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Geodätische Sensorik Zürich, 30. Januar 2006
Terrestrisches
Laserscanning
Thorsten Schulz
Zürich, 30. Januar 2006Institut für Geodäsie and Photogrammetrie – ETH Zürich
Theorie
• Einführung
• Übersicht Terrestrische Laserscanner
• Geräteuntersuchungen
• Anwendungsbeispiele------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
Praxis
• Scannen mit „Imager 5003“ von Zoller+Fröhlich
• Auswerten mit Cyclone von HDS Leica-Geosystems
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Institut für Geodäsie and Photogrammetrie – ETH Zürich
Gliederung
Terrestrisches Laserscanning
Geräte-untersuchungen
Anwendungsbeispiele
Übersicht TLS
Einführung
Zürich, 30. Januar 2006
Laserscanning (Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation)
Definition:• Eine Methode der Geodäsie, bei der Objekte mit Hilfe von punktweisen
Entfernungsmessungen erfasst werden. Es gibt terrestrisches Laserscanning, bei dem ein Messgerät Kontakt zur Erdoberfläche hat. Und es gibt flugzeuggetragenes Laserscanning, bei dem die Sensoren in einem Flugzeug oder Hubschrauber (und Satelliten) installiert werden.
flugzeuggetragenes (airborne) Laserscanning• seit den 80er Jahren• für Geländemodelle / Oberflächenmodelle (Genauigkeiten > 1cm)• LiDAR (LIght Detection And Ranging)
terrestrisches Laserscanning• seit den späten 90er Jahren• aufgrund der Technologie-Fortschritte der letzten Jahre (Scan-
Geschwindigkeit, Genauigkeit, Rechnerleistung, …) heute interessant für Anwendungen in der Ingenieurgeodäsie
• für verschiedene Anwendungen (Genauigkeiten < 1cm)
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Einführung (1)
Terrestrisches Laserscanning
Geräte-untersuchungen
Anwendungsbeispiele
Übersicht TLS
Einführung
Zürich, 30. Januar 2006
Terrestrisches Laserscanning
FunktionsprinzipLaserstrahl fungiert als Trägerwelle, die
• von Laserquelle (z.B. Diode) emittiert,• an Objekten reflektiert und• in Empfangseinheit ausgewertet wird
Auf Trägerwelle werden Frequenzen aufmoduliert (Modulationsfrequenzen), die Signalinformationen enthalten (analog zur „klassischen Distanzmessung“ mittels EDM).
Techniken der Distanzmessung• optische Triangulation (bis wenige Meter, Genauigkeit <1mm)• Phasendifferenz (bis ca. 100m, Genauigkeit <1cm)• Time of Flight ( bis ca. 1km, Genauigkeit: [mm] bis [cm])
Distanzmessung beeinflusst den Anwendungsbereich
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Terrestrisches Laserscanning
Einführung (2)
Geräte-untersuchungen
Anwendungsbeispiele
Übersicht TLS
Einführung
Zürich, 30. Januar 2006
Distanzmessung
Reflektorlose Distanzmessung auf natürliche Objekte (keine Reflektoren oder Prismen mit Totalreflexion)(meist) keine internen Mehrfachmessungen, sondern Einzelmessungen (single shots)Geschwindigkeit der Distanzmessung limitiert die Frequenz des Scannens:
Time of Flight: relativ langsam, keine hohe Scanfrequenz (unter 50.000 Messungen pro Sekunde, teilweise „nur“ ca. 2.000 Hz)Phasendifferenz: recht schnell, hohe Scanfrequenz (über 100.000 Messungen pro Sekunde möglich)
Genauigkeit der Distanzmessung abhängig vom Signal-Rausch-Verhältnis (Intensität des reflektierten Laserstrahls), beeinflusst von
Distanz („Intensität umgekehrt proportional zur Distanz zum Quadrat“)
Auftreffwinkel (da keine Totalreflektionen wie bei Prismen)Objekteigenschaften (Rauhigkeit, Farbe, Material, …)
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Einführung (3)
Terrestrisches Laserscanning
Geräte-untersuchungen
Anwendungsbeispiele
Übersicht TLS
Einführung
Zürich, 30. Januar 2006
Winkelmessung
Encoder definieren den Scan-Abstand (Sampling Interval).Kann von Operator meist selber gewählt werden – und muss nicht in horizontaler und vertikaler Richtung identisch sein.zeitunkritisch (eine Encodermessung nimmt bedeutend weniger Zeit ein als eine Distanzmessung)„genauigkeitsunkritischer“ als die Distanzmessung (lediglich abhängig von der Auflösung des Encoders – unabhängig von äusseren Einflüssen und Objekteigenschaften)
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Einführung (4)
Terrestrisches Laserscanning
Geräte-untersuchungen
Anwendungsbeispiele
Übersicht TLS
Einführung
Zürich, 30. Januar 2006
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Institut für Geodäsie and Photogrammetrie – ETH Zürich
Einführung (5)
Terrestrisches Laserscanning
Prinzipien des Scannens
Unterteilung in zwei grosse Gruppen• „Camera“ – Scanner
• „Panorama“ – Scanner
Camera – Scanner• begrenztes Field of View (analog einer Kamera)
• Optik / Ablenkspiegel bewegen sich um zwei senkrecht stehende Achsen (aber keine Rotation!)
