Критерії вибору типу тестових об’єктів для проведення калібрування наземних лазерних сканерів

https://doi.org/10.23939/istcgcap2022.95.031
Надіслано: Квітень 12, 2022
Автори:
1
Київський національний університет будівництва та архітектури

Калібрування наземних лазерних сканерів дозволяє підвищити точність отриманих даних з ціллю дотримання нормативних вимог для проведення інженерно-геодезичних робіт. При калібруванні використовують два типи тестових об’єктів: точкові та площинні. Метою цієї роботи є оцінка, узагальнення та класифікація критеріїв вибору типу та підтипу тестових об’єктів для проведення калібрування (ТОК) наземних лазерних сканерів. Влаштування калібрувального полігону виконується з урахуванням мінімізації можливих похибок, можливості захоплення максимального поля зору і діапазону відстаней тощо. Тому розглянуто критерії вибору, систематизовано їх, та на основі проведеного аналізу розроблено рекомендації по вибору типу ТОК для практичного використання. Визначено основні критерії, що впливають на метричну якість даних калібрування. Критерій наявності площинних елементів або можливості встановлення точкових прийнято як другорядний, що розглядається  після оцінки всіх інших критеріїв і визначення необхідних умов. Основними критеріями визначено незалежність від геометричної рівності поверхонь; незалежність від кута падіння лазерного променю; влаштування перекриття сканів; можливість калібрування як кутомірного, так і віддалемірного блоку сканера; можливість прив’язки до зовнішньої системи координат. Розглянуто усі зазначені критерії та проаналізовано їх вплив на результати калібрування. Для більш коректної оцінки критеріїв рекомендовано використовувати t-критерій Стьюдента для визначення складових систематичної похибки, що найбільше впливають на дані калібрування. Визначено перспективний напрям досліджень – точне обчислення координат центроїду сферичного площинного ТОК, що дозволить в повній мірі скористатися перевагами як точкового, так і площинного об’єкта калібрування. Наукова новизна проведеного дослідження полягає у систематизації критеріїв вибору тестових об’єктів калібрування наземних лазерних сканерів та попередній оцінці їх впливу на результати калібрування. Отримані результати дозволяють попередньо врахувати вихідні дані та наявні умови при оцінці критеріїв вибору типу ТОК для калібрування з метою оптимізації процесу калібрування і наступним покращенням метричної якості отриманих даних.

