Технології лазерного сканування
Спеціальність: Геодезія та землеустрій
Код дисципліни: 6.193.05.E.089
Кількість кредитів: 6.00
Кафедра: Фотограмметрія та геоінформатика
Лектор: Старший викладач Грицьків Назар Зенонович
Семестр: 7 семестр
Форма навчання: денна
Завдання: Вивчення навчальної дисципліни передбачає формування у студентів необхідних компетентностей:
Інтегральна компетентність (ІНТ):
Здатність розв’язувати складні спеціалізовані задачі та практичні проблеми геодезії та землеустрою із застосуванням сучасних технологій, теоретичних положень та методів дослідження фізичної поверхні Землі, її форми, розмірів та гравітаційного поля, проведення вимірів на земній поверхні для відображення її на планах та картах, для розв’язання різних наукових і практичних завдань.
Фахові компетентності професійного спрямування (ФКС):
*Вибір методів, засобів та обладнання для виконання геоінформаційних робіт;
*Проведення польових, дистанційних і лабораторних досліджень для отримання геопросторових даних;
*Використання сучасного геоінформаційного програмного забезпечення та обладнання;
* Використання електронних топографо-геодезичних приладів, методів і технологій дистанційного зондування, цифрових моделей, а також глобальних систем позиціонування для геоінформаційного картографування;
*Проводити збір, опрацювання, зберігання, представлення і передачу геопросторових даних.
Результати навчання: 1.Застосовувати методи, обладнання та сучасне геоінформаційне програмне забезпечення для проведення польових, дистанційних і камеральних робіт з отримання та опрацювання геопросторових даних;
2.Розробляти проекти і програми геоінформаційного супроводу, організації та планування геоінформаційних систем і баз даних;
3. Застосовувати геоінформаційні технології і системи для вивчення і управління процесами і явищами навколишнього середовища;
4. Володіти технологією виробництва геоінформаційних продуктів спеціального і комерційного призначення для картографічного виробництва і для інших сфер як інструмента аналізу і підтримки прийняття рішень;
5. Виконувати оперативне картографування, створення анімацій, віртуальних моделей при мультимедійному моделюванні.
Необхідні обов'язкові попередні та супутні навчальні дисципліни: Програмне забезпечення задач геоматики.
Фотограмметрія та дистанційне зондування.
Цифрове аерознімання з БПЛА.
Міждисциплінарний дослідницький проект.
Короткий зміст навчальної програми: В курсі “Технології лазерного сканування” студенти вивчають особливості авіаційного та наземного лазерного сканування з метою отримання точкових хмарних структур, а також додаткову інформацію про земну поверхню та об’єкти на ній.
Лазерне сканування дозволяє отримати великі набори точкових даних, які детально описують об’єкти, а також вимагають специфічних підходів до їх зберігання та опрацювання. Тому основний акцент зроблено на лабораторних заняттях, які дозволяють отримати практичні навики виконання лазерного сканування наземним сканером, вивчити його будову, а також програмне забезпечення для опрацювання як даних наземного, так і авіаційного лазерного сканування.
В теоретичній частині курсу студенти вивчають будову, принцип роботи, класифікацію лазерних сканерів. Детально знайомляться з виробниками апаратури для лазерного сканування та їхніми характеристиками. Також студенти вивчають джерела похибок під час лазерного сканування та методику їх розрахунку.
Опис: Тема 1. Принципи авіаційного лазерного сканування.
Історія розвитку лазерного сканування. Класифікація лазерних сканерів. Принцип роботи авіаційного лазерного сканера. Системні компоненти авіаційного лазерного сканера. Лазерний віддалемір. Методи вимірювання віддалі лазерним віддалеміром. Система позиціонування і орієнтування.
Тема 2. Апаратура авіаційного лазерного сканера.
