Huxhagen,
U. & Kern, F. & Siegrist, B.: Untersuchung
zum Auflösungsvermögen
terrestrischer Laserscanner mittels Böhler-Stern. In:
Seyfert, E. (Hrsg): 29.
Wissenschaftliche
Jahrestagung der DGPF - Mainz - Geodaten - Eine Ressource des 21.
Jahrhunderts,
Publikationen der Deutschen Gesellschaft für Photogrammetrie,
Fernerkundung und
Geoinformation e.V., Band 20, 2011, S.
409-418 ()
Kern,
F.
& Mehlig, S. & Siegrist, B.: Geometrische
Qualität von aus Einzelphotos
zusammengesetzten Panoramen. In: Seyfert, E. (Hrsg): 29.
Wissenschaftliche
Jahrestagung der DGPF - Mainz - Geodaten - Eine Ressource des 21.
Jahrhunderts,
Publikationen der Deutschen Gesellschaft für Photogrammetrie,
Fernerkundung und
Geoinformation e.V., Band 20, 2011, S.
129-136 ()
2010
Kern,
F. & Bruhn, K.-Ch.: Terrestrisches
Laserscanning –
Eine Quellenkritik. In: Heine, K. (Hrsg.) & Rheidt,
K. (Hrsg.) & Henze,
F. (Hrsg.) & Riedel, A. (Hrsg.): Von Handaufmaß bis
High Tech III – 3D in
der historischen Bauforschung. Verlag Philipp von Zabern,
Darmstadt/Mainz,
2010, S. 1-7 ()
Kern,
F.: Vorschlag für ein binäres, offenes
TLS-Austauschformat.
In: Riedel, B. & Schäfer, M. & Niemeier, W.
(Red.): Terrestrisches
Laserscanning – TLS 2010 mit TLS-Challenge. Beiträge
zum 101. DVW-Seminar am 6.
und 7. Dezember 2010 in Fulda, DVW-Schriftenreihe Band 64,
Wißner, Augsburg,
2010, S. 27-42 ()
Boochs, F.;
Kern, F.; Schütze, R. & Marbs,
A.
Ansätze zur geometrischen und semantischen Modellierung von
großen, unstrukturierten 3D-Punktmengen Photogrammetrie,
Fernerkundung und Geoinformation, 2009, S. 65 - 77 ()
Kern, F.,
Pospiš, M., Prümm, O.:
Das Datenaustauschformat Binary Pointcloud
(BPC) für TLS-Punktwolken. In: Luhmann, T.
(Hrsg.) & Müller, Ch.
(Hrsg.): Photogrammetrie, Laserscanning, Optische 3D-Messtechnik.
Heidelberg,
Wichmann, 2009, S. 20-30 ()
Huxhagen,
U., Kern, F., Siegrist, B.: Vorschlag
für eine TLS-Prüfrichtlinie.
In: Luhmann, T. (Hrsg.) & Müller, Ch. (Hrsg.):
Photogrammetrie, Laserscanning,
Optische 3D-Messtechnik. Heidelberg, Wichmann, 2009, S. 4-12 ()
Huxhagen,
U., Kern, F., Siegrist, B.: Proposal for
a full testing procedure for terrestrial laser scanners (TLS). In:
Grün, A.,
Kahmen, H.: Optical 3-D Measurement Techniques IX, Volume II, 2009, S.
1-9 ()
Zusammenfassung:Im
Beitrag werden Vorschläge zur Prüfung und
Kalibrierung von Terrestrischen Laserscannern (TLS) unterbreiten. Das
TLS-Prüfverfahren stützt sich auf die Kennwerte der
VDI/VDE-Richtlinie 2634 Blatt 2
und erweitert diese um die Kugelradiusabweichung. Das
Prüfverfahren wird an
einem HDS 6000 und HDS 3000 exemplarisch angewendet und mit den
Ergebnissen
bisheriger Untersuchungen verglichen. Für die Methode der
TLS-Selbstkalibrierung
wird ein neuartiges Zielmarkendesign vorgestellt. Erste Erfahrungen mit
dem hochgenauen
i3mainz-Kalibrierfeld und dem realisierten, automatisierten
Auswertprozess werden
erörtert.
