Development Of Terrestrial Laser Scanners Calibration Methodology And Scanning Technology Applications For Ground Surface Modelling

Abstract

The doctorial work presents the research studies on the calibration methodology development for terrestrial laser scanners and the analysis on the implementation possibilities of laser scanners for modelling the Earth’s surface. The aim of the work is to develop the methodology for terrestrial laser scanner calibration without specified devices and instruments. The results of the research performed are possible to be applied, when legitimizing the methodology of terrestrial laser scanner calibration. The attained results of the investigations could be used for improving the quality of the Earth’s surface modelling with the help of terrestrial laser scanner technology. The introductory part justifies the analysed problem, determines the actuality of the problem, formulates the aim of the work as well as the tasks, presents the scientific novelty of the doctorial work, the defended propositions and mentions the author’s publications and reports made in various conferences, discusses the structure of the doctorial work. The first chapter discusses the analysis of the related scientific literary sources. It presents the studies made on the structural peculiarities of terrestrial laser scanners and parameters of measuring systems. There are identified problems related to terrestrial laser scanner calibration and verification solutions made in Lithuania and foreign countries. Based on the analysed literature it has been determined that practically there has not been compiled any available methodology for calibration of terrestrial laser scanners without the available practical laboratory equipped with the required facility installations. The second chapter of the doctorial work presents the compiled methodology dealing with the terrestrial laser scanner calibration, which has adapted the available methodology of the electronic distance meter calibration. It also presents the sequence of the performed experimental calibrations of terrestrial laser scanners. The third chapter submits the ideas on the implementation of laser scanning technology for modelling the Earth’s surface. The chapter presents the analysis of the laser scanning technology application fields such as the mapping of the cultural heritage targets, or the correction of big errors in the accumulated data source for laser scanning technology, as well as the application of laser scanning data for modelling the open space surface. Regarding the topicality of the doctorial work, there have been published 4 articles, six reports have been read in conferences.

Disertacijoje pateikti antžeminių lazerinių skenerių kalibravimo metodikos parengimo tyrimai ir lazerinio skenavimo taikymai žemės paviršiui modeliuoti. Disertacijos tikslas – parengti antžeminių lazerinių skenerių kalibravimo metodiką, taikant esamą elektroninių tolimačių kalibravimo metodiką, kai neturima specializuotos laboratorinės įrangos. Atlikto darbo rezultatus galima pritaikyti įteisinant antžeminių lazerinių skenerių kalibravimo metodiką. Taip pat darbo rezultatai panaudojami žemės paviršiaus modeliavimo kokybei pagerinti taikant lazerinio skenavimo technologiją. Įvadiniame skyriuje pagrindžiama tiriamoji problema, apibrėžiamas problemos aktualumas, formuluojamas darbo tikslas bei uždaviniai, pateikiamas mokslinis darbo naujumas, pateikiami ginamieji disertacijos teiginiai, pristatomos autoriaus publikacijos ir pranešimai konferencijose, pateikiama disertacijos struktūra. Pirmasis skyrius skirtas su disertacijos tematika susijusios mokslinės literatūros analizei. Jame nagrinėjama antžeminių lazerinių skenerių konstrukciniai ypatumai bei matavimo sistemų parametrai. Identifikuotos problemos antžeminių lazerinių skenerių kalibravimo bei patikros sprendimuose Lietuvoje ir užsienio šalyse. Atlikta antžeminių lazerinių skenerių kalibravimo ir patikros norminės bazės apžvalga ir suformuluoti uždaviniai, kuriuos disertaciniame darbe tikslinga išspręsti. Remiantis išanalizuota literatūra nustatyta, kad praktiškai nesukurta metodika antžeminiams lazeriniams skeneriams kalibruoti neturint laboratorinės įrangos. Antrame disertacijos skyriuje parengta antžeminių lazerinių skenerių kalibravimo metodika pritaikant esamą elektroninių tolimačių kalibravimo metodiką. Atlikti eksperimentiniai antžeminių lazerinių skenerių kalibravimai. Trečias skyrius skirtas lazerinio skenavimo taikymams žemės paviršiui modeliuoti. Analizuojami lazerinio skenavimo technologijų taikymai kultūros objektams kartografuoti, lazerinio skenavimo technologijomis sukauptų duomenų grubioms klaidoms šalinti, bei lazerinio skenavimo duomenų taikymai atviros erdvės paviršiui modeliuoti. Disertacijos tema paskelbti 4 straipsniai, perskaityti šeši pranešimai konferencijose.