Panorama – Scanner• Field of View nur durch Bauweise / Konstruktion beschränkt
• Optik / Ablenkspiegel rotieren (!) um zwei senkrecht stehende Achsen
Geräte-untersuchungen
Anwendungsbeispiele
Übersicht TLS
Einführung
Zürich, 30. Januar 2006
Praktisches Vorgehen
Aufnahme (analog zur „traditionellen“ Photogrammetrie)• Vorbereiten der Aufnahme (Standpunkte, Passpunkte, etc.)• Messen / Scannen des Objektes von meist mehreren Standpunkten• Verknüpfung der Scans von den verschiedenen Standpunkten
(Registrierung)
Registrierung• Verknüpfungspunkte (natürlich oder künstlich)• Verknüpfungsobjekte (bereits modelliert)• überlappende / sich überschneidende Punktwolken
Auswertung & 3D - Modellierung• Ableitung mathematischer Informationen (Volumen-, Massen- und
Abstandberechnungen• 3D - Modellierung (inkl. texture mapping)
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Einführung (6)
Terrestrisches Laserscanning
Geräte-untersuchungen
Anwendungsbeispiele
Übersicht TLS
Einführung
Zürich, 30. Januar 2006
Laserscanning bedeutet:• Laserscanner + 3D-Auswertesoftware
Vorteile:• hohe Messgeschwindigkeit• hohe Punktdichte• flächenhafte Erfassung• 4D-Koordinaten (x,y,z plus Intensitätswert)
Nachteile:• teure Technologie (Hardware + Software)• keine direkte Erfassung markanter Punkte• hoher Zeitaufwand beim Modellieren (Postprocessing)
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Einführung (7)
Terrestrisches Laserscanning
Geräte-untersuchungen
Anwendungsbeispiele
Übersicht TLS
Einführung
Zürich, 30. Januar 2006
HDS Leica Geosystems (Schweiz)
Produkte-Familie• HDS 2500• HDS 3000• HDS 4500
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Übersicht Terrestrische Laserscanner (1)
Terrestrisches Laserscanning
Spezifikationen
Reichweite: ~100mGenauigkeit: ±6mm (<50m)Geschwindigkeit: 1000 pixel/sec
Spezifikationen
Reichweite: ~100mGenauigkeit: 6mmGeschwindigkeit: 1800 pixel/sec
Spezifikationen
vgl. Z+F (Imager 5003)
Geräte-untersuchungen
Anwendungsbeispiele
Übersicht TLS
Einführung
Zürich, 30. Januar 2006
HDS Leica Geosystems (Schweiz)
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Institut für Geodäsie and Photogrammetrie – ETH Zürich
Übersicht Terrestrische Laserscanner (1a)
Terrestrisches Laserscanning
Geräte-untersuchungen
Anwendungsbeispiele
Übersicht TLS
Einführung
Zürich, 30. Januar 2006
Riegl (Österreich)
Produkte-Familie• Imaging-Sensors• Profiler-Sensors
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Übersicht Terrestrische Laserscanner (2)
Terrestrisches Laserscanning
Spezifikationen
Reichweite: ~800mGenauigkeit: ~1cmGeschwindigkeit: 12.000 pixel/sec
Spezifikationen
Reichweite: ~800mGenauigkeit: ~2cmGeschwindigkeit: 1.000 pixel/sec
Spezifikationen
Reichweite: ~15mGenauigkeit: ~5mmGeschwindigkeit: 24.000 pixel/sec
Geräte-untersuchungen
Anwendungsbeispiele
Übersicht TLS
Einführung
Zürich, 30. Januar 2006
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Riegl (Österreich)
