Indvendig 3D-opmåling

Transkript

1 - Udvikling af software til generering af et firkantet rum, ud fra observationer indsamlet med reflektorfri totalstation x1 y1 1 x2 y2 1 A = x3 y3 1 x4 y4 1 x5 y5 1 z = ax+ by+ c rˆ x1 rˆ y1 rˆ z1 r =... rˆ x5 rˆ y5 rˆ z5 a a x = b b c c Rådata GSI-8 fil Import og visualisering af observationer 1. Redigerede observationer ax 0 1+ by 0 1+ c0 z1 f =... ax by c0 z 5 Redigerede observationer 3D-koordinater Beregning af 3Dkoordinater 2. Fladeparametre Nøjagtighed for flader 3D-koordinater Udjævn flader 3. m ˆ ˆ ˆ ˆ m m i i i= 1 φ = cr + cr c r = cr min. Dan resultatfil 5. Hjørnepunkter Nøjagtighed for hjørnepunkter Beregn hjørnepunkter 4. Fladeparametre Resultatfil Hjørnepunkter Hjørnepunkter DXF-fil Dan DXF-fil 7. Visualiser 3Dmodel i viewer 6. Aalborg Universitet Landinspektøruddannelsen Gruppe TM

2 Aalborg Universitet Institut for samfundsudvikling og planlægning Landinspektøruddannelsen Fibigerstræde 11, 9220 Aalborg Ø Titel: Indvendig 3D-opmåling Tema: Teknisk Måling Periode: 1. Februar Juni 2003 Gruppe: l8-tm05 Gruppemedlemmer: Henrik Plenge Jensen Martin Møller Sørensen Nikolaj Miller Hovedvejleder: Peter Cederholm Bivejleder: Carsten Bech Oplagstal: 6 Sidetal: 95 Appendiks 1 Bilag: 11 Synopsis: Denne projektrapport omhandler udviklingen af et program til indvendig 3D-opmåling med reflektorfri totalstation. Programmet, som kaldes DAN- RUM, foretager på baggrund af en GSI-8 fil med observationer til et firkantet rum udjævning af fladerne. Derefter beregnes hjørnepunkterne i rummet og dette visualiseres i en 3D-viewer. Der tages i projektet udgangspunkt i en målsætning om at udvikle et program, der kan automatisere eksisterende målemetoder til indvendig 3D-opmåling. På baggrund af en foranalyse, hvor blandt andet et eksisterende program til indvendig 3D-opmåling med reflektorfri totalstation behandles, udarbejdes en kravspecifikation for DANRUM. Herefter foretages opbygningen og programmeringen af systemet, hvor Struktureret Analyse anvendes til systemudvikling. Der er gennemført en test af systemet, for at kontrollere om systemet opfylder kravene fra kravspecifikationen. I konklusionen konstateres, at DANRUM opfylder de fastsatte krav. Endelig følger en perspektivering, hvor mulighederne for en videreudvikling af DANRUM diskuteres.

3 Forord Denne projektrapport er udarbejdet på Landinspektøruddannelsens 8. semester på Aalborg Universitet. Temaet for projektet er teknisk måling, og der er herunder valgt at arbejde med konstruktion af et program til automatisering af eksisterende måleprocedurer. Rapporten henvender sig primært til vejledere og censor, men kan læses af alle med interesse for teknisk måling og programmering. Kildehenvisninger til bøger og rapporter er angivet som [Efternavn, udgivelsesår, side]. Henvisninger til web-adresser er angivet ved adressen og datoen for besøget. Kildehenvisninger refererer til foranstående sætning ved placering før det afsluttende punktum. Der refereres til det foregående afsnit, hvis kildehenvisningen er placeret umiddelbart efter det afsluttende punktum. Kildehenvisninger på selvstændig linie refererer til afsnittende under overskriften. Illustrationer er alle benævnt som figurer, og figurnumre er angivet fortløbende indenfor hvert kapitel. Bagerst i rapporten findes et appendiks samt bilag. Henvisninger hertil sker ved at angive appendiks eller bilagsnummer. Figurer heri er nummerret uafhængigt af hovedrapporten. Endelig gøres der opmærksom på, at der i bilag 11 er indeholdt en CD, hvorpå blandt andet programmet findes. Aalborg Universitet d. 12. juni 2003 Henrik Plenge Jensen Nikolaj Miller Martin Møller Sørensen

4 Indholdsfortegnelse 1 Indledning Projektopbygning Projektets hovedelementer Foranalyse Definition af indvendig 3D-opmåling Anvendelsesområder for indvendig 3D-opmåling Ejerlejlighedsopdeling Byfornyelse Indretningsarkitekter og køkkenmontører Vurdering af huslejefastsættelse for lejemål Registreringsmetoder til indvendig 3D-opmåling Terrestrisk fotogrammetri Terrestrisk laserscanning Reflektorfri totalstation Sammenligning af metoder Programmer til indvendig 3D-opmåling Landmålergårdens program til reflektorfri 3D-opmåling Sammenfatning på foranalyse Problemformulering Resultat af foranalysen Endelig problemformulering Beskrivelse af projektgruppens opmålingssystem Afgrænsning Krav til tilpasset system Kravspecifikation Krav til kodningsprocedure Leica TCR 1105 reflektorfri totalstation Krav til opmålingsprogrammet Krav til funktionalitet Krav til brugergrænseflade Målgruppe for opmålingssystem Systemudvikling Hvorfor systemudvikling? Metoder til systemudvikling Valg af metode til systemudvikling Struktureret Analyse Struktureret Analyse anvendt til udvikling af DANRUM... 29

5 7 Systemanalyse Modellen for DANRUM Dataflowdiagrammer Datastrømme Dataordbog Procesbeskrivelser Sammenfatning på systemanalyse Systemdesign Teknologivalg Lagrede data Processer Datastrømme Grænsefladedesign Programdesign Brugervejledning til de manuelle processer Systemkonstruktion Opbygning af brugergrænsefladen Skærmbillede Udskrifter Programmering Opbygning af Visual Basic Programmering af DANRUM i Visual Basic Konkret eksempel på programmering Test af system Fastsættelse af a priori spredning Gennemgang af tests Test 1, Kontrol af DANRUM Test 2, Nøjagtigheden i forhold til et rums størrelse Test 3, Nøjagtigheden i forhold til placering af punkter Test 4, Indmåling af et rum med hældende loft Sammenfatning på tests Konklusion Perspektivering Optimering af DANRUM Matlab vs. Visual Basic Udjævning og matrixregneoperationer Rotation af rum Brugervenlighed Videreudvikling af DANRUM Antallet af flader Flere opmålingsmuligheder On-line løsningen Visualisering af konfidensellipsoider... 90