Zusammenfassung:
Heute kann auf eine
Vielzahl
von Messmethoden
und -techniken zugegriffen werden, um geometrische Parameter wie Lage,
Größe,
Orientierung und Form eines Bauwerkes zu erfassen. Im Zusammenhang mit
der
Bauaufnahme wird bevorzugt die Messmethodik Handaufmaß
angewendet,
sehr häufig werden aber auch Verfahren aus der
Architekturphotogrammetrie
genutzt und seltener kommen tachymetrische Verfahren zum Einsatz. Die
Bauaufnahme
ist als Umkehrung des Prozesses zu beschreiben, der vom
architektonischen
Entwurf über die Bauausführung zum fertiggestellten,
ggf. im
Laufe
der Zeit veränderten, Bauwerk führt (Wangerin
1992).
Die
Bauaufnahme ist somit auf die Analyse und Interpretation der Befunde
eines
Bauforschenden angewiesen. Zu den wichtigsten Befundquelle
gehört
neben
dem Original-Bauwerk selbst die Beschreibung der Bauwerksgeometrie in
Form
von Grundrissen, Schnitten und Ansichten, wie sie durch eine der
Aufmaßtechniken
herzustellen sind. Die maßstabsgetreuen Zeichnungen bilden
zudem
die
Dokumentationsgrundlage für weitere Befunde, die mit anderen
Untersuchungsmethoden
wie z.B. Ultraschallmessungen oder der Thermographie gewonnen werden
können.
Als weitere Alternative zu den konventionellen Messtechniken wurden
Mitte der 1990er Jahre terrestrische 3D-Laserscanner entwickelt. Bei
einem
Laserscanner wird ein Laserstrahl auf die Oberfläche eines
Messobjektes
gerichtet. Über die Laufzeit oder die Phasenverschiebung des
vom
Messobjekt
zurückgeworfenen Lichtsignals wird die Entfernung bestimmt.
Der
Laserstrahl
wird sehr schnell z.B. über Spiegelsysteme schrittweise in der
Horizontalen
und Vertikalen abgelenkt. Das Objekt wird so durch Profile
flächenhaft
erfasst. Als Ergebnis erhält man für jeden
Profilpunkt die
kartesischen
Koordinatenwerte x, y und z. Im Gegensatz zu den konventionellen
Messverfahren
wird mit einem 3D-Laserscanner das Messobjekt in einem
regelmäßigen
Raster abgetastet und seine Oberfläche durch eine Wolke von
unklassifizierten
Punkten beschrieben.
Diese neue Art der Diskretisierung und deren Bedeutung
für die Ableitung der Bauwerksgeometrie ist der Ausgangspunkt
für
diese Arbeit. Die 3D-Laserscanner-Messtechnik erlaubt unter
günstigen
Bedingungen die Vermessung von Objekten mit einer Ausdehnung bis etwa
50m
binnen weniger Minuten. Während einer einzigen Messung wird
eine
Punktwolke
mit etwa einer Million 3D-Punkten erzeugt. Diese im Vergleich mit
anderen
geodätischen Messverfahren extrem hohe Messgeschwindigkeit
stellt
ein
enormes Kostensenkungspotential dar. Bislang wird dieser Einspareffekt
aber
fast vollends durch die aufwendige, überwiegend manuell
durchzuführende,
dreidimensionale Auswertung aufgezehrt.
In dieser Arbeit wird die automatisierte
Auswertung von Punktwolken verfolgt. Ergebnis der Auswertung ist ein
Randflächenmodell
des Bauwerks. Diese Aufgabe ähnelt der
Flächenrückführung
im Bereich des Reverse-Engineering. Der wesentliche Unterschied zum
Reverse-Engineering
ist, dass sich die Oberflächengeometrie eines
Gebäudes
überwiegend
aus planaren Flächen zusammensetzt, die sich mehr oder minder
im
rechten
Winkel schneiden, während beim Reverse-Engineering die
Modellierung
mit ausrundenden Freiformflächen im Vordergrund steht.
Vorinformationen
über die Art der Objektoberfläche sind beim
Reverse-Engineering
eher unüblich; bei Bauwerken hingegen wird innerhalb einer
gewissen
Toleranz die Ebenheit und Vertikalität z.,B. einer Wand
vorausgesetzt.
