Markbaserade sensorer för insamling av skogliga data : en förstudie

En förutsättning för skoglig planering på alla nivåer är att man har en god uppfattning om tillståndet i den stående skogen. K valiten på de beslut som fattas kommer därför att vara direkt beroende av mängden och kvaliten på den information som samlats in. Sensorer som radar, lidar och olika typer av digitala kameror används idag med framgång för fjärranalys där skogen avbildas från ovan. Föreliggande arbete syftar till att belysa de tekniska förutsättningarna för att utnyttja modem sensorteknik även för markbaserade mätningar. Detta skulle i så fall öppna möjligheter att automatisera fångsten av skogliga data som därmed skulle bli kostnadseffektivare samtidigt som nya typer av data skulle bli tillgängliga. På ett tidigt stadium valdes följande tekniker ut för att närmare studeras med avseende på lämplighet att ingå i ett inventeringskoncept: • Lidar. Lidar är en laserbaserad teknik för att mäta avstånd och riktning till objekt. Laserns fördelar gentemot andra typer av sensorer är att mycket hög vinkelupplösning kan erhållas på signalen. Laser baserade sensorer framstår därför som mycket lämpliga för olika typer av scanning eller avståndsmätning. Nackdelen är att laserstrålen måste ha fri sikt för att kunna registrera ett objekt samt att det i dagsläget handlar om dyr och avancerad teknik. • Fotogrammetri i digitala bilder. Om avståndet till objektet i en bild och kamerans inre geometri är kända kan geometriska mätningar av exempelvis stamdiametrar göras i bilden. Genom att använda digitala bilder och bildanalys borde det vara möjligt att skapa program som mer eller mindre automatiskt detekterar och mäter diametrar på de stammar som är synliga i en bild. Objektavstånden tas lämpligen ut genom separat avståndsmätning med lidar eller genom stereomatchning av två eller flera bilder. • Radar. Radarsignalen använder betydligt lägre frekvenser än laser, vilket ger den intressanta egenskaper i skogsuppskatt ningssammanhang då man kan se igenom objekt mindre än halva våglängden. Nackdelen med lågfrekventa signaler är att man får en för dålig vinkelupplösning om man försöker att genom scanning ta ut vinkel och avstånd till de enskilda stammarna. Radar verkar däremot vara en mer framkomlig väg om man avser att hämta information ur den totala retursignalen. En viss uppfattning om diameter fördelningen skulle i så fall kunna fås genom att studera skillnaden i retursignalen från olika våglängder. • Ultraljud. Ultraljud kan användas enligt samma principer som radar. Fördelarna med ultraljudssensorer är att det finns enkla och billiga standardkomponenter. Nackdelen är att signalen dämpas under fården genom luften och måste därför kalibreras för förändringar i luftens temperatur och fuktighet. Inventeringens uppläggning har också betydelse för de olika teknikernas användbarhet. Om man inventerar enligt principen för tvåfassampling ställs olika krav på utrustningen beroende på om det är det stora primära samplet eller det mer noggranna sekundära samplet man samlar in. Vid insamlingen av det primära samplet försöker man samla in stora mängder data som är korrelerat med den variabel som man önskar mäta för att få ett så lågt representativt fel som möjligt. Generellt kan man därför säga att kvantiteten data är viktigare än kvaliteten på det samma vid insamling av det primära samplet. Detta gör att tekniker som samlar in data kostnadseffektivt men med låg precision blir intressanta, exempelvis radar och ultraljuds sensorer som registrerar ekon kontinuerligt medan utrustningen förs längs en linje. Om man däremot vill mäta in det sekundära samplet med sensorer krävs utrustning som mäter med hög precision på den enskilda provytan, vilket talar för tekniker som lidar och fotogrammetri i digitala bilder. Ett kanske mer realistiskt alternativ är annars att inventera det primära samplet med automatiska kostnadseffektiva metoder medan det sekundära samplet mäts in med traditionella manuella metoder.This MSc thesis was