zfv 2/2007

Vortrag zur Eröffnung des XXIII FIG-Kongresses in München am 10 Oktober 2006

Mit dem Terrestrischen Laserscanning (TLS) steht dem Geodäten seit wenigen Jahren ein mächtiges Werkzeug zur dreidimensionalen Erfassung komplexer und ausgedehnter Objekte oder ganzer Szenarien zur Verfügung. Im Gegensatz zu den vorherigen Innovationsschritten der Vermessungstechnik (z.?B. Tachymetrie oder GNSS) wird damit nicht nur ein Messwerkzeug durch ein anderes ersetzt, sondern es bietet auch das Potential neuer Lösungen für einen neuen Kundenkreis. Im Anschluss an die Beschreibung der aktuellen Entwicklungen zur Aufnahme und Auswertung, folgt eine Klassifizierung der bestehenden und potentiellen Anwendungen.

Mit dem Range Imaging (RIM) steht ein neues und zugleich für die Vermessung hochinteressantes dreidimensionales Messverfahren zur Verfügung. RIM ist eine Verschmelzung von zwei unterschiedlichen Technologien. Es integriert die Distanzmessung in zweidimensionale Bildmesstechnologien. Eine spezielle Sensormatrix (z.B. CMOS) ermöglicht jedem Pixel, den Abstand in Richtung zum entsprechenden Gegenstandspunkt zu messen. Die Distanzmessung wird durch das time-of-flight-Verfahren realisiert. Weil die RIM-Technologie aber noch sehr jung ist, fehlt das Bewusstsein für deren hohes Potential bezüglich Auflösung, Genauigkeit und Geschwindigkeit. In den meisten Anwendungen, wie Automations- und Messsystemen, liegt die erforderliche Genauigkeit bei einigen Millimetern. Die Rohdaten der RIM-Kameras erreichen z.Zt. dieses Niveau nur mit Hilfe einer eingehenden Kalibrierung. Nachfolgend werden einige Charakteristika, Kalibrieransätze sowie Anwendungsbereiche des RIM gezeigt.

Die Qualität der Position, die unter Verwendung von Beobachtungen globaler Satellitennavigationssysteme (GNSS) ermittelt wird, ist von den auf die GNSS-Signale wirkenden Einflussfaktoren abhängig und wird weiterhin ebenso von den im Rahmen der Datenverarbeitung verwendeten Methoden und Strategien beeinflusst. Die Auswirkungen der Einflussfaktoren Basislinienlänge und Mehrwegeeffekt sowie die der Auswerteparameter Beobachtungsgewichtung, Neutrosphärenmodellierung und Strategien zur Festsetzung der Phasenmehrdeutigkeiten werden unter Analyse der Standardabweichungen von aus Doppeldifferenzresiduen abgeleiteten Größen am Beispiel des baden-württembergischen SAPOS®-Netzes im Zeitraum DOY2004: 186–193 untersucht und quantifiziert.

Die Lösung des nichtlinearen Gauß-Markov-Modells ist auf zwei unterschiedlichen Wegen möglich; einmal dadurch, dass man die nichtlinearen Funktionen vorab linearisiert und dann im linearen Modell die Minimumsaufgabe der Methode der kleinsten Quadrate löst. Der andere Weg ergibt sich, indem man zuerst die Minimumsaufgabe löst und dann die Auflösung des so erhaltenen nichtlinearen Gleichungssystems numerisch vornimmt. Dieses Vorgehen stellt zudem mit der Hesse-Matrix ein Mittel zur Verfügung, mit dem man die Existenz eines lokalen Minimums überprüfen kann. Darüber hinaus gewinnt man über die Hesse-Matrix einen Iterationsalgorithmus, der deutlich schneller konvergiert als der herkömmliche.