Noggrann och kostnadseffektiv uppdatering av DTM med UAS för BIM
Responsible organisation
2015 (Swedish)Report (Other academic)
Abstract [sv]
Obemannade flygfarkostsystem (Unmanned Aircraft Systems, UAS) har på senare år blivit en kraftfull teknik för framställning av digitala terrängmodeller (DTM) över medelstora områden. Syftet med detta projekt har varit att undersöka möjligheter att framställa DTM med höjdosäkerhet som är 20 mm eller mindre från UAS-data. Tre flygningar har genomförts i Gävle under hösten 2013 och våren 2014 med ett UAS SmartOne C från SmartPlanes, med två olika kameror, och under olika väderförhållanden. Flygbilderna har bearbetats i två programvaror: fotogrammetriska RapidStation och RapidTerrain från PIEneering (Finland), och Agisoft PhotoScan (Ryssland), den senare baseras på algoritmer från datorseende. Kontroller av DTM:s höjdosäkerhet utfördes enligt den tekniska specifikationen SIS-TS 21144:2013, mot kontrollprofiler inmätta med en terrester laserskanner och totalstation. Olika parametrar som påverkar höjdosäkerheten har studerats, t.ex. flyghöjd, antalet stödpunkter (flygsignaler) och deras storlekar. Resultatet visar att om höjdosäkerheten bedöms med avseende på den genomsnittliga medelavvikelsen i höjd mellan kontrollprofiler och DTM, som föreskrivs i SIS-TS 21144:2013, kan höjdosäkerhet som är 20 mm eller bättre uppnås med båda programvaror för öppna plana ytor på asfalt och grus, från flyghöjder på upp till 163 m. I ett fall blev dock medelavvikelsen upp mot 27 mm på öppna plana grusytor för flyghöjden drygt 100 m. Det var även möjligt att uppnå medelavvikelsen på under 20 mm för öppna kuperade grusytor från flyghöjd 81 m, men däremot inte från 163 m. I kuperad terräng blir en DTM brusigare än i plan terräng, speciellt från en högre flyghöjd. På plana ytor med nedpressat gammalt gräs kunde osäkerhetsmålet på 20 mm uppnås med båda programvaror från en flyghöjd på drygt 100 m. Vi anser dock att enbart en medelavvikelse inte är ett tillförlitligt mått på en terrängmodells höjdosäkerhet. Som alternativ föreslår vi ett kvadratiskt medelvärde (Root Mean Square, RMS) av höjdavvikelser mellan kontrollprofiler och en DTM. Om vi använder RMS för bedömning av DTM framställda i vår studie, klarar PhotoScan osäkerhetsmålet bara för öppna plana grusytor i ett av testområdena (Trödjeheden) från flyghöjd upp till 163 m. För RapidTerrain blev RMS mindre än 20 mm bara på plana ytor med nedpressat gammalt gräs. Sammanlagt varierade RMS mellan 10 och 55 mm i plan terräng (olika markslag) och mellan 27 och 83 mm i kuperad terräng (grus). För att uppnå lägsta möjliga höjdosäkerhet är det ytterst viktigt att noggrant mäta in stödpunkter som används för georefereringen. Det kan konstateras att antalet stödpunkter inte har någon signifikant påverkan på höjdosäkerheten förutsatt att området som fotograferas inte är stort och att bilderna har stora övertäckningar. Storleken på flygsignaler ska anpassas efter flyghöjden, så att de blir väl identifierbara i flygbilderna. Vid flyghöjden 81 m påverkade signalstorleken inte resultatet nämnvärt. I stort sett kan både Agisofts och PIEneerings programvaror generera DTM med i princip jämnbördig höjdosäkerhet, men PhotoScan behöver i dagsläget betydligt mindre tid för att uppnå samma eller till och med bättre resultat än RapidTerrain.
Place, publisher, year, edition, pages
Borlänge: Trafikverket, 2015. , p. 52
Series
Trafikverkets publikationer ; 2015:030
Keywords [sv]
byggnadsinforationsmodellering, laserskanner, BIM, digitala modeller, byggprocessen, digitala terrängmodeller, DTM, UAS
National Category
Infrastructure Engineering
Research subject
Bygga och underhålla, BIM; FOI-portföljer, Äldre portföljer
Identifiers
URN: urn:nbn:se:trafikverket:diva-1692ISBN: 978-91-7467-686-0 (electronic)OAI: oai:DiVA.org:trafikverket-1692DiVA, id: diva2:1363566
Projects
Noggrann och kostnadseffektiv uppdatering av DTM för BIM
Funder
Swedish Transport Administration, TRV 2013/70104
Note
Byggnadsinformationsmodellering (BIM) är ett begrepp som avser att ge en effektiv byggprocess genom digital representation av både fysiska och funktionella aktiviteter i ett byggprojekt. I en vid bemärkelse kan BIM användas i hela byggprocessen, från planering, projektering och byggande till förvaltning, renovering och slutlig destruktion. I en mer snäv bemärkelse används BIM enbart för digitala modeller (Volk m.fl., 2013), som i den här rapporten, där fokus ligger på framställning av digitala terrängmodeller (DTM) för exempelvis byggprocessens planering och/eller projektering.
2019-10-222019-10-222025-09-04Bibliographically approved