En jämförelse mellan TLS och UAV-fotogrammetri840163/FULLTEXT01.pdfISRN UTH-INGUTB-EX-B 2015/10-SE Examensarbete 15 hp Juni 2015 En jämförelse mellan TLS och UAV-fotogrammetri

ISRN UTH-INGUTB-EX-B 2015/10-SE

Examensarbete 15 hpJuni 2015

En jämförelse mellan TLS och UAV-fotogrammetri Inmätning av hårdgjorda ytor

Richard PaakkonenLucas Cedergren

ii

ISRN UTH-INGUTB-EX-B 2015/10-SE

Examensarbete 15 hpJuni 2015

En jämförelse mellan TLS och UAV-fotogrammetri Inmätning av hårdgjorda ytor

Richard PaakkonenLucas Cedergren

DennarapportärframställdvidInstitutionenförteknikvetenskaper,UppsalaUniversitet,2015TrycktvidPolacksbackensRepro,UppsalaUniversitet

CopyrightLucasCedergrenochRichardPaakkonenInstitutionenförteknikvetenskaper,UppsalaUniversitet

iv

Teknisk- naturvetenskaplig fakultet UTH-enheten Besöksadress: Ångströmlaboratoriet Lägerhyddsvägen 1 Hus 4, Plan 0 Postadress: Box 536 751 21 Uppsala Telefon: 018 – 471 30 03 Telefax: 018 – 471 30 00 Hemsida: http://www.teknat.uu.se/student

Abstract

Comparison between TLS and UAV-aidedphotogrammetry of paved surfaces

Lucas Cedergren och Richard Paakkonen

At present day there are several different methods for measuring of paved surfaces.The most common methods today are measuring with a total station, the GlobalNavigation Satellite System (GNSS) and terrestrial laser scanning (TLS). Recently thedevelopment of unmanned aerial vehicles, known as drones, has increasedexponentially and today there are several ways of using drones for measuring surfacesby photographing and laser scanning.

This thesis contains a comparison between the methods terrestrial laser scanning(TLS), and unmanned aerial vehicle photogrammetry (UAV). The measurements havebeen applied on two different test surfaces, one of asphalt and one of gravel. Thepurpose of the comparison is to investigate whether the airborne photogrammetry isequivalent accurate in its height levels as the terrestrial laser scanning. For thecomparison to be more extensive, these two methods have not only been comparedin precision but also in the areas of ease of use and economy.

The precision was analyzed by comparing the height levels in randomly placed controlpoints on the test surfaces. This has been made possible by the creation of terrainmodels of test surfaces in the software Geo where a surface scan of the models havebeen implemented. With the help of surface control the height deviations in thecontrol points have been calculated and from these deviations the precision of theairborne photogrammetry has been evaluated. The ease of use has been analyzedbased on observations made and information gathered from experienced consultantsfor each technology. For the economic aspect the costs for each measurementmethod has been presented to get an overall picture of each measurement methodcosts.

The work has been carried out on behalf of the consulting firm Bjerking AB. The goalis to be able to provide Bjerking with a recommendation for which technology is bestsuited for measuring of paved surfaces.

The results of the survey show that the UAV varies by a mean of 11 mm on thesurface of gravel and 2 mm on the surface of the asphalt. The final recommendationgiven is that the UAV is preferred for measurement of asphalt roads, because sincethe precision is equivalent to TLS, the method is safer for use in traffic and more timeefficient.

ISRN UTH-INGUTB-EX-B-2015/10-SEExaminator: Caroline ÖhmanÄmnesgranskare: Adam AnderssonHandledare: Mathias Andersson

vi

SAMMANFATTNING

Detfinns idagsläget flertaletolikametoderför inmätningavhårdgjordaytor.Devanligaste metoderna idag är inmätning med totalstation, Global NavigationSatellite System (GNSS) och terrester laserskanning (TLS). På senare tidutvecklingen för obemannade flygfarkoster, så kallade drönare, ökatexplosionsartatochdetfinnsidagflertaletsättattmedhjälpavdrönarteknikfotaochskannaavytor.

Detta examensarbete innehåller en jämförelse mellan metoderna terresterlaserskanning(TLS)ochobemannadflygburenfotogrammetri(UAV).Mätningarnahargjortspåtvåolikatestytor,denenaavasfaltochdenandraavgrus.Syftetmedjämförelsen är att undersöka om den flygburna fotogrammetrin är likvärdigtnoggrannihöjdledsomdenterrestralaserskanningen.Förattjämförelsenskabliutförligarehardessatvåmätmetoderintebarajämförtsiprecisionutanäveninomområdenaanvändarvänlighetochekonomi.

Precisionen har analyserats genom att jämföra höjdnivåerna i slumpvis utsattakontrollpunkter på testytorna. Detta har gjorts möjligt genom skapande avterrängmodeller av testytorna i programvaran Geo där en ytkontroll mellanmodellerna har genomförts. Med hjälp av ytkontrollen har höjdavvikelserna ikontrollpunkterna beräknats och utifrån avvikelserna har precisionen av denflygburna fotogrammetrin utvärderats. Användarvänligheten har analyseratsutifråndemätningarsomgjortssamtgenomfrågeställningartillerfarnakonsulterinomrespektiveteknik.Urdenekonomiskaaspektenharomkostnadernaförvarjemätmetodredovisatsförattfåenövergripandebildavvarjemätmetodskostnad.

ExamensarbetetharutförtspåuppdragavkonsultföretagetBjerkingAB.Måletäratt efter undersökningen kunna ge en rekommendation till Bjerking för vilkentekniksomlämparsigbästvidinmätningavhårdgjordaytor.

ResultatetfrånundersökningenvisarattUAV:navvikermedettmedelvärdepå11mmpåytanavgrusoch2mmpåytanavasfalt.Denslutgiltigarekommendationensom ges är att UAV:n är att föredra vid inmätning av asfaltsvägar eftersomprecisionen är likvärdig med TLS, metoden är säker att använda vid trafik ochomkostnadernaärlägreänTLS:n.

Nyckelord:Examensarbete,terresterlaserskanning,UAV,flygburenfotogrammetri,digitalterrängmodell,mätteknik

vii

viii

ix

FÖRORD

Detta examensarbete är den avslutande delen i Högskoleingenjörsprogrammet ibyggteknik, Uppsala Universitet. Vi vill rikta ett stort tack till vår handledareMathias Andersson på Bjerking AB i Uppsala som bidragit med kunskap,vägledningochnödvändigutrustningförattmöjliggöraarbetet.VivilläventackaJohanLindqvist frånSwescanABsomägnat tidåtvåratarbeteochbidragitmedflygutrustningen. Slutligen vill vi tacka Adam Andersson som haft rollen somämnesgranskarefrånUniversitetetssida.

