Веками люди копали туннели для транспортировки товаров, обеспечения безопасности людей, создания транспортных сетей, направления жизненно важных коммуникаций вокруг городов и между ними и даже использования глубоко спрятанных ресурсов и сокровищ, создавая мир, в котором мы сегодня живем. От бункеров и подземных хранилищ, в которых хранились фрагменты истории, до новых проектов и изысканий, придающих подземной территории новые функции и актуальность - наш интерес к пониманию и картографированию этих пространств со временем только растет. По мере того, как мы осваиваем сложные структуры того, что находится под землей, понимание того, как эффективно контролировать и охранять эти пространства, выходит на первый план. Мы рассмотрим, как далеко продвинулись технологии с течением времени и как такие инструменты, как портативные лазерные сканеры, сделали картографирование подземелий проще, быстрее и безопаснее.

Получение представления о том, что находится под землей.

Заинтересованные структуры тратят значительное время и ежегодно тратятся миллиарды чтобы выяснить, что находится под городами. Если отбросить методы геологических исследований, прохождение по подземным катакомбам и получение визуального представления об подземном пространстве не всегда было легкой прогулкой. До того, как передовые датчики и технологии стали более коммерчески доступными, измерения с помощью ручной рулетки и налобного фонаря были обыденностью. Позже появились точные инструменты, такие как теодолиты и дальномеры, а также такие новые технологии  как георадар (GPR), электромагнитная локация (EML) и сегодняшние герои обзора - сканеры с поддержкой SLAM , которые стали активно применяться при обследовании подземелий. Методы, выходящие за рамки двумерных планов и чертежей, такие как фотограмметрия и 3D-моделирование по облакам точек, также стали более доступными. Одновременно с этим, комплексные BIM-модели также сегодня реализуются в качестве стандарта для мониторинга данных над и под поверхностью земли.

На эволюцию картографирования подземных естественных и искусственных пространств значительное влияние оказало появление передовых технологий, в частности портативных лазерных сканеров. Эти инновационные решения произвели революцию в сборе, анализе и навигации подземных пространств с беспрецедентной точностью и эффективностью. Одним из наиболее заметных достижений является использование лазерных сканеров, которые имеют множество преимуществ для картографирования подземных пространств. Лазерные сканеры обеспечивают высокую точность и детализацию, позволяя обнаруживать характерные особенности подземных объектов и значительно сокращая количество человеческих ошибок в процессе сканирования. Кроме того, лазерное сканирование позволяет быстро получать большие объемы подробных пространственных данных, что делает его идеальным решением для эффективного картографирования подземных туннелей и пространств. Способность технологии лазерного сканирования создавать детализированные облака точек сканируемых областей в сочетании с простотой использования и высокой производительностью, делает ее прорывным инструментом для сбора данных о подземных пространствах и их и анализа.

Преимущества использования портативных лазерных сканеров

Получение данных и визуализация в режиме реального времени.

Традиционные методы картографирования часто не успевают за динамичным характером подземной среды. Портативные лазерные сканеры, оснащенные технологией SLAM (слэм) (SLAM - англ. simultaneous localization and mapping — одновременная локализация и построение карты), обеспечивают сбор данных в режиме реального времени. Это обеспечивает точный мониторинг конструкций туннелей, позволяя операторам оставаться в курсе хода строительства и контролировать его состояние.

Быстрый расчет объема и размеров

Точные расчеты объемов имеют решающее значение для планирования ресурсов и оптимизации операционной эффективности. Портативные лазерные сканеры облегчают точные расчеты объемов и измерения расстояний, предоставляя ценную информацию руководителям проектов и инженерам. Быстрые измерения размеров полостей, включая ширину и высоту коридоров, способствуют эффективному и подробному картографированию, что особенно ценно для инфраструктурных и строительных проектов.

Бесшовная оцифровка и управление данными

Создание цифрового представления подземных пространств имеет фундаментальное значение для эффективного планирования и принятия решений. Портативные лазерные сканеры превосходно фиксируют трехмерные данные высокого разрешения, позволяя создавать подробные и точные цифровые модели туннельных сооружений. Быстрое создание Mesh-моделей ((анг. Mesh - сетка полигонов, из которых состоит любой 3D объект в компьютерной графике) позволяет операторам визуализировать подземное пространство, измерять текущие и рассчитывать проектные размеры для более эффективного управления.
 

Высокая эксплуатационная гибкость

Портативные лазерные сканеры работают в средах, где недоступны сигналы GPS или GNSS, расширяя их применение в подземных помещениях и других областях, где отсутствует сигнал навигационных спутниковых группировок. Более того, сканеры часто имеют возможность интеграции с RTK-ровером для проведения измерений с географической привязкой, что позволяет создавать высокоточные 3D-карты окружающей среды.

Приложения и примеры использования

Преимущества лазерного сканирования, в частности высокая точность данных, сокращение временных и трудовых затрат, влияния человеческого фактора, а также высокая подробность данных, извлекаемых из облака точек, значительно изменили способы сбора пространственных данных в подземных условиях. Это привело к повышению безопасности, эффективности и оперативности принятия решений в различных отраслях промышленности, включая добычу полезных ископаемых и управление проектами подземного строительства. Взглянем на некоторые реальные приложения.

