Przestrzenne rozwinięcia chmur punktów Podstawy teoretyczne oraz przykłady aplikacyjne

Opis

Przestrzenne rozwinięcia chmur punktów. Podstawy teoretyczne oraz przykłady aplikacyjne

autor: Dąbrowski P. S.

Wydawnictwo Politechniki Gdańskiej

Przedmiotem monografii są przestrzenne rozwinięcia chmur punktów obiektów symetrycznych. Przedstawienie geometrii obiektów w postaci chmur punktów następuje w wyniku przeprowadzenia pomiaru w technologii skaningu laserowego oraz odpowiedniego przetworzenia zapisanych obserwacji. Powstały zbiór danych przestrzennych stanowi szczegółowa i dokładna numeryczna reprezentacje pomierzonych powierzchni obiektu. W skład chmur wchodzą często miliony punktów, co powoduje występowanie trudności interpretacyjnych podczas ich wizualizacji. W szczególny sposób dotyczy to cechujących się regularnością kształtu obiektów symetrycznych. W trójwymiarowej przestrzeni chmury punktów występują wtedy na jednym kierunku pomierzone punkty przedstawiające odrębne części obiektu.

Głównym celem monografii było przedstawienie alternatywnej postaci chmury punktów w takiej formie, która bez utraty dotychczasowej szczegółowości pozwoliłaby na czytelniejsza jej prezentacje i ułatwiła wnioskowanie. Osiągnięcie tego celu polegało w głównej mierze na zastosowaniu odpowiednich metod transformacji współrzędnych punktów z wykorzystaniem metod kartograficznych. Autor bardzo dobrze przedstawił aspekty teoretyczne, które zaaplikował na przykładach praktycznych, tj. obiektach o kształtach symetrycznych. […]

Przedstawione przez Autora opracowanie stanowi istotny wkład w rozwój dyscypliny ILGiT w kontekście opracowania chmur punktów z pomiarów naziemnym skanerem laserowym. Autor trafnie przeanalizował teoretyczne aspekty odwzorowań kartograficznych, bardzo dobrze zaprezentował wyniki badan empirycznych na przykładach praktycznych.

fragment recenzji dr. hab. inż. Czesława Suchockiego, prof. PK,

Politechnika Koszalińska, Wydział Inżynierii Lądowej, Środowiska i Geodezji

SPIS TREŚCI

1. Wstęp….. 5

2. Skaning laserowy jako metoda pozyskiwania danych geoprzestrzennych.. 10

2.1. Ogólna zasada działania skanerów laserowych… 11

2.2. Dokładność skanerów laserowych…. 13

2.3. Chmura punktów jako produkt skanowania laserowego… 15

2.4. Procedura pomiaru terenowego oraz rejestracji i georeferencji

chmur punktów….. 16

3. Odwzorowania kartograficzne….. 22

3.1. Zarys teorii odwzorowań kartograficznych…. 23

3.2. Klasyfikacja odwzorowań kartograficznych….. 28

3.3. Przykłady aplikacyjne wybranych odwzorowań kartograficznych…. 30

3.3.1. Odwzorowanie azymutalne równopolowe Lamberta…. 30

3.3.2. Odwzorowanie walcowe równopolowe Lamberta…… 32

3.3.3. Odwzorowanie walcowe poprzeczne równokątne Lamberta… 34

3.3.4. Odwzorowanie walcowe normalne równokątne Merkatora… 36

3.3.5. Odwzorowanie pseudowalcowe równopolowe Sansona..38

3.3.6. Odwzorowanie walcowe poprzeczne równoodległościowe

Cassiniego–Soldnera…. 39

3.4. Zastosowanie klasycznych odwzorowań kartograficznych

w przestrzennych rozwinięciach chmur punktów….. 41

4. Metody przetwarzania chmury punktów….. 44

4.1. Obecne rozwiązania….. 44

4.2. Pierwotne powierzchnie geometryczne obiektów symetrycznych…. 46

4.3. Przestrzenne rozwinięcia chmur punktów walcowych obiektów

symetrycznych….. 51

4.3.1. Oś konstrukcyjna walcowych obiektów symetrycznych….. 52

4.3.2. Pionizacja chmur punktów pochyłych walcowych obiektów symetrycznych…59

4.3.3. Funkcje odwzorowawcze przestrzennego rozwinięcia chmur punktów walcowych obiektów symetrycznych.. 63

4.3.4. Pochyłość osi konstrukcyjnej a poprawność geometryczna

przestrzennego rozwinięcia chmury punktów walcowych obiektów symetrycznych… 65

4.3.5. Zdefiniowany funkcyjnie przekrój poprzeczny obiektu

symetrycznego…. 69

4.3.6. Zniekształcenia odwzorowawcze walcowego przestrzennego

rozwinięcia chmury punktów…. 72

4.4. Przestrzenne rozwinięcia chmur punktów sferycznych i elipsoidalnych

obiektów symetrycznych….. 83

4.4.1. Parametry geometryczne definiujące sferyczne i elipsoidalne

obiekty symetryczne… 84

4.4.2. Układy współrzędnych krzywoliniowych sferycznych

i elipsoidalnych obiektów symetrycznych..85

4.4.3. Funkcje odwzorowawcze przestrzennego rozwinięcia chmur

punktów sferycznych obiektów symetrycznych…. 89

4.4.4. Funkcje odwzorowawcze przestrzennego rozwinięcia chmur

punktów elipsoidalnych wydłużonych obiektów symetrycznych.. 93

5. Algorytmy metody najmniejszych kwadratów w przestrzennych

rozwinięciach chmur punktów…. 99

5.1. Wpasowanie okręgu w zbiór punktów z zastosowaniem metod

M-estymacji….. 99

5.1.1. Podstawy teoretyczne metod M-estymacji… 100

5.1.2. Test numeryczny…. 105

5.2. Wpasowanie prostej w trójwymiarowej przestrzeni euklidesowej

z zastosowaniem totalnej metody najmniejszych kwadratów… 109

5.2.1. Wpasowanie prostej w zbiór punktów trójwymiarowych… 109

5.2.2. Testy numeryczne….. 113

6. Aplikacje praktyczne metody kartograficznego zobrazowania chmury

punktów…….. 117

6.1. Rozwinięcie na pobocznicę walca – wieża telekomunikacyjna.. 117

6.2. Rozwinięcie na pobocznicę walca – kolejowa wieża ciśnień… 123

6.3. Rozwinięcie na powierzchnię sfery – planetaria…. 131

6.4. Rozwinięcie na powierzchnię elipsoidy wydłużonej – sklepienie

budynku sakralnego…. 139

7. Podsumowanie…… 144

Bibliografia…… 146

Streszczenie w języku polskim….159

Streszczenie w języku angielskim…. 161