Geodätische Beiträge zum Systemverständnis für Bundeswasserstraße und sonstige Gewässer

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Herta Michel
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1 Moderne Methoden zur Einmessung von Vermessungsschiffen Geodätische Beiträge zum Systemverständnis für Bundeswasserstraße und sonstige Gewässer Kolloquium am 10./11. Mai 2017 in Koblenz

Wer sind wir? Gegründet 1939 von Dipl.-Ing.

und Rendsburg Öffentlich bestellte Vermessungsingenieure

Tätigkeit im Bereich Vermessung Seit 2002 internationaler

Scanning, Schiffseinmessung und Monitoring Seit 2004

2 Wer sind wir? Gegründet 1939 von Dipl.-Ing. Nebe in Kiel / Germany Seit 2001 Geschäftsstellen in Kiel und Rendsburg Öffentlich bestellte Vermessungsingenieure / Ingenieurvermesser 20 Mitarbeiter und 6 Azubis 80 Jahre Tätigkeit im Bereich Vermessung Seit 2002 internationaler Dienstleister im Bereich Schiffsvermessung, Laser- Scanning, Schiffseinmessung und Monitoring Seit 2004 Dienstleister im Bereich Laserscanning (As build Dokumentation) Rendsburg Kiel

3 Was machen wir? Marine Projekte ( Laserscanning im Megayachtbereich)

4 Was machen wir? Maria S. Merian FS Polarstern Poseidon Alkor SV Fugro Adventurer Heincke FS Meteor SV Fugro Gauss RV Falkor Marine Projekte ( Schiffseinmessungen)

5 Was machen wir? Marine Projekte nach

6 Wer machen wir? Marine Projekte ( Graue Schiffe)

Was möchte der Kunde? Welche Trafo ist anzuwenden Ggf. schon vorhanden und muss integriert werden? Wo wird es festgemacht und vermarkt? Gibt es technische Vorgaben vom Hersteller?

ist es Tachy? Welche äußeren getrimmt? Bedingungen Tracker? beeinflussen Arm? meine Messung? Wie ist die Aufgabenstellung? Was möchte der Kunde?

7 Was möchte der Kunde? Welche Trafo ist anzuwenden Ggf. schon vorhanden und muss integriert werden? Wo wird es festgemacht und vermarkt? Gibt es technische Vorgaben vom Hersteller? Wie sind die Winkel und Bezüge definiert? Schaffung eines Bezugssystems erforderlich? Wie sind die mathematischen und technischen Vorgaben Gibt es eine Vorschrift? z.b. AQUA Liegt es auf Schwimmt Palle / auf das Schiff, dem Kiel? ist es Tachy? Welche äußeren getrimmt? Bedingungen Tracker? beeinflussen Arm? meine Messung? Wie ist die Aufgabenstellung? Was möchte der Kunde? Welche Form der Ausgleichung / Auswertung muss ich wählen Bündelblock Freie Netzausgleichung Welche Gerätschaften muss ich wählen? Wie kann ich meinen Sensor überhaupt einmessen? Prismen etc Elektr. Libelle? Anfertigung von Schablonen oder Messhilfen Herangehensweise ( individuell)

8 Definition Schiffskoordinatensystem

10 Lieblingskunde! QM-Handbuch für die Gewässervermessung der WSV 7.1 Überwachung des Systems Die Überwachung des Systems beinhaltet folgende Aspekte: - Prüfen und Kalibrieren der Messschiffe - Prüfung der Wirksamkeit des QM-Systems durch interne Audits - Messung und Analyse der Kundenzufriedenheit Prüfen und Kalibrieren der Messschiffe Die Messsysteme werden regelmäßig Prüfungen und Kalibrierungen unterzogen. Zyklen, Ort sowie zulässige Genauigkeiten der Prüfung und Kalibrierung sind in den amtspezifischen Regelungen beschrieben. Die Prüfverfahren während der Auswertung der Daten sind in den entsprechenden Arbeitsanweisungen festgelegt. Die Ergebnisse werden in den Protokollen und Metadaten dokumentiert. Die Produkte werden abschließend auf Vollständigkeit, Richtigkeit und Konformität geprüft. Die entsprechenden Anweisungen sind in der Arbeitsanweisung Produkterstellung beschrieben.

11 Lieblingskunde! Brüggemann, T. (2014): Leitfaden für die Einmessung von hydrographischen Messsystemen auf Vermessungsschiffen, BfG-Bericht 1822, 03/2014

12 Kernpunkte des Leitfadens Verbindliche Konventionen Technischen Anforderungen der Ausschreibung Rechnung tragen Standartisierte Ausgleichungs- und Rechenwege Nachweis der Berechnungen inkl. Genauigkeitsbetrachtung Empfehlungen für die Abfolge bei der Einmessung Strukturierte Dokumentation.. losfahren und glücklich sein!

13 Was hat sich seit 2012/2014 getan? Wir haben viel gelernt.und lernen täglich dazu Die Genauigkeit der Sensorik an Bord ist nicht schlechter geworden Externe Einflussfaktoren wird mehr Beachtung geschenk Die Messtechnik wurde angepasst, verbessert und redundant ausgeführt Der Bereich der Genauigkeitsbetrachtung vertieft Der Umfang der Dokumentation

14 Was hat sich verändert? (Sensorik / externer Einfluss)

1,4 1,2 1,0 0,8 0,6 0,4 0,2 0,0-0,2-0,4 1

15 Was hat sich verändert? (Sensorik / externer Einfluss) 1,8 1,6 1,4 1,2 1,0 0,8 0,6 0,4 0,2 0,0-0,2-0, Δx [mm] ΔY [mm] Δz [mm]

16 Was hat sich verändert? (Sensorik / externer Einfluss) Toleranz der Transducerlage Backbord-Transducer: Tx < 5mm Ty < 5mm Tz < 5mm Mittel-Transducer: Tx < 5mm Ty < 5mm Tz < 5mm Steuerbord-Transducer: Tx < 5mm Ty < 5mm Tz < 5mm Toleranz der Einbauwinkel der Transducer Backbord-Transducer: T Roll < 0,035 T Pitch < 0,20 T Gier < 0,10 Mittel-Transducer: T Roll < 0,065 T Pitch < 0,20 T Gier < 0,20 Steuerbord-Transducer: T Roll < 0,035 T Pitch < 0,20 T Gier < 0,10 Z E-Vektor a := X T P2 P3 X B P1 E-Vektor n := Z T P4

17 Was hat sich verändert? (SKS und Bezüge) Ortsfeste Bezüge

18 Was hat sich verändert? (Messtechnik) Trimble S8 Total Station Winkelgenauigkeit : 0.5 Bogensekunden ~ 0,2 mgon Streckengenauigkeit: +/- 0,7 mm + 1 ppm Sokkia Net05 AX Total Station Winkelgenauigkeit : 0.5 Bogensekunden Streckengenauigkeit: +/- 0,2 mm < 30m Lasertracer Auflösung: 0.07arcseconds Genauigkeit (MPE): +/- 15 µm + 6 µm/m Neigungsmesstechnik Genauigkeit ca. 5 ArcSek. Messbereich 30 Genauigkeit ca. 1 ArcSek. Messbereich 10

19 Was hat sich verändert? (Messtechnik)

20 Was hat sich verändert? (Messtechnik)

21 Z+ Was hat sich verändert? (Herangehensweise bei der Messung)

22 Gitter-N Z+ Was hat sich verändert? (Herangehensweise bei der Messung) Datenaufzeichnung vs. Geometrie!! A 1 2

23 Z+ Was hat sich verändert? (Herangehensweise bei der Messung)

Was hat sich verändert? (Herangehensweise bei der Messung) position latitude,filter position longitude,course,gyro heading,gyro pitch,gyro roll,heave,speed 2010/06/03,13:10:00, 53 34.0159 N, 8 33.

0159 N, 8 33.4164 E,19.8,19.8,0.16,0.12,0.01,0.0 2010/06/03,13:10:04, 53 34.0159 N, 8 33.4164 E,19.8,19.8,0.17,0.12,0.01,0.0 2010/06/03,13:10:05, 53 34.0159 N, 8 33.4164 E,19.8,19.8,0.17,0.12,0.01,0.0 2010/06/03,13:10:06, 53 34.

0159 N, 8 33.4164 E,19.8,19.8,0.16,0.12,0.01,0.0 2010/06/03,13:10:10, 53 34.0159 N, 8 33.4164 E,19.8,19.8,0.16,0.12,0.01,0.0 2010/06/03,13:10:11, 53 34.0159 N, 8 33.4164 E,19.8,19.8,0.17,0.11,0.01,0.0 2010/06/03,13:10:12, 53 34.

24 Was hat sich verändert? (Herangehensweise bei der Messung) position latitude,filter position longitude,course,gyro heading,gyro pitch,gyro roll,heave,speed 2010/06/03,13:10:00, N, E,19.8,19.8,0.16,0.12,0.01, /06/03,13:10:01, N, E,19.8,19.8,0.17,0.12,0.01, /06/03,13:10:02, N, E,19.8,19.8,0.17,0.12,0.01, /06/03,13:10:03, N, E,19.8,19.8,0.16,0.12,0.01, /06/03,13:10:04, N, E,19.8,19.8,0.17,0.12,0.01, /06/03,13:10:05, N, E,19.8,19.8,0.17,0.12,0.01, /06/03,13:10:06, N, E,19.8,19.8,0.17,0.12,0.01, /06/03,13:10:07, N, E,19.8,19.8,0.17,0.12,0.01, /06/03,13:10:08, N, E,19.8,19.8,0.17,0.11,0.01, /06/03,13:10:09, N, E,19.8,19.8,0.16,0.12,0.01, /06/03,13:10:10, N, E,19.8,19.8,0.16,0.12,0.01, /06/03,13:10:11, N, E,19.8,19.8,0.17,0.11,0.01, /06/03,13:10:12, N, E,19.8,19.8,0.17,0.11,0.01, /06/03,13:10:13, N, E,19.8,19.8,0.17,0.11,0.01, /06/03,13:10:14, N, E,19.8,19.8,0.16,0.11,0.01, /06/03,13:10:15, N, E,19.8,19.8,0.17,0.10,0.01, /06/03,13:10:16, N, E,19.8,19.8,0.17,0.11,0.01, /06/03,13:10:17, N, E,19.8,19.8,0.17,0.11,0.01, /06/03,13:10:18, N, E,19.8,19.8,0.17,0.10,0.01, /06/03,13:10:19, N, E,19.8,19.8,0.17,0.11,0.01, /06/03,13:10:20, N, E,19.8,19.8,0.17,0.10,0.01, /06/03,13:10:21, N, E,19.8,19.8,0.17,0.10,0.01, /06/03,13:10:22, N, E,19.8,19.8,0.17,0.10,0.01, /06/03,13:10:23, N, E,19.8,19.8,0.17,0.11,0.01,0.0 Datenaufzeichnung der Sensoren als Nachweis für : Genauigkeit der Herstellerangaben Referenz für Ablagen nach vorheriger geometrischer Verifizierung

25 Z+ Was hat sich verändert? (Herangehensweise bei der Messung) Z+ Y+ X+

26 Was hat sich verändert? (Herangehensweise bei der Messung) Z+ Y+ MRU5+ prim. Octans spare pos. F180 spare pos. F185R X+

27 Was hat sich verändert? (Software) RealWorks Java Graticule 3D ACCESS Neptan / Betan / Scantra Software for Adjustment 3DIM Software ( Construction arrangements and Pressembly ) Ship Logi Bundleadjustment

28 Was hat sich verändert? (Software) Ausgleichungsrechnung Freie Netzausgleichungen zum Nachweis der inneren Genauigkeit 3-Lagerung im temp. Koordinatensystem der Messung Apriorigenauigkeiten aus den Herstellerangaben Java Graticule 3D Ableitung der Messunsicherheiten, Kovarianzen, Zuverlässigkeiten etc.

29 Was hat sich verändert? (Genauigkeitsanspruch) Lasertracker Tachymeter

30 Was hat sich verändert? (Fokus auf Genauigkeitsnachweis / Formfitting) Source (Ausgeglichene Koordinaten) Java Graticule 3D Ergebnis (Punkte aus dem Formfitting)

31 Was hat sich verändert? (Fokus auf Genauigkeitsnachweis / Formfitting) Java Graticule 3D Logi Bundleadjustment

32 Was hat sich verändert? (Fokus auf Genauigkeitsnachweis / FF)

33 Aktuelle Themen? Möglichkeit 1 Dargestellte Winkel als Projektionen auf Ebenen Möglichkeit 2 Winkel aus Rotationsmatrix ableiten ( Trafo Örtlich nach SKS ) Schieflage während der Einmessung gegenüber Bezugshorizont

34 Aktuelle Themen? Bestimmung der Einbauwinkel Welchen Winkel hätten Sie denn gerne?

35 Aktuelle Themen? Sequenz der Drehungen: Eindeutig! Berechnung mittels Quaternionen

36 Aktuelle Themen?

37 Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit! Dipl.-Ing. Thore Oliver Overath Vermessungsbüro Overath & Sand Arsenalstraße Rendsburg

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