Moderne Vermessungsinstrumente: Von Richtungs- und Distanzmessern zu perfekten Koordinatenmessmaschinen? Johannes Schwarz Leica Geosystems

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1 Moderne Vermessungsinstrumente: Von Richtungs- und Distanzmessern zu perfekten Koordinatenmessmaschinen? Johannes Schwarz Leica Geosystems

2 Vermessung zu meinen Kindheitszeiten. 2

3 «Alles messen» leicht gemacht: Leica s P50 Terrestrial Laser Scanner 3

4 Alles messen leicht gemacht: Die stetige Vermehrung von präzisen Messungen Aktive Leica Smartnet Nutzer am um 09:00 in Südnorwegen ALLES MISST und JEDER MISST es ist hoffentlich nicht alles MIST was misst 4

5 Alles misst: Die Notwendigkeit von präzisen Messungen steigt permanent Gibt es genügend Vermessungsingenieure um «alles» zu messen? 5

6 Das kann passieren wenn «jeder» misst.. 6 Version 5 EN 2010/04/01

7 Jeder kann messen: Ist die Ausbildung zum Vermesser noch wichtig? T2 Funktionalitätserweiterung führt zu Produktivitätssteigerung. Aber.. IQOperator + IQInstrument = const. 7

8 Die Profession des Vermessers Ausbildungs-Niveau eines Vermessers Leica s Marktanteil Japan USA China Australien Kanada D-A-CH 8

9 Heute und in Zukunft: Jeder misst. Eine unverrückbare Tatsache 9 Version 5 EN 2010/04/01

10 Wieso kann heute jeder messen? Meilensteine in der Entwicklung von Vermessungsinstrumenten 20% Erforderliche Vermessungs- Kompetenz GNSS- RTK Networks 50% DI10 100%

11 Von Messwerten zu Koordinaten 20% Erforderliche Vermessungs- Kompetenz GNSS-RTK Networks 50% Nur Messungen (α, dist) Messungen und Koordinaten DI10 100%

12 Von manueller zur elektronischen Berechnung von Koordinaten 20% Erforderliche Vermessungs- Kompetenz RTK Networks 50% Nur Messungen (α, dist) Messungen und Koordinaten-Berechnungen DI10 100%

13 (Abgeleitete) Messwerte verschiedener Sensoren: Wann messen wir eigentlich Koordinaten? Theodolite EDM (Tachymeter) Nivelliere Laser-Scanners GNSS Empfänger Richtungen bzw. Winkel Schrägdistanzen Höhenunterschiede Distanzen und Richtungs- Änderungen Distanz- Änderungen (zum Satellit) Distanzen und Richtungen werden gemessen, Koordinaten werden gerechnet 13

14 Instrumentarium versus Know-How Ausbildungsniveau Hoch Totalstationen GNSS Niedrig Mess-Genauigkeit mm (1 σ) 2-3 cm (1 σ)

15 Tachymeter Ein mm genauer Punktlieferant? TM50 / Nova Spezifikationen Fussnoten 15

16 TPS: Der Millimeter auf Knopfdruck? PPM Correction for EDM 16

17 EDM Messung bei 1015 mb Luftdruck und -5 o C Temperatur m: 6 cm 17

18 GNSS der Zentimeter stimmt immer? 18

19 GNSS der Zentimeter stimmt immer? Was messen wir eigentlich? GPS (L1, L2, L2C, L5) Glonass (L1, L2, L3) Beidou (B1, B2, B3) Galileo (E1, E5a, E5b) QZSS (L1, L2, L5) Schätzung (Modellierung) 19

20 GS18 T: Ein weiterer Schritt zur Perfektionierung des Messvorgangs GS18T 20 Version 5 EN 2010/04/01

21 GS18 T: Ein weiterer Schritt zur Perfektionierung des Messvorgangs Der Lotstock ist immer im Lot 21

22 Die Kunst: Korrekte Richtungsmessung auch bei magnetischen Störungen IMU: Inertial-System auf rein elektronischer Basis (MEMS) Drift der IMU wird Kalmann Filter gemeinsam mit den GNSS Beobachtungen errechnet und eliminiert 22

23 Vermessung noch leichter gemacht. GS18T Video Sequenz 23

24 Testmessungen im Leica Firmenareal Automatische Tilt Kompensation erhöht die Mess-Genauigkeit Für GNSS ungünstige Bedingungen Tilt-Fehler und GNSS Positionsfehler sind nicht korreliert Gesamtfehler bei 15 : 24

25 GNSS der Zentimeter stimmt immer? Welche Genauigkeiten sind realistisch? X B = X A + X mess + X trans 25

26 Koordinaten / Höhen Plot versus Zeit: GNSS liefert nicht den Millimeter Verschiedene Basislinienlängen 26 Version 5 EN 2010/04/01

27 GNSS ein Allrounder fuer alle Vermessungsaufgaben? 27 Version 5 EN 2010/04/01

28 GNSS ein Allrounder fuer alle Vermessungsaufgaben? Ausbildungsniveau Hoch Totalstationen GNSS Abschattungen! Niedrig 2-3 mm (1 σ) 2-3 cm (1 σ) Fehlende Höhen- Genauigkeit in Netzwerken! 5-10 cm (1 σ) Mess- Genauigkeit

29 GNSS ein Allrounder fuer alle Vermessungsaufgaben? Gemessener Vektor versus ausgewiesene Koordinate 29 Version 5 EN 2010/04/01

30 Weiterentwicklung von Vermessungsinstrumenten: Ist ein Ende in Sicht? Sensor Fusion: Mobile Mapping: GNSS IMU Laser-Profiler Imaging (Photogrammetrie) SLAM - Technologie (Simultaneous Locating and Mapping) 30

31 3D Punktwolke erzeugt mit Leica s Mobile Mapping Backpack 31 Version 5 EN 2010/04/01

32 3D Punktwolke erzeugt mit Leica s Mobile Mapping Backpack Sensor Fusion führt zur Resultatverbesserung Photogrammetrische Methoden liefern photogrammetrische Genauigkeiten 32

33 Weiterentwicklung von Vermessungsinstrumenten: Ist ein Ende in Sicht?... NEIN Mit weiteren grossen Fortschritten in der Weiterentwicklung von Instrumenten darf gerechnet werden! 33 Version 5 EN 2010/04/01

34 Fazit «Jeder misst» ist eine Realität Moderne Messinstrumente liefern sehr genaue Messwerte! Die ständige Weiterentwicklung von Instrumenten wird den Messvorgang weiterhin beschleunigen und vereinfachen, siehe Leica s GS18T Aber: Um die spezifizierten Genauigkeiten eines Messinstrumentes erreichen zu können ist auch in Zukunft ein tiefgehendes Verständnis der Fehlereinflüsse auf die Messgrössen und die Fehlerfortpflanzung notwendig Beispiel: die Erfassung von Temperatur, Druck und Feuchtigkeit wäre eigentlich notwendig um Distanzen im Millimeterbereich messen zu können Abgeleitete Koordinaten können immer nur so genau sein wie das zugrunde liegende Koordinatensystem Auch Auftraggeber von Vermessungsaufgaben sollen sich der Limite von modernen Vermessungsinstrumenten bewusst sein um die gelieferten Ergebnisse richtig beurteilen zu können 34

35 Danke für Ihre Aufmerksamkeit Johannes Schwarz Leica Geosystems

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