Fakulteten för humaniora och samhällsvetenskap Naturgeografi Magnus Wallsten Jämförelse mellan volymberäkning baserad på flygfotografering och volymberäkning baserad på traditionell inmätning Comparison of volume calculation based on aerial photography and volume calculation based on traditional surveying Examensarbete 7,5 hp Mät- och kartteknikprogrammet Datum: Handledare: Examinator: Löpnummer: Karlstads universitet 651 88 Karlstad Tfn 054-700 10 00 Fax 054-700 14 60 [email protected] www.kau.se 2013-06-23 Uliana Danila Rolf Nyberg 2013:7 1 Försäkran Denna rapport är en deluppfyllelse av kraven till högskoleexamen på programmet för Mätoch kartteknik. Allt material i denna rapport som inte är mitt eget har identifierats, och rapporten innehåller inte materiel som har använts i en tidigare rapport. 2 Sammanfattning Syftet med det här examensarbetet är att jämföra volymberäkning baserad på flygfotografering med traditionell volymberäkning baserad på NRTK inmätta nivåkurvor med avseende på resultatet efter volymberäkning. Studieområdet valdes till en utav flishögarna på Hedens värmeverk. Flygfotograferingen och volymberäkningen utfördes av Johan Lindquist på företaget rotoview med en UAV (unmanned aerial vehicle). För den traditionella volymberäkningen mättes två nivåkurvor in kring flishögen med NRTK i koordinatsystemet swerref 99 13 30. Volymen beräknades sedan i SGB GEO med två beräkningsmetoder, modell mot referensplan och modell mot modell. Resultat blev att flishögen med volymberäkning baserad på flygfotografering fick en beräknad volym på 3288 kubikmeter. Flishögen med volymberäkning baserad på beräkningsmetoden modell mot referensplan fick en beräknad volym på 3318 kubikmeter. Flishögen med volymberäkning baserad på beräkningsmetoden modell mot modell fick en beräknad volym på 3151 kubikmeter. 3 Abstract The purpose of this study is to compare the volume calculation based on aerial photography with traditional volume calculation based on Network RTK measured level curves with respect to the results after the volume calculation. The study area was selected to one of the piles of woodchips at Hedens heatingplant. Aerial photography and volume calculation was performed by Johan Lindquist at the company rotoview with a UAV (unmanned aerial vehicle). For the traditional volume calculation was two level curves measured around the pile of woodchips with Network RTK in the coordinate system swerref 99 13 30. The volume was then calculated out of the SGB GEO with two methods of calculation, model compared to the reference plane and the model compared to model. The result was that the pile of woodchips with volume calculation based on aerial photography had an estimated volume of 3,288 cubic meters. The pile of woodchips with volume calculation based on the method of calculation model to reference plane had an estimated volume of 3,318 cubic meters. The pile of woodchips with volume calculation based on the method of calculation model to model had an estimated volume of 3,151 cubic meters. 4 Innehållsförteckning Sammanfattning .........................................................................................................................3 Abstract ......................................................................................................................................4 1 Inledning .................................................................................................................................6 1.1 Bakgrund ..............................................................................................................................6 1.2 Syfte/Uppgift ........................................................................................................................6 2 Genomförande .........................................................................................................................7 2.1 Metod för arbetsuppgift........................................................................................................7 