LiDAR på 60 minutter
Kartverket
Fagdag Laser og Skråfoto
Geoforum Sørlandet og Kartverket Kristiansand
8 September 2015
Christian Malmquist
Kartverket Bodø
STEDSDATA - TIL NYTTE FOR SAMFUNNET
Ramme for foredraget



Gi en introduksjon til Flybåren LiDAR:
Teknologien
Rådata (LAS)
Avledede produkter
Informere om styringsdokumenter for kartleggingsprosjekt
Informere om rutiner for mottakskontroll
Begrepsklarering
 Laserskaninng
 LiDAR
 LAS
 Punktsky
STEDSDATA - TIL NYTTE FOR SAMFUNNET
Plan for foredraget
















LiDAR System
LAS format
Bestillerprosess
Geovekst Prosjektgang
Standarden Produksjon av Basis Geodata
Produktspesifikasjonen FKB-Laser
Mottakskontroll
Utfordringer Klassifisering
Utfordringer Kotegenerering
TIN Generering
Geodesi – NTM vs UTM / NN1954 vs NN2000
Sjødata
Ny Forvaltningsløsning for Høydedata
Pilotprosjekt ny Detaljert Nasjonal Høydemodell
Ideer
Brukereksempel
STEDSDATA - TIL NYTTE FOR SAMFUNNET
LiDAR System - Sensorplatform
LiDAR = Laserskanning
LiDAR = Light Detection and Ranging
ØNH
= GNSS
+ INS
+ LiDAR
(E,N,H)
(Pitch,Roll,Heading)
(Angle, Distance, Return)
STEDSDATA - TIL NYTTE FOR SAMFUNNET
LiDAR System – LiDAR
Avstandsmåling med Laser
1. Laserpuls ’skytes’ og klokken startes
2. Lyset reflekteres
3. Instrumentet registrerer tiden for innkommende ’ekko’
4. Avstand = (Lyshastighet x dT) / 2
5. [dX,dY,dZ] = funksjon (avstand og speilvinkel)
STEDSDATA - TIL NYTTE FOR SAMFUNNET
LiDAR System – LiDAR
Forskjellige konfigurasjoner
1. En Lyskjegle (Single Channel)
2. En Lyskjegle som splittes i to speil (Split Beam System)
3. To Lyskjegler (Dual Channel)
«Beam divergence»
Laserlyset vil spres og vil få et sirkulært
fottavtrykk. Dette kan affektere oppløsning.
«Skanneråpning»
= FOV (Field of View)
= 2 x åpningsvinkel fra nadir
Bestiller max/min 20grader
STEDSDATA - TIL NYTTE FOR SAMFUNNET
LiDAR System – GNSS
GNSS = Global Navigation Satellite System
 Gir plattformens koordinater i global referanseramme
 GNSS begrepet samler alle systemer i bruk
GPS
GLONASS
GALILEO
BEIDO
 Absolutt posisjon styrkes ved hjelp av etterprosessering mot
eksakte baneparametre og/eller støtte i loggedata fra faste
stasjoner på bakken (Kartverket SATREF)
STEDSDATA - TIL NYTTE FOR SAMFUNNET
LiDAR System – GNSS
STEDSDATA - TIL NYTTE FOR SAMFUNNET
LiDAR System – GNSS
STEDSDATA - TIL NYTTE FOR SAMFUNNET
LiDAR System – IMU
IMU = Inertial Measurement Unit





Består av 3xAkselerometer og 3xGyro
Gir plattformens bevegelse i global referanseramme
Pitch
(nese opp / ned)
Roll
(vinge opp / ned)
Heading / Yaw (nordretning)
 Utfordringer med god bestemmelse av heading (høye
breddegrader) løses ved integrering mot 2 stk GNSS receivere.
STEDSDATA - TIL NYTTE FOR SAMFUNNET
LiDAR System – INS
INS= Inertial Navigation System
 Klok matematikk kombinerer GNSS og IMU data til å gi endelig
posisjon og bevegelse.
 Navigasjonslinkningene settes opp slik at sensorene styrker
hverandre.