Uppsala,juni2015

RichardPaakkonenLucasCedergren

x

xi

INNEHÅLL

1INLEDNING............................................................................................................................11.1 Bakgrund..............................................................................................................................11.2 Avgränsning.........................................................................................................................21.3 Mål...........................................................................................................................................21.4 Syfte........................................................................................................................................21.5 Definitionavbegrepp.......................................................................................................3

2 TEORI.................................................................................................................................52.1 Totalstation..........................................................................................................................52.2 Terresterlaserskanning(TLS).....................................................................................52.3 Obemannadflygburenfotogrammetri(UAVFG)...................................................72.4 Geo..........................................................................................................................................92.5 Statistik.................................................................................................................................9

3 METOD............................................................................................................................113.2 Metodbeskrivning..........................................................................................................113.2.1 Precision......................................................................................................................................113.2.2 Användarvänlighet..................................................................................................................123.2.3 Ekonomi.......................................................................................................................................12

3.3 Fältstudie...........................................................................................................................123.4 MätningmedTLS............................................................................................................133.4.1 Yta1...............................................................................................................................................133.4.2 Yta2...............................................................................................................................................13

3.5 MätningmedUAVFG.....................................................................................................133.6 Slumpandeavkontrollpunkter.................................................................................16.............................................................................................................................................................183.7 Bearbetningavpunktmoln.........................................................................................183.7.1 Scene..............................................................................................................................................183.7.2 GlobalMapper...........................................................................................................................193.7.3 Geo..................................................................................................................................................19

3.8 Ekonomi.............................................................................................................................21

4. RESULTAT......................................................................................................................234.1 Precision............................................................................................................................234.2 Användarvänlighet.........................................................................................................264.2.1 UAV.................................................................................................................................................264.2.2 TLS..................................................................................................................................................26

4.3 Ekonomi.............................................................................................................................274.3.1 KostnadUAVFG........................................................................................................................274.3.2 KostnadTLS................................................................................................................................27

5 ANALYS&DISKUSSION.............................................................................................295.1 Precision............................................................................................................................295.2 Användarvänlighet.........................................................................................................295.3 Ekonomi.............................................................................................................................305.4 Felkällor.............................................................................................................................305.4.1 TLS..................................................................................................................................................315.4.2 UAV.................................................................................................................................................31

xii

6 SLUTSATS.......................................................................................................................33

7 REFERENSER.................................................................................................................35

BILAGOR

Bilaga 1 Sammanställning av slumpade kontrollpunkter på yta 1

Bilaga 2 Sammanställning av slumpade kontrollpunkter på yta 2

Bilaga 3 Frågeformulär gällande ekonomi

1

1 INLEDNING

1.1 Bakgrund Vidnybyggnationerochanläggningsarbetenärdetavstorviktattmarkensochdeomgivandeytornasterrängärkändförattbyggnationenshöjderskablikorrekta.Föratt tydligt illustreraettområdes terrängkanendigital terrängmodell (DTM)skapas.MedDTMmenasen3‐dimensionelldigitalavbildningavmarkenochdesshöjdnivåer. En DTM är mycket användbar vid olika volymberäkningar. Videxempelvisschaktningav jordmaterial förenvägbyggnationellervidförflyttningavfyllnadsmaterialfrångrustagkanmedhjälpavenDTMvolymernapådemassorsom skall transporteras beräknas. Ytterligare ett område som en DTM kananvändas inomärvägprojekteringdärmodellenanvändssomunderlag förytansegenskaper.

Det finns i dagsläget flertalet olika metoder för att få fram en DTM. De olikametoderna har olika för och nackdelar. De kan skilja sig åt i noggrannhet,användarvänlighet,användningsområdeochkostnad.Någraavdagensmetoderförframtagning av en DTM är inmätning med totalstation, laserskanning (TLS),obemannad flygburen fotogrammetri (UAV FG) och Global Navigation SatelliteSystem(GNSS).(Persson.E&Sjöwall.F,2012)

Dennarapport har fokuseratpåmetodernaTLSochUAVFG.Tidigarerapporterochstudierhargjortspådebådamätmetoderna,men idettaexamensarbeteharundersökningen inriktat sig på att visa höjdskillnader som kan uppstå mellanmätmetodernapå hårdgjorda ytor.Detta ärnågot som inte undersökts eftersomtoleranskraven för vägbyggnad av hårdgjorda ytor är höga och flygburenfotogrammetri oftast används för mer översiktliga mätarbeten som exempelviskartritandeochövergripandevolymberäkning.

FöretagetBjerking använder sig idag avTLS vid inmätning i flera olika typer avprojekt,somexempelvisinmätningaravhus,vindsutrymmenochmarkytor.Deharäven använt sig av flygburen fotogrammetri vid inmätning av volymer avgrustäktermenaldrigpåhårdgjordaytorsomexempelvisasfalt.HårdgjordaytorärfrämstintressantavidvägbyggnadochförattmätningenskabligodkändärdetTrafikverketstoleranskravvadbeträffarmaximalhöjdavvikelsesområder.Närenny väg ska ansluta till en befintlig väg är det viktigt att ha kännedom omhöjdskillnader i marken så att vägen blir jämn och för att minimeraschaktning/fyllning.

Detta examensarbete kom till dåMathias Andersson, Bjerking AB, som också ärhandledare för arbetet, lade fram förslaget. Mathias är ansvarig för kursengeodetisk mätteknik som ingår i högskoleingenjörsprogrammet i byggteknik,Uppsala Universitet. Mathias arbetar även på Bjerkings mät & GIS avdelning i

ENJÄMFÖRELSEMELLANTERRESTERLASERSKANNINGOCHUAV‐STÖDDFOTOGRAMMETRIVIDINMÄTNINGNAVHÅRDGJORDAYTOR

2

Uppsala.Bjerkinghariundersökningenbiståttmedutrustningochmätkompetensvad beträffar TLS. Bjerking har tidigare haft kontakt med Johan Lindqvist frånSwescan som arbetar med UAV‐stödd fotogrammetri och det är Johan som attbidragit med UAV‐tekniken. Bjerking har lagt fram som önskemål att dessa tvåmätteknikerskajämförasförframtidaanvändningivägbyggnad.

1.2 Avgränsning Idettaarbeteharundersökningenavgränsatstill3faktorerhosmätmetoderna:

Precision Användarvänlighet Ekonomi

Denmestomfattande faktornärprecisioneftersomdetärvadkunden främstärintresseradav.Jämförelseniprecisionavgränsastill:

Höjdskillnaderikontrollpunkter(z‐led) Endastmätningarpåhårdgjordaytor Relativtplanaytor Dagarmeduppehållsväder

Precisionenochanvändarvänligheten idettaarbete fokuserarpåanvändningen ifält.Självabearbetningenavdataochdeolikamjukvaruprogramsomanväntsviddeolikametodernaharintejämförtsochantasvarakorrektutförda.

1.3 Mål Måletmeddettaexamensarbeteärattgenominmätningaravolikahårdgjordaytorjämföra de två olika metoderna TLS och UAV FG mot varandra. Med hjälp avinmätningarochanalyserharföljandefrågorbesvarats:

HurmycketavvikerUAVFGmotTLSihöjdskillnad? Vilken metod är bäst lämpad för de ytor som jämförts sett till

användarvänlighet? Vilkenmetodärbästlämpadfördeytorsomjämförtssetttillkostnad?

Medresultatetsomunderlaggesenrekommendationförvilkenmetodsomlämparsig bäst inom användningsområdet. Ett godkänt resultat kan innebära ett nyttarbetssätt vid inmätning av vägar som är både säkrare för mätteknikern menocksåbilligareförföretaget.

1.4 Syfte Syftetmed examensarbetet är att utreda hur noggrann en inmätningmed UAV‐stödd fotogrammetri avhårdgjordaytorärochommetodengåratt användavid

Kap.1Inledning

3

vägbyggnadsprojekt. Eftersom det är mindre tidskrävande att flyga över ettområde än att gå med en TLS är metoden mer ekonomisk och därför är detintressant att utreda om mätningen är lika noggrann. Inmätning med UAV kanävenbidra till en säkrare arbetsmiljö vid inmätning av vägar somär trafikeradeeftersom mätningsteknikern inte behöver vistas på vägen. På så sätt blirjämförelsenmellanmetodernamer omfattande och det kan varamer intressantför framtida användare, eftersom den ekonomiska aspekten samtanvändarvänlighetenspelarenviktigrollinomprojektering.

1.5 Definition av begrepp

DTM–Digitalterrängmodell

TLS – Terrester laserskanner. Förkommer som begrepp för både metoden ochsjälvainstrumentet

UAV/UAV‐FG – Obemannad flygburen fotogrammetri. Förkommer som begreppförbådemetodenochinstrumentet

Drönare–Obemannadflygfarkost

4

5

2 TEORI

2.1 Totalstation Inmätning med totalstation är idag en av de vanligaste mätmetoderna. Entotalstation är en elektrooptisk avståndsmätare som dessutom mäter vinklarmellanobjekt.Förattentotalstationskakunnaorienterasiggeodetisktkrävsettreferensobjektmedkändakoordinater.Ettsådantobjektkanvaraensåkalladfix‐punkt. En fixpunkt är en noggrant inmätt punkt som representeras i etthöjdsystem.SverigessenastehöjdsystemärRH‐2000ochdetomfattarca50000fix‐punkterutplaceradeilandet.