done at the Department of Forest Resources and Geomatics SLU, Umeå during the fall 1996 and spring 1997. A requirement for accurate forestry planning at all levels is knowledge about the condition of the forests today. The quality of the decisions made will therefore be proportional to the quality and amount of information collected. Sensors like radar, lidar and different types of digital cameras are today used quite successfully for remote sensing from aircraft or satellites. The purp ose of the thesis is to make a feasibility-study about ground-based use of these kinds of sensors in order to rationalise and improve forest inventory work. Following techniques where selected for a closer study oftheir qualities as ingredients in an inventory concept: • Lidar. Lidar is an abbreviation for light detection and ranging and is a laser­ hased technique to measure distance and reflection of an object. Compared to other kinds of sensors the lidar has a very high angular resolution. Therefor it is well suited for scanning and ranging where high accuracy is required. The disadvantage of the method isthat a clear sight to the object is needed and that the technique must still be considered advanced and expensive. • Photogrammetry in digital images. If the distance to the object and the intemal geometry of the camera is known for an image, measurements of for example tree diameters or the shape of the whole trunk can be made. By using digital pietmes and image processing it seerus possible to develop programs that more or less automatically detects and measure the desired variables. • Radar. The radar-based sensors are using much lower frequencies than the laser. This gives radar the characteristic of being able to see through objects half the size of the wavelength or less. This could be very valuable if radar are supposed to be used for forest inventory work since there will be a problem with undergrowth covering stems if methods that demands visual sight will be used. The disadvantage with using the appropriate wavelengths is that the angular resolution will be to low for scanning where the purpose is to measure each stem individually. If on the other hand the total sum of the signals in a seanned sector is analysed in order to extract information about the standing volume, radar seems like a very feasible technique for developing an effective forest inventory concept. • Ultras o nie. Ultrasonic can be used by the same theories as for radar. The advantage for ultrasonic compared to radar is that there is a supply of comparatively cheap and simple standard components. The disadvantage is that how much the signal will be reduced while transmitting through the air depends to a high grade of the atmospheric humidity and temperature, which means that calibration must be made. Another negative characteristic of ultrasonic is that the signal is sensitive for wind. The methods of in ventory used al so have an effect on the feasibility of the techniques. If double sampling is used there will be different requirements for the equipment depending on if it is data from the large primary sample or the more accurate secondary sample being collected. When collecting the primary sample i t' s necessary to collect a large amount of data to prevent errors that originates from the representation of the population. The quality of the collected data will therefore be less important. This means that techniques that collects large arnounts of data with high cost-efficiency but lacks in precision will be interesting, for example radar or ultra-sonie sensors that collects data continuously while moving. On the other hand if the purpose is to collect the secondary sample, equipment that measures with high accuracy, like lidar or photogrammetry in digital pictures will be required. Another, maybe more realistic alternative, is to use a cost-efficient sensor-hased technique to collect data from the primary sample and then use traditional manual circular plot sampling for the secondary sample

