Van ruwe laserdata naar geo-informatie

Vergelijkbare documenten
De Grids van het Actueel Hoogtebestand Nederland

Herstel laseraltimetrie projecten Projectgebieden Oosterschelde 2001, Oosterschelde 2007, Westerschelde 2006 en Westerschelde 2007

De Grids van het Actueel Hoogtebestand Nederland

Toepassingsmogelijkheden van vliegtuig-laseraltimetrie

Methodiek aanmaak stedelijk DTM

jklmnopq Ministerie van Verkeer en Waterstaat Meetkundige Dienst Kwaliteitsdocument LaserAltimetrie Zeeuws-Vlaanderen

FACTSHEET FACTSHEET LASER-ALTIMETRIE. Gerbrand Vestjens. Geodelta VERSIE APR 15

Tunnelmetingen De Laserscanning benadering

jklmnopq Ministerie van Verkeer en Waterstaat Meetkundige Dienst Kwaliteitsdocument LaserAltimetrie Nijkerk

Kwaliteitsdocument laseraltimetrie Deel 1: Technische beschrijving

jklmnopq Ministerie van Verkeer en Waterstaat Meetkundige Dienst Kwaliteitsdocument LaserAltimetrie Noord-Holland

Drenthe & Groot Salland (Overijssel)

6. Verdere analyses. 6.1 Gevaaranalyse oude kweldergrens

1 Inleiding. 1.1 Probleemstelling. 1.2 Meetstrategie vaklodingenprogramma

3D DIGTOP voor het maken van geluidsberekeningen Den Haag gebruikt vliegtuig laserscanning voor haar geluidskaarten

De fotogrammetrie bij het NGI

Westerschelde en Oosterschelde

jklmnopq Ministerie van Verkeer en Waterstaat Meetkundige Dienst Kwaliteitsdocument LaserAltimetrie Zeeland

Opslagdetectie op Leusderheide met behulp van Flying Sensors

jklmnopq Ministerie van Verkeer en Waterstaat Meetkundige Dienst Kwaliteitsdocument LaserAltimetrie Friesland

FACTSHEET FOTOGRAMMETRIE

Waterschap de Maaskant

Kwaliteitsdocument AHN2. Auteur: Niels van der Zon Datum: Versie:1.3 Status: Definitief Status:

Hoogheemraadschap De Stichtse Rijnlanden

KRACHT VAN LUCHTFOTOS

2014 Bentley Systems, Incorporated. Gebruik van AHN2. Marc Rietman, Application Engineer

Gebouwinformatie. Locatie. De Jagershuizen 30, 7316ND Apeldoorn Datum Kadastraal nummer APELDOORN AB G0000. Inhoud: 1.

Toepassing laserdata bovengrond in modellering: minder onzekerheden, steviger basis voor verbetermaatregelen

Gebouwinformatie. De Run 2180, 5503LE Veldhoven. Locatie Datum Inhoud: 1. Informatie 2. Visualisatie 3. Toelichting

Nederland 3D. Productbeschrijving Aandachtspunten Aan te leveren gegevens.

Laseraltimetrie voor waterkeringbeheer. Samenvatting

Safety as a service. Structural Health Monitoring & Asset Management. De sleutel tot uw veiligheid

Nieuwsbrief van de Kring voor Aardobservatie en Geo-informatica. Nummer 8 - april 2003

Factsheet 3D-Voxelmodellering

Instrumenten voor geo asset informatie. Leo Zwang & Patrick Bakhuizen Kennisdag Inspectie Waterkeringen Arnhem, 19 maart 2015

Het Hoogtebestand Rotterdam. Joris Goos Gemeente Rotterdam

Safety as a service. Structural Health Monitoring & Asset Management. De sleutel tot uw veiligheid

Herkomst Contact Dataset Format(s) Beschrijving Directory Waterschapshuis Edward AHN2 testlocatie xyz, grid,

Het Digitaal Topografisch Bestand

Flying Sensor Rapport

WAT KAN HET AHN2 BETEKENEN VOOR BGT?