 Alle rådata sankes av INS systemet og man etterprosesserer
løsningen sammen med evt. andre støttedata som eksakte
baneparametre for satelitter og data fra faste GNSS receivere i
området.
STEDSDATA - TIL NYTTE FOR SAMFUNNET
LiDAR System – Plattformer
 Fly
Lavere punkttetthet, store områder
 Helikopter
Høy punkttetthet, mindre områder
 Topografisk LiDAR
 Bathymetrisk LiDAR
 Multispektral LiDAR
STEDSDATA - TIL NYTTE FOR SAMFUNNET
LiDAR System – System i Norge
 Leica ALS70
Split beam system i bruk av alle leverandører.
 Utfordring med punktdistribusjon
 Firma må avstand mellom
punkt i flyretning og tvers
av flyretning i flyplan
STEDSDATA - TIL NYTTE FOR SAMFUNNET
LiDAR System – System i Norge
 Riegl LMS-Q1560
Blom – 2015
 Dual Channel
To skannere i en
 Vinklet både i grunnplan,
samt «frem / bak»
STEDSDATA - TIL NYTTE FOR SAMFUNNET
LiDAR System – System i Norge
 Optech Titan
Terratec - 2015
STEDSDATA - TIL NYTTE FOR SAMFUNNET
LiDAR System – Prosesseringsflyt
1. Kvalitetskontroll av loggedata i felt
2. GNSS / INS prosessering
3. XYZ prosessering
4. Kalibrering (instrument og installasjon)
5. Stripejustering
6. Justering mot kontrollflater (vertikaldomene)
7. Kvalitetskontroll
8. Klassifisering
9. Kotegenerering
10. Sluttkontroll
STEDSDATA - TIL NYTTE FOR SAMFUNNET
LiDAR System - LAS
 LiDAR datasett leveres på LAS format.
 LAS formatet defineres av ASPRS «The Imaging and Geospatial
Information Society.
 V1.2 er gjeldende format for FKB-Laser 2.0
 V1.3 & V1.4 utvidet til bl.a. å innebefatte full-waveform data. LAZ
er en defacto standard for lossless komprimering av LAS
Benyttes i dag for leveranse til kartverket.
http://www.laszip.org/
 zLAS er ESRI sin standard for komprimering av LAS
Fordrer LAZ til LAS til zLAS konvertering.
 LAS formatet inneholder en mengde informasjon i tillegg til XYZ
STEDSDATA - TIL NYTTE FOR SAMFUNNET
LiDAR System - LAS
STEDSDATA - TIL NYTTE FOR SAMFUNNET
Laserkartlegging – Bestillerprosess
2012 / 2013 / 2014
STEDSDATA - TIL NYTTE FOR SAMFUNNET
Laserkartlegging - Prosjektgang
Laserprosjekter finansieres via Geovekst
1. Parter kommer med ønsker
2. Kartverket justerer områdeavgrensning
3. Geovekstavtale til høring
4. Kartlegging ut på anbud
5. Datafangst
VINTER/VÅR
SOMMER
STEDSDATA - TIL NYTTE FOR SAMFUNNET
Laserkartlegging - Prosjektgang
6. Prosessering
7. Leveranse LAS
8. Leveranse Høydekurver
9. Mottakskontroll
10. Data til Parter per USB/FTP
11. Innlegging Høydekurver i QMS
12. Oppdaterte produkter i Norge Digitalt
HØST
VINTER
STEDSDATA - TIL NYTTE FOR SAMFUNNET
Produksjon av Basis Geodata (PaBG)
 Rammeverk for kartlegging i regi av Kartverket
 Omhandler kartlegging med:
Geodetiske metoder
Fotogrammetri
Flybåren laserskanning
 Krav til
produksjonsprosessene
dokumentasjon
rapportering
 Utarbeidet i samarbeid
med kartleggingsfirma
STEDSDATA - TIL NYTTE FOR SAMFUNNET
FKB-Laser 2.0
Produktspesifikasjon FKB-Laser v2.0 av 2013-02-01
Formål:
 Kvalitetssikre etableringen og forvaltningen av Laserdata
 Gi brukeren detaljkunnskap om innholdet i produktet
http://kartverket.no/Standarder/SOSI/SOSI-standarden-Del-3/
Standarden PaBG detaljerer gjennomføring og
rapportering. FKB-Laser spesifiserer produktet.