Aplikasi Fotogrammetri Rentang Dekat Untuk Pemodelan 3d Gedung a Lawang Sewu

[Close Range Photogrammetry Application for 3D Modelling of Lawang Sewu Building A] Close range photogrammetry is a one of photogrammetry applications. It can be used for the object measurement that is less than 100 meters. It also usualy used in 3D modeling of buildings, vehicles or bridges etc. In this final task, close range photogrammetry method was used for 3D modeling of Lawang Sewu Building A using non-metric digital camera. Initially, the camera must through of calibration process to determine the camera internal parameters. The process of calibration and data processing in this final task are using PhotoModeler Scanner v.7 2013 software. Phase of buildings modeling contain of marking and referencing, calculating and 3D modeling, transformation of 3D coordinate and visualization of 3D models. The data used are the photos that taken all around Lawang Sewu building A. The final results in this research are 3D model of Lawang Sewu Building A. Testing of the results in 3D modelling processing were done by comparing the 3D model distance referenced to Electronic Total Station measurement and statistics test with level of trust 95%. The statistics test in this research shows that there are no significant difference between ETS measurement

3D-skanner : Framtagning av en digital 3D-modell

Detta examensarbete handlar om 3D skanning och framtagning av digitala 3D modeller. Syftet med arbetet var att minimera tiden för framtagning av digitala 3D modeller för fysiska objekt. Dessa modeller kan sedan användas vid t.ex. 3D printning. I arbetet redogörs bland annat för vilka tekniker som används vid 3D skanning. Här berättas även om skanningsprocessen för fotogrammetri, som är den skanningsteknik som ligger som grund för arbetet. Den praktiska delen av arbetet innefattar planering och tillverkning av en egen 3D skanner. Skannern som tillverkas anpassas och ska fungera i samspel med en egen tillverkad 3D printer. Arbetet berättar och beskriver även om vilka för- och nackdelar som kan finnas med att samtidigt vara beställare och utförare av ett examensarbete. Som resultat av examensarbetet fastställdes en teknik för 3D skannern och därav kunde utformning, teknisk funktion och design ritplaneras. Även en prototypprogramvara för skannern programmerades samt testskanningar gjordes med skild kamera för att kunna testa och utforska tredje partens datorprogram som hanterar skanningsdata.This thesis is about 3D scanning and the production of digital 3D models. The purpose of the work was to minimize the production time for digital 3D models of physical objects. These models can then be used i.e. for 3D printing. Among other things, the work describes the techniques used for 3D scanning and the scanning process of photogrammetry, which is the scanning technique that forms the basis for this work. The practical part of the work involves planning and manufacturing of a 3D scanner. The scanner manufactured is adapted to work in conjunction with a custom-built 3D printer. The work also describes the pros and cons of being able to be both the client and the performer for a degree project at the same time. The result of the thesis was that a technique for the 3D scanner was established and therefor a design and technical functions could be planned. A prototype version of a scanner software was programmed and test scans were made with a separate camera to test and explore third-party computer programs that handles the scanned data

Kalibrering av ikke-metriske kameraer

I denne oppgaven ble kalibrerings funksjonene i Photomodeler og Nlhbunt vurdert for bruk innenfor nærfotogrammetriske formål på Universitetet i Oslo. Universitetet i Oslo disponerer et digitalt Canon kamera og et analogt Hasselblad kamera, og det ble derfor gjort forsøk på å beregne den indre geometrien for disse to kameraene. Som grunnlag for kalibreringen i Nlhbunt er det opprettet et romlig testfelt, bestående av tre fotostasjoner og 47 kontrollpunkt innmålt med en totalstasjon. Det viste seg at kalibreringene stiller høy krav til nettverksgeometrien, derfor ble det gjort forsøk med utvidet testfelt. Og på grunnlag av ulike testfelt er kvaliteten av kalibreringene vurdert. Ved å tilbakeføre kalibreringsparameterne til Image station, den fotogrammetriske programvaren som i dag er i bruk på instituttet, var formålet å vise hvilket forbedringspotensialet en innføring av kalibreringsparametere har. Kalibreringsparameterne fra Photomodeler viser seg å være vanskelig å overføre til annen programvare. Nlhbunt viser derimot at en innføring av kalibreringsparametere gir høy nøyaktighetsgevinst

Estimasi Sedimen Lahar Dingin Di Sebagian Kali Gendol Gunung Merapi Menggunakan Fufkdan Lidar

