Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Accuracy of the application of mobile technologies for measurements made in headings of the Kłodawa Salt Mine

Świerczyńska Ewa Joanna, Kurdek Damian, Jankowska Iwona

Reports on Geodesy and Geoinformatics

|

2024

|

Vol. 117

55--68

EN

The "Kłodawa" salt mine, due to geological conditions and continuous salt extraction, is subject to a range of measurements documenting the speed of changes in the geometry of the chambers. Cyclic surveys are conducted under challenging conditions several hundred metres underground. Consequently, measurement methods used for determining the parameters of the ongoing clamping should be of high precision but also be resistant to dense dust (in fields of active mining) and strong gusts (near ventilation shafts). The research presented here concerns the analysis of the possibilities of solutions offered by modern technologies in mine conditions. Test measurements were conducted at observation stations using linear bases stabilized with metal pins. The base points were located in the aisles, ceiling, and bottom of the chamber in Field 1 of "Kłodawa" salt mine at the depth of 600m. Point clouds mapping the object were acquired using a Leica RTC360 3D laser scanner and two mobile devices: Motorola G100 smartphone and iPad Pro with LiDAR technology using the Pix4Dcatch application. The accuracy of the point cloud from the Leica RTC360 3D laser scanner was determined by comparing it with classic measurements taken with a Leica Disto laser rangefinder. The repeatability and accuracy of the point cloud from a smartphone were examined using statistical analysis based on Pearson's correlation coefficient and cross-correlation. An attempt was also made to approximate the correlation between the obtained errors and two parameters: the number of images and the size of the object.

2

Analiza jakości danych fotogrametrycznych i teledetekcyjnych z wykorzystaniem BSP

Soczek Michał, Wajda Jakub, Libera Daniel, Leń Przemysław

Przegląd Geodezyjny

|

2024

|

R. 96, nr 4

4--6

PL

Niniejszy artykuł przedstawia porównanie danych otrzymanych z trzech niezależnych nalotów, z wykorzystaniem bezzałogowych statków powietrznych. W wyniku opracowania danych utworzono dwa oteksturowane modele mesh wykonane kamerami ukośnymi oraz chmurę punktów pozyskaną za pomocą skanera LiDAR. Metodyka polegała na porównaniu współrzędnych z pomiaru bezpośredniego oraz pozyskanych z analizowanych opracowań z uwzględnieniem podziału na grupy dokładnościowe szczegółów terenowych.

EN

This article presents a comparison of data obtained from three independent raids using Unmanned Aerial Vehicles. As a result of data processing, two textured mesh models were created with oblique cameras and a point cloud acquired using a LiDAR scanner. The methodology consisted in comparing coordinates from direct measurement and those obtained from the analyzed studies, taking into account the division into accuracy groups of field details.

3

Improving Traffic-noise-mitigation Strategies with LiDAR-based 3D Tree-canopy Analysis

Wickramathilaka Nevil, Ujang Uznir, Azri Suhaibah

Geomatics and Environmental Engineering

|

2024

|

Vol. 18, no. 3

81--103

EN

The leaves on trees absorb road noise and serve as noise barriers. Tree structures such as tree belts and isolated trees have various methods for absorbing sounds. The depth, surface area, and noise-absorption coefficient of trees contribute to noise absorption. Therefore, this study aims to address this issue of traffic-noise pollution through the use of trees; in particular, by analyzing the noise-absorption coefficient of leaves, the surface area of the leaves, and the depths of the trees. However, the study stresses the need for 3D tree-canopy visualization to identify these factors. To achieve this, the study used LiDAR point clouds to provide accurate data for the convex hull visualizations of canopies. Additionally, a formulated equation for calculating traffic noise after absorption has been suggested by combining the traffic-noise absorption and Henk de Kluijver traffic-noise models. The study also compares the effectiveness of tree belts and isolated trees in reducing noise pollution, concluding that, below a canopy of trees, there is no noise reduction. Finally, the study has demonstrated that the number and sizes of leaves affect noise absorption, showing that noise pollution can be reduced by 1 to 3 dB(A) in the research area by using trees.

4

Reinforcement solution of damaged load-bearing frame structure in a coal power plant for additional loads

Skibicki Szymon, Wróblewski Tomasz, Paczkowski Wiesław, Kozieł Krzysztof, Matyl Marcin, Wiśniowski Maciej

Archives of Civil Engineering

|

2024

|

Vol. 70, nr 1

121--139

EN

Significant subsoil deformation and additional loads from the new denitrification unit caused a major problem with the load-bearing capacity of the coal power plant. It was necessary to perform an advanced assessment of the technical condition of the structure. Laser scanning (LiDAR) were used to obtain detailed data upon structure. Based on the analysis of the point cloud, the location of the column axes was determined, which allowed to determine the global and local displacements of the structure. Spatial models of the structure were created. Non-linear analyses of the structure were carried out using two types of models: 1) global beam-shell 3D models of the boiler room used to calculate the magnitude of internal forces and deformations of the structure; 2) local beam-shell detailed models of selected structural elements. Based on the results of the calculations, necessary reinforcement of the structure was designed and successfully implemented. Advanced analysis of the structure using laser scanning, subsoil monitoring and complex numerical models made it possible to perform only local reinforcements of the entire complex structure.

