Eignen sich in Standardsoftware implementierte Punktwolkenvergleiche zur flächenhaften Deformationsanalyse von Bauwerken? Eine Fallstudie anhand von Laserscans einer Holzplatte und einer Staumauer

Christoph Holst, Berit Schmitz, Achim Schraven, Heiner Kuhlmann

doi:10.12902/zfv-0158-2017

Zusammenfassung

Zur Analyse flächenhafter Deformationen von Bauwerken auf Basis terrestrischer Laserscans stehen verschiedene Methoden zur Verfügung. Liegen keine Informationen über die Geometrie des gescannten Objekts vor, werden die gesuchten Deformationen oft über Vergleiche von Punktwolken, aufgenommen in zwei Epochen, herausgearbeitet. Diese Punktwolken werden entweder direkt verglichen, vorher vermascht oder aber geometrisch geglättet. Diese einzelnen Methoden sind in Standardsoftware zur Punktwolkenverarbeitung implementiert. Nach der theoretischen Betrachtung der Vergleiche werden sie anhand von zwei Beispielen näher analysiert: der Verformung und Starrkörperbewegung einer Holzplatte sowie der Verformung einer Staumauer. Es wird herausgearbeitet, dass die Punktwolkenvergleiche zur Analyse von Verformungen und Starrkörperbewegungen unter gewissen Umständen geeignet sind. Wichtig ist hierbei die Richtung der Deformation bezogen auf die Objektoberfläche: Deformationen quer zur Oberfläche sind wesentlicher besser aufdeckbar als Deformationen entlang der Oberfläche. Allgemein basiert die Interpretation der Ergebnisse allerdings jeweils nur auf einer subjektiven Betrachtung von farbig dargestellten Punktwolkendifferenzen, ein statistisch fundierter Zwei-Epochentest dieser Differenzen wird nicht angewendet.

Summary

For analyzing area-based deformations of buildings based on terrestrial laser scans, several methods exist. If there is no information about the object’s geometry, the deformations are analyzed in most cases based on point cloud differences revealed by scanning in two epochs. The point clouds are either compared directly, are previously meshed or they are filtered based on geometric conditions. Standard software packages include these methods. After a theoretical introduction of these point cloud comparisons, they are analyzed based on two examples: the shape deformation and the rigid body movement of a wooden plate and the shape deformation of a water dam. It is revealed that the methods are suited to analyze shape deformations and rigid body movements under certain restrictions. However, more important is the direction of deformation related to the observed surface: out-of-plane deformations are better detectable than in-plane ones. In all cases, the interpretation is only based on inspecting color-coded point cloud differences; a statistical test judging the differences between two epochs is not performed.