Ein virtueller Klon für Helgolands Lange Anna durch terrestrisches Laserscanning

Transkript

1 Hamburger Anwenderforum Terrestrisches Laserscanning, Ein virtueller Klon für Helgolands Lange Anna durch terrestrisches Laserscanning Maren Lindstaedt, Thomas Kersten HAW Hamburg, Fachbereich Geomatik 1/ 18

2 Inhalt der Präsentation Einführung Terrestrisches Laserscanning-System Mensi GS100 Datenerfassung, Registrierung und Geo-Referenzierung Datenauswertung Visualisierung Schlussfolgerungen und Ausblick 2/ 18

3 Einführung Lange Anna Wahrzeichen Helgolands 48m hoher Buntsandsteinfels Durch Wind und Wasser ständiger Abtrag von Gestein (z.b. Stürme) 3/ 18

4 Einführung Photogrammetrische Aufnahme und Auswertung im Sommer 2000 Ingenieurbüro Hesse & Suilmann, Buxtehude 16 Querprofile mit einem Abstand von jeweils 2,50m Auswertung als Grundlage für statische Kenngrößen wie Exzentrizitäts- und Drehmomente Aussagen über die Standfestigkeit des Felsens durch TU Hamburg-Harburg Hesse & Suilmann, / 18

5 Ist das Laserscanning eine geeignete Technik zur Erfassung des Felsens? Was lässt sich aus den erfassten Daten generieren? 5/ 18

6 Terrestrisches Laserscanning-System Mensi GS100 Hardware (technische Daten) Streckenmessmethode Wellenlänge Sichtfeld Optimale Messentfernung Winkelauflösung Std.abw der Einzelstrecke Impulslaufzeitverfahren 532nm (grün) 360 horizontal, 60 vertikal 2 100m 0,0018 (~1,6mm / 50m) 6 mm 6/ 18

7 Datenerfassung Scanning 1,5 Tage 7 Scans insgesamt, 2 vom Oberland 5 aus Gezeitenzone Punktdichte am Objekt: ca. 15mm Datenvolumen ca. 9 Mio. Punkte Datenmenge ca. 165 MB 7/ 18

8 Registrierung und Geo-Referenzierung Einsatz der Software RealWorks 4.1 der Firma MENSI Registrierung der beiden Scans vom Oberland über 3 identische Punkte (refine error 42 mm) Registrierung und Geo-Referenzierung der Scans aus der Gezeitenzone über Kugeln: 3 bzw. 4 Kugeln/Station, Ø 6,6 mm, max. 12,8 mm Zusammenfügen der oberen und unteren Scans über 3 identische Punkte in der Punktwolke (refine error 30mm) 8/ 18

9 Datenauswertung Bereinigung der Punktwolke: 9,5 Mio. Punkte 8,5 Mio. Punkte 9/ 18

10 Probleme bei der Datenauswertung: Intensität des Signals vom Buntsandstein (rot) sehr gering viele Löcher in der Punktwolke Viele Vögel auf dem Felsen in der Punktwolke 10 / 18

11 Scannen oben auf dem Felsen nicht möglich Digitale Bildkorrelation in aktuellen Luftbildern (1: 5000) Ergänzung des Datensatzes um ca Punkte 11 / 18

12 Datenauswertung Softwarepaket 3Dipsos 3.0 (MENSI) Datenreduktion Ausdünnen der Punktwolke von 8,5 Mio auf ca Punkte (Faktor 30) Ergebnis : homogene Punktverteilung für Vermaschung 12 / 18

13 Datenauswertung Softwarepaket 3Dipsos 3.0 (MENSI) Viele Löcher in der Vermaschung Keine akzeptable Lösung für das Invertieren der Flächennormalen Schließen der größeren Löcher nicht möglich 13 / 18

14 Datenauswertung Softwarepaket RapidForm (INUS) Einlesen der gesamten Punktwolke nicht möglich Invertieren der Flächennormalen sehr einfach Sehr viele Löcher in der Vermaschung Keine Möglichkeit zum Schließen der Löcher 14 / 18

15 Datenauswertung Softwarepaket PolyWorks (InnovMetric) Einlesen der ausgedünnten Punktwolke Einige Löcher in der Vermaschung Intelligente Funktionen zum Füllen der Lücken Geringer Aufwand der manuellen Nachbearbeitung 15 / 18

16 Visualisierung Softwarepaket 3Dipsos 3.0 (MENSI) Aufnahme von 25 hochauflösenden Photos (3040 x 2016) mit der Fuji FinePix S1 Pro Texture Mapping mit der Software 3Dipsos Export als Object-File (9,2 MB) 16 / 18

17 Schlussfolgerungen und Ausblick Laserscanning ist geeignete Methode für Erfassung komplexer, unregelmäßiger Objekte, auch für die Lange Anna Einfache Datenaufnahme, Registrierung und Geo-Referenzierung, dagegen komplexe Auswertung Probleme: Reflexion, Abschattungen und Datenmenge Höchste Auflösung ist nicht immer die beste Auflösung Qualität der Dreiecksvermaschung softwareabhängig Abwägung Genauigkeit Datenmenge wichtig für Visualisierung Durchführung weiterer Messkampagnen ab 2005 Ermittlung möglicher Deformationen 17 / 18

18 Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit Besuchen Sie uns im Internet: 18 / 18