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Titre : Calibration of a terrestrial laser scanner for engineering geodesy Type de document : Thèse/HDR Auteurs : Thorsten Schulz, Auteur Editeur : Zurich : Institut für Geodäsie und Photogrammetrie IGP - ETH Année de publication : 2008 Collection : IGP Mitteilungen, ISSN 0252-9335 num. 96 Importance : 158 p. Format : 21 x 30 cm ISBN/ISSN/EAN : 978-3-906467-71-9 Note générale : Bibliographie Langues : Anglais (eng) Descripteur : [Vedettes matières IGN] Acquisition d'image(s) et de donnée(s)
[Termes IGN] angle d'incidence
[Termes IGN] balayage laser
[Termes IGN] données lidar
[Termes IGN] données localisées 3D
[Termes IGN] erreur instrumentale
[Termes IGN] étalonnage d'instrument
[Termes IGN] semis de points
[Termes IGN] télémètre laser terrestre
[Termes IGN] traitement automatique de donnéesIndex. décimale : 35.10 Acquisition d'images Résumé : (Auteur) For several years now, terrestrial laser scanning has become an additional surveying technique in geodesy. Recent developments have improved several aspects of terrestrial laser scanners, e.g. the data acquisition rate, accuracy, and range. Since such instruments are relatively new and constructed by manufacturers who do not have advanced experience in surveying instruments, investigations are needed to assess the quality of the instrumental characteristics and the acquired data. In this way, manufacturers will understand the needs of geodesists and in turn enable geodesists to provide the necessary support in the development of improvements. This thesis has three objectives, the calibration and investigation of a terrestrial laser scanner, the post-processing of point clouds acquired by laser scanners, and applications of terrestrial laser scanning.
The first objective is a comprehensive calibration and investigation of a specific laser scanner, the Imager 5003 of Zoller+Frohlich GmbH (Germany). The investigation and calibration procedures shall give a general impulse for all users of terrestrial laser scanning regarding instrumental and non-instrumental errors, the assessment of the quality of distance and angle measurements, and the influencing parameters. Laser scanners are a black box instrument that produces a huge number of 3D points in the form of a point cloud in a short time. However, it is the surveyor, who has to assess the reliability and quality of the resulting data. Therefore, the potential and the limitations of laser scanner systems must be identified. This is particularly important when a distance measurement is influenced by several parameters that can bias the data. Since laser scanning is an active surveying method, mostly independent of lighting conditions, distance measurements do not require prisms. Thus, surveying of almost every object is conceivable.
The second objective involves post-processing of the point clouds. Terrestrial laser scanning consists not only of data acquisition, but also processing of the acquired 3D data, which include an intensity value of the reflected laser beam. The point clouds define the objects and the data contains nearly all the information about the objects due to the high sampling interval of laser scanners. To produce the final result, data processing needs to be completed and this can be quiet involving, e.g. registration, data filtering, noise reduction, triangulation, and modeling. The ratio between post-processing and data acquisition can be 10:1 or greater, which means ten (or more) days of post-processing follow one day of data acquisition. This aspect of post-processing applies for both static laser scanning and kinematic laser scanning. The only difference is that kinematic laser scanning requires an unique method of registration and geo-referencing.
