Kataster und LiDAR im Synchronschritt

Eine neue Lösung macht amtliche 3D-Daten des Freistaates Bayern für die Nutzung, nicht nur in kommunalen GIS-Systemen, verfügbar.

Der Einsatz von Holzerntemaschinen (Harvestern) will gut geplant sein. Wichtig ist zum Beispiel die Erkundung der Geländeinformationen oder der Baumhöhen bereits bei der Vorplanung am Büroarbeitsplatz: Merkt man beispielsweise zu spät, dass Anfahrtswege oder Rückegassen zu steil sind, können Fehlplanungen bei dem sehr teuren Maschineneinsatz die Folge sein. In einem Pilotprojekt mit verschiedenen Forstverwaltungen und Forstsachverständigen sollen zukünftig bessere Planungsgrundlagen im GIS zur Verfügung stehen, indem dort die „3D-Topographie“ und flächendeckende Ableitung von Baumhöhen verfügbar gemacht werden.

KomVish und seine GIS-Verknüpfung ermöglichen erstmals die vollständige, hochperfomante Nutzung aller amtlichen Geodaten in einem Arbeitsumfeld – kein Datenlimit und keine kleinräuKomVish und seine GIS-Verknüpfung ermöglichen erstmals die vollständige, hochperfomante Nutzung aller amtlichen Geodaten in einem Arbeitsumfeld – kein Datenlimit und keine kleinräumigen Kachelausschnitte, selbst bei Laserscandaten.migen Kachelausschnitte, selbst bei Laserscandaten. Foto: AHM

Konkret stellt die Bayrische Landesvermessungsverwaltung (LDBV) hochgenaue Digitale Oberflächenmodelle (DOM) und Vegetationsoberflächen bereit. Ausgewählte Pilotanwender können derzeit im Rahmen ihrer Zuständigkeitsgebiete und der Nutzungsvereinbarung mit dem LDBV via Web auf einen Laserscandatensatz zugreifen, der für ganz Bayern vorprozessiert wurde. Dieser 3D-Datensatz wurde ergänzt durch weitere Geobasisdaten und die Farbwerte aus Luftbildern. Nutzer erhalten so Zugriff auf realitätsnahe 3D-Punktwolken, in denen man seine Arbeitsgebiete auswählen kann. Diese können in Echtzeit analysiert werden, sodass beispielsweise bei der Harvester-Planung schnell ersichtlich wird, welcher Maschinentyp eingesetzt werden kann.

3D-Massendaten im GIS

Bayern forciert damit die Nutzung der auf Landesebene verwalteten 3D-Geodaten für neue kommunale und behördliche Anwender. Bisher war dies rein technisch schwer möglich, ein performanter Zugriff auf die großen Datenmengen von bis zu mehreren Terrabyte war mit Geoinformationssystemen kaum zu gewährleisten. Vor diesem Hintergrund haben sich die GI Geoinformatik GmbH, die geoinform AG, Steinbacher-Consult Ingenieurgesellschaft mb- H&Co.KG und die AirborneHydroMapping GmbH zusammengefunden, um gemeinsam eine Softwarelösung und die Anbindung der amtlichen Geomassendaten des LDBV an die GIS-Systeme von ESRI (ArcGIS) und das kommunale GIS der geoinform (Kominfo) zu entwickeln. Diese Lösung funktioniert auch mit allen weiteren Geomassendaten, sogar zeitabhängigen Daten etwa aus hydraulischen Hochwassermodellierungen. So können Ingenieurdienstleister, Kommunen, Landkreise, Forstbetriebe und weitere Behörden 3D-Datensätze für ihre Aufgabenstellungen verwenden, für die ihnen bisher häufig nicht das passende Werkzeug zur Verfügung stand. Dazu gehören das Digitale Oberflächenmodell (DOM), das Gebäudemodell (LoD2), das Digitale Geländemodell (DGM1) und als Neuheit steht eine in Echtfarben kolorierte Laserscanpunktwolke zur Verfügung.

Eine Besonderheit dabei ist, dass diese 3D-Daten gemeinsam mit den Liegenschaftsdaten visualisiert und analysiert werden können. Der Nutzer greift auf alle Datenbestände in zwei synchronisierten Anwendungen in zwei Bildschirmfenstern zu. „Die hoheitlichen Daten sind dadurch auch auf kommunalen Arbeitsplätzen schnell und flexibel zugänglich und ermöglichen eine kontextbezogene Bewertung in der gewohnten 2D-GIS-Welt“, so Frank Stefan Steinbacher, Geschäftsführer von Steinbacher-Consult und der AirborneHydroMapping GmbH. Der Datenzugriff erfolgt dabei in Echtzeit innerhalb eines komplett homogen erscheinenden Datensatzes. Dieser ist zwar intern aus Performance- Gründen gekachelt aufbereitet, was aber für den Anwender nicht sichtbar ist. So können auch Daten entlang beliebiger Polygone exportiert werden und die Datenanalyse kann über die Kachelgrenzen hinweg erfolgen, wie man es aus einheitlichen Datensätzen gewohnt ist.