Nationale Informatievoorziening Bodembeweging. Niels Kinneging Marnix Van den Brande

Kwaliteitsdocument laseraltimetrie Projectgebied Westerschelde 2009

AUTOMATISCHE OBJECTHERKENNING EN VERANDERINGSDETECTIE UIT PUNTENWOLKEN VANUIT DE LUCHT EN VANAF DE STRAAT. SANDER OUDE ELBERINK 11 JUNI 2015

Kwaliteitsdocument laseraltimetrie Projectgebied Westerschelde 2007

Instrumenten voor geo asset informatie. Leo Zwang & Patrick Bakhuizen Kennisdag Inspectie Waterkeringen Arnhem, 19 maart 2015

Kwaliteitsdocument laseraltimetrie Projectgebied Waddenzee 2009

Geo-Airflight. Successen tot heden

[Hanssen, 2001] R F Hanssen. Radar Interferometry: Data Interpretation and Error Analysis. Kluwer Academic Publishers, Dordrecht 2001.

3D Pilot Eindrapport werkgroep Aanbod van 3D geo-informatie. 3D geo-informatie. standaard. Centrale 3D omgeving. standaard uitwisselingsformaat

Rapport D R004 Silence 3. Gebruikershandleiding. Status: DEFINITIEF

Computer Vision: Hoe Leer ik een Computer Zien?

Sensoren stikstofdioxide en fijnstof

Nu vliegtuigen, straks drones om de waterbodem te meten?

Analyse Lidar data voor het Friesche Zeegat ( ) Monitoring effecten bodemdaling door gaswinning

Kwaliteitsdocument laseraltimetrie Projectgebied Westerschelde 2008

3D Topografie. Inhoud presentatie

Kwaliteitsdocument laseraltimetrie Projectgebied Waddenzee Oost 2007

Kwaliteitsdocument laseraltimetrie Projectgebied Kust 2010

Bijlage2 Beeldmateriaal: wat krijg ik ervoor?

Ministerie van Volkshuisvesting, Ruimtelijke Ordening en Milieubeheer Drs. C.B.F. Kuijpers Plaatsvervangend DG Ruimte Postbus GX Den Haag

HEXAGON GEOSPATIAL BENELUX 2015

Analyse Lidar data voor Het Friesche Zeegat. Monitoring effect bodemdaling door gaswinning

Rapportage second opinion Stichting Bewoners Initiatieven Scheepvaartkwartier

HKA Hans Kuiper Architectuur Haarlem

Meetkundige Dienst

Nadere onderbouwing waterhuishoudkundige consequenties Uitwerkingsplan Brandevoort II Liverdonk Oost

Productsheet V E R S I E

AHN2 - Bentley. Inhoudsopgave INHOUDSOPGAVE INLEIDING DATA DOWNLOADEN GEBRUIK IN BENTLEY PRODUCTEN...

9 Procesbeschrijving BOB-metingen

testo 865, 868, 871, Warmtebeeldcamera

We zien dus soms grote contrast omvangen bij onderwerpen, hoofdzakelijk veroorzaakt door verschillen in verlichting.

Computer Vision: Hoe Leer ik een Computer Zien?