The third objective examines the applications of terrestrial laser scanning. Laser scanning can be used in different fields of applications, e.g. industrial metrology, cultural heritage, reverse engineering, and engineering geodesy. Due to the increased requirements regarding accuracy engineering geodesy appears to be a challenging field. Therefore, three different applications are presented which verify the successful use of terrestrial laser scanning in engineering geodesy. The first application involves the field of urban water management. A road surface was scanned to derive catchment areas and water flow directions. The second application covers the field of engineering geology. A tunnel during and after excavation was scanned to characterize rock mass structures and to derive displacement maps of surfaces and object points. Since the first two applications are based on static laser scanning, which means the laser scanner did not change in position and orientation during scanning, the third application is a kinematic one, which means the laser scanner was in motion during scanning. Such kinematic applications are of great interest since the performance of laser scanning can be increased significantly. Tunnels and roads are especially appropriate for kinematic laser scanning. The potential of kinematic laser scanning is tested by moving the laser scanner along a track line. The quality is assessed by scanning reference points.Note de contenu : 1 Introduction
1.1 Terrestrial Laser Scanning
1.2 Motivation
1.3 Outline
2 Components of Terrestrial Laser Scanner
2.1 Distance and Reflectance Measurement System
2.1.1 Electromagnetic Waves
2.1.2 Laser
2.1.3 Direct Time-of-Flight
2.1.4 Amplitude-Modulated Continuous Wave (AMCW)
2.1.5 Frequency-Modulated Continuous Wave (FMCW)
2.1.6 Overview of Distance Measurement Techniques in Terrestrial Laser Scanners
2.1.7 Avalanche Photo Diode (APD)
2.1.8 Reflection Principles
2.1.9 Reflectance Models
2.2 Angle Measurement System
2.2.1 Incremental Encoding
2.2.2 Binary Encoding
2.3 Deflection System
2.3.1 Oscillating Mirror
2.3.2 Rotating Mirror
2.3.3 Overview of Deflection Techniques in Terrestrial Laser Scanners
3 Calibration of Terrestrial Laser Scanner
3.1 Laboratories and Tools for Calibration
3.1.1 Calibration Track Line
3.1.2 Test Field of Control Points
3.1.3 Test Field of Observation Pillars
3.1.4 Electronic Unit for Frequency Measurement
3.1.5 Calibration of Spheres
3.2 Distance Measurement System
3.2.1 Static Mode
3.2.2 Scanning Mode
3.2.3 Long-Term Stability
3.2.4 Frequency Stability
3.3 Angle Measurement System
3.3.1 Horizontal Encoder
3.3.2 Vertical Encoder
3.3.3 Angular Resolution
3.4 Instrumental Errors
3.4.1 Eccentricity of Scan Center
3.4.2 Wobble of Vertical axis
3.4.3 Error of Collimation Axis
3.4.4 Error of Horizontal Axis
3.5 Non-Instrumental Errors
3.5.1 Intensity of Laser Beam
3.5.2 Angle of Incidence
3.5.3 Surface Properties of Materials
3.6 Precision and Accuracy of Terrestrial Laser Scanner Data
3.6.1 Single Point Precision
3.6.2 Accuracy of Modeled Objects (Spheres)
4 Static Laser Scanning
4.1 Data Processing
4.1.1 Blunder Detection
4.1.2 Mixed Pixel
4.1.3 Range/Intensity Crosstalk .
4.1.4 Multipath
4.1.5 Noise Reduction
4.2 Registration
4.2.1 Target-Based Registration
4.2.2 Point Cloud Registration
4.3 Modeling and Visualization
4.3.1 Geometrical Primitives
4.3.2 Triangulation
4.3.3 NURBS
4.3.4 CAD
4.3.5 Rendering and Texture Mapping
5 Kinematic Laser Scanning
5.1 Test Trolley on Calibration Track Line
5.1.1 Relative Position and Orientation
5.1.2 Absolute Position and Orientation
