Diskussion och slutsatser

I studien av modellnoggrannheten för de tre objektmodellerna undersöktes avvikelsen i objektens riktningar, positionsavvikelse i testpunkter på de plana ytorna, avvikelse av diametermått på de cylindriska objekten och avvikelse för hörnets position. Utifrån resultaten ser man att HDS 3000-modellen hade bäst medelvärde på avvikelserna i tre av dessa fyra fall. Endast i undersökningen med testpunkterna fick HDS 4500 high-modellen bättre värde. Fem av nio objekt modellerades utifrån flest laserpunkter i HDS 3000-objektmodellen och detta kan ha påverkat resultatet. Övriga fyra objekt modellerades dock baserade på flest punkter i HDS 4500 highest-modellen, men resulterade inte i lägst medelvärde av avvikelserna för någon av de fyra undersökningarna. Utifrån detta kan man alltså inte dra slutsatsen att desto fler punkter av ett objekt desto bättre anpassning blir det av modellen. Man hade behövt lägga ner lite extra arbete för att ha baserat modelleringarna från respektive skanning utifrån exakt samma område på objektet och samma antal punkter. För att ha fått samma punkttäthet på objekten vid olika skanningar hade man behövt beräkna punkttätheten för olika upplösningssteg och avstånd och anpassat inställningarna innan skanningen genomfördes. Det bör även tilläggas att vid undersökningen av planens förskjutning togs ingen hänsyn till lutningens inverkan.

Resultaten visar även att HDS 3000-modellen har fått lägst standardavvikelse i alla fyra fallen. Det bör även påpekas att Leica HDS 4500 påkallade att det var dags för kalibrering av instrumentet och det är oklart om det kan ha påverkat resultatet.

Jämförelsen av objektmodellerna baserade på skanningar med Leica HDS 4500 i olika upplösningar (high och highest) visar att samtliga objekt har modellerats från flest punkter i HDS 4500 highest-modellen, men endast i två fall har HDS 4500 highest-modellen fått lägst medelvärde på avvikelserna. I tre av fallen har den objektmodellen fått lägst standardavvikelse. Utifrån detta kan man konstatera att bara för att man skannar med en högre punkttäthet så behöver inte resultatet garanterat bli så mycket bättre. Kan det vara så att man får högre punkttäthet på bekostnad av noggrannheten? Vid mätning med totalstation kan man göra avståndsmätningar med inställningen ”tracking” vilket ger snabbare mätningar, men med sämre noggrannhet. Det finns dock ingen information i specifikationen för Leica HDS 4500 om att skanning med highest skulle ge en sämre noggrannhet än skanning med en glesare punkttäthet. Mer information om tekniken bakom skanning med olika upplösningar är nödvändig för att undersöka saken vidare. Vid studien av diametrarna på de cylindriska objekten visas att minsta felet för HDS 3000-modellen var -1 mm, -1 mm för HDS 4500 high-3000-modellen och -2 mm för HDS 4500 highest-modellen. Vid jämförelse av dessa resultat med Staigers (2003) undersökning av noggrannheten vid skattning av cylindrar med laserskanner Leica HDS 4500 ser man att resultaten i detta examensarbete erhöll sämre värden. Staiger fick resultatet att maximal avvikelse för skattningen av radier var 0.6 mm. Inte ens de bästa diameterskattningarna i detta arbete var så bra. En förklaring till detta kan vara att cylindrarna i Staigers undersökning var betydligt större, de hade en diameter på cirka 1.2 m och var cirka 5 m långa.

51

Ovan omskrivna resultat erhölls då kontrollmodellen ansågs vara felfri och man bör ha i åtanke att även denna är behäftad med vissa fel. Den beräknade noggrannheten för objektpunkterna var cirka 1.4 mm. Genom att mäta med en ännu noggrannare totalstation och med fler överbestämningar så skulle noggrannheten kunna bli något bättre. Även vid modelleringen av kontrollmodellen fanns avvikelser mellan punkter och det modellerade objektet om än väldigt låga.

