Kataster und LiDAR im Synchronschritt

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

Der Einsatz von Holzerntemaschinen (Harvestern) will gut geplant sein. Wichtig ist zum Beispiel die Erkundung der GelĂ€ndeinformationen oder der Baumhöhen bereits bei der Vorplanung am BĂŒroarbeitsplatz: Merkt man beispielsweise zu spĂ€t, dass Anfahrtswege oder RĂŒckegassen zu steil sind, können Fehlplanungen bei dem sehr teuren Maschineneinsatz die Folge sein. In einem Pilotprojekt mit verschiedenen Forstverwaltungen und ForstsachverstĂ€ndigen sollen zukĂŒnftig bessere Planungsgrundlagen im GIS zur VerfĂŒgung stehen, indem dort die „3D-Topographie“ und flĂ€chendeckende Ableitung von Baumhöhen verfĂŒgbar gemacht werden.

KomVish und seine GIS-VerknĂŒpfung ermöglichen erstmals die vollstĂ€ndige, hochperfomante Nutzung aller amtlichen Geodaten in einem Arbeitsumfeld – kein Datenlimit und keine kleinrĂ€uKomVish und seine GIS-VerknĂŒpfung ermöglichen erstmals die vollstĂ€ndige, hochperfomante Nutzung aller amtlichen Geodaten in einem Arbeitsumfeld – kein Datenlimit und keine kleinrĂ€umigen Kachelausschnitte, selbst bei Laserscandaten.migen Kachelausschnitte, selbst bei Laserscandaten. Foto: AHM

Konkret stellt die Bayrische Landesvermessungsverwaltung (LDBV) hochgenaue Digitale OberflĂ€chenmodelle (DOM) und VegetationsoberflĂ€chen bereit. AusgewĂ€hlte Pilotanwender können derzeit im Rahmen ihrer ZustĂ€ndigkeitsgebiete und der Nutzungsvereinbarung mit dem LDBV via Web auf einen Laserscandatensatz zugreifen, der fĂŒr ganz Bayern vorprozessiert wurde. Dieser 3D-Datensatz wurde ergĂ€nzt durch weitere Geobasisdaten und die Farbwerte aus Luftbildern. Nutzer erhalten so Zugriff auf realitĂ€tsnahe 3D-Punktwolken, in denen man seine Arbeitsgebiete auswĂ€hlen 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 fĂŒr 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 gewĂ€hrleisten. 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 zeitabhĂ€ngigen Daten etwa aus hydraulischen Hochwassermodellierungen. So können Ingenieurdienstleister, Kommunen, Landkreise, Forstbetriebe und weitere Behörden 3D-DatensĂ€tze fĂŒr ihre Aufgabenstellungen verwenden, fĂŒr die ihnen bisher hĂ€ufig nicht das passende Werkzeug zur VerfĂŒgung stand. Dazu gehören das Digitale OberflĂ€chenmodell (DOM), das GebĂ€udemodell (LoD2), das Digitale GelĂ€ndemodell (DGM1) und als Neuheit steht eine in Echtfarben kolorierte Laserscanpunktwolke zur VerfĂŒgung.

Eine Besonderheit dabei ist, dass diese 3D-Daten gemeinsam mit den Liegenschaftsdaten visualisiert und analysiert werden können. Der Nutzer greift auf alle DatenbestĂ€nde in zwei synchronisierten Anwendungen in zwei Bildschirmfenstern zu. „Die hoheitlichen Daten sind dadurch auch auf kommunalen ArbeitsplĂ€tzen schnell und flexibel zugĂ€nglich und ermöglichen eine kontextbezogene Bewertung in der gewohnten 2D-GIS-Welt“, so Frank Stefan Steinbacher, GeschĂ€ftsfĂŒhrer 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- GrĂŒnden gekachelt aufbereitet, was aber fĂŒr den Anwender nicht sichtbar ist. So können auch Daten entlang beliebiger Polygone exportiert werden und die Datenanalyse kann ĂŒber die Kachelgrenzen hinweg erfolgen, wie man es aus einheitlichen DatensĂ€tzen 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 NeusĂ€ĂŸ. Es ermöglicht – Ă€hnlich wie Google Earth – die Verwendung der 3D-Daten mit Hilfe eines Viewer-Aufsatzes fĂŒr 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 unterstĂŒtzt 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 fĂŒr die automatische Synchronisierung der Bildschirmausschnitte. „Der ArcGIS Anwender kann beispielsweise Profilschnitte in ArcGIS festlegen und sich 3D-Profile ĂŒber die Laserscandaten berechnen lassen“, so Dr. Klaus Brand von der GI Geoinformatik GmbH. Ebenso können beliebige Objekthöhen aus dem Laserscan ĂŒbernommen und an ArcGIS ĂŒbergeben werden. „Dies ist nicht nur fĂŒr einzelne Objekte möglich, sondern auch flĂ€chendeckend innerhalb ausgewĂ€hlter Polygone“, erlĂ€utert der GeschĂ€ftsfĂŒhrer.

Das kann im Bereich der Verkehrssicherungspflicht hilfreich sein. Über die Baumhöhen kann sowohl die GefahrabschĂ€tzung fĂŒr angrenzende GrundstĂŒcke erfolgen, als auch die Planung fĂŒr die technische Ausstattung bei Maßnahmen, die umgesetzt werden mĂŒssen. Das Produkt als Add-On fĂŒr die Esri Produkte lĂ€uft 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 stĂ€rker in die Anwendung zu bringen. In der jetzigen Phase sollen die Softwarelösungen im Rahmen von Pilotanwendungen ausfĂŒhrlich getestet werden, um dabei auch die technologischen und zeitlichen AufwĂ€nde 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 BÀume bestimmt und auf die FlÀche umgelegt. Mit dem neuen Ansatz soll nun eine flÀchendeckende Auswertung von Baumhöhen erreicht werden. Laut Aussagen von ForstsachverstÀndigen soll zudem die QualitÀt der Inventur deutlich erhöht und Arbeitsprozesse stÀrker automatisiert werden.

Auch eine Straßenbauverwaltung soll als Pilotanwender einbezogen werden, um beispielsweise das Risiko fĂŒr den Straßenverkehr nach Sturmereignissen mit möglichem Windbruch schnell einschĂ€tzen zu können. Dabei werden die Höhe der BĂ€ume und deren Abstand zum Verkehrswegenetz als Parameter aus den 3D-DatensĂ€tzen entnommen. Im Bereich der Wasserwirtschaft ergeben sich mit Hilfe der neuen Technik neue GenauigkeitsansĂ€tze im Zuge der Bewertung von Überschwemmungsgebietsermittlungen.

Die Pilotanwendungen, bei denen die 3D-Daten zunĂ€chst 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 fĂŒr die Anwender maßgeschneidert zu unterstĂŒtzen“, so Brand. Derzeit ist die Entwicklung fĂŒr ArcMap verfĂŒgbar, in Zukunft soll es auch fĂŒr das Nachfolgeprodukt ArcGIS Pro zur VerfĂŒgung stehen und dort die schon standardmĂ€ĂŸig vorhandenen 3D-Funktionen ergĂ€nzen.

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