Mobile wearable laser scanning systems, also called personal laser scanning systems (PLS), have the potential to combine the strengths of mobile laser scanning (MLS) with usability indoors and in harsh terrain. The mobility makes surveying possible where terrestrial laser scanning (TLS) is difficult or not so resource-efficient to use. This may render PLS a both suitable and favorable alternative for certain deformation surveying. However, what measurement uncertainties that is acheivable and so how small deformations that is measureable, is yet to be clarified. The purpose of this study is therefore to investigate these subjects using a rucksack mounted PLS. A literature study is applied to outline the fundamentals of deformation surveying and thereby possible ways of controlling measurement uncertainties. Ways of georeferencing point clouds are described including the new technology Simultaneous Localization and Mapping (SLAM). Concluding is an overview of earlier work on measurement uncertainties regarding MLS, PLS and SLAM focusing on methods and results.A rucksack mounted PLS (Leica Pegasus: Backpack) is used to survey simulated deformations both out- and indoors as well as with and without control points. Rotational, horizontal and vertical displacements are tested (at an interval of 5° between 5° and 20° and 0.050 m between 0.050 m and 0.200 m, respectively) together with a nonmoving object. By optimizing the trajectory with SLAM and analyzing geometrical planes fitted into the point clouds, conclusions can be drawn regarding how small deformations that is measureable and the variability of the surveys. The results indicate possibilities to detect rotations at 5° outdoors, but the substantially fluctuating measurement uncertainties indoors show that rotations at 20° or smaller are impossible to detect. Horizontal and vertical deformations at 0.050 m can be surveyed outdoors, but the measurement uncertainties indoors exceed even the largest tested deformations for all but the vertical deformations with control points. These may be surveyed at 0,050 m. The analyzis of the nonmoving object reveals a combined 3D-uncertainty of 0.001 m outdoors, 1.49 m indoors without control points and 0.490 m indoors with control points. The results show that several factors have to be minded but also that there are possible areas of use outdoors within catastrophe analyzis, geomorphological changes in landforms, forestry and urban change detection. Indoors the results may improve by use of more advanced SLAM-algorithms along with control points, but the measurement uncertainties still imply that the main application is rough change detection. / Mobila bärbara laserskanningssystem, även kallade personliga laserskanningssystem (PLS), har potentialen att kombinera styrkorna hos fordonsburen mobil laserskanning (MLS) med användbarhet inomhus och i svårtillgänglig terräng. Mobiliteten innebär även möjligheter att mäta där terrester laserskanning (TLS) är svårt eller resursineffektivt att använda vilket kan göra PLS både lämpligt och fördelaktigt för viss deformationsmätning. Ännu är det dock inte klarlagt hur låg mätosäkerhet som kan nås och därmed hur små deformationer som kan uppmätas, varför den här studien avser att kontrollera det med ett ryggsäcksmonterat PLS. Via en litteraturstudie ges först en översikt av deformationsmätning och därvid möjliga sätt att kontrollera mätosäkerheter. Olika sätt att georeferera punktmoln beskrivs inklusive den nya tekniken Simultaneous Localization and Mapping (SLAM). Till sist gås tidigare studier av mätosäkerheter med MLS, PLS och SLAM igenom med fokus på metoder och resultat. Ett ryggsäcksmonterat PLS (Leica Pegasus: Backpack) används för att mäta simulerade deformationer både utomhus, inomhus och med tillägg av stödpunkter. Rotationer samt horisontella och vertikala deformationer testas (i intervall om 5° mellan 5° och 20° respektive 0,050 m mellan 0,050 m och 0,200 m) tillsammans med ett stillastående objekt. Genom att optimera skanningsslingan med hjälp av SLAM och analysera geometriska plan inpassade i punktmolnen, kan slutsatser dras om såväl hur små deformationer som kan uppmätas som om variabiliteten i mätningarna. Resultaten tyder på att rotationer på 5° kan mätas utomhus, men inomhus gör de kraftigt varierande mätosäkerheterna att rotationer på 20° och mindre inte kan mätas.Horisontellt och vertikalt kan deformationer på 0,050 m mätas utomhus, men inomhus kan endast vertikala deformationer med stödpunkter mätas (dock ner till 0,050 m). En slutlig analys av stillastående objekt visar på en sammanlagd standardosäkerhet i 3D på 0,001 m i utomhusmätningarna, 1,49 m i inomhusmätningarna utan stödpunkter och 0,490 m i inomhusmätningarna med stödpunkter. Resultaten visar på att flera faktorer måste tas i beaktning vid inmätning men också att potentiella användningsområden finns utomhus inom analys av katastrofområden, geomorfologiska förändringar av landformer, skogsbruk och detektion av urbana förändringar. Inomhus kan resultaten förbättras av mer avancerade SLAM-algoritmer tillsammans med stödpunkter, men mätosäkerheterna tyder ändå på att det framförallt är grov förändringsdetektering som är möjlig.

