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Investigations of high precision terrestrial laser scanning with emphasis on the development of a robust close-range 3D-laser scanning system / Hans Martin Zogg (2008)
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Titre : Investigations of high precision terrestrial laser scanning with emphasis on the development of a robust close-range 3D-laser scanning system Type de document : Thèse/HDR Auteurs : Hans Martin Zogg, Auteur Editeur : Zurich : Institut für Geodäsie und Photogrammetrie IGP - ETH Année de publication : 2008 Collection : IGP Mitteilungen, ISSN 0252-9335 num. 098 Importance : 171 p. Format : 21 x 30 cm ISBN/ISSN/EAN : 978-3-906467-78-8 Note générale : Bibliographie Langues : Anglais (eng) Descripteur : [Vedettes matières IGN] Acquisition d'image(s) et de donnée(s)
[Termes descripteurs IGN] acquisition d'images
[Termes descripteurs IGN] données localisées 3D
[Termes descripteurs IGN] étalonnage d'instrument
[Termes descripteurs IGN] lever souterrain
[Termes descripteurs IGN] modélisation géométrique de prise de vue
[Termes descripteurs IGN] précision géométrique (imagerie)
[Termes descripteurs IGN] télémètre laser terrestre
[Termes descripteurs IGN] télémétrie laser terrestreRésumé : (Auteur) In recent years, numerous measurement systems and techniques have become available on the market for three-dimensional (3D) surveying of objects. Largely due to the increasing need of 3D-data, fast area-wide 3D-measurement methods are in high demand. In the world of surveying and the field of engineering geodesy, terrestrial laser scanning has been established as a newer measurement method for fast, area-wide SD-surveying. Terrestrial laser scanners measure distances and angles to objects without any contact. The actual geometry information of the scanned object has to be derived from a resulting 3D-point cloud in post-processing.
After the initial hype of terrestrial laser scanning, a slight disillusionment set in. Projects were not profitable or failed due to insufficient knowledge about laser scanning technology and its specifics. In addition, the hardware and software products available on the market often do not meet the requirements of specific applications. Thus, the selection of convenient applications for a particular terrestrial laser scanning system, the sensitivity in terms of environmental conditions, or the extensive post-processing of laser scanning data are just a few of the difficulties in using laser scanning technology. As a result, terrestrial laser scanning is rarely used for projects in engineering geodesy. Even though terrestrial laser scanning offers great potential, new fields of application have yet to be investigated.
This thesis originated from a project addressing the development of a qualified measurement system based on terrestrial laser scanning for the surveying of underground utility caverns in the field of water and sewage engineering. There was no convenient measurement system available on the market when the project started in 2005. There are three main objectives of this thesis: the development of a cost-efficient robust close-range 3D-laser scanning system largely for surveying underground utility caverns, the calibrations and investigations of terrestrial laser scanners with focus on the newly developed measurement system, and the development of new fields of application for terrestrial laser scanning. Moreover, this thesis contributes to the area of terrestrial laser scanning by offering better knowledge on its integration into engineering geodesy.
For the hardware development, the 2D-laser scanner SICK LMS200-30106 by Sick AG was selected and implemented as a distance measurement unit measuring distances and angles. This unit is well known and established in industrial applications and in the field of robotics. In addition, all components that were used for the close-range 3D-laser scanning system were selected according to predefined requirements. These requirements were strongly related to the application of the measurement of underground utility caverns. Furthermore, this thesis shows that an appropriate calibration of the close-range 3D-laser scanning system - the distance measurement unit specifically - allows its application in the field of engineering geodesy. Thus, appropriate calibration routines were developed, and intensive additional investigations of the measurement systems enabled the verification of the measurement accuracy and performance.