För de övriga undersökningarna kan resultaten sammanfattas som följande. Det kan konstateras att målytornas kulör har en viss påverkan på mätning med de aktuella laserskannrarna då färgen utgörs av laserns komplementfärg. Grön laser verkar släckas ut delvis i röd målyta och vice versa. Detta var dock bara en inledande undersökning som visar att det kan vara intressant att undersöka saken vidare. Tidsåtgången för en skanning beror förutom på instrument och punkttäthet även på datorns prestanda, program och version samt för eventuella inställningar för antalet punkter som ska importeras automatiskt.

Båda laserskannrarna som har använts i den här undersökningen levereras av Leica Geosystems, specifikationerna ser i stort sett likadana ut, men det finns skillnader. Detaljer saknas för Leica HDS 3000, såsom vilken reflektivitet ytan som gett beskriven modellnoggrannheten har. Dessa uppgifter beskrivs för Leica HDS 4500, om än med ett förbehåll om att noggrannheten beror på metoden. Det står även att mätningen gjorts med instrumentets grundinställningar (default-mode), men det förklaras inte vilka inställningar det är. Det är en snårskog att utläsa likvärdiga parametrar ur instrumentspecifikationerna, till och med från samma leverantör. Jag samtycker med Staiger (2005) om att instrumentspecifikationerna för laserskannrar ska omfatta noggrannheten på modellnivå. Detta motiveras av att mätningen inte är överbestämd för enstaka punkter med TLS. Dessutom används mycket av data insamlat med laserskanning för att skapa modeller av geometriska element och det är modellnoggrannheten som är av störst intresse. För en strävan mot likvärdiga instrumentspecifikationer i framtiden kanske det vore en idé att alla laserskanningsinstruments prestanda undersöktes genom likvärdiga mätningar mot referensobjekt och instrumentens noggrannhet presenterades med samma parametrar.

Det vore intressant om det kunde utvecklas en automatisk viktning av skannade targets. Vikten kunde till exempel bero på avståndet mellan skanner och target. Dessutom kunde viktningen justeras av mätningsingenjören beroende på infallsvinkeln till varje target. Slutsatserna för detta examensarbete kan sammanfattas som följande.

∗ Modellen utifrån laserdata insamlat med Leica HDS 3000 stämde bäst överens med kontrollmodellen i de flesta undersökta avseenden. Den hade dessutom lägst standardavvikelse, det vill säga minst brus i samtliga fyra fall.

∗ Jämförelsen mellan objektmodellerna från Leica HDS 4500 high- respektive highest-mätningarna visade att en glesare punkttäthet inte behöver betyda att det ger ett sämre resultat.

∗ Målytans kulör har en viss inverkan på intensiteten av den reflekterade lasersignalen, en kulör i laserns komplementfärg ger sämre reflektans.

∗ Flera faktorer påverkar tiden det tar att skanna med Leica HDS 4500; punkttäthet, använd programvara och version samt datorns prestanda.

52

8.2 Fortsatta arbeten

- Det vore intressant att göra en liknande undersökning som Zamecnikova och Kopacik gjorde (Zamecnikova och Kopacik, 2006), men att låta flera olika instrument mäta referensobjekt och jämföra instrumentens modellnoggrannhet. Man skulle även kunna mäta andra objekt med väl kända dimensioner, såsom rör och liknande.

- Utveckla undersökningen av tidsåtgång för mätning med samma skanner men med olika program. Likt detta examensarbete som snuddade vid en jämförelse av programmen Z+F Laser control och Cyclone Scan control. Det vore intressant att testa de senaste versionerna av dessa program på samma dator. Man skulle även kunna undersöka hur väl datorer med olika prestanda fungerar med respektive program i avseende av tidsåtgång vid skanning och inläsning av data.

