Bestämmelse av orienteringsfelet samt töjningsanalys vid övervakning av deformationer: Simulerad jämförelse mellan totalstation, terrester fotogrammetri och tiltmätare
2025 (Swedish)Independent thesis Advanced level (professional degree), 20 credits / 30 HE credits
Student thesis
Sustainable development
The essay/thesis is partially on sustainable development according to the University's criteria
Abstract [sv]
För att säkerställa byggnaders och infrastrukturers säkerhet och långsiktiga hållbarhet krävs regelbundna inspektioner av deras strukturella tillstånd. Deformationer, såsom förflyttningar och rotationer i konstruktioner som dammar, broar, stödmurar och höghus, kan orsakas av förändringar i grundvattennivåer, extremväder, tektonisk aktivitet och belastningar från vind eller konstruktionens egen vikt. Dessa risker gör kontinuerlig övervakning avgörande för säkerhet och hållbarhet.
Deformationsdata kan inhämtas med geodetiska och icke-geodetiska tekniker. Traditionella geodetiska metoder, såsom totalstation och GNSS, används ofta. Även terrester laserskanning och fotogrammetri tillämpas. Terrester fotogrammetri har föreslagits som ett kostnadseffektivt alternativ med något lägre noggrannhet än totalstation. Rotationer/lutningsförändringar mäts traditionellt med tiltmätare. Genom att integrera geodetiska och icke-geodetiska system minskar beroendet av enskilda mätinstrument och man kan kombinera två olika system för att dra fördelar av deras styrkor i en heltäckande bild av deformation.
För att kombinera systemen behövde orienteringsfelet bestämmas vilket var målet i denna studie. Totalstation används som standardmetod för längd- och vinkelmätning, medan fotogrammetri agerade som ett ekonomiskt alternativ. Den icke-geodetiska metoden representeras av en triaxiell tiltmätare från Senceive, som användes för att övervaka en simulerad deformation i laboratoriemiljö.
En simulerad rotation tillämpades på en monteringsvägg, där deformationer mättes med totalstation, fotogrammetri och tiltmätare vid två epoker. Huvudsyftet var att undersöka fotogrammetrins förmåga att bestämma orienteringsfel jämfört med totalstation. Ett delsyfte var att analysera hur förflyttnings-, töjnings- och orienteringsparametrar påverkades av den simulerade rörelsen.
Systemkompatibilitet bedömdes genom att beräkna lutningar från totalstations- och fotogrammetridata, som jämfördes med tiltmätarens data. Orienteringsfel kunde identifieras för båda geodetiska metoderna, med vinkelavvikelser på 0–13 bågsekunder. Förflyttningsvektorer varierade från cirka 45 mm längst ner till 100 mm högst upp på väggen. Töjnings- och orienteringsparametrar beräknades med punktvisa utjämningsekvationer. Analysen visade att normaltöjningen längs y-axeln var störst, och att orienteringen i - -planet avvek tydligt.
Abstract [en]
To ensure the safety and long-term durability of buildings and infrastructure, regular inspections of structural condition are essential. Deformations such as displacements and rotations in structures like dams, bridges, retaining walls, and high-rise buildings can result from changes in groundwater levels, extreme weather, tectonic activity, or loads from wind and the structure’s own weight. These risks highlight the importance of continuous monitoring for both safety and sustainability.
Deformation data can be obtained using both geodetic and non-geodetic techniques. Traditional geodetic methods, such as total station and GNSS, are commonly used. More recently, terrestrial laser scanning and photogrammetry have also been applied. Terrestrial photogrammetry has been proposed as a cost-effective alternative, though it offers slightly lower accuracy than total station measurements. Rotations/tilts is traditionally measured using tiltmeters. Both geodetic and non-geodetic systems have their advantages and limitations. By integrating them, reliance on a single system is avoided, and the strengths of each can be combined to achieve a more comprehensive understanding of deformation.
To integrate geodetic and non-geodetic systems, it is necessary to determine the misalignment which is this study’s main objective. In geodetic practice, total station measurements are the standard for distance and angle determination, while photogrammetry offers a more economical alternative. The non-geodetic representation is a triaxial tilt sensor/tiltmeter from Senceive, used to monitor a predetermined deformation in a controlled laboratory setting.
A simulated rotation was applied to a mounting board, and deformations were measured using total station, photogrammetry, and tiltmeter at two epochs. The primary aim was to assess photogrammetry’s ability to determine the misalignment in comparison with total station measurements. A secondary aim was to perform strain analysis to evaluate how the displacement, strain, and orientation parameters were affected after the simulated movement of the board.
System compatibility was evaluated by calculating tilts from total station and photogrammetric data and comparing them with those derived from the tiltmeter. Misalignment was identified for both geodetic methods, with angular discrepancies ranging from 0 to 13 arcseconds. Displacement vector lengths ranged from about 45 mm at the bottom of the board to roughly 100 mm at the top. Strain and orientation parameters were computed using point-based adjustment equations. A comparative analysis showed that the normal strain along the y-axis was the largest and that the orientation along the - plane was clearly distinct.
Place, publisher, year, edition, pages
2025. , p. 50
Keywords [en]
Tiltmeter, Deformation monitoring, Photogrammetry, Structural Health Monitoring, Strain analysis, Total station
Keywords [sv]
Tiltmeter, Deformationsövervakning, Fotogrammetri, Strukturell hälsoövervakning, Töjningsanalys, Totalstation
National Category
Civil Engineering
Identifiers
URN: urn:nbn:se:hig:diva-47956OAI: oai:DiVA.org:hig-47956DiVA, id: diva2:1983435
Educational program
Master of Science in Engineering with specialisation Geospatial data and Positioning Technology
Supervisors
Examiners
2025-07-112025-07-102025-10-02Bibliographically approved