Drones in Bos- en Natuurbeheer. David Borgman Mei 2016

Figuur 1: Plangebied Integrale gebiedsontwikkeling (variant 18 woningen)

Delft in 3D. Irene De Bel

Bodemdalingskaart.nl. Challenge the future

Onderzoeksplan van de NCG subcommissie Ruimtelijke Basisgegevens. Nederlandse Commissie voor

Vergelijking Zonatlas Zonnekaart 10 oktober 2013

ROOKPLUIM ANALYSE. NEO BV Utrechtseweg 3E, 3811 NA, Amersfoort, the Netherlands

Kwaliteitsdocument AHN-2

Stage- en/of afstudeeronderwerpen

Analyse Lidar data voor Het Friesche Zeegat. Monitoring effect bodemdaling door gaswinning

Slim kijken naar Dijken

LiBorg 2.0: een robot die on the fly omgevingen in kaart brengt

Hoogte in de Lage Landen: AHN3 Tecchnische ontwikkeling hoogteverandering

Ministerie van Volkshuisvesting, Ruimtelijke Ordening en Milieubeheer Drs. C.B.F. Kuijpers Plaatsvervangend DG Ruimte Postbus GX Den Haag

Jan Clement, Frans Rip, Joske Houtkamp, Henk Kramer, Marcel Meijer & Ron van Lammeren

TRECO OFFICE Annex 2: Inrichting van database, vergelijkingsapplicaties en integratie met BIM

Kadaster Materiebeleid GEO. Handleiding kadastrale metingen met GPS. Aanvullingen op de HTW Materiebeleid GEO / PPB. Versie.

Infrastructuur. GEO-ONDERZOEK Relevante grond(water)parameters en bodemopbouw

Aan het Ministerie van Economische Zaken en Klimaatverandering t.a.v. ir. E. D. Wiebes

Modelcalibratie aan metingen: appels en peren?

Raad voor Accreditatie (RvA) De sterkte van het zwaarteveld in Nederland

Grondradar onderzoek op Schiermonnikoog (oktober 2006).

EERSTE RESULTATEN VAN DE OPPERVLAKTEMETINGEN IN HET GETIJDENGEBIED VAN RAVERSIJDE (JUNI-JULI 2013)

A new Lidar survey for Flanders a promising tool for discovering our cultural heritage

Diffractie door helix structuren (Totaal aantal punten: 10)

Rapport voor deelnemers M²P burgerpanel

Transcriptie:

Onderzoek laseraltimetrie aan de Technische Universiteit Delft Van ruwe laserdata naar geo-informatie Het gebruik van laseraltimetrie heeft de laatste jaren in Nederland een grote vlucht genomen. Vooral door de ontwikkeling van het Actueel Hoogtebestand Nederland (AHN) ontdekken veel instanties nu de toepassingsmogelijkheden van gedetailleerde digitale hoogtemodellen. De productie van deze hoogtemodellen uit de lasermetingen is geen eenvoudige zaak. In deze bijdrage wordt ingegaan op twee belangrijke stappen in de verwerking van de metingen in het vliegtuig naar een digitaal hoogtemodel: de strookvereffening en het filteren. Daarnaast wordt kort stil gestaan bij enkele andere vormen van geo-informatie die met laseraltimetrie kunnen worden ingewonnen. Strookvereffening Een opname met laseraltimetrie is een complex samenspel tussen drie verschillende instrumenten. De GPS-ontvanger zorgt één keer per seconde voor de bepaling van de plaats van het vliegtuig. Met een traagheidsnavigatiesysteem (ook wel INS - Inertial Navigation System genoemd) met gyroscopen en versnellingsmeters wordt de stand van het vliegtuig bepaald. Dit instrument meet ca. 200 keer per seconde en wordt tevens gebruikt om te interpoleren tussen de positiebepalingen die met GPS gedaan worden. De laserafstandsmeter tenslotte meet 10000 tot 80000 keer per seconde de afstand tussen het vliegtuig en het terrein. Door een roterende spiegel wordt de laserstraal daarbij loodrecht op de vliegrichting heen en weer gedraaid. Hiermee kan een strook onder het vliegtuig worden opgenomen. De hoek van de spiegel wordt ook geregistreerd. Om uit alle metingen de hoogte van het terrein te kunnen bepalen moeten ook de onderlinge posities en rotaties van de GPS-ontvanger, het INS en de laserafstandsmeter gemeten worden (figuur 1). Dit gebeurt tijdens een calibratieprocedure terwijl het vliegtuig op het vliegveld staat. Alle instrumenten hebben een beperkte meetnauwkeurigheid. Alle metingen, zowel die van de instrumenten als die voor de calibratie, zijn dan ook behept met fouten. De meeste fouten zijn vrij klein en willekeurig verdeeld en hebben geen vervelende gevolgen voor de kwaliteit van de hoogtemodellen. In veel vluchten blijken toch ook grotere systematische fouten op te treden. Deze fouten komen aan het licht doordat de hoogte in één strook niet overeenstemt met de hoogte uit een overlappende strook. Bovendien worden bij vergelijkingen met terrestrische controlemetingen verschillen vastgesteld. Om een juiste en consistente hoogtebeschrijving van het terrein te bepalen dienen de gevolgen van meet- en calibratiefouten gecorrigeerd te worden. Hiervoor voert de Meetkundige Dienst van Rijkswaterstaat zogenaamde

