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LiDAR: Unterschied zwischen den Versionen
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===Spezielle Anforderungen an Messungen=== | ===Spezielle Anforderungen an Messungen=== | ||
Gute Messergebnisse haben: | Gute Messergebnisse haben: | ||
*Homogene Punktverteilung <ref name="schuerch"> Schürch, P., Densmore, A.L., Rosser, N.J., Lim, M. & McArdell, B.W. (2011): Detection of surface change in complex topography using terrestrial laser scanning: application to the Illgraben debris-flow channel. – Earth Surface Processes and Landforms, 36: 1847–1859.</ref> | *Homogene Punktverteilung <ref name="schuerch"> Schürch, P., Densmore, A.L., Rosser, N.J., Lim, M. & McArdell, B.W. (2011): Detection of surface change in complex topography using terrestrial laser scanning: application to the Illgraben debris-flow channel. – Earth Surface Processes and Landforms, 36: 1847–1859.</ref> | ||
*Ausreichende Überschneidungen zwischen verschiedenen Scanstationen (Kemeny & Turner 2008: 43 f.) | *Ausreichende Überschneidungen zwischen verschiedenen Scanstationen (Kemeny & Turner 2008: 43 f.) | ||
*wenig Okklusion (wenige Schattenzonen) <ref name="schuerch"/> | *wenig Okklusion (wenige Schattenzonen) <ref name="schuerch" /> | ||
*hohe Punktdichte (v. a. ALS) | *hohe Punktdichte (v. a. ALS) | ||
*Möglichst steiler Einfallswinkel des Laserstrahls auf Oberfläche (TLS und ALS) <ref name="schuerch"/> | *Möglichst steiler Einfallswinkel des Laserstrahls auf Oberfläche (TLS und ALS) <ref name="schuerch" /> | ||
===Datenverarbeitung=== | ===Datenverarbeitung=== | ||
Der Umfang der Datenverarbeitung und das Vorgehen ist stark abhängig von der Zielsetzung. Wichtige Schritte dabei sind die Filterung und Registrierung der Rohdaten, häufig werden außerdem aus den Punktwolken Datensätze in anderem Format abgeleitet.< | Der Umfang der Datenverarbeitung und das Vorgehen ist stark abhängig von der Zielsetzung. Wichtige Schritte dabei sind die Filterung und Registrierung der Rohdaten, häufig werden außerdem aus den Punktwolken Datensätze in anderem Format abgeleitet.<br> | ||
*Filterung <ref name="pradhan_sameen">Pradhan, B. & Sameen, M.I. (2017): Laser scanning systems in landslide studies. – In: PRADHAN, B. (ed.): Laser scanning applications in landslide assessment: 3–19; Cham (Springer).</ref><ref name="abellan">Abellán, A., Oppikofer, T., Jaboyedoff, M., Rosser, N.J., Lim, M. & Lato, M.J. (2014): Terrestrial laser scanning of rock slope instabilities. – Earth Surface Processes and Landforms, 39: 80–97.</ref> | *Filterung <ref name="pradhan_sameen">Pradhan, B. & Sameen, M.I. (2017): Laser scanning systems in landslide studies. – In: PRADHAN, B. (ed.): Laser scanning applications in landslide assessment: 3–19; Cham (Springer).</ref><ref name="abellan">Abellán, A., Oppikofer, T., Jaboyedoff, M., Rosser, N.J., Lim, M. & Lato, M.J. (2014): Terrestrial laser scanning of rock slope instabilities. – Earth Surface Processes and Landforms, 39: 80–97.</ref> | ||
**Entfernung „uninteressanter Punkte“ (fehlerhafte Punkte, Vegetation) | **Entfernung „uninteressanter Punkte“ (fehlerhafte Punkte, Vegetation) | ||
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**Reduktion der benötigten Rechenleistung | **Reduktion der benötigten Rechenleistung | ||
*Registrierung | *Registrierung | ||