Totalstationenmäterhorisontellaochvertikalavinklarsamtavståndmedhjälpaveninfrarödstråle.DenskickarutIR‐strålensomsedanreflekterasmotettprismaoch tillbaka till en mottagare i totalstationen. Med hjälp av IR‐strålens kändahastighetoch tidenkanavståndet tillprismatochvinklarnamellan instrumentetochprismatberäknas.Genomuträkningavdehorisontellaochvertikalavinklarnakantotalstationensplaceringtilldelasx,yochz‐koordinater.Vid inmätningmeden totalstationkrävs fri sikt till objektet för attmetoden skafungera.En totalstationmäter in lägeskoordinatermedväldigt högnoggrannhet.(Berg.S,2011).

Idettaarbeteharentotalstationanväntsvidinmätningavreferensobjektidetvåolika mätteknikerna. Detta för att de terrängmodeller som skapats utifrån dessdataskatilldelasrättkoordinater.

2.2 Terrester laserskanning (TLS) EnTLSärettinstrumentsommedhjälpavlasermäteravståndochvinklartillytorochobjekt.Instrumentetroterar180graderruntsinegenaxelsamtidigtsomdenmed hjälp av speglar sprider laserstrålarna till miljontals olika punkter åt 2motsattahåll.Dettamedförattdenskannar360grader.Varjepunktfårenx,yochz‐koordinat som sedan sammanställs och tillsammans bildar ett så kallatpunktmoln. Detta punktmoln kan sedan införas i ett datorprogram för attframställaen3Dmodell,exempelvisenDTM,avdetskannadeområdet.

Närettstörreområdeskamätasinkrävsfleraskanningarsomsedansynkasihop.Förattsynkaihopfleraområdenplacerassfärerutpåområdet.SfärernaplacerasmellanförflyttningarnaavTLS‐instrumentetförattinstrumentetskafåkännedomom sin position. Instrumenten lägger sedan ihop skanningarna till ett stortpunktmoln över hela området. Metoden kan liknas den vid skapandet av enpanoramabild.(Persson.E&Sjöwall.F,2012).


6

Figur2.1visarenbildpåhurensfärsomanvändesvidinmätningenserut.

Figur2.1.ExempelpåsfärsomanvändesvidinmätningavTLS

Det finns två olika typer av instrument inom TLS för avståndsbedömning:pulsmätningoch fasskillnadsmätning.Vidpulsmätningmäts tidendettar fördenutsändalaserstrålenattåtervändatillinstrumentetefterattdenreflekteratspåenyta. Då laserns hastighet är känd kan avståndet till den reflekterade punktenbedömas. Vid fasskillnadsmätning sänds en signalmedkänd våglängd ut. Dennareflekteraspåettobjekttillbakamedenförändradvåglängd,beroendepåavstånd,till instrumentet som med hjälp av denna information kan beräkna avståndet.(Persson.E&Sjöwall.F,2012).

SkannernsomanväntsvidinmätningenidettaprojektäravmärketFaro,modellFOCUS3D X 330, se figur 2.2. Modellen är speciellt utformad för utomhusbruk.Instrumentets ringa storlek, låga vikt och extra långa räckvidd gör detanvändarvänligt.Lasernfungerardessutomävenidirektsolljus.(www.faro.com,2015).

Modellenanvändersigavenosynliglaseravklass1.Laserstyrkordelasiniolikaklasser beroende på dess effekt och våglängd. Faro X 330 är en skiftfasskanner,vilket är en vidareutveckling av fasskanning. Den kombinerar pulsskannernsnoggrannhetmedfasskannernssnabbhet.Varjeuppställningtarberoendepåvaldinställning ca 4 minuter. Innan och efter skanningen registrerar instrumentetlutningentillenvisspunkt.Påsåsättkännerinstrumentetavomdetharrörtpåsigunderskanningen,vilketkanskevidhårdvindellerpåväldigtlösmark.Faro

Kap.2Teori

7

X330har ingen inbyggdkompensator fördennaeventuella skillnad ivinkelutandetärupptillmätteknikernattkompenserafördettamedhjälpavdeneventuelltregistreradeförflyttningen.(Bjerking,2015).

Figur2.2.FAROX330skanner,bildenärhämtadfrånFARO:shemsida.

2.3 Obemannad flygburen fotogrammetri (UAV FG) På senare tid har tekniken och användandet för obemannade flyg, så kalladedrönare,utvecklatsdrastiskt. Drönareanvändsblandannatavmilitären, företagoch privat. Detta har lett till en ny teknik vid inmätning av markytor ochvolymberäkning. Själva flygfarkosterna varierar i sitt utförande, allt frånflygplanstyper till helikoptertyper. I eller under själva flygfarkosten fästs enkamera eller laserskanner som sedan läser av området. I detta projekt harmetodenmedkamera,såkalladfotogrammetri,undersökts.

FotogrammetrimedUAVärenväldigteffektivochsäkermetodföranvändarenattmäta in ytor med. Den ger en stor fördel vid områden där det kan anses varasvårtillgängligtellerfarligtföranvändarenattanvändatotalstationellerTLS.Dockfinnsdetflertaletfaktorersomkanförhindraanvändningenavtekniken.Detkanibland krävas ett flygtillstånd från närliggande flygledning för att få flyga iområdet. Det krävs även behagliga väderförhållanden då t.ex. hårda vindar ochregnkanförhindraflygningen.(Swescan,2015)

Drönaren som använts i detta examensarbete är tillverkat av företagetSmartplanesochäravmodell1C.Medkameraochbatterivägerplanet1,4kgochharenflygtidpåca45min.Kameranfästspåundersidanavplanet.PåplanetfinnsävenenGNSS‐mottagare för attplanet ska fåkännedomomsinposition, ochensensor som känner av hur planet lutar. Detta är viktigt så att bilderna somkameran tar korrigeras så de tas vinkelrätt rakt ovanförmarken. Korrigeringen


8

sker automatiskt under flygningen och resulterar i ett ortofoto över områdetunderplanetsflygning.

Beroendepå storlek och vikt finns vissa restriktioner för varman får flygameddrönareavolikamodeller.Detsomavgörvilkenklassendrönarmodell tillhörärhurstorskadadrönarenkanbringavidenkraschochdelasdärefteriniolikaUAV‐klasser. På grund av sin ringa vikt får Smartplanesmodell 1C flyga i städer ochöver bebodda områden då dess skada kan jämförasmed en relativt hårt slagenfotboll.Modellen1ChardärförUAV‐klass1a,vilketärdenklasssomkaninbringaminst skada vid krasch. Det finns totalt 4st klasser beroende på UAV:ns vikt.(Swescan, 2015) Figur 2.3 nedan visar en bild av drönaren som användes iprojektet.

Figur2.3.Smartplanesmodell1C.

Kap.2Teori

9

2.4 Geo Geo är ett mjukvaruprogram framtaget av Svensk Byggnadsgeodesi (SBG) förhantering av data för geodesi och byggmätning. Programmet gör det enkelt föranvändaren att hantera koordinatutsättning, inmätning, volymberäkningar ochskapandeavterrängmodeller.(www.sbg.se,2015).

IdettaarbeteharGeoanvänts föratt skapa terrängmodellermedhjälpavdatanfrånmätningarnamedTLSochUAV.Programmetanvändesockså föratt ta framhöjdskillnadernamellanmetoderna samt göra en ytkontroll. En ytkontroll är enfunktion som finns tillgänglig i Geo där toleranskraven från Bjerking ochTrafikverketmatats in. Sedankanytkontrollenutförasmellan tvåolika filer. Enrapport av resultatet från ytkontrollen kan slutligen exporteras i Excel där detframgåromjämförelsenblivitgodkändellerinteenligtdekravsomställts.