6 Vurdering af udjævning og efterfølgende fejlfinding Den ultimative løsning Litteraturliste Appendiks: A Matematiske forudsætninger... 1 A.1 Beregning af x-, y- og z-koordinater til punkter...1 A.2 Fladeudjævning...2 A.2.1 Hvorfor er fladeudjævning specielt?... 2 A.2.2 Den generelle udjævningsteknik anvendt på en flade... 3 A.2.3 Generel udledning af normalligninger... 8 A.2.4 Linearisering ved hjælp af Taylor-rækkeudvikling A.2.5 Beregning af foreløbige værdier A.2.6 Begrebet vægt A.3 Beregning af koordinater til hjørner Bilag: 1 Interview med landinspektør Søren Nørmølle fra Landmålergården 2 Interview med landinspektør Niels Malmskov 3 Beskrivelse af GSI-8 formatet 4 Beskrivelse af VRML 5 Procesbeskrivelser 6 Dataordog 7 Kildekode til DANRUM 8 Matlabscript [Flask3dk.m] 9 Konfidensellipsoider til test 2 10 Brugervejledning 11 CD

7 1 Indledning Denne projektrapport er udarbejdet på Landinspektøruddannelsens 8. semester under temaet Teknisk måling. Teknisk måling omfatter mange emner indenfor opmåling. Teknisk måling kan for eksempel omfatte opmåling til konstruktioner som bygninger, trafikanlæg, forsyningsanlæg og lignende. Teknisk måling anvendes til at tilvejebringe kortgrundlaget for bygge- og anlægsprojekter, etablere referencepunkter, løbende at kontrollere et bygge- og anlægsprojekts fremskriden for at sikre, at dette overholder de fastsatte specifikationer, og dokumentere projektet ved dets afslutning. [Cederholm, 2003, s. 5] Yderligere kan emner indenfor teknisk måling omhandle udvikling og test af nyt udstyr og nye metoder til opmåling. Opmåling kan blandt andet omfatte laserscanning, opmåling med totalstation og fotogrammetri. Der findes mange eksempler på teknisk måling. Der er på Landinspektøruddannelsens 8. semester afviklet ekskursioner til Vejdirektoratet i Skanderborg og Cowi i Aalborg. Disse besøg har givet indblik i forskellige projekter, hvor teknisk måling anvendes. Yderligere har Nyborgmødet 2003 givet indblik i et eksempel på teknisk måling, idet landinspektør Søren Nørmølle fra Landmålergården i Køge holdt et foredrag om sit arbejde med 3D-opmåling med reflektorfri totalstation. Målemetoden anvendes blandt andet til opmåling ved byfornyelsesprojekter. Landmålergården har udviklet en integreret løsning, således at dataindsamling og databearbejdning, herunder modellering, sker i samme program. Den integrerede løsning består af en totalstation og en bærbar computer, således at dataindsamlingen og databearbejdningen løbende kan følges på computeren undervejs i opmålingen. [Nørmølle, Foredrag, ] Vejdirektoratet arbejder med at udvikle nye målemetoder til etablering og vedligeholdelse af det overordnede vejnet i Danmark. Disse nye metoder skal optimere arbejdsprocesserne og i højere grad skabe sikkerhed for medarbejderne under løsningen af opgaven. Mange af Vejdirektoratets opgaver løses i forbindelse med tæt trafik, og det er kun i yderst nødvendige tilfælde, at vejstrækninger afspærres. Derfor er der ofte trafik i umiddelbar nærhed af medarbejderne under løsningen af opgaverne. [Vejdirektoratet, Foredrag, ] Det rådgivende ingeniørfirma, Cowi, driver rådgivende virksomhed indenfor ingeniørteknik, miljø og samfundsøkonomi. Cowi driver projekter i over 100 forskellige lande, men halvdelen af omsætningen bliver skabt på det danske marked. I Danmark arbejder Cowi blandt andet med deformationsmåling på Metroen, hvor der er forberedt en opmålingsprocedure, som kan udliciteres til et opmålingsfirma. [ ] Ifølge studieordningen for Landinspektøruddannelsens 8. semester, Teknisk måling, er formålet med projektarbejdet: 1

8 at give de studerende en indgående viden om de teorier og metoder, der vedrører teknisk måling og afsætning, samt at sætte de studerende i stand til at analysere og vurdere alternative måle- og beregningsmetoder. De studerende skal ved semesterets afslutning: være i besiddelse af viden om instrumenter og metoder til brug for teknisk måling kunne identificere og analysere de problemer, der er forbundet med teknisk måling kunne identificere og analysere alternative metoder til brug ved teknisk måling og beregning kunne danne syntese mellem identificerede problemer, teorier samt eventuelle empiriske undersøgelser kunne foretage en vurdering af alternative løsninger ud fra relevante kriterier, f.eks. vedr. nøjagtighed, pålidelighed og ressourceforbrug. Formuleringen i Studievejledingen giver mulighed for at arbejde med mange forskellige emner indenfor teknisk måling. Projektet kan have en teoretisk indgangsvinkel, hvor der arbejdes med teorier indenfor eksempelvis udjævning, og en praktisk indgangsvinkel, hvor for eksempel et nyt instrument undersøges og testes. Yderligere kan der arbejdes med en specifik case, eksempelvis deformationsmåling af broer, eller der kan arbejdes med udvikling af nye metoder og programmer indenfor landmålingen. Foredraget om det opmålingssystem Landmålergården i Køge har udviklet, som Søren Nørmølle holdt på Nyborgmødet, har vækket projektgruppens interesse for indvendig 3D-opmåling og har inspireret til at arbejde videre med dette emne. Der arbejdes således med et specifikt problem indenfor teknisk måling, hvor automatisering af eksisterende målemetoder indenfor indvendig 3D-opmåling danner fokus i projektet. Projektet kræver færdigheder indenfor udvikling af software, herunder programmering, som kan anvendes til at optimere eksisterende opmålingsmetoder. Den initierende problem lyder således: hvorledes kan indvendig 3D-opmåling automatiseres og derved optimeres med udgangspunkt i eksisterende målemetoder. Det initierende problem opfylder kravet i Studieordningen, da projektet inddrager anvendelse af og kræver kendskab til instrumenter og metoder til brug for teknisk måling. For at automatisere 2

9 og optimere eksisterende målemetoder, er det også nødvendigt at kunne identificere og analysere de problemer, der er forbundet med forskellige opmålingsmetoder og være i stand til at kunne analysere alternative opmålingsmetoder. Endelig vil det være muligt at inddrage empiri i form af interview og tests for at opnå indblik i emnet, identificere problemer og kunne foretage en vurdering af alternative løsninger ud fra relevante kriterier, for eksempel vedrørende nøjagtighed, pålidelighed og ressourceforbrug. 3