Global Navigation Satellite System (GNSS) är ett samlingsbegrepp för ett antal satellitsystem som möjliggör världsomspännande navigering, deformationsövervakning och satellitpositionering. GNSS innefattar de fyra globala operativa satellitsystem BeiDou, Global Positioning System (GPS), Globalnaya navigatsionnaya sputnikovaya sistema (GLONASS) och det europeiska Galileo. Satellitsystemet Galileo utökas successivt och erbjuder i nuläget 22 aktiva satelliter, men ska innefatta totalt 30 satelliter när det beräknas vara fullbordat år 2020. Syftet med föreliggande studie är att utvärdera Galileo under simulerad deformationsmätning, enskilt och i kombination med GPS och GLONASS, samt att jämföra dessa satellitsystem. Att även studera systemens avvikelser med olika metoder statisk mätning i lokalt nätverk, statisk mätning med anslutning mot en extern referensstation och efterberäkning av enkelfrekvenser i lokalt nätverk. Ett GNSS-nätverk upprättades och data beräknades i Leica Infinity. Statiska mätningar med tre GNSS-mottagare utfördes under en dag med sessionstid på nio timmar. Mätningarna delades upp i tre sessioner med aktuella förflyttningar av en mottagare mellan sessionerna. Resultatet från studien visar att för samtliga satellitsystem enskilt och i de olika kombinationerna erhölls avvikelser på millimeternivå för den statiska mätningen i lokalt nätverk. För efterberäkning med enbart enkelfrekvenser för respektive system erhölls generellt avvikelser på millimeternivå. För databearbetning med anslutning mot MAR700SWE som är en SWEPOS referensstation och är belägen 17 km från det upprättade nätverket visade resultatet på högre och mer spridda värden där avvikelserna erhölls på millimeter- till centimeternivå. Generellt visade resultatet att Galileo jämfört med GPS och GLONASS erhåller avvikelser likt de två andra systemen för samtliga metoder. För systemen i kombination visade avvikelserna att med alla tre systemen tillsammans uppnåddes bäst resultat. Slutsatserna från studien är att Galileo konstateras ha en liknande prestanda som de andra GNSS-systemen fast Galileo inte är fullt utvecklat. Studien har analyserat nätverket i 2D och visar att med alla tre systemen erhålls regelbundet stabila resultat. Galileo bidrar till en förbättring när systemet används i kombination. För deformationsmätning är Galileo acceptabelt att använda i plan. Som tidigare föreslaget, visar studien också att de statiska mätningarna ger mm noggrannhet. De metoder som rekommenderas för deformationsmätning är statisk mätning i lokalt nätverk och efterberäkning av enkelfrekvenser fast den sist nämnda inte är att föredra. Anslutning av ett lokalt nätverk mot en extern referensstation rekommenderas inte. / Global Navigation Satellite System (GNSS) is a generic term for a number of satellite system which makes it possible for worldwide navigation, deformation monitoring and satellite positioning. GNSS includes four global operational satellite systems BeiDou, Global Positioning System (GPS), Globalnaya navigatsionnaya sputnikovaya Sistema (GLONASS) and the European Galileo. The Galileo satellite system is gradually expanding and currently offers 22 active satellites but will include a total of 30 satellites when it is completed 2020. The purpose of the study was to evaluate Galileo during simulated deformation measurements, individually and in combination with GPS and GLONASS, and to compare these satellite systems. Also, to see these systems deviations with different methods static measurement in a local network, static measurement linked to an external reference station and post processing of single- frequencies in the local network. A local network was established, and data was processed in Leica Infinity. Static measurements with three GNSS receivers was carried out over one day with a session time of nine hours. The measurements were divided into three sessions with movements of one receiver between the sessions. The results from the study shows that for all satellite systems individually and in the different combinations, deviations on millimeter level were obtained for the static measurements in a local network. Generally, deviations on millimeter level were obtained for post-processing calculations with only single frequencies for each system. For post-processing with the local network linked to MAR700SWE; which is a SWEPOS reference station located about 17 km from the established network, the result showed higher and more scattered values where the deviations were generally obtained at millimeter- to centimeter level. Generally, the results showed that Galileo compared with GPS and GLONASS receives deviations similar to the other two systems for all methods. The deviations showed with all three systems combined the best results were achieved. The conclusion from the study is that Galileo is found to have a similar performance as the other GNSS systems in static measurements, though Galileo is not yet fully developed. The results shows that with all three systems, low deviations are regularly obtained. With this Galileo contributes to an improvement when the system is combined with GPS and GLONASS. For deformation monitoring, Galileo is acceptable to use in plane. The methods recommended for deformation measurement are static measurement in a local network and post processing with single frequency measurement, although the latter is not preferred. Connecting a local network to an external reference station is not recommended.