2.5 Statistik Precisionen har undersökts genom att beräkna höjdavvikelser i kontrollpunktersom slumpvis placerats ut på testytorna. Slumpningen har utgått från enmetodframtagenavSwedishStandardInstitute(SIS).DennametodframgåriVägverketsstatistiska acceptanskontroll, bilaga 1,metodbeskrivning 908:1994. Detta för attslumpningenskaklaraavTrafikverketsstatistiskakrav.

Kraven som ställs ur ett statistiskt perspektiv ärmaximal standardavvikelse ochmaximal medelvärdestolerans. Standardavvikelse är ett mått på hur mycket enserie av värden avviker från medelvärdet. Standardavvikelse är användbart videxempelvis upprepade försök eller experiment som leder till flertalet antal svarsomskiljersigfrånvarandra.Enhögstandardavvikelsebetyderiklartextattvissavärden avvikermycket frånmedelvärdet, vilket tyderpå att försöket är osäkert.Medelvärdestoleransärettkravpåettförsöksmedelvärde.Medelvärdetberäknasgenomattadderasamtligavärdenochdividerasummanmedantalförsök.(Rydén.J,2013)

10

11

3 METOD

3.2 Metodbeskrivning Mätningarna har utförts på Studenternas IP i Uppsala. Anledningen till valet avplatsärattBjerkingutförtarbetenpåområdetvilket lett tillatt referenspunkterinmätta med totalstation redan finns. Det är ett stort område med mångaanslutningsmöjligheter för nya vägar eller parkeringar och det finns godaförutsättningar för nya byggprojekt i området. Det finns även flera olikahårdgjordaytoriområdetvilketocksåärenanledningtillvaletavplatsdådetärintressantattjämföramätavvikelsernapåolikaunderlag.

3.2.1 PrecisionDetförstasteget iprecisionsjämförelsernavarattgörainmätningarmeddebådemetoderna. Inmätningarna från TLS:n har resulterat i ett detaljerat punktmoln.EftersomTLS‐inmätninganvändsidagavBjerkingvidskanningavytorochobjekt,görsenbedömningattdessprecisionhållerenhögnoggranhet.(Bjerking,2015).Därför har punktmolnet från TLS:n antagits som korrekt i examensarbetet.Punktmolnetharbearbetatstillenterrängmodelliettlämpligtdatorprogramochsparatssomenterrängmodellfil.PåsammasättharmätningenfråndrönarenlettframtillettpunktmolnsombearbetatstillenterrängmodelliGeo.

I nästa steg framställdes kontrollpunkter som slumpades ut enligt Trafikverketsstatistiskaacceptanskontroll,sekapitel3.6därutsättningenavkontrollpunkternabeskrivs utförligt. Av dessa skapdes sedan en koordinatfil i AutoCAD. Dettautfördes genom att rita ut kontrollpunkterna på en kartamed koordinater överområdet.Närdettaärgjortsättshöjdernaikontrollpunkternatilldehöjderdehari terrängmodellen från UAV:n. En koordinatfil har nu med de utsattakontrollpunkterna skapats med höjder från UAV:n. Kontrollpunkternas höjder ikoordinatfilen jämförs mot höjderna i terrängmodellen från TLS‐skanningen.Slutligenharenytkontroll iGeomedtoleranskravfrånBjerkingochTrafikverketutförts.

Som krav för ytkontrollsrapporten ansätts ett högsta och lägsta toleranskrav ihöjdskillnadförrespektiveytaivarjekontrollpunkt.EftersomSIS varsvårtolkatoch toleranskravet beror mycket på vilken slags väg som ska byggas medmätningen som underlag har toleranskraven tillsats i samrådmed Bjerking ochutgåttfrånderaserfarenhetochkunskap.(SIS2144:2013).Förytansomäravgrusharett toleranskravpå+/‐30mmtillsats.Påytanavasfaltharettvärdepå+/‐25mmtillsats.


12

3.2.2 AnvändarvänlighetI detta arbete har endast ettmätningstillfällemed varje teknik genomförts.Meddettaiåtankeharrekommendationeromanvändarvänlighetgjortsidenmånsomär möjlig. Användarvänlighet kan upplevas olika beroende på brukare ochomständigheterochärdärförsvårtattallmäntbedömamedendasttvåmätningarsomunderlag.Därförbegränsasresultatetdelstilldeobservationersomärmöjligaattgöragenomarbetetochdelstilldeninformationsomfåttsaverfarnakonsulterinomrespektiveområde.

3.2.3 EkonomiFörattjämförakostnadimetodernaharettfrågeformulärskickatsuttillBjerkingoch Swescan med kostnadsfrågor om mätinstrumenten, där instrumentetskostnad,arbetstimmarochövrigakostnaderredovisats.

3.3 Fältstudie IetttidigtskedeavarbetetutfördesenfältstudievidStudenternasIP,Uppsala,därtvå lämpliga ytor valdes ut för inmätning. Önskvärt var att finna två öppnahårdgjorda ytor av olikamaterial som under dagtid kundemätas in utan störrestörningavbrukaresombilarochmänniskor.Yta1beståravgrusmedenstorlekpå30x70mochyta2beståravasfaltmedenstorlekpå15x60m.Områdetvisaspåfigur3.1nedan.

Figur3.1.Flygfotoöverområdetochtestytorna.

Kap.3Metod

13

3.4 Mätning med TLS Mätningen ägde rum tisdag den 31 mars 2015 på Studenternas IP, Uppsala.Väderförhållandena var goda med sol, ca 5‐10 grader och relativt vindstilla.Mätningeninledsavyta1.

3.4.1 Yta1På yta 1 placerades totalt 16st sfärer ut. 10st sfärer placerades ut på markenmedan de resterande 6st fästes på högre höjder såsom lyktstolpar och stängselruntomytan.Anledningentillattvissasfärerplaceradespåhögrehöjdervarattpunktmolnet skulle bli mer detaljerat och för att underlätta skapandet avterrängmodeller över ytan. För att fästa dessa sfärer limmades brickor fast pålämpligaobjekt.Pådessabrickorfästessedansfärernamedhjälpavettmagnetisktstativ. För att fåmedhela yta1krävdes att skannernplaceradesut på 6st olikauppställningar då upplösningen ställdes in till 1/4 , kvalitet 3 vilket medför enräckviddpåca25mtillsfären.Dettauppfylldeävenkravetpåminst80punkterper sfär, för att sfären skavaragodkändnärpunktmolnet sedan skabearbetas idatorprogrammen.

Vid varje uppställning av skannern krävdes endast en knapptryckning för attskannainvarjedelområde.Varjeskanningtogca4min.Närskanningenpågårärdetviktigtatt ingentingpasserardesssynfältdådettakommerattkommamedipunktmolnet.Detgårdockattiefterhandredigeraochtabortoönskadepunkter.

Närde6olikauppställningarnaskannatsavanvändesentotalstationförattmätainsfärernasomsattfastpåbrickormedhjälpavtidigareutsattareferenspunkterpåområdet.Dessareferenspunktermättesinveckaninnan,avenmätteknikerpåBjerking.Referenspunkterna ingår i ett stomnät somutgår frånen fixpunktnäraStudenternasIPochhardärförkändakoordinater.

För attmäta in centrumpunkterna av sfärerna byttes demagnetiska stativen utmot ett annat magnetiskt stativ med ett prisma. Mittpunkten på detta prismamotsvaradecentrumpunktenisfären.

3.4.2 Yta2Eftersomyta2äravsevärtmindreänyta1krävdesendast2stuppställningaravskannern. På denna yta användes totalt 6st sfärer varav 3 av dem påmagnetbrickorsomsedanmättesinmedtotalstationpåsammasättsompåyta1.

