GNSS RTK-приймач Meridian M27LV: для чого у приймачі 2 камери та лазер

Сучасні GNSS RTK-приймачі вже давно вміють значно більше, ніж просто визначати координати точки, на якій встановлена віха. Хороший приклад - Meridian M27LV, оснащений одразу двома камерами, лазерним далекоміром та IMU.

На перший погляд може виникнути логічне запитання: навіщо GNSS-приймачу камери та лазер, якщо його основне завдання — отримувати точні координати за супутниковими сигналами?

Насправді ці технології вирішують різні практичні завдання. Лазер дозволяє вимірювати точки, до яких неможливо або незручно дотягнутися віхою. Камери допомагають під час винесення точок у натуру та дають можливість виконувати фотограмметричні вимірювання.

Розберемося простими словами, як усе це працює.

Звичайне RTK-вимірювання

Почнемо з класичного способу роботи.

Геодезист встановлює GNSS-приймач на віху, ставить наконечник віхи безпосередньо на потрібну точку та записує її координати.

Якщо приймач отримує RTK-корекції та має рішення FIXED, координати визначаються із сантиметровою точністю.

Цей спосіб чудово працює, поки до точки можна фізично дістатися.

Але уявімо, що потрібно виміряти:

• кут будівлі за парканом;
• точку на фасаді;
• край даху;
• центр каналізаційного люка на проїжджій частині;
• точку за огорожею;
• об’єкт на небезпечній ділянці;
• місце, куди просто неможливо встановити віху.

Саме тут стають корисними додаткові можливості Meridian M27LV.

Лазер: вимірювання точки без встановлення на неї віхи

Найпростіше зрозуміти принцип роботи лазера.

При звичайному RTK-вимірюванні приймач визначає координати точки, на яку встановлена віха.

З лазером можна зробити інакше.

Наприклад, потрібно визначити координати кута будинку, але підійти до нього неможливо через огорожу.

Ви залишаєтесь у зручному місці, наводите лазер Meridian M27LV на потрібний кут і виконуєте вимірювання.

Приймач у цей момент знає:

1. власні точні RTK-координати;
2. свою просторову орієнтацію завдяки IMU;
3. напрямок лазерного променя;
4. відстань до об’єкта, виміряну лазером.

На основі цих даних програмне забезпечення може розрахувати координати точки, на яку наведено лазер.

Тобто умовно:

RTK визначає, де знаходиться приймач → IMU визначає, куди він спрямований → лазер визначає відстань → програма обчислює координати об’єкта.

Це дозволяє виконувати дистанційні вимірювання там, де встановити віху безпосередньо на точку складно або неможливо.

А навіщо тоді камера?

Meridian M27LV має не одну, а дві камери.

І тут починається найцікавіше, тому що вони використовуються не просто для фотографування об’єктів.

Одна з функцій камер пов’язана з візуальним винесенням точок (AR-камера), а інша — з фотограмметричними вимірюваннями (VR-камера).

Це два різні сценарії роботи.

AR-Камера для візуального винесення точки

Уявімо класичне геодезичне завдання.

У проєкті вже є точка з відомими координатами, і тепер її потрібно знайти на місцевості — виконати винесення в натуру.

При звичайній роботі програма показує щось на кшталт:

1,35 м вперед → 0,42 м вправо.

Геодезист переміщує віху, стежить за стрілками та поступово наближається до потрібної точки.

Meridian M27LV може використовувати камеру для більш наочного процесу.

На екрані контролера відображається реальне зображення місцевості з камери приймача, а поверх нього програма показує напрямок до проєктної точки.

Виходить своєрідна доповнена реальність для геодезиста.

Замість того щоб постійно інтерпретувати стрілки та цифри, оператор бачить, у якому напрямку потрібно рухатися.

Особливо це зручно, коли точка знаходиться на певній відстані від поточного положення.

Друга цікава можливість — фотограмметрія. 

Фотограмметрія працює зовсім інакше, ніж лазер.

І найпростіше пояснити її на конкретному прикладі.

Уявімо, що перед нами знаходиться будинок.

Нам потрібно визначити координати декількох його елементів:

• лівого та правого кута;
• дверного отвору;
• вікон;
• певної точки на фасаді.

Звичайним RTK-приймачем довелося б підходити до кожної доступної точки окремо.

Лазером також можна вимірювати точки по черзі:

навели → виміряли → навели на наступну → виміряли.

Фотограмметрія пропонує інший підхід.

Як працює фотограмметрія простими словами

Оператор переміщується перед об’єктом і фотографує його з декількох різних положень.

Наприклад:

📷 Позиція 1 → БУДИНОК ← Позиція 2 📷

потім:

📷 Позиція 3 → БУДИНОК

На різних фотографіях видно одні й ті самі елементи будівлі, але під різними кутами.

При цьому Meridian M27LV знає точні координати приймача в момент виконання знімків та його просторову орієнтацію.

Програмне забезпечення може зіставити інформацію з декількох зображень і геометрично визначити положення об’єкта у просторі.

Це схоже на те, як людина оцінює відстань завдяки двом очам.

Наші очі бачать один об’єкт під трохи різними кутами, а мозок використовує цю різницю для сприйняття глибини.

У фотограмметрії принцип схожий, тільки замість двох очей використовуються фотографії, зроблені з різних точно відомих позицій.

