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Entwicklung eines Qualitätsmodells für die Generierung von digitalen Gelandemodellen aus airborne Laser scanning / Hans Jürg Luthy (2008)

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Titre :	Entwicklung eines Qualitätsmodells für die Generierung von digitalen Gelandemodellen aus airborne Laser scanning
Titre original :	[Développement d'un modèle de qualité pour générer des modèles numériques de terrain à partir de télémétrie laser aéroportée]
Type de document :	Thèse/HDR
Auteurs :	Hans Jürg Luthy, Auteur
Editeur :	Zurich : Institut für Geodäsie und Photogrammetrie IGP - ETH
Année de publication :	2008
Collection :	IGP Mitteilungen, ISSN 0252-9335 num. 95
Importance :	140 p.
Format :	21 x 30 cm
ISBN/ISSN/EAN :	978-3-906467-70-2
Note générale :	Bibliographie
Langues :	Allemand (ger)
Descripteur :	[Vedettes matières IGN] Lasergrammétrie [Termes IGN] données lidar [Termes IGN] géoréférencement direct [Termes IGN] GPS en mode différentiel [Termes IGN] GPS-INS [Termes IGN] indicateur de qualité [Termes IGN] mesure de la qualité [Termes IGN] modèle numérique de surface [Termes IGN] modèle numérique de terrain [Termes IGN] qualité des données [Termes IGN] spécification [Termes IGN] télémétrie laser aéroporté [Termes IGN] test de performance
Index. décimale :	35.20 Traitement d'image
Résumé :	(Auteur) Airborne Laser Scanning (ALS) has become the most important technology in Europe to acquire high resolution Digital Elevation Models (DEM). Compared to the well established Photogrammetry ALS allows an increased efficiency due to direct georeferencing and direct determination of 3D coordinates. The dense point spacing and the possibility to acquire simultaneous Digital Terrain (DTM) and Digital Surface Models (DSM) are additional benefits. Some of the drawbacks of ALS are known from other methods to acquire spatial data: the abstraction of the real world in a data model is strongly influenced by the impossibility to validate the quality of data acquisition by the use of on set of reference data. As a matter of fact only partial verification of single characteristics is performed using adequate methods or reference information. A well known example for this is the determination of vertical accuracy using ground control points. The two main disadvantages compared to Photogrammetry are the number of involved sensors and the unstructured data capturing during the scanning process. The former leads - in combination with the separation in different data processing activities - to a delayed discovery of faults in the data acquisition. Not captured features (completeness of data acquisition) are often detected later on in the feature extraction. Whilst for other survey methods quality measures had been developed over years, standards or guidelines for ALS with appropriate quality indicators and test methods are still missing. The separation between the determination of coordinates in the unstructured data acquisition and the feature extraction during point classification may have a negative impact on the data quality. The use of the spatial accuracy as the dominant indicator to measure the quality of a DEM is not suited to detect errors in the point classification. Delays and excessive costs in many projects are the consequence of this lack of complete specifications if a principal conducts thorough visual inspection of the deliverables. This thesis introduces a quality model which eliminates the above listed shortcomings. In a holistic approach sensors, algorithms and processes are examined on their impact on spatial data described. The quality model is built up on the requirements set forth in the ISO standards for quality management and for spatial data but is also taking into account the (unique) properties of the ALS technology and the sensitive customer relationship. The core element of the model is the product specification where the representation of the real world in the spatial data set is defined. The non-quantitative quality element is completed by the Meta data further information to allow traceability. To the second layer of the quality model belong various components to describe the quantitative quality indicators. By extending the elements from currently used spatial accuracy and point spacing all user requirements can be captured in technical specifications. The benefit can only be achieved if appropriate test methods and the acceptable conformance quality level are defined. The thesis does not attempt to define a minimum acceptable level of quality for DEMs since they strongly depend on individual user requirements but proposes ideas how the quality elements may be used. The third layer then defines requirements for process quality. Here it is distinguished between the processes for product realisation and management processes. The activities on the technical side directly impact the quality of the products and include inter alia sensor system, data processing, verification and documentation. The mid and long term quality of the products and realisation processes is achieved through the management processes. Special attendance is needed for data management due to the huge volume of data. As the outcome of the three inner layers the outermost contains finally the spatial data sets according to product definitions and technical specifications. The complexity of the processes and the data volume requires suitable software tools, particularly for larger projects. A high level system architecture and the base functionality of such a production suite for ALS are outlined and the positive effects in the production due to increased efficiency and effectivity are demonstrated. The benefits and the advantages of the quality model in the practical application are discussed on a large project for the Federal Office of Topographic (swisstopo).
