Georeferencing is an important task in terrestrial laser scanning (TLS) applications. It means transformation of the 3D data (point clouds) into an external coordinate system so that it can be combined with other spatial data. The aim of this study is to investigate the accuracy and precision of real-time updated free station (RUFS) as a georeferencing method in TLS applications, and to evaluate its efficiency. The RUFS is used in total station surveys, implies determination of the instrument position and orientation based on measurements of two or more backsight targets, whose coordinates are determined with Real Time Kinematic (RTK) GNSS. The field surveying was carried out in May and June 2010. A control point was established based on static GNSS measurements in order to have reference data to evaluate the accuracy of station coordinates. Three different configurations of 10 backsight targets were tested: the targets were evenly spread over the sectors of 200 and 100 gon on one arc and 100 gon on two arcs. The measurements were repeated ten times for each configuration. The precision and accuracy of the station position were then derived by processing the surveying data. The results show that with increasing the number of backsight points from 2 to 10, the planimetric precision of the station position improved from 6 to 3 mm; the height precision was at the level of 3−5 mm. The accuracy of the station position improved from 10 to 2 mm in planimetry, and from 28 to 11 mm in height. The time expense for one set of measurements with RUFS was approximately 15 minutes.

Stationsetablering innebär bestämning av ett mätinstruments fysiska läge och orienterad riktning. I dagens bygg- och anläggningsbransch används nästan uteslutande fri station för att etablera en stationspunkt för mätningar. På en byggplats är tillgången till referensobjekt ofta begränsad. Instrumentets placering blir därför en kompromiss mellan tillgång till referensobjekt och tillgång till den plats där inmätning respektive utsättning skall ske. Denna kompromiss ger upphov till skiftande geometriska konfigurationer hos referensobjekten, vilka påverkar mätresultatet. Studiens syfte är att undersöka om simuleringar av fria stationsuppställningar i Svensk Byggnadsgeodesis (SBG:s) programvara Geo verifieras av fältmätningar och efterföljande beräkningar av osäkerhetsparametrar orsakade av konfiguration och mätta längder och riktningar. Delmål var att etablera ett testnät för att sedan genomföra simulering och fältmätning av fri stationsetablering mot. Analysen av fri stationsuppställning innefattade endast simulering och fältmätning i plan, med parametrarna X, Y och riktning. I samtliga konfigurationer verifieras simuleringarna av fältmätningarna genom att redovisade osäkerhetsellipser, till form och utbredning, överensstämmer. Detta innebär att genom simulering i SBG Geo kan svagheter i konfigurationer upptäckas och undvikas vid fältmätning, vilket är både tids- och resurssparande. Studiens slutsats är; Simulera mera. Simulering i SBG Geo visar god överensstämmelse med fältmätning och är där med ett effektivt planeringsverktyg för mätning samt att vid etablering av fri station bör referensobjekten placeras så att stationspunkten interpoleras för lägst osäkerhet. Faktorer att beakta vid fri station är, enligt studien: konfigurationen, mätningarnas kvalitet och att tillräcklig kontrollerbarhet (k-tal) föreligger / Station setup involves determination of the measuring instruments physical location and orientation. In today's construction industry free station is almost exclusively used to establish a station point for measurements. On a construction site, access to reference objects is often limited. The instruments placement therefore becomes a compromise between access to the reference objects and access to the site where surveying will take place. This compromise results in varying geometric configurations of the reference objects, which affect the results of the survey. This study aims to investigate whether the simulations of free station setups in Svensk Byggnadsgeodesis ( SBG's ) software Geo is verified by field measurements and subsequent calculations of uncertainty parameters caused by configuration and surveyed distances and directions. One objective of this study was to establish a test network of reference objects, which simulation and field measurement of free station were established against. The analysis of free station setup included only simulation and field measurement of plane surveying, with the parameters X, Y and direction. In all configurations, the simulations were verified by the field measurements by consistent corresponding of the shape of the error ellipses. This means that by simulation of SBG Geo, weaknesses in configurations can be detected and avoided during field survey, which saves both time and resources. Factors to consider when establishing free station is, according to the study: configuration, quality of the measurements and sufficient controllability (K-tal). The study concludes; simulate more. Simulation in SBG Geo show good representation of field measurements and is therefore an effective planning tool for field surveying. When establishing free station reference objects should be positioned so that the station point is interpolated for the lowest uncertainty

