Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Assessing the surface corrosion of a steel railway bridge using an active short-range remote sensing system

Gawronek Pelagia

Geomatics, Landmanagement and Landscape

|

2023

|

no. 4

287--296

EN

The idea of assessing the surface corrosion of a steel railway bridge evolved as a response to an industry need for fast and non-manual confirmation of the progress of surface deterioration of monochromatic bridges. Terrestrial laser scanning is a technology for remote acquisition of information about the geometry of an object in the form of a point cloud, in which the coordinates (X, Y, Z) are recorded for each point and information on the intensity of the reflected beam is also recorded. In addition to the accurate representation of changes in the geometry of an ageing object, represented by the three-dimensional coordinates of the bridge, terrestrial laser scanning provided information about the surface properties of the bridge object in the form of the intensity of the reflection beam. Imaging algorithms enable it to indicate the homogeneous surfaces of the bridge and, therefore, suggest whether they are subject to corrosion processes or not. The intensity of the object’s point cloud, through the use of unsupervised classification tools, ensures the detection of changes in the surface properties of a monochromatic railway bridge. The classification method for the unsupervised raster representation of grey-scale reflectance intensity (generated from TLS data), as in classical remote sensing, provides classes of pixels with similar reflectance properties. The concept for the scientific research on the detection of the corrosion progress of a steel railway bridge using an active short-range remote sensing system involved the development of algorithmic advances that allow the comparison of periodic raster classifications from a point cloud. Thanks to the differentiation of the imaging, it is possible to determine changes in the location and extent of corrosion, the rate of its progress in ageing steel objects, the detection of cracks and fissures as structural hotspots, indicating the filling capacity of the object, as provided for in the technical documentation. The study provided an empirical basis for research on automatic corrosion detection.

PL

Koncepcja oceny korozji powierzchniowej stalowego mostu kolejowego zrodziła się jako odpowiedź na potrzebę branżową szybkiej oraz niemanualnej konstatacji postępów zniszczenia powierzchniowego mostów monochromatycznych. Naziemny skaning laserowy to technologia zdalnego pozyskiwania informacji o geometrii obiektu w postaci chmury punktów, której dla każdego punktu zapisane są współrzędne (X, Y, Z) oraz zarejestrowana jest również informacja o intensywności wiązki odbicia. Poza wiernym odzwierciedleniem zmian geometrii obiektu wiekowego, reprezentowanym przez współrzędne trójwymiarowe mostu, naziemny skaning laserowy dostarczał informacji o właściwościach powierzchni obiektu mostowego w postaci intensywności wiązki odbicia. Może ona, poprzez algorytmy zobrazowania, wskazać może powierzchnie jednorodne mostu, a zatem poddane bądź nie procesom korozji. Intensywność chmury punktów obiektu, poprzez zastosowanie narzędzi klasyfikacji nienadzorowanej zapewnia detekcję zmian właściwości powierzchni mono-barwnego mostu kolejowego. Metodą klasyfikacji nienadzorowanej rastrowej reprezentacji intensywności odbicia w skali szarości (wygenerowanej z danych TLS), podobnie jak w przypadku klasycznej teledetekcji, uzyskuje się klasy pikseli o podobnych właściwościach odbicia promieniowania. Koncepcja badań naukowych nad detekcją postępu korozji stalowego mostu kolejowego z zastosowaniem aktywnego systemu teledetekcji bliskiego zasięgu zakładała opracowanie postępów algorytmicznych pozwalających na porównywanie okresowych klasyfikacji rastrów z chmury punktów. Dzięki różnicowaniu zobrazowań, możliwe jest określenie zmian lokalizacji i zasięgu korozji, tempa ich postępowania w przypadku stalowych obiektów wiekowych, detekcji rys i spękań, jako punktów newralgicznych konstrukcji, świadczących o wypełniających się zdolnościach eksploatacyjnych obiektu, przewidzianych w dokumentacji technicznej. Przeprowadzone opracowanie wskazało empiryczne podstawy do prowadzenia badań nad automatyczną detekcją korozji.

