3D-Scanner und Fotogrammetrie in der Forensik

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1 3D-Unfallaufnahmeverfahren 3D-Scanner und Fotogrammetrie in der Forensik an entsprechende Gutachten laufend gestiegen. Die modernen Verfahren zur Dokumentation eines Ereignisortes helfen mit, diesen Anforderungen zu genügen. Von Jörg Arnold, dipl.phys.ethz, Wissenschaftlicher Dienst, Stadtpolizei Zürich und Marcel Braun, Unfalltechnischer Dienst, Stadtpolizei Zürich Jeder Verkehrsunfall ist einzigartig und stellt für die ausrückenden Einsatzkräfte eine neue Herausforderung dar. Retten, allenfalls Löschen, Bergen und die Sicherung der Unfallstelle haben absolute Priorität. Noch in dieser ersten Interventionsphase beginnt mit der Spurensicherung die Untersuchung des Ereignisses. Häufig gehört auch eine Rekonstruktion des Unfallablaufes dazu sei es zur Beantwortung der Schuldfrage, sei es zur Eruierung der Unfallursache, sei es zur Prävention. Spurenkundliche Grundlage der Unfallrekonstruktion ist die Spurensicherung. Es gilt, möglichst umfassend die vorhandenen Spuren und Spurenbilder zu finden, zu dokumentieren und zu sichern. Visualisierung der Resultate Für den Gutachter eröffnen sich neue Möglichkeiten, seine Resultate darzustellen. Die Resultate werden so für den interessierten Laien nachvollziehbar. In diesem Beitrag stellen wir die verschiedenen 3D-Scanner vor, die der Wissenschaftliche Dienst (WD) und der Unfalltechnische Dienst (UTD) der Stadtpolizei Zürich in der interdisziplinären Fallarbeit getestet hat. Wir versuchen, die neuen Möglichkeiten der modernen fotogrammetrischen Technologien und des 3D-Scannens bekannt zu machen. Bei Kriminalfällen gilt es ebenfalls, neben der klassischen Spurensicherung den Tatort und die Situationsspuren möglichst umfassend und im Gesamtkontext zu dokumentieren. Dabei gewinnt die 3D-Vermessung immer mehr an Bedeutung, da für die juristische Beurteilung einer Straftat der Tatablauf von eminenter Wichtigkeit ist. Eines der Resultate lautet: Es gibt ihn nicht, den Scanner der alle Aufgaben lösen kann. Aber: Alle fotogrammetrischen Technologien und das 3D-Scannen können beliebig kombiniert werden und damit lassen sich (nahezu) alle Problemstellungen lösen. Stereofotogrammetrie seit 1933, Mehrbildfotogrammetrie ab 1989: Bei der Stereokamera sind zwei kalibrierte Messkameras auf einer fixen Basis und in einem bekannten Winkel zueinander montiert. Pro Aufnahme entsteht ein Bildpaar, dessen Bezugssystem vollständig definiert ist. Da pro Belichtung ein Bildpaar erzeugt wird, ist die Stereokamera speziell nachts sehr effizient. Neue Möglichkeiten und Bedürfnisse Sowohl in der Kriminaltechnik wie in der Unfalltechnik sind die Anforderungen der Untersuchungsbehörden an die Rekonstruktion und Streifenlicht-Optometrie Das System ATOS II von GOM erlaubt es, sowohl sehr kleine Objekte als auch ganze Fahrzeuge mit einer sehr hohen räumlichen Auflösung 3D zu scannen. Dies ermöglicht der Kriminaltechnik und der Unfalltechnik dreidimensionale Objekte mit großer Präzision festzuhalten. 3D-LASER-Scanner (Pulslaufzeit-Verfahren) Im Bergbau und in der Architektur resp. dem Denkmalschutz werden seit einigen Jahren 3D-LASER- Scanner mit dem Pulslaufzeit-Ver- 108 POLIZEI-heute 3/07