Типи лазерів. Системи розгортки лазерних сканерів. Сенсори лазерних віддалемірів та їх параметри. Контрольний і записувальний блок. Синхронізація системи. Реєстрація і калібрування даних. Основні виробники апаратури авіаційних топографічних лазерних сканерів. Лазерні сканувальні системи, які встановлюють на БПЛА.
Тема 3. Лазерні батиметричні системи.
Засади батиметричного знімання. Апаратура для батиметричного знімання. Лазерні мультиспектральні системи.
Тема 4. Точність лазерного сканування.
Основні параметри знімання. Чинники, від яких залежить точність лазерного сканування. Оптичні властивості природних та штучних об’єктів. Вплив атмосфери на точність лазерного сканування. Співвідношення сигнал/шум приймальної апаратури. Точність побудови моделі. Заходи безпеки.
Тема 5. Опрацювання даних авіаційного лазерного сканування.
Загальна характеристика програмного забезпечення. Класифікація точок землі. Особливість побудови ЦМР. Класифікація точок рослинності. Класифікація ЛЕП та будівель.
Тема 6. Наземні лазерні сканери.
Статичні наземні лазерні сканери. Загальна класифікація. Основні виробники апаратури. Калібрування наземних лазерних сканерів.
Джерела похибок в наземному лазерному скануванні. Сфери застосування наземних лазерних сканерів. Динамічні наземні лазерні сканери. Опрацювання даних наземного лазерного сканування.
Методи та критерії оцінювання: • письмові звіти з лабораторних та розрахунково-графічної та робіт, усне опитування (40%);
• підсумковий екзамен: письмово-усна форма (60%).
Критерії оцінювання результатів навчання: Розподіл балів у 100-бальній шкалі
Поточний контроль (ПК): 40 балів:
Лаб. р. №1 - 11 балів
Лаб. р. №2 - 11 балів
Лаб. р. №3 - 10 балів
Розрахунково-графічна робота - 8 балів
Підсумковий контрольний захід - 40 балів
Усне опитування - 10 балів
Порядок та критерії виставляння балів та оцінок визначають згідно «Стандарту забезпечення якості освітньої діяльності та вищої освіти СВО ЛП 03.09. Положення про організацію та проведення семестрового контролю результатів навчання студентів».
Порядок та критерії виставляння балів та оцінок: 100–88 балів – («відмінно») виставляється за високий рівень знань (допускаються деякі неточності) навчального матеріалу компонента, що міститься в основних і додаткових рекомендованих літературних джерелах, вміння аналізувати явища, які вивчаються, у їхньому взаємозв’язку і роз витку, чітко, лаконічно, логічно, послідовно відповідати на поставлені запитання, вміння застосовувати теоретичні положення під час розв’язання практичних задач; 87–71 бал – («добре») виставляється за загалом правильне розуміння навчального матеріалу компонента, включаючи розрахунки , аргументовані відповіді на поставлені запитання, які, однак, містять певні (неістотні) недоліки, за вміння застосовувати теоретичні положення під час розв’язання практичних задач; 70 – 50 балів – («задовільно») виставляється за слабкі знання навчального матеріалу компонента, неточні або мало аргументовані відповіді, з порушенням послідовності викладення, за слабке застосування теоретичних положень під час розв’язання практичних задач; 49–26 балів – («не атестований» з можливістю повторного складання семестрового контролю) виставляється за незнання значної частини навчального матеріалу компонента, істотні помилки у відповідях на запитання, невміння застосувати теоретичні положення під час розв’язання практичних задач; 25–00 балів – («незадовільно» з обов’язковим повторним вивченням) виставляється за незнання значної частини навчального матеріалу компонента, істотні помилки у відповідях на запитання, невміння орієнтуватися під час розв’язання практичних задач, незнання основних фундаментальних положень.
Рекомендована література: 1. Авіаційне лазерне сканування: навч. посібник / А.В.Бабушка, Х.В.Бурштинська. - Львів: Видавництво Львівської політехніки, 2019. - 116 с.