PL

Przykłady sytuacji mogących zagrozić nośności konstrukcji możemy spotkać w polskich elektrowniach, gdzie prowadzone są prace modernizacyjne, których głównym celem jest dostosowanie instalacji spalania do krajowych i unijnych wymogów środowiskowych. Modernizacje te nierzadko wprowadzają nowe oddziaływania na istniejące, mające długi okres eksploatacji konstrukcje budynków elektrowni. Opisany w referacie problem pojawił się w trakcie prac dotyczących opracowania dokumentacji projektowej konstrukcji wsporczej reaktora odazotowania spalin SCR. Wykonanie zabudowy SCR wiązało się z wprowadzeniem nowych sił poziomych działających na konstrukcję nośną kotłowni. W ramach analizy wpływu tego oddziaływania na istniejącą konstrukcję, projektant ustalił, że konstrukcja ta uległa przeciążeniom wskutek nierównomiernego osiadania podłoża i ze była ona już częściowo wzmacniana. Sytuacja ta wymagała przeprowadzenia szczegółowych analiz i opracowania projektu wzmocnień. Analizowany i wzmacniany obiekt to stalowa konstrukcja szkieletowa kotłowni elektrowni węglowej, wybudowanej w latach 70. XX wieku. Analiza objęła obszar czterech bloków (fig. 1, fig. 2). Konstrukcja kotłowni składa się z czterech oddylatowanych części o wymiarach 72 x 36 m. Prezentowana konstrukcja to wielokondygnacyjna konstrukcja szkieletowa ze sztywnymi tarczami stropowymi o podstawowym module siatki słupów 12 9 m. W każdej oddylatowanej części obiektu znajdują się dwa kotły podwieszone do rusztu opartego na wierzchołkach słupów. Na figurze 1 pokazano schemat statyczny konstrukcji. Genezą przeprowadzenia zaawansowanej oceny technicznej stanu konstrukcji – poza opisaną w punkcie 1 modernizacją – były liczne uszkodzenia konstrukcji. Szczególnie wyraźnie ujawniły się one w krzyżulcach pionowych układów stężających (fig. 4). Analizując zinwentaryzowane w obiekcie uszkodzenia można wyodrębnić uszkodzenia polegające na: 1) lokalnej utracie stateczności ścianek prętów; 2) globalnej utracie stateczności prętów; 3) uszkodzeniach miejscowych polegających np. na zerwaniu prętów rozciąganych. Przykładowe uszkodzenia przedstawiono na figurze 4. Główną przyczyną uszkodzeń były nierównomierne osiadanie konstrukcji. Konstrukcje tak złożone jak stalowy szkielet nośny kotłowni elektrowni węglowej wykazują bardzo wysoki stopień wrażliwości na nierównomierne osiadanie podłoża. Wynika to z wysokiego stopnia statycznej niewyznaczalności oraz dodatkowego czynnika, jakim jest zawieszenie kotłów (o masie ok. 3600 t każdy) na ruszcie opierającym się na wierzchołkach słupów nośnych na poziomie ok. 60 m. Skaning laserowy konstrukcji jest metodą inżynierską, która umożliwia pomiar nawet bardzo skomplikowanych konstrukcji budowlanych [1–13]. Pozwala na określenie szczegółowych wymiarów konstrukcji lub jej części [23], jej imperfekcji [7] czy tez jej globalnego stanu deformacji [11, 14]. W celu wykonania szczegółowej inwentaryzacji konstrukcji oraz stanu jej globalnej deformacji wykorzystano metodę skaningu laserowego (LiDAR). Uzyskana podczas skaningu laserowego chmura punktów (w wersji skompresowanej zajmuje około 460 GB) dała informację na temat szczegółowej morfologii konstrukcji, wymiarów przekrojów elementów prętów oraz pozwoliła na szczegółową inwentaryzację uszkodzeń. Poza uzyskaniem szczegółowych danych geometrycznych (fig. 1) skaning laserowy posłużył do ustalenia globalnego stanu deformacji konstrukcji. Na podstawie analizy danych z chmury punktów określono kształt osi słupów obrazujący stan przemieszczeń konstrukcji od obciążeń i osiadań działających w okresie eksploatacji elektrowni. Stworzono kilka modeli obliczeniowych. Analizy prowadzono zarówno w zakresie statyki liniowej jak i nieliniowej uwzględniając nieliniowości geometryczne oraz materiałowe. Podczas analiz uwzględniano przewidziane normami łukowe oraz przechyłowe imperfekcje konstrukcji. Analizy prowadzone z wykorzystaniem modelu zakładającego liniową pracę konstrukcji uniemożliwiły właściwą ocenę stanu wytężenia konstrukcji – siły przekazywane ze stężeń na słupy (w wyniku nierównomiernego osiadania) wielokrotnie przekraczały nośność prętów stężeń. W związku z tym podjęto decyzję o zastosowaniu modelu nieliniowego, uwzględniającego wpływ degradacji sztywności tężników pionowych na wielkości sił w słupach. Degradacja sztywności spowodowana była wyboczeniem prętów ściskanych i uplastycznieniem/zerwaniem stężeń rozciąganych. Analizy nieliniowe przeprowadzono z wykorzystaniem dwóch typów modeli obliczeniowych: 1) globalnych: prętowo – powłokowych modeli 3D budynku kotłowni służących do obliczania wielkości sił wewnętrznych i przemieszczeń konstrukcji. 2) lokalnych: prętowo-powłokowych szczegółowych modeli wybranych elementów konstrukcyjnych. Z uwagi na lokalne spiętrzenia naprężeń w słupach, w obszarze połączeń z ryglami konieczna była ocena wielkości rezerwy plastycznej. Uzyskane wyniki obliczeń posłużyły do oceny wytężenia słupów i analizy stateczności globalnej konstrukcji. Na tej podstawie opracowano projekt wzmocnień. Liczne analizy na modelach globalnych i lokalnych, doprowadziły do wprowadzenia systemu wzmocnień konstrukcji składającego się z lokalnych napraw. System wzmocnień pozwolił na przywrócenie bezpieczeństwa konstrukcji przy minimalnym nakładzie pracy i niewielkiej ingerencji w istniejącą infrastrukturę. Takie podejście wymagało opisanych w referacie bardzo złożonych analiz numerycznych wykonanych na podstawie szczegółowych danych uzyskanych z monitoringu geodezyjnego oraz chmury punktów. Podstawowe wnioski z niniejszej pracy można przedstawić następująco: 1) zastosowanie liniowej analizy statycznej prowadziło do niewłaściwej oceny stanu technicznego (uzyskane wyniki wykazywały kilkukrotne przekroczenia nośności prętów stężeń); 2) uzyskanie poprawnych wyników obliczeń było możliwe na podstawie zaawansowanych modeli nieliniowych uwzgledniających nieliniowości materiałowe, geometryczne, imperfekcje oraz nieliniowe przeguby wprowadzane lokalnie w miejscach istniejących uszkodzeń prętów; 3) stopień skomplikowania obiektu wymagał zastosowania zaawansowanych technik pomiarowych w postaci skaningu laserowego (LiDAR) w celu uzyskania danych dotyczących konstrukcji oraz jej przemieszczeń/deformacji. Uzyskanie tych danych metodami tradycyjnymi byłoby niemożliwe; 4) niezbędne było wykorzystanie danych z monitoringu geodezyjnego podpór, w celu poprawnej oceny wytężenia konstrukcji; 5) zastosowanie lokalnych wzmocnień konstrukcji pozwoliło przywrócić jej poprawną i bezpieczną pracę. Na podstawie złożonych analiz numerycznych i przy wykorzystaniu zaawansowanych technik pomiarowych udało się skutecznie wzmocnić istniejącą konstrukcję oraz zaprojektować i zrealizować konstrukcję wsporczą reaktora SCR w sposób nie pogarszający jej pracy i bezpieczeństwa.

