AF1714 Mätteknik

  1. 1. Beskriv tekniken terrester laserskanning: grundläggande principen (vad mäter man och vad är resultatet?
    Teknik för 3D-dokumentation används på korta avstånd och mindre objekt. Tex; Byggnader, tunnlar, dammar osv.

    Avståndet (tiden det tar för lasern att färdas till objektet och tillbaka till skannern) från laserskanner till objektets yta bestäms med hög noggrannhet. Objektet skannas med optomekanisk skanner i horisontal- och vertikalled. Med 3 st observationer (horisontal- och vertikalvinkel samt avståndet) kan punktens kartetiska koordinater beräknas i skannerns koordinatsysten (x, y, z) En 4:e observation görs i form av intensiteten.

    Resultatet blir högdetaljerad 3D-bild av objektet i koordinatbestämda punkter som kallas “PUNKTMOLN”
  2. 2. Nämn huvudkomponenter hos en terrester laserskanning och förklara deras funktion.
    • Lasteravståndsmätare - Impuls eller fasskillnadsmetoden. Mäter lasersignalens löptid.
    • Laserstråleavböjningsenhet - Åstadkommer 3D-mätningar av objekt eller miljö.
    • Vinkelmätningssystem - Består av sensorer och mäter laserstrålens horisontal- och vertikal riktning.
  3. 3. Beskriv puls- och fasmetod för elektronisk avståndsmätning. Vilka är för- och nackdelar för metoderna?
    • Pulsmetoden - Mäter pulsens löptid direkt. + Mäta långa avstånd. - Mindre noggranna och långsammare. 
    • Fasmetoden - Mäter saskillnaden mellan utsänd och inkommande signal = proportionell med löptiden. + Noggrannare och snabbare. - Kortare räckvidd.
  4. 4. Beskriv skillnaden mellan kameraskanner och panoramisk skanner.
    Kameraskanner - Laserstrålen förflyttas horisontellt och vertikalt m.h.a speglar som oscillerar kring skannerns horisontala och vertikala axlar. Skiktfält 40o x 40o

    Panoramisk skanner - Laserstrålen förflyttas vertikalt m.h.a en monogonspegel (en platt roterande spegel) och horisontalt m.h.a en servomotor. Kan “fånga” nästan hela utrymmet. Skiktfält 360o x 310o.
  5. 5. Förklara begrepp “registrering” och “georeferering”. (Krävs flera skanningar från olika positioner vid skanning av komplicerad form, tex historiskt minnesmärke)
    • Regestrering - Alla punktmoln trasformeras till ett gemensamt koordinatsystem. 2st skanningar från 2st olika positioner. KRÄVS ÖVERLAPP!
    • Skanning 2 ska transformeras till 1:s koordinatsystem.

    Transformationsparametrarna mellan system bestämms ( tre translationer och tre rotationer). Kan göras genom; Måltavlor, Gemensama naturliga punkter, punktmoln till punktmoln eller geometriska objekt.

    Georeferering - Transformation av punktmoln till ett yttre koordinatsystem.
  6. 6. Beskriv proceduren för två-stegs-georeferering.
    • 1. Registrera punktmolnen till gemensamt koordinatsystem m.h.a måltavlor, naturliga punkter, punktmoln till punktmoln eller geometriska objekt.
    • 2. Transformera det registrerade punktmolnet till yttre koordinatsystemet m.h.a stödpunkter över det “globala” punktmolnet. Tex: Skanning av hela utrymmet bör stödpunkterna placeras över, under, framför och bakom.
  7. 7. Beskriv minst två metoder för punktmoln-registrering.
    • METOD 1: Punktmoln till punktmoln-registrering
    • Överlappande delar matchas i punktmolnet. Överlappet kan innehålla tusentals punkter och genererar en bättre kvalitet på registreringen. Metoden kräver en bra 3D-geometri i överlappet DVS. objekt orienterade i tre inbördes ortogonala riktningar. BRA vid till exempel industrianläggningar med mycket rör i olika riktningar.

    • METOD 2: Gemensama geometriska objekt
    • Under registreringen en “optimal” rätning mellan båda punktmolnen så att gemensamma geometriska objekt matchas så bra som möjligt. Bra 3D-geometri i överlappet är viktigt! Används främst vid till exempel plana ytor, synliga i båda punktmolnen.
  8. 8. Beskriv en-stegs-metod för georeferering.
    Punktmolnet transformeras till ett yttre koordinatsystem enbart m.h.a stödpunkter. 3 st stödpunkter i varje punktmoln. Inget överlapp! Punktmolnen georefereras oberoende av varandra. Meför mer arbete än två-stegs-georeferering.
  9. 9. Beskriv direkt georeferering.
    • Skannern centreras över känd punkt., horisonterra och mäter instrumenthöjd (som totalstation). Skannern ska vara försedd med optisk-/laserlod vattenpass och tvåaxlig kompensator.Skannerns bäring kanbestämmas genom att “finskanna” en måltavla placerad över en annan känd punkt (bakåtobjekt)
    • Därigenom bestäms 6st transformationsparametrar. Punktmolnet fås direkt i yttre koordinatsystemet. Mer effektiv än indirekt georeferering då det inte behövs överlapp mellan punktmolnen och behöver ej tänka på bra geometri av måltavlor.
  10. 10. Beskriv mätproceduren vid terrester laserskanning.
    En 3D-dokumentation av olika objekt eller kompletta miljöer från marken. Skannern är statisk under mätningen. Avståndet från instrumentet och objektet bestäms noggrant. Objektet skannas med hjälp av optomekanisk skanner i horisontal- och vertikalled. Med en hastighet av från hundratals till tusentals punkter per sekund. Laserstrålens horisontala- och vertikala vinkel mäts i varje punkt tillsammans med avståndet ger 3st observationer. Även en 4:e observation i form av intensiteten görs i varje punkt. Med hjälp av de 3st observationerna kan punkternas karaktäristiska koordinater i skannerns koordinatsystem beräknas. Resultatet blir en högdetaljerad 3D-bild
  11. 11. Man har skannat en våning i ett hus m.h.a terrester laserskanning med syfte att skapa 3D-ritning av alla rum. Beskriv proceduren för bearbetning av laserdata.
    Efter registrering och georeferering kan punktmolnen användas för 3D-modellering. Kan vara nödvändigt att “filtrera bort” “bruspunkter” som inte är av intresse. Finns två modelleringsmetoder:

    • Anpassning av enkla geometriska former (plan, sfär, cylinder, etc.) - Metoden används för modellering av strukturelement med regelbundna geometriska former.
    • Meshing - Lämplig för objekt med oregelbundna ytor till exempel mark och historiska minnesmärken.
Author
anton8
ID
337293
Card Set
AF1714 Mätteknik
Description
AF1714
Updated