zfv 4/2015

Mit der Einführung der 3D-Laserscanner vor über zehn Jahren haben Ingenieurgeodäten begonnen, georeferenzierte 3D-Punktwolken zu erzeugen, zu bearbeiten und darauf ba­sierende 3D-Modelle zu erstellen. Die Photogrammetrie schien auf ein Abstellgleis zu geraten. Aber in den letzten Jahren hat die algorithmische Auswertung dichter Bildverbände zu 3D-Punktwolken große Fortschritte gemacht. Die komplexen Algorithmen zur Kamerakalibration, Bildanordnung, Merkmalsextraktion und zum Erzeugen dichter Punktwolken sind in einfach zu handhabende Programme implementiert worden. Damit steht dem Ingenieurgeodäten ein weiteres Werkzeug zur Verfügung. Theorie, Vorgehensweise und praktische Beispiele werden aus Sicht von drei Praktikern dargestellt.

In dem Projekt „Tiefenschärfe – hochauflösende Vermessung Bodensee“ wird mit topobathymetrischem Laserscanning und Fächerecholotaufnahmen ein nahtloses Geländemodell der Seebodenoberfläche hergestellt. Das Projekt zeigt den enormen Formenreichtum der Unterwasserlandschaft von Seen. Die Kombination von hydroakustischen (Fächerecholot) und laseroptischen (topobathymetrisches Laserscanning) Methoden wird erstmals in einem Binnengewässer dieser Größenordnung angewendet. Chancen, Limitierungen und Restriktionen der hochauflösenden Messverfahren werden kurz vorgestellt.

Das Institut für Ingenieurgeodäsie, Universität Stuttgart, betreibt seit einigen Jahren einen Baumaschinensimulator zum Testen unterschiedlicher Sensoren, sowie Filter- und Regelalgorithmen unter Laborbedingungen. Ein tachymetrisch gesteuerter Modell-LKW im Maßstab 1:14 wird dabei so genau wie möglich auf einer vordefinierten Solltrajektorie geführt. Die Querregelung wird durch einen PID-Regler realisiert. Als Qualitätskriterium für die Regelgüte wird der RMS der Querabweichungen zur Solltrajektorie verwendet. Der Simulator erreicht unter Laborbedingungen RMS-Werte von 2 bis 4 mm. Diese Werte geben die Summe aus Messgenauigkeit und Regelgüte an. Ein externes Messsystem, der Laser Tracker API Radian, in Kombination mit einem nachsteuernden Prisma, ermöglicht eine Aufspaltung zwischen den beiden Größen, Messgenauigkeit und Regelgüte. Nach dieser Aufspaltung kann die Regelgüte einzeln betrachtet und evaluiert werden. Die Untersuchung hat gezeigt, dass die unter Laborbedingungen erreichten, kombinierten Werte mit den Messungen des Laser Trackers bestätigt werden konnten. Eine Regelgüte von 3,1 mm und eine Messgenauigkeit von 2,9 mm ist bei der Untersuchung festgestellt worden.

Die EU-Richtlinie INSPIRE betrifft alle Verwaltungsebenen und somit alle kommunalen Stellen von der Großstadt bis zur kleinsten Gemeinde sowie die Landkreise. Sobald kommu­nale Geodaten gesetzliche Vorgaben des LGeoZG BW erfüllen, ist ihre digitale Bereitstellung verpflichtend. Dies betrifft in Baden-Württemberg aktuell etwa 50 Geodatensätze in 17 INSPIRE-Themenbereichen. Ihre konkrete Betroffenheit und die damit verbundenen Pflichtaufgaben wurden in einem Positionspapier der kommunalen Landesverbände identifiziert. Konkrete Handlungsempfehlungen sollen die kommunalen Stellen bei der Umsetzung unterstützen. Ziel ist es, Pflichten und Chancen für eine moderne Verwaltung durch INSPIRE und GDI-BW zu verdeutlichen und notwendige Entscheidungsprozesse und Aktivitäten in Gang zu setzen. Neben den Pflichtdaten sollen dabei auch weitere Geoinformationen mit Synergiepotenzial, z. B. zu Tourismus, Katastrophenschutz oder Bodenrichtwerten, betrachtet werden.