5

Determining the trend of geometrical changes of a hydrotechnical object based on data in the form of LiDAR point clouds

Kowalska Maria Elżbieta, Zaczek-Peplinska Janina, Piasta Łukasz

Archives of Civil Engineering

|

2024

|

Vol. 70, nr 1

305--323

EN

Monitoring the technical condition of hydrotechnical facilities is crucial for ensuring their safe usage. This process typically involves tracking environmental variables (e.g., concrete damming levels, temperatures, piezometer readings) as well as geometric and physical variables (deformation, cracking, filtration, pore pressure, etc.), whose long-term trends provide valuable information for facility managers. Research on the methods of analyzing geodetic monitoring data (manual and automatic) and sensor data is vital for assessing the technical condition and safety of facilities, particularly when utilizing new measurement technologies. Emerging technologies for obtaining data on the changes in the surface of objects employ laser scanning techniques (such as LiDAR, Light Detection, and Ranging) from various heights: terrestrial, unmanned aerial vehicles (UAVs, drones), and satellites using sensors that record geospatial and multispectral data. This article introduces an algorithm to determine geometric change trends using terrestrial laser scanning data for both concrete and earth surfaces. In the consecutive steps of the algorithm, normal vectors were utilized to analyze changes, calculate local surface deflection angles, and determine object alterations. These normal vectors were derived by fitting local planes to the point cloud using the least squares method. In most applications, surface strain and deformation analyses based on laser scanning point clouds primarily involve direct comparisons using the Cloud to Cloud (C2C) method, resulting in complex, difficult-to-interpret deformation maps. In contrast, preliminary trend analysis using local normal vectors allows for rapid threat detection. This approach significantly reduces calculations, with detailed point cloud interpretation commencing only after detecting a change on the object indicated by normal vectors in the form of an increasing deflection trend. Referred to as the cluster algorithm by the authors of this paper, this method can be applied to monitor both concrete and earth objects, with examples of analyses for different object types presented in the article.

PL

Monitorowanie stanu technicznego obiektów hydrotechnicznych stanowi kluczowe zadanie dla zapewnienia bezpieczeństwa ich użytkowania. Obejmuje ono zwykle zmienne środowiskowe (np. poziom piętrzenie i temperaturę betonu, wskazania piezometrów) oraz zmienne geometryczne i fizyczne (odkształcenie, pękanie, filtracja, ciśnienie porowe itp.). Wyniki monitoringu mogą być prezentowane w postaci wieloletnich trendów tych zmiennych w czasie, dzięki czemu stanowią ważną informację dla zarządców obiektów. Badania nad metodami analizy danych z monitoringu geodezyjnego (manualnego i automatycznego) oraz danych z czujników są ważne w kontekście oceny stanu technicznego i bezpieczeństwa obiektów, szczególnie w przypadku danych rejestrowanych z wykorzystaniem nowych technologii pomiarowych. Nowymi technologiami pozyskiwania danych o zmianach powierzchni obiektów są techniki wykorzystujące skanowanie laserowe (LiDAR) z różnych pułapów: naziemne, z pokładów powietrznych statków bezzałogowych (UAV, dronów), satelitarne wykorzystujące sensory rejestrujące dane geoprzestrzenne i wielospektralne. W artykule zaprezentowano algorytm pozwalający na wyznaczanie trendu zmian geometrycznych w oparciu o dane z naziemnego skaningu laserowego zarówno dla powierzchni obiektów betonowych jak i ziemnych. W pracach nad opracowaniem kolejnych kroków postępowania wykorzystano wektory normalne do analizy występowania zmian oraz obliczenia lokalnych kątów nachylenia powierzchni i zmian obiektu. Wektory normalne uzyskiwano poprzez wpasowanie lokalnych płaszczyzna metodą najmniejszych kwadratów w chmurę punktów. W większości zastosowań analizy odkształceń i deformacji powierzchni wykonywane w oparciu o chmury punktów ze skanowania laserowego sprowadzają się do bezpośredniego porównywania metodą Cloud to Cloud (C2C) i generowania trudnych do interpretacji, rozległych map deformacji. Wstępna analiza trendu zachowania obiektu w oparciu o lokalne wektory normalne pozwala na szybkie wykrywanie ewentualnego zagrożenia. Dzięki temu ogranicza si ę znacząco ilość obliczeń, a w przypadku gdy obiekt nie wykazuje zmian, szczegółowe interpretacje chmur punktów rozpoczyna się dopiero, po wykryciu zmiany na obiekcie wskazanej przez wektory normalne w postaci narastającego trendu wychylenia. Takie podejście może być stosowane zarówno do monitorowania obiektów betonowych jak i ziemnych, przykłady analizy dla różnych typów obiektów zaprezentowano w artykule.