strookvereffeningen waarmee de systematische fouten in de hoogte gereduceerd worden. Aan de Technische Universiteit Delft wordt momenteel een model ontwikkeld dat de foutenbronnen van laseraltimetrie expliciet modelleert. Met dit foutenmodel wordt het dan mogelijk om niet alleen systematische fouten in de hoogte van de laserpunten, maar ook fouten in de X- en Y-positie te beschrijven en te elimineren. Bovendien kunnen met een dergelijk model vormfouten, zoals kromgetrokken stroken, gecorrigeerd worden. Filteren Een standaard hoogtemodel beschrijft het terrein op de maaiveldhoogte. De pulsen van de laserafstandsmeter reflecteren echter niet alleen op maaiveldhoogte maar ook op allerlei hogere objecten zoals gebouwen, auto's, vegetatie en zelfs op hoogspanningsleidingen en vogels. Voor de productie van digitale hoogtemodellen, zoals het AHN, is het daarom nodig de gemeten punten te classificeren en de punten op de grond te scheiden van de overige punten. Dit proces wordt het filteren van de laserdata genoemd. Figuur 2 toont de hoogtegegevens van een stukje uiterwaard van de IJssel. Deze data werd vanuit een helikopter opgenomen met de FLI-MAP sensor met een puntdichtheid van 5 à 6 punten per vierkante meter. In het noorden is een stuk met veel vrij dichte vegetatie. Toch komt hier af en toe ook een laserstraal op de bodem. Delen van het gebied waren bedekt met water. Hier reflecteert de laserstraal zeer slecht hetgeen leidt tot de in violet weergegeven "no data" vlekken. Na filteren van deze gegevens wordt het hoogtemodel van figuur 3 verkregen. Onder het bladerdak van figuur 2 komt een gedetailleerde structuur van greppels tevoorschijn. De greppels zijn ongeveer 60 cm diep en 5 meter breed. Op sommige plaatsen lijken er hogere punten in de greppel te liggen. Dit zijn naar alle waarschijnlijkheid punten op laaggelegen vegetatie, die het filter niet uit de dataset kon verwijderen. Dit is een typische beperking van het automatisch filteren. Vaak is het niet mogelijk om het verschil tussen kleine hoogtevariaties in het terrein en de aanwezigheid van lage vegetatie te herkennen. Ook met grote gebouwen hebben de filters vaak problemen. Deze zijn echter door een operateur vrij eenvoudig te herkennen en kunnen dan handmatig uit de dataset verwijderd worden. In de afgelopen jaren zijn op verschillende plaatsen, waaronder de TU Delft, filters voor laseraltimetrie ontwikkeld. In het onderzoek aan de TU Delft worden deze filters nu vergeleken aan de hand van de resultaten op een dataset met een aantal moeilijke situaties. Hoewel de filters wellicht nog iets te verbeteren zijn, is het duidelijk dat controle door een operateur, bijvoorbeeld aan de hand van luchtfoto's of video's, nodig zal blijven.