Syftet med detta examensarbete är att jämföra kvaliteten som erhålls vid olika typer av fri stationsetablering. Tre olika metoder har jämförts vilka är etablering mot kända stompunkter (traditionell metod), etablering mot GNSS-bestämda punkter med snabb metod och etablering mot GNSS-bestämda punkter med långsam metod. Den snabba metoden går ut på att mäta in en punkt med fem (5) positionsbestämmelser med GNSS samtidigt som totalstationen mäter in punkten som ett bakåtobjekt. Varje punkt behöver då besökas endast en gång. Den långsamma metoden går ut på att mäta in alla punkter som ska användas som bakåtobjekt med tjugo (20) positionsbestämmelser med GNSS, för att därefter mäta in dem med totalstation. Varje bakåtobjekt måste då besökas två gånger. Arbetet utfördes i Arvika kommun. Tre stompunkter användes som huvudsakliga bakåtobjekt. Dessa punkter användes som bakåtobjekt för att jämföra kvaliteten på GNSS-mätningarna relativt de sanna koordinaterna på stompunkterna vilka hämtas från respektive punktbeskrivning. Olika antal bakåtobjekt mättes in med GNSS för att undersöka hur kvaliteten förändrades i takt med att fler bakåtobjekt tillkom. Fri stationsetablering genomfördes i varje metod med tre, fem och sju bakåtobjekt. Det gjordes tre mätomgångar för att kunna jämföra mätningarna med varandra. Slutsatser som dras är att vid uppdatering av primärkartan räcker det med att använda den snabba GNSS-metoden tillsammans med tre bakåtobjekt för att uppnå tillfredsställande kvalitet. Vid finutsättning bör den långsamma metoden med fem bakåtobjekt användas istället.  Arbetet beskriver även teorin bakom GNSS-tekniken och fri station. / The purpose of this degree project is to compare the quality obtained from different types of free station establishment. Three different methods have been compared. The methods are establishing towards control points (traditional method), establishing towards GNSSdetermined points with a fast method and establishing towards GNSS-determined points with a slow method. The fast method is to measure a point with five (5) positions with GNSS while the total station measures the point as backsights simultaneously. Using this method each point needs to be visited only once. The slow method is to first measure all points to be used as backsights with 20 positions with GNSS, then return to each point and measure them with the total station. Each point must then be visited twice. Three control points in the city of Arvika were used as backsights. It was also those points that were measured with GNSS to compare the quality of GNSS measurements relative to their "true" coordinates extracted from the point description. Different number of backsights were used to investigate how the quality changed as more backsights were added. Free station establishment was performed with each method using three, five and seven backward objects. Three measuring rounds were made to compare the measurements in each round with each other. Conclusions drawn are that, when updating the primary chart, it is sufficient to use the fast GNSS method along with three backsights to achieve satisfactory quality, but in construction measuring where the quality needs to be very high the slow method with five backsights should be used instead. The work also describes the theory behind GNSS technology and free station.

Behovet av mätning med totalstation har inom många områden minskat till förmån för mätning med GNSS-baserad teknik som ett resultat av dess större flexibilitet och ofta acceptabla osäkerhet. GNSS-baserad mätning kan dock begränsas av olika faktorer, vilket skapar ett behov av mätning med totalstation. Etablering av totalstation sker traditionellt genom kända punkter, men när dessa inte finns tillgängliga behövs andra metoder för etablering som ger en låg osäkerhet.  Syftet med denna studie är att undersöka två GNSS-baserade fri stationsetablerings-metoder. Realtidsuppdaterad fri station (RUFRIS) bygger på kombinerad mätning, där koordinaterna för minst 15 bakåtobjekt mäts in med NRTK samtidigt som totalstationen mäter längd och riktning mellan station och bakåtobjekt. 180-sekundersmetoden bygger på kontinuerlig mätning i tre minuter på minst tre punkter, för att sedan använda dessa punkter som bakåtobjekt under fri stationsetablering. Under tre dagar insamlades mätdata från totalt 60 etableringar i Skålsjön i Ovanåkers kommun. Totalt 30 etableringar per metod utfördes växlande med varandra för att få samma tidspåverkan för mätningarna. Platsen valdes till följd av en närliggande stompunkt av hög kvalitet samt en realistisk mätningsmiljö. Insamlade data bearbetades och beräknades med avseende på spridning och mätosäkerhet. Dessutom utfördes en tidsanalys av erhållna mätdata. Den enskilda standardosäkerheten för RUFRIS beräknades vara 6,7 mm i plan och 15 mm i höjd. För 180-sekundersmetoden beräknades standardsosäkerheten till 10 mm i plan och 7,2 mm i höjd. Enligt den lägeskontroll som utfördes i studien var det endast RUFRIS som klarade den beräknade toleransen i plan. I höjd var det enbart 180-sekundersmetoden som befann sig inom toleransen. RUFRIS klarade dock toleransen när samtliga grova fel uteslöts från beräkningen. Slutsatsen som drogs i denna studie var att RUFRIS lämpar sig väl för mätnings-situationer med fokus på plan i områden med god sikt. 180-sekundersmetoden lämpar sig däremot bättre till höjdmätning och kan potentiellt vara ett alternativ till avvägning när toleransen i höjd är inom 10 mm. Mätningarna utfördes under goda förhållanden med avseende på jonosfären, därav antogs upplevda störningar gällande erhållandet av fixlösning och mätvärden inte härstamma från denna felkälla. Mätosäkerheten ökade i samband med kraftigt snöfall, vilket tyder på att vädret påverkade resultatet. Sammanfattningsvis har båda metoderna sina styrkor och svagheter, men ingen av metoderna visade sig vara mer lämplig än den andra när etableringen avser mätning i både plan och höjd. / The purpose of this study is to investigate two GNSS-based methods of establishing a free total station. Due to technological advances made within GNSS-based measuring, the total station is seeing less use by surveyors in the field. Despite this, there are situations where GNSS-receivers might struggle and the need to use a total station arises. In these situations, there needs to be a reliable method of establishing the total station without known points and with a low uncertainty. This can be accomplished by utilizing real time updated free station (RUFRIS) and the 180-seconds method. Both RUFRIS and the 180-seconds method is frequently used by municipalities and companies, which raises the question about which of these methods performs better. To answer this, a comparison is made between these two methods regarding their uncertainty, their user friendliness, which situations they are best suited for and how different time aspects might affect them. A total of 60 establishments have been made over the course of three days while comparing the results to a known reference point. The results showed that RUFRIS is better suited for horizontal measurements, is quick to use and needs a larger area, while the 180-seconds method is better suited for vertical measurements, takes a bit longer and requires less space.