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Institut für Geodäsie and Photogrammetrie – ETH Zürich
Übersicht Terrestrische Laserscanner (2a)
Terrestrisches Laserscanning
Geräte-untersuchungen
Anwendungsbeispiele
Übersicht TLS
Einführung
Zürich, 30. Januar 2006
Mensi (Frankreich)
Produkte-Familie• S-Serie (optische Triangulation)
S10, S25• GS-Serie (Time of Flight)
GS100, GS200• GX-Serie
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Übersicht Terrestrische Laserscanner (3)
Terrestrisches Laserscanning
Spezifikationen
Reichweite: ~200mGenauigkeit: ~1cmGeschwindigkeit: 5000 pixel/sec
Spezifikationen
Reichweite: <350mGenauigkeit: ~1cmGeschwindigkeit: 5000 pixel/sec
Geräte-untersuchungen
Anwendungsbeispiele
Übersicht TLS
Einführung
Zürich, 30. Januar 2006
Mensi (Frankreich)
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Institut für Geodäsie and Photogrammetrie – ETH Zürich
Übersicht Terrestrische Laserscanner (3a)
Terrestrisches Laserscanning
Geräte-untersuchungen
Anwendungsbeispiele
Übersicht TLS
Einführung
Zürich, 30. Januar 2006
Zoller+Fröhlich (Deutschland)
Produkte-Familie• Profiler Sensors• Imaging Sensors
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Institut für Geodäsie and Photogrammetrie – ETH Zürich
Übersicht Terrestrische Laserscanner (4)
Terrestrisches Laserscanning
Geschwindigkeit: 33 rps
Spezifikationen
Reichweite: ~55mGenauigkeit: ~1cmGeschwindigkeit: 625.000 pixel/sec
Geschwindigkeit: 900 rps
Geräte-untersuchungen
Anwendungsbeispiele
Übersicht TLS
Einführung
Zürich, 30. Januar 2006
Zoller+Fröhlich (Deutschland)
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Institut für Geodäsie and Photogrammetrie – ETH Zürich
Übersicht Terrestrische Laserscanner (4a)
Terrestrisches Laserscanning
Geräte-untersuchungen
Anwendungsbeispiele
Übersicht TLS
Einführung
Zürich, 30. Januar 2006
iQSun (Deutschland) – bzw. FARO
Produkte-Familie• FARO LS 880 HE80
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Übersicht Terrestrische Laserscanner (5)
Terrestrisches Laserscanning
Spezifikationen
Reichweite: ~80mGenauigkeit: ~1cmGeschwindigkeit: 120.00 pixel/sec
Geräte-untersuchungen
Anwendungsbeispiele
Übersicht TLS
Einführung
Zürich, 30. Januar 2006
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Optech (Kanada)
Produkte-Familie• ILRIS-3D
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Institut für Geodäsie and Photogrammetrie – ETH Zürich
Übersicht Terrestrische Laserscanner (6)
Terrestrisches Laserscanning
Spezifikationen
Reichweite: ~1500mGenauigkeit: ~1cmGeschwindigkeit: 2000 pixel/sec
Geräte-untersuchungen
Anwendungsbeispiele
Übersicht TLS
Einführung
Zürich, 30. Januar 2006
Optech (Kanada)
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Institut für Geodäsie and Photogrammetrie – ETH Zürich
Übersicht Terrestrische Laserscanner (6a)
Terrestrisches Laserscanning
Geräte-untersuchungen
Anwendungsbeispiele
Übersicht TLS
Einführung
Zürich, 30. Januar 2006
Nahbereichsscanner
MensiMinoltaSteinbichler u.a.
