Технология SLAM позволяет проводить точные 3D-измерительные работы на мосту реки Ганцзян

Река Ганьцзян, материнская река провинции Цзянси, несет в себе поэтическую красоту и процветание древнего региона Юйчжан, свидетельствуя о превращении Наньчана из древнего города в современный мегаполис. Сегодня быстрое развитие цифровых технологий геодезической съемки, таких как портативные лазерные радары SLAM, открыло огромный потенциал для их применения в навигационной геодезии, предлагая высокую эффективность, точность и бесконтактные возможности 3D-сканирования пространства.

Недавно техническая команда Tianbaonet успешно завершила 3D-сканирование мостов через реку Ганьцзян в черте города Наньчан, используя портативный лазерный радар Lixel L2Pro в сочетании с двухголовочной многолучевой эхолотной системой в рамках совместной операции. На этот раз мы позволили технологии SLAM «плыть по волнам», обеспечив точные измерения навигационного габарита для таких знаковых мостов, как Мост Героев, Мост Байи, Мост Ганьцзян и Мост Техе, гарантируя безопасность судоходства.

Река Ганьцзян протяженностью около 766 километров с площадью бассейна 83 500 квадратных километров является самой крупной рекой в Цзянси и важным притоком реки Янцзы. После завершения строительства Наньчанского гидроузла на реке Ганьцзян в 2024 году низкий уровень воды стабилизируется на отметке около 15,5 метров, что позволит круглогодично проходить судам водоизмещением 3000 тонн, превратив ее в настоящую «золотую водную артерию». Река протекает через город, разветвляясь в озеро, и вдоль нее расположено множество мостов. Точное измерение самых низких точек навигационных пролетов каждого моста (вертикальная высота от поверхности воды до низа моста) имеет решающее значение для обеспечения безопасного прохода судов и предотвращения столкновений с мостами.

Навигационная геодезия является фундаментальной и стратегической задачей для устранения неопределенностей в навигации и обеспечения безопасности водного транспорта. Традиционные методы включают ручное подъем на мосты, измерение высоты с помощью веревок и одноточечное промеривание глубин, которые не только неэффективны и неточны, но и представляют опасность для безопасности из-за работы людей в воде и на высоте. Слабый сигнал GPS в пролетах мостов и мелководных участках еще больше усложняет традиционную геодезию. Данный проект охватил четыре основных моста через реку Ганьцзян в Наньчане с целью получения точных данных о навигационном габарите для безопасной эксплуатации судов.

Учитывая плотную мостовую сеть, сложные водные условия и зоны со слабым сигналом GNSS вдоль реки Ганьцзян в Наньчане, техническая команда Tianbaonet применила комплексное решение, включающее портативный лазерный радар Lixel L2Pro и двухголовочную многолучевую эхолотную систему для наземных и водных съемок. Lixel L2Pro использовался для сбора 3D-облаков точек прибрежных зон, мелководья, пролетов мостов и их оснований, в то время как многолучевой эхолот был развернут под водой для достижения полного, интегрированного охвата съемкой.

Основным геодезическим устройством в данном проекте был портативный лазерный радарный сканер Lixel L2Pro, разработанный для сложных водных сред и сценариев со слабым сигналом. Он обладает четырьмя ключевыми преимуществами:

• Точность на уровне сантиметров + высокая устойчивость к слабому сигналуИнтеграция нескольких датчиков с алгоритмом Multi-SLAM позволяет непрерывно получать абсолютные координаты даже в условиях потери сигнала GNSS или слабого покрытия.
• Картографирование в реальном времени + плотность облака точек в миллионы точекОдин скан может генерировать облако точек плотностью до 1 миллиона точек на квадратный метр, а высокочастотный сбор данных позволяет передавать в реальном времени цветные облака точек с абсолютными координатами, которые могут быть проверены на месте.
• Легкий и простой в эксплуатацииЛегкая конструкция позволяет работать одному человеку без необходимости использования крупного оборудования или сложной настройки. Один человек может сканировать несколько мостов за один день.
• Повышенная безопасность при работе с лодкиДля устранения рисков, связанных с работой на носу лодки, система оснащена специальным креплением для лодки и интеллектуальной присоской. Состояние присоски контролируется в режиме реального времени с оповещением о неисправностях. Сканер устанавливается на носу, питается от внешнего источника и управляется из кабины, обеспечивая безопасную работу без риска для персонала, даже во время длительных навигационных съемок.

