Anwendungsmöglichkeiten von Laserscannerdaten

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1 Anwendungsmöglichkeiten von Laserscannerdaten TopScan GmbH Christian Wever Düsterbergstr Rheine

2 TopScan GmbH gegründet 1991 in Stuttgart durch Dr. Peter Frieß und Dr. Joachim Lindenberger seit 1996 im Münsterland, seit 2004 Hauptsitz in Rheine zurzeit 17 Mitarbeiter ALS Airborne Laser Scanning eigene Optech ALTM-Systeme (aktuell: ALTM 3100, ALTM Gemini) mehr als km² erfasste Fläche, hauptsächlich in Zentral- und Westeuropa Datenverarbeitung: sämtliche ALS-Produkte (DHM) inkl. Photoprodukte (dig. Orthophoto) MLS Mobile Laser Scanning seit 2007: Analyse von Systemen, Demodaten und Marktpotential seit Sommer 2008: Dienstleistung mit eigenem System von Optech TLS Terrestrial Laser Scanning seit 2002: Scan- und 3D-Auswerte-Service, tlw. über Partner

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4 Laserscanning Übersicht ALS MLS TLS Stop & Go Art des Laserscannings Flugzeug, KFZ, Plattform Stativ KFZ Helikopter Schienenfahrzeug Georeferenzierung GPS/IMU GPS/IMU signalisierte Festpunkte signalisierte Festpunkte Scanning 2D scan 2D scan 3D scan 3D scan Riegl Ranging gepulst gepulst gepulst, kontinuierlich gepulst, kontinuierlich Punktverteilung homogen homogen zentrisch zentrisch Dimension Auswertung Standard RGB- Produkt 2.5D 3D 3D 3D Orthophoto eingefärbte Punktwolke, texturiertes Modell texturiertes Modell, eingefärbte Punktwolke texturiertes Modell, eingefärbte Punktwolke

5 Airborne Laser Scanning ALS Technik und Prinzip

6 Prinzip Direkte Erfassung der Gelände- und Objektgeometrie mittels Laserstrahl Orientierung des Laserstrahls mittels GPS und INS im 3D-Raum Flächendeckende Erfassung durch überlappende Streifen

7 Genauigkeit Genauigkeit abhängig von: Systemeigenschaften Aufnahmeparameter GPS Bodenstationsverteilung Sensororientierung Geodätische Transformation Relative Genauigkeit (Punkt-zu-Punkt) 3 cm 5 cm Höhe 6 cm 15 cm Lage Absolute Genauigkeit 10 cm 25 cm Höhe 25 cm 50 cm Lage

8 Mehrfachreflexionen erste Reflexion erste empfangene Reflexion letzte empfangene Reflexion letzte Reflexion

9 Mehrfachreflexionen Erste Zweite Dritte Letzte Gesamt- Punktwolke

10 Geometrie und Textur Geometrie: Laserpunkthöhen Textur: Intensitätsbild

11 Messsysteme ALTM 3100 Baujahr 2005 Messrate max. 100 khz Scanwinkel 0 ± 25 Messmodi bis zu 4 Impulse + Full Wave Flughöhe m ALTM Gemini Baujahr 2008 Messrate max. 166 khz Scanwinkel 0 ± 25 Messmodi bis zu 4 Impulse Flughöhe m

12 Airborne Laser Scanning ALS Primäre Ergebnisse

13 Punktwolke farbkodierte Punktwolke (Höhe) 2D-Punktwolke

14 Punktwolke farbkodierte (Höhe) perspektivische Ansicht

15 First- und Last-Pulse-Daten First-Pulse-Daten Last-Pulse-Daten

16 Intensitäten als Bild als Datei

17 Intensitäten Intensitätsbild: First-Pulse Intensitätsbild: Last-Pulse

18 Standardklassifizierung Unterscheidung von Boden- und sonstigen Punkten als Bild als Datei

19 Ergänzende Klassifizierung im Beispiel Unterscheidung von Boden-, Vegetations-, Leitungs-, Mast- und Straßenpunkten

20 Airborne Laser Scanning ALS Produkte / Anwendungsbereiche

21 Anwendungsbereiche Die Möglichkeiten, die sich aus den Ergebnissen einer topographischen Geländeaufnahme mittels Laserscannermessungen ergeben, sind zahlreich. So unterschiedlich die einzelnen Fachrichtungen der Auftraggeber sind (z. B. Vermessungsämter, Küstenschutz, Forstwirtschaft, Wasser- und Schifffahrtsverwaltungen, Geowissenschaften), so vielfältig können die Höhendaten verwendet werden: Topographie großflächige Kartierung von Landschaften Geländemodellierung Herstellung von Orthophotos Veränderungskartierung Hydrologie Hochwassersimulationen und Hochwasserschutz Erfassung von Überschwemmungsgebieten Abfluss- und Strömungssimulationen in der Wasserwirtschaft Küstenschutz und Deicherfassung Bestimmung von Wasser-Land-Grenzen Untersuchungen von Baumaßnahmen in Flussgebieten