5.2 Rotation Time of Rotating Mirror of Laser Scanner
5.2.1 Direct Method
5.2.2 Indirect Method
5.2.3 Discussion and Comparison
5.3 Position-Fixing Using Total Station
5.3.1 Blunder Detection and Smoothing
5.3.2 Polynomial Interpolation
5.3.3 Regression Line
5.3.4 Kalman Filtering
5.4 Synchronisation
6 Applications of Terrestrial Laser Scanning
6.1 Static Application: Road Surface Analysis
6.1.1 Introduction
6.1.2 Method.
6.1.3 Results
6.2 Static Application: Rock Engineering Applications
6.2.1 Introduction
6.2.2 Method.
6.2.3 Results
6.3 Kinematic Application: Test Tunnel
6.3.1 Introduction
6.3.2 Kinematic Model: Regression Line
6.3.3 Kinematic Model: Kalman Filter
6.3.4 Results
7 Summary
7.1 Conclusions
7.2 OutlookNuméro de notice : 13652 Affiliation des auteurs : non IGN Thématique : IMAGERIE Nature : Thèse étrangère En ligne : http://dx.doi.org/10.3929/ethz-a-005368245 Format de la ressource électronique : URL Permalink : https://documentation.ensg.eu/index.php?lvl=notice_display&id=62557 Réservation
Réserver ce documentExemplaires (1)
Code-barres Cote Support Localisation Section Disponibilité 13652-01 35.10 Livre Centre de documentation En réserve M-103 Disponible Cours de topométrie générale ES1 / Françoise Duquenne (2003)
Titre : Cours de topométrie générale ES1 Type de document : Guide/Manuel Auteurs : Françoise Duquenne , Auteur ; Henri Duquenne (1948-2010) , Auteur Editeur : Le Mans : Ecole Supérieure des Géomètres et Topographes ESGT Année de publication : 2003 Importance : 160 p. Format : 21 x 30 cm Langues : Français (fre) Descripteur : [Vedettes matières IGN] Topographie
[Termes IGN] chaînage
[Termes IGN] cheminement topométrique
[Termes IGN] distancemètre
[Termes IGN] erreur instrumentale
[Termes IGN] espérance mathématique
[Termes IGN] lunette
[Termes IGN] mesurage d'angles
[Termes IGN] mesurage de distances
[Termes IGN] nivelle
[Termes IGN] nivellement direct
[Termes IGN] nivellement indirect
[Termes IGN] réduction
[Termes IGN] relèvement
[Termes IGN] repère de référence
[Termes IGN] stadimètre
[Termes IGN] surface de référence
[Termes IGN] tachéomètre
[Termes IGN] théodolite
[Termes IGN] théorie des erreurs
[Termes IGN] transformation de coordonnées
[Termes IGN] variable aléatoire
[Termes IGN] varianceIndex. décimale : 32.00 Topographie - généralités Numéro de notice : 14663 Affiliation des auteurs : IGN (1940-2011) Thématique : POSITIONNEMENT Nature : Manuel de cours Permalink : https://documentation.ensg.eu/index.php?lvl=notice_display&id=46419 Réservation
Réserver ce documentExemplaires (2)
Code-barres Cote Support Localisation Section Disponibilité 14663-01 32.00 Livre Centre de documentation Topographie Disponible 14663-02 32.00 Livre Centre de documentation Topographie Disponible Etude critique du cinéthéodolite Askania U 50 / M. Garcia (1982)
Titre : Etude critique du cinéthéodolite Askania U 50 Type de document : Mémoire Auteurs : M. Garcia, Auteur Editeur : Evry : Ecole Supérieure des Géomètres et Topographes ESGT Année de publication : 1982 Importance : 98 p. Format : 21 x 30 cm Langues : Français (fre) Descripteur : [Vedettes matières IGN] Géodésie
[Termes IGN] angle de visée
[Termes IGN] erreur instrumentale
[Termes IGN] précision des mesures
[Termes IGN] système de référence géodésique
[Termes IGN] théodoliteIndex. décimale : ESGT Mémoires d'ingénieurs de l'ESGT Numéro de notice : 53946 Affiliation des auteurs : non IGN Thématique : POSITIONNEMENT Nature : Mémoire ingénieur ESGT Permalink : https://documentation.ensg.eu/index.php?lvl=notice_display&id=51969 Réservation