3.5 Mätning med UAV FG Mätningarna med UAV FG ägde rum den 22 april 2015 på Studenternas IP,Uppsala.Väderförhållandenavargodamedsolochmåttlignordligvind.

Detförstasteget imätningenvarattplacerautsåkalladeflygsignalerpåmarkenruntområdet somskulle fotas.De signaler somanvändesvar vitakryss gjorda iplast, ca 50 cm stora. I centrum av samtliga kryss slogs sedan en pikéspik ner i


14

marken.Dessakryssharsinformochfärgföratt lättkunnasynaspåfototdådesedanskamätasin.Påyta1placerades3stkryssutochpåyta24stkryss.Ifigur3.2nedanvisasettexempelpåenflygsignalsomanvändesimätningen.

Figur3.2.SignalkryssförUAVFG.

Nästa steg var att göra en så kallad SmartPlanesground control station. Dettainnebärattplanetsflygrutt,höjdochhastighetprogrammerasintilldessautopilot.Planetmonteradessedanmedkameranochenmindrechecklistaprickadesavförsäkerhet och funktion. Dessa förberedelser tar ca 15 minuter. Kameran somanvändes var en Ricoh, modell GRmed en upplösning på 16mega pixel. Innanplanet kunde skickas upp i luften fördes en dialog med flygledningen på F16 iUppsala som konfirmerade att luftrummet var tomt då Akademiska sjukhusetshelikopterplattaliggerinärområdet.

Närplanet skulle lyftakastadesdetmanuellt iväg i luften. Så fortplanetnått sinförinställdaflyghöjdtogautopilotenöverochplanetladesigiencirkulerandebanarunt startpositionen. Brukaren aktiverade sedan flygrutten som skapats överområdetoch fotograferingenpåbörjades.Hela flygningen tog ca18minuter.319bilder togs under flygningen som sedan tillsammans bildade ett stort foto överhela området. Flygrutten redovisas i figur 3.3 där antalet fotografier illustrerasmedlilapunkter.Devitalinjernavisarplanetsflygbana.

Kap.3Metod

15

Figur3.3.Drönarensflygruttöverområdet.

Vidlandningtarbrukarenmanuellkontrollöverplanetochförnerdetpåmarken.Varjelandningkansessomenkontrolleradkraschmenpågrundavsinlågaviktochuppbyggnadärplanettåligt.

Idet slutgiltiga steget idennametodmättessignalkryssen in.Dettagjordesmedhjälpavtotalstation.Vidinmätningenmedtotalstationanvändesuppställningenfristation. Fri station innebär att totalstationen ställs upppå en obekant punkt vidytan och sedan mäter in mot 3st referenspunkter med kända koordinater.Referenspunkterna ingår i samma stomnät som tillämpats vid inmätningen avsfärerna.

Närtotalstationenfåttinformationomsinpositionplaceradesprismorutpåvarjepunkt där flygsignalerna tidigare placerats. När stationen etablerats mättes


16

prismorna ingenomatt tittapåprismat i totalstationenskikare.Signalhöjdentillprismatkontrollmättes in frånmarknivånmed tumstock.Vidvarjemätning togsett medelvärde av 10 mätningar samt att mätningen skedde med dubbeltcirkelläge.Dubbeltcirkellägeinnebäratttotalstationenslårrunt180grader.Mantittardåenextragångikikarenförattminimerafel.(BjerkingAB,2015).

Mätningen utfördes med hjälp av Mathias Andersson från Bjerking för attminimerafelkällor.

3.6 Slumpande av kontrollpunkter EnligtSISfinnsdetkravsomgällervidinmätningochanalyseringavytor.Minstaantal kontrollpunkter per hektar för en plan jämn yta är 125st. (SIS‐TS21144:2013, tab.8).Dettavillkorresulterar i följandeantalkontrollpunkterpåytorna:

1 30 ∙ 70 2100 0,21 0,21 ∙ 125 27

2 15 ∙ 60 900 0,09 0,09 ∙ 125 12

Förattkontrollpunkternasedanskaplacerasutslumpartatöverytornaanvändesen metod som beskrivs i Vägverkets statistiska acceptanskontroll, bilaga 1,metodbeskrivning908:1994.Metodengårutpåattslumpa fram4oberoendetalsom representerar varje kontrollpunkts koordinater. För att redovisa hurtillvägagångssättetgicktillföljerhärettexempel:

Talföljdensomslumpadesframvar2353medhjälpavenslumpgenerareandeapplikation.”23”representerardå23%avtestytanstotalabreddoch”53”53%av testytans totala längd.Medhjälpavdennametodslumpadessamtligapunkterutövertestytorna.Resultatetvisasitabell3.1och3.2ibilaga1.

Kap.3Metod

17

Efter slumpandet av kontrollpunkterna placerades de ut i Auto CAD på de bådaytornamedsinax‐ochy‐koordinater.Ytornasparadessomdwg‐fileriAutoCAD.Utsättningenavkontrollpunkternaredovisasifigur3.4och3.5.

Figur3.4.Utsättningavslumpadekontrollpunkter,yta1.


18

Figur3.5.Utsättningavslumpadekontrollpunkter,yta2.

3.7 Bearbetning av punktmoln När mätningarna var utförda och kontrollpunkterna utplacerade kanbearbetningenavpunktmolnetfrånmätningarnapåbörjas.

3.7.1 SceneDet första steget i bearbetningen av punktmolnet från TLS‐mätningen skedde iprogramvaran Scene. I programmet kan man skära ned filen genom att ta bortpunktersomäröverflödiga.Idettaarbeteärendastytanspunkteravintresseochdärförkundemångaomkringliggandepunktertasbort.

Kap.3Metod

19

Figur3.6visarpunkterfrånomgivningvidyta1innanfiltreringen.

Figur3.6Bildenärtagen frånSceneochvisarpunktmolnet frånTLS‐mätningenavyta1.

Efterattfilenslipatsnedexporteradesdensomenxyz‐filtillGeo.

3.7.2 GlobalMapperSammaprincip tillämpadesvidbearbetningavpunktmolnet från flygningenmeniställetiprogrammetGlobalmapper.Fotograferingenresulteradeiettpunktmolnmed filtypxyz, samma format somTLS‐mätningen resulterade i.Punktmolnet ärdockintelikadetaljeratochinnehållerettmycketlägreantalpunkteränTLS:ns.

I detta skedebeslutas vilkenpunkttäthet som ska användas, beroendepå vilkenupplösning somönskas av fotot på testytan. I arbetet beslutades att använda enpunkttäthetpå0,25m.Filenbearbetadesgenomatttabortdepunktersombefannsigutanför testytornaoch exporterades efterdet till Geodär själva analysenägtrum.

3.7.3 GeoNärxyz‐filenimporteradesiGeogenereradesdenomtillenterrängmodellmedx,yochz‐koordinatermedhjälpavGeo:sfunktionSkapaterrängmodell.


20

I figur 3.7 visas terrängmodellen av testyta 1 från mätningen med TLS. Mellanvarjeinmättpunktbildastrianglarsomillustrerassomsvartastreckochpåsåsättskapas terrängmodellen. De 6 områden med större linjetäthet ger en bild avsfärernasplaceringdärpunkttäthetenärbetydligtstörre.

Figur3.7.Terrängmodellavyta1,hämtadfrånGeo.

I nästa steg importerades de tidigare skapade dwg‐filerna med slumpadekontrollpunkteriniprogrammetochladespåterrängmodellenmedsammax‐ochy‐koordinaterföratthamnapårättplats.Deslumpadekontrollpunkternapådwg‐filen tillsattes z‐koordinater från terrängmodellen. På så vis skapades enkoordinatfilavdeslumpadepunkternamedhöjderfrånTLSterrängmodellen.

Processen att gå från punktmoln till en terrängmodell upprepades för testyta 2.Detärdessahöjdpunkter somska jämförasmedhöjderna från fotogrammetrin isammapunkter.