- I detta examensarbete gjordes endast en inledande undersökning av påverkningsgraden av målytans kulör och det vore intressant att göra en mer noggrann testmätning. Studien skulle kunna omfatta fler nyanser av kulörerna och övriga störande moment skulle begränsas. Mätningen borde kanske göras i mörker för att inte eventuella reflexer från ljuskällor skulle påverka resultatet. Skanning med olika instrument skulle även kunna göras med samma punkttäthet så att en jämförelse av antalet träffar/punkter inom ett bestämt område kunde göras. Området kunde till exempel begränsas med en polygon och antalet träffpunkter på olika färgnyanser och för olika skanningar inom samma polygon kunde jämföras.

- Undersöka hur mycket avståndet till mätobjektet påverkar genom att skanna samma objekt på olika avstånd.

- Studera hur yttre ljuskällor påverkar skanningen, till exempel genom att skanna kontorsrum med tända respektive släckta ljuskällor. Undersök om lamparmaturen hamnar geometriskt på samma ställe.

- Undersöka hur terrestra laserskannrar påverkas av skanning i dimmiga eller dammiga miljöer.

53

REFERENSER

Amberg Technologies, 2008. E-mailkommunikation med Christine Lechner och Christian Waldvogel, Amberg Technologies AG.

Egeltoft, T., 2003. Geodetisk mätningsteknik. KTH TRITA-GEOFOTO 1996:16. Kungliga Tekniska Högskolan, Institutionen för Geodesi och Fotogrammetri, Stockholm.

Fröhlich, C. and Mettenleiter, M., 2004. Terrestrial laser scanning – new perspectives in 3D surveying. Proceedings of the ISPRS working group VIII/2 “Laser-Scanners for Forest and Landscape Assessment”. Freiburg, Germany, October 3-6. International archives of photogrammetry, remote sensing and spatial information sciences, vol XXXVI – 8/W2.

http://www.isprs.org/commission8/workshop_laser_forest/FROEHLICH.pdf (2008-02-01)

Harrie, L., 2005. Lecture notes in GIS Algorithms, GIS Centre and Department of Physical Geography and Ecosystem Analysis, Lund University, Sweden.

Hedin, F., Klasén, K., 2003. Terrestrial Laser Scanning: An investigation of 3D CAD Model Accuracy. Examensarbete hos institutionen för Infrastruktur KTH, Stockholm, maj 2003. TRITA-INFRA EX 03-046. (Handledare: Anders Boberg)

Lantmäteriverket, 1996. HMK, Handbok till mätningskungörelsen, Geodesi, detaljmätning. Lantmäteriverket, Gävle.

Leica Geosystems, 2003a (2003-06-30). Leica TPS1100 Professional series, TPS1100 Series Instrument Brochures.

http://www.leica-geosystems.com/corporate/en/support/lgs_page_catalog.htm?cid=2103(2008-02-01)

Leica Geosystems, 2003b. Press release Leica HDS3000 24 September 2003. http://www.leica-geosystems.com/hds/en/lgs_5604.htm?id=980 (2008-01-25)

Leica Geosystems, 2004. Press release Leica HDS4500 2 July 2004. http://www.leica-geosystems.com/hds/en/lgs_5604.htm?id=988 (2008-01-25)

Leica Geosystems, European office, 2005. HDS Training manual, 4 Day HDS 3000 and Cyclone 5.3 Training. Kurslitteratur. Leica Geosystems HDS LLC, European office, München.

Leica Geosystems, 2007a. Software manual, Cyclone 5.8.pdf. Leica Geosystems, 2007b. Cyclone version 5.8, User Manual. Leica Geosystems, 2008.

Instrumentbilder av Leica HDS 3000 och 4500.

http://www.leica-geosystems.com/corporate/en/solutions/engineering/lgs_5574.htm (2008-02-01)

http://www.leica-geosystems.com/corporate/en/solutions/engineering/lgs_5572.htm (2008-02-01)

Instrumentspecifikationer för Leica HDS 3000 och 4500.

http://www.leica-geosystems.com/corporate/en/ndef/lgs_6506.htm (2008-01-25)

http://www.leica-geosystems.com/media/new/product_solution/HDS4500_25m_and_53m.pdf

54

Leica, 2007. E-mailkommunikation med Peter Glueck, Marion Grosse-Elshoff, Anja Hildenbrand och Ulf Karnagel, Leica Geosystems AB.

Reshetyuk, Y., 2006a. Investigation and calibration of pulsed time-of-flight terrestrial laser scanners. Licentiatuppsats i geodesi, KTH Arkitekture och infrastruktur, Stockholm, Sverige. TRITA-TEC-LIC 06-003.

http://www.infra.kth.se/geo/ (2008-02-01)

Reshetyuk, Y., 2006b. Introduction to laserscanning. Kurslitteratur. Kungliga tekniska högskolan (KTH), Stockholm.

SBG (Svensk Byggnads Geodesi), 2007. Geo version 2007.04.557d, User Manual. Staiger, R., 2003. Terrestrial Laser Scanning Technology, Systems and Applications. 2nd

FIG Regional Conference, Morocco, December2-5.

www.fig.net/pub/morocco/proceedings/TS12/TS12_3_staiger.pdf (2008-02-01)

Staiger, R., 2005. The Geometrical Quality of Terrestrial Laser Scanners (TLS). FIG Working Week 2005 and GSDI-8, Egypt, April 16-21.

http://www.fig.net/pub/cairo/papers/ts_38/ts38_05_staiger.pdf (2008-02-01)

Statens strålskyddsinstitut, 2007. Information om laser.

http://www.ssi.se/Laser/Laser.html?MenueType=1&Menu2=Laser (2008-02-04)

Swede Track System (2004), last updated 2007-01-17. Some Theory behind Obstacle Detection, 9. Scanning Problems with LADAR.

http://www.swedetrack.com/obstact.htm#9 (2007-09-14)

Thiel, K.-H. and Wehr, A., 2004. Performance capabilites of laser scanners – an overview and measurement principle analysis. Proceedings of the ISPRS working group VIII/2 “Laser-Scanners for Forest and Landscape Assessment”. Freiburg, Germany, October 3-6. International archives of photogrammetry, remote sensing and spatial information sciences, vol XXXVI – 8/W2.

http://www.isprs.org/commission8/workshop_laser_forest/THIEL.pdf (2008-02-01)

Worboys, M. och Duckham, M., 2004. GIS - A Computing Perspective, second edition. CRC Press LLC, Boca Raton, Florida, USA.

Zamecnikova, M. och Kopacik, A., 2004. Testing of Terrestrial Laser Systems. INEGO 2004 and FIG Regional Central and Eastern European Conference on Engineering Surveying, Bratislava, Slovakia, November 11-13.

http://www.fig.net/pub/bratislava/papers/ts_02/ts_02_zamecnikova_kopacik.pdf (2008-02-01)

Zamecnikova, M. och Kopacik, A., 2006. Terrestrial laser system testing using reference bodies. 3rd IAG/12th FIG Symposium, Baden, May 22-24.

http://www.fig.net/commission6/baden_2006/PDF/LS2/Zamecnikova.pdf (2008-02-01)

Zoller + Fröhlich, 2008a. Bild.

http://www.zf-laser.com/e_bildgebende.html (2008-02-01)

Zoller + Fröhlich, 2008b. E-mailkommunikation med Neil Cocker, Zoller + Fröhlich UK Ltd.

55

APPENDIX A

MATLAB-program för beräkning av vinkel mellan två vektorer.

57

APPENDIX B

Sammanfattning av felparametrar från modellering i Cyclone och rör 2 i kontrollmodellen modellerat i NLREG.