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Titre : The Swiss trolley : a modular system for track surveying Type de document : Rapport Auteurs : Ralph Glaus, Auteur Editeur : Zurich : Schweizerischen Geodatischen Kommission / Commission Géodésique Suisse Année de publication : 2006 Collection : Geodätisch-Geophysikalische Arbeiten in der Schweiz, ISSN 0257-1722 num. 70 Importance : 184 p. Format : 21 x 30 cm ISBN/ISSN/EAN : 978-3-908440-13-0 Note générale : Bibliographie Langues : Anglais (eng) Descripteur : [Vedettes matières IGN] Navigation et positionnement
[Termes IGN] capteur imageur
[Termes IGN] capteur non-imageur
[Termes IGN] données localisées
[Termes IGN] filtre de Kalman
[Termes IGN] fonction spline
[Termes IGN] fusion de données
[Termes IGN] GPS en mode cinématique
[Termes IGN] GPS en mode différentiel
[Termes IGN] GPS-INS
[Termes IGN] lissage de données
[Termes IGN] navigation à l'estime
[Termes IGN] odomètre
[Termes IGN] positionnement absolu
[Termes IGN] précision millimétrique
[Termes IGN] prise de vue terrestre
[Termes IGN] réseau ferroviaire
[Termes IGN] surveillance d'ouvrage
[Termes IGN] tachéomètre électronique
[Termes IGN] transport ferroviaireIndex. décimale : 30.70 Navigation et positionnement Résumé : (Auteur) Modern railway infrastructure requires accurate, absolute referenced spatial data for project planning, construction and maintenance. On the one hand, passenger safety and travel comfort depend to a large extent on accurate tracks. On the other hand, absolute referenced coordinates of railway assets facilitate data exchange between railway operators and third parties. In addition, time slots for maintenance are short, due to the high volumes of traffic on major railway lines. Thus, flexible surveying systems are required yielding accurate data within a short time. The multi-sensor platform Swiss Trolley, which offers such a flexible system, copes with absolute referenced spatial data. The platform is mounted on a track vehicle. This allows for a complete description of the track environment in kinematic mode with a minimum of interference time with regular traffic.
The Swiss Trolley features a modular design. A basic module for assessing track key parameters such as chainage, cant, twist, gradients and track gauge covers monitoring tasks on construction sites. A positioning module integrating GPS or total stations allows for the determination of the track axis. A further scan module can be used to generate absolute referenced point clouds in the track environment.
This work compiles the development steps of the Swiss Trolley. Relevant side conditions re-garding track surveying, coming from track geometry and the railway operators are summarised and state-of-the-art systems are reviewed. Based on these premises, a niche for Swiss Trolley applications is defined. Sensors providing geometric data in the track environment are evaluated in regard to their suitability and error behaviour.
The key problem of the trolley positioning consists in determining the six degrees of freedom of the multi-sensor platform at any point in time. The chosen kinematic approach asks for a careful treatment of time constraints. Each data string coming from a specific sensor must own an accurate time tag. Kinematic surveys at walking speed with subcentimetric accuracy require time tags with millisecond accuracy.
The incorporated sensors were investigated regarding their error behaviour. Calibration issues are addressed and approaches for the bias determination are presented. Models for correcting collimation errors and nuisance accelearations are given for the pendulum inclination sensors used. Moreover, emphasis was placed on biases emerging at kinematic surveys for the particular optical total station used. Reduction models for the laser scanner data are proposed and calibration procedures providing intrinsic orientation and latency parameters are given.
A kinematic model for Swiss Trolley surveys based on the Frenet base system and its canonical representation was developed. Explicit formulae are given for runs on geometric elements dominating in the railway track environment. For the mutual data processing, a loosely coupled filter concept is proposed consisting of data pre-processing, synchronisation and filtering steps. The core of data processing is a Kalman filter, estimating vehicle and track states in an absolute or a relative reference frame. By means of the filter approach, the observations of the involved sensors can be integrated in a spatial model. Individual filter runs can be assembled by an additional merge step. Merged runs in up and down direction allow for a quality assessment and also allow for the monitoring of eventually remaining biases such as a boresight misalignment or inclination sensor zero point offsets.
