<p>Digitala terrängmodeller (DTM) är mycket användbara geografiska produkter som behövs av många organisationer och företag. Som exempel kan nämnas telekommunikationsföretag som behöver terrängmodeller för analys vid planering av områden för nya master, och försäkringsbolag som använder DTM för att identifiera områden med hög eller låg risk för översvämningar när de fastställer premier. Markbaserad (terrester) mätning är en metod för framställning av DTM där man genom fältmätning insamlar data för objekt vars positioner bestäms med plan- och höjdkoordinater. Dessa objekt används sedan för att beskriva terrängen digitalt. Eftersom terrängmodellerna är generaliseringar av markytan, ställs olika krav på deras kvalitet, beroende på användningsområden.</p><p> </p><p>Målet med detta examensarbete var att skapa två digitala terrängmodeller i enlighet med tekniska specifikationen SIS/TS 21144:2004 (specifikation vid framställning av digitala terrängmodeller). Modellerna representerar samma område men inmätningarna genomfördes med två olika mätinstrument, en totalstation och en terrester laserskanner. En bedömning av kvaliteten hos dessa terrängmodeller gjordes, i förhållande till varandra och det uppmätta området.</p><p> </p><p>Det undersökta området är beläget i närheten av Teknikparken i Gävle och består av park-, vatten- och skogsområden med en areal på ca 3500 m². Mätningarna utfördes med totalstation av märket Leica TPS 1203 och terrester laserskanner av märket Leica ScanStation 2 som finns tillgängliga på Högskolan i Gävle och överfördes sedan till dator för bearbetning i lämplig programvara.</p><p> </p><p>En volymberäkning av terrängmodellerna gjordes och skillnaderna mellan dem lagrades i en differensmodell. Denna jämförelsemodell har använts till redovisning av avvikelser mellan DTM.</p><p> </p><p>Enligt min uppfattning representeras markytan bättre i terrängmodellen framställd med hjälp av totalstation. Fördelen med totalstation är i detta fall att koordinaterna i plan och höjd bättre representerar den faktiska markytan, till skillnad från laserskannern, som skannar grästopparna, vilka registreras som markyta. Som framgår av volymberäkningarnas resultat blir skillnaden i volym betydande, eftersom laserskannerns terrängmodell ligger på en högre nivå på platser där vegetationen är tät.</p>

Digitala terrängmodeller (DTM) är mycket användbara geografiska produkter som behövs av många organisationer och företag. Som exempel kan nämnas telekommunikationsföretag som behöver terrängmodeller för analys vid planering av områden för nya master, och försäkringsbolag som använder DTM för att identifiera områden med hög eller låg risk för översvämningar när de fastställer premier. Markbaserad (terrester) mätning är en metod för framställning av DTM där man genom fältmätning insamlar data för objekt vars positioner bestäms med plan- och höjdkoordinater. Dessa objekt används sedan för att beskriva terrängen digitalt. Eftersom terrängmodellerna är generaliseringar av markytan, ställs olika krav på deras kvalitet, beroende på användningsområden.   Målet med detta examensarbete var att skapa två digitala terrängmodeller i enlighet med tekniska specifikationen SIS/TS 21144:2004 (specifikation vid framställning av digitala terrängmodeller). Modellerna representerar samma område men inmätningarna genomfördes med två olika mätinstrument, en totalstation och en terrester laserskanner. En bedömning av kvaliteten hos dessa terrängmodeller gjordes, i förhållande till varandra och det uppmätta området.   Det undersökta området är beläget i närheten av Teknikparken i Gävle och består av park-, vatten- och skogsområden med en areal på ca 3500 m². Mätningarna utfördes med totalstation av märket Leica TPS 1203 och terrester laserskanner av märket Leica ScanStation 2 som finns tillgängliga på Högskolan i Gävle och överfördes sedan till dator för bearbetning i lämplig programvara.   En volymberäkning av terrängmodellerna gjordes och skillnaderna mellan dem lagrades i en differensmodell. Denna jämförelsemodell har använts till redovisning av avvikelser mellan DTM.   Enligt min uppfattning representeras markytan bättre i terrängmodellen framställd med hjälp av totalstation. Fördelen med totalstation är i detta fall att koordinaterna i plan och höjd bättre representerar den faktiska markytan, till skillnad från laserskannern, som skannar grästopparna, vilka registreras som markyta. Som framgår av volymberäkningarnas resultat blir skillnaden i volym betydande, eftersom laserskannerns terrängmodell ligger på en högre nivå på platser där vegetationen är tät.