2

The Helmert transformation: a proposal for the problem of post-transformation corrections

Gargula Tadeusz, Gawronek Pelagia

Advances in Geodesy and Geoinformation

|

2023

|

Vol. 72, no. 1

art. no. e34, 2023

EN

The geodesy literature seems to offer comprehensive insight into the planar Helmert transformation with Hausbrandt corrections. Specialist literature is mainly devoted to the issues of 3D transformation. The determination of the sought values, coordinates in the target system, requires two stages of computations. The classical approach yields ‘new’ coordinates of reference points in the target system that should not be changed in principle. This requires the Hausbrandt corrections. The paper proposes to simplify the two-stage process of planar transformation by assigning adjustment corrections to reference point coordinates in the source system. This approach requires solving the Helmert transformation by adjusting conditioned observations with unknowns. This yielded transformation results consistent with the classical method. The proposed algorithm avoided the issue of correcting the official coordinates of the control network and using additional (post-transformation) corrections for the transformed points. The proposed algorithm for solving the plane Helmert transformation for [...] reference points simplifies the computing stages compared to the classical approach. The assignment of adjustment corrections to coordinates of reference points in the source system helps avoid correcting coordinates of the reference points in the target system and additional corrections for transformed points. The main goal of any data adjustment process with the use of the least squares method is (by definition) obtaining unambiguous quantities that would strictly meet the mathematical relationships between them. Therefore, this work aims to show such a transformation adjusting procedure, so that no additional computational activities related to the correction of already aligned results are necessary.

3

Transformation of geodetic heights between local reference systems – algorithm for rigorous adjustment

Gargula Tadeusz, Gawronek Pelagia

Geomatics, Landmanagement and Landscape

|

2022

|

no. 4

123--135

EN

The topic of transformations between planar or spatial coordinate systems has been extensively addressed in the literature for years. Usually, researchers present in scientific papers the definitions of iterative algorithms or analytic solutions of 2D or 3D transformations. However, there is a gap in the field with regard to 1D (vertical) transformations. It seems to be quite easy to fill, as it is sufficient to determine one parameter – the vertical shift, i.e. the height difference between two local reference levels. For this purpose, a single (at least) adjustment point is needed, i.e. a surveying benchmark of known heights in both reference systems. However, there is no precisely defined model of rigorous adjustment for a larger number of adjustment points (s > 1). In this paper, the Authors’ have shown several variants of transformations between vertical coordinate systems. These variants include different approaches to weighting the “observations” (heights of adjustment points), such as transformation without weighting and transformation with weighting dependent on the distance between adjustment points (horizontal and vertical distances). Each of the variants was developed in two successive approaches: without transformation corrections and with post-transformation corrections. The research arrived at the latter analogically to the corrections used in planar coordinate transformations (a modification of post-transformation Hausbrandt correction). The analyses made it possible to draw general conclusions determining the relationships between weighting the observations together with applying post-transformation corrections, and the results of height transformation. These findings can become the basis for developers of geodetic computing systems, in terms of the possibility of extending them with a 1D transformation module (in addition to 2D and 3D transformations).

PL

Zagadnienia transformacji pomiędzy układami współrzędnych płaskich bądź współrzędnych przestrzennych od lat znajdują swoje liczne opracowania w literaturze. Badacze w opracowaniach naukowych dokonują definicji zwykle nowych algorytmów iteracyjnych bądź analitycznych rozwiązań transformacji 2D lub 3D. W opracowaniach naukowych istnieje jednak luka naukowa, która dotyczy transformacji 1-wymiarowej (wysokościowej). Zadanie to wydaje się dość proste, ponieważ wystarczy wyznaczyć jeden parametr – przesunięcie pionowe, czyli różnicę wysokości pomiędzy dwoma lokalnymi poziomami odniesienia. W tym celu potrzebny jest jeden (minimalnie) punkt dostosowania, czyli reper o znanej wysokości w obydwu układach. Brakuje jednak jednoznacznie zdefiniowanego modelu wyrównania ścisłego w przypadku większej liczby punktów dostosowania (s > 1). W niniejszym artykule naukowym Autorzy zaprezentowali kilka wariantów transformacji pomiędzy układami współrzędnych wysokościowych. W wariantach tych zastosowano różne podejścia do kwestii wagowania „obserwacji” (wysokości punktów dostosowania), m.in. transformacja bez wagowania oraz transformacja z wagowaniem zależnym od odległości pomiędzy punktami dostosowania (odległości poziomych oraz odległości pionowych). Każdy z wariantów opracowano w dwóch kolejnych podejściach: bez korekt transformacyjnych oraz z korektami post-transformacyjnymi. Korekty post-transformacyjne opracowano analogicznie do korekt stosowanych w transformacji współrzędnych płaskich (modyfikacja korekty post-transformacyjnej Hausbrandta). Rezultaty przeprowadzonych analiz pozwoliły wysnuć wnioski ogólne, określające zależności pomiędzy wagowaniem obserwacji oraz stosowaniem korekt post-transformacyjnych a rezultatem transformacji wysokościowej. Wnioski z przeprowadzonych analiz mogą stać się podstawą dla twórców geodezyjnych systemów obliczeniowych, pod kątem możliwości ich rozszerzenia o moduł transformacji 1D (obok transformacji 2D i 3D).

