- Подробности
- Просмотров: 2983
Мне было интересно, как можно измерять в таких условиях:
Нет GNSS базовой станции, нет RTN (Real-Time Network сети базовых станций),
Нет сотовой связи,
Нет круглого уровня..
Без проблем! Просто используйте фотоизмерительную станцию на вехе.
Много примечательных технологий для съемки было объявлено в прошлом году. Некоторые стимулировали меня “все-таки, я должен это попробовать”.
Trimble объявил о двух крупных усовершенствований своего GNSS мобильного приемника R10:
Полномасштабное глобальное решение в реальном времени PPP (Trimble CenterPoint™ RTX™ - да они сделали эти термины товарнм знаком) и компенсация наклонов приемника при помощи электронного уровня.
Так-же есть фотоизмерительная станция V10 для наземной фотограмметрии, монтируемая на вешку, создающая точные цифровые панорамы 360°, массивом из 12-ти камер(первая в своем роде, специально разработанная для профессионального использования). Станция раскрыла наибольшее количество сюрпризов, когда я, наконец, получил её в свои руки.
Я быстро выяснил, что такое реальное спокойствие в конце рабочего процесса. Так, вместо того чтоб следить за вертикальностью "коробки", я полностью сосредоточился на рабочем процессе и работал не глядя на оборудование.
V10: Фотограмметрия на вехе
Допустим, у вас есть проектный участок, который может иметь одину, или несколько из следующих проблем: прикрытый деревьями, недостаточно контрольных точек, пресеченную местность, интенсивное движение, какие-то особенности за препятствиями и заборами, ограниченный обзор - "окна" для проведения измерения. Для преодоления этих проблем, вы стремитесь установить как можно больше полезных станций тахеометрии, как это возможно для удовлетворения требуемой точности.
Множественные установки роботизированного тахеометра традиционно удовлетворят всем требованиям. В то время как GNSS rover в одиночку может работать только на открытой местности, он не сможет выполнить работу во многих частях участка накрытых так-называемым "навесом" (хотя технологии в этой сфере улучшаются), и вам, скорее всего, все равно придется заполнить эти места тахеометрической съемкой. Чтобы сократить время, вы можете попробовать забраться повыше, или применить лазерное сканирование в труднодоступных местах.
Если вы попробовали наземную фотограмметрию из ряда "сделай сам", включающую вместе ремешок-фотокамеру-на штоке и тому подобные решения. Кто-то использует в наземной фотограмметрии не подготовленные фотокамеры (не метрические) и различные бесплатные или дешевые пакеты программного обеспечения и т.д., с менее-чем-оптимальным результатам.
Но, чтобы правильно организовать наземную фотограмметрию большой уверенностью в результате, традиционно требует большого предварительного геометрического планирования, контрольных точек, целевых точек и ручной регистрации этих точек на снимке.
Представьте, если вы могли бы получить мгновенное 360° панорамное фото с точки зрения любого спутникового приемника на участке (или потенциально каждое измерение)? Вы могли бы выбрать и обработать любой из этих снимков, которые имеют перекрывающиеся области фотографий в нужных участках, затем обработать и выровнять эти снимки в готовую сетку.
Существует несколько стратегий выравнивания на выбор: не выровненных "сырых" снимков участка; с записью азимутальных данных встроенного компаса; использование фотографий с задней точки; проведение обратных засечек с записью полной ориентации инструмента. Такого сложно достичь (или невозможно) с самодельными или дешевыми инструменты. 
Модуль Vision для TBC (ПО Trimble Business Center) обладает всеми меню-процессами для всех выше перечисленных стратегий выравнивания снимков: только сырые снимки, снимки с записанными азимутом, обратная засечка и полная ориентация, и если все сделано с оптимальным количеством общих связующих точек (12 и более для стандартной обратной засечки), автоматизированное распознавание связующих точек, может полностью коррелировать и регистрировать 360°-панорамы изображения.
В программе обработки - TBC использован несколько иной перевод (постараюсь позже подправить статью):
-
Rawonly = без ориентировки и координат
-
Azimuth = только азимуты
-
Standard resection = только ориентировка
-
Full orientation = ориентировка и координаты
Можно использовать фотограмметрию минимум с двух фото станций, но зачем скупиться? В V10 занимает панорамное изображений меньше времени, чем измерение RTK. Так-же можете хранить более 3000 панорам в контроллере. Если-же вы ранее измеряли точки тахеометром, то вы можете продолжить использовать V10 самостоятельно, и выполнять снимки.