Das entwickelte Verfahren erlaubt eine weitgehende automatisierte
Bestimmung
der Bauwerksgeometrie, wenn diese Besonderheiten beachtet werden. Die
neu
eingeführte Methodik der getrennten Verarbeitung einzelner
Punktwolken
mit anschließender Vereinigung der Einzelmodelle
ermöglicht
den
Entwurf relativ einfacher, universeller und
geräteunabhängiger
Algorithmen, die zudem auch für große Punktmengen
geeignet
sind.
Für die Transformation von Punktwolken in ein gemeinsames
Bezugssystem
werden verschiedene Verfahren vorgeschlagen und untersucht.
Aufbauend
auf der dreidimensionalen Auswertung werden Verfahren zur automatischen
Extraktion
von Grundrissen und Schnitten sowie zur Berechnung von Orthophotos
angegeben,
die für absehbare Zeit weiterhin als Endprodukte von anderen
Fachdisziplinen
gefordert werden. Wird ein 3D-Laserscanner mit einer Digitalkamera
derart
kombiniert, dass während des Scannens automatisch Farbphotos
aufgenommen
werden können, so erhält man korrespondierte Bild-
und
Geometriedaten
für das Messobjekt. Diese Arbeit beschreibt ein Verfahren zur
Kombination
dieser beiden Informationsebenen. Um die Vorteile diese Technik zu
verdeutlichen,
ist ein Algorithmus entworfen worden, um Panoramen und Orthophotos
höchster
Qualität z.B. von einer Hausfassade aus den kombinierten Daten
abzuleiten.
Die Anwendbarkeit und Nützlichkeit der dargelegten Methoden
und
Verfahren
wird mit drei Praxisbeispielen belegt.
Zusammenfassung:
Mittlerweile werden
Nahbereichs-Laserscanner
für unterschiedlichste Zwecke eingesetzt. Haupteinsatzgebiete
sind
die As-Built-Dokumentation, die historische Bauforschung und das
Facility
Management. Für die Erfassung von Innenräumen sind
Laserscanner
besonders geeignet, die ihre umgebende Hemisphäre
ähnlich
einer
Panorama-Kamera vollständig erfassen. Sind diese Laserscanner
zusätzlich
mit einer Digitalkamera ausgerüstet, so können
simultan
Bildinformationen
über das Meßobjekt gesammelt werden. Unter
günstigen
Rahmenbedingungen
können somit Innenräume vollständig
hinsichtlich
Geometrie
und Thematik innerhalb weniger Minuten vermessen und dokumentiert
werden.
So kann z.B. eine Wandfläche in seinen Dimensionen und
zusätzlich
dessen Wandbelag, z.B. weiße Rauhfasertapete, bestimmt werden.
Der Aufsatz zeigt, wie durch die Verknüpfung der rein
geometrischen
Informationen der Scan-Punktwolke mit den radiometrischen Informationen
der Bilder die Voraussetzung für eine erweiterte, intuitive
und
effektive
Auswertung der unstrukturierten 3D-Punktwolke geschaffen werden kann.
Die
Verknüpfung erlaubt darüber hinaus die schnelle
Bereitstellung
von Panoramen, Orthophotos und 3D-Computer-Modellen.
Vorgestellt wird eine Software, die speziell für die
Datenerhebung
im Rahmen des Facility-Managements entwickelt wurde. Aufgrund der
Kopplung
von Scanner- und Bilddaten können mit diesem Programm auch
nicht
geometrische
Informationen also Sachattribute gemäß den Vorgaben
eines
Facility-Management-Systems
erfasst werden. Die Software arbeitet unabhängig vom
eingesetzten
Laserscanner mit einem eigens hierfür entwickelten Standard
für
den Datenaustausch. Erläutert werden die zugrundeliegenden
Konzepte
des auf XML basierten Standards und dessen Einsatz in der Praxis.
Abstract: It is possible
to capture the
geometric of
an object
by laser scanners with arbitrary resolution. The scanner can nowdays
realize
an accuracy of a few millimeters in pint measurement and take just a
few
minutes time to scan millions of points. These can be compared to
results
achieved from measurements done using standrad photogrammetric
standard.