Geodetiska provfält är viktiga för att geodetiska instrument kan kontrolleras och kalibreras. Exempelvis så kan en längdbas användas för att kontrollera nollpunktsfelet hos en Electronic Distance Measuement. Provfältets höga noggrannhet möjliggör även att detaljpunkterna exempelvis kan användas för att kontrollera noggrannheten vid utsättning eller inmätning. Att hålla provfältets koordinater uppdaterade är viktigt för att bibehålla den höga noggrannheten. Tidigare forskning visar att kända punkter kan vara bra för att kontrollera GNSS-antenner innan de sätts i bruk. Precisionen av mätningar var något man valde att utveckla på Statens Institution för Byggnadsforskning i Gävle på 70-talet (Statens Institut för Byggnadsforskning, 1984). Byggforskningen byggde ett provfält i Mårtsbo där punkter mättes in som sedan redovisats i en koordinatlista. Till en början användes provfältet för att kontrollera olika instrument och mätmetoder, men nu har det stått orört under en längre tid. Denna studie görs för att ta reda på om punkterna i området har rört sig något sen 1977 då fältet upprättades och därigenom avgöra om punkterna måste tilldelas nya koordinater innan användningen av fältet återupptas.   Innan mätning kontrollerades och kalibrerades instrumenten som skulle användas. För att koppla stomnätet till SWEREF 99 16 30 och RH 2000 gjordes en statisk GNSS-mätning på de två mest öppna punkterna i nätet. Vinklar och avstånd mellan punkterna erhölls genom att använda satsmätning med multistation. För att få med alla detaljpunkter gjordes en koordinattransformation med hjälp av de gamla koordinaterna och de nya som mätts in. I efterarbetet bearbetades GNSS-mätningarna i programvaran Leica Geo Office. Satsmätningarna behandlades i programvaran SBG Geo och där gjordes två nätutjämningar, en med lokala koordinater och en med koordinater i  SWEREF 99 16 30 och RH 2000. Slutligen transformerades resterande koordinater från det lokala systemet till SWEREF 99 16 30 och RH 2000 i  programvaran Gtrans. Baserat på resultatet har signifikant deformation uppstått på flera av punkterna. De största förändringarna som skett är i plan 2,2 mm i P5 och i höjd 1,7 mm i P7. Noggrannheten som uppnåtts i denna studie är inte lika bra som tidigare, men ändå tillräckligt för att använda fältet. / Geodetic test fields are important because they allow geodetic instruments to be tested and calibrated. For example, the baseline can be used when checking the zero-point error in an Electronic Distance Measurement. The high accuracy of the test field will also make it possible to use the detail points for checking the accuracy of the measurements when surveying. Keeping the coordinates of the field updated is important to maintain the high accuracy of the points. Previous research shows that known points were used to check GNSS-antennas before commercial use. The precision of measurements was something that the Swedish Institute of Constructional Science chose to develop even further in the late 1970s. A geodetic test field was constructed in Mårtsbo where points were established and presented in a coordinate list. The field was at first used to control different measuring equipment and methods, but in later years it has not been used at all. The aim of this study is to re-measure and update the coordinates of the test field. For this study, the instruments was controlled and calibrated before any measurements. To link to the well-established points with known coordinates in the control network static GNSS-measurements were performed on the two points located in the most open areas and positioned in SWEREF 99 16 30 and RH 2000. The angles and distances between the points were given by using rounds of measurements. To get coordinates for every detail point a coordinate transformation was used with the measured points as control points. During the post-processing of the GNSS-data the Leica Geo Office software was used to compute the coordinates. The rounds of measurements with multistation were processed in the software SBG Geo and network adjustments with both old and new coordinates were carried out. Finally, the rest of the coordinates were transformed into the new coordinate system which was done in the software Gtrans.. The result shows that significant local deformation has occurred on several points. The largest of deformation in plane is 2,2 mm in P5 and in height is 1,7 mm in P7. The uncertainties of the measured points are a bit higher in this study compared to earlier one, but they are still good enough to be use in this test field.

