3ο πανελλήνιο συνέδριο ΑΤΜ - Οι σαρωτές laser στην παραγωγική διαδικασία του τοπογράφου μηχανικού - Παρουσίαση του Μιχάλη Ξινόγαλου, Αγρονόμου & Τοπογράφου Μηχανικού ΕΜΠ 1988, Τεχνικού Διευθυντής της ΑΣΤΡΟΛΑΒΟΣ ΤΕΧΝΙΚΗ ΟΕ (www.astrolabe.gr)

1. 3o Πανελλήνιο Συνέδριο
Αγρονόμων Τοπογράφων Μηχανικών
17 & 18 Δεκεμβρίου 2010
Οι επίγειοι σαρωτές laser
στην παραγωγική διαδικασία του ΑΤΜ
Μιχάλης Ξινόγαλος
Αγρονόμος Τοπογράφος Μηχανικός Ε.Μ.Π.
mix@astrolabe.gr – www.astrolabe.gr

2. Περιεχόμενα εισήγησης
 Τι είναι και πως λειτουργεί η 3Δ σάρωση laser
 Τύποι και χαρακτηριστικά επίγειων σαρωτών laser
 Πεδία εφαρμογής της 3Δ σάρωσης laser
 Μεθοδολογία & προϊόντα
 Τρόποι αξιοποίησης της τεχνολογίας - Παραδείγματα
 Ένταξη στην παραγωγική διαδικασία του ΑΤΜ

3. Τι είναι και πως λειτουργεί η 3Δ σάρωση laser
• Είναι μέθοδος συλλογής χωρικών μετρητικών δεδομένων εξ αποστάσεως
(μέθοδος μη επαφής με το αντικείμενο).
• Βασίζεται στην τεχνολογία LIDAR (LIght Detection And Ranging) ή Laser
Radar: προσδιορισμός θέσης αντικειμένου με την αποστολή και λήψη
δέσμης laser.
• Μηχανισμός κατόπτρων
εκτρέπει την ακτίνα ώστε να
σαρώνεται συνολικά το
αντικείμενο με την επιθυμητή
πυκνότητα (ανάλυση).
• Παράγεται ταχύτατα νέφος
μετρητικών σημείων
(pointcloud) με επιπλέον
χρωματική πληροφορία ανά
σημείο (x,y,z,i) ή (x,y,z,r,g,b).

4. Τύποι και χαρακτηριστικά επίγειων σαρωτών
laser (1/4)
• Οι επίγειοι σαρωτές άμεσου ενδιαφέροντος του ΑΤΜ χρησιμοποιούν τη
μέθοδο time of flight (υπολογισμός της απόστασης διά προσδιορισμού του
χρόνου μετάβασης – επιστροφής του σήματος).
• Ανάλογα με τη διαμόρφωση του φέροντος κύματος διακρίνονται σε:
– Παλμού (pulse):
• εμβέλεια (+): έως 3 km για 80-90% ανακλαστικότητα αντικειμένου
• ταχύτητα (-): έως δεκάδες χιλιάδες σημεία ανά δευτερόλεπτο (effective rep. rate)
• ακρίβεια (-): καλύτερη από 1 cm
• θόρυβος (+): περιορισμένος για τις περισσότερες συνθήκες μέτρησης και υλικά
– Διαφοράς φάσης (phase shift):
• εμβέλεια (-): έως 200 m για 80-90% ανακλαστικότητα αντικειμένου
• ταχύτητα (+): έως περίπου 1 εκατ. σημεία ανά δευτερόλεπτο
• ακρίβεια (+): της τάξης των 1-2 mm
• θόρυβος (-): αυξημένος σε συνθήκες έντονου φωτισμού (ήλιος) και για σκούρα υλικά
• Άλλα σημαντικά χαρακτηριστικά:
Πεδίο λήψης - Ανάλυση – Χαρακτηριστικά δέσμης (spot size, divergence) – Διαστάσεις & βάρος
– Αυτονομία – Απόδοση RGB χρώματος – Interface – Αποθήκευση - Ασφάλεια

5. Τύποι και χαρακτηριστικά επίγειων σαρωτών
laser (2/4)

