حالياً، تُستخدم طرق قياس متنوعة في الأعمال الجيوديسية (Geodetic Works): التصوير الجوي، والمسح بالأقمار الصناعية عبر أنظمة الملاحة العالمية بالأقمار الصناعية (GNSS)، والمسح بمحطات الرصد الشاملة (Total Station)، وطرق القياس المتخصصة. تتميز كل طريقة بخصائصها ومزاياها وعيوبها الخاصة. وغالباً ما يتم استخدام مزيج منها في المشاريع الضخمة لتحقيق أقصى قدر من الكفاءة. سنتناول في هذا المقال أحدث هذه الطرق المتاحة، ألا وهو المسح بالليزر الأرضي (Terrestrial Laser Scanning).

يُستخدم المسح بالليزر الأرضي في مجالات الجيوديسيا والمساحة (Geodesy and Surveying) من أجل:

• إجراء المسوحات الجيوديسية؛
• الرقابة على أعمال البناء والتركيب، وإجراء المسوحات التنفيذية (Executive Surveying)، ومقارنة الكائن الفعلي بالمخطط المشروع؛
• قياس أحجام: التربة المحفورة، ومخازن المواد السائبة (Bulk Material Storage)، وأعمال الحفر والردم.

إجراء المسوحات الجيوديسية

تتمثل الميزة التي لا يمكن إنكارها لنتائج المسوحات التي يتم الحصول عليها عبر المسح بالليزر في طابعها ثلاثي الأبعاد الأساسي. أي أنه بالإضافة إلى المخطط الطوبوغرافي التقليدي مع علامات الارتفاع، من الممكن الحصول على نموذج ارتفاع رقمي (Digital Elevation Model – DEM) عالي التفاصيل، مما يسهل بشكل كبير عمليات التصميم اللاحقة في أنظمة CAD.

يكتسب المسح بالليزر أهمية خاصة في تصميم مشاريع إعادة التأهيل والإصلاح. حيث يتم تبسيط عمليات القياس المعقدة في المنشآت القائمة بشكل كبير عند استخدام المسح بالليزر عالي الأتمتة.

يتميز المسح بالليزر بخاصية القياس عن بُعد (غير التلامسي)، مما يعني أن المساح لا يحتاج إلى التواجد على الأجسام التي يصعب الوصول إليها أو الخطرة، حيث يمكن للماسح الضوئي ثلاثي الأبعاد (3D-scanner) التقاط السطح عن بُعد. يكتسب هذا العامل أهمية قصوى عند مسح المنحدرات المعرضة للانهيارات الأرضية والصخرية، والمناجم المفتوحة، والتضاريس الجبلية بشكل عام، والمنشآت ذات الجداول الزمنية الصارمة لتشغيل الآلات الثقيلة.

الرقابة على المنشآت قيد الإنشاء (أو المكتملة)، ومقارنة الكائن الفعلي بالمخطط المشروع

عند الرقابة على بناء المباني والمنشآت الصناعية والمدنية، والطرق، والسكك الحديدية، والجسور، والأنفاق، يُنصح باستخدام المسح بالليزر. تتمثل الميزة الرئيسية للمسح ثلاثي الأبعاد (3D-scanning) في هذه الحالة في كفاءة البيانات التي يتم الحصول عليها. بالنسبة للمنشآت ذات معدلات البناء العالية، والكثافة المرتفعة، والعدد الكبير من عناصر الرقابة، يصبح من الضروري الاحتفاظ بفريق من المتخصصين لإجراء القياسات بشكل يومي. وبالإضافة إلى التكلفة العالية لمثل هذه الأعمال، يظل العامل البشري أمراً لا مفر منه، مما قد يؤدي إلى تأخير المواعيد النهائية وزيادة تكاليف أعمال البناء. يتيح استخدام المسح بالليزر الأرضي تقليل تأثير العامل البشري بفضل الدرجة العالية من الأتمتة في عملية جمع البيانات.