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Institut für Geodäsie and Photogrammetrie – ETH Zürich
Übersicht Terrestrische Laserscanner (7)
Terrestrisches Laserscanning
Spezifikationen
Reichweite: 0.6-1.2mScan Area: max. 1.3 x 1.1 mGenauigkeit: ~1mmGeschwindigkeit: 0.3 - 2.5 sec/scan
Spezifikationen
Reichweite: ~200mGenauigkeit: ~1cmGeschwindigkeit: 1000 pixel/sec
Geräte-untersuchungen
Anwendungsbeispiele
Übersicht TLS
Einführung
Zürich, 30. Januar 2006
Institut für Geodäsie and Photogrammetrie – ETH Zürich
22 / 47Terrestrisches Laserscanning
Übersicht Terrestrische Laserscanner (7a)
Nahbereichsscanner
Geräte-untersuchungen
Anwendungsbeispiele
Übersicht TLS
Einführung
Zürich, 30. Januar 2006
Laserscanner „Imager 5003“ von Zoller+Fröhlich
Distanzmesssystem• static mode• scanning mode• long-run stability• Auftreffwinkel• verschiedene Materialien
Encoder- / Winkelmesssystem
Instrumentenfehler• Exzentrizität Scanzentrum• Taumelfehler• Ziel- und Kippachsenfehler
Für hohe Genauigkeitsansprüche (Ingenieurvermessung) Kenntnis über Genauigkeiten und Instrumentfehler notwendig
Institut für Geodäsie and Photogrammetrie – ETH Zürich
Geräteuntersuchung (1)
23 / 47Terrestrisches Laserscanning
Geräte-untersuchungen
Anwendungsbeispiele
Übersicht TLS
Einführung
Zürich, 30. Januar 2006
Laserscanner „Imager 5003“ von Zoller+Fröhlich
Funktionsprinzip
• Rotation um zwei Achsen (Panorama-Scanner):• Aufnahme von Profilen (vertikal und horizontal), Camera-Scans und
Panorama-Scans• Für jeden Messpunkt: 3D-Koordinaten plus Intensitätswert• Reichweite: bis max. 56m• Geschwindigkeit: bis max. 625.000 Punkte/sec• Scannen in verschiedenen Auflösungs-Modi (sampling interval)
Institut für Geodäsie and Photogrammetrie – ETH Zürich
Geräteuntersuchung (2)
24 / 47Terrestrisches Laserscanning
Geräte-untersuchungen
Anwendungsbeispiele
Übersicht TLS
Einführung
Zürich, 30. Januar 2006
5
Distanzmesssystem
• Phasenvergleichsverfahren
• Trägerwelle mit λ = 780 nm
• Auflösung der Mehrdeutigkeiten (Ambiguities) mittels zweier Grobfrequenzen (je nach ausgewähltem Messbereich):
• bis 25.2 m: Wellenlänge λ ∼ 54 m (Messbereich „Close“)• bis 53.5 m: Wellenlänge λ ∼ 108 m (Messbereich „Far“)
• Verbesserung der Grobdistanz über eine Feinfrequenz bis auf wenige Millimeter Genauigkeit:
• Wellenlänge λ ∼ 6.7 m
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Geräteuntersuchung (3)
25 / 47Terrestrisches Laserscanning
Geräte-untersuchungen
Anwendungsbeispiele
Übersicht TLS
Einführung
Zürich, 30. Januar 2006
Distanzmesssystem – „static mode“
Versuchsaufbau• Kalibrier-Messbahn (52m)
liefert Sollwerte (Interferometer)• Vergleich von Solldistanzen
mit gemessene Distanzen• Zieltafel: weisse Tafel mit
schwarzer Skala
Ergebnisse• Abweichungen innerhalb 10mm• mögliche systematische Effekte:
AdditionskonstanteMassstäbe (positives und negatives Vorzeichen)fehlerhafte Werte in der “look up table”
Institut für Geodäsie and Photogrammetrie – ETH Zürich
Geräteuntersuchung (4)
26 / 47Terrestrisches Laserscanning
Geräte-untersuchungen
Anwendungsbeispiele
Übersicht TLS
Einführung
Zürich, 30. Januar 2006
Distanzmesssystem – „scanning mode“
Versuchsaufbau• äquivalent zu static mode• Zielobjekt: kalibrierte Kugeln
Durchmesser Kugel 1: 12cm Durchmesser Kugel 2: 15cm
Ergebnisse (höchste Scan-Auflösung)• Abweichungen innerhalb 10mm• Additionskonstante (ca. 4mm)• Distanzen zu Kugeln mit
“fixed” diameter besser als “free” diameter
Kugeln gut verwendbar bis 15m
Institut für Geodäsie and Photogrammetrie – ETH Zürich
Geräteuntersuchung (5)
27 / 47Terrestrisches Laserscanning
Geräte-untersuchungen
Anwendungsbeispiele
Übersicht TLS
Einführung
Zürich, 30. Januar 2006
Distanzmesssystem – „long-run stability“
Versuchsaufbau• Scan- Modus: static• bekannte Distanzen• Beobachtungsdauer: 3h
Institut für Geodäsie and Photogrammetrie – ETH Zürich
Geräteuntersuchung (6)
28 / 47Terrestrisches Laserscanning
Ergebnisse• zeit- (temperatur-) abhängiges
Verhalten• Differenzen bis zu 1cm
Geräte-untersuchungen
Anwendungsbeispiele
Übersicht TLS
Einführung
Zürich, 30. Januar 2006
Distanzmesssystem – Auftreffwinkel
Intensität (I) des reflektierten Laserstrahls beeinflusst von:
• Distanz ( I ~ 1/s2 )• Auftreffwinkel (vgl. Lambert- Gesetz)• Materialeigenschaften (Farbe, Rauhigkeit, etc.)