STEDSDATA - TIL NYTTE FOR SAMFUNNET
FKB-Laser 2.0
Definerer DTM10 vs DTM20 vs DTM50
Definerer standard klassifiseringsklasser (1/2/7/10)
Definerer mulige opsjoner (3/4/5/6/9/11)
Definerer Referansesystem
Definerer krav til punkttetthet
Definerer krav til nøyaktighet
Definerer leveranseformat og type produkt
STEDSDATA - TIL NYTTE FOR SAMFUNNET
FKB-Laser 2.0
STEDSDATA - TIL NYTTE FOR SAMFUNNET
FKB-Laser 2.0
STEDSDATA - TIL NYTTE FOR SAMFUNNET
FKB-Laser 2.0
Leveranse i.h.t. Kap 11.2
Andre foldere:
NTM konverterte datasett
XYZ datasett
Høydekurver
STEDSDATA - TIL NYTTE FOR SAMFUNNET
FKB-Laser 3.0!
 En revisjon av FKB-Laser 2.0 er ønsket
- ny forvaltningsløsning for høydedata Desember 2015
- teknologien utvikles og viktig at våre standarder er begrensende
 Annen gruppering enn DTM10, DTM20 og DTM50
Ny klasse for snø
Revidert sett med metadata område og flystripe
Stramme inn krav til klassifisering
 Innspill fra parter og brukere ønskes
STEDSDATA - TIL NYTTE FOR SAMFUNNET
Mottakskontroll
Innfrir datasettet til våre forventninger? (PaBG & FKB-Laser)
Sjekke nøyaktigheten i horisontal og vertikaldomene samt klassifisering
fyLAS verktøy automatiserer følgende:
Sjekk av dekning
Sjekk av punkttetthet
Sjekk av skannevinkel
Sjekk av vertikal nøyaktighet
fyLAS genererer raster for visualisering
(hillshade, høyde, intensitet…)
Basert på LAStools / rapidlasso.com
STEDSDATA - TIL NYTTE FOR SAMFUNNET
Mottakskontroll - Metadata
 Sjekk at prosjektet utført og levert i henhold til krav satt i
Produksjon av Basis Geodata, FKB-Laser og evt. prosjektspesifikke
krav.
STEDSDATA - TIL NYTTE FOR SAMFUNNET
Mottakskontroll - Dekning
STEDSDATA - TIL NYTTE FOR SAMFUNNET
Mottakskontroll - Dekning
STEDSDATA - TIL NYTTE FOR SAMFUNNET
Mottakskontroll - Tetthet
Interval
Punkt pr. m2
Antall ruter % av alle aktive ruter
OK, over kravet
>= 5,00
3521540
99,93 %
90 - 99% av kravet
>= 4,50 og < 5,00
921
0,03 %
75 - 89% av kravet
>= 3,75 og < 4,50
462
0,01 %
50 - 74% av kravet
>= 2,50 og < 3,75
287
0,01 %
Under 50% av kravet < 2,50
743
0,02 %
Sum
3523953
STEDSDATA - TIL NYTTE FOR SAMFUNNET
Mottakskontroll Nøyaktighet
Grundig kontroll av vertikalnøyaktighet:
LAS vs Kontrollflater
LAS vs LAS
LAS vs egnede Fastmerker
Horisonalnøyaktighet
LAS vs Kontrollprofiler
LAS vs gode FKB data
LAS vs Ortofoto
LAS vs Stereomodell i DFA
STEDSDATA - TIL NYTTE FOR SAMFUNNET
Mottakskontroll
Nordland 2012
Ca 1000km2 (iht kartfirma ”vårt mest komplekse prosjekt”)
4 leveransetidspunkt for delområder (iht prioritet frå Vegvesenet)
138 bestillingspolygoner
17 flydager
3 forskjellige instrumenter
2 platformer (fly og helikopter)
131 kontrollflater
Stort sett korridorskanning langsmed veg, kraftlinjer eller bane
Stor geografisk utstrekning
STEDSDATA - TIL NYTTE FOR SAMFUNNET
LAS2011
dH=26cm
Mottakskontroll - Eksempler
KF93
dH=32cm
PP107
dH=26cm
PP108
dH=21cm
STEDSDATA - TIL NYTTE FOR SAMFUNNET
Mottakskontroll - Eksempler
STEDSDATA - TIL NYTTE FOR SAMFUNNET
Mottakskontroll - Eksempler
STEDSDATA - TIL NYTTE FOR SAMFUNNET
Mottakskontroll - Eksempler
STEDSDATA - TIL NYTTE FOR SAMFUNNET
Utfordringer - Klassifisering
Klassifisering er vanskelig 
Ren matematisk gjennomgang etterfulgt av manuell
kvalitetskontroll
Prosesserer kan støtte klassifisering
med FKB-data.