2. Бурштинська Х.В., Станкевич С.А. Аерокосмічні знімальні системи: Підручник Видавництво НУ ”Львівська політехніка”, 2013.- 376 с.
3. Дорожинський О.Л. Наземне лазерне сканування в фотограмметрії: – Львів: Видавництво Львівської політехніки, 2014.
4. Дорожинський О.Л., Тукай Р. Фотограмметрія: Підручник. – Львів: Видавництво Національного університету “Львівська політехніка”, 2008. – 332 с.
5. Chris Hopkinson, Alain Pietroniro and John W. Pomeroy, editors HYDROSCAN: Airborne laser mapping of hydrological features and resources // Saskatoon, SK., Sept. 22, 2006. – 376 р.
6. Shan J. and C.K. Toth, Eds., 2008. Topographic Laser Ranging And Scanning – Principles and Processing, CRC Press, Taylor & Francis Group, London 590 pp.
Уніфікований додаток: Національний університет «Львівська політехніка» забезпечує реалізацію права осіб з інвалідністю на здобуття вищої освіти. Інклюзивні освітні послуги надає Служба доступності до можливостей навчання «Без обмежень», метою діяльності якої є забезпечення постійного індивідуального супроводу навчального процесу студентів з інвалідністю та хронічними захворюваннями. Важливим інструментом імплементації інклюзивної освітньої політики в Університеті є Програма підвищення кваліфікації науково-педагогічних працівників та навчально-допоміжного персоналу у сфері соціальної інклюзії та інклюзивної освіти. Звертатися за адресою:
вул. Карпінського, 2/4, І-й н.к., кімн. 112
E-mail: nolimits@lpnu.ua
Websites: https://lpnu.ua/nolimits https://lpnu.ua/integration
Академічна доброчесність: Політика щодо академічної доброчесності учасників освітнього процесу формується на основі дотримання принципів академічної доброчесності з урахуванням норм «Положення про академічну доброчесність у Національному університеті «Львівська політехніка» (затверджене вченою радою університету від 20.06.2017 р., протокол № 35).
Технології лазерного сканування
Спеціальність: Геодезія та землеустрій
Код дисципліни: 6.193.06.E.100
Кількість кредитів: 6.00
Кафедра: Фотограмметрія та геоінформатика
Лектор: Старший викладач Грицьків Назар Зенонович
Семестр: 7 семестр
Форма навчання: денна
Завдання: Вивчення навчальної дисципліни передбачає формування у студентів необхідних компетентностей:
Інтегральна компетентність (ІНТ):
Здатність розв’язувати складні спеціалізовані задачі та практичні проблеми геодезії та землеустрою із застосуванням сучасних технологій, теоретичних положень та методів дослідження фізичної поверхні Землі, її форми, розмірів та гравітаційного поля, проведення вимірів на земній поверхні для відображення її на планах та картах, для розв’язання різних наукових і практичних завдань.
Фахові компетентності професійного спрямування (ФКС):
*Вибір методів, засобів та обладнання для виконання геоінформаційних робіт;
*Проведення польових, дистанційних і лабораторних досліджень для отримання геопросторових даних;
*Використання сучасного геоінформаційного програмного забезпечення та обладнання;
* Використання електронних топографо-геодезичних приладів, методів і технологій дистанційного зондування, цифрових моделей, а також глобальних систем позиціонування для геоінформаційного картографування;
*Проводити збір, опрацювання, зберігання, представлення і передачу геопросторових даних.
Результати навчання: 1.Застосовувати методи, обладнання та сучасне геоінформаційне програмне забезпечення для проведення польових, дистанційних і камеральних робіт з отримання та опрацювання геопросторових даних;
2.Розробляти проекти і програми геоінформаційного супроводу, організації та планування геоінформаційних систем і баз даних;
3. Застосовувати геоінформаційні технології і системи для вивчення і управління процесами і явищами навколишнього середовища;
4. Володіти технологією виробництва геоінформаційних продуктів спеціального і комерційного призначення для картографічного виробництва і для інших сфер як інструмента аналізу і підтримки прийняття рішень;
5. Виконувати оперативне картографування, створення анімацій, віртуальних моделей при мультимедійному моделюванні.