10 2 Projektopbygning Dette kapitel har til formål at redegøre for opbygningen af projektrapporten. For at kunne strukturere arbejdsprocessen og afrapporteringen i et projekt er det vigtigt af følge en overordnet metode. Metoden/modellen skal sikre, at projektets problemformulering bevares i konklusionen, og at der er sammenhæng i projektforløbet. Inden projektets problemstillinger søges besvaret, er det vigtigt først at fastlægge, hvilken fremgangsmåde, der skal anvendes for at opnå dette. Der præsenteres indledningsvis en generel model for et projekts opbygning, hvorefter modellen anvendt i dette projekt vil blive gennemgået. Sidst i dette kapitel vil projektets struktur blive illustreret. 2.1 Projektets hovedelementer Da løsningen af alle problemer ikke kan struktureres på samme måde, er det vigtigt at gøre sig nogle overvejelser om, hvorledes projektforløbet skal opbygges og struktureres. Dette gøres for at skabe overblik over hvilke elementer, der skal indgå i analysen og hvilke forhold, der skal tages i betragtning. I problemorienteret projektarbejde er det muligt at pege på fire hovedelementer, der normalt bør indgå. Hovedpunkterne er problemformulering, teori, empiri og konklusion. Meget ofte sker det, at de enkelte hovedelementer behandles flere gange, idet problemorienteret projektarbejde er en iterativ proces, hvor ny viden kan betyde inddragelse af nye teorier. De fire hovedelementer fremgår af figur 2.1. Problemformulering Teori Empiri Konklusion Figur 2.1: Hovedelementer og arbejdsgange i projektforløbet. [Andersen, 1997, s. 30] Pilene på figuren henviser til de forskellige former for analyser, der foretages i projektarbejdet for at knytte de fire hovedelementer sammen. Problemformulering: Problemformuleringen vil oftest ligge i starten af projektet. Her konkretiseres, hvad der ønskes be- eller afkræftet i projektet. Empiri: Er de iagttagelser, der fortages for at opnå et større kendskab til emneområdet. Det vil sige, at empirien sikrer projektets validitet og sammenhæng med virkeligheden. Samtidig leder empirien ofte frem til teorien i projektet. 4

11 Teori: Konklusion: En fastsat model, som anvendes til at belyse et emne, hvorefter et kvalificeret løsning forklares. En teori løser altså et problem. Det er her hovedlinierne i projektet sammenfattes, og hovedresultaterne præsenteres. Konklusionen skal afspejle den nye viden og erkendelse, der er opnået via projektarbejdet, herunder de begrænsninger resultaterne er underlagt. [Aunsborg, 2001, s. 10] [Andersen, 1997, s ] Projektgruppen har valgt at beskæftige sig med udvikling af et program, som skal være i stand til at automatisere allerede eksisterende målemetoder, det vil sige, at der arbejdes med det matematiske grundlag og konstruktionen af et program, som skal kunne håndtere disse. Forløbet i dette projekt er illustreret i figur a Teori 1 3 Problemformulering 5 Konklusion 2 Empiri 4b Figur 2.2: Projektets overordnede opbygning. 1: Udgangspunktet for dette projekt er et ønske om at arbejde med en konkret problemstilling indenfor teknisk måling. Først opstilles en initierende problemstilling, som er igangsættende for projektarbejdet. 2: For at opnå kendskab til det initierende problem foretages der en række empiriske undersøgelser, hvorved der opnås kendskab til problemområdet. 3: De empiriske undersøgelser danner tilsammen grundlag for udarbejdelsen af den endelige problemformulering, der beskriver, afgrænser og præciserer problemet. 4a: Problemet medfører inddragelse af specifikke teorier, herunder inddragelse af metode til systemudvikling. Undervejs i systemudviklingen inddrages blandt andet de relevante matematiske beregninger. 5

12 4b: For at kunne besvare problemet kræves der yderligere inddragelse af empiriske undersøgelser. Disse undersøgelser omhandler tests. 5: Afslutningsvis udarbejdes en konklusion, hvori der konkluderes om den nye viden, der er opnået gennem projektarbejdet, løser den opstillede problemformulering. På baggrund af de ovenstående punkter er projektets overordnede struktur udarbejdet. Strukturen er vist på figur 2.3. Projektopbygningen er vist i midten. Til venstre er teorien, som inddrages undervejs. Til højre ses empirien, som ligeledes inddrages undervejs. Teori Studievejledning Metode for projektstrukturering Registeringsmetoder Projekt Indledning Projektopbygning Foranalyse Kap. 1 Kap. 2 Kap. 3 Kap. 4 Problemformulering Empiri Eksempler på teknisk måling Programmer til indvendig opmåling & interview Kravspecifikation Kap. 5 Metode & beregningsteori Kap Systemudvikling Indsamling af data Studievejledning Konklusion Kap. 11 Kap. 12 Perspektivering Erfaringer gennem projektforløbet & resultater Figur 2.3: Projektets struktur set i forhold til teori og empiri. 6

13 3 Foranalyse Indvendig 3D-opmåling Formålet med dette kapitel er at redegøre for emnet indvendig 3D-opmåling og anvendelsesmulighederne indenfor dette område. De eksisterende metoder og instrumenter beskrives kort for at give et overblik over disse. Enkelte programmer præsenteres og slutteligt redegøres for valget af fokus i projektet, som går forud for udarbejdelsen af problemformuleringen. 3.1 Definition af indvendig 3D-opmåling Indvendig 3D-opmåling er en målemetode, hvor der arbejdes med observationer i tre dimensioner. Indvendig 3D-opmåling består af indsamling, bearbejdning, modellering og visualisering af observationer. De indmålte punkter, som indgår i eller udgør objektet, er således repræsenteret ved hjælp af x-, y- og z-koordinater. Dette muliggør en efterfølgende tredimensional visualisering af det indmålte objekt, se figur 3.1. Der findes flere typer af registreringsmetoder til indvendig 3D-opmåling. Følgende registreringsmetoder behandles i foranalysen: Z Figur 3.1: Objekt i et 3D-koordinatsystem. X Y Terrestrisk fotogrammetri Terrestrisk laserscanning Reflektorfri totalstation Der findes yderligere et antal registreringsmetoder til indvendig 3D-opmåling, blandt andet kan nævnes opmåling med totalstation og prisme og rumlig fremskæring med totalstation. Disse registreringsmetoder vil ikke blive behandlet yderligere i denne projektrapport. 3.2 Anvendelsesområder for indvendig 3D-opmåling Indvendig 3D-opmåling anvendes i mange situationer. Hele 3D-emneområdet er meget aktuelt, da flere og flere efterspørger 3D-modeller i forbindelse med byggeri. For eksempel i planlægningsfasen anvendes 3D-teknik til at visualisere forslag til nyt byggeri. Dette er dog ikke noget, der nødvendigvis kræver inddragelse af indvendig 3D-opmåling. Nogle af de situationer, hvor indvendig 3D-opmåling er aktuelt, er behandlet herunder. Det er blot bud på nogle af de områder, hvor indvendig 3D-opmåling kan anvendes Ejerlejlighedsopdeling Indvendig 3D-opmåling kan anvendes i forbindelse med ejerlejlighedsopdeling, som foretages af de privatpraktiserende landinspektører. Der er taget kontakt til privatpraktiserende landinspek- 7