**Überführung der Daten aus dem Scannerkoordinatensystem in ein gemeinsames Referenzkoordinatensystem <ref name="abellan"/> | **Überführung der Daten aus dem Scannerkoordinatensystem in ein gemeinsames Referenzkoordinatensystem <ref name="abellan" /> | ||
**Kombination mehrerer Einzelscans zu einem zusammenhängenden Modell <ref name="abellan"/><ref name="kemeny_turner">Kemeny, J., Turner, K. (2008): Ground-Based LiDAR: rock slope mapping and assessment. – Federal Highway Administration Report FHWA-CFL/TD-08-006.</ref> | **Kombination mehrerer Einzelscans zu einem zusammenhängenden Modell <ref name="abellan" /><ref name="kemeny_turner">Kemeny, J., Turner, K. (2008): Ground-Based LiDAR: rock slope mapping and assessment. – Federal Highway Administration Report FHWA-CFL/TD-08-006.</ref> | ||
*Ableitung von Datensätzen (TINs, DGMs/Rasterdatensätzen) | *Ableitung von Datensätzen (TINs, DGMs/Rasterdatensätzen) | ||
===Fehlerquellen=== | ===Fehlerquellen=== | ||
Nach Kemeny & Turner (2008)<ref name="kemeny_turner"/> gibt es drei Hauptquellen für Fehler bei LiDAR-Messungen: | Nach Kemeny & Turner (2008)<ref name="kemeny_turner" /> gibt es drei Hauptquellen für Fehler bei LiDAR-Messungen: | ||
*Die Genauigkeit des Messgeräts und Einstellungen im Feld | *Die Genauigkeit des Messgeräts und Einstellungen im Feld | ||
*Das Vorgehen und die Genauigkeit der Registrierung | *Das Vorgehen und die Genauigkeit der Registrierung | ||
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Die Genauigkeit der Entfernungsmessung hängt hauptsächlich von der Genauigkeit der Zeitmessung und dem Signal/Rauschen-Verhältnis ab. Dieses wird z. B. durch die Empfindlichkeit des Signaldetektors, Verstärkerrauschen und Hintergrundstrahlung negativ beeinflusst <ref name="petrietoth"/><ref name="wehr_lohr">Wehr, A. & Lohr, U. (1999): Airborne laser scanning – an introduction and overview. – ISPRS Journal of Photogrammetry & Remote Sensing, 54: 68–82.</ref>. Ungünstige Bedingungen für LiDAR-Messungen sind schlechtes Wetter (z. B. Regen, Nebel, heißer Wind), geringe Reflektivität des Ziels, flache Einfallswinkel des Laserstrahls auf das Ziel, große Entfernungen und unebene Oberflächen <ref name="pradhan_sameen"/><ref name="abellan"/><ref name="jaboyedoff">Jaboyedoff, M., Oppikofer, T., Abellán, A., Derron, M.-H., Loye, A., Metzger, R. & Pedrazzini, A. (2012): Use of LiDAR in landslide investigations: a review. – Natural Hazards 2012, 61: 5–28.</ref>. | Die Genauigkeit der Entfernungsmessung hängt hauptsächlich von der Genauigkeit der Zeitmessung und dem Signal/Rauschen-Verhältnis ab. Dieses wird z. B. durch die Empfindlichkeit des Signaldetektors, Verstärkerrauschen und Hintergrundstrahlung negativ beeinflusst <ref name="petrietoth" /><ref name="wehr_lohr">Wehr, A. & Lohr, U. (1999): Airborne laser scanning – an introduction and overview. – ISPRS Journal of Photogrammetry & Remote Sensing, 54: 68–82.</ref>. Ungünstige Bedingungen für LiDAR-Messungen sind schlechtes Wetter (z. B. Regen, Nebel, heißer Wind), geringe Reflektivität des Ziels, flache Einfallswinkel des Laserstrahls auf das Ziel, große Entfernungen und unebene Oberflächen <ref name="pradhan_sameen" /><ref name="abellan" /><ref name="jaboyedoff">Jaboyedoff, M., Oppikofer, T., Abellán, A., Derron, M.-H., Loye, A., Metzger, R. & Pedrazzini, A. (2012): Use of LiDAR in landslide investigations: a review. – Natural Hazards 2012, 61: 5–28.</ref>. | ||