The close-range terrestrial 3D-laser scanner ZLS07 resulted from the development of a 3D-measurement system based on the terrestrial laser scanning technology. The ZLS07 is a robust and reliable measurement system that fulfils the requirements focused on surveying of underground utility caverns. Its specific limitations lie in the measurement range, accuracy, and angular resolution. However, the ZLS07 has been successfully established as a new measurement instrument at the surveying department of the city of Zurich. In addition to the hardware developments, an approach for automatic geometry modelling from 3D-point clouds was developed, tested, and discussed for post-processing 3D-point clouds of underground utility caverns. Furthermore, the ZLS07 was successfully used in other applications, such as the damage detection of an incinerator or the reverse engineering of technical constructions.Note de contenu : 1 Introduction
1.1 Motivation
1.2 Aims of the Thesis.
1.3 Outline
2 High Precision Terrestrial Laser Scanning
2.1 Terrestrial Laser Scanning in Engineering Geodesy
2.2 Specifications of Terrestrial Laser Scanners
2.3 The Measurement System "Terrestrial Laser Scanner"
2.4 Applications of Terrestrial Laser Scanning.
2.5 Remarks.
3 Development of Terrestrial Laser Scanner ZLS07
3.1 Requirements
3.2 Components of the ZLS07
3.3 Configuration of Terrestrial Laser Scanner ZLS07
3.4 Measurement Coordinate Systems
3.5 Software
3.6 Result of a Scan
3.7 Discussion
4 Calibration of Terrestrial Laser Scanner ZLSO 7
4.1 Calibration of Geodetic Sensors
4.2 Distance Measurement Unit
4.3 Errors of Axes
4.4 Synchronisation of Rotation Table and Distance Measurement Unit
4.5 Review
5 Validation of Terrestrial Laser Scanner ZLS07
5.1 Angle Measurement System
5.2 Wobbling of Vertical Axis
5.3 3D-Measurement Quality
5.4 Review
6 Acquisition of Underground Utility Caverns
6.1 Overview
6.2 ZLS07 for Acquisition of Underground Utility Caverns
6.3 Data Post-Processing Workflow
6.4 Review
7 Automatic Geometry Modelling
7.1 Data Modelling Requirements
7.2 Previous Work
7.3 Development of an Approach for Automatic Cavern Detection
7.4 Results
7.5 Review
8 Various Applications for Terrestrial Laser Scanner ZLS07
8.1 Damage Detection of an Incinerator
8.2 Reverse Engineering at the Overflow Construction of Nalps Dam (CH).
8.3 Review
9 Summary
9.1 Conclusions
9.2 Outlook
References
A Appendix
A. 1 Rotation Table ETH Zurich.
A.2 Software
A.3 Fourier-SeriesNuméro de notice : 15459 Affiliation des auteurs : non IGN Thématique : IMAGERIE Nature : Thèse étrangère DOI : 10.3929/ethz-a-005679006 En ligne : http://dx.doi.org/10.3929/ethz-a-005679006 Format de la ressource électronique : URL Permalink : https://documentation.ensg.eu/index.php?lvl=notice_display&id=62725 Réservation
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Code-barres Cote Support Localisation Section Disponibilité 15459-01 35.11 Livre Centre de documentation En réserve 2S (M-103) Disponible Geometric accuracy assessment of QuickBird basic imagery using different operational approaches / M. Aguilar in Photogrammetric Engineering & Remote Sensing, PERS, vol 73 n° 12 (December 2007)
[article]
Titre : Geometric accuracy assessment of QuickBird basic imagery using different operational approaches Type de document : Article/Communication Auteurs : M. Aguilar, Auteur ; F. Aguilar, Auteur ; F. Aguera, Auteur ; Jaime Sanchez, Auteur Année de publication : 2007 Article en page(s) : pp 1321 - 1332 Note générale : Bibliographie Langues : Anglais (eng) Descripteur : [Vedettes matières IGN] Acquisition d'image(s) et de donnée(s)
[Termes descripteurs IGN] analyse comparative
[Termes descripteurs IGN] correction géométrique
[Termes descripteurs IGN] données localisées 3D
[Termes descripteurs IGN] erreur moyenne quadratique
[Termes descripteurs IGN] image à très haute résolution
[Termes descripteurs IGN] image Quickbird
[Termes descripteurs IGN] modèle numérique de surface
[Termes descripteurs IGN] modèle par fonctions rationnelles
[Termes descripteurs IGN] modèle physique
[Termes descripteurs IGN] orientation du capteur
[Termes descripteurs IGN] orthoimage
[Termes descripteurs IGN] point d'appui