Till följd av den utveckling som skett hos digitalkameror och programvaror för bildbehandling de senaste åren har intresset för fotobaserad skanning (FBS) vuxit. I denna studie utvärderades FBS som ett alternativ till terrester laserskanning (TLS) för statisk deformationsmätning och relaterade till kavitationsskador på vattenturbinkolvar där volym och maxdjup mäts. En stor del av syftet var att det skulle göras med simpla förutsättningar så att metoden blir enkel att utföra och tillämpbar framförallt i industrimiljöer. Simulerade deformationer skapades på en bräda i trä med en plan omgivande yta och på en boll i kork för att också undersöka en välvd yta. Fotograferingen utfördes med icke-professionella kameror, en digitalkamera och en smartphonekamera. Objekten som undersöktes hade en matt textur, bilderna togs med stor övertäckning (80–100%) och ljusförhållandena var goda för att undvika skuggning och blänk i bilderna. Det som utvärderades i studien var hur många kodade markörer som bör användas som konnektionspunkter för att förbättra bildmatchningen, optimalt antal skalstockar för skalsättning och vilken kameramodell och självkalibreringsmodell som gav den lägsta mätosäkerheten. Bildmatchningen och skapandet av 3D modellerna utfördes i programvaran Agisoft Photoscan. Analysen av modellerna utfördes i programvarorna 3DReshaper och CloudCompare. Resultaten utvärderades mot en skannad referensmodell framtagen med en ROMER Absolute Arm som har möjlighet att uppvisa mätosäkerheter på hundradels mm och kunde därmed anses som “sant” värde i denna studie. Resultatet visade att de kodade markörerna inte var nödvändiga som konnektionspunkter för bildmatchningen. Det visade även att oavsett kamera, självkalibreringsmodell och antal skalstockar (4, 3 & 2) låg alla modeller under den tillåtna avvikelsen i volym och maxdjup som normen för kavitationsskador på vattenturbinkolvar föreskriver (IEC 60609-1, från Swedish Standards Institute). Normen anger att mätosäkerheten på metoden som används inte får överskrida ±15% från det sanna värdet. Den här metoden har här visat sig vara tillämpbar och kan ersätta TLS för dokumentation och avgjutning för uppmätning av statiska deformationer när kraven på en relativ mätosäkerhet är ±5% av det sanna värdet. / As a result of the development of digital cameras and image processing software in recent years, the interest in close-range photogrammetry (CRP) has grown. In this study, CRP was evaluated as an alternative method to terrestrial laser scanning (TLS) for static deformation measurements and it was related to cavitation damage on water turbine pistons where the volume and maximum depth is measured. A large part of the purpose of the study was that it should be done with simple conditions so that the method will be easy to carry out and applies especially in industrial environments. Simulated deformations were created on a wooden board with a flat surrounding surface, and on a ball made of cork. The shooting was done with non-professional cameras, a digital camera and a smartphone camera. The objects that was examined had a matte texture, the images were taken with a large overlap (80–100%) and the lighting conditions were good enough to avoid shading and glare in the pictures. What was evaluated in the study was how many coded markers that should be used to improve image alignment, what the optimal number of scale bars for scaling the model is, and which camera model and self-calibration model that gave the lowest measurement uncertainty. The alignment of the images and creation of the 3D-models of the deformations were performed in the software Agisoft Photoscan. The analysis of the models was performed in the softwares 3DReshaper and CloudCompare. The results were evaluated against a scanned reference model developed with a ROMER Absolute Arm which has the ability to display measurement uncertainties on hundreds of millimetres and could thus be considered as a “true” value in this study. The result showed that the coded markers were not necessary in the image alignment procedure. It also showed that, regardless of which camera, self- calibration model and number of scale bars (4, 3 & 2), all the models created were below the permitted deviation in volume and maximum depth as the standard for cavitation damage on water turbine pistons (IEC 60609-1, from the Swedish Standards Institute) prescribes. The standard states that the measurement uncertainty of the method used must not exceed ±15% from the true value. This method has been found to be applicable and can replace TLS for documentation and volume measurement with a temporary filler for static deformations when the requirements for a relative measurement uncertainty are ±5% from the true value.