Kopplung mit dem kommunalen GIS

Die Basis ist das Produkt KomVish, eine gemeinschaftliche Entwicklung der AHM Airborne- HydroMapping GmbH in Innsbruck sowie der Steinbacher-Consult Ingenieurgesellschaft in Neusäß. Es ermöglicht – ähnlich wie Google Earth – die Verwendung der 3D-Daten mit Hilfe eines Viewer-Aufsatzes für die GIS-Systeme Magellan, Kominfo und ArcGIS in Echtzeit zusammen mit den GIS-Daten. Die Navigation ist dabei mit dem jeweiligen GIS gekoppelt. Per Mausklick in der 2D-Ansicht wird dann automatisch die entsprechende Ansicht im 3D-Raum aufgerufen – und umgekehrt. Neben der Visualisierung unterstützt KomVish auch verschiedene Messprozesse im 3D-Raum.

GI Geoinformatik und geoinform verfolgen den Ansatz, die Koppelung beider Welten von der GIS-Welt aus weiter zu entwickeln. Dabei sorgen beide Unternehmen unter anderem für die automatische Synchronisierung der Bildschirmausschnitte. „Der ArcGIS Anwender kann beispielsweise Profilschnitte in ArcGIS festlegen und sich 3D-Profile über die Laserscandaten berechnen lassen“, so Dr. Klaus Brand von der GI Geoinformatik GmbH. Ebenso können beliebige Objekthöhen aus dem Laserscan übernommen und an ArcGIS übergeben werden. „Dies ist nicht nur für einzelne Objekte möglich, sondern auch flächendeckend innerhalb ausgewählter Polygone“, erläutert der Geschäftsführer.

Das kann im Bereich der Verkehrssicherungspflicht hilfreich sein. Über die Baumhöhen kann sowohl die Gefahrabschätzung für angrenzende Grundstücke erfolgen, als auch die Planung für die technische Ausstattung bei Maßnahmen, die umgesetzt werden müssen. Das Produkt als Add-On für die Esri Produkte läuft unter dem Projektnamen „GISconnector for LiDAR-Data“.

Synchronisierte Ansicht von 2D-Daten im GIS (links) und den 3D-Daten in KomVish (rechts). Foto: AHM

Pilotprojekte sollen Wirtschaftlichkeit zeigen

Derzeit laufen noch die Verhandlungen mit dem LDBV, den Pilotanwendern und dem Runden Tisch GIS e.V. mit dem gemeinsamen Ziel, diese Geomassendaten stärker in die Anwendung zu bringen. In der jetzigen Phase sollen die Softwarelösungen im Rahmen von Pilotanwendungen ausführlich getestet werden, um dabei auch die technologischen und zeitlichen Aufwände zu quantifizieren und deren Wirtschaftlichkeit zu untersuchen.

Eine angestrebte Pilotanwendung im Forstbereich ist die Stichprobeninventur. An festen Inventurpunkten in einem 200 x 200 Meter Raster werden bisher Umfang und Höhe einzelner Bäume bestimmt und auf die Fläche umgelegt. Mit dem neuen Ansatz soll nun eine flächendeckende Auswertung von Baumhöhen erreicht werden. Laut Aussagen von Forstsachverständigen soll zudem die Qualität der Inventur deutlich erhöht und Arbeitsprozesse stärker automatisiert werden.

Auch eine Straßenbauverwaltung soll als Pilotanwender einbezogen werden, um beispielsweise das Risiko für den Straßenverkehr nach Sturmereignissen mit möglichem Windbruch schnell einschätzen zu können. Dabei werden die Höhe der Bäume und deren Abstand zum Verkehrswegenetz als Parameter aus den 3D-Datensätzen entnommen. Im Bereich der Wasserwirtschaft ergeben sich mit Hilfe der neuen Technik neue Genauigkeitsansätze im Zuge der Bewertung von Überschwemmungsgebietsermittlungen.

Die Pilotanwendungen, bei denen die 3D-Daten zunächst kostenfrei bereitgestellt werden, sollen bis Herbst 2018 abgeschlossen sein. Innerhalb dieser Projekte baut die GI Geoinformatik das Funktionsspektrum der Schnittstelle zu ArcGIS weiter aus. „Unsere Leistung besteht darin, die entsprechenden Workflows aus den Pilotprojekten für die Anwender maßgeschneidert zu unterstützen“, so Brand. Derzeit ist die Entwicklung für ArcMap verfügbar, in Zukunft soll es auch für das Nachfolgeprodukt ArcGIS Pro zur Verfügung stehen und dort die schon standardmäßig vorhandenen 3D-Funktionen ergänzen.

www.ahm.co.at
www.geodaten.bayern.de
www.ldbv.bayern.de
www.gi-geoinformatik.de