[Termes descripteurs IGN] précision géométrique (imagerie)Résumé : (Auteur) The new very high-resolution space satellite images, such as QuickBird and Ikonos, open new possibilities in cartographic applications. This work has as its main aim the assessment of a methodology to achieve the best possible geometric accuracy in orthorectified imagery products obtained from QuickBird basic imagery which will include an assessment of the methodology’s reliability. Root Mean Square Error (RMSE), mean error or bias, and maximum error in 79 independent check points are computed and utilized as accuracy indicators. The ancillary data were generated by high accuracy methods: (a) check and control points were measured with a differential global positioning system, and (b) a dense digital elevation model (DEM) with grid spacing of 2 m and RMSEz of about 0.31 m generated from a photogrammetric aerial flight at an approximate scale of 1:5000 that was used for image orthorectification. Two other DEMs with a grid spacing of 5 m (RMSEz = 1.75 m) and 20 m (RMSEz = 5.82 m) were also used. Four 3D geometric correction models were used to correct the satellite data: two terrain-independent rational function models refined by the user, a terrain-dependent model, and a rigorous physical model. The number and distribution of the ground control points (GCPs) used for the sensor orientation were studied as well, testing from 9 to 45 GCPs. The best results obtained about the geometric accuracy of the orthorectified images (two dimensional RMSE of about 0.74 m) were computed when the dense DEM was used with the 3D physical and terrain-dependent models. The use of more than 18 GCPs does not improve the results when those GCPs are extracted by stratified random sampling. Copyright ASPRS Numéro de notice : A2007-541 Affiliation des auteurs : non IGN Thématique : IMAGERIE Nature : Article Permalink : https://documentation.ensg.eu/index.php?lvl=notice_display&id=28904
in Photogrammetric Engineering & Remote Sensing, PERS > vol 73 n° 12 (December 2007) . - pp 1321 - 1332[article]Réservation
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Code-barres Cote Support Localisation Section Disponibilité 105-07121 RAB Revue Centre de documentation En réserve 3L Disponible Integration of Ikonos and Quickbird imagery for geopositioning accuracy analysis / R. Li in Photogrammetric Engineering & Remote Sensing, PERS, vol 73 n° 9 (September 2007)
[article]
Titre : Integration of Ikonos and Quickbird imagery for geopositioning accuracy analysis Type de document : Article/Communication Auteurs : R. Li, Auteur ; F. Zhou, Auteur ; X. Niu, Auteur ; K. Di, Auteur Année de publication : 2007 Article en page(s) : pp 1067 - 1074 Note générale : Bibliographie Langues : Anglais (eng) Descripteur : [Vedettes matières IGN] Traitement d'image optique
[Termes descripteurs IGN] couple stéréoscopique
[Termes descripteurs IGN] données de terrain
[Termes descripteurs IGN] Floride (Etats-Unis)
[Termes descripteurs IGN] fusion d'images
[Termes descripteurs IGN] géopositionnement tridimensionnel
[Termes descripteurs IGN] image Ikonos
[Termes descripteurs IGN] image Quickbird
[Termes descripteurs IGN] modèle par fonctions rationnelles
[Termes descripteurs IGN] précision géométrique (imagerie)Résumé : (Auteur) This research investigated the accuracy in three-dimensional (3D) geopositioning achieved by integrating Ikonos and QuickBird images using the vendor-provided rational polynomial coefficients (RPCs). One pair of stereo Ikonos images and one pair of stereo QuickBird images were collected for the same region of Tampa Bay, Florida, and used in this study. Results of 3D geopositioning from different combinations of Ikonos and QuickBird stereo images were generated by using an improved rational function model (RFM). The relationship between the satellite-borne pointing geometry and the attainable ground accuracy is examined. This research demonstrates that the integration of Ikonos and QuickBird images is feasible and can improve the 3D geopositioning accuracy using a proper combination of images. Copyright ASPRS Numéro de notice : A2007-414 Thématique : IMAGERIE Nature : Article Permalink : https://documentation.ensg.eu/index.php?lvl=notice_display&id=28777
