Die Weiterentwicklung bildgebender Verfahren im RIEGL Pavement-Kamerasystem erweitert den Einsatzbereich des VMX-2HA Mobile Mapping Systems. Für die hochauflösende Erfassung der Straßenoberfläche werden IMU/GNSS-, LiDAR- und Kameradaten fusioniert.
Straßendatenerfassung mit dem Mobile Mapping System VMX-2HA von RIEGL. Rückwärts positionierte Kamerasysteme (Pavement Kamerasystem) zeigen aufgrund hoher Auflösung auch kleinste Fahrbahnrisse.
Quelle: RIEGL Laser Measurement Systems GmbH
Das VMX-2HA Mobile Mapping System von RIEGL liefert nicht nur hochgenaue und durch Zusatz-Attribute besonders aussagekräftige Messdaten, sondern durch das vollintegrierte RIEGL Kamerasystem simultan auch hochauflösende Bilddaten. Neben der Montage einer Panoramakamera mit bis zu 72MP können bis zu 8 spezielle RIEGL-Kameras mit bis zu 24MP je Kamera direkt mit dem Messkopf gekoppelt werden. An den Seiten sind jeweils drei Kamera-Ports verfügbar. Die beiden vorderen ermöglichen über Karbonausleger eine Verbreiterung, um möglichst wenig Teile des Fahrzeugs auf den Bildern abzubilden. Direkt zur Rückseite des Fahrzeugs ausgerichtet können bis zu zwei Kameras angebracht werden. Diese sogenannten „Pavement-Kameras“ ermöglichen eine genaue Erfassung der Straßenoberfläche und sind damit speziell im Straßenerhaltungsmanagement ein wertvolles Monitoring-Instrument.
Erfassung kleinster Details
Das sogenannte „RIEGL Pavement Kamerasystem“ ist so konzipiert, dass zwei Kameras zur Straßenoberfläche hin ausgerichtet sind. Nachdem eine Kamera im Bildzentrum – bedingt durch die Brennweite des Objektivs – den kleinsten „Pixelfootprint“ auf der Straßenoberfläche bildet, haben die Entwickler die beiden Kameras so platziert, dass die Kamerazentren in etwa entlang der Spurbreite des Fahrzeugs ausgerichtet sind und so über die gesamte Fahrbahnbreite eine bestmögliche, relativ homogen verteilte Auflösung erzielen. Somit werden Defekte in der Fahrbahn bis zu wenigen Millimetern Auflösung erfasst.
Durch die robuste und steife Anbindung des Kamerasystems an die IMU sowie an die Laserscanner lassen sich die Pavement-Bilder mit der Punktwolke exakt georeferenzieren. Damit wird eine präzise Tiefeninformation zu jedem Bild erreicht – Grundbedingung für die Erstellung von rektifizierten Orthobildern. Durch die hohe Bildauflösung von bis zu 24MP kann auf die kurze Distanz zwischen Kamerazentrum und Straßenoberfläche eine Auflösung im Orthofoto von 1 bis 2 Millimetern erreicht werden und so selbst dünne Risse und Schäden mit geringer räumlicher Ausdehnung erkannt werden. Ein weiterer Vorteil der Ausrichtung von zwei Kameras auf die Straßenoberfläche ist der größere seitliche Sichtbereich, wodurch zur Straße angrenzende Gehwege und benachbarte Fahrstreifen ebenfalls erfasst werden können.
Kombinierte Auswertung für höchste Präzision
Für die Fahrbahnanalyse selbst kommen aus den Scan- und Bilddaten generierte Orthofotos zum Einsatz. Grundlage für die präzise Erstellung dieser Orthofotos bildet die Punktwolke, an die spezielle Anforderungen in Bezug auf geringes Rauschen der Scandaten, ein exaktes Boresight-Alignment der Scanner sowie der Kameras zur IMU und ein exaktes Alignment von mehreren Scanstreifen zueinander gelten. Je höher die Auflösung der Bilder ist, desto präziser müssen die zugrundeliegende Trajektorie und Punktwolke sein. Jeder Fehler von wenigen Millimetern in der Position bzw. wenigen hundertstel Grad in der Orientierung zwischen zwei aufeinanderfolgenden Bildern würde sich als Unstetigkeit im Orthofoto bemerkbar machen.
Nachdem es das Ziel ist, Rissbreiten von wenigen Millimetern in den Fotos zu erkennen, muss auch die Genauigkeit der Trajektorie sowie der Punktwolke diesen Anforderungen entsprechen. Durch die ausgereiften und automatisierten Ausgleichsmethoden in der RIEGL Post-Processing Software ist es möglich, aus der Beobachtungsinformation der Punktwolke die IMU/GNSS Trajektorien so zu verbessern, dass eine in sich konsistente Punktwolke entsteht – selbst bei Mehrfachfahrten, die ursprünglich mit gewissen GNSS-Ungenauigkeiten von mehreren Zentimetern oder Dezimetern behaftet waren.
Speziell bei der Datenaufnahme in kurvigen Abschnitten, in Kreuzungsbereichen oder bei mehreren Fahrstreifen ist eine exakte Georeferenzierung unerlässlich zur Vermeidung von Inkonsistenzen. „RIEGL VMX-Systeme liefern selbst in sehr engen Kurven geometrisch exakt generierte Orthofotos“, sagt Harald Teufelsbauer, RIEGL Mobile Laser Scanning Business Division Manager. Analog zum Export von Laserdaten, die beispielsweise in einem Projektgebiet in Kacheln mit einer bestimmten Größe exportiert werden können, werden auch die Orthobilder als geo-referenzierte Kacheln exportiert. So wird die geometrische Form des Straßenverlaufs bei jedem Kurvenradius exakt abgebildet.
Genauigkeit bringt Vielseitigkeit
Das RIEGL Orthofoto zeigt einen kurvigen Straßenverlauf, dargestellt in QGIS mit unterschiedlichen Zoom-Levels. Objekte wie beispielsweise Kanaldeckel, ausgebesserte Asphaltfelder sowie Schadstellen mit Rissbreiten von wenigen Millimetern Breite werden hochauflösend und dimensionskorrekt dargestellt.
Quelle: RIEGL Laser Measurement Systems GmbH
Durch die exakte Georeferenzierung der Orthofotos lassen sich auch Mehrfachbefahrungen exakt nebeneinander bzw. übereinander legen. Die Ergebnisse können auf einfache Weise in GIS-Applikationen importiert und visualisiert werden.
Harald Teufelsbauer stellt die Vielseitigkeit des VMX-Systems und die Effizienz- und Produktivitätssteigerung für die Anwender in den Vordergrund: „Einerseits bieten unsere mobilen Kartierungssysteme die Präzision, um Straßenprofilparameter zu liefern, die den offiziellen Anforderungen für solche Vermessungen entsprechen – wie z.B. durch VTI-Abnahmetests in Schweden und Finnland bewiesen. Mit derselben Ausrüstung, während desselben Einsatzes und ohne zusätzliche Zeit im Feld zu verbringen erhält der Benutzer aber außerdem eine genaue Kartierung des kompletten 360 Grad Lichtraumprofils entlang des zurückgelegten Weges und kann damit auch weitere an ihn gestellte Anforderungsprofile optimal abdecken.“