  1. Сосса Б. Р. Визначення оптимального типу і розміру площинних марок, що застосовуються під час калібрування наземних лазерних сканерів. Інженерна геодезія. Науково-технічний збірник. Київ, 2018. Вип. 65. С. 227-238. https://repositary.knuba.edu.ua/handle/987654321/2155
  2. Сосса Б. Р. Порівняльне оцінювання точності координат точкових марок, отриманих способом наземного лазерного сканування. Вісник Чернігівського Державного Технологічного Університету. Чернігів, 2015.Вип. 2(78). С. 165-171.
  3. Шульц Р. В. Аналіз методів та моделей калібрування наземних лазерних сканерів. Сучасні досягнення геодезичної науки та виробництва. Київ, 2011. Вип. 2. C. 128–133. https://vlp.com.ua/node/7735
  4. Шульц Р. В. Теорія і практика використання наземного лазерного сканування в задачах інженерної геодезії: автореф. дис. ... д-ра технічних наук: 05.24.01. Київський національний університет будівництва і архітектури. Київ, 2012, 32 с.
  5. Шульц Р. В., Сосса Б. Р. Системне калібрування наземних лазерних сканерів: моделі та методики. Вісник геодезії та картографії. Київ, 2015. Вип.2. C. 25-30.
  6. Abbas, M. A., Setan, H., Majid, Z., K. Chong, A., Chong Luh, L., M. Idris, K., & Mohd Ariff, M. F. (2014). Investigation of Systematic Errors for the Hybrid and Panoramic Scanners. Jurnal Teknologi71(4). https://doi.org/10.11113/jt.v71.3827
  7. Alba M., Roncoroni F., Scaioni M. Investigations about the accuracy of target measurement for deformation monitoring. The International Archives of the Photogrammetry, Remote Sensing and Spatial Information Sciences. Beijing, 2008. Vol. XXXVII. Part B5. Pp. 1053-1059.
  8. Bae К., Lichti D. On-site self-calibration using planar features for terrestrial laser scanners. The international Archives of the Photogrammetry, Remote Sensing and Spatial Information Sciences. Espoo, Finland, 2007. N36 (Part 3/W52).Pp.14-19. https://foto.aalto.fi/ls2007/final_papers/Bae_2007.pdf
  9. Chan T., Lichti D. Cylinder-based self-calibration of a panoramic terrestrial laser scanner. International Archives of the Photogrammetry, Remote Sensing and Spatial Information Sciences. Melbourne (Australia), 2012.Volume XXXIX-B5, pp. 169-174. https://www.researchgate.net/profile/Ting-Chan-6/publication/282158208_C...
  10. Chow J. C. K., Lichti D. D., Glennie C., Hartzell P. Improvement to and Comparison of Static Terrestrial LiDAR Self-Calibration Methods. SENSORS. 2013.№6.P. 7224-7249. URL:http://www.mdpi.com/1424-8220/13/6/7224.
  11. Chow J., Lichti D. D., Glennieb C. Point-based versus plane-based self-calibration of static terrestrial laser scanners. International Archives of the Photogrammetry, Remote Sensing and Spatial Information Sciences. Calgary (Canada), 2011. Vol. XXXVIII-5/W12, pp. 121-126. https://scholar.google.ca/citations?view_op=view_citation&hl=en&user=ZQv...
  12. Förstner W., B. Wrobel, J. C. McGlone, E. M. Mikhail, J. Bethel, R. Mullen ”Mathematical concepts in photogrammetry.” In: Manual of Photogrammetry,  5th ed. Bethesda, MD, USA: American Society of Photogrammetry and Remote Sensing, 2004. 1151 p.
  13. Lichti D. D. Stewart M. P., Tsakiri M. Snow A. J. Benchmark tests on a three-dimensional laser scanning system. School of Spatial Sciences Curtin University of Technology, 2000. 23 p.
  14. Lichti D. D. Terrestrial laser scanner self-calibration: correlation sources and their mitigation. ISPRS Journal of Photogrammetry and Remote Sensing. Amsterdam, 2010. Vol.65. Pp. 93-102. https://doi.org/10.1016/j.isprsjprs.2009.09.002
  15. Lichti D. D.,Licht M. G. Experiences with terrestrial laser scanner modelling and accuracy assessment. The International Archives of Photogrammetry, Remote Sensing and Spatial Information Sciences. Newcastle upon Tyne (UK), 2006. Vol.36 (Part 5). Pp. 155-160. http://citeseerx.ist.psu.edu/viewdoc/download?doi=10.1.1.222.4332&rep=re...
  16. Lichti D. Modelling, calibration and analysis of an AM-CW terrestrial laser  scanner. ISPRS Journal of Photogrammetry and Remote Sensing. Amsterdam, 2007. Vol.61(5).Pp. 307-324. https://doi.org/10.1016/j.isprsjprs.2006.10.004
  17. Miri М., Varshosaz M. Evaluating parameters affecting the georeferencing accuracy of terrestrial laser scanners. International Archives of the Photogrammetry, Remote Sensing and Spatial Information Sciences. Trento (Italy), 2011. Vol. XXXVIII-5/W16. Pp. 387-390. doi:10.5194/isprsarchives-XXXVIII-5-W16-387-2011
  18. Reitdorf A., Gielsdorf F., Gruendig L. A Concept for the Calibration of Terrestrial Laser Scanners. INGEO 2004 and FIG Regional Central and Eastern European Conference on Engineering Surveying, Bratislava, November 11-13, Slovakia, TS2 – Terrestrial laser scanning. Bratislava, 2004. 11 p. https://m.fig.net/resources/proceedings/fig_proceedings/athens/papers/pd...
  19. Reshetyuk Y. Self-calibration and direct georeferencing in terrestrial laser scanning: Doctoral thesis in Infrastructure, Geodesy. Royal Institute of Technology (KTH), Department of Transport and Economics, Division of Geodesy. Stockholm, 2009. 174 p. https://www.diva-portal.org/smash/record.jsf?pid=diva2%3A139761&dswid=9099
  20. Schulz T. Calibration of a Terrestrial Laser Scanner for Engineering Geodesy: Dissertation for the degree of Doctor of Sciences / ETH Zurich. Zurich, 2007. 172 p. https://doi.org/10.3929/ethz-a-005368245