На V10 установлено 12 калиброванных камер: семь горизонтальных камер, выполняют 360° перекрытие и пять камер опущены ниже, чтобы обеспечить вид на землю (в направлении, и в поле зрения работы). 5-мегапиксельные изображения от каждой из калиброванных камер проецируются вместе, через видеокарту в бесшовную 60-мегапиксельную панораму.
В отличие от многих распространенных “панорамных инструментов” изображения с V10 не “сшиты вместе.” Камеры калибруются и не нуждаются в доработке, для использования. Все 12 изображений панорамы проецируются с помощью графических карт и данных калибровки. Экспортирующая функция TBC затем помещает их вместе. Автоматический поиск связующих-точек, выбирает видимые точки (те, с резко выраженным рисунком/на краях/углах/контрастных участках и оптимальной геометрии), общих для нескольких перекрывающихся панорамы, выравниваются нужным методом. Связующие точки помечаются автоматически, если нужно, то вы можете добавить больше в вручную и добавить наблюдения связующим точкам.
Измерения по фото-точке в TBC, через меню “MeasurePhotoPoint” (Измерить Фототочку), тут всегда используется исходное изображение и данные калибровки. От этих калиброванных и зарегистрированных изображений вы можете использовать инструмент MeasurePhotoPoint выделяя пиксели в двух или более панорамах, при этом наблюдать измеренные точки для вашего плана. Сокращается время на съемку и ваши передвижения, выполняя работу с ноутбука, в вашем комфортном авто или в офисе.
С помощью этого инструмента вы можете создать в реальном времени координаты X, Y, Z из фотографий. Если вы что-то видите на картинке, то вы можете измерить его положение. Стандартная функция библиотеки/коды могут также могут быть использованы для создания пунктов, линейных объектов и полигонов. У вас также есть возможность проверить весь-ли участок задокументирован (в случае, если что-то упустили, хотя такое никогда не случалось!). Офисные работники имеют возможность видеть весь объект на котором были полевые работники.
Тест
Для проверки был выбран участок перекрестка. Одна команда вышла в солнечный и ясный день с R10 GNSS приемником установленным на V10, в обычной конфигурации. (Также возможно монтировать отражатель на V10 для использования с роботизированным или обычным тахеометром. Если объект находится вне прямой видимости тахеометра, вы все еще можете заснять его с V10. Он также использует RTK измерения по известным точкам, некоторые из которых также делают хорошие связывающие точеки для проверки снимков).
Я пошел и на следующий день (первый снежный денек в Денвере) и повторил некоторые работы, проверка информации о точках, которые они непосредственно наблюдали, а некоторые взял из скорректированной панорамы.
Получать панораму с V10/R10 было очень просто, всего лишь нажав чекбокс в программном обеспечении Trimble Access, установленным на контроллере Trimble Yuma 2 (планшетный компьютер). V10 работает только с планшетом, но я оценил дополнительную устойчивость при работе с изображениями.
V10 создавал панораму, когда я выполнял RTK измерение (я научиться уклонятся, чтобы избежать попадания моей лысины в каждую панораму). Я имел возможность просматривать панорамы на контроллере и увеличивать отдельные изображения от каждой из 12 камер, чтобы рассмотреть четкое-ли изображение требуемого участка, далее выбираем варианты отменить и переснять.
Все это было сделано без необходимости останавливать движение авто. В этом случае, от каждой из 12 фото камер (точек из панорамы), весь перекресток может быть снят.
Результаты
Вертикальная точность была на удивление лучше, чем горизонтальная (например, постоянных 2 см по горизонтали и чуть более 1 см в вертикальном положении). Я спросил Чад МакФаддена, геодезиста и менеджера Trimble по оптическим изделиям, почему вертикальная точность зачастую выше плановой. “Вы поймете смысл, если увидите, как работает уравнивание по связующим точкам”, - сказал он. “Регистрация опирается на множество вертикальных точек” Это было на перекрестке, который был около 20 м в поперечнике.
Эмпирическое правило : “один на десять” - можно ожидать, что ожидаемая точность будет около 1 см в 10м от станции. Если это звучит как ограничение, помните, что вы можете сделать множество фотоснимков, очень быстро. Если объекты находятся слишком далеко для достижения нужной точности, вам всего лишь надо перемещается вперед и добавлять больше фотостанций к сети. Если возникают какие-то сомнения, выполняйте как можно больше снимков.
У нас также был разговор о передовом опыте, чтоб получать хорошие общие связующие точки. Стандартно используя принцип “хорошего треугольника”, и даже можно приклеить дополнительные цели (маркеры) на Пеликан кейс - желтый переносной чемодан(pelican cases), и разложить эти кейсы в оптимальных расстояний/углов на участке съемки, чтобы создать несколько общих черт. Действительно, если на открытых пространствах (как участки вокруг перекрестка Денвер), где четко наблюдаемые общие связующие точки могут располагаться слишком далеко. В этом случае рекомендуется крепить некоторое количество планок-маркеров на земле вокруг площадки (чтоб создать близко расположенные общие точки). 