Note de contenu :	l Einführung 1.1 Ausgangslage und Motivation 1.2 Ziel der Arbeit 1.3 Gliederung der Arbeit 1.4 Qualitäts- und Prozessmanagement 1.4.1 Erläuterung zum Begriff Qualität l .4.2 Grundzüge des Qualitätsmanagements 1.4.3 Prozesse 1.4.4 Qualitätsplanung 1.4.5 Qualitätsmanagement bei ALS-Projekten 1.5 Qualität im Vermessungswesen 1.6 Qualität von Geodäten 1.6.1 Produktmerkmale 1.6.2 Allgemeine Qualitätsmerkmale von Geodäten 1.6.3 Die Qualitätsmerkmale der ISO Geonormen 1.6.4 Der Prozess der Qualitätsprüfung 1.6.5 Dokumentation der Qualitätsinformation 1.7 Qualität von Digitalen Geländemodellen 1.7.1 Begriffe 1.7.2 Modellierungsprozesse 1.7.3 Klassische Qualitätsmerkmale von DGM 2 Datenerfassung mittels Airborne Laser Scanning 2.1 Laser Scanner/ 2.1.1 Laser Impuls 2.1.2 Ablenktechnologie 2.2 Positionierungs- und Orientierungssystem 2.2.1 Kinematisches DGPS 2.2.2 Inertiales Messsystem 2.2.3 Kombination der POS-Messgrössen 2.3 Vergleich der gebräuchlichsten ALS-Systeme 2.4 Unsicherheiten in der Datenerfassung 2.4. l Unsicherheit der Objekterfassung 2.4.2 Messunsicherheit in der Rangebestimmung 2.4.3 Messunsicherheit der Winkelbestimmung 2.4.4 Messunsicherheit der Positions- und Orientierungsbestimmung 2.4.5 Kombinierte Messunsicherheit 2.4.6 Anmerkung zur kombinierten Messunsicherheit 2.5 Bestimmung und Reduktion von systematischen Einflüssen 2.5. l Labor-Kalibrierung Laser Scanner 2.5.2 In situ Systemkalibrierung 2.5.3 Streifenausgleichung 2.6 Diskussion 3 Die ALS-Prozesskette 3.1 Produktspezifikation 3.2 Flugplanung 3.3 Flugvorbereitung und Systemkalibrierung 3.4 Befliegung 3.5 Berechnen der externen Orientierung 3.6 Prozessieren der Rohdaten 3.7 Filterung der Punkte 3.8 Modellbildung 3.9 Metadaten und Datenabgabe 3.10 Datensätze 3.10.1 Daten für die Planung und Vorbereitung der Arbeiten 3.10.2 Befliegung 3.10.3 Prozessieren der Rohdaten 3.10.4 Filterung der Punktwolke 3.10.5 Unterstützende Daten 3.10.6 Prozess-Aufzeichnungen 3.10.7 Qualitätskontrollen 3.11 Unsicherheiten in und aus den Prozessen 3.11.1 Umgang mit Ausreissern in der Rangebestimmung 3.11.2 Abweichungen und Fehler bei Terrain-Filterung 3.11.3 Unsicherheit aus der Modellierung 3.12 Diskussion 4 Qualitätsmodell für Airborne Laser Scanning 4.1 Aufbau des ALS-Qualitätsmodells 4.2 Nicht-quantitative Qualitätselemente 4.2.1 Allgemeine Produktdefinitionen für DGM 4.2.2 Definition des Produkts „DTM" 4.2.3 Definition des Produkts „DOM", 4.2.4 Nachvollziehbarkeit und Metadaten ' 4.3 Quantitative Qualitätselemente (technischen Spezifikationen), 4.3.1 Auflösung 4.3.2 Räumliche Genauigkeit 4.3.3 Thematische Genauigkeit 4.3.4 Vollständigkeit 4.3.5 Zeitliche Genauigkeit 4.3.6 Logische Konsistenz 4.3.7 Vorschlag für technische Spezifikationen 4.4 Prozessqualität 4.5 Realisierungsprozesse 4.6 Managementprozesse 4.6.1 Projektmanagement 4.6.2 Kontinuierliche Verbesserung 4.6.3 Ausbildung und Training 4.6.4 Know-how Management 4.7 Qualitätsprüfung 4.7.1 Methoden der Qualitätsprüfungen 4.7.2 Kontrollen im Prozessablauf 4.7.3 Werkzeuge zur Qualitätskontrolle 4.7.4 Aufzeichnung der Qualitätsprüfung 4.8 Datenmanagement 4.9 Produktionssystem für ALS 4.9.1 Modul Qualitätssicherung und Visuelle Kontrolle 4.9.2 Modul Produktionsmonitoring 4.9.3 Modul Prozess-Manager 5 Analyse und Verbesserungsmöglichkeiten aus dem Projekt Landwirtschaftliche Nutzfläche 5.1 Einführung zum Projekt 5.2 Erarbeiten der Spezifikationen 5.3 Datenerfassung 5.3.1 Flugplanung 5.3.2 Schwierigkeiten in der Befliegung 5.3.3 Erkenntnisse aus der Datenerfassung im alpinen Raum 5.4 Prozessieren der Messwerte 5.4.1 Ableiten der Punktwolke aus den Messungen 5.4.2 Klassifizierung der Punkte 5.4.3 Ausbildung 5.4.4 ALS-Produktionssystem 5.5 Qualitätsmanagement 5.5.1 Kontrolle während der Befliegung 5.5.2 Kontrolle der Datenerfassung 5.5.3 Visuelle Kontrolle der Endprodukte 5.5.4 Resultate der quantitativen Qualitätsprüfungen 5.6 Diskussion der Erkenntnisse aus dem Projekt LWN 6 Schlussfolgerungen und Ausblick 6.1 Schlussfolgerungen 6.2 Ausblick 6.2.1 Monitoring des Scannens 6.2.2 Automatische Selektion der optimalen Punkte im Übeflappungsbereich 6.2.3 Filterung der Terrainpunkte 6.2.4 Echtzeit-Datenauswertung
Numéro de notice :	13651
Affiliation des auteurs :	non IGN
Thématique :	IMAGERIE
Nature :	Thèse étrangère
DOI :	10.3929/ethz-a-005396321
En ligne :	http://dx.doi.org/10.3929/ethz-a-005396321
Format de la ressource électronique :	URL
Permalink :	https://documentation.ensg.eu/index.php?lvl=notice_display&id=62556

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