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.

Laserskanning har blivit en vanlig metod för dokumentation, övervakning, underhåll och ut­veckling av olika industrimiljöer. Särskilt för inmätning och visualisering av komplexa rörledningar på industrianläggningars tak är punktmoln från laserskanning ett viktigt verktyg för att på ett enkelt sätt hitta potentiella platser för installation av nya rörledningar. Detta examensarbete genomfördes i samarbete med konsultbolaget Swecos mätningsgrupp i Karlstad och undersökte om det är möj­ligt att ersätta punktmoln från terrester laserskanning med punktmoln skapade med flygbilder tagna med UAS (Unmanned Aerial System) för dokumentering av komplexa rördragningar på industritak. Studien genomfördes på ett mindre område (5x25 m) på reningsverket i stadsdelen Sjöstad (Sjö­stadsverket) i Karlstad. Området innehöll omfattande rörledningar i olika dimensioner och andra detaljer såsom rattar, flänsar och gallerluckor. Detta område ansågs därför vara lämpligt att använda för studiens syfte och tillträdet förutsatte dessutom inte omfattande och dyra säkerhetsutbildningar. Undersökningen genomfördes genom markering av ett sextiotal kontrollpunkter som sedan mättes in med totalstation i ett lokalt referenssystem. Bakåtobjekten användes även som fästpunkter för sfäriska måltavlor under laserskanningen. Dessutom mättes även målade markstödsignaler på bet­ongen in i samband med detta för att möjliggöra en georeferering av flygbilderna. Därefter genom­fördes terrester laserskanning inom undersökningsområdet från nio uppställningar med varierande instrumenthöjder samt två UAS-flygningar med flygfotografering från tio respektive 22 m flyghöjd. Efterbearbetningarna började med att etablera ett lokaltreferenssystem, vilket användes för geo­referering av både laserskanningspunkmolnet samt respektive flygfotograferingspunktmoln. De er­hållna lokala koordinaterna för kontrollpunkterna i respektive punktmoln jämfördes gentemot de totalstationsinmätta koordinaterna för att analysera lägesosäkerheten. Punktmolnet från terrester laserskanning innehöll 55 tydligt identifierbara kontrollpunkter medan punktmolnen från UAS-flygningen visade 53 respektive 22 identifierbara kontrollpunkter. Den kvadratiska medelavvikelsen (RMS) i 3D för dessa punkter uppgick till 8 mm i laserskann­ingspunktmolnet respektive 25 mm för båda flygbildspunktmoln. Efter detta analysmoment valdes punktmolnet från flygningen på 22 m höjd bort inför de fortsatta analyserna då cirka två tredjedelar av kontrollpunkterna inte var identifierbara. Även mät- och lägesosäkerheten från flygbildspunktmolnet från tio meters höjd visade sig dock i början vara otillräckligt för att kunna ersätta terrester laserskanning med flygfotografering med UAS. Ändå tillät detaljeringsgraden en identifiering av ett stort antal kontrollpunkter och vidare analyser visade att den stora lägesosäkerheten främst berodde på kontrollpunkter kopplade till vissa detaljtyper (dolda stödben och omarkerade bultar). En nyberäkning av lägesosäkerheten utan dessa kontrollpunkter gav betydligt bättre värden för lägesosäkerhet inom flygbildspunktmolnet från tio meters höjd, ett RMS i 3D på 12 mm. Eftersom användningarna där Sweco skulle vilja ersätta terrester laserskanning med flygfoto­graf­ering inte kräver en detaljnivå på bultstorlek visade sig därmed flygfotografering med UAS som en lämplig alternativ metod för att dokumentera komplexa rördragningar på industritak. / This study explored the possibility of using aerial photography from Unmanned Aerial Systems (UAS) as a replacement for terrestrial laser scanning in documenting complex pipeline systems on industrial roofs. The research, conducted in collaboration with Sweco's survey group in Karlstad, focused on visual qualities and positional uncertainty in point clouds generated by terrestrial laser scanning and aerial photography. Control points were marked and surveyed using a total station, then terrestrial laser scanning and UAS-aerial photography was performed to generate point clouds. Analysis revealed that the aerial photography at 22 m altitude was not suitable due to unrecognizable control points. However, the aerial photography at 10 m altitude, after excluding certain types of control points, showed improved positional uncertainty. As the desired applications did not require fine-level detail, UAS aerial photography proved to be a suitable alternative for documenting complex pipeline systems on industrial roofs.