Kubhörnsreflektorer används som måltavlor med kontinuerlig och identifierbar reflekterad signalstyrka vid fjärranalys, bland annat för tekniken ”interferometric synthetic aperture radar” [InSAR]. Kubhörnsreflektorer tillämpas exempelvis för bevakning av sättningar i jordytan och kalibrering av [SAR]-system (”synthetic aperture radar”). Hur starkt en kubhörnsreflektor reflekterar satellitsignaler anges med ”radar cross section” [RCS], som minskar vid deformationer såsom avvikelse från ortogonalitet mellan reflektorplåtar, buktighet och ytoregelbundenheter. Därmed är det viktigt att kunna mäta och analysera sådana deformationer. Studiens syfte var att undersöka hur väl fotobaserad skanning [FBS] och terrester laserskanning [TLS] kan användas för att göra deformationsmätningar på kubhörnsreflektorer. En problematik med kubhörnsreflektorer är att ytorna vanligtvis är reflekterande och texturlösa.  Skanningen genomfördes i fältmiljö och FBS gjordes med en systemkamera. FBS-tekniken som användes i studien är baserad på Structure-from-Motion [SfM], vilket automatiserar bildmatchning och 3D-modellering. TLS utfördes med en Leica C10 på kort avstånd, cirka 2 m, från kubhörnsreflektorerna. Insamlade punktmoln segmenterades till separata punktmoln motsvarande de enskilda reflektorplåtarna och referensplan skapades för dessa. Referensplanen användes för att mäta vinklar mellan reflektorplåtar i alla punktmoln, med uppmätta avvikelser från ortogonalitet på 0–0,8°. Buktighet mättes som avstånd mellan plåtarnas punktmoln och referensplan och varierade mycket mellan de två reflektorernas sidor och mellan TLS och FBS, i ett spann från 0 till 6 mm. Ytoregelbundenheter i form av popnitar med storlek 0,6 mm kunde mätas i FBS-punktmoln. Mätosäkerheten var generellt något lägre för deformationsmätningar utifrån TLS jämfört med FBS i studien. Både TLS och FBS har begränsningar vid skanning av kubhörnsreflektorer på grund av reflektorernas ytegenskaper. För FBS kan dessa problem minskas med åtgärder i fält, såsom extra fokuspunkter och artificiell yttextur. TLS-resultat påverkades av infallsvinkeln mot reflektorplåtarna vid skanningen, eftersom en stor infallsvinkel leder till få returer och för liten infallsvinkel riskerar att leda till returer med hög intensitet (och felaktig position). Uppmätt deformation i studien skulle motsvara som mest en förlust på strax över en fjärdedel av det maximala RCS-värdet för den studerade reflektortypen. Den största RCS-förlusten i den här studien berodde på uppmätt buktighet i bottenplåten, i kontrast med att RCS-värdet enligt tidigare studier anses mer känsligt för avvikelse från ortogonalitet mellan reflektorplåtar. / Corner reflectors are used as targets with a continuous and identifiable reflected signal in remote sensing, commonly used with interferometric synthetic aperture radar [InSAR]. Corner reflectors are applied for monitoring crustal changes and calibrating synthetic aperture radar [SAR]-systems. The strength of the reflected radar signal is measured with radar cross section [RCS]. The RCS decreases if the reflector has deformations, such as deviation from orthogonality of the reflector plates, the plate curvature and surface irregularities. Therefore, it is important to be able to measure and analyse these kinds of deformations. The aim of this study was to examine how well close-range photogrammetry [CRP] and terrestrial laser scanning [TLS] can be used to measure deformations of corner reflectors. A problematic aspect of corner reflectors are their surfaces, that usually are reflective and textureless.  Scanning was conducted in a field environment and CRP was performed with a digital camera. The CRP-technique used in this study is based on Structure-from-Motion [SfM], which automates the image matching and 3D-modeling. TLS was done with a Leica C10 at short range from the corner reflector, about 2 m. The point clouds were segmented into separate point clouds for each reflector plate and reference planes were fitted to them. The reference planes were used to measure angles between reflector plates, with measured deviations from orthogonality between 0-0,8°. Plate curvature was measured as the distance from the point cloud to the reference plane and varied between the reflector sides and between TLS and CRP, in an interval from 0 to 6 mm. Surface irregularities in the shape of pop rivets, 0,6 mm in size, could be measured in the CRP-point clouds. Measurement uncertainties were generally lower in measurements based on TLS compared to CRP. Both TLS and CRP have limitations when scanning corner reflectors, caused by surface properties of the corner reflector. These problems can be reduced for CRP with certain field measures, such as extra focus points and artificial surface texture. The TLS results were affected by the incident angle while scanning, since a large incident angle leads to few return pulses and a too small incident angle may lead to returns with high intensity (and incorrect position). Measured deformation in this study would be equivalent to a reduction of RCS slightly above one fourth of the maximum RCS-value for the studied corner reflector type. In contrast to earlier studies, which say that RCS is most sensitive to lack of orthogonality between the plates, the largest reduction of RCS in this study was caused by the measured plate curvature of the bottom plate.