IGeofinnsenfunktionsomkallasYtkontroll.Detärmedhjälpavdennafunktionsom jämförelsen mellan mätningarna skett. När ytkontrollsfunktionen påbörjasgesförslagnakonstanterförmaximalstandardavvikelseochmedelvärdestolerans

Kap.3Metod

21

som följer rekommendationer från SAK, svenska Trafikverket. Inställningarna ärföljande:

UndretoleransförhöjdskillnadSätts till 30mm för Yta 1 och 25mm för Yta 2. Detta anger godkändhöjdskillnad för punkter som ligger under referensnivån. Detta i enlighetmedBjerkingsönskemål.

ÖvretoleransförhöjdskillnadSätts till 30mm för Yta 1 och 25mm för Yta 2. Detta anger godkändhöjdskillnad för punkter som ligger över referensnivån. Detta i enlighetmedBjerkingsönskemål.

MaximalstandardavvikelseAnger maximal standardavvikelse för de mätta höjddifferenserna. Dettaanger hur stor variansen för varje punkt får vara. Även om de inmättakontrollpunkterna ligger inomdenövreochundre toleransskillnadenkanytkontrollen bli underkänd om de mätta höjddifferenserna har för storspridningmotvarandra.Denmaximalastandardavvikelsensätts till0,015mm.

MedelvärdestoleransAnger hur stort medelvärdet för punkternas avvikelse frånreferenspunkternafårvara.Medelvärdestoleransenberäknasmedföljandeformel:+/‐(0,014mm–0,40mm*standardavvikelsen).

NärinställningarnaförtoleransernaärklaragörsenytkontrolldärGeolevereraren ytkontrollsrapport. Det skapas även en tabell som visar hur mycket varjekontrollpunktavviker från referensensamtomdeärgodkändaenligtunderochövretoleransnivå.

3.8 Ekonomijämförelse Denekonomiskajämförelsenharundersöktsgenomattskickautettfrågeformulärtill Bjerking och Swescan. Bjerking har uppgifter för att svara på frågornaangåendelaserskannernskostnaderochSwescanfördrönaren.Svarenpåfrågornaframgårirapportensresultatdel.

22

23

4 RESULTAT

4.1 Precision I tabell 4.1 nedan redovisas ytkontrollsrapporten från yta 1. Tabellen visar attresultatetinteärgodkäntdåmätningeninteklaradeavmedelvärdestoleransenpå<0.011 m. Medelvärdet ligger dock på 0,011m vilket är närmast godkänt.Mätningenklararkravetpåstandardavvikelseochsamtliga27punkterklararavdeövreochundretoleranskravenpå+/‐0,030mihöjdskillnad.

Tab.4.1.Ytkontrollsrapportyta1

Ytkontrollsrapport Yta 1

Referensmodell: Terrängmodell Yta från TLS

Fil med inmätta punkter : Koordinatfil med höjder från UAV

Resultat: Inte godkänt

Undre tolerans för dHöjd[m]: -0.030

Övre tolerans för dHöjd[m]: 0.030

Maximal standardavvikelse[m]: 0.015

Medelvärdestolerans[m]: +-(0,014-0,400*Standardavvikelse) = 0,011

Inmätta punkter / inom toleransen: 27/27 (100%)

Punkter lägre än undre tolerans: 0 (0%)

Punkter högre än övre tolerans: 0 (0%)

Medelvärde[m]: -0.011 Inte godkänt

Standardavvikelse[m]: 0.008 OK


24

I tabell 4.2 nedan redovisas ytkontrollsrapporten från yta 2. Tabellen visar attresultatet är godkänt då mätningen klarar kravet på medevärdestollerans ochstandardavvikelsen.Tabellenvisarävenattsamtliga12punkterklararavdeövreochundretoleranskravenpå+/‐0,025mihöjdskillnad.

Tab.4.2.Ytkontrollsrapportyta2Ytkontrollsrapport Yta 2

Referensmodell: Terrängmodell Yta 2 från TLS

Fil med inmätta punkter : Koordinatfil med höjder yta 2 från UAV

Resultat: OK

Undre tolerans för dHöjd[m]: -0.025

Övre tolerans för dHöjd[m]: 0.025

Maximal standardavvikelse[m]: 0.015

Medelvärdestolerans[m]: +-(0,014-0,400*Standardavvikelse) = 0,011

Inmätta punkter / inom toleransen: 12/12 (100%)

Punkter lägre än undre tolerans: 0 (0%)

Punkter högre än övre tolerans: 0 (0%)

Medelvärde[m]: -0.002 OK

Standardavvikelse[m]: 0.008 OK

Kap.4Resultat

25

I tabell 4.3och4.4nedan redovisasde inmättahöjderna för varje kontrollpunktfrån de båda teknikerna på yta 1 och 2. Höjdavvikelsen redovisas genom attsubtrahera höjden från UAV:n från höjden från TLS:n. Slutligen redovisartabellernaattvarjepunktklaratavrespektivetoleransförhöjdavvikelse.

Tab.4.3.ResultatavhöjdavvikelsermellanTLS&UAVavyta1.

Yta 1 Kontrollpunkt Höjd TLS Höjd UAV Höjdavvikelse Resultat

[m] [m] [m] ± 30 mm

1 4,388 4,374 ‐0,014 OK

2 4,478 4,471 ‐0,007 OK

3 4,337 4,328 ‐0,009 OK

4 4,500 4,494 ‐0,005 OK

5 4,399 4,378 ‐0,020 OK

6 4,337 4,333 ‐0,005 OK

7 4,324 4,301 ‐0,023 OK

8 4,307 4,301 ‐0,005 OK

9 4,368 4,355 ‐0,013 OK

10 4,314 4,301 ‐0,013 OK

11 4,485 4,478 ‐0,007 OK

12 4,343 4,316 ‐0,027 OK

13 4,586 4,597 0,011 OK

14 4,334 4,323 ‐0,011 OK

15 4,312 4,297 ‐0,015 OK

16 4,441 4,434 ‐0,007 OK

17 4,314 4,305 ‐0,009 OK

18 4,341 4,333 ‐0,009 OK

19 4,28 4,242 ‐0,028 OK

20 4,443 4,432 ‐0,011 OK

21 4,311 4,288 ‐0,023 OK

22 4,296 4,281 ‐0,015 OK

23 4,451 4,446 ‐0,005 OK

24 4,425 4,413 ‐0,013 OK

25 4,305 4,295 ‐0,010 OK

26 4,491 4,493 0,002 OK

27 4,420 4,411 ‐0,009 OK

Medelvärde [m]

‐0,011


26

Tab.4.4.ResultatavhöjdavvikelsermellanTLS&UAVavyta2.

Yta 2 Kontrollpunkt Höjd TLS Höjd UAV Höjdavvikelse Resultat

[m] [m] [m] ± 25 mm

1 4,227 4,221 ‐0,006 OK

2 4,139 4,134 ‐0,005 OK

3 4,281 4,278 ‐0,002 OK

4 4,068 4,052 ‐0,015 OK

5 4,188 4,206 0,018 OK

6 4,235 4,236 0,001 OK

7 4,065 4,057 ‐0,007 OK

8 3,971 3,969 ‐0,003 OK

9 4,363 4,364 0,001 OK

10 4,222 4,219 ‐0,004 OK

11 4,238 4,235 ‐0,003 OK

12 4,280 4,277 ‐0,003 OK

Medelvärde [mm]

‐2

4.2 Användarvänlighet

4.2.1 UAVAnvändarvänlighetenvidinmätningstillfälletvisadesigvaraenkelförenteknikermed erfarenhet. Efter att ha monterat ihop planet sköts den större delen avflygningen per autopilot vilket krävde inställningar på en dator som tog ca 15minuter. För attnå sin förbestämda flyghöjdmåsteplanetmanövrerasmanuellt.Likasåvidlandningentasenmanuellstyrningöverplanetochdenskermedhjälpavenfjärrstyrdhandkontroll.

