Mobile Laser Scanning – System development, performance and applications

Abstract

Laser scanning is a surveying technique used for mapping topography, vegetation, urban areas and infrastructure, ice, and other targets of interest. Its application on a terrestrial mobile platform is a promising method for effectively collecting three-dimensional data for complex environments and for producing model information for location-based services necessitating rapidly collected and up-to-date data.

Development of mobile laser scanning (MLS) systems for such purposes is presented in this study. Different aspects of this technology were analyzed in laboratory experiments, simulations and field tests, in order to understand their effects on the ranging, intensity and point cloud data, especially in terms of point distribution and accuracy. In order to validate the performance of the developed ROAMER and AKHKA MLS systems, various three-dimensional mapping tasks were performed during an international benchmarking test, as well as in the field in numerous projects.

The results showed that the proposed systems can reliably provide accurate data. It has also been shown that the various modalities of the systems allow data acquisition in numerous application scenarios and environments not previously possible. MLS improves the data output compared to terrestrial laser scanning (TLS) and outperforms airborne laser scanning (ALS) in ranging precision and point density. As a result, MLS is well suited to fill the gap between these two previously dominant 3D data acquisition techniques.

Laserkeilaus on mittaustekniikka, jota käytetään maaston topografian kasvillisuuden, rakennettujen alueiden, infrastruktuurin, jään ja muiden kohteiden kartoitukseen. Tekniikan soveltaminen liikkuvalle alustalle on lupaava menetelmä monimuotoisten ympäristöjen tehokkaaseen kolmiulotteiseen mittaamiseen ja mallinnustiedon tuottamiseen paikkatietopalveluihin, jotka edellyttävät tiedon nopeaa hankintaa ja ajantasaisuutta.

Tässä tutkimuksessa kehitettiin liikkuvia laserkeilausjärjestelmiä (MLS). Eri tekijöiden vaikutuksia etäisyys- ja intensiteettihavaintoihin, pistejakaumaan ja tarkkuuteen selvitettiin laboratoriokokein, simuloimalla ja koetöin. Tutkimuksessa kehitettyjen ROAMER ja AKHKA MLS-järjestelmien suorituskykyä kolmiulotteisen mittaustiedon tuottamiseen erilaisissa kartoitustehtävissä tutkittiin kansainvälisessä vertailututkimuksessa kaupunkitestikentän avulla, mutta lisäksi käytännön sovelluksissa useassa eri projektissa.

Tutkimuksen tulokset osoittavat, että kehitetyt MLS järjestelmät tuottavat tarkkaa tietoa luotettavasti. Järjestelmien monikäyttöisyys mahdollistaa aineistonhankinnan eri sovellustapauksissa ja ympäristöissä tavalla, joka ei ole aikaisemmin ollut mahdollista. Liikkuva laserkeilaus parantaa merkittävästi mittauksen tehokkuutta maalaserkeilaukseen verrattuna, ja ylittää lentolaserkeilauksen suorituskyvyn etäisyysmittauksen tarkkuudessa ja pistetiheydessä. Liikkuva laserkeilaus tarjoaakin näitä kahta aikaisemmin vallitsevaa 3D-mittausteknologiaa hyvin täydentävän kartoitusmenetelmän.