Możliwości aplikacyjne techniki naziemnego skanowania laserowego 3D w rekultywacji terenów górniczych

• Autorzy: Bazarnik M.

Warianty tytułu

EN

Application possibilities terrestrial laser scanning 3D in the reclamation of mining areas

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W ostatnich latach obserwuje się dynamiczny rozwój nowych technologii w zakresie tworzenia efektywnych systemów pozyskiwania danych o obiektach inżynierskich. Do rewolucyjnych rozwiązań należy system naziemnego skaningu laserowego 3D – technika obrazowania, która pozwala na precyzyjne określenie kształtu i wzajemnych relacji geometrycznych między obiektami znajdującymi się w zasięgu skanera. Skanery laserowe zaliczane są do grupy aktywnych systemów teledetekcyjnych, działających na zasadzie pomiaru odległości oraz kątów pomiędzy celem a urządzeniem, umożliwiając tym samym wyznaczenie współrzędnych punktów w przestrzeni. Instrumenty skanujące pozwalają uzyskać gęste modele punktowe tzw. chmury punktów (z ang. point clouds) pokrywające powierzchnię badanego obiektu. Uzyskana z pomiarów chmura punktów poddawana jest obróbce w celu określenia geometrii obiektów, ich przemieszczenia czy deformacji. Tworzone są trójwymiarowe modele cyfrowe, które mogą być edytowane i przetwarzane przez odpowiednie oprogramowanie. Skanery laserowe jako instrumenty pomiarowe znajdują zastosowanie m.in. do wysoce precyzyjnych pomiarów kartograficznych oraz architektonicznych. Z powodzeniem mogą być stosowane w rekultywacji terenów górniczych. Uzyskane techniką skanowania laserowego 3D informacje przestrzenne mogą być wykorzystane dla potrzeb dokumentacji, planowania oraz wizualizacji, a w dalszej perspektywie do oceny stanu realizacji prac dotyczących zagospodarowania terenu. Zaletami techniki skanowania laserowego w kontekście rekultywacji są: możliwość wykonania pomiarów nawet najbardziej złożonych geometrycznie i geomorfologicznie obiektów oraz precyzja pomiarów i możliwość pracy w trudnych warunkach środowiskowych.

EN

In recent years, the rapid development of new technologies in the creation of effective systems of collecting data for engineering objects has been observed. The terrestrial laser scanning 3D system - imaging technique that allows for the precise determination of the shape and geometric relationships between objects within a range of the scanner is a revolutionary solution. Laser scanners are among the group of active remote sensing systems. That operate on the principle distances and angles measuring between the target and the device, thus enabling the determination of the coordinate points in space. The scanning instruments allow you to get the dense points models, the so-called point clouds, covering the object surface. The resulting from point clouds measurements are processed to determine the object’s geometry, movement or deformation. Three-dimensional digital models that can be edited and processed by the appropriate software are created. Laser scanners as measuring instruments are used for example for high-precision cartographic and architectural measurements. This can also be used in mining reclamation with great success. The 3D technique spatial information resulting obtained by laser scanning can be used for documentation, planning and visualization, and to assess the status of the land reclamation work in the longer term. The advantage of the laser scanning technology in the context of land reclamation is a possibility to make measurements of even the most geometrically and geomorphologically complex objects and precision measurements as well as the ability to work under harsh environmental conditions.

Słowa kluczowe

PL

rekultywacja terenów górniczych; skanowanie laserowe 3D

EN

reclamation of mining areas; terrestrial laser scanning 3D

• Wydawca: Instytut Gospodarki Surowcami Mineralnymi i Energią PAN
• Czasopismo: Zeszyty Naukowe Instytutu Gospodarki Surowcami Mineralnymi i Energią PAN
• Rocznik: 2016
• Tom: nr 94
• Strony: 149--159
• Opis fizyczny: Bibliogr. 29 poz., zdj.

Twórcy

autor

Bazarnik M.