Positioning accuracies for the static and kinematic case were assessed on the one hand by the comparison of up and down runs. On the other hand, comparisons were carried out with independently measured reference data. The static error behaviour of the Swiss Trolley could be evaluated by using a slab track alignment. Submillimetric positioning accuracies were obtained in combination with high-precision total stations. Kinematic positioning accuracy mainly depends on the positioning sensor used. Optical total stations providing synchronised angle and distance data allow for subcentimetric positioning. High-precision DGPS position-ing yields subcentimetric accuracy for the horizontal component. The typical vertical accuracy is better than two centimetres. The integrated longitudinally mounted inclination sensor slightly augments the mere GPS solution. The attitude determination of the platform is a result of the combined data treatment. For GPS surveys, the typical pitch angle accuracy is two mrad. Yaw angles essentially correspond to the derivation of the trajectory with respect to the covered path and are determined with one mrad accuracy. Roll angle accuracy is dominated by the inclination sensor measurements across the track. The typical accuracy is 0.3 mrad. For the scan module, laser dots in the absolute reference frame are degraded by the uncertainty of the trajectory and the platform attitude amplified by a geometry-depending lever. The absolute accuracy of such a dot is three centimetres using a time-of-flight laser scanner. Relative accuracy between two adjacent dots amounts to five millimetres.
The Swiss Trolley was successfully applied on numerous assignments. Adaptations for the multi-sensor platform exist for tunnel site locomotives and road-vehicles.Note de contenu : 1 Introduction
2 Track Geometry
2.1 Nominal Geometries
2.1.1 Introduction
2.1.2 Horizontal Layout
2.1.3 Vertical Layout
2.2 Rules and Standards of Different Countries
2.2.1 Horizontal Layout
2.2.2 Vertical Layout
2.2.3 Cant
2.3 Kinematic Model of Motion
2.3.1 Kinematics in the Frenet System
2.3.2 Canonical Representation of the Most Common Track Curves
2.4 Remarks on Track Accuracy
2.4.1 General Remarks
2.4.2 Relative and Absolute Accuracy of a Track
2.5 Methods for Track Surveying
2.5.1 Overview
2.5.2 Relative Track Surveying
2.5.3 Absolute Track Surveying
2.5.4 Selected Track-Surveying Systems
2.5.5 The Swiss Trolley - Finding the Niche
3 Potentials and Limitations of a Kinematic Track-Surveying System
3.1 Kinematic Surveying
3.2 Absolute Position Fixing
3.2.1 GNSS
3.2.2 Tracking Total Stations
3.3 Dead Reckoning
3.3.1 Inertial Navigation Systems (INS)
3.3.2 Yaw Rates by Chord Techniques
3.3.3 Odometers
3.3.4 Height Determination by an Inclination Sensor
3.4 Attitude Determination
3.5 Kinematic Surveys of the Railway Inventory
3.5.1 Track Gauge Measuring Systems
3.5.2 Laser Scanners
3.5.3 3D Cameras
3.5.4 Ground Penetration Radar (GPR)
3.6 Synchronisation
3.7 Modelling
3.8 Transformation
4 The Track-Surveying Trolley
4.1 Introduction
4.1.1 Development
4.1.2 Concept
4.2 Data Acquisition
4.2.1 Electronic Box
4.2.2 A/D Conversion
4.2.3 Data Synchronisation
4.3 Reconstruction
4.4 Inclination Sensors
4.4.1 Sensor Characteristics
4.4.2 Calibration of Characteristic Curve
4.4.3 Temperature Influences
4.4.4 Corrections for Non-Orthogonalities (Collimation Error)
4.4.5 Dynamic Behaviour of the Inclination Sensor
4.4.6 Transformation of the Inclination Angles into the Body-System
4.5 Track Gauge Measuring System
4.5.1 Characteristics and Measuring Principle of the Track Gauge Measuring System
4.5.2 Calibration
4.6 Odometers
4.6.1 Characteristics and Calibration
4.7 Integration of Tracking Total Stations
4.7.1 Characteristics
4.7.2 Common Total Station Biases
4.7.3 Deflections of the Vertical
4.7.4 Surveys in Canted Sections
4.7.5 Synchronisation of Distances and Angles
4.7.6 Internal Tacheometer and Radio Latencies
4.8 Integration of GPS
4.8.1 Characteristics
4.8.2 NMEA Data
4.9 Boresight Calibration of Prism and Antenna Phase Centre