Схема работы с лодки

• Комплексная съемкаКомбинация портативного сканера Lixel L2Pro на лодке и многолучевого эхолота под водой обеспечивает синхронный сбор данных по воде и суше, бесшовно интегрируя данные.
• Безопасность и эффективностьБесконтактное измерение исключает риски, связанные с подъемом на мосты, работой в воде или на высоте. Эффективность повышается более чем в 5 раз по сравнению с традиционными методами, при этом один человек выполняет сканирование нескольких мостов за день.
• Точность и надежностьСистема оснащена геодезической системой RTK, которая гарантирует, что данные облака точек включают абсолютные координаты, соответствующие стандартам навигационной геодезии.
• Полный охватБлагодаря плотности облака точек в 1 миллион точек, система точно фиксирует сложные структуры нижней части мостов, рельеф берега и детали навигационных поперечных сечений, обеспечивая полное 3D-представление моста.

• Сбор полевых данныхLixel L2Pro используется для сканирования навигационных поперечных сечений мостов с лодки, одновременно собирая облака точек нижней части мостов, опор и прибрежных зон. RTK используется для получения точных координат, а многолучевой эхолот собирает данные о подводном рельефе.
• Последующая обработка и контроль качестваОблака точек регистрируются, очищаются от шума, обрезаются и сшиваются для создания высокоточных цветных 3D-моделей облаков точек.
• Подготовка картографических материаловДанные обрабатываются на платформах TRW и CAD для извлечения признаков, векторизации и создания планов, профилей и поперечных сечений мостов, создавая точную копию конструкции моста в масштабе 1:1.
• Контроль точностиИспользуя собранные с помощью RTK национальные координаты 2000 во время сканирования, данные преобразуются в местную систему координат Наньчана и выравниваются с местными высотными реперами, что соответствует требованиям навигационной геодезии мостов, инспекции конструкций и перепроектирования.

В ходе навигационной геодезии мостов на реке Ганьцзян были успешно собраны данные 3D-облаков точек для мостов Героев, Байи, Ганьцзян и Техе. Также были созданы чертежи высотных отметок для каждого моста. Эти результаты не только предоставляют точные данные для измерения высоты навигационного габарита, но и служат ценным справочным материалом для будущих инспекций конструкций и перепроектирования.

3D-модели облаков точек мостов:

Мост Байи

Мост Ганьцзян

Мост Героев

Мост Техе

Чертежи высотных отметок мостов:

Мост Техе импортирован в CAD с видом спереди

Режим рендеринга по интенсивности для создания чертежа высотных отметок

Чертеж высотных отметок 1:1

Технология SLAM в речном судоходстве: легкое, высокоэффективное, высокоточное инновационное решение

Применение технологии Multi-SLAM в навигационной геодезии рек является революционной практикой, позволяющей проводить легкие, эффективные и высокоточные съемки. Благодаря абсолютному позиционированию RTK и точности облака точек на уровне сантиметров, навигационная геодезия мостов эволюционировала от «одноточечной оценки» к «комплексному 3D-точному восприятию». Это обеспечивает прочную цифровую основу для интеллектуальной навигации, безопасного прохода и управления жизненным циклом мостов.

От поэтической реки Ганьцзян с ее «заходящим солнцем и одиноким диким гусем, летящим вместе» до «цифрового двойника» интеллектуальной водной артерии, Tianbaonet продолжает использовать технологию SLAM для создания высокоточных 3D-цифровых карт для мостов через реки. В дальнейшем мы будем продолжать лидировать на переднем крае геодезических технологий, предлагая легкие и высокоточные 3D-решения для большего числа проектов в области водосбережения, транспорта и городского хозяйства.