in Photogrammetric Engineering & Remote Sensing, PERS > vol 73 n° 9 (September 2007) . - pp 1067 - 1074[article]Réservation
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Code-barres Cote Support Localisation Section Disponibilité 105-07091 RAB Revue Centre de documentation En réserve 3L Disponible Geometric consistency and stability of consumer-grade digital cameras for accurate spatial measurement / R. Wackrow in Photogrammetric record, vol 22 n° 118 (June - August 2007)
[article]
Titre : Geometric consistency and stability of consumer-grade digital cameras for accurate spatial measurement Type de document : Article/Communication Auteurs : R. Wackrow, Auteur ; Jim H. Chandler, Auteur ; P. Bryan, Auteur Année de publication : 2007 Article en page(s) : pp 121 - 134 Langues : Anglais (eng) Descripteur : [Vedettes matières IGN] Acquisition d'image(s) et de donnée(s)
[Termes descripteurs IGN] analyse comparative
[Termes descripteurs IGN] chambre de prise de vue numérique
[Termes descripteurs IGN] cohérence géométrique
[Termes descripteurs IGN] distorsion d'image
[Termes descripteurs IGN] élément d'orientation interne
[Termes descripteurs IGN] erreur systématique
[Termes descripteurs IGN] étalonnage de capteur (imagerie)
[Termes descripteurs IGN] Leica Photogrammetry Suite
[Termes descripteurs IGN] précision géométrique (imagerie)
[Termes descripteurs IGN] prise de vue terrestreRésumé : (Auteur) It is known that uncertain internal geometry of consumer-grade digital cameras limits the accuracy of data that can be extracted. These cameras can be calibrated, but the validity of calibration data over a period of time should be carefully assessed before subsequent photogrammetric measurement. This paper examines the geometric stability and manufacturing consistency of a typical low-cost digital camera (Nikon Coolpix 5400) by estimating the degree of similarity between interior orientation parameters (IOP), established over a 1-year period. Digital elevation models (DEMs) were extracted with differing IOP, and accuracies were compared using data obtained from seven identical cameras. An independent self-calibrating bundle adjustment (GAP) and the Leica Photogrammetry Suite (LPS) software were used to provide these data-sets. Results are presented that indicate the potential of these cameras to maintain their internal geometry in terms of temporal stability and manufacturing consistency. This study also identifies residual systematic error surfaces or ‘‘domes’’, discernible in ‘‘DEMs of difference’’. These are caused by slightly inaccurately estimated lens distortion parameters, which effectively constrain the accuracies achievable with this class of sensor. Copyright RS&PS + Blackwell Publishing Numéro de notice : A2007-363 Thématique : IMAGERIE Nature : Article Permalink : https://documentation.ensg.eu/index.php?lvl=notice_display&id=28726
in Photogrammetric record > vol 22 n° 118 (June - August 2007) . - pp 121 - 134[article]Réservation
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Code-barres Cote Support Localisation Section Disponibilité 106-07021 RAB Revue Centre de documentation En réserve 3L Disponible n° 186 - Juin 2007 - Atelier REGLIS : LIDAR et surfaces continentales : techniques, applications et perspectives, Montpellier, 7 et 8 décembre 2006 (Bulletin de Revue Française de Photogrammétrie et de Télédétection) / C. Puech
[n° ou bulletin]
est un bulletin de Revue Française de Photogrammétrie et de Télédétection / Société française de photogrammétrie et de télédétection (2004 - )
Titre : n° 186 - Juin 2007 - Atelier REGLIS : LIDAR et surfaces continentales : techniques, applications et perspectives, Montpellier, 7 et 8 décembre 2006 Type de document : Périodique Auteurs : C. Puech, Editeur scientifique ; Société française de photogrammétrie et de télédétection, Auteur Congrès : Atelier REGLIS : LIDAR et surfaces continentales : techniques, applications et perspectives (7 - 8 décembre 2006; Montpellier, France), Commanditaire Année de publication : 2007 Langues : Français (fre) Descripteur : [Vedettes matières IGN] Acquisition d'image(s) et de donnée(s)
[Termes descripteurs IGN] bathymétrie
[Termes descripteurs IGN] données lidar
[Termes descripteurs IGN] forêt