6

UAV LiDAR mapping in the historical sanctuary of Machu Picchu: challenges and preliminary results, part 2

Ćmielewski Bartłomiej, Sieczkowska Dominika, Kościuk Jacek, Bastante José M., Wilczyńska Izabela

Wiadomości Konserwatorskie

|

2023

|

Nr 75

32--40

EN

Besides the well-recognized central part, the National Archaeological Park of Machu Picchu encompasses approximately sixty lesser-known sites. Chachabamba and Inkaraqay are two examples. When using traditional field prospection on steep slopes covered by rainforest, it is challenging to detect traces of anthropogenic structures. A method that could help is the light detection and ranging (LiDAR) survey from airplanes or helicopters. The authors propose an alternative method using a self-developed LiDAR system mounted on a drone platform, able to detect even relicts of walls less than one meter high. This approach’s main advantages are the speed and flexibility of prospection, high-resolution 3D point clouds, and the ability to penetrate the rainforest. The authors discussed data collecting methods, filtration, classification, and different visualization algorithms in the first part of the paper. The second part presents the preliminary results of the LiDAR survey over Chachabamba and Inkaraqay sites, the first validation of the outcomes, and general conclusions on UAV LiDAR feasibility in Peruvian rainforest conditions.

PL

Obok dobrze zbadanej centralnej części Narodowy Park Archeologiczny Machu Picchu obejmuje swoim zasięgiem także ponad 60 mniej znanych stanowisk. Chachabamba i Inkaraqay są tu dwoma przykładami. Na stromych, porośniętych gęstym lasem deszczowym zboczach tradycyjne metody prospekcji terenowej nie gwarantują wykrycia wszystkich struktur o antropogenicznym charakterze. Pomocne mogą tu być pomiary LiDAR (light detection and ranging) z pokładu samolotu lub helikoptera. Autorzy proponują alternatywną metodę z użyciem LiDAR’a zamontowanego na dronie, zdolnego do wykrywania reliktów murów o wysokości poniżej 1 m. Główne zalety tej metody to łatwość i prędkość prospekcji, wysoka gęstość chmur punktów 3D oraz zdolność do penetracji pokrywy leśnej. W pierwszej części artykułu przedstawiono metodę zbierania danych, filtracji i klasyfikacji oraz algorytmy wizualizacji wyników. Druga część artykułu zaprezentuje pierwsze wyniki pomiarów lidarowych w Chachabamba i Inkaraqay, wstępną ocenę uzyskanych rezultatów oraz możliwości zastosowania UAV LiDAR w warunkach peruwiańskiego lasu deszczowego.

7

Shoreline extraction based on LiDAR data obtained using an USV

Halicki A., Specht M., Stateczny A., Specht C., Lewicka O.

TransNav : International Journal on Marine Navigation and Safety of Sea Transportation

|

2023

|

Vol. 17 No. 2

445--453

EN

This article explores the use of Light Detection And Ranging (LiDAR) derived point clouds to extract the shoreline of the Lake Kłodno (Poland), based on their geometry properties. The data collection was performed using the Velodyne VLP-16 laser scanner, which was mounted on the HydroDron Unmanned Surface Vehicle (USV). A modified version of the shoreline extraction method proposed by Xu et al. was employed, comprising of the following steps: (1) classifying the point cloud using the Euclidean cluster extraction with a tolerance parameter of 1 m and min. cluster size of 10,000 points, (2) further filtration of boundary points by removing those with height above 1 m from the measured elevation of water surface, (3) manual determination of a curve consisting of 5 points located along the entire shoreline extraction region at a relatively constant distant from the coast, (4) removal of points that are further from the curve than the average distance, repeated twice. The method was tested on the scanned section of the lake shoreline for which Ground Control Points (GCP) were measured using a Global Navigation Satellite System (GNSS) Real Time Kinematic (RTK) receiver. Then, the results were compared to the ground truth data, obtaining an average position error of 2.12 m with a standard deviation of 1.11 m. The max error was 5.54 m, while the min. error was 0.41 m, all calculated on 281 extracted shoreline points. Despite the limitations of this parametric, semi-supervised approach, those preliminary results demonstrate the potential for accurate shoreline extraction based on LiDAR data obtained using an USV. Further testing and optimisation of this method for larger scale and better generalisation for different waterbodies are necessary to fully assess its effectiveness and feasibility. In this context, it is essential to develop computationally efficient methods for approximating shorelines that can accurately determine their course based on a set of points.

8

Comparative analysis of unmanned aerial vehicles used in photogrammetric surveys

Specht M., Widźgowski S., Stateczny A., Specht C., Lewicka O.

TransNav : International Journal on Marine Navigation and Safety of Sea Transportation

|

2023

|

Vol. 17 No. 2

433--443

EN

There are many manufacturers on the market offering various types of Unmanned Aerial Vehicles (UAV). The multitude of drones available on the market means that the choice of a UAV for a specific application appears to be a decision problem to be solved. The aim of this article is a comparative analysis of drones used in photogrammetric surveys. The criteria for evaluating the UAVs were: availability and product support, payload (min. 5 kg), price (PLN 100,000), as well as space available for measurement modules. These are the requirements that must be met for the implementation of the INNOBAT project, the aim of which is to develop an integrated system using autonomous unmanned aerial and surface vehicles, intended for bathymetric monitoring in the coastal zone. The comparative analysis of drones was based on 27 companies producing UAV. Based on the analysis, 6 drones that met the project requirements were selected. They were: Aurelia X6 Pro, Aurelia X8 Standard LE, DroneHexa AG, FOX-C8 XT, Hercules 10 and Zoe X4. Selected UAVs differ from each other, among others, in the number of rotors, flight duration and resistance to weather conditions. Individual characteristics of drones may have a different rank depending on their application, therefore the selection of UAVs should be made after prioritisation criteria of a given project.

