Aspects of Accuracy, Scanning Angle Optimization, and Intensity Calibration Related to Nationwide Laser Scanning

dc.contributorAalto-yliopistofi
dc.contributorAalto Universityen
dc.contributor.advisorHyyppä, Juha, Prof., Department of Remote Sensing and Photogrammetry, Finnish Geodetic Institute, Masala, Finland
dc.contributor.advisorKaasalainen, Sanna, Dr., Department of Remote Sensing and Photogrammetry, Finnish Geodetic Institute, Masala, Finland
dc.contributor.authorAhokas, Eero
dc.contributor.departmentMaankäyttötieteiden laitosfi
dc.contributor.departmentDepartment of Real Estate, Planning and Geoinformaticsen
dc.contributor.schoolInsinööritieteiden korkeakoulufi
dc.contributor.schoolSchool of Engineeringen
dc.contributor.supervisorHaggrén, Henrik, Prof., Aalto University, Department of Real Estate, Planning and Geoinformatics, Finland
dc.date.accessioned2013-11-07T10:01:31Z
dc.date.available2013-11-07T10:01:31Z
dc.date.dateaccepted2013-08-09
dc.date.defence2013-11-14
dc.date.issued2013
dc.description.abstractAirborne laser scanning is a technique that produces three-dimensional coordinates of the Earth’s surface as well as generating intensity values. Nationwide airborne laser scanning was launched in Finland in 2008 and some 180 000 km2 had been scanned by the end of 2012. While the main goal in this endeavour is to produce an accurate digital elevation/terrain model (2 x 2 m2 grid size) of the whole of the country, other applications, e.g. forestry, will benefit from the data as well. This study deals with the accuracy of airborne laser scanning, the optimization of the scanning angle, and the calibration of intensity. Accuracy assessments of airborne laser scanning have shown that the geometric accuracy of the method can fulfill the accuracy requirements for producing a nationwide digital elevation model with a grid of 2 x 2 m2. When studying the effect of scanning angle and biomass on elevation modeling capability, it was found that it would be possible to increase the scanning angle applied in Finland’s nationwide laser scanning. Even though the accuracy of the elevation model in the conditions prevailing in Finland allows increasing of the scanning angle, other applications would most probably not benefit from this. For example, these same data are sometimes used in nationwide forest inventory in Finland. A method for relative and absolute calibration of airborne laser scanning intensity was developed. The portable reference targets have proved their usefulness for calibration purposes. An intensity correction method should be used in pre-processing the airborne laser data. As a result of this, the usability of the intensity values may increase in practical applications, such as in classification. The studies constituting this dissertation have already impacted on the practical aspects of the nationwide airborne laser scanning dealing with accuracy assessment, the work done in the field of intensity calibration, and scanning angle analysis may have a further impact on nationwide laser scanning in the coming years. The optimization of airborne laser scanning flight parameters for multi-use nationwide laser scanning is a topic deserving further research.en
dc.description.abstractIlmasta tehtävä laserkeilaus tuottaa 3D-koordinaatteja maan pinnalta sekä intensiteettiarvoja. Suomen valtakunnallinen laserkeilaus aloitettiin vuonna 2008 ja noin 180000 km2 oli keilattu vuoden 2012 loppuun mennessä. Vaikka päätarkoituksena on tuottaa tarkka digitaalinen korkeus/maastomalli (2 x 2 m2 ruutukoko) koko maasta, muutkin sovellukset, kuten metsätalous, hyötyvät tästä aineistosta. Tämä tutkimus käsittelee ilmasta tehtävän laserkeilauksen tarkkuutta, keilauskulman optimointia sekä intensiteetin kalibrointia. Laserkeilauksen tarkkuusarviointi on osoittanut, että menetelmän geometrinen tarkkuus täyttää valtakunnallisen digitaalisen korkeusmallin tuottamisen tarkkuusvaatimukset. Kun tutkittiin keilauskulman ja biomassan vaikutusta korkeusmallin tuottamiseen, huomattiin että olisi mahdollista kasvattaa valtakunnallisen laserkeilauksen havaintokulmaa. Vaikka korkeusmallin tarkkuus mahdollistaisi Suomen oloissa keilauskulman kasvattamisen, muut sovellukset eivät luultavasti hyötyisi tästä. Esimerkiksi tätä samaa aineistoa käytetään Suomen valtakunnallisessa metsien inventoinnissa. Laserkeilauksen intensiteetin suhteellista ja absoluuttista kalibrointia varten kehitettiin menetelmä. Siirrettävät referenssikohteet osoittivat käyttökelpoisuutensa intensiteetin kalibroinnissa. Intensiteetin kalibrointimenetelmää tulisi käyttää laserkeilausaineiston esikäsittelyssä. Tämän tuloksena intensiteettiarvojen käyttökelpoisuus kasvaisi käytännön sovelluksissa, kuten luokittelussa. Tämän väitöskirjan muodostaneet tutkimukset ovat jo käytännössä vaikuttaneet valtakunnallisen laserkeilauksen tarkkuusarvioinnissa. Intensiteetin kalibrointityö ja keilauskulman analysointi vaikuttanevat valtakunnalliseen laserkeilaukseen tulevina vuosina. Lisätutkimusta tarvitaan ilmasta tehtävän laserkeilauksen lentoparametrien optimoimiseksi monikäyttöistä valtakunnallista laserkeilausta varten.fi
dc.format.extent124
dc.format.mimetypeapplication/pdf
dc.identifier.isbn978-951-711-301-4 (electronic)
dc.identifier.isbn978-951-711-300-7 (printed)
dc.identifier.issn0085-6932 (printed)
dc.identifier.urihttps://aaltodoc.aalto.fi/handle/123456789/11281
dc.identifier.urnURN:ISBN:978-951-711-301-4
dc.language.isoenen
dc.opnColomina, Ismael, Dr., Integrated Geodesy and Navigation Unit, Institute of Geomatics, Castelldefels, Spain
dc.publisherFinnish Geodetic Instituteen
dc.publisherGeodeettinen laitosfi
dc.relation.haspart[Publication 1]: Ahokas, E., Kaartinen, H., Hyyppä, J. 2004. A quality assessment of repeated airborne laser scanner observations. The International Archives of Photogrammetry, Remote Sensing and Spatial Information Sciences, Istanbul, Turkey, Vol. XXXV, part B3, pp. 237-242. ISSN 1682-1750.