6. Τύποι και χαρακτηριστικά επίγειων σαρωτών
laser (3/4)
Κινούμενα συστήματα επίγειας σάρωσης laser:
• Κατάλληλα για αποτυπώσεις ζωνών – διαδρόμων από κινούμενο όχημα.
• Συνδυάζουν:
– Έναν ή – συνήθως - περισσότερους σαρωτές.
– Σύστημα λήψης ψηφιακών εικόνων ή video.
– GPS – IMU – οδόμετρο για προσδιορισμό θέσης και προσανατολισμού.
– Συσκευές χειρισμού, τροφοδοσίας, αποθήκευσης, κλπ.
• Παράγουν απ’ ευθείας νέφος σημείων με γεωαναφορά, τυπικής βέλτιστης ακρίβειας
5 cm, με δυνατότητα βελτίωσης μέσω ground control points.
• Σημαντικά χαρακτηριστικά: ακρίβεια σαρωτών και GPS-IMU, ταχύτητα σάρωσης,
ανάλυση @ ταχύτητα κίνησης, εμβέλεια, εργονομία, επίπεδο ολοκλήρωσης, ανάγκες
βαθμονόμησης, ασφάλεια, κλπ.

7. Τύποι και χαρακτηριστικά επίγειων σαρωτών
laser (4/4)
Κινούμενα συστήματα επίγειας σάρωσης laser (τυπική διαμόρφωση):

8. Πεδία εφαρμογής της 3Δ σάρωσης laser
Συνήθεις 3Δ αποτυπώσεις:
• Μεγάλων τεχνικών έργων (γεφυρών, σηράγγων,
φραγμάτων, οδών, κόμβων, κλπ).
• Αστικού περιβάλλοντος (μοντελοποίηση πόλης, κλπ).
• Ορυχείων, μεταλλείων, λατομείων, ΧΥΤΑ, κλπ.
• Γεωλογικών σχηματισμών, πρανών, κατολισθήσεων, κλπ.
• Αρχαιολογικές (μνημείων, αρχαιολογικών χώρων,
ανασκαφών, αγαλμάτων, αντικειμένων, κλπ).
• Αρχιτεκτονικές (όψεων, εσωτερικών και εξωτερικών
χώρων, κλπ).
• Βιομηχανικών και μηχανολογικών εγκαταστάσεων ή
αντικειμένων (διυλιστηρίων, εργοστασίων, πυλώνων,
κεραιών, καλωδίων, μηχανών, οχημάτων, κλπ).
• Θέσεων ατυχημάτων, καταστροφών, χώρων
εγκληματολογικού ενδιαφέροντος, κλπ.

9. Μεθοδολογία & Προϊόντα (1/2)
Η μεθοδολογία διαφοροποιείται ανάλογα με το είδος της εφαρμογής, το
αντικείμενο της σάρωσης, τις απαιτήσεις ακρίβειας, πληρότητας, τα
ζητούμενα παραδοτέα, κλπ. Τυπικά περιλαμβάνει:
• Σχεδιασμό της σάρωσης (επιλογή εξοπλισμού και τεχνικής, θέσεων λήψης ή
διαδρομής κίνησης, χρόνου, ανάλυσης, τεχνικών εξάρτησης – γεωαναφοράς και
λοιπών παραμέτρων).
• 3Δ σάρωση (εργασία πεδίου).
• Τυχόν πρόσθετες μετρήσεις πεδίου (GCPs για γεωαναφορά ή λήψη
συμπληρωματικών στοιχείων, στατικές παρατηρήσεις σταθμών βάσης).
• Επιλύσεις γραφείου, παραγωγή αρχικών pointclouds.
• Ευθυγραμμίσεις, γεωαναφορά νεφών για την παραγωγή τελικού pointcloud.

10. Μεθοδολογία & Προϊόντα (2/2)
Εργασίες post-processing κατά περίπτωση, για παραγωγή πρόσθετων προϊόντων:
– Απόδοση 3Δ χαρακτηριστικών για την παραγωγή διανυσματικών σχεδίων, χαρτών,
τομών, όψεων, κλπ.
– Μοντελοποίηση για την παραγωγή DTM / DSM, ισοϋψών, 3D μοντέλων αντικειμένων.
– Διαδικασίες inspection (μετρήσεις, συγκρίσεις, υπολογισμοί, κλπ) για την παραγωγή
συγκριτικών απεικονίσεων, σύνθετων αναφορών, ογκομετρήσεων, κλπ.
– Συνδυαστική επεξεργασία ψηφιακών εικόνων για παραγωγή ορθοφωτογραφιών ή
textured 3D μοντέλων.
– Δημιουργία προϊόντων διαχείρισης, εποπτείας και παρουσίασης πληροφοριών (video,
προσομοιώσεις, εικονικές περιηγήσεις, εφαρμογές web).

