Punktwolken
Mit Punktwolken werten Sie große Meßpunktmengen (z. B. aus Laserscanning) aus und erstellen daraus Darstellungen in Lageplan und Aufriss sowie DGM.
Datenursprung
- ALS…Airborne Laser Scanning erstellt Luftbilder mit höchstmöglicher Auflösung und Punktwolken mit ca. 10 - 50 Messpunkten pro m2.
- MLS…Mobile Laser Scanning erstellt Punktwolken mit Punktdichten von bis zu 2000 Punkten pro m2 und einer Genauigkeit von bis zu 1-2 cm Standardabweichung. Die Aufnahmegeschwindigkeit des Fahrzeugs beträgt 30 - 60 km/h.
- TLS…Terrestrisches Laser Scanning
Die Datenbestände können Hunderte Millionen von Messungen beinhalten und stellen die bisherigen Verfahren zur Bildung Digitaler Geländemodelle vor kaum zu meisternde Aufgaben.
Erfassung von Punktwolken
Die Erstellung von Grundplänen als Entwurfsbasis für den Umbau und Ausbau von Verkehrswegen erfolgt immer öfter durch Laserscanning.
Die Gründe für eine solche Erfassung der Bestandsdaten liegen in einer sicheren, störungsfreien Vermessung im Straßenverkehr und einer deutlichen Kostenreduzierung.
Es sind keine bzw. nur geringe Sicherungsmaßnahmen und Absperrmaßnahmen erforderlich, so dass der Verkehr insbesondere auf stark befahrenen Autobahnen oder Bundesstraßen nicht oder nur wenig beeinträchtigt wird.
Die Messverfahren durch Laserscanner bilden eine geeignete Grundlage für Verkehrsplanungen, welche die Genauigkeitsanforderungen gemäß RAS-Verm (Richtlinien für die Anlage von Straßen RAS – Teil Vermessung) mit Tachymetergenauigkeit erfüllen.
Die Erfassung von Punktwolken und Bilddaten wird meistens anhand von fliegenden und fahrzeuggestützten Messsystemen durchgeführt.
Diese Punktwolken lassen sich durch spezielle Verfahren mithilfe von GPS und Referenzpunkten auswerten und in das örtliche Koordinatensystem transformieren.
Die Befliegungsdaten und Befahrungsdaten stellen zusammen mit den hochauflösenden Luftbildern die Grundlage für eine Verkehrsplanung mit VESTRA dar.
Durch die sehr großen Punktmengen der Punktwolken von über 10 Mio. Punkten sind diese nicht direkt in einem DGM verarbeitbar.
So können die verschiedenen Objekte im Lageplan mit der Höhe aus der Punktwolke digitalisiert werden. Dabei wird die Höhe nicht aus einem Digitalen Geländemodell erstellt, sondern aus den speziell gespeicherten Punktwolken direkt berechnet.
Datenhaltung
Die großen Datenmengen der Punktwolken (Punktanzahl > 10 Mio.) und ihre Verarbeitung dürfen den Arbeitsspeicher nur möglichst wenig belasten. Hierfür wurden in VESTRA eine Datenkomprimierung für Punktwolken und eine spezielle Datenhaltung im VESTRA-Projektordner realisiert.
Das Modul VESTRA Punktwolke kann mehrere Punktwolken parallel verwalten, so dass der gezielte Zugriff auf ALS und MLS gewährleistet ist. Punktwolken können aus Textdateien oder binären LAS-Dateien importiert werden.
Neben den Koordinaten und Punkthöhen können auch Klasse, Intensität und RGB-Wert übernommen und zur Filterung oder Darstellung verwendet werden. Die Datenaufbereitung für die Speicherung erfolgt in einem separaten Prozess.
Somit lässt sich VESTRA während der Datenaufbereitung weiter nutzen.
Auswertung
Eine Punktwolke kann im Lageplan, Längs- und Querschnitt dargestellt werden. Die Anzeige erfolgt entweder in Form der Originalpunkte oder als Höhenkarte.
Die Originalpunkte erlauben z. B. die Darstellung als Längs- oder Querschnitt.
Die Höhenkarte verbindet die Einzelpunkte zu einem vollständigen Flächenmodell (2,5D-Modell) und ermöglicht somit – ähnlich wie ein DGM – das Abgreifen von Höhen zu beliebigen Lageplankoordinaten.
Aus diesen kann VESTRA dann freie Querschnitte und Längsprofillinien generieren. Diese Auswertung erfolgt sehr schnell und daher häufig in Echtzeit.
VESTRA-Punktwolke
Die VESTRA-Punktwolke ermöglicht die Arbeit mit einem Datenvolumen von über 1 Milliarde Punkten innerhalb eines VESTRA-Projekts. Eine Höhenermittlung zu beliebigen Lageplankoordinaten ist ohne die Berechnung einer Triangulation mit einer hohen Geschwindigkeit bei einer vergleichbaren Genauigkeit möglich. Die Dauer der Höhenermittlung ist dabei nahezu unabhängig von der Größe der Punktwolke.
Die Daten werden in mehreren Schritten komprimiert. Die Daten werden dazu nicht mehr unregelmäßig gehalten und über eine Triangulation modelliert, sondern nach einer Analyse unter Wahrung einer hohen Genauigkeit regelmäßig interpoliert. Dadurch muss die rechenaufwändige und speicheraufwändige Triangulation nicht mehr durchgeführt werden. Bei entsprechender Rasterweite finden eine Reduzierung der redundanten Daten und eine Komprimierung statt.
Mithilfe der VESTRA-Punktwolke können regelmäßige Raster interpoliert werden, um sie in der App DGM zu visualisieren. Höhenverläufe können erzeugt und dargestellt werden. Die Anzeige von Klassen und Intensitäten ist möglich. Das Erstellen von Geländeprofilen kann nun nicht mehr nur über das Digitale Geländemodell, sondern ebenfalls über die Punktwolke durchgeführt werden. 3D-Modelle können von der gesamten Punktwolke oder von Teilausschnitten generiert und im 3D-Viewer visualisiert werden. Das Abgreifen von Höhen aus dem Lageplan ist unabhängig vom Datenvolumen der Punktwolke in Echtzeit möglich.
Auch bei Verwendung eines größeren Datenvolumens kann die Höheninterpolation mit der gleichen Qualität wie in der App DGM über eine Triangulation durchgeführt werden. Gebiete können ausgewählt werden, in denen mit den Originalmessungen Digitale Geländemodelle dargestellt werden. Bei der Darstellung von Längs- und Querschnitten durch die Originalpunkte können abhängig von der Aufnahmeart der Punktwolke Straßenoberflächen, Vegetation und Häuserfassaden dargestellt werden.