4.10 Laser Scanners
4.10.1 Characteristics
4.10.2 Model
4.10.3 Yaw Angle Correction
4.10.4 Evaluation of the Laser Scanner Precision
4.10.5 Variance Propagation for a Given Scanner Arrangement
4.10.6 Kinematic Calibration of Rmb, xmb and the Latency
5 Data Processing
5.1 Introduction
5.2 Post-Processing Software Concept
5.3 Data Preprocessing
5.3.1 Blunder Labelling
5.3.2 Reduction, Model
5.3.3 Linear Filters
5.3.4 Synchronisation
5.3.5 Reduction to the Centre Line of the Track
5.4 Trajectory Smoothing by a Kalman Filter
5.4.1 Discrete Kalman Filter
5.4.2 Backward Filter and Smoother
5.4.3 Absolute Model
5.4.4 Relative Model
5.5 Smoothing Splines
5.5.1 Smoothing Splines with First Derivatives
5.5.2 Comparison between Kalman Filter and Smoothing Splines
5.6 Merging Trajectories
5.6.1 Strategies for Merging
5.6.2 Chaining the Pieces
5.6.3 Merging
5.6.4 Linking Scans to Merged Trajectories
6 Applications
6.1 Slab Track Alignment
6.2 Kinematic Track Axis Surveys
6.2.1 Comparison between Forward Filter, Backward Filter and Smoother
6.2.2 Filter Tuning
6.2.3 Comparison between Absolute and Relative Model
6.2.4 The Influence of Inclinometer Measurement on GPS Heights
6.2.5 The Smoother in Action - GPS Example
6.2.6 The Smoother in Action - Total Station Example
6.3 Kinematic Scanning
7 ConclusionsNuméro de notice : 15261 Affiliation des auteurs : non IGN Thématique : POSITIONNEMENT Nature : Rapport de recherche En ligne : https://www.sgc.ethz.ch/sgc-volumes/sgk-70.pdf Format de la ressource électronique : URL Permalink : https://documentation.ensg.eu/index.php?lvl=notice_display&id=55115 Réservation
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Code-barres Cote Support Localisation Section Disponibilité 15261-01 30.70 Livre Centre de documentation Géodésie Disponible 15261-02 30.70 Livre Centre de documentation Géodésie Disponible Augmenting grid-based contours to improve thin-plate DEM generation / M.B. Gousie in Photogrammetric Engineering & Remote Sensing, PERS, vol 71 n° 1 (January 2005)
[article]
Titre : Augmenting grid-based contours to improve thin-plate DEM generation Type de document : Article/Communication Auteurs : M.B. Gousie, Auteur ; W.R. Franklin, Auteur Année de publication : 2005 Article en page(s) : pp 69 - 79 Note générale : Bibliographie Langues : Anglais (eng) Descripteur : [Vedettes matières IGN] Applications photogrammétriques
[Termes IGN] artefact
[Termes IGN] contour
[Termes IGN] fonction spline d'interpolation
[Termes IGN] interpolation
[Termes IGN] isoligne
[Termes IGN] maillage
[Termes IGN] modèle numérique de surfaceRésumé : (Auteur) We present two new pre-processing techniques that improve thin plate Digital Elevation Model (DEM) approximations from grid-based contour data. One method computes gradients from an initial interpolated or approximated surface. The aspects are used to create gradient paths that are interpolated using Catmull-Rom splines. The computed elevations are added to the initial contour data set. Thin plate methods are applied to all of the data. The splines allow information to flow across contours, improving the final surface. The second method successively computes new, intermediate contours in between existing isolines, which provide additional data for subsequent thin plate processing. Both methods alleviate artifacts visible in previous thin plate methods. The surfaces are tested with published methods to show qualitative and quantitative improvements over previous methods. Numéro de notice : A2005-011 Affiliation des auteurs : non IGN Thématique : IMAGERIE Nature : Article DOI : 10.14358/PERS.71.1.69 En ligne : https://doi.org/10.14358/PERS.71.1.69 Permalink : https://documentation.ensg.eu/index.php?lvl=notice_display&id=27150
in Photogrammetric Engineering & Remote Sensing, PERS > vol 71 n° 1 (January 2005) . - pp 69 - 79[article]Caractérisation d'erreurs sur un MNT en fonction de zones morphologiques / Frédéric Rousseaux in Géomatique expert, n° 32 (01/03/2004)
[article]