14 tør Niels Malmskov i Vordingborg for at høre, hvorledes han foretager ejerlejlighedsopdeling. Interviewet i sin helhed fremgår af bilag 2. Malmskov anvender normalt blot dimensionsmål ved ejerlejlighedsopdeling og ikke indvendig 3D-opmåling med eksempelvis en reflektorfri totalstation. Ofte er det tilstrækkeligt med dimensionsmål, da der ikke er krav om højere præcision ved opmålingen. Der er også gennemført et interview med Søren Nørmølle fra Landmålergården i Køge, jf. bilag 1. Landmålergården anvender reflektorfri totalstation ved ejerlejlighedsopdeling i København, hvor kvadratmeterprisen er meget høj, og høj præcision er afgørende for en korrekt fastsættelse af lejlighedens præcise areal. Dette betyder imidlertid ikke nødvendigvis, at der måles i 3D, da matriklen er i 2D, jf. bilag 1, s. 3. Indvendig 3D-opmåling i forbindelse med ejerlejlighedsopdeling kan blive aktuelt i tilfælde af, at der indføres en 3D-matrikel i Danmark. I Holland undersøges mulighederne for indførelse af en 3D-matrikel, men dette er fortsat på forskningsplan. Grundet den høje procentvise udnyttelse af landet er en 3D-matrikel mere relevant i Holland. Det ser ikke ud til, at en 3D-matrikel indføres foreløbigt i Danmark, idet der simpelthen ikke er behov for dette. Derfor vil der sandsynligvis ikke være behov for at anvende indvendig 3D-opmåling til ejerlejlighedsopdeling i nær fremtid i Danmark Byfornyelse I forbindelse med byfornyelsessager anvendes indvendig 3D-opmåling i stigende grad. Ved byfornyelsessager er der tid og penge at spare, hvis der i starten af renoveringen udarbejdes en nøjagtig indvendig 3D-model af byggeriet, som kan anvendes af alle parter, som er involveret i projektet. Dette sparer tid, da der undgås adskillige efterfølgende målinger udført af de forskellige parter i byggeriet, og materialer kan forberedes på fabrikken, inden de ankommer til byggepladsen. Da målene kendes nøjagtigt, kan elementerne simpelthen produceres med de mål, der kræves. Specielt ved byfornyelsessager på større byggerier, for eksempel ved større etageejendomme, hvor lejlighederne skal have renoveret det samme, kan præfabrikation betyde en væsentlig besparelse, jf. bilag 1, s Indretningsarkitekter og køkkenmontører Andre fagområder, som kan tænkes at være interesseret i en 3D-model af en bygning eller et rum, kan være indretningsarkitekter og køkkenmontører. De vil kunne anvende 3D-modellen til at designe rummene og visualisere eventuelle planer for kunderne. Det er imidlertid ikke sandsynligt, at der kræves høj nøjagtighed i forbindelse med disse opgaver, så dimensionsmål kan måske være fuldt ud tilstrækkeligt. Yderligere vil det kræve nogle flere færdigheder end de, en sælger har, for at opmåle eksempelvis et køkken ved hjælp af indvendig 3D-opmåling. Det er således sandsynligvis kun produktet af 3D-opmålingen, en indretningsarkitekt eller køkkenmontør 8

15 er interesseret i. Det vil kræve en person med kendskab til indvendig 3D-opmåling at udføre opmålingen Vurdering af huslejefastsættelse for lejemål Vurdering af huslejefastsættelse for lejemål er et område, som også kunne tænkes løst ved indvendig 3D-opmåling. For eksempel ved sager, hvor der er tale om udlejning af en fabrikshal til kontorformål, kunne det tænkes, at der kan indrettes kontorer i flere etager, hvor der simpelthen monteres et ekstra etage for at udnytte det store rum bedre. Ligesom ved nogle typer bilfærger, hvor et ekstra dæk kan sænkes ned, hvis der er behov for ekstra plads. Her ville dimensionsmål være meget tidskrævende og besværligt og indvendig 3D-opmåling en stor fordel. Generelt kan det siges, at i situationer, hvor der er behov for kendskab til rumlighed, kan det være en fordel at anvende indvendig 3D-opmåling. Dette kunne også være i forbindelse med godshoteller, hvor lejede arealer opgøres i kubikmeter, jf. bilag 2, s Registreringsmetoder til indvendig 3D-opmåling Der findes i dag flere registreringsmetoder til indvendig 3D-opmåling. Tre væsentlige metoder er terrestrisk fotogrammetri, terrestrisk laserscanning og reflektorfri totalstation. Hver metode beskrives kort herunder med hensyn til dataindsamling og efterbehandling af data Terrestrisk fotogrammetri Fotogrammetri betyder måling i billeder, og som navnet antyder, består terrestrisk fotogrammetri i at måle i billeder optaget på jorden modsat flyfotogrammetri, hvor billederne optages fra luften. Hvis for eksempel en mur skal opmåles, opstilles kameraet foran muren i en passende afstand beregnet ud fra blandt andet nøjagtighed og billedopløsning. Derefter tages billeder fra minimum to opstillinger, og disse kan nu efterfølgende bearbejdes, og en målfast model af muren kan konstrueres. Der findes flere typer af kameraer, der kan anvendes til terrestrisk fotogrammetri ved teknisk måling. Aalborg Universitet råder blandt andet over et UMK-kamera (Universal MessKammer), som er udviklet af Carl Zeiss Jena i det tidligere DDR. UMK-kameraet er sammenbygget med en teodolit, der så kan bruges til fastlæggelse af kamerastationen ved hjælp af tilbageskæring [Brande-Lavridsen, 1995, s. 11]. Det er et gammelt, men meget nøjagtigt instrument. Derudover rådes over et Rollei Metric 6006, som er et Réseau Figur 3.2: Rollei d7, digitalt kamera. kamera. Réseau betyder, at kameraet har indbygget en gitterplade med målekryds. Disse målekryds optages automatisk på billedet og bruges ved efterbehandlingen af billederne. Endelig er der Rollei d7, som er et digitalt kamera, se figur 3.2. De to andre modeller er analoge kameraer. 9