Réserver ce documentExemplaires (1)
Code-barres Cote Support Localisation Section Disponibilité 53946-01 ESGT Livre Centre de documentation En réserve Mezzanine Disponible Cours d'instruments / Guy Ducher (1979)
Titre : Cours d'instruments Type de document : Guide/Manuel Auteurs : Guy Ducher , Auteur Editeur : Paris : Institut Géographique National - IGN (1940-2007) Année de publication : 1979 Importance : 35 p. Format : 21 x 30 cm Langues : Français (fre) Descripteur : [Vedettes matières IGN] Topographie
[Termes IGN] erreur instrumentale
[Termes IGN] instrumentation Wild
[Termes IGN] instrumentation Zeiss
[Termes IGN] lunette
[Termes IGN] précision des mesures
[Termes IGN] réduction
[Termes IGN] sol
[Termes IGN] théodolite
[Termes IGN] topographieIndex. décimale : 32.00 Topographie - généralités Numéro de notice : 52383 Affiliation des auteurs : IGN (1940-2011) Thématique : POSITIONNEMENT Nature : Manuel de cours IGN Permalink : https://documentation.ensg.eu/index.php?lvl=notice_display&id=48169 Réservation
Réserver ce documentExemplaires (1)
Code-barres Cote Support Localisation Section Disponibilité 52383-01 32.00 Livre Centre de documentation Topographie Disponible Geodätisch-astronomische Feldbeobachtung hoher Genauigkeit. Untersuchungen an den Verfahren von Zinger und Pewzow / W. Zick (1977)
Titre : Geodätisch-astronomische Feldbeobachtung hoher Genauigkeit. Untersuchungen an den Verfahren von Zinger und Pewzow Titre original : [Observations astro-géodésiques de haute précision : études des procédés de Zinger et Pewzow] Type de document : Thèse/HDR Auteurs : W. Zick, Auteur Editeur : Munich : Bayerische Akademie der Wissenschaften Année de publication : 1977 Collection : DGK - C Sous-collection : Dissertationen num. 230 Importance : 100 p. Format : 21 x 30 cm ISBN/ISSN/EAN : 978-3-7696-9286-0 Note générale : Bibliographie Langues : Allemand (ger) Descripteur : [Vedettes matières IGN] Géodésie spatiale
[Termes IGN] catalogue d'étoiles
[Termes IGN] erreur instrumentale
[Termes IGN] erreur systématique
[Termes IGN] photographie sur fond d'étoiles
[Termes IGN] réfraction atmosphériqueIndex. décimale : 30.67 Anciennes techniques de géodésie Numéro de notice : 28182 Affiliation des auteurs : non IGN Thématique : POSITIONNEMENT Nature : Thèse étrangère Permalink : https://documentation.ensg.eu/index.php?lvl=notice_display&id=63529 Réservation
Réserver ce documentExemplaires (1)
Code-barres Cote Support Localisation Section Disponibilité 28182-01 30.67 Livre Centre de documentation En réserve M-103 Disponible Zur Frage instrumenteller Phasenfehler bei der Gezeitenregistrerung mit Askania-Gravimetern BN / Manfred Bonatz (1975)PermalinkTemperaturabhängigkeit der Ziellinie von Universalinstrumenten / O. Hirsch (1970)PermalinkDie Genauigkeit elektromagnetisch gemessener Streckennetze, insbesondere im Flachland und über küstennahen Gewässern / H. Pelzer (1969)PermalinkZufällige und systematische Fehler in geodätisch-astronomischen Zeitbestimmungen / E. Buschmann (1969)PermalinkErgebnisse der Schwereregistrierungen mit Verwendung einer elektrischen Feder (1962-1964) / R. Brein (1965)PermalinkUntersuchungen zur optischen Lotung / H. Ehlebracht (1964)PermalinkUntersuchung über die Fehlereinflüsse und Reduktionen bei der elektrischen Entfernungsmessung für geodätische Zwecke / H. Meckenstock (1963)PermalinkUntersuchungen über die Achromasie moderner Theodolitfernrohre und ihre Einfluss auf die Zielgenauigkeit / K. Nigge (1962)PermalinkManuel de photogrammétrie / Jean Hurault (1948)PermalinkCours de topographie / A. Cholesky (1937)Permalink