2 fahren eingesetzt. Diese Systeme können Objekte bis zu 300 m und mehr Entfernung in einer Messung erfassen. Je nach Gerät und Auflösung dauert ein Scan bis zu 45 Minuten. Durch die hohe Reichweite können auch sehr ausgedehnte Unfallstellen einfach aufgenommen werden. Streifenlicht-Optometrie in der Kriminaltechnik Das System ATOS II und neu ATOS III kann je nach gewählter Basis mit einer räumlichen Auflösung von Mikrometern bis Millimetern 3D-scannen. 3D-LASER-Scanner (Phasenvergleichs-Verfahren) Seit kurzem sind 3D-LASER-Scanner mit dem Phasenvergleichs- Verfahren erhältlich. Diese Systeme können Objekte bis zu 50 m und mehr Entfernung in einer Messung erfassen. Je nach Gerät und Auflösung dauert ein Scan bis zu 5 Minuten. Durch die hohe Aufnahmegeschwindigkeit und die kurze Minimalentfernung, bei der bereits gescannt werden kann, können sowohl Unfallstellen wie auch Fahrzeuge sehr rasch und einfach aufgenommen werden. 3D-Fotogrammetrie-System TriTop Ein Teil des ganzen 3D-Scannersystems von GOM ist das 3D- Mehrbildfotogrammetrie-Modul Tritop, mit dem Mehrfach-Scans zusammengesetzt werden können. 3D-LASER-Scanner von ZF Der 3D-LASER-Scanner von ZF (Phasenvergleichs- Verfahren) ist seit Anfang 2006 durch die Stadtpolizei Zürich gemietet. Bei optimalen Verhältnissen können Objekte bis zu 50 m Distanz in einer Messung erfasst werden. Wegen der hohen Aufnahmegeschwindigkeit und der kurzen Minimalentfernung, bei der bereits gescannt werden kann, setzen wir den 3D- LASER-Scanner sowohl für die Erfassung von Unfallstellen wie auch von Fahrzeugen ein. Aufgrund der hervorragenden räumlichen Auflösung des ATOS II Systems können auch sehr kleine Strukturen und Formspurenbilder gescannt werden. Je nach Fall und Fragestellung kann es sehr hilfreich sein, aus dem Innern eines Objekts auf die Spuren an der Oberfläche zu schauen. Für die Dokumentation von Blutspurenbildern und deren Interpretation werden Tachymeter eingesetzt, um die räumliche Verteilung von Blutspuren zu vermessen. Wir möchten uns an dieser Stelle für die ausgezeichnete Zusammenarbeit mit den übrigen Mitarbeitern des Unfalltechnischen Dienstes der Stadtpolizei Zürich und des Wissenschaftlichen Dienstes der Stadtpolizei Zürich bedanken. POLIZEI-heute 3/07 109

3 Rekonstruktion eines Unfalles auf der A52 vom 11. Juli 2006 Die interdisziplinäre Zusammenarbeit des Wissenschaftlichen Dienstes (WD), des Unfalltechnischen Dienstes (UTD) der Stadtpolizei Zürich, des Verkehrszugs Hinwil (RSO-VZH), des Unfallfotodienstes (UFD) sowie der Technischen Kontrolle (TVZ-TK) der Kantonspolizei Zürich im Auftrag der Staatsanwaltschaft See/Oberland führte zur Klärung der Unfallursache. Unfallhergang A52 (6 Personenwagen, 6 Todesopfer, 4 Verletzte) Die kriminaltechnische Untersuchung der Kontaktspuren, die Anwendung der verfügbaren fotogrammetrischen Technologien und des 3D-Scannens sowie die Unfallanalyse basierend auf den Gesetzen der klassischen Physik liefern folgendes Resultat: Aus unbekannten Gründen geriet der auf dem Überholstreifen Richtung