===Vor-/Nachteile und Fazit=== | ===Vor-/Nachteile und Fazit=== | ||
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Vorteile | Vorteile | ||
*LiDAR allgemein | *LiDAR allgemein | ||
**Gewinnung echter 3D Informationen <ref name="jaboyedoff"/> | **Gewinnung echter 3D Informationen <ref name="jaboyedoff" /> | ||
**Hohe Messgenauigkeit <ref name="jaboyedoff"/> | **Hohe Messgenauigkeit <ref name="jaboyedoff" /> | ||
**Schnelle Datenerhebung <ref name="jaboyedoff"/> | **Schnelle Datenerhebung <ref name="jaboyedoff" /> | ||
**Hohe Auflösung (ermöglicht z. B. die Erzeugung hochauflösender digitaler Geländemodelle) <ref name="jaboyedoff"/> | **Hohe Auflösung (ermöglicht z. B. die Erzeugung hochauflösender digitaler Geländemodelle) <ref name="jaboyedoff" /> | ||
**Unabhängig von Sonnenlicht <ref name="baltsavias">Baltsavias, E.P. (1999): Airborne laser scanning: basic relations and formulas. – ISPRS Journal of Photogrammetry & Remote Sensing, 54, 199–214.</ref> | **Unabhängig von Sonnenlicht <ref name="baltsavias">Baltsavias, E.P. (1999): Airborne laser scanning: basic relations and formulas. – ISPRS Journal of Photogrammetry & Remote Sensing, 54, 199–214.</ref> | ||
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*TLS | *TLS | ||
**Einfacher Aufbau <ref name="jaboyedoff"/> | **Einfacher Aufbau <ref name="jaboyedoff" /> | ||
**Gute Transportfähigkeit <ref name="jaboyedoff"/> | **Gute Transportfähigkeit <ref name="jaboyedoff" /> | ||
**Sehr hohe Auflösung und Messgenauigkeit <ref name="jaboyedoff"/><ref name="willi"/> | **Sehr hohe Auflösung und Messgenauigkeit <ref name="jaboyedoff" /><ref name="willi" /> | ||
**Verhältnismäßig billig im Vergleich zu ALS <ref name="willi"/> | **Verhältnismäßig billig im Vergleich zu ALS <ref name="willi" /> | ||
Nachteile/Grenzen | Nachteile/Grenzen | ||
*LiDAR allgemein | *LiDAR allgemein | ||
**Große Datenmengen führen zu aufwendiger Prozessierung und stellen hohe Anforderungen an Hard- und Software <ref name="jaboyedoff"/> | **Große Datenmengen führen zu aufwendiger Prozessierung und stellen hohe Anforderungen an Hard- und Software <ref name="jaboyedoff" /> | ||
**Keine Messungen von unter Wasser liegenden Oberflächen möglich außer mit Spezialgeräten <ref name="scheidl">Scheidl, C., Rickenmann, D. & Chiari, M. (2008): The use of airborne LiDAR data for the analysis of debris flow events ins Switzerland. – Natural Hazards and Earth System Sciences, 8: 1113–1127.</ref> -> Einschränkungen in fluvialer Umgebung | **Keine Messungen von unter Wasser liegenden Oberflächen möglich außer mit Spezialgeräten <ref name="scheidl">Scheidl, C., Rickenmann, D. & Chiari, M. (2008): The use of airborne LiDAR data for the analysis of debris flow events ins Switzerland. – Natural Hazards and Earth System Sciences, 8: 1113–1127.</ref> -> Einschränkungen in fluvialer Umgebung | ||
**Geringe Punktdichte in stark bewachsenen Gebieten | **Geringe Punktdichte in stark bewachsenen Gebieten | ||
**Beschränkung der Messungen auf Sichtfeld des Scanners (besonders problematisch für TLS) -> Auftreten von Schattenbereichen (Okklusion) <ref name="abellan"/><ref name="jaboyedoff"/><ref name="schuerch"/> | **Beschränkung der Messungen auf Sichtfeld des Scanners (besonders problematisch für TLS) -> Auftreten von Schattenbereichen (Okklusion) <ref name="abellan" /><ref name="jaboyedoff" /><ref name="schuerch" /> | ||
*ALS | *ALS | ||