• Politechnika Krakowska, Kraków

Bibliografia

• [1] Affek i in. 2014 – Affek, A., Wolski, J. i Solon, J. 2014. Naziemne skanowanie laserowe (TLS) jako narzędzie do szacowania nadziemnej biomasy roślinności torfowiskowej. Problemy Ekologii Krajobrazu (PEK) 38, s. 41–60.
• [2] Barbarella, M. i Fiani, M. 2012. Landslide monitoring using terrestrial laser scanner: georeferencing and canopy filtering issues in a case study, International Archives of the Photogrammetry, Remote Sensing and Spatial Information Sciences 39(B5), s. 157–162.
• [3] Bazarnik, M. 2014. Potencjał naziemnego skaningu laserowego 3D w inwentaryzacji i monitoringu tuneli kolejowych, Zeszyty Naukowo-Techniczne Stowarzyszenia Inżynierów i Techników Komunikacji w Krakowie. Seria: Materiały Konferencyjne 2 (104), s. 55–67.
• [4] Bazarnik, M. 2015. Terrestial Laser Scanning 3D as a useful method for monitoring of urban areas endangered by landslides. Geology, Geophisics & Enviroment 41 (1) s. 63–64.
• [5] Bitelli i in. 2004 – Bitelli, G., Dubbini, M. i Zanutta, A. 2004. Terrestrial laser scanning and digital photogrammetry techniques to monitor landslide bodies, International Archives of the Photogrammethry, Remote Sensing and Spatial Information Science 38(7B), s. 246–251.
• [6] Głowacki, T. i Milczarek, W. 2013. Powierzchniowe deformacje wtórne dawnych terenów górniczych. Mining Science 20, s. 39—55.
• [7] Gordon, S.J. i Lichti, D.D. 2007. Modeling terrestrial laser scanner data for precise structural deformation measurement. Journal of Surveying Engineering 133, s. 72–80.
• [8] Grance i in. 2014 – Grance, J., Malet, J.P., Dewez, T. i Travelletti, J. 2014. Target Detection and Tracking of moving objects for characterizing landslide displacements from time-lapse terrestrial optical images. Engineering Geology 172, s. 26–40.
• [9] Gu, F. i Xie, H. 2013. Status and development trend of 3D laser scanning technology in the mining field. DOI: 10.2991/rsete.2013.99.
• [10] Kamiński i in. 2008 – Kamiński, W., Bojanowski, K., Dumański, A., Mroczkowski, K. i Trystuła, J. 200. Ocena możliwości wykorzystania skanera laserowego Scanstation firmy Leica w badaniu deformacji obiektów budowlanych, Czasopismo Techniczne Środowisko 2, s. 139–147.
• [11] Klatka i in. 2011 – Klatka, S., Boroń, K. i Ryczek, M. 2011. Wpływ degradacji hydrologicznej gleb na terenach poeksploatacyjnych górnictwa węgla kamiennego na treść map glebowo-rolniczych, Ochrona Środowiska i Zasobów Naturalnych 49, s. 559–565.
• [12] Krooks i in. 2013 – Krooks, A., Kaasalainen, S., Hakala, T. i Nevalainen, O. 2013. Correction of Intensity Incidence Angle Effect in Terrestrial Laser Scanning, ISPRS Annals of the Photogrammetry, Remote Sensing and Spatial Information Sciences, II-5/W2, 2013 ISPRS Workshop Laser Scanning 2013, 11–13 November 2013, Antalya, Turkey s. 145–150.
• [13] Król i in. 2015 – Król, Ż., Mikrut, S., Gabryszuk, J., Postek, P. i Mazur, A. 2015. Ocena obniżenia terenu oraz zmian użytkowania gruntów w strefach szkód górniczych Lubelskiego Zagłębia Węglowego. Inżynieria Ekologiczna Ecological Engineering 44, s. 26–33.