3D GIS en andere toepassingen Voor de productie van digitale hoogtemodellen is het lastig dat de laserstralen niet alleen op de grond reflecteren. Dit geeft echter wel de mogelijkheid om meer uit de laserdata te halen dan alleen de terreinhoogte. In het bijzonder wordt het interessant om gebouwen te detecteren en te modelleren. Drie-dimensionale modellen van gebouwen worden onder andere gebruikt voor visualisatie bij stedelijke herinrichting, de planning van locaties voor GSM-zenders, toeristische informatiesystemen en milieustudies. Aan de TU Delft wordt onderzoek verricht naar de conversie van de gebouwen in de GBKN naar een drie-dimensionale gebouwmodellen. De GBKN-data wordt gebruikt om de punten op een gebouw te selecteren (figuur 4). Vervolgens worden in de laserdata vlakken gedetecteerd. Hiervoor is wel een hoge puntdichtheid nodig. Met de ongefilterde AHN-data zou dit niet kunnen. De gedetecteerde vlakken worden waar mogelijk met elkaar gesneden om de noklijnen te bepalen. Andere begrenzingen van dakvlakken uiten zich door hoogtesprongen in de laserdata. Figuur 5 laat het 3D model zien dat uit de data van figuur 4 gereconstrueerd werd. Een nog weer andere toepassing van laserdata treft men aan bij het onderhoud van hoogspanningsleidingen. De reflecties van pulsen op de leidingen kunnen eenvoudig worden herkend (figuur 6). Door de afstand tussen de leidingen en de reflecties op vegetatie te meten kan bepaald worden waar de vegetatie gesnoeid moet worden. Het gebruik van laseraltimetrie heeft de laatste jaren in Nederland een grote vlucht genomen. Ook internationaal staat het volop in de belangstelling. Zo heeft North Carolina een omvangrijk Floodplain mapping program gelanceerd (http://www.ncfloodmaps.com/). Om de overstromingsrisico's beter te kunnen inschatten is in dit programma voor zo'n 36 miljoen dollar aan opnamen met laseraltimetrie gereserveerd. Geologen van de US Geological Survey hebben na het filteren van laserdata oude breuken in de aardkorst van de bossen rondom Seattle ontdekt. Deze breuken duiden op nog onbekende aardbevingen die daar 1100 jaar geleden moeten hebben plaatsgevonden. Bij de NASA werkt men verder aan een speciale laser die vanuit de ruimte de gehele aarde gaat opnemen (http://essp.gsfc.nasa.gov/vcl/). Met deze Vegetation Canopy Lidar wil men door een gedetailleerde analyse van de reflecties van de laserpulsen een betere schatting maken van de biomassa. De resultaten zullen worden gebruikt voor klimaatstudies. Deze voorbeelden geven aan dat laseraltimetrie zich in korte tijd heeft ontwikkeld tot een zeer veelzijdig inzetbare techniek. In de toekomst zult u er nog veel over horen. prof.dr.ir. M.G. Vosselman Technische Universiteit Delft

Meer informatie over het laseraltimetrie onderzoek aan de TU Delft valt te lezen op http://www.geo.tudelft.nl/frs/laserscan/.

GPS b X GPS INS laser Camera X b X cam laser Figuur 1: Onderlinge afstemming van de verschillende instrumenten

Figuur 2: Kleurgecodeerde hoogten van de originele laserdata Figuur 3: Kleurgecodeerde hoogten van de gefilterde laserdata.

no data 1 2 3 4 5 6 7 m Legenda bij figuren 2 en 3 Figuur 4: Laserdata van een gebouw met in rood de gebouwomlijning uit de GBKN.

Figuur 5: 3D gebouwmodel gereconstrueerd uit de laserdata en de GBKN. Figuur 6: Laserpulsen gereflecteerd op hoogspanningsleidingen en -masten.