16 Det digitale kamera har den fordel, at billederne umiddelbart efter optagelsen kan overføres til PC, og efterbehandlingen kan starte med det samme. Terrestrisk fotogrammetri anvendes ved opmålinger, hvor der er krav om stor detaljeringsgrad. Fordelen ved terrestrisk fotogrammetri er, at alle detaljer ned til en bestemt størrelse kommer med i billedet. Dette gør det muligt at måle selv meget små detaljer i objektet. Dette er en stor fordel ved arkæologiske udgravninger, hvor små detaljer er nødvendige eller ved registrering af udsmykkede facader. [Brande-Lavridsen, 1995, s. 7 og 8] Nøjagtigheden afhænger af kamerakonstanten, basis/afstands-forholdet, målforholdet og afstanden til det objekt, som skal opmåles. Der kan opnås nøjagtigheder under 1 mm, hvis målforholdet for eksempel er 1:150, basis/afstands-forholdet er 1/1 og afstanden 15 m. Terrestrisk fotogrammetri kan således anvendes til opgaver, hvor der kræves høj præcision og høj detaljeringsgrad. [Brande-Lavridsen, 1995, s. 14] Efterbehandlingen af data indsamlet ved hjælp af terrestrisk fotogrammetri kan være tidskrævende. Billeder skal efterbehandles i et software, hvor der skal måles sammenknytningspunkter, paspunkter, og der skal foretages stråleudjævning. Hvis personen er trænet kan tidsforbruget selvfølgelig begrænses Terrestrisk laserscanning Da laserteknikken for alvor gjorde sit indtog i midten af 1980 erne opstod en række helt nye muligheder i landmålingen. Terrestrisk laserscanning adskiller sig fra laserscanning fra fly ved, at laserscanneren opstilles på jorden, og herfra scannes det objekt, der ønskes indmålt. Der findes forskellige typer af terrestriske laserscannere. De to mest kendte i landet er Callidus, som distribueres af Trimble, og Cyrax 2500, som er udviklet af Cyra. Aalborg Universitet har for nylig indkøbt en Cyrax En af de væsentligste forskelle mellem de to typer er, at Callidus kan scanne 360 grader om vertikalaksen og simpelthen kan placeres midt inde i det objekt, der ønskes indmålt, og derefter scanne dette fra én opstilling. Dette gør Callidus meget anvendelig Figur 3.3: Til venstre ses laserscanneren fra Cyrax 2500, i midten ses Callidus og til højre ses et eksempel på en punktsky fra Callidus. Hullet i punktskyens bund skyldes, at Callidus ikke kan scanne, hvor den er opstillet. 10

17 ved indvendig 3D-opmåling i for eksempel lejligheder. Der bliver ikke scannet i en cirkel rundt om det sted, hvor scanneren er opstillet, se figur 3.3. Callidus scanner nemlig vertikalt fra 30 grader til 180 grader, hvorfor der opstår et hul i bunden af punktskyen. Callidus kan scanne med en nøjagtighed på 5 mm ved en afstand mellem 1-30 m. Rækkevidden for instrumentet er 150 m. [Callidus, 2001, s. 3-1] Cyrax 2500 kan scanne et vindue på 40x40 grader og skal således bruge flere opstillinger for at scanne et objekt. Da Cyrax 2500 kun kan scanne dette vindue, er den ikke egnet ved indvendig 3D-opmåling i små rum. For at knytte opstillingerne sammen bruges målingerne fra de forskellige opstillinger. Nøjagtigheden ved 3D-opmåling er 6 mm ved måling på afstande fra 1,5 m til 50 m. Rækkevidden for instrumentet er 100 m. [ ] Fordelen ved laserscanning er, at der hurtigt indsamles en meget stor mængde punkter, også kaldet punktskyer, se figur 3.3. Selv vanskelige konstruktioner kan meget hurtigt og nøjagtigt måles op, se figur 3.4. Efterbehandlingen af data fra terrestrisk laserscanning foregår ved hjælp af software, som er udviklet af fabrikanten. Der er tale om programmer, der kan danne flader ud fra punktskyerne og sammenknytte disse til egentlige objekter. Efterbehandlingen af data kan specielt ved vanskelige konstruktioner tage tid. På figur Figur 3.4: Render-model af lejlighed opmålt ved laserscanning. 3.4 er vist en vanskelig model. Lejligheden på figuren består af mange forskellige flader. Der kræves også kendskab til programmellet, for at kunne afvikle efterbehandlingen effektivt. [ ] Reflektorfri totalstation En reflektorfri totalstation har indbygget en laserafstandsmåler, som kan måle afstande til punkter uden brug af prisme, se den stiplede linie på figur 3.5. Derudover er det muligt at måle afstande til et prisme ved at ændre indstillingerne på totalstationen, se den optrukne linie på figur 3.5. Der er mange fordele ved en reflektorfri totalstation. Der skal ikke placeres et prisme i det punkt, som skal indmåles. Ved Figur 3.5: Leica reflektorfri totalstation hjælp af laserafstandsmåleren måles afstanden til punktet, og opmåling kan således foretages af én mand. Ved udvendig opmåling er det en stor fordel, når for eksempel hushjørner skal indmåles ved matrikulære målinger. Indmåling af hus- 11

18 hjørner har tidligere været en fejlkilde, hvor hjørner hidtil er indmålt ved hjælp af offset og excentricitet, da placeringen af prismet på cirkelbuen sjældent sker præcist. Reflektorfri teknik er mere præcis, da afstanden til husmuren kan måles tæt ved hjørnet. Efterfølgende drejes der ind på selve hjørnet, og vinklen kan måles. Nøjagtighedskravet ved skelmåling er imidlertid ikke så højt, at ovenstående har ført til nøjagtighedsproblemer, da den fejl, der kan opstå afhængig af geometrien ved opmålingen maksimalt ligger på 1 cm. Ved bymåling efter TK3-standarden, hvor nøjagtighedskravet er 10 cm, er det heller ikke noget problem at måle hjørner med prisme. [Kommunalteknisk Chefforening, 1999, s. 24] For at indmåle et punkt med reflektorfri teknik kræves frit udsyn til det punkt, som skal indmåles, hvorfor det i nogle tilfælde vil være nødvendigt at have en person til at signalere punktet. For eksempel er det ved skelmåling ofte ikke muligt at se direkte til skelrøret, så i dette tilfælde skal en person signalere punktet med et prisme eller andet, så der kan måles til det. Landinspektører anvender primært reflektorfrie totalstationer i forbindelse med landmåling, byfornyelsessager, bygningsrenovering, facaderenovering, beregning af etageareal, men totalstationen anvendes også med fordel ved indendørs opmåling af rum, hvor der ikke er krav om stor detaljeringsgrad. Derudover anvendes reflektorfrie totalstationer med fordel også ved indmåling af utilgængelige punker. Figur 3.6 viser en situation, hvor en reflektorfri totalstation er anvendt til at opmåle en utilgængelig tagkonstruktion. Dette ville have været en umulig opgave, hvis der kun var tale om en totalstation med elektrooptisk-udstyr, da det ikke ville være mu- Figur 3.6: Eksempel på indmåling af tagkontruktion uden bruge af prisme. ligt at placere et prisme under taget, jf. bilag 1. [ ] Nøjagtigheden ved reflektorfrie totalstationer afhænger af geometrien ved opmålingen, men der kan opnås nøjagtigheder på under 2 mm for enkeltpunkter ved opmåling, hvor geometrien er optimal og afstanden kort [ ]. Efterbehandlingen af data indsamlet med reflektorfri totalstation afhænger af det software, der er til rådighed. Der findes mange forskellige produkter på markedet. Derjer det sig om et program til indvendig 3D-opmåling indeholdende en integreret løsning til indsamling og efterbehandling af data, findes der imidlertid i Danmark kun Landmålergårdens program. Programmet kan imidlertid ikke umiddelbart benyttes, da der kræves en del kendskab til opmåling for at anvende programmet Sammenligning af metoder De tre opmålingsmetoder terrestrisk fotogrammetri, terrestrisk laserscanning og reflektorfri totalstation sammenlignes for at klarlægge hvilke fordele, der er ved de enkelte metoder. Det vil i den 12