11. Τρόποι αξιοποίησης της τεχνολογίας –
Παραδείγματα (1/3)
1. Ενίσχυση και επέκταση των δυνατοτήτων σε παραδοσιακά αντικείμενα του ΑΤΜ
Παράδειγμα: Αποτύπωση και έλεγχος παραμορφώσεων σήραγγας του ΟΣΕ στον Άγιο
Στέφανο Αττικής

12. Τρόποι αξιοποίησης της τεχνολογίας –
Παραδείγματα (2/3)
2. Δημιουργία πρόσθετων ή παραγώγων αντικειμένων και υπηρεσιών
Παράδειγμα: Εποπτική αξιολόγηση παρεμβάσεων βελτίωσης του επιπέδου Οδικής
Ασφάλειας στο Εθνικό Οδικό Δίκτυο μέσω προσομοίωσης (Υπ. ΥΠΟ.ΜΕ.ΔΙ. / Δ3)
Ισόπεδος Κόμβος Γουβών
Fly-through γενικής διάταξης
Υφιστάμενη κατάσταση Προτεινόμενες παρεμβάσεις

13. Τρόποι αξιοποίησης της τεχνολογίας –
Παραδείγματα (3/3)
3. Εισαγωγή σε εντελώς νέα αντικείμενα μελετών - υπηρεσιών
Παράδειγμα: 3Δ Αποτύπωση και «έξυπνη» μοντελοποίηση βιομηχανικών εγκαταστάσεων

14. Ένταξη στην παραγωγική διαδικασία του ΑΤΜ
(1/2)
• Πλεονεκτήματα:
– Ταχύτατη συλλογή 3Δ δεδομένων στο πεδίο με ταυτόχρονη καταγραφή
χρωματικής πληροφορίας.
– Ασύγκριτη πληρότητα, ιδίως για πολύπλοκα αντικείμενα (μεταφορά
αντικειμένου στο γραφείο).
– Εφαρμογή σε αντικείμενα οποιουδήποτε μεγέθους και πολυπλοκότητας
σχήματος.
– Αποτύπωση απρόσιτων ή δυσπρόσιτων αντικειμένων (μέθοδος μη επαφής).
– Παραγωγή μεγάλης γκάμας προϊόντων υψηλής αξιοπιστίας με χαμηλό
κόστος.
• Μειονεκτήματα:
– Συχνά απαιτούνται διαφορετικοί σαρωτές και διαφορετικό λογισμικό
επεξεργασίας, ανάλογα με την εφαρμογή.
– Η πλήρης ενσωμάτωση της τεχνογνωσίας επεξεργασίας των δεδομένων
απαιτεί σημαντική προσπάθεια.
– Σχετικά υψηλό κόστος επένδυσης.

15. Ένταξη στην παραγωγική διαδικασία του ΑΤΜ
(2/2)
Συμπεράσματα:
– Σε εποχές επαγγελματικής ύφεσης, η αναζήτηση και ενσωμάτωση νέων
τεχνολογιών είναι μια στρατηγική επιλογή.
– Η 3Δ σάρωση laser είναι σήμερα μια ώριμη πραγματικότητα ως ένα εργαλείο
υψηλής απόδοσης και παραγωγικότητας, του οποίου η εκμετάλλευση μπορεί να
βελτιώσει σημαντικά τη θέση του ΑΤΜ στην αγορά.
– Παράγει καλύτερα προϊόντα, ταχύτερα και με μικρότερο κόστος, ενώ διευρύνει
τους επαγγελματικούς ορίζοντες με νέα αντικείμενα εργασιών, παρέχοντας
σημαντικό συγκριτικό πλεονέκτημα.
– Η ενσωμάτωσή της στην παραγωγική διαδικασία μπορεί να γίνει:
• Μέσω συνεργασίας με εξειδικευμένους παρόχους υπηρεσιών 3D laser scanning.
• Με τη σταδιακή απόκτηση της κατάλληλης τεχνογνωσίας, μέσω της ενοικίασης του
απαιτούμενου εξοπλισμού.
• Τέλος, με την επιλογή της επένδυσης σε κατάλληλο σύστημα σάρωσης και
λογισμικό, ανάλογα με τις εφαρμογές όπου ο κάθε επαγγελματίας στοχεύει.

16. Ερωτήσεις – Συζήτηση…
Για περισσότερες πληροφορίες:
www.astrolabe.gr - www.laseraction.eu