Laserscanning Europe

Neues Laserscanning-Verfahren: Simultane Positionsbestimmung und Kartenerstellung in Echtzeit

Der GeoSLAM ZEB Locate basiert auf dem SLAM-Verfahren, das die Erstellung georeferenzierter Punktwolke schneller und einfacher machen soll. Vor allem ist das System flexibel und einfach in der Anwendung. 

Der ZEB Horizon von GeoSLAM kann bis zu 300.000 Datenpunkte pro Sekunde erfassen. Foto: GeoSLAM Ltd.

Den Marsroboter Curiosity kann man als Vorbild sehen: Der autonome Rover hat ein Verfahren integriert, mit dem er die Umgebung des Mars erkunden, gleichzeitig eine Karte erstellen und somit seine eigene Position abschätzen kann – und das in völlig unbekanntem Terrain.

Zwar ist Curiosity nicht weit auf der Marsoberfläche gekommen, die für die Mission zuständigen Wissenschaftler haben aber viel in diese sogenannte SLAM-Technologie investiert. SLAM steht für Simultaneous Localization And Mapping und beschreibt eben jene simultane Kartenerstellung und Positionierungsbestimmung in Echtzeit, die im Bereich des autonomen Navigierens seit einiger Zeit eine enorme Entwicklungsdynamik besitzt. Ein spannender Forschungszweig also, der vielleicht in zehn Jahren auch in die irdische Praxis der Vermessungs- und Navigationswelt Einzug halten wird? Mitnichten, denn die SLAM-Technologie hat bereits heute in der Vermessungspraxis viele Anwendungen gefunden. Experten gehen davon aus, dass die Bedeutung massiv zunehmen wird.

„Die Technologie liefert die Lösung für die Herausforderung, wie mobile Geräte den Raum kartografieren und sich gleichzeitig orientieren können“, sagt Eric Bergholz, Geschäftsführer von Laserscanning Europe. Vor allem liegen Potentiale in dem SLAM-Verfahren, mit dem Mapping und Positionierung in Echtzeit durchgeführt werden können.

Ein Unternehmen, das eine breite und flexible Palette an Lösungen bietet, die jeweils Sensorsysteme (Kameras und 3D-Laserscanner) mit einer Recheneinheit kombinieren, auf der das SLAM-Verfahren implementiert ist, ist GeoSLAM aus Nottingham, England. Letzteres ist fest als Black-Box-System integriert, sodass für die Anwender kaum Fachwissen notwendig ist. Die Arbeitsabläufe bis zur Erzeugung einer Punktwolke sind dabei durchgängig automatisiert. GeoSLAM greift dafür auf Entwicklungen zurück, die bei der australischen Forschungsbehörde CSIRO begannen und im Bereich der SLAM-Technologie als weltweit führend gelten. Die exklusiven Vertriebsrechte für die Produkte aus England für den deutschen Markt hat Laserscanning Europe.

Anwendungen vielfältig

Derzeit wird die noch junge Technologie in Deutschland vor allem in der  Forschung oder im Bergbau angewendet. Da Sensoren und Auswerte- bzw. Recheneinheit bei den GeoSLAM-Produkten systemisch getrennt sind, können sie flexibel für den jeweiligen Anwendungsfall konfiguriert werden. „Wir haben zum Beispiel Kunden, die befestigen das System an einer Aufhängung und lassen es in Schächte, Bauwerke oder auch von Vegetation ab“, beschreibt Bergholz. Ebenso werden Straßenschluchten und Häuserzeilen vermessen. Das Tool eignet sich also auch zum terrestrischen City-Mapping hervorragend. „Das SLAM-Verfahren ist sehr umgebungsabhängig; sehr gut funktioniert es, wenn der erfasste Bestand ein hohes Maß an geometrischer Struktur aufweist“, so Bergholz.

Kunden, wie beispielsweise das britische Unternehmen CPS Drainage, sehen in den GeoSLAM-Produkten die Möglichkeit, andere Bereiche des Vermessungssektors zu erschließen. „In der kurzen Zeit, seit wir den Scanner haben, waren neue und bestehende Kunden erstaunt, wie schnell wir detaillierte 3D-Bilder und schwierige Ansichten erstellen können, die sich leicht in CAD-Systeme importieren lassen“, sagt Managing Director Neil Walton.

Vor allem ist das Verfahren schnell. „Die Zeiten, in denen mehrere Stationierungen von großen terrestrischen Systemen erforderlich waren, sind vorbei“, so Tomas Blaha, Channel Manager für Nord- und Osteuropa bei GeoSLAM. Heute sei mit SLAM-basierten Technologien eine bis zu 10-mal schnellere Datenerfassung möglich; zudem werden die Daten automatisch in Echtzeit prozessiert. GeoSLAM stellt vielseitige und flexible Geräte her, mit denen auch schwer zugängliche und geschlossene Räume erfasst werden können, entweder durch manuelles Scannen oder durch Anbringen eines Scanners an einer Drohne, einer Stange für Deckenhohlräume oder einer Halterung zum Absenken in Schächte.

Die GeoSLAM-Produkte liefern derzeit eine Genauigkeit von rund 10 bis 30 Millimetern und stehen damit ein wenig hinter den spezialisierten Vermessungsgeräten. Die Genauigkeit ist aber im Wesentlichen abhängig von den verwendeten Sensoren. Da man davon ausgehen kann, dass diese immer genauer, kostengünstiger und auch kompakter werden, steigt das Marktpotential der SLAM-Mapping-Systeme in gleichem Zuge an. Eric Bergholz sieht darin sogar „eine revolutionäre Technologie, die in Zukunft zur Standardausstattung in der Bestandsdatenerfassung gehören wird.“

Mit GeoSLAMs ZEB Horizon können Anwender in nur wenigen Minuten eine genaue Punktwolke samt GPS-Ortung erzeugen. Foto: GeoSLAM

ZEB Horizon: Ein System, viele Lösungen

Der ZEB Horizon aus der GeoSLAM-Produktpalette beispielsweise ist mit der Erfassung von bis zu 300.000 Datenpunkten pro Sekunde, so Laserscanning Europe, der vielseitigste Scanner der ZEB-Reihe. Aufgrund des leichten und kompakten Designs eignet er sich auch für Vermessungen in Innenräumen. Er kann eine Reichweite von 100 Metern erreichen. Zudem gibt es eine Reihe von kompatiblem Zubehör, welches die Flexibilität bei der Arbeit unterstützt.

Darüber hinaus kann der Scanner mit GeoSLAM‘s ZEB Discovery und ZEB Pano für hochauflösende Bilder bzw. 360°-Bilder verwendet werden. „Die Einrichtung ist denkbar einfach; mit einem einzigen Knopfdruck können Sie in wenigen Minuten Messdaten aufnehmen“, berichtet Blaha. Weiterhin ist der ZEB Horizon auch mit GeoSLAM‘s ZEB Locate, einem mobilen Rucksacksystem inklusive GPS-Anbindung kompatibel, sodass Vermessungsexperten Punktwolkendaten mit präziser Lagebestimmung erstellen können, ohne dabei Passpunkte zu benötigen. (sg)

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