2.1.1 Planeringsmöte ..................................................................................................................7 2.1.2 Rekognosering/studieområde ............................................................................................7 2.1.3 Koordinatsystem ...............................................................................................................8 2.1.4 Inmätning nivåkurvor ........................................................................................................8 2.1.5 Volymberäkning SBG GEO..............................................................................................8 2.1.6 Flygfotografering och volymberäkning UAV ..................................................................9 2.2 Material ..............................................................................................................................11 3 Resultat ..................................................................................................................................12 3.1 Volymberäkning UAV........................................................................................................12 3.2 Volymberäkning SGB GEO................................................................................................12 3.3 Jämförelse av volymberäkningarna....................................................................................12 3.4 Felkällor/osäkerheter ..........................................................................................................12 3.5 Problem ..............................................................................................................................12 4. Utvärdering ..........................................................................................................................13 5. Slutsatser ..............................................................................................................................14 Referenser.................................................................................................................................15 Bilagor......................................................................................................................................16 5 1 Inledning 1.1 Bakgrund Mitt examensarbete gjordes under vecka 19 – 23 på företaget rotoview, som är specialiserade på flygfotografering. Bakgrunden till detta examensarbete är att jag läste ett pressklipp om företaget rotoview som anger att volymberäkning baserat på flygfotografering med UAV (unmanned aerial vehicle) är exaktare än traditionell volymberäkning (Stenkoll, 2012). Jag kom därför på iden efter samtal med Johan Lindquist på rotoview att genomföra en studie som skulle jämföra volymberäkning baserat på UAV och traditionell volymberäkning med avseende på resultatet efter volymberäkning. 1.2 Syfte/Uppgift Syftet med examensarbete går ut på att jämföra volymberäkning baserat på rotoview UAV flygfotograferingar med traditionell volymberäkning baserat på NRTK inmätta nivåkurvor med avseende på resultatet efter volymberäkning. Resultatet av arbetet blir en jämförelse mellan den beräknade volymen för volymberäkning baserat på UAV flygfotograferingar och den beräknade volymen för traditionell volymberäkning baserat på NRTK inmätta nivåkurvor. 6 2 Genomförande 2.1 Metod för arbetsuppgift 2.1.1 Planeringsmöte Vid ett telefonmöte vecka 21 med handledare Johan Lindquist kom vi fram till att studieområdet skulle vara en av flishögarna på Hedens värmeverk. 2.1.2 Rekognosering/studieområde Vi valde en flishög på plats vid Hedens värmeverk innan inmätning (se figur 1). Flishögen är 85 meter lång, 10 meter bred och 6 meter hög. Figur 1. Bilden visar en inaktuell översiktsbild över Hedens värmeverk. Flishögen som ligger inom rektangeln visar ungefärlig form, storlek och position för flishögen som användes i studien. 