Byggnadsinformationsmodellering (BIM) som begrepp har existerat i mer än 20 år och arbetssätt som innefattar BIM är fortfarande ett område i stark utveckling. BIM är ett arbetssätt som använder sig av digitala modeller med särskilt fokus på att knyta an- och dela information. En BIM-integrering medför en stor kostnad vilket har begränsat arbetssättet till de större företagen. Därav har det inte spridits till de mindre företagen i samma omfattning.  Denna fallstudie använde sig av en Trimble X12 och terrester laserskanning som metod för att utforska möjligheterna kring digital integrering hos ett mindre tillverkningsföretag. Detta skedde genom att skapa en nerskalad BIM-modell över en utvald CNC-maskin med dess tillbehör med hjälp av punktmoln och RGB-bilder i mjukvaran Autodesk Inventor. Datainsamling, utförandet och analys av punktmolnskvalitet genomfördes med hjälp av en kvantitativ process. RMS (Root Mean Square) beräknades genom att ta referensmått på CNC-maskinen med måttband för jämförelse med mått i punktmoln. Informationen till den nerskalade BIM-modellen utformades efter företagets behov. Med hjälp av semistrukturerade intervjuer hämtades information in gällande BIM och digitala tvillingar i form av tillvägagångsätt, metodutförande och utmaningar. Punktmolnet bearbetades i Autodesk ReCap för vidare modellering och hade ett medelöverlapp på 56 %, medelosäkerhet på 0,5 mm med ett RMS-värde på CNC-maskinens punktmoln på 6,5 mm. Terrester laserskanning visar sig vara otillräcklig för att noggrannt skanna in den utvalda CNC-maskinen, då den har flera reflektiva och mörka ytor. Detta förhindrar en låg osäkerhetsnivå. Studien föreslår därav andra möjliga alternativ som kan komplettera TLS för att förbättra punktmolnets kvalitet, men som kräver ytterliggare forskning. BIM-modellen berikades med information med hjälp av en ritningsfunktion i Autodesk Inventor i PDF-format. Ritningar presenteras i olika vyer tillsammans med informationstabeller och dimensionsmått efter företagets val av information. Ritningarna, BIM-modeller och arbetssätt utvärderades med företaget i fråga. BIM-modellen visade sig vara detaljmässigt överflödig för företagets intressen. Modellen tog två veckor att framarbeta, vilket anses vara för kostsamt för företaget i fråga. Men den information som modellen var berikad med gav positiva tankar kring framtida BIM-integrering i verksamheten, speciellt inom underhåll och komplettering av underlag för äldre och modifierade maskiner. Studien visar på att mer forskning kring digital integrering i mindre tillverkningsindustrier behövs. / Building information modeling (BIM) is a term that has existed for more than 20 years and is still developing. BIM utilizes enhanced digital models with attributes that focus on adding and sharing information. BIM is very costly to implement, limitingits use to mainly the larger companies. Thus, BIM has not been as widespread regarding smaller businesses. This case study explores the area of digital integration of a BIM-model of a CNC-machine in a smaller manufacturing company. With the aid of a Trimble X12 and terrestrial laser scanning, the study investigated the process of creating a scaled down BIM-model detailing a selected CNC-machine by using point clouds and RGB-images in the software Autodesk Inventor. The data collection, execution, and point cloud quality were analysed with a quantitative process along with RMS-calculations of measurements in the point cloud to reference measurements. The information assigned to the model was according to the company's needs. Using semi-structured interviews, the area of BIM and digital twins regarding the process, methods and challenges were discussed.  The point cloud was processed in Autodesk ReCap for further modeling and had an average overlap of 56 %, an average uncertainty of 0,5 mm with an RMS-value of the CNC-machines point cloud of 6,5 mm. Terrestrial laser scanning proved to be insufficient when it comes to scanning the CNC-machine, as it had multiple reflective and dark surfaces, which prevented a low level of uncertainty. Thus this study proposes several other techniques that can be combined with TLS to improve the point cloud quality, which will require further research. The BIM-model was enriched with information by using Inventors' drawing features. These were then presented in different views together with tables of information and dimensions after the company’s chosen information. The drawings, BIM-models and workflow were then evaluated with the Aknes Mekaniska company. In terms of its level of detail The BIM-model proved to be superfluous, for the company’s interests. The model took two weeks to produce, which was deemed too costly for the company in question. But the information attached to the model resulted in positive thoughts from the company regarding future BIM-integration, specifically in maintenance and supplementing documentation of older or modified machines. In summary, the results of the study points to the need of further research of digital integration in smaller manufacturing companies.