Titre : Caractérisation d'erreurs sur un MNT en fonction de zones morphologiques Type de document : Article/Communication Auteurs : Frédéric Rousseaux, Auteur Année de publication : 2004 Article en page(s) : pp 56 - 61 Note générale : Bibliographie Langues : Français (fre) Descripteur : [Vedettes matières IGN] Photogrammétrie numérique
[Termes IGN] données matricielles
[Termes IGN] erreur systématique
[Termes IGN] fonction spline d'interpolation
[Termes IGN] interpolation
[Termes IGN] isohypse
[Termes IGN] modèle numérique de terrain
[Termes IGN] pente
[Termes IGN] simulation
[Termes IGN] Triangulated Irregular Network
[Termes IGN] triangulation de DelaunayRésumé : (Auteur) Dans cet article, nous traitons de l'impact des erreurs dans le cadre de simulations de risque. Les modèles numériques de terrain (MNT) sont souvent utilisés dans ce type d'applications sans que l'utilisateur n'ait quantifié l'impact de ces erreurs sur ses résultats de simulations (WECHSLER, 1999). Selon (HOTTIER, 1990), et plus récemment (WISE, 2000), l'exactitude d'un MNT est liée au mode d'acquisition des données et au mode de construction qui lui est appliqué. Nous ne traitons pas ici des erreurs liées aux données qui ont servi à la construction du MNT. De nombreux travaux ont déjà montré l'importance de la précision des données initiales sur la qualité globale des MNT (CARTER, 1992 ; CHANG et al, 199 1). Par ailleurs, il a aussi été montré que le type d'interpolation choisi, à partir du même type de données en entrée, donne des résultats similaires en termes de précision globale (CARRARA et al, 1997). L'objectif de cet article est d'étudier la répartition spatiale, puis l'impact des erreurs qui sont récurrentes, quel que soit le type d'interpolation choisi. Une erreur est la différence entre la mesure d'une grandeur et sa valeur réelle. À partir des mêmes données en entrée (courbes de niveau), nous comparons un MNT avec des valeurs de contrôle exogènes supposées plus " exactes " pour localiser, puis évaluer ces erreurs sur le MNT. Nous utilisons comme donnée altimétrique de référence, un MNT à très haute résolution acquis grâce à la technologie LIDAR. Nous supposons que la réparti tion spatiale des erreurs les plus importantes n'est pas dépendante du choix de l'interpolation mais du type de relief. Dans un premier temps, nous mettons en évidence la similarité des zones d'erreurs récurrentes sur différents types de MNT. Nous montrons, dans un second temps, l'impact des erreurs sur ces zones et leurs effets sur les principaux paramètres topographiques (altitude, pentes). Ces zones d'erreurs sont généralement liées à un manque d'information sur les structures importantes du terrain (crêtes, thalwegs). Mais, même s'il existe des méthodes pour résoudre ces problèmes (JAAKKOLA et al, 2000), elles ne sont globalement prises en compte que par une faible minorité d'utilisateurs (WECHSLER, 1999). Nous concluons par une discussion sur les avantages qu'apporterait une caractérisation automatique d'un MNT. Réussir à déterminer de manière précise certains types de formes permettrait à l'utilisateur de connaître automatiquement la qualité potentielle de son MNT en fonction de ces zones morphométriques. Cependant, une telle approche n'est possible qu'à partir d'une détection robuste donnant des limites de zones très précises. Numéro de notice : A2004-152 Affiliation des auteurs : IGN (1940-2011) Thématique : IMAGERIE Nature : Article DOI : sans Permalink : https://documentation.ensg.eu/index.php?lvl=notice_display&id=26679
in Géomatique expert > n° 32 (01/03/2004) . - pp 56 - 61[article]Réservation
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Code-barres Cote Support Localisation Section Disponibilité 265-04021 RAB Revue Centre de documentation En réserve L003 Disponible Migration de CALTOPO, lissage de courbes de niveau / K.R. Kouadio (2003)
Titre : Migration de CALTOPO, lissage de courbes de niveau Type de document : Mémoire Auteurs : K.R. Kouadio, Auteur Editeur : Champs-sur-Marne : Ecole nationale des sciences géographiques ENSG Année de publication : 2003 Importance : 53 p. Format : 21 x 30 cm Note générale : Bibliographie