19 forbindelse være interessant at sammenligne de forskellige metoder med hensyn til nøjagtighed og deres anvendelsesområder. De tre metoder bruges imidlertid ofte i forbindelse med forskellige typer opgaver. Reflektorfrie totalstationer anvendes typisk ved opgaver, hvor der ikke er krav om en omfattende detaljeringsgrad. Dette kan være opgaver, hvor overordnede konstruktioner skal indmåles, for eksempel ved opmåling til byfornyelsesprojekter. Terrestrisk laserscanning anvendes typisk ved opgaver, hvor der kræves en større detaljeringsgrad, for eksempel hvor der er krav om indmåling af ledningsføring og andre tekniske detaljer. Det er dog ikke muligt at opnå en detaljeringsgrad, hvor den enkelte mursten kan ses, men skift i konturer vil vise sig i punktskyen. Ved deformationsmåling af blandt andet buede konstruktioner såsom tunneller anvendes terrestrisk laserscanning med fordel. Opmålingen vil kræve så mange punkter, at det vil tage for lang tid at indmåle objektet med reflektorfri totalstation. Terrestrisk fotogrammetri er en meget billig og hurtig metode til at indsamle observationer. Yderligere indeholder billederne meget detaljerede oplysninger om det fotograferede objekt, og nøjagtigheden kan ligge på under 1 mm ved afstande under 15 meter. Detaljeringsgraden gør det muligt at se objekter helt ned på millimeter niveau. Efterbehandlingen af observationerne tager typisk længere tid ved terrestrisk fotogrammetri og terrestrisk laserscanning end ved reflektorfri totalstation. Til gengæld er resultatet en mere detaljeret model af det indmålte objekt. 3.4 Programmer til indvendig 3D-opmåling I dette projekt er udgangspunktet at arbejde med indvendig 3D-opmåling. Desværre er der ikke tid til at arbejde med både terrestrisk fotogrammetri, terrestrisk laserscanning og reflektorfri totalstation. Det vil tage alt for lang tid at sætte sig ind i alle tre emner, så der foretages en afgrænsning således, at der kun arbejdes med indvendig 3D-opmåling med reflektorfri totalstation. Indvendig 3D-opmåling med reflektorfri totalstation er et voksende felt set i lyset af, at flere og flere landinspektører anskaffer sig reflektorfrie totalstationer. Derimod er det kun få landinspektørfirmaer, der er repræsenteret, når der arbejdes med et integreret opmålingssystem, som både omfatter dataindsamling, databearbejdning og modellering. Alt afhængig af opmålingsopgaven er det ikke en videnskab at indsamle observationer i 3D med reflektorfri totalstation. Derimod kan databearbejdningen og modelleringen være vanskelig og tidskrævende, hvis der ikke er noget tilgængeligt software til at bearbejde data. Der er ikke mange programmer i Danmark, som kan håndtere indvendig 3D-opmåling med online modellering på bærbar computer. Det er kun Landmålergården i Køge, som har haft succes med et udvikle et samlet system, hvor både 13

20 dataindsamling, databearbejdning og modellering er integreret i ét program. Programmet er beskrevet herunder for at give et overblik over, hvorledes det fungerer Landmålergårdens program til reflektorfri 3D-opmåling I 1995 igangsatte Boligministeriet Projekt Renovering, som var et 3-årigt udviklingsprojekt. Projektet skulle bidrage til at fremme kvalitet, produktivitet, ressourcebevidsthed, eksport- og konkurrenceevne i den danske byggebranche. Som en del af Projekt Renovering blev byfornyelsesprojektet Projekt 207: Anvendelse af 3D-opmåling til byfornyelse iværksat i 1996 med støtte fra Boligministeriet. Projektet var et udviklings- og demonstrationsprojekt omkring 3D-opmåling af bygninger og konstruktioner. I forbindelse med projektet skulle der ske udvikling af konkrete og generelt anvendelige metoder, der skulle afprøves i en konkret byggesag. Projektet blev gennemført i perioden i et samarbejde med DTI Byggeri (Danmarks Tekniske Institut) og Landmålergården i Køge. Det program til 3D-opmåling, som Landmålergården i dag har udviklet, er et resultat af Projekt 207. [ ] Systemet består af en reflektorfri totalstation, et web-kamera og en bærbar computer. Totalstationen er forbundet til computeren via en ledning til computerens kommunikationsport. Computeren registrerer de observationer, som totalstationen indsamler. Observationerne til fladerne, lagres i en relationel Access database, som selve programmet læser data fra. Der måles til fladerne i objektet, og disse struktureres i prismer. Når alle flader i prismet er målt, skæres der afgrænsede polygoner i fladerne. De afgrænsede polygoner danner nu en 3D-model af det indmålte objekt. Programmet foretager fladeberegning og udjævning, og resultatet vises i en 3Dviewer af mærket Cortzona. Observatøren kan løbende følge med i genereringen af det objekt, som indmåles, og der kan til flader, der ikke er tilstrækkeligt godt bestemt, tilføjes supplerende målinger. En flade, hvortil der skal foretages supplerende målinger, kan markeres i 3D-vieweren, og programmet tilpasses derefter automatisk til at være klar til at modtage observationer til denne specifikke flade. Når målingen derefter foretages på totalstationen, lagres punktinformationen korrekt. Dette giver observatøren en stor fordel, da det er meget hurtigere og nemmere at orientere sig i modellen via 3D-vieweren, og tidskrævende ommålinger forebygges. Det er nemlig svært at overskue rumligheden og de mange flader. Ved større byggerier kan modellen bestå af over 2500 flader, jf. bilag 1. [Nørmølle, 2001, s. 361] Ved hjælp af web-kameraet kan der tages billeder fra de forskellige opstillinger. Dette kan være en hjælp ved efterbehandlingen af måledata og generering af det endelige produkt, som er en detaljeret og præcis 3D-model af det indmålte objekt. Programmet kan også udjævne det net, som typisk etableres i forbindelse med opmålingsprojekter. Programmet er således et robust og gennemtestet produkt, som stort set gør det muligt for én person at opmåle forholdsvis store konstruktioner. Figur 3.7 viser, hvorledes Landmålergårdens brugergrænse flade er bygget op. 14