9

Nowe narzędzia do inspekcji, diagnostyki i oceny istniejących obiektów mostowych

Rakoczy Anna M., Karwowski Wojciech, Ribeiro Diogo, Santos Ricardo, Cabral Rafael

Mosty

|

2023

|

nr 4

40-45

PL

W niniejszym artykule przedstawiono najnowsze kierunki w zakresie zdalnych inspekcji konstrukcji mostowych. Zaprezentowano zestawienie najnowszych technologii stosowanych do inspekcji opartych na komputerowych systemach obrazowania i innych systemach bezkontaktowych (w tym LiDAR, termowizja) instalowanych w bezzałogowych statkach powietrznych (UAV) i pojazdach naziemnych.

EN

Recent scientific and technological advancements have enabled a more efficient structural condition assessment of bridges, mainly through the implementation of intelligent inspection strategies. These intelligent strategies can prevent the failure of critical components in advance as well as identify mitigation actions to avoid future failures. The latest inspection technology can provide inspection plans with damage conditions, create a damage report as well as provide statistics and comparisons to the previous inspection findings. The new and existing inspection technologies are directed to facilitate the digitalization of the Bridge Management System (BMS). The complexity of maintenance/ inspection requires organised, automated, open, and transparent digital processes, which should consider both structure and asset management data. Furthermore, the inspection/monitoring findings serve as a source for decision-making models. The digitalised aspects of autonomous inspection provide better performance prediction models and guarantee safety for the users. This paper presents the latest findings in the field of remote inspection of bridges. In particular, the main technologies for inspection are depicted, especially those based on computer vision systems installed in UAVs and robots, LiDAR, radar, satellites, and other non-contact systems including onboard monitoring.

10

Possibilities and limitations of using iPhone 13 Pro with built-in LiDAR sensor in cave research – on the example of paleoflow analysis in Mylna Cave (Western Tatra Mts, Poland)

Pluta Przemysław, Siemek Dawid

Landform Analysis

|

2023

|

Vol. 42

51--62

EN

The study tested the capabilities of the Apple iPhone 13 Pro device using two measurement techniques, LiDAR (Light Detection and Ranging) and SfM (Structure from Motion), in a cave environment by measuring scallops in Mylna Cave in Western Tatra Mountains. The tested device provides an interesting and inexpensive alternative for cave research using TLS (Terrestrial Land Scanner) type scanners or more expensive MLS (Mobile Laser Scanning) type scanners. The study used a dedicated 3D Scanner App™ application to create two terrain models: LiDAR and SfM. A comparative analysis of the models shows that the SfM model is characterised by greater detail. The results obtained for this model indicate that the scallops measured in Wielki Chodnik passage of Mylna Cave belong to at least two different generations of forms. In the LiDAR method case, the obtained models’ resolution was not precise enough to identify small (<3 cm) scallops. For three LiDAR models, the average length of scallops was 10.32 cm; for three SfM models, it was 5.16 cm. The length of scallops obtained from models allowed for calculating paleoflow velocity and, thus, the flow rate. The average velocity value for LiDAR models was 28.98 cm s−1, and for SfM models – 48.10 cm s−1 and the average flow rate obtained from SfM data was 1.93 m³ s−1. It corresponds well with the today-observed Kościeliski Potok flow rate of 1.7 m³ s−1 according to the 1966–2000 period (Baścik et al. 2014). On the contrary, the average paleoflow rate obtained from the LiDAR model, which is 0.94 m³ s−1, does not match the contemporary flow rate. Based on the asymmetry of scallops, the paleoflow direction was determined. It is consistent with the current direction of the Kościeliski Potok flow. The spatial imaging techniques used with iPhone 13 Pro differ regarding the DEM creation method and model details. It is influenced by parameters related to lighting, distance, scanned surface character and microclimatic conditions of the cave.

11

Modernising the control network for determining displacements in hydraulic structures using automatic measurement techniques

Zaczek-Peplinska Janina, Saloni Lech

Journal of Water and Land Development

|

2023

|

no. 59

66--75

EN

Over the last two decades, geodetic surveying has seen significant advancements with terrestrial and unmanned aerial vehicle (UAV) laser scanning, alongside automatic observations being increasingly utilised throughout the construction process. In the context of dam structures, periodic geodetic displacement measurements are a compulsory component of control measurements and safety assessments. In Poland, however, control measurements have largely remained rooted in traditional techniques such as classic linear and angular measurements and precise levelling. These methods are typically carried out within distinct control networks, i.e. without dual-function observation points and targets. Furthermore, network points (pillars, targets) have often not been renewed since their installation several decades ago, and glass discs, used for crown measurements in the baseline method, frequently face damage. Changes in property ownership and modifications in environmental regulations are compounded by these issues, which often impede the proper upkeep of the sight line. The article proposes the adaptation and reconstruction of control networks to incorporate automatic observation techniques, including linear and angular measurements. This approach includes activities aimed at reconstructing and supplementing damaged network structures, modernising the geodetic process of determining structure displacements, and enhancing the accuracy, credibility, and reliability of geodetic displacement measurement results. The article presents the findings of an inventory assessment conducted on the existing control network infrastructure, focusing on the analysis of displacements for structures with diverse constructions and functions - a concrete dam (class I) and a water damming weir with a water intake. Furthermore, it presents practical conclusions regarding the efficient organisation of geodetic control measurements.

12

Możliwe zastosowanie skanera low-cost i pomiarów fotogrametrycznych do kontroli prac w głębionym szybie

Rutkowski Wojciech

Journal of KONBiN

|

2023

|

Vol. 53, iss. 1

147--156

PL

W artykule przedstawiono możliwość zastosowania niskobudżetowego skanera LiDAR zaimplementowanego w smartfonie iPhone 13 Pro do kontroli prac w głębionym szybie górniczym. Celem badań było określenie przydatności oraz dokładności wygenerowanych modeli 3D. Badania przeprowadzono na obiekcie powierzchniowym będącym makietą szybu. Na podstawie walidacji zebranych danych, z użyciem profesjonalnego skanera, stwierdzono możliwość zastosowania smartfona iPhone 13 Pro do zadań niewymagających wysokiej dokładności. Na podstawie kontroli otrzymanych danych pomiarowych stwierdzono, że testowany LiDAR zapewnia pomiary odległości do 5 m z klasą dokładności 2,5, co przy jednoczesnej rejestracji z kamery/aparatu fotograficznego smartfona zapewnia szybkie pozyskanie trójwymiarowego odwzorowania badanego obiektu z przypisaną kolorystyką i teksturą materiału konstrukcyjnego.