Terrestrial laser scanning systems provide quick three-dimensional data acquisition with high spatial resolution. The technology can serve multiple applications such as monitoring and 3D modeling but several problems arise when scanning long objects such as tunnels, bridges, and corridors. Uncertainties in the data tend to propagate when conducting sequential registration on a long strip of point clouds and the errors can reach unacceptable levels only with a few scans. This thesis aims to examine this propagation of uncertainty caused by long strip registration and its effects on point cloud accuracy and precision. It further aims to evaluate the results of different ground control point distributions used for georeferencing and finally to construct guidelines and recommendations for the planning of terrestrial laser scanning projects of long objects. The thesis was divided into an analytical- and an experimental study. The analytical study explored the theoretical effects of long strip registration on a point cloud’s uncertainty by simulating repeated target-based registration in a 95-meter-long and 2.5-meter-wide corridor. This resulted in standard uncertainties of the point cloud coordinates on dm-level after the last registration and a clear trend in exponential growth. Tie point distribution in the overlaps between scans proved to have a big effect on the precision of the final point cloud. In the experimental study, a corridor of the same dimension was scanned from 16 stations and georeferenced in a local control network established at the scan site. Indirect registration in two steps was used, first by performing automatic feature-based registration in RealWorks before the point cloud was georeferenced. The results of different ground control point (GCP) scenarios were compared and evaluated by studying check point residuals. All scenarios had numerous check points that failed verification as the residuals exceeded the limit set to 15 mm. An even distribution of almost one GCP in every scan scene yielded the best results with a maximum check point residual of 3 cm in 3D. When the GCPs were clustered at one side of the corridor the check point residuals reached dm level at the opposite end. Also, a linear trend of increasing residuals as a function of distance from the point to the nearest GCP was evident. The linear trend was less evident when the GCPs were distributed evenly across the corridor. Their distribution proved more important than their quantity. The vertical coordinate component and the horizontal component perpendicular to the long side of the object proved less precise and accurate after long strip registration. This was apparent in both the analytical and the experimental study. / Terrester laserskaning erbjuder snabb, tre-dimensionell datafångst med hög punkttäthet. Teknologin täcker flertalet användningsområden såsom monitorering och 3D-modellering men problem kan uppstå vid skanning av långa objekt såsom tunnlar, broar och korridorer. Osäkerheter i data tenderar att fortplantas när registrering av en lång rad punktmoln genomförs sekventiellt och felen kan nå oacceptabla nivåer bara med några få skanningar. Detta examensarbete syftar till att undersöka denna fortplantning av mätosäkerhet orsakad vid registrering av långsträckta objekt och dess påverkan på punktmolnets noggrannhet och precision. Vidare syftar arbetet till att utvärdera resultatet av olika distributioner av utgångspunkter vid georeferering och slutligen till att utforma riktlinjer och rekommendationer för planering av terrestra laserskanningsprojekt över långa objekt.  