[Termes descripteurs IGN] précision géométrique (imagerie)
[Termes descripteurs IGN] traitement automatique de donnéesNuméro de notice : 018-0702 Affiliation des auteurs : non IGN Thématique : IMAGERIE Nature : Numéro de périodique DOI : sans Permalink : https://documentation.ensg.eu/index.php?lvl=bulletin_display&id=21570 [n° ou bulletin]Contient
- Lidar et applications en géophysique externe / P.H. Flamant in Revue Française de Photogrammétrie et de Télédétection, n° 186 (Juin 2007)
- Le lidar à retour d'onde complet : nature de l'information enregistrée et perspectives d'utilisations / Sylvie Durrieu in Revue Française de Photogrammétrie et de Télédétection, n° 186 (Juin 2007)
- Traitement de données lidar aéroporté : vers une solution globale / Frédéric Bretar in Revue Française de Photogrammétrie et de Télédétection, n° 186 (Juin 2007)
- Épaisseur d'eau minimale mesurable en rivière sur fronts d'ondes lidar simulés / A. Lesaignoux in Revue Française de Photogrammétrie et de Télédétection, n° 186 (Juin 2007)
- Cartographier la structure de la végétation forestière avec un système lidar aéroporté en terrain montagnard / L. Dorren in Revue Française de Photogrammétrie et de Télédétection, n° 186 (Juin 2007)
- Premières applications de la technique du lidar appliquée à l'étude des sites patrimoniaux, les exemples allemands et alsaciens / B. Sittler in Revue Française de Photogrammétrie et de Télédétection, n° 186 (Juin 2007)
- Utilisation de la technologie du lidar bathymétrique pour le suivi littoral : retour d'expériences sur le littoral méditerranéen / Y. Balouin in Revue Française de Photogrammétrie et de Télédétection, n° 186 (Juin 2007)
- Développement d'un MNT du haut Rhône à partir de relevés bathymétriques réalisés avec un sondeur multifaisceaux / Hervé Pella in Revue Française de Photogrammétrie et de Télédétection, n° 186 (Juin 2007)
- La télédétection lidar : projet "Flimap-digues" et derniers développements de l'utilisation de méthodes à haut rendement pour la reconnaissance des digues fluviales françaises / A. Clement in Revue Française de Photogrammétrie et de Télédétection, n° 186 (Juin 2007)
- Intérêt du lidar dans le domaine des levés / P. Monnier in Revue Française de Photogrammétrie et de Télédétection, n° 186 (Juin 2007)
Réservation
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Code-barres Cote Support Localisation Section Disponibilité 018-07021 RAB Revue Centre de documentation En réserve 3L Disponible 018-07022 RAB Revue Centre de documentation En réserve 3L Disponible Utilisation de la technologie du lidar bathymétrique pour le suivi littoral : retour d'expériences sur le littoral méditerranéen / Y. Balouin in Revue Française de Photogrammétrie et de Télédétection, n° 186 (Juin 2007)
PermalinkGeneration of orthoimages and perspective views with automatic visibility checking and texture blending / G.E. Karras in Photogrammetric Engineering & Remote Sensing, PERS, vol 73 n° 4 (April 2007)
PermalinkAutomated sensor block adjustment and local satellite positioning: benefits and perspectives for mapping applications / A. Le Guellec in Revue Française de Photogrammétrie et de Télédétection, n° 185 (Mars 2007)
PermalinkPermalinkGeometric Correction and Digital Elevation Extraction Using Multiple MTI Datasets / J.A. Mercier in Photogrammetric Engineering & Remote Sensing, PERS, vol 73 n° 2 (February 2007)
PermalinkPermalinkAn integrated model to estimate the accuracy of digital orthoimages from high resolution satellite imagery / F. Aguilar in Revue Française de Photogrammétrie et de Télédétection, n° 184 (Décembre 2006)
PermalinkEstimation of the number of decomposition levels for a wavelet-based multiresolution multisensor image fusion / P. Pradhan in IEEE Transactions on geoscience and remote sensing, vol 44 n° 12 (December 2006)
PermalinkFirst assessments of Pleiades system potential for IGN-France image acquisition requirements / Jean-Philippe Cantou in Revue Française de Photogrammétrie et de Télédétection, n° 184 (Décembre 2006)
PermalinkPros and cons of the orientation of very high resolution optical space images / Karsten Jacobsen in Revue Française de Photogrammétrie et de Télédétection, n° 184 (Décembre 2006)
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