Rapport de projet, mastère de spécialisation en photogrammétrie numérique, image métrique, vision 3DLangues : Français (fre) Descripteur : [Vedettes matières IGN] Produits informatiques
[Termes IGN] factorisation de Cholesky
[Termes IGN] fonction spline
[Termes IGN] isohypse
[Termes IGN] lissage de courbe
[Termes IGN] migration de logiciel
[Termes IGN] modèle numérique de surface
[Termes IGN] semis de points
[Termes IGN] Visual C++Index. décimale : MPPMD Mémoires du mastère spécialisé Photogrammétrie, Positionnement et Mesures de Déformation Résumé : (Auteur) Ce stage rentre dans le cadre de la formation pratique des étudiants du mastère de photogrammétrie numérique, image métrique - vision 3D. Il s'est déroulé dans les locaux de la Société Topographie Informatique sise à Evry. Ce stage s'est articulé autour de deux pôles, à savoir la migration du logiciel de calculs topographiques CALTOPO et le développement d'un module de densification de points afin de rendre les courbes de niveau résultantes plus lisses. La migration de CALTOPO a consister à créer un nouvel outil, dans un environnement nouveau. Ainsi, il passe d'un environnement MS-DOS à un environnement Windows. La nouvelle version est opérationnelle. Densifier un semi de points, par la création d'une surface paramétrée selon cet échantillon, est le principe retenu pour répondre au besoin de lissage des courbes de niveau. En effet, le degré de lissage d'une courbe dépend du nombre de points ayant servi à la générer. Le MNT spline « plaque-mince » est la méthode implémentée. Des travaux de courte durée ont été aussi menés afin d'offrir des solutions informatiques, c'est-à-dire automatisées, à des problèmes de saisie de données. Note de contenu : 1) INTRODUCTION
2) REALISATION DE LA MIGRATION
- Raisons de la migration de Caltopo
- Mise en oeuvre
- Résultats (la nouvelle version et ses apports)
3) LISSAGE DE COURBES DE NIVEAU
- Présentation du sujet
- Solution et mise en oeuvre de la solution
- Traitement des données
- Résultats
- Evolution du module de lissage
4) AUTOMATISATION DE LA SAISIE DES FICHES DE CANEVAS (STAR) ET DES DONNEES POUR BINGO
5) CONCLUSIONNuméro de notice : 30201 Affiliation des auteurs : non IGN Thématique : GEOMATIQUE/INFORMATIQUE Nature : Mémoire masters divers Organisme de stage : Société Topographie Informatique Permalink : https://documentation.ensg.eu/index.php?lvl=notice_display&id=51655 Réservation
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Code-barres Cote Support Localisation Section Disponibilité 30201-01 MPPMD Livre Centre de documentation Travaux d'élèves Disponible Inverse Probleme bei der Gravitationsfelsbestimmung mittels SST- und SGG-Satellitenmissionen Darstellungen / J. Kusche (2002)
Titre : Inverse Probleme bei der Gravitationsfelsbestimmung mittels SST- und SGG-Satellitenmissionen Darstellungen Titre original : [Problème inverse lors de la détermination du champ de gravitation au moyen des missions satellitaires SST et SGG] Type de document : Thèse/HDR Auteurs : J. Kusche, Auteur Editeur : Munich : Bayerische Akademie der Wissenschaften Année de publication : 2002 Collection : DGK - C Sous-collection : Dissertationen num. 548 Importance : 79 p. Format : 21 x 30 cm ISBN/ISSN/EAN : 978-3-7696-9585-4 Note générale : Bibliographie Langues : Allemand (ger) Descripteur : [Vedettes matières IGN] Géodésie physique
[Termes IGN] champ de gravitation
[Termes IGN] champ de pesanteur terrestre
[Termes IGN] covariance
[Termes IGN] fonction spline
[Termes IGN] gradiométrie
[Termes IGN] itération
[Termes IGN] méthode des moindres carrés
[Termes IGN] mission spatiale
[Termes IGN] problème inverseIndex. décimale : 30.40 Géodésie physique Résumé : (Auteur) We investigate certain problems of downward continuation, which arise in the context of modern SST- and SGG-satellite missions designed for geopotential field recovery, in a generalized context. Fast solution techniques are presented and analyzed.
