Stereobilder f├╝r Messgenauigkeit

Die von Hansa Luftbild im Messfahrzeug verwendete infra3D-Technologie integriert verschiedene Sensortypen. F├╝r die Genauigkeit ist vor allem das stereoskopische Aufzeichnungsverfahren zust├Ąndig.

Spurrillentiefe in der Fahrbahn, Lage und Bezeichnung von Verkehrszeichen, Texturierungen an Geb├Ąuden oder Lichtraumprofile von Tunneln: Die Anforderungen an die kinematische Stra├čenvermessung sind gro├č. In den letzten Jahren haben sich f├╝r diese mobilen Vermessungsmethoden drei wesentliche Verfahren etabliert: Die sogenannte Stereoskopie, die auf einer Vermessung mit bildbasierten Messkamerapaaren basiert, Panorama-Kameras, die einen 360 Grad-Blick erm├Âglichen und Laserscanner, die mit ihrer aktiven Messmethode eine hohe Summe von genauen Messpunkten generieren. Bei der von der Hansa Luftbild AG eingesetzten Messfahrzeug-Technik der Schweizer iNovitas AG kommen alle diese Verfahren zum Einsatz. Der Grundgedanke dieses multisensorischen Ansatzes des als infra3D bezeichneten Systems ist es, dass der wichtigste Bewertungsma├čstab f├╝r die Datenqualit├Ąt je nach Aufgabe sehr individuell ist. ÔÇ×Die Frage nach dem optimalen Aufnahmesystem muss immer aus Sicht der Anwendung betrachtet werden und daf├╝r m├╝ssen die kinematischen Messsysteme die maximale Flexibilit├Ąt bietenÔÇť, sagt Stefan Basler, Gesch├Ąftsf├╝hrer des Schweizer Unternehmens. Die einzelnen Messelemente haben demnach verschiedene Schwerpunkte: Die Stereoskopie sorgt f├╝r hochgenaue Messdaten f├╝r Stra├čenoberfl├Ąche und -inventar, die Panoramakamera erm├Âglicht den l├╝ckenlosen Rundumblick und der 360-Grad-Laserscanner erzeugt zus├Ątzliche 3D-Messinformation sowohl f├╝r die Fahrbahnoberfl├Ąche als auch den oberen Teil des Sichtkreises.

Erg├Ąnzende Messverfahren

Innerhalb dieser Konstellation lassen sich dann die verschiedenen Fragestellungen ableiten: Da die Stereofotos den Stra├čenraum alle zwei Meter mit 78 Megapixel erfassen, erzeugen sie eine extrem hohe 3D-Messdichte und -genauigkeit f├╝r Fragen zur Stra├čenerhaltung. In zehn Metern Entfernung liefern einzelne Pixel f├╝nf Millimeter Kantenl├Ąnge, ein DINA4-Blatt ist dann beispielsweise mit 2.400 Messpunkten belegt. Der Laserscanner wiederum kann beispielsweise Geb├Ąudedetails oder etwa Baumma├če exakt erfassen. Und die Panoramabilder liefern Fassadentexturierungen f├╝r 3D-Stadtmodelle oder dienen als eing├Ąngige Visualisierungen der Vor-Ort-Umgebung in Planungsverfahren. Die erzeugten Bild-, Laserscan- und Vektordaten werden in einem einzigen Programm vereint und von iNovitas cloudbasiert zur Verf├╝gung gestellt, sodass Nutzer ohne Zusatzprogramme beliebig auf die Daten zugreifen und sie in die eigenen Arbeitsprozesse einbinden k├Ânnen.

Auch Stadtwerke k├Ânnen die Daten nutzen und beispielsweise ihre Leitungsnetze innerhalb der Visualisierungen lagegenau einblenden. Grafik: iNovitas AG

Ein Beispiel aus M├╝nchen zeigt, wie diese Flexibilit├Ąt in der Praxis aussieht: Die Stadt wurde von iNovitas gemeinsam mit dem M├╝nsteraner Partner Hansa Luftbild, der die infra3D-Technologie in Deutschland exklusiv anbietet und umsetzt, befahren. ÔÇ×Wir machen in unseren Projekten die Erfahrung, dass in den verschiedenen Abteilungen von Kommunen der Appetit quasi beim Essen kommt, man also in dem Moment, in dem die Daten vorliegen, feststellt, was man mit ihnen alles anfangen kannÔÇť, sagt Hans-Christoph Tielbaar von Hansa Luftbild.