7 2.1.3 Koordinatsystem Koordinatsystem som användes för NRTK Sweref 99 13 30 RH 2000 2.1.4 Inmätning nivåkurvor Två nivåkurvor mättes in av mig vid flishögen med NRTK, en nivåkurva runt flishögen på marknivå och en runt toppen på flishögen. Totalt mättes 232 punkter in till nivåkurvorna med cirka en halvmeter mellan varje punkt (se bilaga 1). 2.1.5 Volymberäkning SBG GEO Innan volymberäkning kan ske i SBG GEO behövdes först en terrängmodell skapas av flishögen. Med en terrängmodell kan en yta visualiseras digitalt genom att skapa ett nätverk av trianglar från en punktfil (Svensk Byggnadsgeodesi AB 2012a). Volymberäkning av terrängmodell sker sedan med hjälp av funktionen modell mot modell i SBG GEO. Volymberäkning kan utföras mellan modell och modell eller modell mot referensplan. För flishögen har beräkningen utförts mellan en modell och modell (se figur 2) på grund av marken kring flishögen inte är särskilt jämn. För flishögen har även modell mot referensplan testas. Skillnad med den här metoden är att ett plant referensplan används istället för att en yta skapas utifrån alla mätningar vid markplanet under flishögen. Triangelmodell användes som beräkningsmetod vilket innebär att programmet skapar prismor av trianglarna och beräknar volymen för varje prisma och adderar volymen för alla prismor (Svensk Byggnadsgeodesi AB 2012b). Noggrannheten för volymberäkningen beror på antalet inmätta punkter. Ju fler punkter, desto korrektare trianglar kan skapas. Figur 2. Bilden visar modellen av flishögen och modellen av markplanet under flishögen som skapades med SGB GEO. 8 2.1.6 Flygfotografering och volymberäkning UAV Flygfotografering och volymberäkning UAV utfördes av Johan Lindquist. Steg för steg hur flygfotograferingen och volymberäkningen av flishögen genomfördes: • Steg 1 Placering och inmätning av passpunkter. För att exaktare kunna georeferera flygfotografierna vid beräkning i fotogrammetri programvaran placerades först fyra passpunker ut och mättes in med NRTK. • Steg 2 Uppställning av fältdator, radio antenn och förprogrammering av flygrutt. Innan flygfotografering kan ske behövdes först en förprogrammering av flygrutten i en fältdator genomföras. Kommunikationen mellan fältdator och flygplanet (se figur 4 s.10) sker med en radioantenn (se figur 3). Figur 3. Bilden visar fältdator och radioantenn som användes under arbetet. 9 • Steg 3 Flygfotografering. Flygplanet (se figur 4) flyger på cirka 200 meters höjd efter start och fotograferar med hjälp av en inbyggd digitalkamera och GPS flera stråk av en förprogrammerad rutt (Smartplanes 2012). Varje flygfoto får en 80 procent överlappning efter att flygfotograferingen är klar. Figur 4. Bilden visar Smartone UAV som användes under arbetet vilket är tillverkat av svenska företaget Smartplanes. • Steg 4 Beräkning. Stråken lades sedan ihop i efterhand med fotogrammetri programvaran Fotoscan pro. En digital evolutionsmodell (DEM) tas sedan fram över flishögen och exporteras till GIS programvaran Global Mapper, därefter kan volymen beräknas (se figur 5 s.12). Flygplanets foton ger efter alla beräkningarna är klara i fotogrammetri programvaran cirka 50 punkter per kvadratmeter vilket bidrar till en hög noggrannhet vid volymberäkningen. Hela markmodellen har en noggrannhet på cirka 2 – 4 cm efter att alla beräkningar är utförda. 10 2.2 Material Instrument GNSS mottagare: Topcon GRS-1 Programvaror SBG Geo version 2012.1.774.0 Microsoft Office 2007 Microsoft Paint version 6.1 11 3 Resultat 3.1 Volymberäkning UAV Volymen för flishögen beräknades till 3288 kubikmeter av Johan Lindquist (se figur 5). Figur 5. Bilden visar beräknad modell över flishögen utförd i Global Mapper av Johan Lindquist. 3.2 Volymberäkning SBG GEO Volymen för flishögen beräknades till 3318 kubikmeter med beräkningsmetoden modell mot referensplan (se bilaga 2) med ett referensplan på 50,6 meter som jag hämtade från nivåkurvor skapade av Johan Lindquist (se bilaga 4). Volymen för flishögen beräknades till 3151 kubikmeter med beräkningsmetoden modell mot modell (se bilaga 3). 