Hinwil fahrende Mitsubishi Sigma nach rechts auf den Normalstreifen und kollidierte in einem spitzen Winkel mit seiner rechten Fahrzeugseite (Vorderrad) mit der linken Fahrzeugseite (Hinterrad) des etwas langsamer auf dem Normalstreifen in dieselbe Richtung fahrenden Ford Ka. Gemäss dem Spurverlauf auf der Fahrbahn waren der Mitsubishi und der Ford nach dem ersten Kontakt eine kurze Strecke ohne gegenseitigen Kontakt unterwegs. Danach gelangte die linke Seite/ Front des Ford wieder in den Fahrweg des Mitsubishi und die zwei Fahrzeuge verkeilten sich im Bereich der Beifahrertür-Vorderkante des Mitsubishi und der Kotflügelhinterkante (links) des Ford. Sie blieben in diesem Zustand bis zur Kollision mit dem auf dem Überholstreifen Richtung Zürich entgegenkommenden Audi. Dabei kollidierte die Fahrzeugfront des Mitsubishi zuerst und die Fahrzeugfront des Ford (Sekundenbruchteile) später mit der Front des Audi (Hauptkollision). Bei der auf dem Überholstreifen der Fahrbahn Richtung Zürich erfolgten Hauptkollision wurde der Mitsubishi Sigma durch den Anprall des Audi (und des Ford) fast gestoppt und in eine Drehung im Uhrzeigersinn versetzt. Dadurch geriet der Kotflügel hinten links des Mitsubishi in den Fahrweg des auf dem Normalstreifen Richtung Zürich fahrenden Subaru Justy. Der Subaru Justy prallte mit seiner Front gegen den Kotflügel hinten links des Mitsubishi. Dadurch wurde die Uhrzeigersinn-Drehrichtung des Mitsubishi unvermittelt in eine Drehung im Gegen-Uhrzeigersinn geändert. Der hinter dem Subaru Justy auf dem Normalstreifen herfahrende Subaru Impreza prallte anschliessend mit seiner linken Front gegen den A-Säulen-/Dachvorderkantenbereich der Fahrerseite vom auf der linken Seite liegenden Mitsubishi und unterstützte die nun stattfindende Drehung des Mitsubishi im Gegen-Uhrzeigersinn weiter. Nach der Kollision mit dem Mitsubishi bewegten sich sowohl der Subaru Justy als auch der Subaru Impreza im Gegen-Uhrzeigersinn drehend an ihre Unfallendstandorte. Der hintere Unterbodenbereich des Mitsubishi seinerseits kollidierte bei seiner weiteren Bewegung in die Unfallendlage mit der rechten hintere Ecke des sich ebenfalls im Gegen-Uhrzeigersinn an seinen Unfallendstandort bewegenden Ford. Durch die Hauptkollision wurde der auf dem Überholstreifen Richtung Zürich fahrende Audi vorne links nach unten gepresst resp. rechts angehoben und in eine Drehung im Uhrzeigersinn versetzt. Als sich der Audi 180 gedreht hatte, war er rechts soweit angehoben, dass er eine Schräglage zur Fahrbahn aufwies. In diesem Augenblick kollidierte der ursprünglich auf dem Überholstreifen hinter dem Audi fahrende Citroën sozusagen frontal mit dem Audi resp. der Citroën unterfuhr den rechts angehobenen Audi. Durch die Kollision wurde der Audi noch etwas weiter im Uhrzeigersinn gedreht und in seine Unfall-Endlage verschoben während der Citroën seinerseits kollisionsbedingt auf der rechten Fahrzeugseite verzögert und in eine Drehung im Uhrzeigersinn versetzt wurde. Bei seiner weiteren Auslaufbewegung prallte der Citroën mit der rechten Fahrzeugseite gegen die südliche Leitplanke und bewegte sich schliesslich an seinen