لبناء نموذج ثلاثي الأبعاد فعلي “كما هو” (As Is) أو “كما بُني” (As-Built) للكائن الخاضع للرقابة في الحالات التي لا تكون فيها عناصر الرقابة عبارة عن نقاط مفردة، بل مئات أو آلاف المعلمات الهندسية، يكون من المفيد استخدام المسح بالليزر. وفقاً لهذا النموذج، وبدقة عالية تتوافق مع الواقع، يمكن إجراء القياسات في ظروف مكتبية مريحة، دون الحاجة إلى السفر إلى الموقع. وغالباً ما يكون قياس بعض المعلمات على الكائن الحقيقي مستحيلاً ببساطة، بينما يمكن استخراجها من النموذج الافتراضي في ثوانٍ.

يتمثل أحد الجوانب المهمة في الدرجة العالية من الأتمتة في معالجة بيانات المسح. فمن الممكن، على سبيل المثال، إنشاء مجموعة من المقاطع العرضية على فترات تبلغ ٢٠ متراً، أو ٢ متر، أو ٢٠ سم على النموذج الممسوح ضوئياً لكائن خطي؛ حيث يحدد المشغل الفاصل الزمني فقط، ويتم إنشاء المقاطع تلقائياً ولا تتطلب سوى مزيد من المعالجة اللاحقة.

قياس الأحجام: التربة المحفورة، ومخازن المواد السائبة، وأعمال الحفر

أثناء أعمال الحفر، يصعب أحياناً حساب حجم التربة التي تم نقلها فعلياً. تنجح القياسات التشغيلية باستخدام الماسح الضوئي بالليزر في إنجاز هذه المهمة. فمن خلال التسجيل الدقيق للتضاريس الدقيقة للسطح، يحدد الماسح حجم التربة المحفورة/المكدسة والمواد السائبة.

في حالة الطبيعة الدورية للأعمال، تتاح إمكانية مقارنة نماذج الارتفاع الرقمية (DEMs) لفترات زمنية مختلفة. في هذه الحالة، لا يتم حساب حجم المواد المنقولة فحسب، بل يتم أيضاً إجراء رسم خرائط (Mapping) لتحديد موقع التغييرات التي حدثت. يمكن أن يؤدي استخدام المسح بالليزر لقياس حجم المواد السائبة في المستودعات إلى زيادة دقة النتيجة النهائية بشكل كبير.

تنسيق النتيجة النهائية

عند الانتهاء من العمل، يمكن تسليم المواد التالية للعميل:

• مخطط طوبوغرافي للتضاريس بمقاييس ١:١٠٠٠، ١:٥٠٠ وأكبر؛
• نموذج ارتفاع رقمي (DEM) بتنسيقات DWG, DGN, STL, OBJ, VRML, X3D, U3D, PLY؛
• نموذج نقطي (سحاب النقاط – Point Cloud)؛
• مجموعة من القياسات المتنوعة في شكل جدولي (الإحداثيات، المسافات، أنصاف الأقطار، المساحات، الأحجام، المنحدرات، إلخ)؛
• خريطة انحرافات الكائن الحقيقي عن المخطط المشروع؛
• نموذج ثلاثي الأبعاد في بيئة تفاعلية (“Wanderer”)، أو مقطع فيديو مع جولة افتراضية؛
• تقرير عن الأعمال المنجزة، بما في ذلك تقرير عن إنشاء شبكة المسح، وتقرير عن الإسناد الجغرافي (Georeferencing)، وتقرير عن فحص الدقة.

خدمات المسح بالليزر

تمتلك شركة Trimetari Consulting خبرة واسعة في تطبيق تقنيات المسح بالليزر في مجالات المساحة والتعدين. تتوفّر معلومات حول بعض المشاريع المنجزة في قسم المشاريع. للحصول على قائمة مراجع كاملة تؤكد مؤهلات الشركة، أو لطلب خدمات المسح بالليزر، أو للاستفسار عن تكلفة المسح بالليزر، يُرجى التواصل معنا عبر صفحة اتصل بنا.