Существует множество показателей качества для оценки точности ваших выбранных фото-точек: вы можете увидеть невязки уравнивания, качество засечки, и предполагаемую точность на протяжении всего процесса обработки. Опять же, большинство неопределенности могут быть решены путем принятия большего количества измерений.
Это очень компактное и портативное решение; V10 весит примерно столько же, сколько и приемник R10, имеет углубление под UHF антенну приемника R10, которая может торчать из приемника в низ, которую мы пользовались в этом проекте.
Этот инструмент дал возможность попробовать еще две особенности: электронную компенсацию наклонов и Trimble RTX.
RTX: Global Precise Point Positioning Service
С момента своего выхода примерно год назад, пользователи приемника R10 получили возможность работать в режиме реального времени RTX с технологией xFill дополняющей RTK. С технологией xFill, сообщения от глобальной сети станций слежения компании Trimble, которые смоделированы для доставки сообщений с помощью спутников связи, может удерживать решение в реальном времени в течение нескольких минут после того, как мобильный приемник потерял подключение к коррекциям базовой станции (например разрыв сотовой связи). Поправки Trimble xFill передаются со спутника, поэтому доступны почти везде, где доступны сигналы спутников GNSS. Но в настоящий момент сервис реального времени CenterPoint RTX позволяет приемникам R10 еще больше возможностей.
С помощью сообщений, такие как дрейф спутниковых часов, нестабильность орбит, а также некоторых других моделируемых данных, для таких ошибок, как ошибка ионосферы, приемники R10 могут делать точные Precise Point Positioning (PPP) измерения с нуля, сходящихся в течение 20-30 минут, затем позволяя выполнять последующие наблюдения точностью на уровне около 4см диапазона (иногда и лучше, но с большей ошибкой по вертикали, как и любой другой GNSS метод).
Это звучит, как много времени требуется, но подумайте еще раз о рабочем процессе. Если у вас нет доступных RTK/RTN, то вам потребуется использовать статику с пост-обработкой, а затем начать выполнять измерения некоторыми другими средствами. В отличие от этого, вы можете сделать сходимость RTX в то время это, как правило требуется, чтобы установить и настроить тахеометр на станции. Если вы начинаете с известной точки (они называют это "быстрый старт"), сходимость может быть снижена примерно до пяти минут.
Хотя это и не звучит "настолько точно" (по сравнению с RTK/RTN), но имейте в виду, что это можно сделать не имея собственной базы, не имея сети базовых станций, без сотовой связи, а значит везде, где вы можете увидеть один из спутников, передающих сигналы Trimble RTX.
Прежде чем кто-то скажет: нет, есть конечно вещи, которые вы никогда бы не сделли с этим комплектом, но я думаю, очень многие вещи вы могли бы сделать.
Тест
Для тестирования RTX, я просил Ричарда Браш, геодезиста и инженера по применению, компании Trimble, (внутренний эксперт по тестированю), чтобы провел мне ускоренный курс о службе RTX. Потребовалось всего несколько минут.
С учетом условий: не очень открытого неба, почти что снежной бури, первая сходимость потребовала 18 минут и вошло на 4 см (план) x 7 см (высота). Браш пояснил, что индикатор для сходимости будет прогрессировать до тех пор, пока точность не достигнет минимум 7см (план) x 12cm (высота). Запускать его сразу после первоначального сближения не стоит, если наблюдается улучшение точности. Лучшей практикой является: "если у вас есть время, дайте ему поработать." (от редактора: замечу что в R10 нет понятия фиксированного решения как в классических приемниках)
После сходимости, я мог ходить по объекту и выполнять больше топографических снимков. Если только приемник не потеряет наблюдение коммуникационного геостационарного спутника более чем на 30 секунд. Положение этих спутников показывает на экране контроллера меню Небосвод (sky-view). Поддерживая связь с геостационарными спутниками на юге над экватором, это требует предусмотрительности и ситуационной осведомленности, главной задачей при использовании данного решения (или любой realtime PPP решение, которое использует геостационарные спутники) (от редактора: вверх от экватора для северных широт, аналогично спутниковому телевидению, у которого антенны направлены на юг).
