Αξιολόγηση τεχνικών δυσδιάστατης σάρωσης laser (2d LS) ολοκληρωμένων συστημάτων ψηφιακής καταγραφής (MMS) σε εφαρμογές οδοποιίας

Abstract

Η χρήση ολοκληρωμένων συστημάτων ψηφιακής καταγραφής συγκοινωνιακών έργων αυξάνει διαρκώς. Η συλλογή και διαχείριση μεγάλου όγκου δεδομένων σε πραγματικό χρόνο αποτελεί μια επαναστατική λύση στην συλλογή 3D δεδομένων για ένα πλήθος εφαρμογών. Τα τελευταία χρόνια αναπτύσσονται μέθοδοι αξιοποίησης τεχνικών σάρωσης σε σχετικές εφαρμογές. Ωστόσο, δεν έχουν διερευνηθεί πλήρως οι δυνατότητες και οι πολλαπλές πηγές σφάλματος που συνεισφέρουν στην αβεβαιότητα των δεδομένων/αποτελεσμάτων που εξάγονται από τέτοια συστήματα. Η παρούσα εργασία διερευνά τη δυνατότητα ενσωμάτωσης 2Δ σαρωτή laser σε τέτοια συστήματα για την εξαγωγή μεγεθών χρήσιμων σε εφαρμογές οδοποιίας. Η λειτουργικότητα ενός ολοκληρωμένου συστήματος ψηφιακής καταγραφής εξαρτάται αφενός μεν από την ακρίβεια του κάθε αισθητήρα που το συνιστούν, και αφετέρου, από το τρόπο με τον οποίο τα δεδομένα των αισθητήρων συσχετίζονται μεταξύ τους. Για την διερεύνηση της ακρίβειας ενός τέτοιου συστήματος έγινε σύγκριση της λειτουργικότητάς του με συμβατικές γεωδαιτικές μετρήσεις. Το πείραμα διεξήχθη στο οδικό τμήμα Κόρινθος-Κιάτο και περιλάμβανε δυο διαδοχικές σαρώσεις, για κάθε κατεύθυνση κυκλοφορίας. Άλλα χαρακτηριστικά του ολοκληρωμένου συστήματος ψηφιακής καταγραφής που εξετάσθηκαν ήταν η επαναληπτικότητά του και η επίδραση χαρακτηριστικών παραμέτρων στην ακρίβεια του τελικού αποτελέσματος. Οι παράμετροι αυτοί είναι η απόσταση από το σύστημα του σαρωτή, η γωνία σάρωσης, η ταχύτητα του οχήματος καταγραφής και η απόσταση από το σταθμό αναφοράς. Αρχικά συμπεράσματα καταδεικνύουν ακρίβεια της τάξης των 5 cm σε σημεία που απέχουν μεγάλη απόσταση (~150m) και μεγάλη γωνία σάρωσης από το οπτικό κέντρο του σαρωτή (40o). Η ταχύτητα του οχήματος και η απόσταση από το σταθμό αναφοράς δεν επηρεάζει ουσιαστικά την ακρίβεια του τελικού προϊόντος. Η εξωτερική ακρίβεια των εξαγόμενων μεγεθών (διατομές, μηκοτομή, ισοϋψείς, ψηφιακό μοντέλο εδάφους) είναι της τάξης των 5 cm. Η εσωτερική ακρίβεια (επαναληπτικότητα) είναι καλύτερη από την εξωτερική και υποδεικνύει τη σταθερότητα στη λειτουργία του συστήματος καταγραφής.

The use of mobile mapping systems (MMS) is gaining considerable attention. The benefits of multi source data integration coupled with the reduced time in the field has revolutionized survey data collection in many applications. Only recently the potential of 2D laser scanning techniques has been addressed and implemented. However, not sufficient attention has been given to the many error sources contributing to the uncertainty of the relevant datasets. This thesis deals with investigation of the performance of 2D laser scanning as far as the accuracy of the data extracted, which is useful for highway engineering, is concerned. The performance of a mobile mapping system depends on the accuracy of each sensor, as well as, the way in which data are integrated each other. In order to investigate the accuracy of this system its performance was compared with the performance of a reflectorless total station. The survey experiment was conducted in a section of the highway that connects Korintos and Kiato (Greece) and included two scans for each direction of traffic flow. Characteristics of the mobile mapping system such as repeatability and the influence of discrete parameters in the accuracy of the final product are also examined. These parameters are the distance from the laser scanner, the scan angle, the velocity of the vehicle and the distance from the base station. Initial results indicate reduced accuracy at points at long distance (~150m) and at great scan angle from the laser scanner optical centre. Vehicle velocity and the distance from the base station do not affect positional accuracy. The external accuracy of the exported data (cross-sections, profiles, contours, digital terrain model) is sufficient even for specialized engineering projects. The internal accuracy (repeatability) is better than the external accuracy indicating the stability of the MMS’ performance.