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Sitzungsübersicht
Sitzung
Statisches u. kinematisches Laserscanning
Zeit:
Mittwoch, 02.02.2022:
15:45 - 17:15

Chair der Sitzung: Heinz Runne, Hochschule Anhalt

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Präsentationen

Praxis moderner Prüfverfahren für Terrestrische Laserscanner

David Denker, Alexander Thiel, Karin Gernet, Christin Weickert, Fredie Kern

Hochschule Mainz, Deutschland

Der Beitrag berichtet über die Erfahrungen und Ergebnisse, die bei der Prüfung von fünf verschiedenen Terrestrischen Laserscannern (Leica P20, Leica P40 und drei baugleiche Leica RTC360) im Rahmen einer Projektarbeit im Masterstudiengang Geoinformatik und Vermessung an der Hochschule Mainz erzielt wurden.

Die Scanner wurden nach zwei Prüfverfahren hinsichtlich ihrer GebrauchstauglichkeitEinsatzfähigkeit untersucht. Zum einen regelmäßig einmal bis zweimal pro Woche mit dem Feldprüfverfahren (full test procedure) nach ISO 17123-9 (Field procedures for testing geodetic and surveying instruments) und zum anderen mehrmals mit einer Prüfung in einem speziell eingerichteten 3D-Referenzpunktfeld unter Laborbedingungen.

Das Feldprüfverfahren hat den Anspruch einfach und schnell durchführbar, leicht auswertbar, einfach in der Ergebnisanalyse zu sein und die Wiederholgenauigkeit eines Scanners nebst Ausrüstung zu bestimmen und zu bewerten. Es ist aber beschränkt auf Aussagen hinsichtlich additiv wirkender systematischer Abweichungen in der Streckenmessung und systematischer Winkelabweichungen des Achssystems der Scanner. Da es gänzlich unabhängig ist von jeglichen Referenzen (Sollstrecken bzw. Sollkoordinaten) sind skalierend wirkende Systematiken sowie weitergehende Verzerrungen nicht wirksam auf das Prüfergebnis. Mit der Prüfung in einem 3D-Referenzpunktfeld sind dererlei Aussagen möglich und es können einfache Leistungsparameter wie z.B. die Abstandsabweichung bestimmt werden; mit dem vermeintlichen Nachteil des höheren Aufwandes.

Aus den umfangreichen Messungen konnten Messreihen gewonnen werden, die Aussagen zulassen zum Aufwand und der Zuverlässigkeit der Prüfverfahren – also dem Aufwand-Nutzen-Verhältnis – , zum zeitlichen Verhalten der Scanner sowie den Variationen zwischen seriengleichen Scannern.

Eingesetzt wurde die herstellereigene Software Cyclone sowie ergänzend eigene Matlab-Skripte (Open Source) zur teilautomatisierten Auswertung und Berichterstellung.

Der Beitrag schließt mit Empfehlungen für die Praxis.



Fehlerbudget von Ergebnissen der 3D Vermessung mit Laserscanning

Lars Sörensen

Scan3D GmbH, Deutschland

Im Verlauf eines Bestandsaufmaßes mittel 3D Laserscanning ergeben sich unterschiedliche Fehler und Abweichungen. Diese setzen sich zusammen aus den systematischen Fehlern der verwendeten Sensoren, den Fehlern der Kalibrierung, den Resultaten der Orientierung, Ausgleichung und Transformation ins Zielkoordinatensystem. Hiermit betrachen wir erst die Fehler der resultierenden Gesamtpunktwolken. Doch was passiert bei der weitergehenden Auswertung?

Jegliche Weiterverarbeitung in CAD-Software bedarf einer Interpretation der vorliegenden Vermessungdaten. Es erfolgt immer eine Generaliserung auf Grundlage der Fülle an Informationen. Unterschiedliche Verfahren in der Datenauswertung führen zu weiteren Abweichungen des endgültigen Vermessungsproduktes von der Realität.

Und woran es in der Regel fehlt ist eine systematische Beschreibung der Qualität der Ergebnisse. Digitalen Daten wird in der Regel geglaubt, ohne dass deren geometrische oder semantische Qualität hinterfragt und qualifiziert dokumentiert wird.

In meinem Vortrag möchte ich die resultierenden Fehler vom 3D Scan bis zum endgültigen Produkt untersuchen und darstellen.



Synergetische Nutzung von statischen und kinematischen Laserscans

Frank Gielsdorf1, Benjamin Rabisch2, Daniel Wujanz1, Eric Bergholz2, Christian Clemen3

1technet GmbH, Deutschland; 2Laserscanning Europe GmbH; 3Hochschule für Technik und Wirtschaft Dresden

Kinematische Messsysteme werden im Vergleich zu statischen Scannern in der Praxis gerne per se als wirtschaftlicher angesehen. Die Frage der Wirtschaftlichkeit ist jedoch direkt mit der zu erreichenden Genauigkeit verbunden und kann folglich nicht mit einem reinen Vergleich der Messgeschwindigkeit beantwortet werden. In der Praxis werden Scannetze, je nach Genauigkeitsanforderung, z.B. mit tachymetrischen Anschlusspunkten, stabilisiert. Die benötigte Anzahl dieser Punkte hat somit einen wesentlichen Anteil am wirtschaftlichen Erfolg eines Scanningprojekts und darüber hinaus, welches Messsystem für ein bestimmtes Projekt am geeignetsten ist.

Für diesen möglichen Beitrag wurde die Mensa der HTW Dresden mit Tachymetrie als auch statischen und kinematischen Laserscannern erfasst. Als geometrische Referenz wurde zunächst ein Tachymeternetz mit übergeordneter Genauigkeit angelegt. Die erhobenen Daten wurden anschließend in verschiedenen Messkonfigurationen ausgewertet und schließlich unter Annahme unterschiedlicher Genauigkeitsanforderungen wirtschaftlich bewertet.

Neben der separaten Auswertung der Daten wird ein neuer Algorithmus vorgestellt, der eine synergetische Nutzung von statischen und kinematischen Laserscans ermöglicht. Dazu werden zunächst kinematisch erfasste Punktwolken in quasi-statische Scans umgewandelt. Dies wird durch Aufteilung der ursprünglichen Daten in Bereiche erreicht, in denen davon ausgegangen wird, dass die unvermeidbare Drift der Trajektorie, vernachlässigbar klein ist. Diese Vorgehensweise ermöglicht die kombinierte Ausgleichung von Tachymetrie als auch statischen und kinematischen Scans. Im Vergleich zu einer herkömmlichen Registrierung wird die innere Geometrie der kinematischen Scans an die der statischen Punktwolken angepasst, so dass auftretende Widersprüche minimiert werden.



Scannen um die Ecke - Wie geht das denn?

Thomas Martienßen

TU Bergakademie Freiberg, Deutschland

Der Beitrag beschäftigt sich mit einer der Schwächen des Laserscannings – der Entstehung von Artefakten in den Punktwolken, wenn der Scanner reflektierende oder spiegelnde Oberflächen überstreicht.

Muss dies aber immer von Nachteil sein? Diesen Nachteil in einen Vorteil zu wandeln, ist der Kern der Idee des „Scannen um die Ecke“!

Der Beitrag soll zeigen, wie das Spiegelbild von Objekten aktiv dazu genutzt werden kann, um 3D-Objekte ergänzend oder vollständig von einer einzigen Scannerposition aus zu erfassen. Erläutert werden das methodische Vorgehen und die grundsätzliche Arbeitsweise an einigen Beispielen, die mit einem Laserscanner VZ400i von RIEGL aufgenommen wurden.



 
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