"'8
Eerste-orde
overgangswaterpassingen
met slagen van meer
dan een kilometer
Software
INVAR baak
-
153
152
-
151
150 T
149 9
148
-
147
146
-
145
144
143
142
Veldtest
k- mmitt/. M\ME£
Fig. 3. Richtmerken voor respectievelijk 300, 600,
900 en 1200 meter.
De methode is sindsdien succesvol toege
past op navigatie-instrumenten, microme
ters en kruisdraden voor theodolieten en
richtmerken in gebruik bij optical tooling
[Hilster, 2010; Deumlich en Staiger, 2002;
McGrae, 1966]. Door middel van beeldver
werking, in een speciaal hiervoor ontwik
kelde applicatie,
wordt vervolgens
de relatieve positie
van de kruisdraad
ten opzichte van het
richtmerk bepaald.
De camera levert afbeeldingen op die
bestaan uit een regelmatig grid van
beeldpunten of pixels. Het detecteren van
de kruisdraad en richtmerk gebeurt door
het combineren van intensiteiten van
naast elkaar liggende pixels. De horizon
tale lijnen van de kruisdraad en richtmerk
steken daarbij tegen de achtergrond af
door een constante intensiteit (zie figuur
4), waarbij de piek bepaald wordt door
middel van een tweede-orde polynoom
kleinste kwadraten algoritme.
L
Fig. 4. Kruisdraad- (in rode rechthoeken) en
richtmerkdetectie (gele rechthoeken). De Wild N3
heefteen omgekeerd beeld.
Tests hebben aangetoond dat op deze
manier, afhankelijk van de waarnemings-
of integratietijd (zie verderop), een
betrouwbare detectie met een verhou
ding van 1:2.000 -1:20.000 tot de hart-op-
hart afstand van het richtmerk haalbaar
is. Deze hart-op-hart afstand is afhankelijk
van de vergrotingsfactor van de camera
instrument combinatie en is voor de Wild
N3 circa 350mm bij een afstand tussen
instrumenten richtmerk van één kilome
ter. Het detectieniveau in verticale richting
komt dan op 0.18mm of beter.
De applicatie is ontwikkeld in Java en
verzamelt en verwerkt de ruwe beelden
van de camera continu (zie figuur 4). De
combinatie van ondulatie en lineaire
beeldopbouw van de camera zorgt
echter voor vervormingen, waardoor het
niet mogelijk zou zijn ieder beeld apart
betrouwbaar te analyseren. Dit is opgelost
door de ruwe beel
den van de camera
door middel van
een voortschrij
dend gemiddelde
algoritme (RMA-
algorithm) bij
elkaar op te tellen (image stacking). Deze
methode is analoog aan de werkwijze van
digitale waterpasinstrumenten zoals de
Leica NA3003, waarbij dit over tijd mid
delen bekend staat als integreren. De inte
gratietijd bij de NA3003 is tot 10 seconden
instelbaar. Hoe hoger de integratietijd,
hoe lager de standaardafwijkingen, maar
hoe langer het duurt om een waarneming
te doen. De nu ontwikkelde applicatie
maakt gebruik van een soortgelijke algo
ritme, waarbij de integratietijd naar wens
ingesteld kan worden tot maximaal 120
seconden. De beelden worden daarbij met
een frequentie van 5Hz opgenomen, zodat
dit gelijk staat aan 600 beelden. Aange
zien het een voortschrijdend algoritme
betreft, is het mogelijk met dezelfde fre
quentie als de opname de berekeningen
te doen en de resultaten ervan te tonen.
Een client-server verbinding via mobiel
internet garandeert synchrone opname,
ongeacht de afstand tussen de instrumen
ten. Een web-based applicatie verwerkt de
ingewonnen gegevens, zodat de resulta
ten binnen enkele minuten na afloop van
de meting bekend zijn en eventueel met
de klant of andere waarnemers gedeeld
kunnen worden.
Voor het bepalen van de vizierlijnhoogtes
wordt gebruik gemaakt van INVAR baken.
Doordat het beeldveld omgekeerd even
redig is met de vergrotingsfactor is deze
gereduceerd tot circa 5cm op 10 meter
afstand. Hedendaagse digitale instrumen
ten hebben ten minste 30 centimeter van
een barcode-baak nodig om een vizier
lijnhoogte te kunnen bepalen. Voor de
huidige ontwikkeling zou dit betekenen
dat de afstand tussen instrument en baak
ten minste 50 meter zou moeten zijn.
Ondulatie zou dan een te grote rol kunnen
gaan spelen en dus is er voor gekozen een
nieuw type barcode-baak te ontwikkelen
op basis van een analoge INVAR baak.
Deze baak werd voorzien van individuele
barcodes bij elke deelstreep, die de waar
den van die deelstrepen in hele centi
meters vertegenwoordigen (zie figuur 5).
Bovendien werden, ter verificatie van de
barcodes, numerieke waarden in een klein
font aan de baak toegevoegd. De software
ziet de centimeterverdelingen als richt
merken met een hart-op-hart afstand van
één centimeter en detecteert ze met een
nauwkeurigheid van circa 0.005 millimeter
op afstanden van 6 tot 20 meter.
1
m
f
I
Fig. 5. De voor deze toepassing ontwikkelde INVAR
barcode baak.
Op 16 september 2011 is in het bijzijn
van bovengenoemde personen en Jan
van der Sluijs (senior landmeter van de
NAM, aldaar o.a. verantwoordelijk voor de
overgangswaterpassingen) een veldtest
uitgevoerd in IJmuiden (zie figuur 6). De
opzet bestond uit een waterpassing vanuit
het midden, bestaande uit twee zijden van
ieder 900 meter die tezamen een overgang
van 1,8 kilometer vormden. In plaats van
de zijden in eikaars verlengde te nemen, is
besloten ze evenwijdig en over hetzelfde
traject te kiezen. Hierdoor stonden de
18 Geo-lnfo 2012-2