First the mathematical foundations of the treatment of inverse and ill-posed problems are reviewed. Then we begin with the definition of SST and SGG model problems, whose ill-posedness or, more precisely, ill-conditioning will be quantified using the spectrum of the normal equations. Different representations of the anomalous gravity field lead to different degrees of ill-conditioning. Our focus is oil representation techniques with space-localizing properties, rather than studying the familiar frequency-localizing spherical harmonics. Tykhonov-regularization as an essential tool for computing reasonable solutions in ill-posed problems is extensively studied within this thesis, including the implementation of a posteriori strategies for the determination of the regularization parameter.
After that we consider iterative methods for the solution of the regularized normal equations, which emerge from Galerkin discretizations. Two of the fastest techniques - conjugate gradients and multigrid iterations are presented first within an abstract setting, but in the sequel we give matrix algorithms for multigrid standalone iteration as well as multigrid preconditioning for CG. For the first time in this application, convergence properties are evaluated theoretically using the model problems. Finally, we consider the implementation of a posteriori parameter choice rules for Tykhonov-regularization in the framework of our iterative solvers.Numéro de notice : 13098 Affiliation des auteurs : non IGN Thématique : POSITIONNEMENT Nature : Thèse étrangère Permalink : https://documentation.ensg.eu/index.php?lvl=notice_display&id=54881 Réservation
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Code-barres Cote Support Localisation Section Disponibilité 13098-01 30.40 Livre Centre de documentation Géodésie Disponible 13098-02 30.40 Livre Centre de documentation Géodésie Disponible Automatisierung der kartographischen Verdrängung mittels Energieminimierung / Dirk Burghardt (2001)PermalinkEléments de modélisation pour l'analyse d'images / Bernard Chalmond (2000)PermalinkEstimation et interpolation spatiale / Michel Arnaud (2000)PermalinkApproximation hilbertienne / M. Atteia (1999)PermalinkPermalinkGeodätische Analyse inhomogener Deformationen mit nichtlinearen Transformationsfunktionen / J. Reinking (1994)PermalinkGénération de courbes de niveau à partir d'un semis de points / F. Benoit (1993)PermalinkImage processing / G. Vernazza (1993)PermalinkPermalinkRaumbezogene Informationssysteme und digitale Geländemodelle / D. Frisch (1991)PermalinkStudien zur detaillierten Geoidberechnung / T. Kling (1987)PermalinkInterpolation of point values from isoline maps / D.R. Legates in American cartographer (the), vol 13 n° 4 (October 1986)PermalinkA procedure for generating countour lines from a B-Spline surface / S.G. Satterfield in IEEE Computer graphics and applications, vol 5 n° 4 (April 1985)PermalinkB-Spline surfaces: a tool for computer painting / H. Huitric in IEEE Computer graphics and applications, vol 5 n° 3 (March 1985)PermalinkAufbau digitaler Höhenmodelle auf der Grundlage einfacher finiter Elemente / P. Reiss (1985)PermalinkKoordinatentransformation fur digitale kartographische Daten mit Lagrange und spline Interpolation / C. Brandenberger (1985)PermalinkDigital document processing / H.S. Hou (1983)PermalinkAnalyse statistique de la déformation des réseaux / Henri Marcel Dufour (01/09/1981)PermalinkCardinal interpolation / Hans Sunkel (1981)PermalinkKrigeage et splines en cartographie automatique / Olivier Dubrule (1981)Permalink