Das Signal-Rausch-Verhältnis ist entscheidend für die Genauigkeit der Distanzmessung
Untersuchungen des Einflusses des Auftreffwinkels
• weisse Zieltafel mit speziellem Teilkreis um spezifische Winkel drehbar
Differenzen steigen an mit abnehmendem Auftreffwinkel
Institut für Geodäsie and Photogrammetrie – ETH Zürich
Geräteuntersuchung (7)
29 / 47Terrestrisches Laserscanning
Geräte-untersuchungen
Anwendungsbeispiele
Übersicht TLS
Einführung
Zürich, 30. Januar 2006
Distanzmesssystem – Verschiedene Materialien
Untersuchte Materialien
Styropor (Dicke von 2 cm und 5 cm)HolzMetallWeisse Zieltafel (als Referenzziel)
Ergebnisse:
Systematische Effekte• Styropor: durchlässig (bis
zu 1.5 cm – abhängig von Rauhigkeit und Körnung)
• Metall: bis ca. 35 m Intensität zu hoch für genaue Messungen
Nahezu gleiche Ergebnisse für Holz und die weisse Zieltafel
Institut für Geodäsie and Photogrammetrie – ETH Zürich
Geräteuntersuchung (8)
30 / 47Terrestrisches Laserscanning
Geräte-untersuchungen
Anwendungsbeispiele
Übersicht TLS
Einführung
Zürich, 30. Januar 2006
6
Encoder - / Winkelmesssystem
Versuchsaufbau• 3D-Trajektorie der Kalibrier-Messbahn (genau bekannt)• unabhängig von Distanzgenauigkeit • Zielobjekt: kalibrierte Kugeln• Vergleich von 3D-Position der Kugel (Zentrum) zu Sollposition
der Kalibrier-Messbahn
Ergebnisse (höchste Scan-Auflösung)• Abweichungen bis 15m innerhalb von 2mm
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Geräteuntersuchung (9)
31 / 47Terrestrisches Laserscanning
Geräte-untersuchungen
Anwendungsbeispiele
Übersicht TLS
Einführung
Zürich, 30. Januar 2006
Instrumentenfehler – Exzentrizität Scanzentrum
Zu beachten bei Wiederholungsmessungen vom gleichen Beobachtungspunkt (vgl. Deformationsanalyse)
3 Arten:Exzentrizität des Scannerfusses
• Richtung zum Zentrum des Zylinders mit Sollrichtungen vergleichen
Exzentrizität der Rotation (in Horizontalebene)• Beobachten eines Zieles auf Scanner (Ergebnis: Kreis!)