Необхідні обов'язкові попередні та супутні навчальні дисципліни: Програмне забезпечення задач геоматики.
Фотограмметрія та дистанційне зондування.
Цифрове аерознімання з БПЛА.
Міждисциплінарний дослідницький проект.
Короткий зміст навчальної програми: В курсі “Технології лазерного сканування” студенти вивчають особливості авіаційного та наземного лазерного сканування з метою отримання точкових хмарних структур, а також додаткову інформацію про земну поверхню та об’єкти на ній.
Лазерне сканування дозволяє отримати великі набори точкових даних, які детально описують об’єкти, а також вимагають специфічних підходів до їх зберігання та опрацювання. Тому основний акцент зроблено на лабораторних заняттях, які дозволяють отримати практичні навики виконання лазерного сканування наземним сканером, вивчити його будову, а також програмне забезпечення для опрацювання як даних наземного, так і авіаційного лазерного сканування.
В теоретичній частині курсу студенти вивчають будову, принцип роботи, класифікацію лазерних сканерів. Детально знайомляться з виробниками апаратури для лазерного сканування та їхніми характеристиками. Також студенти вивчають джерела похибок під час лазерного сканування та методику їх розрахунку.
Опис: Тема 1. Принципи авіаційного лазерного сканування.
Історія розвитку лазерного сканування. Класифікація лазерних сканерів. Принцип роботи авіаційного лазерного сканера. Системні компоненти авіаційного лазерного сканера. Лазерний віддалемір. Методи вимірювання віддалі лазерним віддалеміром. Система позиціонування і орієнтування.
Тема 2. Апаратура авіаційного лазерного сканера.
Типи лазерів. Системи розгортки лазерних сканерів. Сенсори лазерних віддалемірів та їх параметри. Контрольний і записувальний блок. Синхронізація системи. Реєстрація і калібрування даних. Основні виробники апаратури авіаційних топографічних лазерних сканерів. Лазерні сканувальні системи, які встановлюють на БПЛА.
Тема 3. Лазерні батиметричні системи.
Засади батиметричного знімання. Апаратура для батиметричного знімання. Лазерні мультиспектральні системи.
Тема 4. Точність лазерного сканування.
Основні параметри знімання. Чинники, від яких залежить точність лазерного сканування. Оптичні властивості природних та штучних об’єктів. Вплив атмосфери на точність лазерного сканування. Співвідношення сигнал/шум приймальної апаратури. Точність побудови моделі. Заходи безпеки.
Тема 5. Опрацювання даних авіаційного лазерного сканування.
Загальна характеристика програмного забезпечення. Класифікація точок землі. Особливість побудови ЦМР. Класифікація точок рослинності. Класифікація ЛЕП та будівель.
Тема 6. Наземні лазерні сканери.
Статичні наземні лазерні сканери. Загальна класифікація. Основні виробники апаратури. Калібрування наземних лазерних сканерів.
Джерела похибок в наземному лазерному скануванні. Сфери застосування наземних лазерних сканерів. Динамічні наземні лазерні сканери. Опрацювання даних наземного лазерного сканування.
Методи та критерії оцінювання: • письмові звіти з лабораторних та розрахунково-графічної та робіт, усне опитування (40%);
• підсумковий екзамен: письмово-усна форма (60%).
Критерії оцінювання результатів навчання: Розподіл балів у 100-бальній шкалі
Поточний контроль (ПК): 40 балів:
Лаб. р. №1 - 11 балів
Лаб. р. №2 - 11 балів
Лаб. р. №3 - 10 балів
Розрахунково-графічна робота - 8 балів
Підсумковий контрольний захід - 40 балів
Усне опитування - 10 балів
Порядок та критерії виставляння балів та оцінок визначають згідно «Стандарту забезпечення якості освітньої діяльності та вищої освіти СВО ЛП 03.09. Положення про організацію та проведення семестрового контролю результатів навчання студентів».