Arbetet delades upp i en analytisk- och en experimentell studie. Den analytiska studien undersökte de teoretiska effekterna av långsträckt registrering på ett punktmolns osäkerhet genom att simulera upprepad punktbaserad registrering i en 95-meter-lång och 2.5-meter-bred korridor. Detta resulterade i standardosäkerheter av punktmolnets koordinater på dm-nivå efter den sista registreringen samt en tydlig exponentiell ökning. Distributionen av konnektionspunkter i överlappen mellan skanningarna visade sig ha en stor effekt på precisionen av det slutliga punktmolnet. I den experimentella studien skannades en korridor av samma dimensioner från 16 stationer innan det georefererades till ett lokalt stomnät som etablerats på platsen. Indirekt georeferering i två steg användes, först genomfördes automatisk objektbaserad registrering i RealWorks innan punktmolnet georefererades. Resultatet av olika scenarion av utgångspunkter jämfördes och utvärderades genom att studera avvikelser hos kontrollpunkter. Alla scenarion hade flertalet kontrollpunkter vars avvikelser överskred den satta gränsen på 15 mm. En jämn distribution med upp till en utgångspunkt i för varje skanning medförde de bästa resultaten med en maximal avvikelse hos kontrollpunkterna på 3 cm i 3D. När utgångspunkterna var placerade på ena änden av korridoren så nådde avvikelserna dm-nivå på den motsatta änden. Dessutom så uppstod en tydlig linjär trend med ökande avvikelser som en funktion av avståndet till närmsta utgångspunkt. Den linjära trenden var mindre tydlig när utgångspunkterna var jämnt fördelade över korridoren. Deras distribution visade sig vara viktigare än deras kvantitet. Punktkoordinaternas höjdkomponent och plana komponent vinkelrätt mot objektets långsida visade sig vara mindre precis och noggrann efter långsträckt registrering. Detta var tydligt både i den analytiska och den experimentella studien.

Fotogrammetri är en viktig metod för att skapa 3D-representationer av terräng och strukturer, men utmaningar kvarstår när det gäller noggrannheten på grund av faktorer som bildkvalitet, kamerakalibrering och positionsdata. Användningen av drönare för byggnadsdetaljmätning möjliggör snabb och kostnadseffektiv datainsamling, men noggrannheten kan påverkas av bildkvalitet och skuggning. Avhandlingen syftar till att jämföra noggrannheten och kvaliteten hos punktmoln genererade med två olika tekniker: terrester laserskanning (TLS) och struktur-från-rörelse (SfM) fotogrammetri med drönare. För att testa båda metodernas osäkerhet och noggrannhet vid detaljmätning av bostäder. Genom att utföra mätningar på en villa har data samlats in med både TLS och drönare utrustade med 48 MP kamera, samt georeferering med markstöd (GCP). SfM-punktmoln bearbetades med Agisoft Metashape. Jämförelser gjordes mellan SfM- och TLS-punktmoln avseende täckning, lägesskillnad och lägesosäkerhet. Genom att följa riktlinjer från HMK - Terrester Laserskanning och tillämpa HMK Standardnivå 3 säkerställs hög noggrannhet i mätningarna. Kontroll av lägesosäkerhet av båda punktmolnen resulterade i en lägesosäkerhet som understeg toleranser satta enligt HMK - Terrester laserskanner Standardnivå 3.  Kontrollen av lägesosäkerheten visade att kvadratiska medelfelet(RMSE) i plan och höjd var 0.011m respektive 0.007m för TLS-punktmolnet, och 0.02m respektive 0.015m för drönar-SfM-punktmolnet, vilket låg under toleransen enligt HMK- Terrester Detaljmätning 2021. Resultaten tyder på att Structure-from-Motion fotogrammetri med drönare kan generera punktmoln med god detaljrikedom, inte lika noggrann som med terrester laserskanner på sin lägsta inställning. TLS uppvisade mindre osäkerhet enligt kontrollen av lägesosäkerhet, ungefär en halvering av RMSE i både plan och höjd. I studien framgick det att TLS presterar sämre vid svåråtkomliga ytor med skymd sikt och ogynnsamma infallsvinklar, där effekten blir en lägre punkttäthet för punktmolnet. Vid gynnsamma förhållanden erbjuder TLS en högre noggrannhet och detaljnivå jämfört med SfM punktmoln. Enligt M3C2 punktmoln analys, med TLS punktmolnet som referens, antydde det att SfM punktmolnet genererade största