Exzentrizität des Distanzmesssystem• Lage-Passpunktfeld (Bestimmung des Standpunktes und Vergleich mit
Sollkoordinaten)
Institut für Geodäsie and Photogrammetrie – ETH Zürich
Geräteuntersuchung (10)
32 / 47Terrestrisches Laserscanning
Geräte-untersuchungen
Anwendungsbeispiele
Übersicht TLS
Einführung
Zürich, 30. Januar 2006
Instrumentenfehler – Taumelfehler (1)
Institut für Geodäsie and Photogrammetrie – ETH Zürich
Geräteuntersuchung (11)
33 / 47Terrestrisches Laserscanning
Laserscanner als geodätisches Instrument (wie z.B. Tachymeter) ansehen
Versuchsaufbau
22iii yxs +=
∑=
=n
iisn
v1
1
ii svt −=
Leica Nivel 20 auf ScannerScanner um Stehachse gedrehtMessung der Neigungen in zwei zueinander senkrechten Richtungen (x,y)Berechnung des Taumelfehlers (t) aus den Neigungsmessungen (x,y)
s – momentane Stehachsenschiefe
v – mittlere Stehachsenschiefe
t – Taumelfehler bei Position i
Geräte-untersuchungen
Anwendungsbeispiele
Übersicht TLS
Einführung
Zürich, 30. Januar 2006
Instrumentenfehler – Taumelfehler (2)
Behandlung des Taumelfehlers als harmonische Schwingung
Fourier Transformation zeigt die Parameter auf• Amplitude, Phasenwinkel, Frequenz und Trend
(Trend gibt die Stehachsenschiefe an)• Frequenz mit der grössten Amplitude repräsentiert den
Taumelfehler
3 Messreihen wurden beobachtet mit einem verschobenen Anfangswinkel von 60°
Institut für Geodäsie and Photogrammetrie – ETH Zürich
Geräteuntersuchung (11)
34 / 47Terrestrisches Laserscanning
Geräte-untersuchungen
Anwendungsbeispiele
Übersicht TLS
Einführung
Zürich, 30. Januar 2006
Instrumentenfehler – Taumelfehler (3)
Ergebnisse:
Stehachsenschiefe näherungsweise konstantAmplituden nicht konstantPhasenwinkel korrelieren nicht mit dem verschobenen Anfangswinkel von 60° und sind nicht konstantEinfluss in einer Distanz von 60 m ca. 1 cm
Vermutung: Einfluss des Ungleichgewichts verursacht Deformationen des Dreifusses
Zur Verifizierung: Wiederholung der Untersuchung
Scanner auf stabilem Untergrund (Granitplatte) montiert
Institut für Geodäsie and Photogrammetrie – ETH Zürich
Geräteuntersuchung (11)
35 / 47Terrestrisches Laserscanning
5kgGeräte-untersuchungen
Anwendungsbeispiele
Übersicht TLS
Einführung
Zürich, 30. Januar 2006
Instrumentenfehler – Taumelfehler (4)
Ergebnisse der neuen Untersuchungen
Stehachsenschiefe konstantAmplituden konstantPhasenwinkel konstantEinfluss in einer Distanz von 60 m: auch ca. 1 cm
Taumelfehler nur reproduzierbar, wenn der Scanner auf stabilem Untergrund montiert ist
Institut für Geodäsie and Photogrammetrie – ETH Zürich
Geräteuntersuchung (11)
36 / 47Terrestrisches Laserscanning
Geräte-untersuchungen
Anwendungsbeispiele
Übersicht TLS
Einführung
Zürich, 30. Januar 2006
7
Instrumentenfehler
weitere Fehlereinflüsse:ZielachsenfehlerKippachsenfehler
Problem: Bei Tachymetern bekannte Messverfahren (z.B. Messung in zwei Lagen)für Laserscanner: analog anzuwenden bzw. spezielle Messanordnungen und Untersuchungen entwickeln
Institut für Geodäsie and Photogrammetrie – ETH Zürich
Geräteuntersuchung (12)
37 / 47Terrestrisches Laserscanning
Geräte-untersuchungen
Anwendungsbeispiele
Übersicht TLS
Einführung
Zürich, 30. Januar 2006
Anwendungen
Cultural Heritage (Kulturerbe, Denkmalschutz)Plants (Fabrikanlagen, meist Raffinerien – „Digitale Fabrik“)Reverse Engineering (Flächenrückführung, Nachbau):
• z.B. Automobil-, Flugzeug- und Schiffbau
Engineering Surveying• Deformationsanalyse: Tunnel, Staumauer, etc.• Massen-/ Volumenberechnungen (Erdbau)
