The proposal of adaptating the existing comparative base of GLM AGH as moving test base to determine the accuracy of laser telemeters in scanning instruments

Rafał Gawałkiewicz

Abstrakt

Propozycja adaptacji istniejącej bazy komparacyjnej GML AGH jako ruchomej bazy testowej dla potrzeb wyznaczania dokładności dalmierzy laserowych instrumentów skanujących

Wyznaczanie charakterystyk dokładnościowych instrumentów geodezyjnych stanowi w odniesieniu do wymogów prawnych obowiązek służb geodezyjnych wykonujących wszelkiego rodzaju prace geodezyjne. Świadectwo atestacji wydają upoważnione do tego celu jednostki wyposażone w specjalne bazy komparacyjne. Specyfiika nowoczesnych instrumentów skanujących wymaga szerszego zakresu prac badawczych dla uzyskania pełnej informacji o rzeczywistej dokładności instrumentu. Szerokie zastosowanie pomiarów bezzwierciadlanych w pracach inwentaryzacyjnych i monitoringu obiektów naturalnych i pochodzenia antropogenicznego wymaga rozpoznana parametrów  dokładnościowych określonego instrumentu. Dotyczy to zarówno pozycjonowania głowicy w oparciu o punkty referencyjne, ale także składowe błędu położenia punktu w chmurze. Istotną składową błędu położenia punktów jest błąd pomiaru odległości w opcji pełnej automatyzacji. Automatyzm i prędkość pomiaru zbioru punktów wymaga specyfiicznego podejścia do sposobu wyznaczenia charakterystyki dalmierza. Można wykorzystać do tego celu bazy już istniejące. W artykule przedstawiono algorytm wykorzystania istniejącej bazy komparacyjnej Geodezyjnego Laboratorium Metrologicznego AGH dla potrzeb testowania dalmierzy bezzwierciadlanych tachimetrów skanujących i skanerów laserowych w zakresie obecnej długości bazy w trybie ciągłym.

Abstract

Determination of the accuracy characteristics of geodetic instruments is – according to the law – the duty of geodetic services doing all the surveying. The certificates are given by the authorized units equipped in special comparative bases. The specifics of modern scanning instruments require much research to get full information about real accuracy of instrument. Wide application of refl ectorless measurements in the inventory and monitoring of the natural and anthropogenic objects requires the recognition of accuracy parameters of the defi nite instrument. This refers both to positioning the head based on reference points, but also the components of the situation error of the point in the cloud. An important component included in the situation error of the point the error of the distance measurement in the option of full automation. Automatism and short time of the measurement of the set of point requires specifi c approach to the way of determining the characteristic of telemeter. One can use the existing bases for this purpose. In article the algorithm of the use of existing comparative base of the Geodetic Metrological Laboratory of AGH for the needs of testing refl ectorless telemeters of scanning total stations of laser scanners within the range of the present length of the base in the online mode.

Keywords: calibration of surveying instruments, laser scanning, geodetic databases

Słowa kluczowe: kalibracja instrumentów, skaning laserowy, geodezyjne bazy pomiarowe
References

Abbas M.A., Setan H., Majid Z., Chong A.K., Idris K.M., Aspuri A., (2013): Calibration and Accuracy Assessment of Leica ScanStation C10 Terrestrial Laser Scanner. Developments in Multidimensional Spatian Data Models, Lecture Notes in Geoinformation and Cartography, Springer-Verlag Berlin Heidelberg

Abbas M.A., Lichti D.D., Chong A.K., Setan H., Majid Z., (2014): An on-site approach for the self-calibration of terrestial laser scanner, Measurement no. 52, pp. 111–123

Antanavičiūtė U., Obuchovski R., , Paršeliūnas E.K., Popovas M.G.D., Šlikas D., (2013): Some issues regarding the calibration of the terrestrial laser scanner Leica Scanstation C10. Geodesy and Cartography, vol. 39

Banaś M., (2012): Analiza metod określania poziomych przemieszczeń punktów reprezentujących sieć testową na terenie PWSTE w Jarosławiu. Geomatyka i Inżynieria – kwartalnik PWSTE w Jarosławiu no. 3

Bhatla A., Choe S.Y., Fierro O., Leite F., (2012): Evaluation of accuracy of as-built 3D modeling from photos taken by handheld digits cameras, Automation in Construction, vol. 28,m pp. 116–127

Bosche F., (2015): Terrestial laser scanning and continuous wavelet transform for controlling surface fl atness in construction – A first investigation, Advanced Engineering Informatics (Article in Press)

Buga, A., Jokela, J., Putrimas, R., (2008): Traceability, stability and use of the Kyviskes calibration baseline. 7th International Conference Environmental Engineering, 22–23 May, Vilnius. Technika, pp. 1274–1280

Chan T.O., Lichti D., Belton D., (2015): A rigotous cylinderbased self-calibration approach for terrestial laser scanners, ISPRS Journal of Photogrammetry and Remote Sensing, vol. 99, pp. 84–99

Chow J.C.K., Lichti D.D., Teskey W.F., (2010): Self-calibration of the Trimble (Mensi) GS200 Terrestrial Laser Scanner. International Archives of Photogrammetry, Remote Sensing and Spatial Information Sciences, Vol. XXXVIII, Part 5 Commission V Symposium, Newcastle upon Tyne, United Kingdom