**Teuer <ref name="willi"/> | **Teuer <ref name="willi" /> | ||
**i.d.R. geringe zeitliche Auflösung <ref name="willi"/> | **i.d.R. geringe zeitliche Auflösung <ref name="willi" /> | ||
*TLS | *TLS | ||
**Begrenzte Reichweite in Abhängigkeit der Reflektivität des Ziels und der Atmosphärenbedingungen (Riegl 2017: 3) | **Begrenzte Reichweite in Abhängigkeit der Reflektivität des Ziels und der Atmosphärenbedingungen (Riegl 2017: 3) | ||
**Besonders aufwendige Datenerhebung und -verarbeitung <ref name="willi"/> | **Besonders aufwendige Datenerhebung und -verarbeitung <ref name="willi" /> | ||
**Mindestens zwei Personen für Feldarbeit notwendig <ref name="willi"/> | **Mindestens zwei Personen für Feldarbeit notwendig <ref name="willi" /> | ||
**Kombination mehrerer Messstationen notwendig zur Gewinnung flächendeckender Daten <ref name="jaboyedoff"/><ref name="wehr_lohr"/> | **Kombination mehrerer Messstationen notwendig zur Gewinnung flächendeckender Daten <ref name="jaboyedoff" /><ref name="wehr_lohr" /> | ||
===Einsatzbereiche=== | ===Einsatzbereiche=== | ||
*Bauüberwachung | *Bauüberwachung | ||
*Erstellung von digitalen Geländemodellen z. B. als Grundlage für: | *Erstellung von digitalen Geländemodellen z. B. als Grundlage für: | ||
**Morphologische Änderungsdetektion im fluvialen Bereich, in Küstenbereichen, im Gebirge <ref name="williams">Williams, R.D. (2012): DEMs of difference. – In: CLARKE, L.E. (ed.): Geomorphological Techniques. British Society for Geomorphology, London; 1–17.</ref> | **Morphologische Änderungsdetektion im fluvialen Bereich, in Küstenbereichen, im Gebirge <ref name="williams">Williams, R.D. (2012): DEMs of difference. – In: CLARKE, L.E. (ed.): Geomorphological Techniques. British Society for Geomorphology, London; 1–17.</ref> | ||
**Hydrologische Modellierung | **Hydrologische Modellierung | ||
**Erforschung von Hangbewegungen <ref name="pradhan_sameen"/><ref name="jaboyedoff"/> | **Erforschung von Hangbewegungen <ref name="pradhan_sameen" /><ref name="jaboyedoff" /> | ||
===Lehrveranstaltungen=== | ===Lehrveranstaltungen=== | ||
*Numerische Methoden 1 (TUM Master Ingenieur- und Hydrogeologie) | *Numerische Methoden 1 (TUM Master Ingenieur- und Hydrogeologie) | ||
*Sensorgestützte und mobile Informationssysteme, Laser Scan Modellierung (VT 3) (Lehrstuhl Geodäsie TUM) | *Sensorgestützte und mobile Informationssysteme, Laser Scan Modellierung (VT 3) (Lehrstuhl Geodäsie TUM) | ||
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====Literatur==== | ====Literatur==== | ||
*Baltsavias, E.P. (1999): Airborne laser scanning: basic relations and formulas. – ISPRS Journal of Photogrammetry & Remote Sensing, 54, 199–214. | *Baltsavias, E.P. (1999): Airborne laser scanning: basic relations and formulas. – ISPRS Journal of Photogrammetry & Remote Sensing, 54, 199–214. | ||
*Jaboyedoff, M., Oppikofer, T., Abellán, A., Derron, M.-H., Loye, A., Metzger, R. & Pedrazzini, A. (2012): Use of LiDAR in landslide investigations: a review. – Natural Hazards 2012, 61: 5–28. | *Jaboyedoff, M., Oppikofer, T., Abellán, A., Derron, M.-H., Loye, A., Metzger, R. & Pedrazzini, A. (2012): Use of LiDAR in landslide investigations: a review. – Natural Hazards 2012, 61: 5–28. | ||
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====Referenzen==== | ====Referenzen==== | ||
<references /> | |||
==Autor:innen== | |||
{{Autor|1=Philipp Gewalt}} | |||