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Institut für Geodäsie and Photogrammetrie – ETH Zürich
Anwendungsbeispiele
Terrestrisches Laserscanning
Geräte-untersuchungen
Anwendungsbeispiele
Übersicht TLS
Einführung
Zürich, 30. Januar 2006
Praktisches Vorgehen
Vorüberlegungen:• Was soll aufgenommen werden• Welche Punktdichte ist erforderlich• Welche Aufnahmeentfernungen sind sinnvoll• Welche Genauigkeiten sollen erreicht werden
Aufnahmesituation + Scannen:• Auswahl der Standpunkte• Auswahl von Verknüpfungspunkten („Registrierung“)
Auswerten + Modellieren• Registrierung durchführen• Punktwolken bearbeiten (manuell)• Modellierung / Berechnungen
Institut für Geodäsie and Photogrammetrie – ETH Zürich
Anwendungsbeispiele (1)
39 / 47Terrestrisches Laserscanning
Geräte-untersuchungen
Anwendungsbeispiele
Übersicht TLS
Einführung
Zürich, 30. Januar 2006
Beispiel: Cultural Heritage (Kapelle)
Aufnahmesituation
Planung Stand- und Verknüpfungspunkte(evtl. tachymetrische Einmessung der Verknüpfungspunkte – wenn Bezug zu vorhandenen Koordinatensystemen erforderlich)
Institut für Geodäsie and Photogrammetrie – ETH Zürich
Anwendungsbeispiele (1a)
40 / 47Terrestrisches Laserscanning
Geräte-untersuchungen
Anwendungsbeispiele
Übersicht TLS
Einführung
Zürich, 30. Januar 2006
Beispiel: Cultural Heritage (Kapelle)
TachymetermessungenBestimmung eines Bezugssystem –evtl Einbindung in bestehende (Landes-) Systeme
Durchführung der Scans
Institut für Geodäsie and Photogrammetrie – ETH Zürich
Anwendungsbeispiele (1b)
41 / 47Terrestrisches Laserscanning
Geräte-untersuchungen
Anwendungsbeispiele
Übersicht TLS
Einführung
Zürich, 30. Januar 2006
Beispiel: Cultural Heritage (Kapelle)
Bearbeiten der Scans (Punktwolken)
Institut für Geodäsie and Photogrammetrie – ETH Zürich
Anwendungsbeispiele (1c)
42 / 47Terrestrisches Laserscanning
Geräte-untersuchungen
Anwendungsbeispiele
Übersicht TLS
Einführung
Zürich, 30. Januar 2006
8
Beispiel: Cultural Heritage (Kapelle)
Bearbeiten der Scans (Punktwolken)
Institut für Geodäsie and Photogrammetrie – ETH Zürich
Anwendungsbeispiele (1d)
43 / 47Terrestrisches Laserscanning
Geräte-untersuchungen
Anwendungsbeispiele
Übersicht TLS
Einführung
Zürich, 30. Januar 2006
Beispiel: Cultural Heritage (Kapelle)
3D-Modellierung (plus „texture mapping“)
Institut für Geodäsie and Photogrammetrie – ETH Zürich
Anwendungsbeispiele (1e)
44 / 47Terrestrisches Laserscanning
Geräte-untersuchungen
Anwendungsbeispiele
Übersicht TLS
Einführung
Zürich, 30. Januar 2006
Institut für Geodäsie and Photogrammetrie – ETH Zürich
45 / 47Terrestrisches Laserscanning
Beispiel: Ingenieurvermessung (Tunnel)
Vorgehen: analog zum vorigen Beispiel (Kapelle)pro Standpunkt Fein-Scans der Verknüpfungspunkte (Kugeln) und des Tunnels (Panoramascan)Standpunkte dicht zusammen: ca. 10m (Auftreffwinkel!)insgesamt: 11 Standpunkte plus Tunnelportale
Anwendungsbeispiele (2)
Geräte-untersuchungen
Anwendungsbeispiele
Übersicht TLS
Einführung
Zürich, 30. Januar 2006
Institut für Geodäsie and Photogrammetrie – ETH Zürich
46 / 47Terrestrisches Laserscanning
Beispiel: Ingenieurvermessung (Tunnel)
Registrierung
3D-Punktwolke
Anwendungsbeispiele (2a)
Geräte-untersuchungen
Anwendungsbeispiele
Übersicht TLS
Einführung
Zürich, 30. Januar 2006
Praxis
• Scannen mit „Imager 5003“ von Zoller+Fröhlich
• Auswerten mit Cyclone von HDS Leica-Geosystems
Institut für Geodäsie and Photogrammetrie – ETH Zürich
47 / 47Terrestrisches Laserscanning
Zürich, 30. Januar 2006