21 Figur 3.7: Brugergrænsefladen i Landmålergårdens progam. 3.5 Sammenfatning på foranalyse I foranalysen er indvendig 3D-opmåling defineret som værende både indsamling og efterbehandling af data. Forskellige anvendelsesområder for indvendig 3D-opmåling er behandlet og en række registreringsmetoder for indvendig 3D-opmåling er beskrevet og sammenlignet, med henblik på anvendelsesområder, nøjagtighed og efterbehandling. Endelig har projektgruppen valgt at arbejde videre med reflektorfri totalstation, og Landmålergårdens program til indvendig 3Dopmåling er beskrevet. Det initierende problem ligger op til at arbejde med optimering og automatisering af indvendig 3D-opmåling. Valget af reflektorfri totalstation som fokus i projekt gør det muligt at arbejde med udvikling, herunder programmering, af et opmålingssystem. Landmålergården er det eneste firma i Danmark, som har udviklet et program til indvendig 3D-opmåling med reflektorfri totalstation. Ud fra interviewet med Søren Nørmølle har projektgruppen fået et indblik i, hvorledes et landmålingsprogram til indvendig 3D opmåling kan opbygges. I det følgende kapitel udarbejdes problemformuleringen for projektet. 15

22 4 Problemformulering I dette kapitel udarbejdes problemformuleringen, som skal danne baggrund for udarbejdelsen af opmålingssystemet. Først samles op på resultatet af foranalysen, derefter udarbejdes problemformuleringen, og indholdet af opmålingssystemet beskrives. Endelig foretages en afgrænsning i forhold til udviklingen af opmålingssystemet. 4.1 Resultat af foranalysen I foranalysen er der foretaget en afgrænsning således, at der arbejdes med optimering af indvendig 3D-opmåling med reflektorfri totalstation. I den forbindelse har Landmålergårdens opmålingsprogram til indvendig 3D-opmåling vækket projektgruppens interesse. Landmålergårdens program til indvendig 3D-opmåling er ikke udviklet til umiddelbart at kunne anvendes af andre landinspektørfirmaer. Det initierende problem lægger op til udvikling af et program til indvendig 3D-opmåling. Hovedformålet med projektet skal være at få automatiseret en række manuelle metoder, så indvendig 3D-opmåling med reflektorfri totalstation optimeres, og metoden gøres anvendelig for flest mulige landinspektører specielt set i lyset af, at flere og flere landinspektører anskaffer sig en reflektorfri totalstation. Foranalysen har resulteret i nedenstående problemformulering. 4.2 Endelig problemformulering Problemformuleringen lyder således: Hvorledes kan et system til indvendig opmåling ved hjælp af en reflektorfri totalstation udvikles til at indsamle og lagre observationer i 3D, foretage behandling og løbende kontrol af måledata, samt foretage en 3Dvisualisering af objektet? Problemformuleringen lægger op til, at der udvikles et opmålingssystem til indvendig 3D-opmåling, der kan håndtere observationer i tre dimensioner. Dette er en meget interessant opgave og rummer aspekter indenfor programmering og 3D-modellering, hvilket det ønskes at arbejde med. Dette kræver blandt andet kendskab til målemetoder, programmeringssprog og udjævning. Systemet skal gøre indvendig 3D-opmåling med reflektorfri totalstation lettere for brugerne af denne opmålingsmetode, blandt andet de privatpraktiserende landinspektører, og sammenkæde dataindsamling og efterbehandling. Det skal være muligt i marken løbende at følge opmålingen og genereringen af de opmålte objekter. Yderligere skal programmet være simpelt at anvende. 16

23 Systemet kan blandt andet anvendes ved opmålingsopgaver i forbindelse med ejerlejligheder og byfornyelsesprojekter. 4.3 Beskrivelse af projektgruppens opmålingssystem I dette afsnit beskrives indholdet af det fuldstændige opmålingssystem med de funktioner som projektgruppen forestiller sig, det endelige produkt skal indeholde. Der er altså tale om det ideelle opmålingssystem med alle funktioner og faciliteter. I det efterfølgende afsnit foretages en afgrænsning på grund af det tidsmæssige aspekt. Opmålingssystemet består af en reflektorfri totalstation og en bærbar computer. Totalstationen er direkte forbundet med computeren. Dataindsamlingen sker således on the fly, hvilket vil sige, at observationerne løbende lagres i computeren, og observatøren kan følge dataindsamlingen og umiddelbart betragte de indsamlede data. Beregningen foregår også løbende, så flader, der ikke er bestemt tilfredsstillende, kan suppleres med nye målinger med det samme. Dette er en stor fordel, da hovedparten af arbejdet kan færdiggøres i marken og fare for fejl i forbindelse med opmålingen mindskes. Der udvikles en kodetabel til totalstationen, som anvendes til at identificere de forskellige objekter. Observationerne lagres i en Access-database, som er lagringsmedie for hele programmet. Det vil sige, at de udjævnede flader også lagres her. I programmets grænseflade visualiseres observationerne, koordinaterne til de indmålte punkter og beregningsresultaterne. Efterhånden som fladerne indmåles, beregnes disse, og målingerne kontrolleres ved hjælp af fladeudjævning efter mindste kvadraters princip. Når fladerne er tilstrækkeligt nøjagtigt bestemt foretages beregning af hjørnekoordinater mellem fladerne, og modellen af objektet visualiseres i en 3D-viewer. 3D-vieweren kan visualisere modeller i VRML-formatet, som gør det er muligt at betragte modellerne fra forskellige vinkler. Inden opmålingen påbegyndes, er det yderligere muligt at vælge foruddefinerede skabeloner af objekterne i 3D-vieweren. Hvis observatøren skal opmåle et firkantet rum, er det muligt at udpege en skabelon af en firkant i 3D-vieweren. Observatøren kan således bedre følge med under opmålingen af siderne i rummet. Den flade, der ønskes indmålt, markeres, og programmet sender herefter automatisk koden for den flade, der indmåles, til totalstationen, så de efterfølgende observationer lagres korrekt. Der skal måles til minimum tre punkter på en flade for at definere denne. Observationerne og de beregnede koordinater fremgår af programmets brugergrænseflade. Når det fjerde punkt måles på en flade, foretager programmet fladeudjævning og visualiserer resultatet i form af residualer. Efterhånden som objektet indmåles, opdateres 3Dvieweren med de indmålte flader, så observatøren hele tiden kan følge med i, hvilke flader, der mangler at blive indmålt. 17