4

Accuracy of the BIM model generated from the point cloud for an object made in glass technology

Wider Marta, Gawronek Pelagia

Geomatics, Landmanagement and Landscape

|

2021

|

no. 4

117--133

EN

Mapping glass objects in 3D space has long raised doubts as to the possibility of obtaining data, and as to the accuracy of that data. The basics of terrestrial laser scanning technology and the principles of the physics of light propagation in the environment of transparent and reflective surfaces, as a rule, contradict the technological possibility of a faithful mapping thereof. Although Building Information Modelling (BIM) of existing objects based on data from terrestrial laser scanning is an increasingly common practice, it is recognized, nevertheless, that the accuracy of the model is primarily reflected in the accuracy of the point cloud obtained as a result of scanning. The article discusses the possibilities of developing a BIM model of an object made in glass technology, based on data obtained with the method of terrestrial laser scanning. The subject of the study was the glazed façade of the complex of buildings belonging to the University of Agriculture in Krakow. The study on the fidelity of mapping glazed surfaces included the acquisition and processing of the point cloud, 3D modelling of the object using the Revit software, and the analysis of the accuracy of mapping the existing status in comparison with architectural design and construction documentation. Based on the research, the possibility of using the BIM process was assessed using TLS data in the process of recreating the geometry of an object made in glass technology. The results of the study showed a significant convergence of the façade model geometry with the actual course of the structure, which, however, can be attributed to the development methodology, i.e. the accuracy of 3D data acquisition, the registration process, the filtration procedure, the method of parametric modelling of the façade structure itself, and ultimately fitting three-layer glazing into the model of that structure.

PL

Odwzorowanie obiektów szklanych w przestrzeni 3D od lat budzi wątpliwości w zakresie możliwości pozyskania danych oraz ich dokładności. Podstawy technologii naziemnego skaningu laserowego oraz zasady fizyki rozchodzenia się światła w środowisku powierzchni transparentnych i refleksyjnych co do zasady przeczą możliwością technologicznym ich wiernego odwzorowania. Modelowanie BIM obiektów istniejących w oparciu o dane z naziemnego skanowania laserowego to coraz powszechniejsza praktyka, jednak nadal uznaje się, że o dokładności modelu świadczy przede wszystkim dokładność pozyskanej w wyniku skanowania chmury punktów. W artykule omówiono możliwości opracowania modelu BIM obiektu wykonanego w technologii szklanej, na podstawie danych pozyskanych technologią naziemnego skaningu laserowego. Przedmiotem opracowania była przeszklona fasada kompleksu zabudowań Uniwersytetu Rolniczego w Krakowie. Badania wierności odwzorowania przeszkleń obejmowały pozyskanie i przetworzenie chmury punktów, modelowanie 3D obiektu w programie Revit oraz analizę dokładności odtworzenia stanu istniejącego w porównaniu z dokumentacją architektoniczno – budowlaną. W oparciu o przeprowadzone badanie dokonano oceny możliwości zastosowania procesu BIM przy wykorzystaniu danych TLS w procesie odtworzenia geometrii obiektu wykonanego w technologii szklanej. Rezultaty opracowania wykazały znaczą zbieżność geometrii modelu fasady z rzeczywistym przebiegiem konstrukcji, co jednak zawdzięczać można metodyce opracowania tj. dokładności pozyskania danych 3D, procesowi rejestracji, filtracji, metodzie modelowania parametrycznego samej konstrukcji fasady oraz finalne wpasowaniu w jej model trójwarstwowych szkleń.