Sammenlikning av produksjonsløyper for kombinert bruk av mobil- og bakkebasert laserskanning.

Abstract

Sammendrag: Det blir i dag brukt en rekke laserskannesystemer for innendørs laserskanning med ulike egenskaper og bruksområder. Stasjonære laserskannere (TLS) kan oppnå svært god nøyaktighet, men dette kommer ofte på bekostning av tid og effektivitet. Mobile laserskannere (MLS) kan ansees som effektive og økonomisk gunstige skannere da de kan samle store mengder data på kort tid. Til tross for en svært effektiv datainnsamling kan dette gå på bekostning av oppnådd nøyaktighet. Oppgavens formål er å undersøke ulike produksjonsløyper med kombinert bruk av MLS og TLS. Ved å sammenligne resultater fra analysen ser man hvilken produksjonsløype som gir best mulig resultat sett i forhold til effektivitet og arbeidsmengde.

For å fremskaffe et datagrunnlag til undersøkelse av problemstillingen bestemte gruppen seg for å skanne deler av H-bygget på NTNU Gjøvik. Ved å studere tegninger av bygget og foreta befaringer kunne metoden planlegges. På denne måten ble skanneomfang, plassering av targets, etablering av fastmerker, og utførelse av polygondrag bestemt. Under planleggingsfasen ble det også utarbeidet lister over hvilke datasett fra de ulike instrumentene som var nødvendig for analysen. Plan for analysen kunne utarbeides etter ferdigstilling av alle enkeltpunktskyer og sammensatte grupperinger (bundles).

Feltarbeidet består av å etablere fastmerker, innmåling av targets, og skanning. Fastmerker etableres med CPOS og totalstasjonsmålinger, og koordinater på targets settes med utjevnede polygondragsmålinger. Skanning av referansepunktsky ble gjort med TLS; Leica RTC360 og skanning av punktskyer for analyse ble gjort med MLS; NavVis VLX.

Referansepunktskyen registreres med en bundle error på 0,0016m og representerer en slags «fasit» som resultater fra analysen sammenlignes mot. I tillegg til referansepunktsky, registreres TLS-punktskyer som skal representere TLS-data i utvalgte områder. Under analysen settes ulike produksjonsløyper opp imot hverandre hvor man sammenligner oppnådd nøyaktighet ved registrering i form av RMSE (Root mean square error). For å utføre analysen brukes 9 punktskyer hvorav 5 er skannet MLS og 4 er skannet med TLS. Det blir analysert 11 produksjonsløyper totalt. Kvaliteten for registreringene gis av den gjennomsnittlige M3C2-distansen mellom registrert MLS- og TLS-punktsky sett imot referansepunktskyen.

11 verdier for M3C2-distansen settes i system, der alle kombinasjoner blir sortert etter antatt krav til forarbeid relatert til targets. Ved å sortere resultatene på denne måten kan man vekte oppnådd kvalitet på registreringen opp mot effektivitet, for å se hvilke produksjonsløyper som gir det beste av begge deler. Etter tolkning av resultatene gitt av de ulike registreringskombinasjonene, er det landet på to produksjonsløyper som vi mener kan bistå til en mer «optimal» arbeidsflyt: - Produksjonsløype bestående av ikke-georefererte TLS-punktskyer, registrert mot georefererte MLS-punktskyer. - Produksjonsløype bestående av ikke-georeferert MLS-punktsky registrert mot georefererte TLS-punktskyer.

Today, several different laser scanning systems are used for indoor laser scanning with different properties and area of uses. Terrestrial laser scanners (TLS) may achieve great accuracy, but this can come at a cost of time and efficiency. Mobile laser scanners (MLS) are seen as an efficient tool as they are cost-effective and can collect large amounts of data in a short amount of time. Although they are effective tools for collecting data, they are not as accurate. The purpose of the thesis is to investigate different production pathways with combined use of TLS and MLS. By comparing results from the analysis, one sees which production pathway gives the best possible result in terms of workload and efficiency.

To obtain a data basis for investigating the problem, the group decided to scan parts of the H-building at NTNU Gjøvik. By studying drawings of the building and making inspections, the method could be planned. This way, the scope of scanning, placement of targets, establishment of benchmarks, and execution of traverse were determined. During the planning phase, lists were also prepared of which datasets from the various instruments were necessary for the analysis. A plan for the analysis could be prepared after completion of all single pointclouds and bundles.

The fieldwork consists of establishing survey benchmarks, target acquisition, and laser scanning. Survey benchmarks are established with CPOS and total station measurements, and target coordinates are aquired by doing traverse and adjustment calculations. Scanning of reference point cloud was done with TLS: Leica RTC360 and scanning of point clouds for analysis were done with MLS: NavVis VLX . The reference point cloud is registered with a bundle error of 0.0016m and represents a benchmark as a standard of comparison against which results from the analysis are compared. In addition to the reference point cloud, TLS point clouds are registered to represent TLS data in selected areas. During the analysis different production pathways are set up against each other where one compares the achieved accuracy when registering in the form of RMSE (Root mean square error). To perform the analysis, 9 point clouds are used, of which 5 are scanned with TLS. A total of 11 production pathways are analyzed. The quality of the registration is given by the average M3C2-distance between the registered MLS- and TLS-point clouds, and the reference point cloud.

11 values for the M3C2-distance are put in system, where all combinations are sorted by their expected need for preparation work related to the use of targets. By sorting the results in this way, the quality and efficiency may be weighed against each other to find the production pathways that gives the best of both. By interpreting the results given by the different combinations of registration, we find that there are two production pathways that may assist in creating a more “optimal” workflow: - A production pathway consisting of non-georeferenced TLS-point-clouds, registered with georeferenced MLS-point-clouds - A Production pathway consisting of a non-georeferenced MLS-point-cloud, registered with georeferenced TLS-point-clouds.