• [14] Mrozek i in. 2013 – Mrozek, T., Wójcik, A., Zimnal, Z. i Grabowski, D. 2013. Landslide Inventory at 1:10,000 Scale in Poland: Benefits and Dilemmas of a National Project [W:] Margottini, C., Canuti, P. i Sassa, K. red. Landslide Science and Practice 1, s. 51–55.
• [15] Niemiec i in. 2009 – Niemiec, M., Jóźków, G. i Borkowski, A. 2009. Monitorowanie zmian ukształtowania powierzchni terenu spowodowanych erozją wodną z wykorzystaniem naziemnego skanowania laserowego. Archiwum Fotogrametrii, Kartografii i Teledetekcji 20, s. 333–342.
• [16] Pesci, A. i Teza, G. 2008. Effects of surface irregularities on intensity data from laser scanning an experimental approach. Annals of Geophysics 51, 5/6, s. 839–848.
• [17] PGK 2010, Ustawa z dnia 8 października 2010 r Prawo Geodezyjne i Kartograficzne (Dz.U. 2010. 193.1287).
• [18] Piechocka i in. 2004 – Piechocka, N., Marmol, U. i Jachimski, J. 2004. Stereometryczna weryfikacja DTM uzyskanego ze skaningu laserowego. Archiwum Fotogrametrii, Kartografii i Teledetekcji 14, s. 301–312.
• [19] Pietrzyk-Sokulska, E. 2003. Eksploatacja surowców skalnych problem nieużytków pogórniczych. Wydawnictwo WUG – Wyższego Urzędu Górniczego, 5, s. 33–34.
• [20] Pilecka, E. i Bazarnik, M. 2015. Application of terrestrial laser scanner for monitoring the railway infrastructure threatened by landslides [W:] Stypuła, K. red. 2015 Monografia – Recent Advances in Civil Enginearing: Structural Mechanics s. 171–190.
• [21] Rozporządzenie MŚ 2011. Rozporządzenie Ministra Środowiska z dnia 22grudnia 2011 r. w sprawie dokumentacji mierniczo-geologicznej (Dz.U. 2011 r. 291.1713)
• [22] Siuta, J. 1998. Struktura przestrzenna wieloczynnikowej degradacji środowiska w Polsce. Archives of Environmental Protection 24, 1, 7416 s.
• [23] Siuta, J. i Żukowski, B. 2008. Degradacja i rekultywacja powierzchni ziemi w Polsce. Warszawa: Wydawnictwo IOŚ – Instytutu Ochrony Środowiska.
• [24] Slob, S. i Hack, R. 2004. 3D Terrestrial Laser Scanning as a New Field Measurement and Monitoring Technique. Engineering Geology for Infrastructure Planning in Europe Lecture Notes in Earth Sciences 104, s. 179–189.
• [25] Sobieraj i in. 2014 – Sobieraj, A., Nowak, A. i Szulwic, J. 2014. Porównanie wyników pomiarów mas ziemnych wykonanych metodą skaningu laserowego i GNSS w kontekście inwestycji komunikacyjnych Logistyka 6, s. 7956–7962.
• [26] Travelletti, J. i Malet, J.P. 2012. Characterization of the 3D geometry of flow-like landslides: A methodology based on the integration of heterogeneous multi-source data. Engineering Geology 128, s. 30–48.
• [27] Wężyk, P. 2010. Naziemny skaning laserowy. Teledetekcja i fotogrametria obszarów leśnych. Geomatyka w Lasach Państwowych – cz. I podstawy.Warszawa: Wydawnictwo Centrum Informacyjne Lasów Państwowych s. 343–357.
• [28] [Online] Dostępne w: http://www.apeks.com.pl/pl/skanowanie-3d/inwentaryzacja-monitoring-pomiary-ilosciowe/inwentaryzacja-hald-wegla.html [Dostęp: 10.02.2016].
• [29] [Online] Dostępne w: https://www.igipz.pan.pl/zsigik-projekty-tls-wprowadzenie.html [Dostęp: 10.02.2016].

Uwagi

Opracowanie ze środków MNiSW w ramach umowy 812/P-DUN/2016 na działalność upowszechniającą naukę.