Notice that the photogrammetric procceses. Although photogrammetric
methods
produce both geometric and color information while scanner, despite the
possibility to determine reflectance, can up to now not capture color.
Furthermore, one can determine easily interpret and analyse photos thus
being able to extract further details like the object material or
supplementing
the geometry of areas in the shadow of the objetcs. The paper should
explain
how laserscanning can be used to fill up the photometric shortfalls in
the use of two pictures for 3D geometric measurements. On the other
hand,
the automatic geometric determination by scanning can lead to much more
realisim in combination with photogrammetric images. The combination of
photogrammetric and tacheometric systems compliments one another
perfectly
for a complete object modeling. If the combination of these systems
succeed
accurately and reliaby a new mode of information gathering will be
realized.
The main function of the combined system is to create geometric correct
textures for the surface model derived from a cloud of points. This
would
then result in a 3D model with high contens quality similar to a
photgraph
or an orthophoto image used in documentation of cultural heritage and
facility
management. The paper introduces a half automated procedure for
texturing
polygonal models. Some examples used in practice will be given to
explain
the concept and its applications.
Zusammenfassung: In vielen Bereichen
der Technik hat
die
moderne
Lasermeßtechnik Einzug gehalten und ist im Alltag z.B. in
Geräten
der Unterhaltungs-, Kommunikations- und Medizintechnik wiederzufinden.
Auch die geodätische Meßtechnik profitiert von den
relativ
preiswerten Halbleiterlasern und ihren hervorragenden technischen
Eigenschaften.
Sie ermöglichten in den 1990er Jahren die Entwicklung von
Laserscannern.
Die Laserscansysteme erlauben es, Bauwerke automatisch in allen drei
Dimensionen
geometrisch exakt zu vermessen. Als Meßergebnis
erhält man
für
ein dichtes Punktraster 3D-Koordinaten, die das Meßobjekt in
seiner
Gesamtheit flächenhaft beschreiben.
Die Funktionsweise weicht deutlich von der konventioneller
Meßmethoden
ab, die überwiegend auf diskreten Punkten basieren. Es ist
daher
erforderlich,
das Wesen des Scannens zu ergründen und eine neue
flächenorientierte
Methodik zu entwerfen. Ebenso müssen Fragen zur Modellierung
geometrischer
Strukturen diskutiert werden.
Das Scannen liefert eine außerordentlich große
Informationsmenge
und -dichte, die besondere Strategien zur Ableitung der optimalen
Raumgeometrie
notwendig machen. Hier werden die Möglichkeiten und Chancen
für
den Einsatz in der Bauaufnahme und weiteren Anwendungsfeldern werden
erörtert.
Zusammenfassung: Die im
Wörlitzer Park gelegene
Synagoge ist
von besonderem baugeschichtlichem Interesse. Der unscheinbar wirkende
Rundbau
wurde 1789/90 von Friedrich Wilhelm von Erdmannsdorff erbaut. Bei der
näheren
Betrachtung des Bauwerks fallen für Synagogen
ungewöhnliche
architektonische
Besonderheiten auf. Diese sind Gegenstand der Forschung. Ziel der
Bauaufnahme
war es die Synagoge geometrisch exakt zu dokumentieren, so
daß
die
zugrundeliegenden Entwurfsprinzipien anhand einer Rissanalyse
aufgedeckt
werden konnten.
Der Aufsatz berichtet über die Grundsätze und
Methoden der
Vermessungsarbeiten an der Synagoge. Das zur Anwendung gekommene
Verfahren
der reflektorlosen Polaraufnahme wird erläutert. Es stellt ein
universell
einsetzbares Meßverfahren dar, das viele Vorteile der
konventionellen
Verfahren Handaufmaß und Architekturphotogrammetrie vereinigt
und
online 3D-Informationen liefert. Die begleitenden wissenschaftlichen
Untersuchungen
zur Genauigkeit und Zuverlässigkeit des Meßsystem
werden
vorgestellt.
Die Möglichkeiten und Grenzen der reflektorlosen Polaraufnahme
bei
der Bauaufnahme werden abschließend beurteilt und Erfahrungen
aus
der Praxis weitergegeben.