felen vid takfot samt vid buskage. De större felen vid takfot tyder på att SfM presterar sämre gällande detaljnivå och fel vid buskageområdet varierar inte från det som dokumenterats om fotogrammetriska fel vid mappning av vegetation. SfM kan utföra en effektiv datainsamling för större samt svåråtkomliga ytor men kräver lång bearbetningstid med diverse hjälpmedel för att uppnå hög noggrannhet. TLS kräver istället en lång datainsamlingsprocess men kan generera ett detaljerat och noggrant punktmoln direkt utan långa bearbetningsprocesser. Val av metod styrs därmed baserat på specifika projektkrav. Långsiktiga implikationer inkluderar förbättrad effektivitet och säkerhet inom bygg- och anläggningsprojekt, samt potentialen för kostnadsbesparingar och mer detaljerade inspektioner. / Photogrammetry is a crucial method for creating 3D representations of terrain and structures, yet challenges remain regarding accuracy due to factors such as image quality, camera calibration, and positional data. The use of drones for building detail measurements enables rapid and cost-effective data collection, but accuracy can be affected by image quality and shading. This thesis aims to compare the accuracy and quality of point clouds generated using two different techniques: terrestrial laser scanning (TLS) and Structure-from-Motion (SfM) photogrammetry with drones. The objective is to test the uncertainty and accuracy of both methods in residential surveying. Data collection was performed on a villa using both TLS and a drone equipped with a 48 MP camera, along with georeferencing with ground control points (GCP). SfM point clouds were processed with Agisoft Metashape. Comparisons were made between SfM and TLS point clouds in terms of coverage, positional difference, and positional uncertainty. By following guidelines from HMK - Terrester laserskanning 2021 and applying HMK Standard Level 3, high measurement accuracy was ensured. Positional uncertainty checks of both point clouds resulted in positional uncertainty within tolerances set by HMK - Terrestrial Laser Scanning Standard Level 3. The positional uncertainty, with a sample of 41 points showed that the root mean square error (RMSE) in plane and height was 0.011m and 0.007m respectively for the TLS point cloud, and 0.02m and 0.015m for the drone-SfM point cloud, both within the tolerance according to HMK - Terrestrial Detail Measurement 2021. The results suggest that Structure-from-Motion photogrammetry with drones can generate point clouds with good detail, although not as accurate as terrestrial laser scanning at its lowest setting. TLS showed less uncertainty according to the positional uncertainty check, with approximately half the RMSE in both plan and height. The study found that TLS performs worse on difficult-to-access surfaces with obstructed views and unfavorable angles, resulting in lower point cloud density. Under favorable conditions, TLS offers higher accuracy and detail compared to SfM point clouds. According to M3C2 point cloud analysis, using the TLS point cloud as a reference, SfM point clouds showed the largest errors at eaves and shrubbery. The larger errors at eaves indicate that SfM performs worse in terms of detail level, and errors in the shrubbery area are consistent with documented photogrammetric errors in vegetation mapping. SfM can effectively collect data for larger and difficult-to-access areas but requires extensive processing time with various aids to achieve high accuracy. Conversely, TLS requires a long data collection process but can generate a detailed and accurate point cloud directly without lengthy processing. The choice of method thus depends on specific project requirements. Long-term implications include improved efficiency and safety in construction and infrastructure projects, as well as potential cost savings and more detailed inspections.