3.3 Jämförelse av volymberäkningarna Differens mellan volymberäkning för UAV och för beräkningsmetoden modell mot referensplan blir 30 kubikmeter vilket motsvarar 0,9 procent högre volym än för volymberäkningen från UAV. Differens mellan volymberäkning för UAV och för beräkningsmetoden modell mot modell blir 167 kubikmeter vilket motsvarar 5 procent lägre volym än för volymberäkningen från UAV. 3.4 Felkällor/osäkerheter Marken kring flishögen är inte helt jämn och varierar med flera decimetrar kring mitt plana referensplan på 50,6 meter vilket gör att resultatet från beräkningsmetoden modell mot referensplan har en väldigt låg tillförlitlighet. 3.5 Problem Nederbörd På grund av kraftig nederbörd och vind har flygningarna blivit inställda två gånger. Den kraftiga nederbörden kan ha fått flishögen att sjunka ihop något vilket påverkar volymen. 12 4 Utvärdering Volymberäkningen från flygfotografering med UAV får anses ge en bättre och antagligen exaktare volymberäkning av flishögen än med SBG GEO. Detta beror på att ett mycket större antal mätpunkter av flishögen kan tas fram efter beräkningarna av flygfotografierna är gjorda. Volymberäkningen från flygfotografering med UAV får därför anses som den mest korrekta volymen i den här studien. Jag mätte bara in nivåkurvor längs flishögens markplan och kring toppen av flishögen. Medan flygfotona från UAV efter beräkning även får fram mätpunkter längs sidorna av flishögen, vilket bidrar till att få fram en korrektare modell av flishögen. Ju korrektare modellen av flishögen är, desto exaktare volym kan beräknas. Volymberäkning med beräkningsmetoden modell mot referensplan, beräknade volymen bättre än beräkningsmetoden modell mot modell i SGB GEO med en skillnad på endast 0,9 procent av volymberäkningen från flygfotografering med UAV. Dock så har detta resultat väldigt låg tillförlitlighet (se kapitel 3.4 s.12). Volymberäkning med beräkningsmetoden modell mot modell gav en skillnad på 5 procent av volymberäkningen från flygfotografering med UAV, vilket är en större avvikelse än beräkningsmetoden modell mot referensplan. Denna beräkningsmetod har dock en högre tillförlitlighet på grund av att fler mätpunkter kring flishögens används vid skapandet av flishögens markyta. 13 5. Slutsatser Studien har visat att volymberäkning baserad på UAV beräknar volymen bättre och antagligen exaktare än traditionell volymberäkning baserat på NRTK inmätta nivåkurvor. En exaktare volym är en stor fördel vid val av volymberäkning. En annan stor fördel med flygfotografering förutom bättre beräkning av volymen är att den ger en stor tidsvinst om ett stort antal volymer ska mätas in och beräknas. Den stora nackdelen med att ta flygfoton med UAV är att utrustningen är beroende av bra väderförhållanden till skillnad från NRTK inmätta nivåkurvor som kan mätas i kraftig nederbörd och vind. Vilken beräkningsmetod som väljs vid volymberäkning i SGB GEO kan ge stora skillnader på den volym som beräknas fram. För den här studien gav beräkningsmetoden modell mot referensplan en bättre beräknad volym men resultatet hade sämre tillförlitlighet än beräkningsmetoden modell mot modell. Om fler studier görs i framtiden inom detta område bör fler jämförelser utföras genom att mer än en volym mäts in och beräknas, så att resultatet kan få en högre kontrollbarhet. 14 Referenser Stenkoll(2012). En man med högt flygande planer [Elektronisk] s 42. Tillgänglig http://www.rotoview.se/wp-content/uploads/2013/01/Artikel_Stenkoll_Rotoview.pdf [2013- 05-31] Svensk Byggnadsgeodesi AB (2012a). User Manual GEO – Terrängmodeller [Elektronisk] s 583. Tillgänglig http://download.sbg.se/manual/GeoSve2012.pdf [2013-05-31] Svensk Byggnadsgeodesi AB (2012b). User Manual GEO – Volymberäkning modell mot modell [Elektronisk] s 606. Tillgänglig http://download.sbg.se/manual/GeoSve2012.pdf [2013-05-31] Smartplanes (2012). SmartOne unnmanned aircraft [Elektronisk] Tillgänglig http://www.smartplanes.se/technical/specifications/ [2013-05-31] 15 Bilagor