Utredning av metoder för vektorisering av fotogrammetriska och laserskannade punktmoln; Tillämpning av punktmolnsdata för brytlinjer

Abstract

Syftet med detta examensarbete var att utreda lämpliga metoder för vektorisering av laserskannade och fotogrammetriska punktmoln åt Mitta Oy, med ett speciellt fokus på att producera brytlinjer för terrängmodeller. Framställande av terrängmodeller involverar främst traditionella mätmetoder med totalstation och GNSS. Metoderna kunde moderniseras och effektiviseras genom att utnyttja den enorma mängden information som punktmolnen besitter. Programvaran Terrasolid erbjuder metoder för både manuell och semiautomatisk bearbetning av brytlinjer och dessa utvärderas i detta arbete.

Arbetet består av en teoretisk fördjupning inom vektorisering, brytlinjernas betydelse i terrängmodeller och användningen av artificiell intelligens. Tillämpningen av artificiell intelligens behandlas för möjligheten att bistå traditionella mätmetoder och manuell bearbetning av punktmolnsdata. Även en jämförelse med programmet Pointly, som utövar metoder baserade på artificiell intelligens, genomfördes som ett annat alternativ för Terrasolid. Programmets funktioner vid framställningen av brytlinjer jämförs sinsemellan och bedöms för att möjliggöra en tydlig bedömning av lämpligheten för uppdragsgivarens behov.

Examensarbetet resulterade i ett förslag på arbetsförfarandet vid vektorisering av punktmoln i programmet Terrasolid. Även två terrängmodeller producerades och en jämförelse genomfördes mot referensdata som blivit mätt med totalstation, för kontroll av noggrannheten.

Tämän opinnäytetyön tavoitteena oli selvittää sopivia menetelmiä laserskannattujen ja fotogrammetristen pistepilvien vektorointiin Mitta Oy:lle, erityisesti keskittyen taiteviivojen luomiseen maastomalleja varten. Maastomallin luominen on pääsääntöisesti sisältänyt perinteisiä mittausmenetelmiä käyttäen takymetria ja GNSS:ää. Nämä menetelmät eivät ole varsin tehokkaita, joten pistepilvien soveltaminen työmenettelyyn saattaisi tehostaa työtä. Terrasolid-ohjelmisto tarjoaa sekä manuaalisia että puoliautomaattisia menetelmiä taiteviivojen käsittelyyn ja näitä arvioidaan.

Työ koostuu teoriasta, joka käsittelee vektorisointia, sekä taiteviivojen että tekoälyn soveltamista maastomalleihin. Tekoälyn soveltamista arvioidaan mahdollisuutena tukea perinteisiä mittausmenetelmiä ja pistepilviaineiston manuaalista käsittelyä. Tämän lisäksi tehtiin vertailu Pointly-ohjelmaan, joka käyttää tekoälypohjaisia menetelmiä pistepilvikäsittelyssä, mikä voisi toimia Terrasolidin vaihtoehtona. Ohjelmien toiminnot taiteviivojen tuottamisessa vertailtiin ja arvioitiin, jotta selkeä arviointi ohjelman soveltuvuudesta toimeksiantajan tarpeisiin olisi mahdollista.

Opinnäytetyön tuloksena muodostui taiteviivojen tuottamismenetelmä Terrasolidin ohjelmassa, joka toimii ehdotuksena siihen, miten toimeksiantajan tulisi tulevaisuudessa suorittaa vektorointi. Kaksi maastomallia kehitettiin ja vertailu tehtiin referenssidataan, joka koostuu takymetrimittauksista.

The purpose of this thesis was to investigate sufficient methods for vectorization of LiDAR and photogrammetric point clouds for Mitta Oy, with a particular focus on producing breaklines for terrain modelling. The production of a terrain model consists of traditional measurements with total stations and GNSS. These methods could be modernized and be more effective by utilizing the large amount of data that point clouds consist of. The Terrasolid software offers both manual and semi-automatic methods for processing breaklines and these are being evaluated.

The work includes a theoretical deepening of vectorization, and the application of breaklines and artificial intelligence in terrain models. Artificial intelligence is evaluated for its potential to support traditional measurement methods and manual processing of point cloud data. A comparison with the program Pointly, which utilizes methods based on artificial intelligence, was also conducted as a possible alternative replacement for Terrasolid. The program’s features for generating breaklines are compared and assessed to enable a clear evaluation of their suitability for the client’s needs.

The thesis result consists of a proposal for the method of point cloud vectorization in Terrasolid. Additionally, two terrain models and a comparison with reference data, which consists of total station measurements, were developed.