Unfallendstandort. Die bei den polizeilichen Befragungen der Auskunftspersonen gemachten Aussagen betreffend die Fahrtrichtungen der Fahrzeuge und die von diesen benützten Fahrstreifen, lassen sich widerspruchsfrei mit den Befunden aus den spurenkundlichen Untersuchungen und der Unfallanalyse vereinbaren. Zusammenfassung Die primäre Unfallursache war die seitliche Kollision des Mitsubishi mit dem Ford. Durch diese Kollision gerieten die beiden Fahrzeuge in den Gegenverkehrsraum, wo sich die Hauptkollision und die Folgekollisionen abspielten. In Fahrtrichtung Hinwil: Der Ford Ka fuhr zuvorderst (Normalstreifen Richtung Hinwil) Der Mitsubishi Sigma fuhr dahinter (Überholstreifen Richtung Hinwil) und kollidierte seitlich mit dem vorausfahrenden Ford Ka In Fahrtrichtung Zürich: Der Audi A3 fuhr zuvorderst (Überholstreifen Richtung Zürich) und kollidierte mit den verhakt entgegenkommenden Mitsubishi Sigma und Ford Ka Der Subaru Justy (Normalstreifen Richtung Zürich) fuhr nach dem Audi A3 und kollidierte mit dem Mitsubishi Sigma Der Subaru Impreza fuhr hinter dem Subaru Justy (Normalstreifen Richtung Zürich) und kollidierte mit dem Mitsubishi Sigma Der Citroën Saxo fuhr hinter dem Audi A3 (Überholstreifen Richtung Zürich) und unterfuhr den Audi A3, der durch die Hauptkollision um 180 gedreht worden war Es lassen sich bei allen Fahrzeugen keine unfallursächlichen Geschwindigkeitsübertretungen nachweisen. Den Lenkern resp. Lenkerinnen der in die Folgekollisionen verwickelten Fahrzeuge kann weder ein zu geringer Abstand noch eine zu späte Reaktion nachgewiesen werden. 110 POLIZEI-heute 3/07

4 TITEL 3D-LASER-Scans der Unfallstelle Detail-Scans des Trümmerfelds Noch während die Bergungsarbeiten im Gang waren, konnte die ganze Unfallstelle mit dem 3D-LASER-Scanner vermessen werden. Aufnehmen des Objektes mit mehreren Scans Die erfassten Scans werden über die Referenzpunkte in das grobe 3DModell integriert. Anschliessend erfolgt eine Datenreduktion, indem mehrfach erfasste Bereich der Objekt-Oberfläche zusammengefasst werden. Durch das Festlegen der räumlichen Auflösung der Punktewolke kann eine weitere Reduktion der Daten erfolgen. Oberflächen-Scans der deformierten Unfallfahrzeuge POLIZEI-heute 3/07 111

5 TITEL Aufnehmen des Objektes mit mehreren Scans (Fortsetzung) INTERESSANTE HOMEPAGES [1] Unfallaufnahme-Forum: [2] ROLLEIMETRIC: [3] ELCOVISION: [4] EYEWITNESS: products.html [5] GOM / ATOS-Scanner: html [6] Z+F 3D-LASER-Scanner: h t t p : / / w w w. z f - l a s e r. com/d_z_f-laserscanner.html [7] LEICA Geosystems: com/corporate/de/ndef/lgs_5570. htm [8] RIEGL 3D-LASER-Scanner: [9] TRIMBLE 3D-LASER-Scanner: com/3dlaserscanners.shtml [10] FARO 3D-LASER-Scanner: Products/Laserscanners.php Wir möchten uns an dieser Stelle für die ausgezeichnete Zusammenarbeit beim Verkehrszug Hinwil, dem Unfallfotodienst und der Technischen Kontrolle der Kantonspolizei Zürich, dem Unfalltechnischen Dienst der Stadtpolizei Zürich, den weiteren an den Untersuchungen beteiligten Mitarbeitern des Wissenschaftlichen Dienstes der Stadtpolizei Zürich und Herrn StA Bigler, Staatsanwaltschaft See/Oberland, bedanken. 112 POLIZEI-heute 3/07