerente care apar la crearea modelului TIN, cum ar fi goluri sau vârfuri, softul Cyclone ne pune la dispoziție instrumente de editare a modelului. Imperfecțiunile precum golurile pot apărea datorită densității scăzute de puncte pe anumite zone, din cauza umbrelor la momentul scanării, iar cele care apar ca niște vârfuri pot apărea datorită punctelor eronate generate de obiecte aflate în mișcare la momentul scanării.

Figura 4.23 – Greșeli ale modelului TIN

Pentru a corecta imperfecțiunile precum vârfurile, există posibilitatea de ștergere a acestora prin marcarea zonei și eliminarea vârfurilor, accesând meniul „Tools” / „Mesh” / ”Delete selection”, iar pentru umplerea golurilor se folosește calea „Tools” / „Mesh” / „Fill selected hole” cu ajutorul căreia golurile sunt umplute prin interpolarea triunghiurilor situate cel mai aproape de zona cu defect. În figura 4.24 sunt prezentate efectele celor două opțiuni aplicate zonei cu greșeli din figura 4.23.

Figura 4.24 – Rectificarea greșelilor din modelul TIN

Modelul tridimensional al podului feroviar Târgușor

Din fiecare stație de scanare s-au realizat poze asupra obiectivului de interes. După ce norul de puncte a fost filtrat și curățat, cu ajutorul acestor poze acesta poate prelua din culoarea existentă în poze rezultând un model al podului feroviar cât mai real.

Acest model tridimensional se realizează foarte ușor, accesând meniul „Edit Object”/ „Appearance” / „Apply Color Map” / Colors from Scanner”, iar în funcție de numărul de poze realizate acesta va fi cât mai exact.

Figura 4.25 – Realizarea modelului tridimensional

Exportul datelor

Softul Cyclone pune la dispoziție o gama variată de posibilități pentru exportul datelor în diferite formate. Acest lucru permite utilizarea produselor rezultate în urma scanării și în alte softuri dedicate diferitelor aplicații, mai ales pentru aplicații de modelare, deoarece Cyclone nu dispune de facilitățile oferite, la modelare, precum softuri dedicate ca: AutoCAD, 3D Max Studio, Adobe Photoshop, Corel Draw.

Cele mai cunoscute formate de export sunt:

*.dxf (Drawing Interchange Format) – format de text pentru desene CAD recunoscut de majoritatea programelor de proiectare și grafică asistată;

*.coe – format de transfer între Cyclone și AutoCad, MicroStation, PDMS (Plant Design Management System), SmartPlant 3D (Intergraph) utilizează rutina CloudWorx care se instalează ca meniu al softului de bază;

*.ptz – formatul de fișier binar propus de Leica;

*.sdfn – format de fișier utilizat de softurile Intergraph;

*.xml (Extensible Markup Language) – fișier proiectat în scopul transferului de date între aplicații pe intenet, folosit de aplicațiile AutoCAD Civil 3D;

*.txt – format de fișier text (ASCII);

*.tif (Tagged Image Format) – format de imagine de tip raster (bitmap) utilizat adesea pentru imagini scanate;

*xyz – format de fișier de coordonate.

Pentru produsele AutoCAD, MicroStation și Intergraph, Leica Geosystems pune la dispoziție rutina CloudWorx, care se instalează în bara de meniu a programelor de bază (figura 4.26). Cu ajutorul rutinei CloudWorx se poate gestiona norul de puncte, beneficiind de facilitățile oferite de programul de bază. Pentru AutoCad aceste facilități se regăsesc în posibilitățile de desen (linii, polilinii, arce, elipse, cercuri), modificare a desenului (offset, mirror, scale), vizualizare (posibilitatea de creare a UCS), randare, dimensionare și cotare a desenului, etc.

Figura 4.26 – Meniul CloudWorx pentru AutoCAD

Un avantaj important al rutinei CloudWorx este faptul că permite modelarea 3D utilizând librăria de materiale a programului AutoCAD, acest lucru făcând posibilă utilizarea de materiale cu care se poate randa obiectul pe care Cyclon nu le pune la dispoziție. De asemenea, norul de puncte poate fi gestionat independent punct cu punct, fiecare punct având coordonate tridimensionale X, Y, Z, realizându-se astfel cotări, redesenări, extragere de coordonate, etc., și în acest caz beneficiindu-se de facilitățile oferite de softuri CAD specializate.