Bilaga 1. Koordinatlista. pnr 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159 160 Y 154050.068 154051.350 154052.003 154052.566 154052.898 154053.260 154053.726 154053.953 154054.112 154054.299 154054.744 154055.002 154055.379 154055.533 154055.907 154056.209 154056.601 154057.060 154057.414 154057.756 154058.193 154058.559 154058.719 154059.025 154059.143 154059.566 154060.280 154060.739 154060.952 154061.475 154061.801 154062.068 154062.350 154062.598 154062.936 154063.234 154063.503 154063.816 154064.125 154064.419 154064.610 154064.874 154064.784 154064.307 154064.017 154063.636 154062.846 154062.058 154060.994 154059.994 154058.992 154057.010 154055.719 154054.448 154052.959 154051.932 154050.804 154049.693 154049.122 154048.862 154048.745 X 6585382.940 6585381.457 6585380.024 6585378.233 6585376.089 6585373.989 6585372.304 6585370.760 6585369.373 6585367.475 6585365.704 6585363.851 6585361.609 6585359.761 6585358.141 6585356.448 6585354.857 6585353.077 6585351.656 6585349.851 6585348.258 6585346.430 6585344.638 6585342.915 6585340.722 6585337.654 6585336.034 6585333.409 6585331.460 6585329.979 6585328.521 6585327.241 6585326.184 6585324.831 6585323.302 6585322.120 6585320.777 6585319.115 6585317.722 6585316.432 6585315.050 6585313.824 6585312.293 6585310.905 6585309.887 6585308.813 6585307.819 6585307.151 6585306.606 6585306.082 6585305.724 6585305.131 6585305.148 6585305.286 6585305.871 6585306.560 6585307.221 6585307.471 6585308.440 6585309.684 6585310.796 Z 50.977 50.952 50.959 50.994 50.964 50.939 50.963 50.995 51.008 51.006 50.962 50.926 50.839 50.799 50.797 50.797 50.790 50.761 50.751 50.734 50.734 50.732 50.783 50.804 50.827 50.864 50.882 50.888 50.898 50.906 50.933 50.942 50.967 50.969 50.979 50.975 50.968 50.970 50.981 50.984 50.981 50.975 50.954 50.896 50.890 50.849 50.821 50.806 50.761 50.744 50.744 50.753 50.762 50.800 50.867 50.878 50.887 50.863 50.840 50.813 50.792 pnr 223 224 225 226 227 228 229 230 231 232 233 234 235 236 237 238 239 240 241 242 243 244 245 246 247 248 249 250 251 252 253 254 255 256 257 258 259 260 261 262 263 264 265 266 267 268 269 270 271 272 273 274 275 276 277 278 279 280 281 282 283 Y 154047.349 154047.459 154047.622 154047.776 154047.709 154047.841 154047.934 154048.113 154048.122 154048.192 154048.477 154048.574 154048.978 154049.321 154049.472 154049.616 154049.506 154049.442 154049.656 154049.874 154050.010 154050.494 154050.697 154050.862 154051.254 154051.570 154051.626 154051.828 154052.312 154052.739 154052.769 154053.079 154053.268 154053.845 154053.747 154053.834 154054.411 154054.618 154054.574 154054.525 154055.100 154055.306 154055.674 154055.872 154056.219 154056.570 154057.132 154057.406 154057.730 154058.106 154058.770 154058.542 154058.325 154057.147 154056.121 154055.145 154054.555 154054.253 154054.159 154053.776 154054.464 X 6585377.478 6585376.698 6585376.095 6585375.193 6585374.333 6585373.469 6585372.611 6585371.437 6585370.238 6585369.163 6585368.309 6585367.327 6585366.351 6585364.534 6585363.460 6585362.464 6585361.376 6585359.884 6585358.869 6585357.787 6585356.566 6585355.767 6585354.755 6585353.720 6585352.656 6585351.140 6585349.777 6585348.046 6585346.909 6585345.106 6585343.840 6585342.173 6585340.920 6585339.208 6585337.549 6585335.205 6585333.823 6585332.421 6585330.749 6585329.333 6585327.938 6585326.800 6585325.578 6585324.225 6585322.973 6585321.438 6585319.612 6585318.499 6585317.094 6585315.833 6585314.640 6585313.561 6585312.866 6585311.863 6585311.193 6585311.092 6585311.895 6585313.070 6585314.130 6585315.658 6585318.171 Z 55.311 55.184 54.959 55.014 55.004 54.994 55.002 55.202 55.279 55.109 55.100 54.997 55.034 55.039 55.142 55.059 55.245 55.393 55.235 55.276 55.299 55.139 55.207 55.332 55.026 55.093 55.081 55.292 55.097 55.324 55.216 55.277 55.286 54.986 55.054 55.068 55.447 55.255 55.081 55.513 55.357 55.390 55.293 55.384 55.313 55.364 55.485 55.651 55.410 55.485 55.491 55.557 55.488 55.112 55.012 55.011 55.039 54.952 55.005 