Jämförelse av fotogrammetri och laserskanning med drönare : jämförelse av höjdresultat mellan DJI Zenmuse P1 och L2, med punkter mätta med totalstation som referens

Abstract

I detta examensarbete behandlas kartläggningsmetoder med drönare samt övriga mätningsmetoder vilka används som komplement till drönaren. Syftet med detta examensarbete var att undersöka skillnader mellan fotogrammetri och laserskanning med drönare. Förutom skillnader i resultatet mellan metoderna jämfördes också skillnaden i tidsåtgången för dessa, både i mätningsskedet och i behandlingen av materialet.

Undersökningen gjordes på ett område där terrängen bestod av olika underlag för att se om man får skillnader i resultatet mellan de båda metoderna beroende på om det handlar om vägar, skog, åkrar eller diken. Som referens för kartläggningsmetoderna med drönaren användes punkter inmätta med totalstation. Mätningen med drönaren gjordes i fyra olika flygningar, två gånger med laserskanner som nyttolast och två gånger med fotogrammetrikameran som nyttolast. De utfördes på 60 meters flyghöjd och på 120 meters flyghöjd för att undersöka ifall skillnader uppstår beroende på flyghöjden.

Resultatet presenteras med höjdskillnader mellan punktmolnen och markstöden vars koordinater bestämdes med totalstationen. Vägytan på området mättes in med totalstation, dessa punkter jämförs mot punktmolnen insamlade med drönaren. Utöver detta görs skärningar av materialen för att visualisera skillnaderna mellan dem och även en 3D visualisering över området för att få en överblick hur bland annat vägen och skogspartiet skiljer sig mellan metoderna. I resultatet framkommer tydliga skillnader mellan dem, de fotogrammetriska materialen bundna till markstöden har bättre noggrannhet än de laserskannade materialen. Resultatet mellan kartläggningsmetoderna skiljer sig beroende på vilken typ av underlag som det handlar om.

Tässä opinnäytetyössä käsitellään dronella tehtyjä kartoitusmenetelmiä sekä muita täydennyksenä käytettäviä mittausmenetelmiä droneille. Opinnäytetyön tavoitteena oli tutkia dronella tehdyn fotogrammetrian ja laserkeilauksen eroja. Menetelmien välisten tuloserojen lisäksi vertaillaan myös niiden ajankäytön eroa sekä mittausvaiheessa että aineiston käsittelyssä.

Tutkimus tehtiin alueella, jossa maasto koostui erilaisista alustoista, jotta nähtäisiin, saadaanko näiden kahden menetelmän välillä eroja lopputuloksessa riippuen siitä, onko kyse teistä, metsästä, pelloista vai ojista. Dronen kartoitusmenetelmien vertailukohtana käytettiin takymetrillä mitattuja pisteitä. Mittaus dronella tehtiin neljällä eri lennolla: kahdesti laserskanneri hyötykuormana ja kahdesti fotogrammetriakameralla hyötykuormana. Mittaukset suoritettiin 60 metrin lentokorkeudessa ja 120 metrin lentokorkeudessa, joten voitiin tutkia, syntyykö eroja lentokorkeuden mukaan.

Tulos esitetään korkeuseroilla pistepilveistä maatukipisteisiin, joiden koordinaatit määritettiin takymetrillä. Alueen tienpintaa mitattiin takymetrillä ja näitä pisteitä verrattiin myös dronella kerättyihin pistepilviin. Tämän lisäksi materiaaleista tehtiin leikkauksia niiden välisten erojen visualisoimiseksi ja myös 3D-visualisointi alueesta, jotta saatiin yleiskuva siitä, miten muun muassa tieosa ja metsä eroavat toisistaan menetelmien välillä. Tuloksessa on selviä eroja niiden välillä. Maatukipisteisiin sidotuilla fotogrammetrisillä materiaaleilla on parempi tarkkuus kuin laserkeilatuilla materiaaleilla. Tulos kartoitusmenetelmien välillä vaihtelee sen mukaan, minkälaisesta pohjasta on kyse.

This thesis handles mapping methods with drones and other measurement methods used as a complement to the measurement with drones. The purpose of this thesis was to investigate differences between photogrammetry and laser scanning with drones. In addition to differences in the results between the methods, the difference in the time required for these methods is also compared, both in the measurement phase and in the processing of the material.

The survey was conducted in an area where the terrain consisted of many different bases to see if there are differences in the results between the two methods depending on whether it is roads, forests, fields or ditches. As a reference for the drone mapping methods, points measured with a total station were used. The measurements with the drone were performed in four different flights, twice with a laser scanner as payload and twice with a photogrammetric camera as payload. They were performed at a flight altitude of 60 meters and a flight altitude of 120 meters to investigate whether differences occur depending on the flight altitude.

The result is presented with height differences between the point clouds and the ground control points whose coordinates were measured with a total station. The road surface of the area was measured with a total station, these points are compared to the point clouds collected with the drone. In addition, intersections are made of the data to visualize the differences between them in height and a 3D visualization of the area to get an overview of how the road and the forest section differ between the methods. The result shows clear differences between them: the photogrammetric materials attached to the ground control points have better accuracy than the laser-scanned materials. The results between the mapping methods differ according to the type of ground surface.