Concluzii

Având în vedere că această lucrare a fost realizată pornind de la Lucrarea de licență („Lucrări topografice utilizând tehnologii clasice și de scanare laser pentru reprezentarea reliefului”), în cadrul căreia am urmărit compararea tehnologiilor clasice cu cele de scanare laser, în cadrul disertației am prezentat modul de realizare a unei lucrări complexe, astfel încât să se evidențieze beneficiile utilizării tehnicilor de scanare laser.

Astfel, în această lucrare, s-a prezentat modul de îndesire a unui nor de puncte obținut cu ajutorul scanării laser aeriene (LIDAR). Datorită faptului că numărul punctelor, dispunerea lor și precizia obținută în urma zborului nu îndeplineau cerințele pentru anumite zone de interes, am hotărât ca acestea să fie completate cu ajutorul tehnicilor de măsurare de la sol. În cazul de față a fost nevoie de completarea măsurătorilor într-o zonă în care se afla un pod feroviar. Deoarece în cadrul măsurătorilor pentru lucrările de arta, obținerea detaliilor este dificilă și necesită utilizarea multor resurse, atât din punct de vedere al aparaturii cât și din punct de vedere al efortului fizic depus, am decis că cea mai bună și eficientă metodă este cea de scanare laser terestră.

Noile tehnologii de scanare laser, au revoluționat tehnica măsurătorilor și în domeniul topografiei inginerești, utilizarea lor aducând beneficii importante atât din punct de vedere tehnic cât și din punct de vedere economic.

Bazându-ne pe experiența anterioară, s-a ajuns la concluzia că performanțele sistemelor de scanare laser terestre în raport cu tehnologiile clasice de măsurare oferă un randament mai bun, costuri mai scăzute și precizii ridicate. În plus, facilitează măsurarea elementelor din zonele greu accesibile.

Deoarece obiectivul are o suprafață considerabilă și era nevoie de măsurători care să acopere părțile laterale ale podului cât și elementele aflate sub acesta, s-au poziționat 4 stații de scanare.

În urma scanării efective s-au obținut 4 nori de puncte aferenți celor 4 stații. Pentru a obține însă imaginea de ansamblu a podului a fost nevoie să se realizeze registrația acestor nori. Datele astfel obținute conțineau și elemente neutilizabile pentru scopul urmărit, în special puncte preluate în mișcare, pe vegetație, etc., acestea au fost îndepărtate semi-automat, obținându-se astfel norul de puncte final necesar pentru îmbunătățirea modelului digital al terenului obținut prin scanare laser aeriană.

Informațiile obținute pot fi utilizate și în alte scopuri. De exemplu, putem realiza profile transversale și longitudinale cu ajutorul norului de puncte deja măsurat, acestea fiind esențiale pentru reabilitarea unui pod sau pentru a vedea dacă au existat tasări ale structurii acestuia.

În situația sistemului de scanare laser, numărul de puncte determinate într-un interval de timp scurt este foarte mare, acest lucru ajutând la interpretarea corectă a obiectelor scanate chiar de mici dimensiuni. De asemenea, acesta ne oferă posibilitatea de a utiliza datele măsurate în timp real.

În cazul podurilor aflate peste ape se poate determina de asemenea gradul de eroziune la nivelul pilonilor de susținere și a malurilor. În urma acestor observații se poate lua decizia consolidării sau nu a podului sau a malurilor pe care se susține acesta.

De asemenea, dacă măsurătorile sunt repetate se poate face o urmărire amănunțită a obiectivului vizat, verificându-se astfel dacă există tasări sau deformații în structura podului.

În aceste cazuri datele obținute inițial sunt folosite și ulterior, nemaifiind nevoie să se efectueze alte măsurători, costurile de execuție a unei lucrări ulterioare fiind aproape nul.

În cazul utilizării sistemelor de scanare laser, efectuarea măsurătorilor presupune o minimă intervenție din punctul de vedere al operatorului, pentru sistemul ScanStation 2 fiind necesare doar operațiile de calare, centrare și setare a parametrilor de scanare.

Din punctul de vedere al timpului necesar, măsurătorile efectuate cu sisteme de scanare se realizează într-un timp foarte scurt, dacă terenul este relativ liber, iar acest beneficiu se regăsește și în costurile lucrării.

Totodată datele obținute sunt mult mai precise și nu este nevoie să punem în pericol viața angajaților pentru a măsura puncte situate în zone greu accesibile sau să perturbăm traficul în zona de lucru în timpul efectuării lucrărilor.

Prin urmare, având în vedere cele menționate mai sus, se poate concluziona că această tehnică de măsurare se pretează cel mai bine în cazul obiectelor cu structură complexă, care nu au o suprafață foarte mare și pentru care nivelul de precizie cerut este ridicat.

