Geometrical and topological defects in infrastructure corridor design models and automatic model repair
Loading...
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Insinööritieteiden korkeakoulu |
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.
Author
Date
2019-12-16
Department
Major/Subject
Mcode
Degree programme
Master's Programme in Geoinformatics (GIS)
Language
en
Pages
74
Series
Abstract
Finnish infrastructure corridor design models are modelled as 2,5D Triangulated Irregular Network (TINs) and its source data: breaklines and random points. Often these models contain various kinds of geometrical and topological deficiencies that violate the Finnish Common InfraBIM Requirements (YIV). The flaws cause difficulties during infrastructure building process. Repair of the errors is manual and time-consuming work. Previous studies have identified the errors being such as holes, gaps, overlapping and intersecting elements. Yet the studies have been performed mainly by interviews and questionnaires. This thesis intends to identify the errors with quantitative analysis and find automatic repair methods from literature that could be used in fixing those issues. The quantitative analysis is performed for 573 corridor design models provided by Finnish Transport Infrastructure Agency, Väylä. The analysis is done with model defect reporting tools of 3D-Win a Finnish land surveying software developed by 3D-system Oy. Since this software is developed for inspecting single models with user interaction, some processes have been automated with Python scripts. As a result, the analysis revealed that corridor models have vast number of various types of flaws. Approximately 96% of the study material contained some flaw that is to be corrected in order to fulfil YIV’s final design phase handover requirements. The analysis was not able to inspect all model properties that is demanded by YIV. The study also found many features that were not possible to be identified as errors without visual inspection. Previous studies have identified similar flaws. The literature review of automatic mesh repair offered various approaches that could be utilized for corridor models. These techniques were related to defect detection, feature detection and preserving and the actual defect repair. It is suggested that the defect check tools should be developed to recognise all the properties YIV requires that were missed in this analysis. Including source data’s type coding in error identification process would be another improvement. This work also noticed that some YIV model requirements and definitions are ambiguous and they should be determined more precisely. Additional requirements for YIV were speculated. For future research this work suggests practical testing of the techniques found from literature and proposals of automatic repair algorithms aimed for corridor models.Väylien suunnitelmamallit mallinnetaan Suomessa virallisesti 2,5 ulotteisilla epäsäännöllisillä kolmioverkoilla ja niiden rajoituksilla, taiteviivoilla ja hajapisteillä. Väylämallit sisältävät usein monenlaisia geometrisia ja osin topologisia virheitä, jotka rikkovat Suomen Yleisiä inframallivaatimuksia (YIV). Nämä virheet aiheuttavat harmia mallien hyödynnettävyydessä rakentamisen aikana. Virheiden korjaaminen on aikaa vievää manuaalista työtä. Edelliset tutkimukset ovat tunnistaneet näiden virheiden olevan esimerkiksi reikiä, rakoja sekä elementtien päällekkäisyyksiä ja leikkauksia. Tämän opinnäytetyön tavoitteena on tunnistaa väylämallien sisältämät virhetyypit ja niiden määrät kvantitatiivisella tutkimuksella ja etsiä kirjallisuuskatsauksen avulla automaattisia menetelmiä virheiden korjaamiseen. Virheiden analysoinnin materiaalina käytettiin Väyläviraston tarjoamia 573:a väylämallia eri infrahankkeista. Virheiden tunnistus suoritettiin 3D-Win ohjelman mallintarkastustyökaluilla. Koska kyseiset työkalut on suunniteltu yksittäisten mallien tarkastukseen käyttäjän vuorovaikutuksen kanssa, toimintoja on automatisoitu Python ohjelmoinnilla analyysia varten. Analyysin tuloksena paljastui, että väylämallit sisältävät todella paljon virheitä ja erilaisia virhetyyppejä. Noin 96% malleista sisälsi sellaisia virheitä, jotka tulisi korjata, jotta malli täyttäisi YIV:n rakennussuunnitelmavaiheen mallinnusvaatimukset. Edelliset tutkimukset tunnistivat samoja virheitä, kuin tässä tutkimuksessa löydettiin. Tutkimus löysi myös paljon sellaisia ominaisuuksia malleista, joita ei voida suoraan tunnistaa virheiksi, mutta voivat paljastaa virheitä, jos niitä tutkittaisiin tarkemmin visuaalisesti. Kaikkia YIV:n vaatimuksia ei pystytty tarkistamaan. Kirjallisuuskatsaus automaattisista mallinkorjausmenetelmistä löysi monenlaisia lähestymistapoja, jotka sisälsivät erilaisia tekniikoita virheiden korjaamiseen, jotka voisivat soveltua myös väylämalleille. Nämä tekniikat liittyivät virheen tunnistamiseen, mallin ominaispiirteiden tunnistamiseen ja säilyttämiseen korjauksen aikana sekä itse virheen korjaamiseen. Tämä työ ehdottaa kehittämään 3D-winin tarkastustyökaluja eteenpäin, siten että kaikki YIV:n vaatimat malliominaisuudet voitaisiin tulevaisuudessa tarkistaa. Lisäksi ehdotetaan ottamaan taiteviivojen lajikoodaus mukaan avuksi virheentunnistukseen. Tässä työssä huomattiin myös, että kaikki YIV:n vaatimat malliominaisuudet eivät ole tarpeeksi tarkoin määriteltyjä ja jättävät siten tulkinnan varaa. Työssä pohdittiin myös mahdollisia uusia vaatimuksia YIV:een, jotka selventäisivät tiettyjä tilanteita. Jatkotutkimukseksi ehdotetaan, että kirjallisuuskatsauksen tarjoamia korjaustapoja kokeiltaisiin käytännössä ja automaattisia korjausmenetelmiä esitettäisiin väylämalleille.Description
Supervisor
Virrantaus, Kirsi-KanervaThesis advisor
Nikander, JussiMäkinen, Juuso
Keywords
corridor design modelling, mesh repair, mesh errors, TIN, YIV, infrastructure
