Integrating cotemporally acquired multibeam echosounder and mobile LiDAR data
Loading...
URL
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
School of Engineering |
Master's thesis
Unless otherwise stated, all rights belong to the author. You may download, display and print this publication for Your own personal use. Commercial use is prohibited.
Authors
Date
2024-12-24
Department
Major/Subject
Mcode
Degree programme
Master's Programme in Geoinformatics
Language
en
Pages
77
Series
Abstract
This study explores the integration of cotemporally acquired 3D point cloud data from multibeam echosounder and mobile laser scanning systems. As both are kinematic mapping techniques, also the key concepts of satellite positioning and inertial navigation were reviewed in the literature view. For the empirical part, Riegl VMQ-1 mobile laser scanner and Teledyne SeaBat T20-P multibeam echosounder were mounted on the survey vessel. The data was collected cotemporally in the Southwest coast of Finland. The first phase was the orientation calibration of the SeaBat T20-P multibeam echosounder. The system was calibrated using a sonar patch test at a designated site, yielding orientation offsets of -0.14° for roll, +0.20° for pitch, and +0.25° for yaw. After the calibration, the height position of the sonar data was compared to the reference surveys made at the site. Sub 4 cm accuracy for the height component was achieved in relation to the reference measurements. While the integration process of sensor data produced promising results, the external accuracy analysis of the mobile laser scanning point cloud showed relatively large and consistent error compared to the reference points. The RMSE of the error residuals for XY and Z components were over 5 cm. Much lower standard deviation values (1.11 cm for XY and 1.30 cm for Z) indicated that the internal accuracy of the point cloud was superior to the external one. Examining the mutual alignment of the multibeam echosounder and mobile laser scanning data turned out to be challenging, as there was roughly 1 m vertical gap between the point clouds and not many suitable objects with well recognizable above ground and submerged parts. Based on the visual inspections and manual measurements taken from the point clouds, the multibeam echosounder and mobile laser scanning point clouds were aligned with an accuracy of under 5 cm.Tämä tutkimus käsittelee samanaikaisesti kerättyjen monikeilakaikuluotain- ja mobiililaserkeilausaineistojen integrointia. Koska molemmat ovat kinemaattisia kartoitustekniikoita, käsiteltiin kirjallisuuskatsauksessa myös satelliittipaikannuksen ja inertianavigoinnin keskeiset käsitteet. Empiirisessä osassa Riegl VMQ-1 -mobiililaserkeilain ja Teledyne SeaBat T20-P -monikeilakaikuluotain asennettiin samaan mittausalukseen. Testiaineisto kerättiin yhtäaikaisesti molemmilla järjestelmillä Suomen lounaisrannikolta. Ensimmäinen vaihe oli kaikuluotainjärjestelmien testimittauskohteessa tehty SeaBat T20-P -monikeilakaikuluotaimen orientoinnin kalibrointi. Orientoinnin kiertokulmien poikkeamat olivat -0.14° kallistumalle, +0.20° nousukulmalle ja +0.25° suunnalle. Kalibroinnin jälkeen luotausaineiston korkeusasemaa verrattiin alueella tehtyihin referenssimittauksiin. Korkeustarkkuus suhteessa vertailumittauksiin oli alle 4 cm. Järjestelmien aineistojen integrointi tuotti lupaavia tuloksia, mutta mobiililaserkeilauspistepilven ulkoisen tarkkuuden analyysi paljasti suhteellisen suuren ja johdonmukaisen virheen kontrollipisteisiin verrattuna. Sijainnin keskineliövirhe sekä XY- ja että Z-komponenteille oli yli 5 cm. Sen sijaan huomattavasti vähäisempi sijaintivirheen keskihajonta (1.11 cm XY:lle ja 1.30 cm Z:lle) osoitti, että pistepilven sisäinen tarkkuus oli ulkoista tarkkuutta selkeästi parempi. Monikeilakaikuluotain- ja mobiililaserkeilausaineistojen yhteensopivuuden tarkastelu osoittautui haastavaksi, koska pistepilvien välissä oli noin metrin korkuinen katvealue ja sopivia kohteita tarkasteluun oli vähän. Visuaalisten tarkastelujen ja pistepilvestä tehtyjen manuaalisten mittausten perusteella pistepilvien sijainti kuitenkin oli yhtenevä alle 5 cm tarkkuudella.Description
Supervisor
Vaaja, MattiThesis advisor
Rönnholm, PetriKeywords
multibeam echosounding, mobile laser scanning, satellite positioning, inertial navigation, kinematic mapping, point cloud