DEVIZ ESTIMATIV

OPERAȚII DE TEREN

Tabelul 5.1 – Operații de teren

OPERAȚII DE BIROU

Tabelul 5.2 – Operații de birou

VALOARE MANOPERĂ

Tabelul 5.3 – Valoare manoperă

Total consum timp (1 ING.) = Total timp consumat pentru executarea operațiilor de teren + Total timp consumat pentru executarea operațiilor de birou = 21.38 [ore-om]

Salariul mediu net (ING.) = 2415 [ron]

Salariul mediu net (muncitor topograf, muncitor constructor) = 1200 [ron]

Valoarea orei medii convenționale [ron/oră] = salariul mediu lunar / 160 ore

Unde: 160 – numărul mediu de ore lucrătoare pe lună.

Valoarea manoperei directe [ron] = Total consum timp x Valoarea orei medii

Total valoare manoperă = Total valoare manoperă directă + Total taxe și impozite = = 1699.23 [ron]

VALOARE MATERIALE

Tabelul 5.4 – Valoare materiale

VALOARE CHELTUIELI GENERALE

Tabelul 5.5 – Valoare cheltuieli generale

VALOARE CHELTUIELI DEPLASARE

Tabelul 5.6 – Valoare cheltuieli deplasare

VALOAREA DEVIZULUI ESTIMATIV

Tabelul 5.7 – Valoare deviz estimativ

BIBLIOGRAFIE

Atudorei, M., Bocean, I., Neamțu, M., Ulea, E. (1982) – Instrumente topografice și geodezice, Editura tehnică București;

Bauer, A. (2008) – Teoria și practica scanării terestre cu ajutorul laserului;

Coșarcă, C. (2009) – Sisteme de măsurare în industrie, editura Conspress, București;

Coșarcă, C., Didulescu, C., Neuner, J. (2005) – Scanare Laser Terestră – O nouă tehnică în Topografia Inginerească, Buletinul Științific al Universității Tehnice de Construcții București;

Grecea, C., Bălă, A. C., Gridan, M. R., Herban, S. I., Mușat, C. C. (2013) – Îndrumător pentru practica de specialitate, Timișoara;

Jocea, A. (2014) – Tehnologii de culegere, prelucrare și reprezentare a datelor spațiale II, note de curs, Universitatea Tehnică de Construcții București;

Marin, M., Vilceanu, C. B. (2015) – Elaborarea hărților de risc la alunecări de teren utilizând date geotehnice, topografice și tehnologia SIG, Revista Construcțiilor, nr. 113, aprilie 2015, accesat mai 2015, la adresa [www.revistaconstructiilor.eu];

Minehane, M. J., Donovan, R., Ruane, K. D., Keeffe, B. – The Use of 3D Laser Scanning Technology for Bridge Inspection and Assessment, accesat aprilie 2015, la adresa [www.academia.edu];

Negrilă, A. (2013) – Tehnologii de culegere, prelucrare și reprezentare a datelor spațiale I, note de curs, Universitatea Tehnică de Construcții București;

Neuner, J. (2010) – Instrumente și metode de măsurare, note de curs, Universitatea Tehnică de Construcții București, Facultatea de Geodezie;

Savu, A., Didulescu, C., Badea, A. C., Badea, G. (2009) – Laser scanning airborne system – A new step in engineering surveying, Revista Sustanability in science engineering, vol. 1/2009, editura WSEAS Press, Timișoara;

Savu, A. – Teza de doctorat, Universitatea Tehnică de Construcții București;

Savu, A., Onose, D., Coșarcă, C., Didulescu, C., Negrilă. A. (2013) – Terrestrial Laser Scanning of the Hydrotechnical objectives in hydrographic space Dobrogea – Litoral, RevCAD Journal of Geodesy and Cadastre, accesat aprilie 2015, la adresa [www.uab.ro/geocad/upload/]

Werner, T., Morris, D. (2010) – 3D Laser Scanning for Masonry Arch Bridges, Sydney, Australia, 11-16 aprilie 2010, accesat aprilie 2015, la adresa [www.fig.net/resources/proceedings/];

*** – Manual de utilizare Leica ScanStation 2;

*** – Manual de utilizare Leica TCR 805;

*** – Manual de utilizare Topcon GR – 5;

*** – Manual de utilizare Trimble RealWorks;

*** – www.leica.com

*** – www.topcon.com

*** – www.trimble.com

CURRICULUM VITAE EUROPASS