Finske Terrasolid er markedsleder
STEDSDATA - TIL NYTTE FOR SAMFUNNET
Utfordringer - Klassifisering
Kartverket foretok høsten 2012 en analyse av
klassifiseringsresultat fra Blom Geomatics, COWI,
Mercator Kart, Rambøll og Terratec.
Samme grunnlag og vidt forskjellig resultat:
STEDSDATA - TIL NYTTE FOR SAMFUNNET
Utfordringer - Klassifisering
Konklusjon:
Store forskjeller i sluttprodukt
Viser at vi må tydeliggjøre våre forventninger og
utarbeide eksplisitte krav til klassifisering.
Link til rapport:
http://kartverket.no/Kart/Geodatasamarbeid/Geovekst/P
rosjekter-i-regi-av-Geovekst-forum/
STEDSDATA - TIL NYTTE FOR SAMFUNNET
Utfordringer - Klassifisering
STEDSDATA - TIL NYTTE FOR SAMFUNNET
Utfordringer - Klassifisering
STEDSDATA - TIL NYTTE FOR SAMFUNNET
Utfordringer - Kotegenerering
Evig/Evindelig diskusjon:
-> Formriktighet…
-> Nøyaktighet…
-> Estetikk…
-> Kartografi og lesbarhet…
-> ØK/Fotogrammetri…
STEDSDATA - TIL NYTTE FOR SAMFUNNET
Utfordringer - Kotegenerering
STEDSDATA - TIL NYTTE FOR SAMFUNNET
Utfordringer - Kotegenerering
STEDSDATA - TIL NYTTE FOR SAMFUNNET
Utfordringer - Kotegenerering
STEDSDATA - TIL NYTTE FOR SAMFUNNET
TIN Generering
TIN er ikke en opsjon i et Laserskanningsprosjekt
Fornemmer at TIN er et ønsket produkt
Kartverket Bodø foretok et testprosjekt i 2013 hvor
Terratec genererte et TIN for RV80 inn til Bodø
Undersøkte hvorvidt eksisterende FKB data var av
tilstrekkelig kvalitet til å støtte LASdata i genereringen.
STEDSDATA - TIL NYTTE FOR SAMFUNNET
TIN - Generering
SVV-kravspesifikasjon sier at det ikke er tillat
å benytte FKB-data direkte.
Terratec støtter denne avgjørelsen.
TIN krever god klassifisering.
Store LAS prosjekter kan ha lokale svakheter .
For å fremskaffe høyst mulig nøyaktighet må klassifisering
etterkontrolleres.
STEDSDATA - TIL NYTTE FOR SAMFUNNET
TIN - Generering
STEDSDATA - TIL NYTTE FOR SAMFUNNET
Geodesi – NTM vs UTM
EUREF89 UTM ble i 2009 innført som offisielt datum i hele Norge.
UTM har en målestokksfaktor på 0.9996 i sentralmeridian (400ppm)
En skalafeil på 0.9996 tilsvarer 4cm per 100m avhengig av avstand til
sentralmeridian.