dc.relation.haspart[Publication 2]: Ahokas, E., Hyyppä, J., Kaartinen, H., Kukko, A., Kaasalainen, S., Krooks, A. 2010. The effect of biomass and scanning angle on laser beam transmittance. International Archives of Photogrammetry, Remote Sensing and Spatial Information Sciences, Vienna, Austria, Vol. XXXVIII(7A), pp. 1-6. ISSN 1682-1777. http://www.isprs.org/proceedings/XXXVIII/part7/a/pdf/1_XXXVIII-part7A.pdf
dc.relation.haspart[Publication 3]: Ahokas, E., Hyyppä, J., Yu, X., Holopainen, M. 2011. Transmittance of Airborne Laser Scanning Pulses for Boreal Forest Elevation Modeling. Remote Sensing. 3, 1365-1379. ISSN 2072-4292.http://www.mdpi.com/2072-4292/3/7/1365/
dc.relation.haspart[Publication 4]: Kaasalainen, S., Ahokas, E., Hyyppä, J., Suomalainen, J. 2005. Study of surface brightness from backscattered laser intensity: Calibration of laser data. IEEE Geoscience and remote sensing letters, Vol. 2, No. 3, pp. 255-259, ISSN 1545-598X.
dc.relation.haspart[Publication 5]: Ahokas, E., Kaasalainen, S., Hyyppä, J., Suomalainen, J. 2006. Calibration of the Optech ALTM 3100 laser scanner intensity data using brightness targets. ISPRS Commission I Symposium, Paris Marne-la-Vallee, 4-6 July 2006, ISPRS Volume XXXVI Part 1/A. pp. 14-20. CD-ROM publication. Also in Revue Française de Photogrammétrie et de Télédétection, No. 182, (2006-2), pp. 10-16.
dc.relation.haspart[Publication 6]: Honkavaara, E., Peltoniemi J., Ahokas, E., Kuittinen R., Hyyppä, J., Jaakkola, J., Kaartinen, H., Markelin, L., Nurminen, K., Suomalainen, J. 2008. A Permanent Test Field for Digital Photogrammetric Systems. Photogrammetric Engineering and Remote Sensing. Vol. 74, No. 1, pp. 95-106.
dc.relation.ispartofseriesSuomen Geodeettisen laitoksen julkaisujafi
dc.relation.ispartofseriesVeröffentlichungen des Finnischen Geodätischen Institutesde
dc.relation.ispartofseriesPublications of the Finnish Geodetic Instituteen
dc.relation.ispartofseries150
dc.revPotůčková, Markéta, Assistant professor, Ing., Ph.D., Department of Applied Geo-informatics and Cartography, Charles University in Prague, Czech Republic
dc.revWehr, Aloysius, Dr.-Ing., Institute of Navigation, University of Stuttgart, Germany
dc.subject.keywordairborne laser scanningen
dc.subject.keywordintensityen
dc.subject.keywordcalibrationen
dc.subject.keywordaccuracyen
dc.subject.keywordscanning angleen
dc.subject.keywordlaserkeilausfi
dc.subject.keywordintensiteettifi
dc.subject.keywordkalibrointifi
dc.subject.keywordtarkkuusfi
dc.subject.keywordkeilauskulmafi
dc.subject.otherGeoinformaticsen
dc.titleAspects of Accuracy, Scanning Angle Optimization, and Intensity Calibration Related to Nationwide Laser Scanningen
dc.titleTarkkuuden, keilauskulman optimoinnin ja intensiteetin kalibroinnin näkökulmia valtakunnallisen laserkeilauksen kannaltafi
dc.typeG5 Artikkeliväitöskirjafi
dc.type.dcmitypetexten
dc.type.ontasotDoctoral dissertation (article-based)en
dc.type.ontasotVäitöskirja (artikkeli)fi
local.aalto.digiauthask
local.aalto.digifolderAalto_66623
Files
Original bundle
Now showing 1 - 7 of 7
No Thumbnail Available
Name:
isbn9789517113014.pdf
Size:
1.36 MB
Format:
Adobe Portable Document Format
No Thumbnail Available
Name:
publication1.pdf
Size:
332.67 KB
Format:
Adobe Portable Document Format
Description:
No Thumbnail Available
Name:
publication2.pdf
Size:
728.93 KB
Format:
Adobe Portable Document Format
Description:
No Thumbnail Available
Name:
publication3.pdf
Size:
660.1 KB
Format:
Adobe Portable Document Format
Description:
No Thumbnail Available
Name:
publication4.pdf
Size:
461.77 KB
Format:
Adobe Portable Document Format
Description:
No Thumbnail Available
Name:
publication5.pdf
Size:
259.88 KB
Format:
Adobe Portable Document Format
Description:
No Thumbnail Available
Name:
publication6.pdf
Size:
392.1 KB
Format:
Adobe Portable Document Format
Description: