Mobiles Laserscanning für 3D-Stadtmodelle

Transkript

1 Workshop 3D-Stadtmodelle Mobiles Laserscanning für 3D-Stadtmodelle 8. und 9. November 2010 im Universitätsclub Bonn TopScan Gesellschaft zur Erfassung topographischer Information mbh Christian Wever Düsterbergstr Rheine Germany

2 Ist Mobile Laser Scanning für die Erzeugung von 3D-Stadtmodellen geeignet?

3 TopScan GmbH gegründet 1991 in Stuttgart durch Dr. Peter Frieß und Dr. Joachim Lindenberger seit 1996 im Münsterland, seit 2004 Hauptsitz in Rheine 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 Scan- und 3D-Auswerte-Service, über Partner

4 Technik und Prinzip

5 Mobile Laser Scanning neue Technologie (seit 2007 mit kommerziellen Systemen unterstützt) auf einer mobilen, fahrbaren Plattform durchgehende Aufnahme während der Fahrt Systeme scannen in 2D, die 3. Dimension entsteht durch Vorwärtsbewegung des Fahrzeugs Georeferenzierung entsprechend ALS mittels GPS/IMU (und Wegnehmer) ergänzende Referenzierung durch Passpunkte möglich sehr hohe Punktdichte Kombination mit RGB-Kameras gegeben vielfältige Einsatzmöglichkeiten z. B. Dokumentation, Inventarisierung, Messung, Modellierung, Visualisierung, Volumenkontrolle,

6 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 Riegl Scanning 2D scan 2D scan 3D scan 3D scan 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

7 MLS Messsystem Typ / Laserscanner: LYNX von Optech Messfrequenz: je khz Impulse (Echos): bis zu 4 gleichzeitig (1., 2., 3. und letzter Impuls) Sichtfeld: 360 Reichweite: bis zu 200 m Punktabstand: < 1 cm bei 100 km/h Messgenauigkeit: bis zu 0,7 cm (Standardabweichung) Absolutgenauigkeit: bis zu 5 cm (Standardabweichung) Augensicherheit: IEC/CDRH Klasse 1

8 MLS Anordnung von Systemen 14 Erhöhung 37 Richtungswinkel Optech Inc. S1, S2: Erfassungsbereiche der Scanner 1 und 2 Abschattung Sensor 1 Abschattung Sensor 2 Abschattung Sensor 1 und 2

9 MLS Punktdichte Fahrgeschwindigkeit 30 km/h 50 km/h 80 km/h Punktdichte auf der Straße (Punkte/m²) - entlang der Mittellinie m entfernt von der Mittellinie m entfernt von der Mittellinie Punktdichte an der Wand in 10 m Höhe über der Straße (Punkte/m²) - 5 m entfernt von der Mittellinie m entfernt von der Mittellinie m entfernt von der Mittellinie

10 MLS Bilddaten Zeitgleiche Erfassung von Bilddaten möglich Je nach Anwendung unterschiedliche Ausrichtung der Kameras 2 RGB-Kameras (bis zu 5 Bilder/Sekunde) HD-Video 2 MB Auflösung

11 Ergebnisse Helsinki, 2010

12 MLS Punktwolke Punktwolke Perspektive Punktwolke Draufsicht

13 MLS Intensitäten Farbkodierte Laserpunkte mit Intensität Intensitätsbild

14 MLS Bilddaten

15 MLS für Stadtmodelle

16 MLS Visualisierung

17 MLS Visualisierung

18 MLS Gebäudeerfassung

19 MLS Gebäudeerfassung

20 MLS Gebäudeerfassung

21 MLS - Modellierter Straßenraum

22 MLS Modellierter Straßenraum

23 MLS für Stadtmodelle Ist Mobile Laser Scanning für die Erzeugung von 3D-Stadtmodellen geeignet? geringe Chance, alle Seiten eines Gebäudes zu erfassen geringe Chance, detaillierte Dachlandschaft zu erfassen eher ein Straßenraummodell als Stadtmodell als Endergebnis überall da interessant, wo die Sicht aus dem Straßenraum auf Gebäude gewünscht bzw. ausreichend ist => z. B. für Sichtbarkeitsanalysen in der Planung oder touristische Anwendungen => Nachteil: eingeschränkte Möglichkeiten für andere Anwendungen in Kombination mit weiteren Erfassungsverfahren (z. B. ALS und Photogrammetrie) ist die Möglichkeit für ein Stadtmodell mit ergänzenden, detaillierten Informationen im öffentlichen Raum gegeben

24 weitere Einsatzgebiete

25 MLS Straßenvermessung ca. 2 km Ortsdurchfahrt + Nebenstraßen 1. Fahrt: 18:00 18:10 Uhr für Bilddaten Messgeschwindigkeit: 45 km/h => ca Bilder (1 Bild/Sekunde) 2. Fahrt: 21:15 21:35 Uhr für Laserdaten Messgeschwindigkeit: 20 km/h => ca. 100 Mill. Messpunkte

26 MLS Autobahnvermessung Autobahnvermessung Aufgabe: Messstrecke: Geschwindigkeit: Messzeit: Laserpunkte: Punktdichte: Bestandsaufnahme, Autobahnvermessung 8 km 30 km/h ca. 20 Minuten ~ 0,23 Mrd. bis zu 600 Pkt./m²

27 MLS Archäologie Archäologie/Gräberfeld Aufgabe: Ausdehnung: Fläche: Messstrecke: Geschwindigkeit: Messzeit: Laserpunkte: Punktdichte: In Zusammenarbeit mit topographische Geländeaufnahme ca. 750 x 470 m ca. 350 ha 28,1 km 6 10 km/h ca. 5 Stunden ~ 1,3 Mrd. bis zu 3000 Pkt./m² Quelle Hintergrundbild: Google Earth

28 MLS Ufervermessung Ufervermessung Aufgabe: Messstrecke: Geschwindigkeit: Messzeit: Laserpunkte: Punktdichte: Bestandsaufnahme, Ufervermessung 18 km 10 km/h ca. 2 Stunden ~ 0,13 Mrd. bis zu 50 Pkt./m²

29 MLS Erfassung von Bahnstrecken Bahnvermessung Aufgabe: Messstrecke: Geschwindigkeit: Messzeit: Laserpunkte: Punktdichte: Überwachung, Kontrolle von Schutzbauten gegen Naturgefahren (Lawinen, Muren, ) 60 km km/h ca. 2 Stunden ~ 2,3 Mrd. bis zu 700 Pkt./m²