54.839 55.431 16 161 162 163 164 165 166 167 168 169 170 171 172 173 174 175 176 177 178 179 180 181 182 183 184 185 186 187 188 189 190 191 192 193 194 195 196 197 198 199 200 201 202 203 204 205 206 207 208 154048.644 154048.469 154048.341 154048.249 154047.852 154047.657 154047.625 154047.149 154046.674 154046.300 154045.821 154045.652 154045.340 154044.908 154044.659 154044.385 154044.201 154044.042 154043.836 154043.672 154043.436 154043.187 154042.906 154042.768 154042.562 154042.470 154042.251 154042.004 154041.833 154041.585 154041.210 154040.837 154040.787 154040.801 154040.701 154040.507 154040.266 154040.052 154039.805 154039.677 154039.529 154039.317 154039.153 154038.924 154038.713 154038.559 154038.294 154037.957 6585311.708 6585312.860 6585313.899 6585314.863 6585315.969 6585317.384 6585318.581 6585320.039 6585321.371 6585322.691 6585324.156 6585325.893 6585327.334 6585328.944 6585330.244 6585331.363 6585332.661 6585334.242 6585335.612 6585336.914 6585338.303 6585339.619 6585340.974 6585342.158 6585343.147 6585344.591 6585346.075 6585347.426 6585348.784 6585350.142 6585351.598 6585353.032 6585354.393 6585355.671 6585356.980 6585358.659 6585360.081 6585361.682 6585363.072 6585364.244 6585365.427 6585366.634 6585367.745 6585369.032 6585370.683 6585372.484 6585373.553 6585374.834 50.782 50.757 50.734 50.723 50.702 50.700 50.710 50.721 50.736 50.739 50.748 50.707 50.664 50.616 50.590 50.548 50.507 50.481 50.454 50.431 50.405 50.387 50.372 50.377 50.380 50.381 50.404 50.419 50.466 50.480 50.478 50.502 50.509 50.528 50.553 50.561 50.564 50.573 50.584 50.593 50.603 50.610 50.623 50.608 50.562 50.489 50.480 50.397 284 285 286 287 288 289 290 291 292 293 294 295 296 297 298 299 300 301 302 303 304 305 306 307 308 309 310 311 312 313 314 315 316 317 318 319 320 321 322 323 324 325 326 327 328 329 330 331 154054.064 154053.717 154053.223 154052.439 154051.734 154051.209 154050.951 154050.538 154050.239 154050.118 154049.895 154050.027 154049.557 154049.360 154049.397 154049.366 154049.136 154048.733 154048.740 154048.464 154048.520 154048.248 154048.208 154048.081 154047.828 154047.485 154046.776 154046.527 154046.512 154046.535 154046.335 154045.984 154045.694 154045.617 154045.297 154045.070 154044.771 154044.653 154044.627 154044.246 154044.051 154043.793 154043.533 154043.930 154044.047 154044.774 154045.609 154046.665 6585319.224 6585320.508 6585321.776 6585323.094 6585324.126 6585325.432 6585326.890 6585328.200 6585329.706 6585331.118 6585332.361 6585333.734 6585334.772 6585335.884 6585336.926 6585338.493 6585339.967 6585341.665 6585343.107 6585344.478 6585345.902 6585346.938 6585348.098 6585349.240 6585350.746 6585351.771 6585353.414 6585354.649 6585356.551 6585357.647 6585359.053 6585360.304 6585362.003 6585363.218 6585364.591 6585365.859 6585367.295 6585368.682 6585370.196 6585371.900 6585373.110 6585374.345 6585375.785 6585376.310 6585377.350 6585377.860 6585377.657 6585377.452 55.483 55.294 55.181 54.993 55.197 54.844 54.961 54.810 55.034 54.952 54.835 54.986 54.675 54.860 55.015 54.990 54.899 54.699 54.993 54.858 54.824 54.614 54.722 54.706 54.907 54.895 55.104 55.125 54.710 54.977 54.893 54.918 54.680 54.830 54.783 54.727 54.715 54.817 54.832 54.869 54.938 54.812 54.947 55.127 55.206 55.308 55.448 55.297 209 154037.415 6585376.407 50.413 210 154037.771 6585377.894 50.516 211 154038.132 6585379.122 50.622 212 154038.560 6585380.332 50.705 213 154039.029 6585381.580 50.754 214 154039.685 6585382.695 50.800 215 154040.838 6585383.545 50.827 216 154042.078 6585384.195 50.850 217 154043.295 6585384.558 50.872 218 154044.556 6585384.678 50.899 219 154045.855 6585384.277 51.027 220 154047.182 6585384.100 50.998 221 154048.496 6585383.800 50.990 222 154049.800 6585383.431 50.972 17 Bilaga 2. Volymberäkning med beräkningsmetoden modell mot referensplan Bilaga 3. Volymberäkning med beräkningsmetoden modell mot modell 18 Bilaga 4. Nivåkurvor med 0,2 meters intervall utförd av Johan Lindkvist i Global Mapper 19
© Copyright 2024