Salah satu bencana alam ialah letusan gunungapi yang menghasilkan bahaya primer dan sekunder.Bahaya sekunder seperti lahar dingin terjadi setelah letusan ketika hujan di puncak.Air hujan bersama aliran sungai membawa banyak material dari puncak gunung sehingga terbentuk sedimen.Sedimen ini butuh dihitung untuk mendapat informasi volume material yang ada. Tujuan dari penelitian ini ialah (1) mendapat DEM dari FUFK, (2) mendapat nilai akurasi DEM FUFK, (3) mengestimasi volume sedimen lahar dingin di sebagian Kali Gendol.Pembuatan DEM FUFK melalui beberapa proses fotogrametri. Pada dasarnya, proses fotogrametri digital mirip dengan proses fotogrametri konvensional kecuali pada pertimbangan distorsi lensa. Proses fotogrametri digital untuk menghasilkan DEM dan akurasinya yaitu; rekonstruksi jalur terbang, identifikasi GCP, kalibrasi kamera, orientasi dalam, identifikasi tie points, orientasi absolut, interpolasi, dan uji akurasi DEM. Volume sedimen didapat dengan memproses dahulu DEM LiDAR. Kemudian volume dihitung dengan metode cut and fill.DEM FUFK memiliki resolusi 5 m, akurasi horizontal sebesar 12,9 m, dan akurasi vertical sebesar 17,51 m. Melalui DEM FUFK dan DEM LiDAR didapatlah 23 poligon dengan proses cut and fill. Total volume sedimen yang bertambah ialah 5,27 juta m³, untuk volume yang berkurang sebesar 4,96 m³, dan volume total sedimen ialah 0,31 m³ sepanjang sungai penelitian

Analisis Akurasi Pemodelan 3d Menggunakan Metode Close Range Photogrammetry (Crp), Unmanned Aerial Vehicle (Uav) Dan Terrestrial Laser Scanner (Tls)

Patung Diponegoro merupakan salah satu ikon penting yang berada di kawasan kampus Universitas Diponegoro. Karena patung yang baru berada didaerah Widya Puraya. Oleh karena itu banyak orang yang mengunjungi patung tersebut. Patung Diponegoro juga mengalami pengikisan oleh alam (angin, air hujan, dan lain-lain). Maka dari itu, dibutuhkan upaya pelestarian patung Diponegoro tersebut agar tidak rusak dan hilang keberadaannya oleh zaman.Pada penelitian kali ini, akan menggunakan tiga alat yang akan diuji ketelitiannya terhadap patung Diponegoro yaitu kamera non metrik, Unmanned Aerial Vehicle (UAV) dan Terrestrial Laser Scanner (TLS). Metode yang digunakan dalam penelitian ini adalah Close Range Photogrametry dengan membandingkan hasil visualisasi model dan menguji ketelitian model tiga dimensi dengan perbandingan jarak hasil ukur lapangan Total Station. Dari hasil visualisasi dan ketelitian model tiga dimensi akan didapatkan hasil mana yang lebih baik antara kamera non metrik, UAV maupun TLS.Hasil akhir dari penelitian ini menunjukkan bahwa TLS memiliki tingkat ketelitian geometrik yang lebih tinggi dibandingkan dengan kamera non metrik dan UAV. Hal ini ditunjukkan dengan hasil tingkat ketelitian akurasi pada TLS sebesar 0,0067 ±0,0087 meter untuk Patung Pangeran Diponegoro. Sedangkan pada kamera non metrikdidapatkan hasil tingkat ketelitianyang lebih rendah yaitu sebesar 0,1615 ±0,0593 meter pada Patung Pangeran Diponegoro. Sementara itu Pada UAV didapatkan tingkat ketelitian yang cukup baik dibandingkan dengan kamera yaitu sebesar 0,0162±0,0133 meter. Berdasarkan hasil visualisasi model tiga dimensi antara kamera, UAV dan TLS didapatkan hasil bahwa UAV dan TLS menghasilkan model yang lebih baik dibandingkan dengan model tiga dimensi yang dihasilkan oleh kamera non metrik.Dengan hasil analisis pada penelitian ini diharapkan hasil pemodelan 3D dengan kamera dan UAV dapat digunakan sebagai upaya pelestarian patung Diponegoro