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Terrestrisches Laserscanning 2019: Von großen Chancen, großen Herausforderungen und großen Radioteleskopen

Dieser Beitrag ist in der zfv 2/2019 erschienen.

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Der terrestrische Laserscanner (TLS) ist der logische Nachfolger vom motorisierten, reflektorlos messenden Tachymeter. Das Messprodukt ist eine 7D-Punktwolke (X,Y,Z,I,R,G,B), die sich aufgrund ihres geometrischen und physikalischen Detailreichtums sehr gut eignet, kleine und große Objektcharakteristiken und ihre zeitliche Änderungen zu erfassen. Dies gilt vor allem auch deshalb, weil die Erstellung eines Laserscans dank intelligenter, vollautomatischer Standpunktverknüpfungen und Steigerungen in der Messfrequenz in den letzten Jahren sehr effizient geworden ist. Der TLS stellt also eine große Chance für die Ingenieurgeodäsie dar, die Digitalisierung der Welt kompetent mit zu gestalten.
Die räumlich und zeitlich hochfrequente Erfassung der Umgebung mit einem TLS ist messtechnisch nur erreichbar, indem die Messgenauigkeit der geometrischen Redundanz weicht. Das bedeutet, dass der einzelne Messpunkt nur eine sehr geringe Bedeutung hat. Dieser Umstand stellt Neulinge im Bereich des terrestrischen Laserscannings im Wesentlichen vor zwei Herausforderungen: (1) Die gesuchte geometrische Information kann nur aus einer flächenhaften Betrachtung gewonnen werden; (2) Die Messunsicherheit kann weniger gut quantifiziert werden.
Der vorliegende Artikel befasst sich schwerpunktmäßig mit diesem Wechselspiel aus Chance und Herausforderung, was anhand mehrerer Beispiele und messtechnischer Grundlagen erläutert wird. Die Zielgruppe dieses Artikels sind (Ingenieur-)Geodäten, die sich mit dem Thema terrestrisches Laserscanning befassen, z.B. innerhalb von Ingenieurbüros oder Behörden. Implizit bezieht der Artikel auch Stellung bezüglich der Frage, ob die Anschaffung eines TLS für eine vorliegende Aufgabe sinnvoll ist.

The terrestrial laser scanner is the constructive follower of the motorized, reflectorless-measuring total station. The product of measurement is a 7D point cloud (X,Y,Z,I,R,G,B) containing many geometric and physical details. Thus, it can be perfectly used for capturing small and large object characteristics and their temporal changes. This is particularly true since the acquisition of laser scans has become more efficient in the last years due to increasing scanning frequencies and automated registration processes. Consequently, the TLS provides a chance for the engineering geodesy to participate in digitalizing the world.
Capturing the environment with high areal and temporal frequency using a TLS can metrologically only be realized by decreasing the accuracy of each scan point. In other words: the geometric redundancy beats the accuracy. Thus, each individual scan point is only of small relevance. This fact might be challenging for newcomers in the field of terrestrial laser scanning considering two consequences: (1) the geometric information that is searched for can only be obtained by an areal modeling; (2) the measurement uncertainty cannot be quantified that well any more.
The present article focuses this interplay between chances and challenges by discussing several examples as well as metrological basics. The intended readers are (engineering) geodesists that deal with TLS, e.g., in engineering companies or government entities. Implicitly, this article also tackles the question whether the purchase of a TLS is reasonable considering existing tasks.

10.12902/zfv-0256-2019

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