zfv 2/2019

Geodäsie im FOKUS | Im Rahmen der Landwirtschaft 4.0 erforschen Geodäten, wie die Landwirtschaft künftig digitalisiert werden könnte.

Die UAV-Technologie wird zunehmend zur Gewinnoptimierung in der Landwirtschaft im Rahmen des Smart Farmings eingesetzt. Eine Vielzahl von Unternehmen und Forschungseinrichtungen arbeiten an der Realisierung an aktuellen Fragestellungen. Nur begrenzte Kenntnisse sind jedoch zu der Frage vorhanden, wie die Daten schneller und in Echtzeit verarbeitet werden können. Autonome Systeme, die im Moment der Sensoraufnahme Entscheidungen treffen können, bieten ein großes Potenzial der Effizienzsteigerung für die Landwirtschaft. Die Forschungsgruppe »Agroindustrie« an der Escuela Colombiana de ingenieria und die Hochschule für angewandte Wissenschaften und Umwelt Bogota-Colombia arbeiten in Zusammenarbeit mit der Hochschule für angewandte Wissenschaften Würzburg-Schweinfurt an dieser Idee. In diesem Projekt wird eine NVIDIA Jetson Grafikkarte zur Verarbeitung von für die Landwirtschaft relevanter Information eingesetzt, um Störungen in der Vegetation zu finden. Dieser Beitrag zeigt, dass die Berechnung eines Vegetationsindexes aus Multispektraldaten in Echtzeit auf der Grafikkarte möglich ist.

Die Infrastructure for Spatial Information in Europe (INSPIRE) bildet die Grundlage für ein europäisches Geodatenmanagement. Mit der Frist zur vollständigen Umsetzung vor Augen ändern sich die Wahrnehmung und die Erwartungen an diese gemeinsame Geodateninfrastruktur. Technische und organisatorische Lösungen sind weitestgehend entwickelt und Strukturen etabliert. Neue Anforderungen und Handlungsbedarfe stellen INSPIRE vor große Herausforderungen. Der Fokus der weiteren Entwicklung sollte darauf gerichtet werden, wie INSPIRE und unterschiedliche Nutzeranforderungen zusammenkommen können. Auf dieser Grundlage wird sich INSPIRE in der Zeit nach 2021 weiterentwickeln. In Anbetracht der neuen Anforderungen können die Weichen auch in der GDI-DE gestellt werden, um INSPIRE insgesamt zu einem Erfolg zu führen.

Der Beitrag gibt einen Überblick über Ähnlichkeiten und Unterschiede in Ostdeutschland und Estland am Beispiel der Stadt Valga bezüglich Bevölkerungsentwicklung, Problemwahrnehmung auf nationaler und Maßnahmen des Stadtumbaus auf operativer Ebene. Während die Bevölkerungsentwicklung und die grundlegenden Strategien des Stadtumbaus in Ostdeutschland und Valga ähnlich sind, gibt es große Unterschiede bezüglich der Maßnahmen auf nationaler Ebene. Der Unterschied in den Maßnahmen des Stadtumbaus wird beeinflusst durch unterschiedlich hohe Immobilienpreise und eine große Diskrepanz in der Höhe der Unterstützung durch die öffentliche Hand.

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.

Dieser Beitrag stellt die Überwachung von Brückentragwerken mit einem Profilscanner vor und zeigt, dass bestehende Konzepte klassischer Überwachungsmessungen mit Hilfe von Profilscannern ergänzt werden können. Die berührungslose Erfassung mit einem Profilscanner reduziert den Aufwand für Personal und Instrumentierung im Vergleich zu herkömmlichen Sensoren, die zur Überwachung von Ingenieurbauwerken eingesetzt werden. Darüber hinaus wird die Messung von nicht zugänglichen Bereichen der überwachten Tragwerksstruktur ermöglicht. Zusätzlich kann die Verfügbarkeit von Informationen entlang eines gesamten Strukturprofils genutzt werden, um eine Vielzahl von Fragestellungen flexibel zu beantworten. Mit einer Messgeschwindigkeit von mindestens 50 Hz können so typische Verformungssignale der Struktur erfasst und ausreichend Daten erhoben werden, um die zugrunde liegenden Verformungsprozesse zuverlässig zu charakterisieren.

Thermografische Messverfahren sind vielseitig einsetzbar, z.B. bei Bestandsaufnahmen, der Schadensanalyse oder für die Identifikation von Energieverlusten. Werden Thermografieaufnahmen mit 3D-Punktwolken kombiniert, kann zudem die Geometrie der Umgebung einbezogen werden, was nicht nur die Interpretation der Messdaten erleichtert, sondern neue Techniken wie BIM (Building Information Modeling), Reverse-Engineering oder 3D-Visualisierungen ermöglicht. In diesem Beitrag wird gezeigt, wie man ein hochauflösendes und geometrisch kalibriertes Thermografiepanorama anfertigt und mit einer 3D-Punktwolke kombiniert. Hierfür werden zwei eigenständige Instrumente, ein terrestrischer 3D-Laserscanner sowie eine Thermografiekamera auf einem motorisierten Nodalpunktadapter, verwendet. Mit der beim Nodal­punkt­adapter enthaltenen Software werden hunderte Einzelbilder erst geometrisch kalibriert und anschließend zu einem Panorama mit aktuell 50 Megapixeln zusammengefügt. Da beide Instrumente nacheinander vom gleichen Standpunkt aus messen, sind die Blickwinkel der Datensätze deckungsgleich und können daher lückenlos miteinander kombiniert werden. Mit dieser Methode wird die Identifikation thermografischer Reflexionen vereinfacht und eine rudimentäre Materialanalyse ermöglicht. Durch den motorisierten Nodalpunktadapter sind Thermografiekameras nahezu beliebiger Größe und somit Auflösung verwendbar, wodurch Messungen auf spezifische Aufgabenstellungen angepasst werden können. Mit dem hier vorgestellten Verfahren kann nahezu jede Art von Kamera kalibriert und somit ein bereits bestehendes System erweitert werden. Dadurch, dass die Thermografieaufnahmen als Panorama zur Verfügung gestellt werden, ist die Kombination mit 3D-Punktwolken mit kommerzieller Software möglich.