Для быстрого старта понадобилось всего около двух минут, сходимости. В быстром старте по известной позиции - от предыдущей сближения RTK/RTN, или опубликованных данных марки (геодезического пункта) - дает сближению RTX небольшой толчок на сближение и сближение будет продолжаться с получением новой позиции. Единственный нюанс-об известном положении, то-что в это время, оно должно быть точно определено в ITRF 2008 на эпоху 2005. Вы можете легко трансформировать другие значения ITRF 2008 года, и Браш пояснил, что реализация "on-board трансформацией" является приоритетным.
Существует услуга пост-обработки RTX (post-processed RTX), и много людей оценили этот бесплатный сервис (в режиме реального времени RTX - через подписку).
В первые, когда NGS " был временно недоступен во время недавних федеральных отключений. В моих тестах, и слышать от других, результаты этого глобального RTX решение в большинстве случаев были сопоставимы с OPUS (за тот же период наблюдений), но с одним заметным преимуществом над сервисом OPUS : использование нескольких созвездий. Это включает в себя не только ГЛОНАСС, но систему QZSS, а также (конечно, есть только несколько мест в Континентальной части США, которые могут видеть QZSS, как она использует высокую эллиптическую орбиту (https://ru.wikipedia.org/wiki/Высокая_эллиптическая_орбита)- сильно вытянутой эллиптической орбите над Японией и Австралией).
Существует также предварительная версия постобработки, которая использует больше доступных Beidou и Galileo спутников. Большое скопление высоких диревьев в моём проливе (густо поросшее лесом, Тихоокеанский Северо-Запад);так-же в наших прибрежных регионах отсутствуют CORS станции для оптимальной OPUS геометрии, так что у глобальное решения в этом случае более привлекательно.
Уровень и компенсация наклона
R10 был разработан с электронным уровнем (да-да, еще одно устройство на вехе). Электронный уровень может быть точно откалиброван и настроен запрещать выполнять измерения, которые вышли за пределы допустимого наклона, или даже делать снимки автоматически находящиеся в пределах выбранного допуска.
Есть много негативных мнений об электронных уровнях, но компенсаторы и электронные уровни работали в различных формах в течение долгого времени, и у R10 уровень оказался очень полезным и надежным. Так-же есть удобное углубление на верхней части устройства, так что вы можете юстировать инструмент с помощью отвеса (также имеется стандартный круглый уровень на вешке для контроля). Это может сэкономить массу времени на определенных видах работ.
В начале 2013 года я взял R10 на топографическую съемку гравийной дороги, идущей семь миль вокруг водоема. Я шел в одном направлении с R10, который был настроен, чтобы измерять в момент соблюдения вертикального допуска, а другой геодезист, взял еще один новый мобильный приемник (без электронного уровня) и пошел в обратном направлении. В два раза больше была заснята дорога с R10 за одинаковое количество времени (мы обменялись данными, чтобы проверится).
Новая функция компенсации наклонов доступна на всех R10ых. Мои тесты (на том же снежном пересечении) были очень просты: измерить вертикальные, затем переснять при наклоне штанги под различными углами. Интерфейс для электронного уровня, калибровки и настройки в программное обеспечение Access на контроллере. Когда вы наклоните вешку, то вы увидите положение в кругу, представляющий допуск, которую Вы установили, и вы увидите позицию пересекающую концентрические круги, представляющих приращения пять градусов наклона. Можно компенсировать только 15 градусов наклона. В ходе испытаний обратных между вертикальными и наклоненными измерениями были полученны по 1 см (плановое) и несколько мм в вертикали на 10 градусах наклона; это сохранялось почти до 2 см (плановое), но все еще только несколько мм по вертикали на 15 градусов наклона. 
Один и тот же вопрос, нескольких геодезистов: “Как работает регулировка компенсации, откуда информация о направлении наклона?”.
Есть электронный компас, который вами калибруется путем прокатки R10 вдоль горизонтальной оси, по 8 румбах заданной подпрограммы, так-же встроен многоосной датчик наклона и акселерометр. В то время как rover может определить геодезический север с помощью GNSS, особенно при перемещении, наклонах, и за такой короткий оси в направлении обратной проверяет достаточно хорошо в течение длительных фоновых проверок измерений.
Что можно сделать с компенсацией наклона? Обойти многие досадные преграды на участке съемки. Измерять поверх заборов, столбов или кустарников (получая измерения в месте установленного наконечника вешки). Мне очень нравится идея получать обратные измерения в уличных водостоках и смотровых люках с меньшими проблемами.
Гэвин Шрок, профессиональный геодезист, технический писатель, оператор RTN сети . Он также являеться помощником редактора журнала Professional Surveyor.
по матриалам xyht.com.
PS: Отдельное спасибо Михаилу Караванову, инженеру по технической поддержке Trimble Navigation, за указание на грубые недочеты в переводе (мелкие оставили как есть =).