So hat sich das Gr├╝nfl├Ąchenamt in M├╝nchen in das Befahrungsprojekt eingeklinkt und auf Basis der Daten alle Stra├čenb├Ąume in genauer Lage, H├Âhe und genauem Stammdurchmesser erfasst und damit das Baumkataster fortgeschrieben beziehungsweise vervollst├Ąndigt. ÔÇ×Die jeweiligen Fachdaten haben wir dann einfach auf Basis der Messdaten durchg├Ąngig und v├Âllig homogen ausgewertetÔÇť, beschreibt Tielbaar. Der Auftraggeber merke im Zweifel gar nicht, welche Daten aus welchem Sensorsystem kommen. So liefert die Stereoskopie den exakten Baumdurchmesser, der Laserscanner die H├Âhe und via Panoramabild l├Ąsst sich aus verschiedenen Standpunkten der Baum detailliert aus dem B├╝ro beurteilen.

Messdichte und -genauigkeit

Die absolute Messgenauigkeit betr├Ągt unter Ber├╝cksichtigung von SAPOS-Korrekturdaten bei den Stereo-Messbild-Befahrungen in Lage und H├Âhe 5 bis 20 Zentimeter ÔÇô sofern die GNSS-Signale ungest├Ârt aufgezeichnet und 80 km/h Geschwindigkeit unterschritten werden. Erfordern Projektierungen eine hohe absolute Genauigkeit, k├Ânnen mit nachtr├Ąglicher Integration von Passpunkten Lage und H├Âhe fl├Ąchendeckend auf 5 Zentimeter oder f├╝r Teilgebiete bis auf 1 bis 2 Zentimeter nachprozessiert werden, erkl├Ąrt Tielbaar und f├╝hrt aus: ÔÇ×Meist k├Ânnen wir daf├╝r in der Kommune vorhandene Kanaldeckelkoordinaten heranziehen und diese als nat├╝rliche Passpunkte benutzen.ÔÇť

Die hohe Messdichte sorgt daf├╝r, dass an einem aufgest├Ąnderten Papierkorb beispielsweise detaillierte Werte f├╝r die Form, Gr├Â├če und Haltevorrichtungen erfasst werden. Grafik: iNovitas AG

In Sachen relativer Genauigkeit profitiere das System von der hohen Messdichte. ÔÇ×Die Messdichte ist 15-mal h├Âher als bei anderen Erfassungstechniken, dadurch ist keine Interpolation der Messwerte n├ÂtigÔÇť, sagt Dr. Hannes Eugster, Mitgr├╝nder und CTO bei der iNovitas AG (siehe Bild 2). Die Punktdichte sei dabei unabh├Ąngig von der Fahrgeschwindigkeit, die naturgem├Ą├č bei Befahrungen immer unterschiedlich ist.

Die hohe Genauigkeit der infra3D-Technik resultiert nach Angaben von iNovitas daraus, dass die photogrammetrische Stereomesstechnik f├╝r jeden einzelnen Bildpunkt xyz-Werte generiert. Anders als bei kombinierten Sensorsystemen, bei denen Aufnahmestandort und -zeitpunkt immer unterschiedlich sind, entfallen so Kompromisse beim Zusammenf├╝gen von Daten. ÔÇ×Bei der Form der Co-Registrierung entstehen keine Mess- und Zuordnungsunsch├Ąrfen und damit keine verfahrensbedingte UngenauigkeitÔÇť, beschreibt Eugster. Das ist die Voraussetzung f├╝r reproduzierbare Daten und Messungen, was, wie f├╝r jegliche Pr├╝fverfahren, wichtige Vorteile f├╝r eine objektive Vergleichbarkeit und Fortschreibung der Messdaten erm├Âglicht.

Das Messfahrzeug von iNovitas: Pro Tag werden damit im Durchschnitt 260.000 Stereobilder erfasst. Grafik: iNovitas AG

Auf diese Weise fallen Grundlagendaten mit maximaler Genauigkeit an. ÔÇ×Damit ist die virtuelle Vermessungstechnik aus dem B├╝ro m├ÂglichÔÇť, so Tielbaar, etwa wie in Projekten in M├╝nchen, wo die Stadt einen digitalen Zwilling aufbaut. ÔÇ×Daf├╝r ben├Âtigten wir hochgenau verortete Objekte und Eigenschaften, die den Stra├čenraum repr├Ąsentieren. Die Technik erf├╝llt unsere hohen Anforderungen. Zudem hat sich die Zusammenarbeit als sehr kooperativ und konstruktiv dargestellt ÔÇô auch w├Ąhrend der Corona-KriseÔÇť, berichtet Jan Liebscher, Projektteam Digitaler Zwilling bei der Landeshauptstadt. So k├Ânnen Bautechniker beispielswiese hochgenaue Erg├Ąnzungsmessungen bildschirmgest├╝tzt durchf├╝hren oder Projekte ohne Feldarbeiten geplant werden. Der Gedanke dabei: Je genauer die Ausgangsdaten, desto universeller die Verwendung, desto g├╝nstiger das Preis-/Leistungsverh├Ąltnis. (sg)

www.hansaluftbild.de

www.iNovitas.ch