У чому різниця між лазером та фотограмметрією?

Ці технології можуть здаватися схожими, адже обидві дозволяють працювати з точками дистанційно. Але логіка роботи різна.

Лазер зручний, коли потрібно швидко виміряти конкретну точку:

Побачив точку → навів лазер → виконав вимірювання → отримав координати.

Наприклад, потрібно визначити координати одного кута будинку за огорожею.

У такому випадку лазер — дуже просте рішення.

Фотограмметрія цікавіша, коли на одному об’єкті потрібно виміряти багато точок:

Зняв об’єкт із декількох позицій → отримав фотограмметричні дані → вибираєш необхідні точки на об’єкті.

Наприклад, замість послідовного вимірювання десяти елементів фасаду можна спочатку виконати зйомку, а потім працювати з отриманими матеріалами.

Саме тому лазер та камера не дублюють один одного, а доповнюють.

Практичний приклад

Уявімо ще одну ситуацію.

Перед геодезистом знаходиться приватна територія, обнесена парканом.

Необхідно визначити координати кута будівлі всередині території.

Варіант 1 — звичайний RTK.

Потрібно потрапити на територію та фізично встановити віху на потрібну точку.

Варіант 2 — лазер.

Якщо кут будинку добре видно, можна залишитися зовні, навести на нього лазер та виконати дистанційне вимірювання.

Варіант 3 — фотограмметрія.

Якщо потрібно виміряти не одну точку, а декілька елементів будинку, можна виконати зйомку об’єкта з різних позицій і потім визначати необхідні точки за отриманими матеріалами.

Тобто вибір технології залежить від конкретного завдання.

Ще одна важлива технологія — IMU

Щоб усі ці можливості працювали, Meridian M27LV використовує інерціальну систему IMU.

Вона визначає нахил та просторове положення приймача.

IMU корисна і при звичайній RTK-зйомці.

Без компенсації нахилу оператору потрібно максимально точно тримати віху вертикально.

З IMU приймач може враховувати її нахил та розраховувати координати нижньої точки віхи.

Це прискорює польові роботи, особливо при великій кількості точок.

А у випадку дистанційних вимірювань інформація про просторову орієнтацію приймача стає ще важливішою.

Для роботи використовується M-Survey

Управління Meridian M27LV здійснюється через власне програмне забезпечення M-Survey.

M-Survey — це спеціалізована версія X-Survey, адаптована для обладнання Meridian.

У програму інтегровані протоколи всіх моделей GNSS-приймачів бренду Meridian, завдяки чому оператор отримує доступ не тільки до стандартного отримання координат через GNSS, але й до підтримуваних функцій конкретного обладнання.

Це важливий момент.

Камери, лазер, IMU та фотограмметрія — не просто окремі апаратні компоненти приймача. Для їх повноцінного використання необхідна взаємодія обладнання з програмним забезпеченням.

Саме M-Survey виступає робочим інструментом для налаштування приймача, RTK-зйомки, винесення точок та використання спеціальних можливостей Meridian M27LV.

Чому дві камери, а не одна?

Тепер конструкція Meridian M27LV стає зрозумілішою.

Камери орієнтовані на різні сценарії використання.

Один напрямок — AR-візуалізація, яка допомагає оператору орієнтуватися під час винесення точки в натуру.

Другий — фотограмметрична зйомка, коли камера стає вимірювальним інструментом і дозволяє отримувати просторову інформацію про об’єкти.

Разом із лазером та IMU це перетворює GNSS-приймач із класичного інструмента типу «поставив віху — записав координату» на значно універсальнішу систему.

Чи замінює це електронний тахеометр?

Не зовсім.

GNSS RTK, лазерні вимірювання, фотограмметрія та електронний тахеометр мають свої переваги та обмеження.

Meridian M27LV цікавий передусім тим, що дозволяє розширити можливості GNSS-зйомки без використання додаткового обладнання у багатьох повсякденних ситуаціях.

Там, де раніше доводилося шукати спосіб фізично встановити віху на точку, частину завдань можна вирішити дистанційно.

А там, де потрібно зняти багато елементів одного об’єкта, можна використовувати можливості фотограмметрії.

Meridian M27LV — це вже більше, ніж просто RTK-приймач

Якщо максимально спростити призначення основних технологій Meridian M27LV, отримаємо таку картину:

GNSS RTK — визначає точні координати.

IMU — визначає нахил та орієнтацію приймача і дозволяє працювати з нахиленою віхою.

Лазер — дозволяє дистанційно виміряти окрему точку, до якої складно дістатися.

Камера для AR — допомагає візуально знайти проєктну точку під час винесення в натуру.

Камера та фотограмметрія — дозволяють отримувати координати точок на об’єктах за зображеннями, зробленими з різних позицій.

M-Survey об’єднує ці можливості в одному робочому середовищі та використовується для керування обладнанням Meridian.

Саме поєднання цих технологій і є головною особливістю Meridian M27LV.

Це вже не просто GNSS RTK-приймач для визначення координат точки під віхою. Це інструмент, який дозволяє вибирати найбільш зручний спосіб вимірювання залежно від ситуації: звичайний RTK, вимірювання з нахилом, лазерне дистанційне вимірювання або роботу із зображеннями та фотограмметрією.