UAV:nklararävenavatt flyga i relativthårdavindarochregn.Detproblemsomkanuppståiregnärattfototblirmörktpågrundavmolnighet.Vidflygningkrävsävenettflygtillståndfrånnärliggandeflygledningvilketkräverplaneringsomkanfördröjaarbetet.SlutligengespåföretagetSwescaneninternutbildningföratt fåbrukadrönareimätarbeten.(Swescan,2015).

4.2.2 TLSÄvenvidinmätningmedenTLSbehövermätningsteknikerngörainställningarpåinstrumentet.Inställningarnaärolikaberoendepåvilkenradiesfärensomanvändsharochhurmångapunkterpersfärmaneftersträvar.(Bjerking,2015).Inställningarnabedömssomenkladådetfinnsentydligmanualattefterfölja.Förattutförasjälvaskanningenräckerdetmedettknapptryckochinstrumentetskötersigsjälvt.

Kap.4Resultat

27

EftersomdetintekrävsnågotsärskilttillståndvidanvändetavTLS,kanmätningenutförasmedkortarevarseldådetkrävsfärreförberedelseränmedUAV.Ettnågotsvåraremomentäruppställningarnamedsfärer somsedanskasynkas ihop.Detgäller att inte placera ut för många sfärer i onödan men samtidigt placera uttillräckligtmånga för att få ett detaljrikt punktmoln. Detta påverkar arbetstidenuteifältavsevärt.

4.3 Ekonomi Resultatet av den ekonomiska undersökningen framgår i avsnitten nedan.Samtliga priser är aktuella, år 2015. Frågeformuläret som använts iundersökningenfinnssombilaga.

4.3.1 KostnadUAVFG

Material Pris (ca exkl. Moms)

Drönare, Smartplanes 1C 130 000 kr Programvaror, Smartplanes ground control 35 000 kr

Internutbildning, Swescan 20 000 kr

4.3.2 KostnadTLS

Material Pris (ca exkl. Moms)

Skanner,Faro X330 400 000 kr

Sfärer 1600 kr/st

Stativ 3000 kr

Programvara, Scene 92 000 kr 1a licensen, efterföljande licenser 55 000 kr/st

28

29

5 ANALYS & DISKUSSION

5.1 Precision Resultatet från ytkontrollen visar att yta 1 inte klarar av de krav som ställs påmedelvärdestoleransen.Detbördockobserverasattresultatetliggerexaktpå‐11somävenärnärmastgodkänt.Samtligapunkterliggerinomkravetpå+/‐30mmochärdärförgodkända.Ävenstandardavvikelsenklararkravet.Punkternanr12,19och21tillhördesomavvikermestfrånreferenshöjden.Ifigur3.2 framgår att dessa 3 punkter ligger nära varandra. De ligger dessutom vidinfartentillsjälvaytan.Justdennaytakanhaanvändssomvändplatsförbilarsombesökerområdet.Dåunderlaget är av gruskandettahapåverkat terrängenochdärförorsakathöjdskillnaderiunderlaget.

Itabell4.3framgårattsamtligapunkterliggerpåettnegativtvärde.Dettainnebäratt höjderna från UAV:n ligger under den inmätta referensnivån. Det faktum attsamtligapunkterliggerunderreferensenvisardockattmätningarnafrånUAV:närkonsekvent. Hade spridningen varit både positiv och negativ kan mätningenifrågasättaspåflerplan.Härkaniställetendiskussionförasomhurinmätningenav punkternamed totalstation kan ha påverkat resultatet eller om själva UAV:nhamnarpåettkonstantnegativtvärde.Meddettaiåtankeskullemätningenkunnakorrigerasochgeettännubättreresultat.

Resultatetfrånytkontrollenavyta2visarattmätningenklararsamtligakrav.Härfinnsenmedelvärdesavvikelsepåendast2mm.

5.2 Användarvänlighet Användarvänligheten för de olika teknikerna skiljer sig åt beroende på vad somskainmätas.TLSärettväldigteffektivtinstrumentnärobjektskaskannasini3D,bådeutomhusochinomhus.Teknikenärocksåväldigtenkelattanvändauteifältochharhögprecisionvidinmätningavmarkytor.DetsomtalaremotTLSjämförtmedUAVvidinmätningavmarkytorärattdetkrävsmångauppställningarvilkettar tid.Detskaävenplacerasutsfärersomsedanskamätas inmed totalstation.DenstorafördelenUAVharmotTLSärattnärdrönarenväläruppeiluftenkandenskannaavstoraytorpåväldigtkorttid.Attskanna10hektariställetför5tarinte märkbart längre tid när systemet väl är igång. I detta arbete mättesflygsignalerna in i efterhand. För att effektivisera arbetet ytterligare kan dessasignalermätasinundertidendrönarenflyger.

Dendirektaanvändarvänlighetenifält,självahanteringenavinstrumenten,skiljersig åt. Själva skanningen med TLS:n kräver endast en knapptryckning peruppställningpåstativ.FörberedelsernaförUAV:nochdemanuellamanövrarsomkrävsunderflygningenkansessommeravanceradeochkrävermerutbildningänförTLS.Hurmycketmeravanceradeärdockentolkningsfråga.NärUAV:nvälär


30

uppe i luften är tekniken självgående och inmätningen sker helt på automatikvilketeliminerarfelkällorfråndenmänskligafaktorn.

EnstoraspektvidanvändandetavUAVären förbättradsäkerhet.Vid inmätningav befintliga vägar utsätts idag mättekniker för stor fara från trafik. Vid tungttrafikeradevägarkanarbetetbehövagenomförasnattetidochmedhjälpavTMA‐bilar somblockerar trafikflödet.Dettamedför intebaraen säkerhetsriskutanäräven mycket kostsamt. Men hjälp av drönarteknik kan säkerheten bli avsevärthögresamttillenlägrekostnad.

NackdelenmedUAVärdekravsomställspåväderochomgivande flygtrafik.Dådrönarensomanvändesidettaprojektklararavrelativthårtväderfinnsdetalltiden osäkerhet gällande möjligheten för flygning. Dock bör man ha i åtanke attmätningmedTLSävenärsvårtihårtregn.Ävenbristpåljusvidtjockmolnighetkangöradetsvårtförkameranattfåfokus.

5.3 Ekonomi Den ekonomiska undersökningen i detta arbete har begränsat till de direktamaterialkostnaderna hos de båda teknikerna. Resultatet visar attmaterialkostnaderna förTLS:närmerändubbeltsåhögaände förUAV:n.Dettaresultatmåstedockbeaktasmedeftertanke.DåettföretagexempelviskanhafleraanvändningsområdenförenTLSdelasdennakostnadupppåolikamomentinomföretaget.DåenTLSharfleranvändningsområdenänenflygburenfotogrammetriidagsläget kan detta leda till större intäkter än UAV:n vilket också bör beaktas.Kostnaderna i detta arbete är också bara relevanta för just de modeller somanväntsvidmatningarna.Marknadenfördrönareärstorochdetfinnsenmångfaldavolikamodelleriolikaprisklasser.

Denstörstaekonomiskaaspektenärarbetstimmarnaochteknikernaseffektivitetsomtagitsuppianvändarvänlighet.

5.4 Felkällor Vid mättekniska arbeten finns alltid felkällor som bör beaktas. Felkällorna kanövergripandeindelasi4stolikakategorier:instrumentfel,omgivandefaktorer,denmänskligafaktornochslutligenmätytansegenskaper.

Dåinstrumentensomanväntsidebådainmätningarnaärnyaochförsökenskettmedhandledningerfarnamätningsteknikergörsenbedömningatt instrumentfeloch den mänskliga faktorn kan försummas. Med omgivande faktorer menasframförallt väderförhållanden och vind. I den här kategorin har ävenmänniskorochbilarsomkantänkashapåverkatantingenytanellerpunktmolnetgenomattha passerat TLS:n under skanningen in. Den sista kategorin berör ytansegenskaper och om egenskaperna kan ha förändrats någotmellanmättillfällena.Eftersom testytan i detta projekt är enmarkyta kan det exempelvis röra sig omsnö,isochvattensomlegatpåtestytanvidetttillfälle.