STEDSDATA - TIL NYTTE FOR SAMFUNNET
Geodesi – NTM vs UTM – Worst Case
1. Planlegger henter datasett i UTM (skala 0.9996)
2. Planlegger importerer datasett til AutoCAD (skala 1)
3. Planlegger utfører konstruksjon
4. Konstruksjonsdata klar for utstikking
5. Landmåler må etablere lokalt UTM skala 1 FM nett
’Tyngdepunkt’ midt i prosjektet
6. All stikking må ta utgangspunkt i FM med skala1 koordinat
Eksempel: Bruk av prefabrikerte elementer
Gardemoenutbyggingen
Travbane
STEDSDATA - TIL NYTTE FOR SAMFUNNET
Geodesi – NTM vs UTM
Løsningen = EUREF89 NTM
 1 grads sonebredde
 25 soner
 Sentralmeridian hver halve grad
 Maksimal målestokksfeil er
11ppm i Syd og 5ppm i Nord
 Langt innenfor målenøyaktighet
STEDSDATA - TIL NYTTE FOR SAMFUNNET
NN2000 – NN1954 vs NN2000
NN1954 samsvarer ikke lenger med de fysiske forhold.
Et homogent vertikaldatum for hele Norge
Knytte vertikaldatum sammen med Europeisk Datum
(EVRF2007)
Et vertikaldatum som gjør det mulig å utnytte moderne
GNSS måleutstyr.
STEDSDATA - TIL NYTTE FOR SAMFUNNET
NN2000 – Eksempel Bodø
NN1954
= 180cm
MSL
= 164cm
NN1954 > 16cm > MSL
STEDSDATA - TIL NYTTE FOR SAMFUNNET
NN2000 – Overgang
STEDSDATA - TIL NYTTE FOR SAMFUNNET
Sjødata
Vi setter strenge krav til punktdata over land.
Bør sette samme krav til punktdata i sjø.
KV Sjø sin kravspesifikasjon har fokus på navigasjon og er
ikke så egnet som spesifikasjon for anleggsarbeid.
SVV bestiller sjøkartlegging og bør sette spesifikke krav:
 Punkttetthet / Dekningsgrad
 Vertikal nøyaktighet
 Horisontal nøyaktighet
STEDSDATA - TIL NYTTE FOR SAMFUNNET
Sjødata – Multibeam Sonar
STEDSDATA - TIL NYTTE FOR SAMFUNNET
Sjødata – Multibeam Sonar
STEDSDATA - TIL NYTTE FOR SAMFUNNET
Forvaltningsløsning Høydedata










Arbeid med online forvaltningsløsning igangsatt
Nær spesifikasjon til Nye Norge i Bilder
Forventet online Desember 2015
Primærlager for LAZ punktskyer
Eksporttjeneste for grid på valgfri oppløsning
Eksporttjeneste for punktskyer
Servere WMS tjenester for høydedata
Løsningen automatiserer noen av mottakskontrollene
Firma legger data rett inn i løsningen
Løsningen finansieres av Geovekst og driftes av
Kartverket
STEDSDATA - TIL NYTTE FOR SAMFUNNET
Nasjonal Detaljert Høydemodell
Samfunnet etterspør et nasjonalt
og heldekkende detaljert høydedatasett.
Kartverket, Kommunal og
Moderniseringsdepartementet og
andre fagetater gjennomfører i 2015
et pilotprosjekt hvor 5 større
områder skannes i 2pkt/m2
–
Gjenbruk Geovekst (fra 2010)
30.000km2
Bildematching i egnede områder
60.000km2
Ny laserskanning (2pkt/m2)
260.000km2
STEDSDATA - TIL NYTTE FOR SAMFUNNET
Ideer
 BathyLiDAR
 LiDAR og Foto i samme prosjekt




True Ortofoto
LiDAR som støtte under produksjon av FKB data
FKB-data som støtte under produksjon av LiDAR
LiDAR sky tilegnet RGB verdier «best line of sight»
 Bestille faktisk dekning av skanning
STEDSDATA - TIL NYTTE FOR SAMFUNNET
Svarer på alle spørsmål!
[email protected]
93454817
STEDSDATA - TIL NYTTE FOR SAMFUNNET