Den mit der Digitalisierung verbundenen Wandel positiv zu gestalten, ist das erklärte Ziel der Landesregierung von Baden-Württemberg. Eingebettet in den europäischen und den nationalen Rahmen soll eine digitale Informations- und Bürgergesellschaft aufgebaut werden. Dies setzt nicht zuletzt auch eine digitale öffentliche Verwaltung voraus. Dazu werden in verschiedenen Digitalisierungskomponenten schrittweise Maßnahmen identifiziert und angegangen. Die Geoinformation ist ein strategischer Baustein der Digitalisierung in Baden-Württemberg, der aufgrund seiner Querschnittsfunktion zu einer ganzheitlichen Informations- und Kommunikationsinfrastruktur nachhaltig beitragen kann. Eine Schlüsselrolle nimmt das Land-Kommune-Vorhaben der Geodateninfrastruktur Baden-Württemberg (GDI BW) als integraler Bestandteil der europäischen und der nationalen Geodateninfrastruktur (INSPIRE, GDI DE) ein. Im Rahmen der GDI BW werden bereits wichtige Beiträge zur Digitalisierung geleistet. Die künftigen Herausforderungen zur Gestaltung der digitalen Zukunft durch Geodateninfrastruktur lassen sich nur gemeinsam, in fairer Partnerschaft aller Verwaltungsebenen und zusammen mit Wirtschaft, Wissenschaft und Zivilgesellschaft bewältigen.

Das Erheben und Bereitstellen aktueller und qualitätsgesicherter Geobasisinformationen sind nach dem Vermessungsgesetz für Baden-Württemberg die wesentlichen Aufgaben der staatlichen Vermessungsverwaltung. Die Geobasisinformationen gilt es laufend zu aktualisieren und bedarfsorientiert weiterzuentwickeln. Darüber hinaus gewinnt die Nutzung »historischer«, d. h. nicht nur aktueller Geobasisdaten zunehmend an Bedeutung, um darauf in Kombination mit unterschiedlichen Fachinformationen Monitoringverfahren aufzubauen. Die Entwicklung und performante Bereitstellung von Geobasisdaten in Zeitreihen sowie die automatisierte Detektion der Landschaftsobjekte und Landschaftsveränderungen (change detection) sind Zukunftsaufgaben und stellen große Herausforderungen nicht nur für das Landesamt für Geoinformation und Landentwicklung (LGL), sondern auch für die Soft- und Hardwareentwicklung dar.

In diesem Beitrag wird auf die Bedeutung von Geodaten für die Entwicklung von smarten Städten eingegangen. Durch die Analyse und Verknüpfung von raumbezogenen Sensordatenströmen und deren Vernetzung in einem gemeinsamen urbanen Informationsmodell entstehen smarte Geodaten. Sie bilden eine notwendige Voraussetzung für die Stadt der Zukunft, deren Infrastruktur mit informations- und kommunikationstechnischen Komponenten vernetzt ist. Anhand der Projekte Plusenergiegemeinde Wüstenrot und SimStadt soll diese Entwicklung beispielhaft dargestellt werden.

Die Anforderungen an den Raum und unsere Ressourcen werden insbesondere in den Ballungsräumen weiter wachsen. Zur Lösung der daraus resultierenden Herausforderungen müssen neue, innovative und flexible Ansätze entwickelt werden. Dabei spielen Daten, Informationen und Wissen eine entscheidende Rolle. Durch den in nahezu allen Fragestellungen immanenten Raumbezug sind Geoinformationen für die Entscheidungsfindung zentral. Häufig werden diese Möglichkeiten nicht adäquat genutzt. In der Landeshauptstadt Stuttgart soll das Potenzial der Geoinformationen durch die verstärkte Öffnung des großen internen Datenbestandes und die zunehmende Unterstützung mobiler Anwendungen dargestellt und beworben werden. Eine wesentliche Komponente dafür ist die umfangreiche, unter der Adresse www.stuttgart.de/maps bereitgestellte Internet-Anwendung Stuttgart Maps.