Undersökning av punktmoln över komplexa industrimiljöer : Jämförelse av terrester laserskanning och flygfotografering med UAS

Sammanfattning: Laserskanning har blivit en vanlig metod för dokumentation, övervakning, underhåll och ut­veckling av olika industrimiljöer. Särskilt för inmätning och visualisering av komplexa rörledningar på industrianläggningars tak är punktmoln från laserskanning ett viktigt verktyg för att på ett enkelt sätt hitta potentiella platser för installation av nya rörledningar. Detta examensarbete genomfördes i samarbete med konsultbolaget Swecos mätningsgrupp i Karlstad och undersökte om det är möj­ligt att ersätta punktmoln från terrester laserskanning med punktmoln skapade med flygbilder tagna med UAS (Unmanned Aerial System) för dokumentering av komplexa rördragningar på industritak. Studien genomfördes på ett mindre område (5x25 m) på reningsverket i stadsdelen Sjöstad (Sjö­stadsverket) i Karlstad. Området innehöll omfattande rörledningar i olika dimensioner och andra detaljer såsom rattar, flänsar och gallerluckor. Detta område ansågs därför vara lämpligt att använda för studiens syfte och tillträdet förutsatte dessutom inte omfattande och dyra säkerhetsutbildningar. Undersökningen genomfördes genom markering av ett sextiotal kontrollpunkter som sedan mättes in med totalstation i ett lokalt referenssystem. Bakåtobjekten användes även som fästpunkter för sfäriska måltavlor under laserskanningen. Dessutom mättes även målade markstödsignaler på bet­ongen in i samband med detta för att möjliggöra en georeferering av flygbilderna. Därefter genom­fördes terrester laserskanning inom undersökningsområdet från nio uppställningar med varierande instrumenthöjder samt två UAS-flygningar med flygfotografering från tio respektive 22 m flyghöjd. Efterbearbetningarna började med att etablera ett lokaltreferenssystem, vilket användes för geo­referering av både laserskanningspunkmolnet samt respektive flygfotograferingspunktmoln. De er­hållna lokala koordinaterna för kontrollpunkterna i respektive punktmoln jämfördes gentemot de totalstationsinmätta koordinaterna för att analysera lägesosäkerheten. Punktmolnet från terrester laserskanning innehöll 55 tydligt identifierbara kontrollpunkter medan punktmolnen från UAS-flygningen visade 53 respektive 22 identifierbara kontrollpunkter. Den kvadratiska medelavvikelsen (RMS) i 3D för dessa punkter uppgick till 8 mm i laserskann­ingspunktmolnet respektive 25 mm för båda flygbildspunktmoln. Efter detta analysmoment valdes punktmolnet från flygningen på 22 m höjd bort inför de fortsatta analyserna då cirka två tredjedelar av kontrollpunkterna inte var identifierbara. Även mät- och lägesosäkerheten från flygbildspunktmolnet från tio meters höjd visade sig dock i början vara otillräckligt för att kunna ersätta terrester laserskanning med flygfotografering med UAS. Ändå tillät detaljeringsgraden en identifiering av ett stort antal kontrollpunkter och vidare analyser visade att den stora lägesosäkerheten främst berodde på kontrollpunkter kopplade till vissa detaljtyper (dolda stödben och omarkerade bultar). En nyberäkning av lägesosäkerheten utan dessa kontrollpunkter gav betydligt bättre värden för lägesosäkerhet inom flygbildspunktmolnet från tio meters höjd, ett RMS i 3D på 12 mm. Eftersom användningarna där Sweco skulle vilja ersätta terrester laserskanning med flygfoto­graf­ering inte kräver en detaljnivå på bultstorlek visade sig därmed flygfotografering med UAS som en lämplig alternativ metod för att dokumentera komplexa rördragningar på industritak.