Frukacz M., Markiewicz M., (2000): Badanie precyzyjnych łat niwelacyjnych w aspekcie pomiarów sieci wysokościowych I i II klasy, praca magisterska pod kierunkiem dr inż. Andrzeja Pokrzywy (opracowanie niepublikowane), AGH Kraków

Gawałkiewicz R., (2005): Określenie charakterystyk dokładnościowych wybranych instrumentów laserowych, Geodezja : półrocznik Akademii Górniczo-Hutniczej im. Stanisława Staszica w Krakowie, t. 11 z. 1/1 s. 99–113, Wydawnictwa Naukowo–Dydaktyczne AGH Kraków

Gawałkiewicz R., (2006): Nowoczesne technologie geodezyjne w inwentaryzacji wielkokubaturowych obiektów podziemnych, rozprawa doktorska niepublikowana pod kierunkiem prof. dr hab. inż. Jacka Szewczyka, AGH Kraków

Golparvar –Fard M., Bohn J., Teizer J., Savarese S., Pena-Mora F., (2011): Evaluation of image-based modeling and laser scanning accuracy for emerging automated performance monitoring techniques, Automation in Construction, vol. 20, pp. 1143–1155

Hazelton N.W.J (2009): Instrument Calibration for the 21st Century. MSPS 57th Annual Meeting, St. Cloud, MN, 28–30 January

Janusz J., Janusz W., (2001): Łamana Baza Długości do komparacji dalmierzy elektromagnetycznych, Prace Instytutu Geodezji i Kartografi i, tom XLVIII, zeszyt 103, s. 115 –138

Janusz J., Janusz W., Kołodziejczyk M., (2003): Wzorcowanie niwelatorów cyfrowych i łat kodowych oraz łat z podziałem równomiernym, Instytut Geodezji i Kartografi i, seria monograficzna no. 7, Warszawa

Kersten Th., Sternberg H., Mechelke K., Acevedo Pardo C., (2004): Terrestrial laser scanning system Mensi GS100/ GS200 – accuracy tests, experiences and projects at the Hamburg University of applied sciences. Panoramic Photogrammetry Workshop 2004, organised by TU Dresden, University of Stuttgart and ISPRS WG V/1

Kutalmis G., Halil E., (2013): The Comparison Of Accuracy Of Length Measurement Obtained From Terrestrial Laser Scanner And Total Station. EGU General Assembly 2013, 7–12 April, 2013 in Vienna, Austria

Lechner J., Cervinka L., Umnov I., (2008): Geodetic Surveying Tasks for Establishing a National Long Length Standard Baseline, Integrating Generations, FIG Working Week 14–19 June, Stockholm Sweden

Lichti D.D., (2006): Error modelling, calibration and analysis of an AM-CW terrestrial laser scanner system, ISPRS Journal of Photogrammetry and Remote Sensing, vol. 61, pp. 307–324

Lichti D.D., (2010): Terrestrial laser scanner self-calibration: Correlation sources and their mitigation, ISPRS Journal of Photogrammetry and Remote Sensing, vol. 65, pp. 93–102

Marcak H., 2001: Satelitarne obrazy radarowe, Geoinformatica Polonica – Prace Komisji Geoinformatyki, Polska Akademia Umiejetności, zeszyt 3, Kraków

Pareja F., Paglos A.G., Oliva J.V., 2013: Terrestial Laser Scanner (TLS) Equipment Calibration, The Manufacturing Engineering Society International Conference, MESIC 2013, Procedia Engineering , no. 63, pp. 278–286

Rondeel S., Barry M., Lichti D.D., (2015): Laser Scanner Validation Methods for Land Surveyors. FIG Working Week 2015 From the Wisdom of the Ages to the Challenges of the Modern World Sofi a, Bulgaria, 17–21 May 2015

Salo P., Jokinen O., Kukkob A., (2008): On the calibration of the distance measuring component of a Terrestrial Laser Scanner. The International Archives of the Photogrammetry, Remote Sensing and Spatial Information Sciences. Vol. XXXVII. Part B5. Beijing

Schultz Th., (2007): Calibration of a Terrestrial Laser Scanner for Engineering Geodesy. dissertation, Eidgenössische Technische Hochschule Zürich

Skaloud J., Lichti D., 2006: Rigorous approach to bore-sight self-calibration in airborne laser scanning, ISPRS Journal of Photogrammetry and Remote Sensing, vol. 61, pp. 47–59 User’s Guide HP 5529A – Hewlett Packard, California USA 1994

LEGISLATIONS, STANDARDS

[1] Ustawa Prawo o miarach [The Law on Measurements] (Dz. U. z 2004 r. No. 243, position 2441 with later amendments)

[2] Dyrektywa o przyrządach pomiarowych (MID – Measuring Instruments Directive), Dziennik Urzędowy Unii Europejskiej No. L135, 30th April 2004 (chapter 13, vol. 34)

[3] Rozporządzenie Ministra Spraw Wewnętrznych i Administracji w sprawie standardów technicznych wykonywania geodezyjnych pomiarów sytuacyjnych i wysokościowych oraz opracowywania i przekazywania wyników tych pomiarów do państwowego zasobu geodezyjnego i kartograficznego [The Enactment of the Minister of Internal Affairs and Administration on technical Standards of Making Surveying and Geodetic Measurements and Processing and Transferring These Results to the State Geodetic and Cartographic Resource] of 9th November 2011 (Dz.U. 263, position 1572)