Порядок та критерії виставляння балів та оцінок: 100–88 балів – («відмінно») виставляється за високий рівень знань (допускаються деякі неточності) навчального матеріалу компонента, що міститься в основних і додаткових рекомендованих літературних джерелах, вміння аналізувати явища, які вивчаються, у їхньому взаємозв’язку і роз витку, чітко, лаконічно, логічно, послідовно відповідати на поставлені запитання, вміння застосовувати теоретичні положення під час розв’язання практичних задач; 87–71 бал – («добре») виставляється за загалом правильне розуміння навчального матеріалу компонента, включаючи розрахунки , аргументовані відповіді на поставлені запитання, які, однак, містять певні (неістотні) недоліки, за вміння застосовувати теоретичні положення під час розв’язання практичних задач; 70 – 50 балів – («задовільно») виставляється за слабкі знання навчального матеріалу компонента, неточні або мало аргументовані відповіді, з порушенням послідовності викладення, за слабке застосування теоретичних положень під час розв’язання практичних задач; 49–26 балів – («не атестований» з можливістю повторного складання семестрового контролю) виставляється за незнання значної частини навчального матеріалу компонента, істотні помилки у відповідях на запитання, невміння застосувати теоретичні положення під час розв’язання практичних задач; 25–00 балів – («незадовільно» з обов’язковим повторним вивченням) виставляється за незнання значної частини навчального матеріалу компонента, істотні помилки у відповідях на запитання, невміння орієнтуватися під час розв’язання практичних задач, незнання основних фундаментальних положень.
Рекомендована література: 1. Авіаційне лазерне сканування: навч. посібник / А.В.Бабушка, Х.В.Бурштинська. - Львів: Видавництво Львівської політехніки, 2019. - 116 с.
2. Бурштинська Х.В., Станкевич С.А. Аерокосмічні знімальні системи: Підручник Видавництво НУ ”Львівська політехніка”, 2013.- 376 с.
3. Дорожинський О.Л. Наземне лазерне сканування в фотограмметрії: – Львів: Видавництво Львівської політехніки, 2014.
4. Дорожинський О.Л., Тукай Р. Фотограмметрія: Підручник. – Львів: Видавництво Національного університету “Львівська політехніка”, 2008. – 332 с.
5. Chris Hopkinson, Alain Pietroniro and John W. Pomeroy, editors HYDROSCAN: Airborne laser mapping of hydrological features and resources // Saskatoon, SK., Sept. 22, 2006. – 376 р.
6. Shan J. and C.K. Toth, Eds., 2008. Topographic Laser Ranging And Scanning – Principles and Processing, CRC Press, Taylor & Francis Group, London 590 pp.
Уніфікований додаток: Національний університет «Львівська політехніка» забезпечує реалізацію права осіб з інвалідністю на здобуття вищої освіти. Інклюзивні освітні послуги надає Служба доступності до можливостей навчання «Без обмежень», метою діяльності якої є забезпечення постійного індивідуального супроводу навчального процесу студентів з інвалідністю та хронічними захворюваннями. Важливим інструментом імплементації інклюзивної освітньої політики в Університеті є Програма підвищення кваліфікації науково-педагогічних працівників та навчально-допоміжного персоналу у сфері соціальної інклюзії та інклюзивної освіти. Звертатися за адресою:
вул. Карпінського, 2/4, І-й н.к., кімн. 112
E-mail: nolimits@lpnu.ua
Websites: https://lpnu.ua/nolimits https://lpnu.ua/integration
Академічна доброчесність: Політика щодо академічної доброчесності учасників освітнього процесу формується на основі дотримання принципів академічної доброчесності з урахуванням норм «Положення про академічну доброчесність у Національному університеті «Львівська політехніка» (затверджене вченою радою університету від 20.06.2017 р., протокол № 35).