EN

Article aims to present possibility of application low-cost LiDAR scanner of iPhone 13Pro for workings inspections in mining shaft sinking process. Main goal of research was to verify accuracy and usefulness of generated 3D models. Measurements were conducted inside model of mining shaft on the surface. Based on validation, conducted with use of professional TLS, iPhone 13 Pro LiDAR scanner usefulness was proved for inspections that don’t need high accuracy. Tested iPhone 13 Pro LiDAR scanner measures up to 5m with accuracy class 2,5. With simultaneous camera recording provides quick triaxial reflection of object with color and texture of material.

13

A novel method for fast generation of 3D objects from multiple depth sensors

Szmuc Tomasz, Mrówka Rafał, Brańka Marek, Ficoń Jakub, Pięta Piotr

Journal of Artificial Intelligence and Soft Computing Research

|

2023

|

Vol. 13, No. 2

95--105

EN

Scanning real 3D objects face many technical challenges. Stationary solutions allow for accurate scanning. However, they usually require special and expensive equipment. Competitive mobile solutions (handheld scanners, LiDARs on vehicles, etc.) do not allow for an accurate and fast mapping of the surface of the scanned object. The article proposes an end-to-end automated solution that enables the use of widely available mobile and stationary scanners. The related system generates a full 3D model of the object based on multiple depth sensors. For this purpose, the scanned object is marked with markers. Markers type and positions are automatically detected and mapped to a template mesh. The reference template is automatically selected for the scanned object, which is then transformed according to the data from the scanners with non-rigid transformation. The solution allows for the fast scanning of complex and varied size objects, constituting a set of training data for segmentation and classification systems of 3D scenes. The main advantage of the proposed solution is its efficiency, which enables real-time scanning and the ability to generate a mesh with a regular structure. It is critical for training data for machine learning algorithms. The source code is available at https://github.com/SATOffice/improved_scanner3D.

14

Detection of urban and spatial changes in a selected area of Krakow on the basis of photogrammetric data

Piech Izabela, Szpot Marcin

Geomatics, Landmanagement and Landscape

|

2023

|

no. 4

113--133

EN

This paper presents the process of detecting urban and spatial changes on the basis of photogrammetric data. The studied object was a fragment of the city of Krakow covering parts of the districts of Bronowice, Krowodrza and Prądnik Biały. The following photogrammetric data were used to perform the research: orthophotomaps of a fragment of the city of Krakow from 2009 and 2021; LIDAR data for the same area from 2017 available on the national geoportal. Based on manual classification done by vectorisation of the orthophotomap in the QGIS programme, the changes in the developed fragment of the city were detected. Meanwhile, based on the classified LIDAR data from aerial scanning, a digital elevation model DEM was generated, which was used to briefly characterise the elevation of the study area. The process of classifying the land cover elements together with an analysis of the urban and spatial changes in the study area is described in this publication.

PL

W pracy przedstawiono proces detekcji zmian urbanistyczno-przestrzennych na podstawie danych fotogrametrycznych. Obiektem badawczym był fragment miasta Krakowa obejmujący fragmenty dzielnic Bronowice, Krowodrza i Prądnik Biały. Do zrealizowania pracy wykorzystano następujące dane fotogrametryczne: ortofotomapy fragmentu miasta Krakowa z roku 2009, 2021, dane LIDAR dla tego samego obszaru z roku 2017 dostępne na geoportalu krajowym. W oparciu o manualną klasyfikację w drodze wektoryzacji ortofotomapy w programie QGIS dokonano detekcji zmian jakie zaszły na opracowywanym fragmencie miasta. Natomiast w oparciu o sklasyfikowane dane LIDAR ze skaningu lotniczego wygenerowano cyfrowy model wysokościowy DEM, który posłużył do krótkiej charakterystyki wysokościowej obszaru badań. Proces klasyfikacji elementów pokrycia terenu wraz z analizą zmian urbanistyczno-przestrzennych jakie zaszły na badanym terenie opisano w niniejszej publikacji.

15

Application of TLS and UAV data integration to special object modelling

Kwoczyńska Bogusława, Gudz Paweł

Geomatics, Landmanagement and Landscape

|

2023

|

no. 4

329--341

EN

Contemporary measurement techniques facilitate the rapid and highly precise development of three-dimensional models of any spatial object. Terrestrial laser scanning (TLS) stands as one of the most precise methodologies. Nevertheless, instances arise wherein restrictions imposed by the terrain configuration or infrastructure design impede the acquisition of comprehensive information regarding its geometry. In such scenarios, the optimal resolution lies in the integration of data sourced from diverse measurement instruments. In the context of working with large objects, the optimal approach to capturing comprehensive data, particularly pertaining to the upper parts, involves utilising an unmanned aerial vehicle (UAV). The high resolution of images acquired at a low altitude enables the generation of a point cloud with remarkable accuracy, delivering a satisfactory outcome. When it comes to the modelling of special objects, such as brine graduation towers, the selection of suitable software that facilitates the creation of realistic three-dimensional models is of paramount significance. The study utilised the integration of data acquired from a low altitude using the DJI Air 2S Fly More Combo unmanned aerial vehicle. Diverse mission types were employed, and the data was subsequently recorded using a terrestrial Leica ScanStation P40 laser scanner. The research was conducted on a brine graduation tower situated above the Nowa Huta reservoir in Kraków. The tower’s dimensions necessitated the incorporation of TLS and UAV data. This study analyses three 3D models of the brine graduation tower in Nowa Huta. The models were generated using various computer programmes, namely MeshLab, Agisoft Metashape, and Cyclone 3DR, each of which demonstrated specific capabilities and suitability for modelling a special object like a brine graduation tower. The accuracy of the constructed three-dimensional model of the tower was determined by comparing sections that were measured in the field on the structure between photographic points marked by discs and the equivalent points on the model. Eighteen sections were measured, yielding a mean error of 0.039 m.