22 Anwendungsbereiche Stadt- und Raum Erstellung von digitalen 3D-Stadt- und/oder Gebäudemodellen u.a. als Grundlage von für Politik, Tourismus, Forschung, Lehre etc. Verkehrsnetzerfassung Infrastruktur- und Stadtplanung Lärm- und Emissionsschutz (EU- Lärmschutzverordnung; Ableitung von Immissionsausbreitungsmodellen) Planung von großflächigen Bauvorhaben Standortanalysen für Windkraft und Solarenergie (Solarpotenzialanalyse) Land- und Forstwirtschaft Wald- bzw. Vegetationshöhenbestimmungen Waldinventur Streuobstbestand Biomasse-Berechnungen von Landschaftspflegeholz Precise Farming Trassenkartierung Vermessung von Freileitungen, Pipelines, Straßen- und Eisenbahnnetzen Trassenplanung im Straßen und Wasserbau Erfassung von Eisenbahninfrastruktur Überwachung von Strom- und Gasleitungen Projektvorplanung Längenschnitte, Pistenplanung

23 Anwendungsbereiche Archäologie Prospektion Darstellung von archäologischen Spuren (Grabhügel, Siedlungen, Wölbäcker etc. ) weitere Anwendungen Erfassung von Erosionsflächen und Bergsenkungsbereichen großflächige Geländemodelle für Flugsimulation Gletschervermessung / Darstellung von Gletscherveränderungen Lawinen- und Wildbachsimulation Basis für seismologische Untersuchungen Sendenetzplanungen für Mobilfunk Sichtbarkeitsuntersuchungen Volumenkontrolle, z. B. im Tagebau und bei Deponien...

24 Digitale Modelle Digitales Geländemodell Digitales Oberflächenmodell

25 Bruchkanten und Konturlinien Bruchkanten und Schummerung Wasserlinien und Schummerung über DGK 5 Grundriss Reliefkarte und Schummerung

26 Überlagerung von Themen Schummerung Schummerung und ALK

27 Airborne Laser Scanning ALS Anwendungen im Forstbereich

28 Waldhöhen Anzahl Pulse Differenzenmodell

29 Neigungsmodell

30 Airborne Laser Scanning ALS Hydrologische Anwendungen

31 Hydrographie - Überflutungssimulation Wasserstand: 73 m Wasserstand: 79 m

32 Ermittlung überflutungsgefährdeter Flächen Überschwemmungsgebiete für das 100-jährige Hochwasser an der Saar

33 Differenzenmodell: Langeoog

34 Langeoog - Dünenabbruch

35 Differenzenmodell

36 Airborne Laser Scanning ALS Archäologische Anwendungen

37 Archäologie Landschaftliche Details versteckt unter Vegetation

38 Archäologie ausgearbeiteter Lageplan Schummerung

39 Airborne Laser Scanning ALS Trassenplanung

40 Trassenplanung

41 Airborne Laser Scanning ALS Gebäude-/Stadtmodelle

42 Gebäude-/Stadtmodelle links: Blockmodell (LOD 2) unten: Blockmodell mit Textur oben: Oberflächenmodell rechts: Gebäudekanten

43 3D - Stadtmodelle

44 3D - Stadtmodelle

45 Airborne Laser Scanning ALS Baumkataster

46 A:!0*"!-*0

47 Bäume im Stadtbild 17,9 m 14,7 m 17,4 m 20,7 m 11,1 m 5,3 m 14,9 m 7,2 m

48 Airborne Laser Scanning ALS Solarpotenzialanalyse

49 Solarpotenzialanalyse (SPA) Eignung sehr gut geeignet gut geeignet bedingt geeignet Verschattung Eignung: sehr gut (99,8%) Größe der Eignungsfläche: 315 m² potenzieller Stromertrag: 41 MWh/Jahr CO²-Einsparung: 21 Tonnen/Jahr Strombedarf: für 27 Personen/Jahr