15 Jahre Erfahrung mit Laserscanning in der Praxis

Transkript

1 15 Jahre Erfahrung mit Laserscanning in der Praxis TopScan Gesellschaft zur Erfassung topographischer Information mbh Dr. Joachim Lindenberger Düsterbergstr Rheine Germany info@topscan.de

2 TopScan Firmenprofil gegründet 1991 in Stuttgart seit Hauptsitz in Rheine ca. 20 Mitarbeiter ALS - Airborne Laser Scanning 3 eigene Optech ALTM-Systemen (ALTM 1225, ALTM 2050, ALTM3100) bislang mehr als km² erfasst, hauptsächlich in Mittel- und West-Europa Befliegungen mit Hansa Luftbild GmbH und kmn Koopmann Helicopter GmbH Produktpalette umfasst die Standardprodukte des ALS: Digitale Höhenmodelle und Derivate Produkte aus der Kombination ALS + Digitale Kamera: Orthophoto Produkte für spezielle Anwendungen in Zusammenarbeit mit Fachfirmen

3 Prinzip des Airborne Laserscannings

4 Airborne Laserscanning Direkte Erfassung der Gelände- und Objektgeometrie mittels Laserstrahl Orientierung des Laserstrahls mittels GPS und INS im 3D-Raum Flächendeckende Erfassung durch Befliegung überlappender Streifen

5 Charakteristik des Airborne Laserscanning Systembedingt: aktiver Sensor unabhängig von Lichtverhältnissen direkteaufnahme der 3D-Geometrie erzeugt primär vektoriellen Datensatz Projektabhängig: variable räumliche Auflösung von 1Punkt/4m² bis 30Punkte/1m²

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

7 Das Optech ALTM System Airborne Laser Terrain Mapping System Optech ALTM 3100 Systemsteuereinheit Sensoreinheit Bedienungscomputer Piloten Display Gewicht 78kg Einsatzfähig in Flugzeugen mit Bodenöffnung für photogrammetrische Kamera und in Helikoptern

8 ALTM Installation im Flugzeug

9 Vermessungsflugzeuge der Hansa Luftbild Flugzeug Cessna 404 Cessna 402 Reichweite bis 1000 km bis 640 km Geschwindigkeit km/h km/h max. Einsatzdauer < 10 Stunden < 6,5 Stunden

10 ALTM Installation im Helikopter

11 Entwicklung des Airborne Laserscanning Kommerzielle Phase 1993 Optech liefert ersten, für kommerziellen Einsatz entwickelten Airborne Laserscanner an TopScan aus Prototyp der Optech ALTM-Familie Nov. 1993: TopScan führt erste kommerzielle Projekte durch 1999 Ca. 30 Messsysteme weltweit im Einsatz 2001 Ca. 60 Messsysteme weltweit im Einsatz 2004 mehr als 100 Messsysteme weltweit im Einsatz 3 Herstellerfirmen für Komplettsysteme ca. 4 Dienstleistungsfirmen mit eigenen Systementwicklungen

12 Entwicklung Optech ALTM Systeme System Prototyp ALTM1020 ALTM1210 ALTM1225 Jahr Laser Messrate mittlerer Punktabstand 2kHz 4-5m 5kHz 3-4m 10kHz 2-3m 25kHz 1-2m 100kHz <1m Bildaufnahme Video Video Video Intensitätsregistrierung Nein Nein Ja Ja Ja Signalaufzeichnung F/ L F/ L F&L F&L F, 2,3,L Waveform Digitizer optional 512 x 1nsec ALTM3100 dig. 2k x 3k dig. 5.4k x 4k

13 Helsinki: Hochauflösendes Laserscanning

14 Laser Information: Geometrie und Textur Geometrie: Laserpunkthöhen Textur: Intensitätsbild

15 Information aus Ersten und Letzten Signalen Erstes Signal Letztes Signal Differenz: Erstes minus Letztes Signal

16 Mehrfach-Reflektionen mit ALTM 3100 Erste Zweite Dritte Letzte GesamtPunktwolke

17 Digitale Höhenmodelle mit Airborne Laserscanning Vom Digitalen Oberflächenmodell (DSM) zum Digitalen Geländemodell (DTM)

18 Von der Punktwolke zum Digitalen Geländemodell Unklassifizierte Punktwolke DOM / DSM Digitales Oberflächenmodell Automatische Filterung Qualitätskontrolle Algorithmische Extraktion der Punkte auf Geländefläche Punkte auf Vegetation und anderen Objekten Manuelle Überprüfung der Ergebnisse der automatischen Filterung Punkte auf Geländeoberfläche DGM / DTM Digitales Geländemodell

19 Vom Digitalen Oberflächenmodell zum Geländemodell Digitales Oberflächenmodell

20 Vom Digitalen Oberflächenmodell zum Geländemodell

21 Beispiele aus Anwendungen

22 DGM für die Produktion von Orthophotos Stuttgart: Orthophoto

23 Hydrographie - Überflutungssimulation Water level: 73 m Water level: 75 m Water level: 77 m Water level: 79 m

24 3D Stadtmodell Infrastrukturplanung und Tourismus Stuttgart: Digital Surface Model and Orthophoto

25 Infrastruktur: Bestandsdokumentation

26 Elektrische Versorgung: Leitungsüberwachung und Dokumentation Detection of objects with critical distances to wires

27 Airborne Laserscanning in der Praxis

28 TopScan Projekte in Deutschland

29 DGM Baden-Württemberg Auftraggeber Landesvermessungsamt Baden-Württemberg Auftragnehmer TopScan GmbH Fläche km² Aufnahmezeitraum 04/ /2005 Flugeinsätze 120 Flugsessions Flugstreifenabstand 300m 450m Meßpunktdichte 1 Punkt pro m² Produkte ungefilterte Punktwolke first pulse + last pulse gefilterte Punktwolke 1m-DOM 1m-DGM bearbeitet

30 Zusammenfassung Airborne Laserscanning ist: eine eingeführte und ausgereifte Technologie heute die Standardtechnologie zur Erstellung von Digitalen Geländemodellen und Digitalen Oberflächenmodellen in vielen Bereichen anwendbar und hat andere Messmethoden zurückgedrängt Haupteinsatzbereiche Topographie, Orthophotoproduktion, Hydrographie (Überflutungsflächen, Küstenschutz) Naturgefahrenmanagement Infrastrukturplanung und Dokumentation Leitungsüberwachung und Dokumentation Tagebau, Forstwirtschaft, Landwirtschaft ( precise farming )