PL

Stosowane obecnie techniki pomiarowe pozwalają na bardzo szybkie, a zarazem bardzo dokładne opracowanie modeli 3D dowolnych obiektów przestrzennych. Jedną z najbardziej dokładnych metod jest naziemne skanowanie laserowe (ang. TLS). Jednak są sytuacje, w których ograniczenia wynikające z układu terenowego lub konstrukcji obiektu, nie pozwalają na pozyskanie pełnej informacji o jego bryle. W takich sytuacjach rozwiązaniem jest zintegrowanie danych z różnych instrumentów pomiarowych. Jeśli mamy do czynienia z dużymi obiektami, najlepszym wyborem do uzupełnienia danych, szczególnie górnych partii obiektu, jest zastosowanie bezzałogowej platformy latającej (ang. UAV). Rozdzielczość zobrazowań wykonanych na niskim pułapie jest na tyle dobra, że pozwala otrzymać zadowalający efekt w postaci chmury punktów. W przypadku modelowania obiektu szczególnego, jakim jest tężnia solankowa, istotny jest również dobór odpowiedniego oprogramowania, które pozwoli na stworzenie realnego modelu 3D danego obiektu. W badaniach wykorzystano integrację danych pozyskanych z niskiego pułapu z bezzałogowej platformy latającej DJI Air 2S Fly More Combo – wykorzystując różnego rodzaju misje, z danymi zarejestrowanymi naziemnym skanerem laserowym Leica ScanStation P40. Badania prowadzone były na tężni solankowej zlokalizowanej nad Zalewem Nowohuckim w Krakowie, której gabaryty wymagały zastosowania integracji danych TLS i UAV. Efektem opracowania jest analiza trzech modeli 3D nowohuckiej tężni solankowej. Modele wykonane zostały w różnych programach komputerowych: MeshLab, Agisoft Metashape oraz Cyclone 3DR z wykazaniem możliwości każdego z nich oraz podkreślając ich przydatność do modelowania obiektu szczególnego jakim jest tężnia solankowa. Dokładność powstałego modelu 3D tężni solankowej określono na podstawie porównania pomierzonych w terenie na obiekcie odcinków pomiędzy fotopunktami zasygnalizowanymi tarczami, a tymi samymi punktami na modelu. Pomierzono 18 odcinków, dla których uzyskano średni błąd 0.039 m.

16

Badanie lokalnej zgodności ogólnodostępnych danych LiDAR z danymi bazy BDOT500 z zastosowaniem technik GIS

Maciąg Klaudia, Leń Przemysław, Maciąg Michał

Przegląd Geodezyjny

|

2022

|

R. 94, nr 2

13--16

PL

Światowy postęp technologiczny w dziedzinie teledetekcyjnych metod modelowania powierzchni Ziemi stopniowo prowadzi do uzyskania dokładności porównywalnych z wynikami naziemnych pomiarów geodezyjnych. Ogólnodostępne dane LiDAR pomimo ograniczonej precyzji mogą zostać wykorzystane m.in. w celu wspomagania i kontroli procesu pozyskiwania danych wysokościowych. W niniejszym opracowaniu przedstawiono uproszczoną metodę weryfikacji zgodności danych LiDAR z geodezyjnymi danymi wysokościowymi bazy BDOT500. Przeprowadzone doświadczenie umożliwiło określenie potencjalnego zakresu zastosowania danych teledetekcyjnych. W oparciu o uzyskane wyniki opracowano koncepcję modyfikacji struktury bazy BDOT500, umożliwiającej warunkowe uzupełnienie mapy numerycznej na określonych obszarach bez konieczności wykonywania prac terenowych.

EN

The worldwide technological progress in the field of remote sensing methods of the Earth surface modelling, is gradually resulting in receiving accuracies comparable with the ground-based surveying results. The open LiDAR data, despite the constrained accuracy, may be implemented i.a. for supporting and monitoring the process of the elevation data acquirement. In this paper, a simplified method of verifying the agreement between the LiDAR data and the geodetic elevation data from BDOT500 database has been reported. The experiment conducted enabled to determine the potential range of the remote sensing data implementation. According to the results obtained, a concept of BDOT500 database structure modification for conditional supplementation of the numerical map without the fieldwork, has been formulated.

17

Nowoczesne technologie w budownictwie LiDAR, BIM, GIS, AI - wybrane zagadnienia

Szarata Andrzej

Przegląd Budowlany

|

2022

|

R. 93, nr 3-4

64--69

PL

W artykule przedstawiono nowoczesne narzędzia wspomagające proces projektowania i zarządzania inwestycją budowlaną. Wykorzystując technologię BIM, nowoczesne metody skanowania laserowego oraz wspomaganie sztuczną inteligencją, omówiono przykłady zastosowań dla konkretnych inwestycji. Wybrane przykłady dotyczą zarówno inwestycji kubaturowych, jak i infrastrukturalnych.

EN

The article presents modern tools supporting the process of designing and managing a construction investment. Using BIM technology, modern methods of laser scanning and artificial intelligence, examples of applications for specific investments were discussed. Selected examples concern both cubature and infrastructure investments.

18

Risk assessment of open pit lake using in situ observations and advanced numerical modelling - application on Most lake

Renaud Vincent, Al Heib Marwan, Burda Jan

Górnictwo Odkrywkowe

|

2022

|

R. 63, nr 4

16--22

EN

Almost all post-exploitation open pit mines in the world are shaped as a final reservoir intended to be filled with water. In Europe, the creation of water lakes is the most common way of reclaiming post open pit mines. The safety and the security of mine lakes is one of the mine regions priorities. Several hazards related to mine activities should be assessed. Qualitative and quantitative approaches were suggested based on the existing data. One of the main hazards identified is the slope stability of lake banks. To develop a reliability methodology for assessing the long-term stability of flooded open pit mines, a large-scale numerical model of the lake was carried out and was applied on lake Most, which is one of the largest mining lakes in Europe (Czech Republic). The large-scale numerical model was built, based on site observations, large-scale LiDAR data and geotechnical data. The results highlighted the reliability of the methodology to combine the geometric model with the geological model to create a large-scale numerical model, and to identify local potentially instable zones..