I nuläget finns det ingen standard för utvärdering av mätosäkerheter för terrester laserskanner (TLS), detta trots att instrumentet funnits på marknaden och använts länge. Eftersom tillverkarens specifikationer inte alltid överensstämmer, är det viktigt att ha kunskap om hur bra instrumentet presterar. Ett flertal studier har under det senaste decenniet tillämpat olika metoder för att undersöka mätosäkerheten på olika TLS. Syftet med denna studie var att utvärdera och jämföra mätosäkerheterna mellan Leica ScanStation C10, som är en renodlad TLS, och Leica Nova MS50, som är en totalstation med skanningsfunktion, under två olika väderförhållanden. Osäkerheterna togs fram genom att använda ISO 17123-5:2012, som egentligen är en internationell standard för framtagande av totalstationers mätosäkerheter, för att undersöka om denna standard även kan appliceras på TLS. Undersökningen, som skedde utomhus vid Högskolan i Gävle, genomfördes genom att skanna signaler som ställts upp i en triangelformation från tre stationer. Vid skanning med TLS användes både sfär- och HDS-signaler medan MS50 endast skannade sfärer. Signalerna skannades in fyra gånger från varje instrumentuppställning. Mittpunktskoordinaterna på signalerna togs fram med programvaran Cyclone och därefter beräknades mätosäkerheterna med härledning från ISO-standarden. Resultatet på 3D-osäkerheten för C10 med HDS-signal och sfär blev 2,9 mm respektive 3,5 mm vid soliga förhållanden samt 1,1 mm respektive 1,4 mm i molniga förhållanden. I MS50:s fall blev osäkerheten i sol 3,0 mm och 3,7 i moln. Den höga 3D-osäkerhet som MS50 påvisade under båda väderförhållandena berodde på hög osäkerhet i höjdled. Dessutom genomfördes en hypotesprövning i form av ett chi-två-test på C10 som visade att den beräknade osäkerheten i plan och höjd inte avvek signifikant från tillverkarens specificerade osäkerhet vid användning av HDS-signaler i molnigt väder. Vidare konstaterades det genom ett F-test att det fanns en signifikant skillnad mellan C10 osäkerhet i plan och höjd vid användning av samma signaltyp under olika väderförhållanden medan. I MS50:s fall påvisades ingen signifikant skillnad alls. Av resultatet att döma, blev det en markant förbättring vid skanning under molniga förhållanden. Vår slutsats var att det går att tillämpa standarden som användes i denna studie för att beräkna mätosäkerheter på TLS och ISO bör överväga att använda samma standard för TLS som för totalstation. / Presently there is no standard for the evaluation of measurement uncertainties for terrestrial laser scanner (TLS) despite the fact that the instrument has been on the market and used for a long time. Since the manufacturer's specifications do not always correspond with reality, it is important to have knowledge about how well the instrument performs. Numerous studies over the past decade have applied different approaches to estimate the measurement uncertainties on various TLS. The purpose of this study was to evaluate and compare the measurement uncertainties of the TLS Leica ScanStation C10 with the multi station Leica Nova MS50 under two different weather conditions. The uncertainty was calculated using ISO 17123-5:2012, which is an international standard developed for acquiring measurement uncertainties of total stations, to investigate whether this standard could also be applicable for TLS. The survey, which took place outdoor at the University of Gävle, was carried out by scanning targets that were set up in a triangle formation from three stations. Both spheres and HDS-targets were scanned with the TLS while the MS50 only scanned spheres. The targets were scanned four times from each instrument setup. Cyclone was used to find the coordinates on the center of the targets which were used to calculate the uncertainties according to the ISO-standard. The results showed that the 3D-uncertainty of C10 with HDS-target and spheres were 2.9 mm and 3.5 mm during sunny conditions and 1.1 mm and 1.4 mm during cloudy conditions, respectively. In the case of the MS50, the uncertainty was 3.0 mm during sunny and 3.7 mm during cloudy conditions. MS50 demonstrated a higher 3D-uncertainty in both weather conditions due to high uncertainty in the vertical direction. In addition, a chi-two-test carried out on the TLS showed that the calculated uncertainty in plane and height did not significantly deviate from the manufacturer's specified uncertainty when using HDS-targets during cloudy conditions. Furthermore, it was found in the F-test that there was a significant difference in plane and height between two scans with the same instrument and target type in different weather conditions. MS50 did not show any significant difference at all. The results of this study showed that there will be a significantly lower uncertainty when scanning in cloudy conditions. Our conclusion is that it is possible to apply the standard to calculate the measurement uncertainties on TLS and ISO should consider using the same standard for TLS as the total station.

I föreliggande studie har en metod för utvärdering av vinkelmätningsosäkerheten hos en terrester laserskanner (TLS) tagits fram. Metoden för mätning och beräkning av vinkelmätningsosäkerheten är till stor del baserad på både ISO:s standard för test av en teodolit och en doktorsavhandling där vinkelmätningen hos en TLS undersöks. FARO Focus3D är en TLS som ägs och brukas av konsultföretaget Tyréns AB. Syftet med detta examensarbete är att utvärdera vinkelmätningsosäkerheten hos Tyréns TLS. Det finns inget skrivet i specifikationerna för FARO Focus3D om vinkelmätningsosäkerheten och eftersom vinkelmätningen har stor påverkan på resultatet så är det viktigt att utvärdera dess osäkerhet. TLS är det enda geodetiska mätinstrument som saknar ISO-standard för kontroll. Vinkelmätningsosäkerheten har analyserats i förhållande till medelvärde och referensvärde. Referensvärdena bestämdes med en totalstation. Två olika mätsituationer med TLS utfördes. I den första skannades fyra koordinatbestämda sfärer som låg på ungefär samma höjd som TLS och placerade jämt spridda runt instrumentet i horisontalled. I den andra situationen skannades fyra svartvita signaler placerade på en vägg med en vertikal spridning på ca 30°. Centrumpunkterna på sfärer och svartvita signaler bestämdes med programvaran Scene och dess koordinater bestämdes i TLS koordinatsystem. Både horisontella riktningar och vertikala vinklar beräknades från koordinaterna, och utifrån dem beräknades vinkelmätningsosäkerheten. Standardosäkerheten för de horisontella riktningarna beräknades till 0.002° och för de vertikala vinklarna 0.001°. I förhållande till referensvärde beräknades osäkerheten i de horisontella riktningarna till 0.015° och i de vertikala vinklarna beräknades osäkerheten till 0.026°. Vid beräkning av osäkerheten i förhållande till referensvärdena så visade det sig att det finns systematiska fel i skannern som antagligen beror på att kompensatorn inte fungerar korrekt. Den metod som använts i studien har visat sig fungera bra för utvärdering av vinkelmätningsosäkerheten hos en TLS, och den är dessutom relativt okomplicerad att utföra.