Assessment of Handheld LiDAR Sensors and their Suitability for Topographic Applications

Linked Agent
Dahman, Nidal , Thesis advisor
Date Issued
2023
Language
English
Extent
[3], 81, [20] pages
Place of institution
Sakhir, Bahrain
Thesis Type
Thesis (Master)
Institution
UNIVERSITY OF BAHRAIN ,College of Engineering ,Department of Civil Engineering
English Abstract
Abstract : This thesis investigates the performance and capabilities of the HCD LiDAR scanner for topographic surveying applications. The study employed a methodology for data collection, processing, and analysis using specialized software tools, including Civil 3D, Cloud Compare. The results of the volumetric survey revealed that the HCD LIDAR scanner marked 0.631% of error when compared to the Leica Scan Station P20 scanner and 0.223% when compared to Leica GS18 T GNSS RTK data, indicating a high level of precision and accuracy in the measurements. Additionally, the HCD LiDAR scanner demonstrated its ability to perform a wide range of topographic applications, including creating contour maps, profile views, and DEM models with custom grid size. The study also employed C2C and M3C2 algorithms to evaluate the accuracy of the data collected, with the results showing a high level of accuracy which marked a standard deviation of 0.413 m and 0.417 m in the x and y axis coordinates respectively; and a relatively fair accuracy in the z axes coordinates with a standard deviation of 0.076 m in the z axes coordinates, as well as an overall absolute distance that indicates 90% of the data is below 0.148m of error. This study also assessed the distance relative accuracy of the HCD LIDAR scans, considering both single scans and combined scans. The results showed that the accuracy of distances in single scans was 0.078 m, while the accuracy of distance from the combined scans was 0.083 m. These findings indicate the reliable connectivity of combined scans and encourages future research studies in covering larger area by making use of HCD LiDAR technology. In conclusion, the findings of this thesis have important implications for various applications, including land surveying, infrastructure development, and environmental monitoring. Furthermore, the study provides recommendations for future research and practical applications, including further research on the performance of the HCD LiDAR scanner and other emerging technologies, the development of software tools and applications, and ongoing training and education for practitioners and researchers. Overall, this thesis contributes to a better understanding of the capabilities and limitations of the HCD LIDAR scanner for topographic surveys, providing valuable information for various fields and applications.
Arabic Abstract
الملخص :

تقيم هذه الرسالة العلمية أداء وقدرات تقنية ال LIDAR ماسح ثلاثي الأبعاد في الهواتف المحمولة لتطبيقات المساحة التوبوغرافية. استخدمت الدراسة منهجية لجمع ومعالجة وتحليل البيانات باستخدام أدوات برمجية متخصصة، بما في ذلك برنامج Civil 3D و برنامج Cloud Compare. أظهرت نتائج تجارب المسح الحجمي أن ماسح ال LIDAR في الهواتف المحمولة سجل نسبة خطأ قدرها 0.631% مقارنة بماسح الليزر الاحتراقي Scan Station P20 من شركة Leica و 0.22% مقارنة ببيانات Leica GS18 GNSS RTK، مما يشير إلى مستوى عال من الدقة والموثوقية في القياسات. بالإضافة إلى ذلك، أظهر ماسح ال LIDAR في الهواتف المحمولة قدرته على أداء مجموعة واسعة من التطبيقات التوبوغرافية، بما في ذلك إنشاء خرائط الانحدار التوبوغرافية Contour Maps، والمقطع الطولي Profile View ، ونماذج المناسيب الرقمية ال DEM استخدمت الدراسة أيضًا خوارزميات C2C و MBC2 لتقييم دقة البيانات، وأظهرت النتائج مستوى عال من الدقة حيث بلغ الانحراف المعياري 0.413 مترا و 0.417 مترًا في إحداثيات المحورين الأفقيين X و Y على التوالي؛ ودقة جيدة نسبيًا في إحداثيات المحور الرأسي 2 بانحراف معياري بلغ 0.076 متر في إحداثيات المحور الرأسي 2 ، بالإضافة إلى المسافة المطلقة الكلية التي تشير إلى أن 90% من البيانات تكون أقل من 0.148 مترا من الخطأ المحتمل. قيمت هذه الدراسة أيضًا دقة المسافة النسبية لمسحات ال LiDAR في الهواتف المحمولة باعتبار المسحات الفردية والمسحات المجمعة أظهرت النتائج أن دقة المسافة في المسحات الفردية كانت 0.078 مترا مربعا، بينما كانت دقة المسافة في المسحات المجمعة 0.083 مترًا. تشير هذه النتائج إلى ارتفاع الموثوقية للمسحات المجمعة وتشجع إجراء بحوث مستقبلية لتغطية مساحات أكبر باستخدام تكنولوجيا مسح ال LIDAR في الهواتف المحمولة. في الختام، تحمل نتائج هذه الرسالة العلمية آثارًا هامة على تطبيقات مختلفة، بما في ذلك المساحة الأرضية، وتطوير البنية التحتية، ومراقبة البيئة. علاوة على ذلك، تقدم الدراسة توصيات للبحوث المستقبلية والتطبيقات العملية، بما في ذلك المزيد من البحوث حول أداء ماسح ال LIDAR في الهواتف المحمولة وتكنولوجيات أخرى ناشئة، وتطوير أدوات وتطبيقات برمجية، والتدريب والتعليم المستمر للممارسين والباحثين بشكل عام، تساهم هذه الرسالة العلمية في فهم أفضل لقدرات وقيود ماسح ال LIDAR ثلاثي الأبعاد في
الهواتف المحمولة للمسوحات التوبوغرافية، وتوفر معلومات قيمة لمجالات وتطبيقات متنوعة.
Note
Titel on cover :
تقيم أداء تقنية ال LiDAR في الاجهزة المحمولة لتطبيقات المساحة التبوغرافية