PL

Niemal wszystkie poeksploatacyjne wyrobiska odkrywkowe na świecie są ukształtowane jako wyrobiska końcowe przeznaczone do napełnienia wodą. W Europie tworzenie zbiorników wodnych jest najpowszechniejszym sposobem rekultywacji kopalń odkrywkowych. Bezpieczeństwo i ochrona jezior pokopalnianych jest jednym z priorytetów regionów górniczych. Należy dokonać oceny kilku zagrożeń związanych z działalnością górniczą. Na podstawie istniejących danych zaproponowano podejście jakościowe i ilościowe. Jednym z głównych zidentyfikowanych zagrożeń jest stabilność zboczy wzdłuż brzegów jezior. W celu opracowania metodologii długoterminowej oceny stabilności zalanych kopalń odkrywkowych wykonano wielkoskalowy model numeryczny jeziora i zastosowano go na jeziorze Most, które jest jednym z największych jezior pogórniczych w Europie (Czechy). W oparciu o obserwacje terenowe, wielkoskalowe dane LiDAR oraz dane geotechniczne zbudowano wielkoskalowy model numeryczny. Wyniki podkreśliły wiarygodność metodologii łączenia modelu geometrycznego z modelem geologicznym w celu stworzenia wielkoskalowego modelu numerycznego oraz identyfikacji lokalnych potencjalnie niestabilnych stref.

19

Analiza możliwości wykorzystania skanera laserowego do diagnostyki torów tramwajowych

Makuch Jacek, Gisterek Igor, Hyliński Adam, Lalewicz Piotr, Gonera Jędrzej

Zeszyty Naukowo-Techniczne Stowarzyszenia Inżynierów i Techników Komunikacji w Krakowie. Seria: Materiały Konferencyjne

|

2021

|

Nr 2 (123)

255--270

PL

W artykule odniesiono się do zagadnień pomiaru zużycia przekroju stalowych elementów nawierzchni szynowych stanowiących styk pojazdu z drogą, w oparciu o nowe technologie skaningu laserowego. Zaprezentowano przykłady coraz szerszego wykorzystania tej technologii w budownictwie kolejowym, związane z wdrażaniem metodologii BIM. Przedstawiono budowę, podstawowe parametry oraz sposób obsługi laserowego systemu pomiaru profili szyn i rozjazdów. Opisano sposób wykonania pomiarów i analizy ich wyników dla zwrotnic, przyrządów wyrównawczych, szyn w łukach o małych promieniach, zużycia falistego, pękniętych spoin oraz wadliwych połączeń szyn. W podsumowaniu sformułowano wnioski z przeprowadzonych badań, w postaci nowych proponowanych procedur utrzymaniowych.

EN

There are the problems of measurement methods of transverse section wear of steel railroad elements on vehicle-road interface, basing on New technologies using laser scanning were concerned in the article. Examples of the increasing use of these technologies in railway construction, related to the implementation of the BIM methodology were described. Construction, basic parameters and manner of service of laser system for rail and turnout profile measurement were presented. The method of making measurements and analysing their results carried out with this device for switches, expansion joints, rails in curves with small radius, corrugation, cracked welds and defective rail joints were described. In summary, conclusions from effected investigations, in the form of new proposed maintenance procedures were formulated.

20

UAV LiDAR mapping in the Historic Sanctuary of Machupicchu: challenges and preliminary results: Part 1

Ćmielewski Bartłomiej, Sieczkowska Dominika, Kościuk Jacek, Bastante José M., Wilczyńska Izabela

Wiadomości Konserwatorskie

|

2021

|

Nr 67

259--170

EN

Besides the well-recognized central part, the National Archaeological Park of Machupicchu encompasses approximately 60 lesser-known sites. Chachabamba and Inkaraqay are two examples. When using traditional field prospection on steep slopes covered by rainforest, it is challenging to detect traces of anthropogenic structures. A method that could help is the light detection and ranging (LiDAR) survey from aeroplanes or helicopters. The authors propose an alternative method using a self-developed LiDAR system mounted on a drone platform able to detect even relicts of walls less than one meter high. This approach’s main advantages are the speed and flexibility of prospection, highresolution 3D point clouds and the ability to penetrate the rainforest. The authors discuss methods of data accumulation, filtration, classification and different visualization algorithms pointing to challenges related to UAV LiDAR use. The second part of this article will present the preliminary results for the LiDAR survey over Chachabamba and Inkaraqay sites and the first validation of the results.

PL

Obok dobrze zbadanej centralnej części, Narodowy Park Archeologiczny Machupicchu obejmuje także ponad 60 mniej znanych stanowisk. Przykładami są tutaj Chachabamba i Inkaraqay. Na stromych, porośniętych gęstym lasem deszczowym zboczach tradycyjne metody prospekcji terenowej nie gwarantują wykrycia wszystkich struktur o antropogenicznym charakterze, natomiast pomocne mogą być pomiary LiDAR (light detection and ranging) z pokładu samolotu lub helikoptera. Autorzy proponują alternatywną metodę z użyciem zamontowanego na dronie LiDAR-a, zdolnego do wykrywania reliktów murów o wysokości poniżej jednego metra. Główne zalety tej metody to łatwość i prędkość prospekcji, wysoka gęstość chmur punktów 3D oraz zdolność do penetracji pokrywy leśnej. Przedstawiono metodę zbierania danych, filtracji i klasyfikacji oraz algorytmy wizualizacji wyników. Jednocześnie wskazano wyzwania związane z użyciem systemów UAV LiDAR. Druga część artykułu zaprezentuje pierwsze wyniki pomiarów lidarowych w Chachabamba i Inkaraqay oraz ich wstępną ich ocenę.