24 Programmet skal også kunne håndtere opmåling og udjævning af et fikspunktsnet, som typisk etableres for at kunne sammenknytte de forskellige opstillinger og endelig tilknytte målingerne til referencenettet, eksempelvis System 34. Programmet leverer flere outputs. De enkelte observationer og beregnede koordinater lagres i databasen og kan hentes herfra. Resultaterne fra fladeudjævningerne i form af residualer lagres ligeledes og kan bruges som dokumentation for overholdelse af en given nøjagtighed. Koordinater til hjørner for skæringerne mellem de forskellige flader lagres også og danner 3D-modellen af objektet. 3D-modellen skal kunne konverteres til en fil, som efterfølgende kan hentes ind i eksempelvis Autocad til efterbearbejdning. 4.4 Afgrænsning På grund af tidsmæssige årsager har det været nødvendigt at foretage afgrænsninger fra en del af ovenstående system. Afgrænsningen sker så der kun arbejdes med et lukket firkantet rum. Afgrænsningen er sket så de vigtigste emner, som for eksempel programmering, beregning og fladeudjævning stadig er indeholdt i projektet. Først opstilles de væsentligste afgrænsninger på punktform, derefter uddybes afgrænsningen. Programmet udvikles ikke, så det kan fungere on the fly. Det udviklede program skal ikke kunne tage højde for buede flader og vanskelige konstruktioner. Dataindsamlingen sker kun fra én opstilling Det udviklede program skal ikke kunne håndtere udendørs opmåling af objekter. Der udvikles ikke et program, der kan opmåle flere rum og knytte disse sammen. Observationerne lagres efter overførsel fra Pcmcia-kortet direkte i programmet og ikke i en ekstern database. Programmet skal ikke kunne håndtere fikspunktsnet omkring objektet, som skal opmåles. Totalstationen er ikke direkte forbundet med computeren og data overføres således ikke direkte on-line, men lagres off-line på et Pcmcia-kort. Da programmet ikke skal kunne håndtere flere opstillinger, arbejdes der ikke med at knytte observationer fra forskellige opstillinger til samme objekt sammen. Yderligere kan målingerne ikke tilknyttes referencenet ligesom sammenknytning af forskellige objekter relativt, ikke er muligt. Alt i alt betyder dette, at det udviklede program ikke indeholder den fleksibilitet, som er nødvendig, for blandt andet, at kunne anvendes af landinspektører. Det er imidlertid vigtigt at understrege, at programmet vil kunne udbygges med den nødvendige fleksibilitet, hvis der blot var mere tid til udviklingen af programmet. 18

25 4.5 Krav til tilpasset system Det program, som udvikles, skal helt overordnet være i stand til at indlæse en GSI-fil fra totalstationen, foretage behandling af måleresultaterne og danne en 3D-model, som præsenteres i en 3D-viewer. Programmet kan kun håndtere data indsamlet fra én opstilling med totalstation og kan kun opmåle et lukket firkantet rum. Der skal udarbejdes en kodetabel, så observationerne til fladerne lagres i GSI-filen efter en bestemt kodeprocedure. Programmet er efterfølgende i stand til at identificere til hvilke flader, de enkelte observationer er knyttet. Programmet beregner ud fra observationerne en flade, som udjævnes, hvis der er målt mere end tre punkter til denne. Når alle flader er bestemt, beregnes koordinater til hjørnepunkterne og en 3D-model af rummet dannes i en 3D-viewer. For at andre faggrupper kan få glæde af 3D-modellen, er det muligt at konvertere koordinaterne til rummets otte hjørner fra resultatfilen til en ny fil. Denne fil kan så anvendes i forbindelse med efterbehandling i blandt andet Autocad og Microstation. Udfra problemformuleringen og den afgrænsning, der er sket i forhold til det ideelle opmålingssystem, kan der nu arbejdes videre med udviklingen af selve opmålingssystemet. Først udarbejdes en kravspecifikation, som er en specificering og uddybning af de overordnede krav fra dette kapitel. Kravspecifikationen skal danne udgangspunkt for selve systemudviklingen. 19

26 5 Kravspecifikation Formålet med dette kapitel er at opstille de specifikke krav til opmålingssystemet, som skal danne udgangspunkt for systemudviklingen. Det er projektgruppen selv, der har fastsat disse krav. Landmålergårdens program har dog inspireret og dannet udgangspunkt for nogle af kravene. På baggrund af den tidsmæssige afgrænsning i problemformuleringen i forhold til det ideelle opmålingssystem, opstilles en række helt specifikke krav til opmålingssystemet. For at overskueliggøre kravene kategoriseres disse i to overordnede kravtyper. Henholdsvis krav til kodningsprocedure samt krav til selve opmålingsprogrammet. Opmålingssystemet består således af to dele, dels kodetabellen og dels opmålingsprogrammet. Kravene behandles i de følgende afsnit. Der er udarbejdet et appendiks til denne projektrapport. Appendiks A indeholder de matematiske forudsætninger for opmålingssystemet, herunder udledning af formler til fladeudjævning. Appendiks A indeholder alle relevante matematiske beregninger i forbindelse med udviklingen af opmålingssystemet, og der vil løbende blive henvist til dette. 5.1 Krav til kodningsprocedure Kravene til kodningsproceduren er udarbejdet, så den efterfølgende udvikling af opmålingssystemet lettes med hensyn til programmering af beregningsfunktioner. Kodningsproceduren skal sikre, at fladerne i rummet, gulv, loft og væggene, navngives ens ved de forskellige opmålinger. Yderligere skal det enkelte punkt på den enkelte flade nummereres ens fra gang til gang. Den udarbejdede kodningsprocedure skal sikre, at fladeberegningerne sker korrekt. Hvis kodningsproceduren ikke følges, risikeres, at den efterfølgende databearbejdning forløber forkert. Opmålingssystemet udvikles til udelukkende at kunne opmåle firkantede rum. I udarbejdelsen af kodetabellen tages der udgangspunkt i dette. Hvis opmålingssystemet skulle kunne opmåle femkantede eller buede rum, ville dette kræve en mere omfattende kodetabel og ville stille flere krav til selve opmålingssystemet. Det vigtigste formål med kodetabellen er at holde styr på, hvilke flader de forskellige observationer tilhører. Derudover skal kodetabellen være nem at følge under opmålingen. Det er vigtigt, at kodetabellen ikke er vanskelig at anvende. Dette vil resultere i, at der opstår fejl ved kodningen af observationerne, og et omfattende behov for efterbearbejdning af observationerne vil opstå. Ved opmåling med totalstation er det muligt at skifte objektkode og punktnummer ved indmålingen af hvert punkt. Der kan anvendes både numeriske tegn og alfanumeriske tegn. For at gøre kodningsproceduren så simpel som mulig vælges at anvende udelukkende numeriske tegn. Kodetabellen er opbygget udfra disse overvejelser og fremgår af figur