Золотой рудник

Заказчик в китайской провинции Джианси (Китай) использовал 3D-данные, полученные с помощью лазерного сканера Navmopo (FJD) Trion S1, для мониторинга хода работ в режиме реального времени, идентификации угроз безопасности, расчета объемов и измерения расстояний в подземном пространстве золоторудной шахты.
Эта цифровизация необходима для обеспечения эффективной и безопасной эксплуатации шахт, а также для соблюдения нормативных требований. Использование передовых технологий, таких как лазерные сканеры, позволяет быстро и точно картографировать подземную среду, предоставляя подробные пространственные данные, которые необходимы для различных применений, включая проверки безопасности, планирование инфраструктуры и текущие работы на шахтах, позволяя принимать более эффективные решения, повышать безопасность и оптимизировать производственные циклы.

Получение цифровой модели туннелей для ремонта и технического обслуживания

На Хоккайдо, пользователь искал инновационный подход для оптимизации регулярного технического обслуживания старого туннеля. До внедрения в свой рабочий процесс сканера NAVMOPO (FJD) Trion S1, цифровая документация туннеля основывалась на использовании дронов, оснащенных камерами. Однако этот способ не был способен предоставить исчерпывающие 3D-данные, необходимые для получения детальной модели туннеля.
Выбирая портативный сканер с технологией SLAM, клиент стремился расширить свои возможности сбора данных, которые обеспечат более детальное представление структуры туннеля. Сканер Navmopo (FJD) Trion S1 стал идеальным решением, предлагающим экономичный, удобный процесс настройки и эксплуатации. Получаемое точное, окрашенное в естественные цвета, облако, позволило клиенту идентифицировать и оценивать зазоры размером всего 5-10 см. Это дало возможность всесторонне отслеживать состояние туннеля и эффективно выявлять любые проблемные области на протяжении всего его жизненного цикла.

3D-инвентаризация карьеров

Участок старых шахт по добыче песчаника площадью более 2000 кв. м, расположенный в коммуне Римст, Фландрия, Бельгия, был отсканирован с помощью компактного лазерного сканера Navmopo (FJD) Trion P1 менее чем за 15 минут. Гибкость и эффективность решения позволили заказчику доказать, что использование сканера P1 может быть жизнеспособным вариантом для крупномасштабных операций по созданию цифровой модели туннелей.

3 основные причины создания цифровой модели этих туннелей:

• Точная инвентаризация и цифровые модели могут помочь муниципалитетам в эффективном управлении и городском планировании. Подробные топографические карты туннелей, содержащие расположение, размеры и взаимосвязи, дают муниципальным властям исчерпывающее представление об этих сооружениях. Они также могут легко получать информацию о состоянии туннелей для оценки потенциальных рисков и определения приоритетности работ по техническому обслуживанию или консервации.

• Интеграция лазерного сканирования с географическими данными на уровне поверхности позволяет проводить комплексный анализ. Например, это позволяет определить сооружения, расположенные непосредственно над подземной шахтой, такие как дом или дорога. Эта информация позволяет принять превентивные меры внутри шахты: стабилизационные работы или строительство поддерживающих конструкций для предотвращения потенциальных проблем со стабильностью или риска обрушения конструкций, находящихся над шахтой.

• Сохранение наследия. Подробные цифровые карты позволяют запечатлеть сложные детали горных сооружений, оборудования и ландшафтов. Исторические артефакты и объекты внутри шахт могут быть сохранены в цифровом виде в их первоначальном контексте, обеспечивая виртуальный архив для обучения, исследований и даже виртуальных экскурсий.

Заключительные выводы

В постоянно меняющейся среде добычи полезных ископаемых и строительстве туннелей интеграция портативных лазерных сканеров знаменует собой значительный шаг вперед. Эти устройства с их возможностями в режиме реального времени, повышением безопасности и точными измерениями позволяют профессионалам уверенно ориентироваться в сложных подземных пространствах. Поскольку отрасли промышленности продолжают уделять приоритетное внимание цифровизации и безопасности, внедрение портативных лазерных сканеров на базе SLAM может кардинально изменить правила игры. Откройте для себя будущее подземного картографирования с помощью этих передовых технологий.

Ознакомьтесь с этим руководством чтобы узнать, как выбрать лазерный сканер, соответствующий вашим потребностям.

Портативное решение, такое как сканер Navmopo (FJD) Trion S1, является универсальным вариантом, обеспечивающим эффективность сканирования на расстоянии до 120 м и интеграцию с RTK-приемником для создания облака точек с географической привязкой и камерой 360 для окрашивания моделей.
Узнайте больше о Navmopo (FJD) Trion S1

Легкий и компактный лазерный сканер Navmopo (FJD) Trion P1 примерно того же размера и веса, что и большая бутылка для воды. Несмотря на небольшие габариты, не было сделано никаких компромиссов, чтобы сделать его мощным инструментом для получения четких облаков точек, даже цветных.
Узнайте больше о Navmopo (FJD) Trion P1