Kap.5Analyas&diskussion

31

5.4.1 TLS Omgivandefaktorer

Tackvaredegodaväderförhållandensområddevidinmätningenfinnsdetfå felkällor pga. omgivningen att beakta. Mätningen genomfördes ävenostörtavomgivandetrafikochpersoner.

MänskligafaktornDåTLSärettväldigtanvändarvänligtinstrumentochinmätningengjordestillsammans med en erfaren mättekniker som dagligen arbetar medtekniken,försummasfelpgadenmänskligafaktorn.

YtansegenskaperVidmätningenpåyta1fannsvidtillfälletenvattenpölpåområdet.Vattenkanvarastörandevidlaserskanningochgefelaktigaresultat.Mendåingenavde slumpadekontrollpunkternahamnade i vattenpölenpåverkade interesultatetidennarapport.

5.4.2 UAV Omgivandefaktorer

Somtidigarenämntliggerpunktnr12,19och21påyta1näraettområdesom kan ha påverkats av bilar. Detta bör tas i åtanke då dessa punkterpåverkarattresultatetinteärgodkäntenligtGeo:sytkontroll.Förattfåettsäkrare resultat bör mätningarna med TLS och UAV gjorts på sammatillfälle.

MänskligafaktornDå själva flygningen sker per autopilot är denmänskliga faktorn i dennametod eliminerad. De inställningar som gjordes innan flygning anseskorrektadådessagjordesavenerfarenmättekniker.

YtansegenskaperYtansegenskaperkanhapåverkatsavbilarsomtidigarenämnt.


32

33

6 SLUTSATS

Vid inmätning avhårdgjorda ytor somasfalt hållerUAV‐stödd fotogrammetri enhög precision och medelvärdet avviker endast med 2mm i höjdskillnad jämförtmedTLS:n.DärmedklararmetodendekravsomställtsavBjerking.Dåinmätningskaskeavstoraytorlämparsigteknikenväldådenkanmätainstoraytorpåkorttid.

Resultatet från yta 1 som var av grus bör beaktas med eftertanke trots attytkontrollenblevunderkänd.Detfelandemedelvärdetliggerprecispågränsentillgodkänt.Dådepunktermedstörstavvikelserbefinnersigpåettområdesomkanhatrafikeratsavbilarbördettaresultatbeaktasmedfelkälloriåtanke.

AnvändarvänlighetenmedUAVförinmätningavstörrehårdgjordaytorlämparsigväl.Vid inmätningavstörreytorär teknikenväldigt tidseffektiv till skillnad frånTLS.Videnmindreyta lämparsig inmätningmedTLSbättredå förberedelsernaförUAVkan ansesonödigt långa.Vid inmätning avområdenmed trafik ärUAV‐teknik optimal då brukarens säkerhetsrisk minskar samt att kostnader föromdirigeringavtrafikelimineras.

Rekommendationen som ges med detta arbete som underlag är att UAV‐stöddfotogrammetri lämpar sigbättreänTLSvid inmätningav störrehårdgjordaytoreftersom metoden är säkrare bland trafik, utrustningen är billigare ochprecisionenärgodkänd.

För fortsatta studier InmätningmedUAV‐teknikär fortfarandeett färsktområdeochutvecklingenavnyamodelleravdrönareochkamerorgårsnabbt.Vidfortsattastudier iområdetkan förslagsvis inmätningen göras på fler ytmaterial för att jämförelsen ska bliännubredare.Flyghöjdenidettaprojektsattestill100m.Flyghöjdärocksånågotsom kan undersökas mer genom att försöka påvisa att UAV FG är en pålitliginmätningsmetod även på högre höjder. Väderförhållandena vid flygningen varmycketgod.Undersökningarkandärförävengörasvidhårdareväder,exempelvisregn, för att även där säkerhetsställa teknikens precision. För att minimeraomgivande felkällor i jämförelsen, som exempelvis vattenpölar på testytorna,rekommenderasslutligenattbådainmätningarnabörskeundersammadag.

34

35

7 REFERENSER

Persson,Erik&Sjöwall,Fredric.Utvärderingavmetoderförframställningochkontrollavdigitalaterrängmodeller,HögskolaniGävle,Akademinförteknikochmiljö,Avdelningenförindustriellutveckling,Gävle2012

Berg,SamuelA.(2011)Byt16:geodesiochmätningsteknik,LärnöförlagetLärnö,Stockholm(ISBN 9789197987783)

ProdukttillverkarenFaros:shemsida.Hämtat2015‐03‐30.http://www.faro.com/products/3d‐surveying

MathiasAndersson,Mätochgis‐avdelningen,BjerkingAB,Uppsala2015

ErikLundgren,Mätochgis‐avdelningen,BjerkingAB,Uppsala2015

SusanneUppströmer,Mätochgis‐avdelningen,BjerkingAB,Uppsala2015

JohanLindqvist,SwescanAB,Karlstad2015

SGB:shemsidamedinformationenomprogramvaranGeo.Hämtat2015‐03‐25.http://sbg.se/produkter/

Rydén,Jesper.(2014)Stokastikföringenjörer,Studentlitteratur/Appia,Lund(ISBN 9144078552)

36

B1.1

BILAGOR

Bilaga 1Sammanställning av slumpade kontrollpunkter på yta 1

Punkt Bredd [%] Längd [%] Koordinat bredd [m] Koordinat längd [m]

1 60 57 18,00 39,90

2 61 24 18,30 16,81

3 1 56 0,30 39,22

4 23 10 6,90 7,03

5 80 63 24,00 44,10

6 4 62 1,20 43,42

7 37 59 11,10 41,31

8 21 34 6,30 23,82

9 59 63 17,70 44,10

10 10 82 3,00 57,40

11 92 13 27,60 9,10

12 63 92 18,90 64,40

13 36 10 10,80 7,00

14 1 35 0,30 24,50

15 12 74 3,60 51,80

16 46 19 13,80 13,30

17 36 54 10,80 37,80

18 47 60 14,10 42,00

19 32 86 9,60 60,20

20 54 32 16,20 22,40

21 78 94 23,40 65,80

22 27 39 8,10 27,30

23 71 34 21,30 23,80

24 78 32 23,40 22,40

25 7 86 2,10 60,20

26 19 8 5,70 5,60

27 73 52 21,90 36,40

B2.1

Bilaga 2Sammanställning av slumpade kontrollpunkter på yta 2

Punkt Bredd [%] Längd [%] Koordinat bredd [m] Koordinat längd [m]

1 19 7 2,85 2,80

2 54 44 8,10 17,60

3 76 93 11,40 37,20

4 60 29 9,00 11,60

5 87 30 13,05 12,00

6 63 85 9,45 34,00

7 48 19 7,20 7,60

8 46 30 6,90 12,00

9 2 46 0,30 18,40

10 80 56 12,00 22,40

11 75 73 11,25 29,20

12 11 43 1,65 17,20

B3.1

Bilaga 3Frågeformulär om ekonomi

PrisfrågorUAVFG

Material: krexkl.Moms.Drönare: krexkl.Moms.Programvaror: krexkl.Moms.Internutbildning: krexkl.Moms.

PrisfrågorTLS

Material: krexkl.Moms.Skanner: krexkl.Moms.Sfärer: krexkl.Moms./stStativ: krexkl.Moms.Prgramvaror: krexkl.Moms.

Documents

En jämförelse mellan TLS och UAV-fotogrammetri840163/FULLTEXT01.pdfISRN UTH-INGUTB-EX-B 2015/10-SE Examensarbete 15 hp Juni 2015 En jämförelse mellan TLS och UAV-fotogrammetri