LiDAR: Unterschied zwischen den Versionen

[[Datei:Funktionsweise TOF Laser Abellan et al. 2014.png|<small>Abb.1: Funktionsweise eines TOF-Laserscanners nach Abellán et al. 2014. Da der Laserstrahl an mehreren Zielen reflektiert wird, registriert der Scanner mehrere Pulse.</small>|mini|600x600px]]LiDAR-Messgeräte scannen die Umgebung, indem sie per Laser-Entfernungsmesser den Abstand zwischen dem Messgerät und den Objekten in seiner Umgebung bestimmen. Durch die Kombination vieler einzelner Entfernungsmessungen entsteht ein Modell der Umgebung. Für die Entfernungsbestimmung werden zwei Methoden angewandt. Bei der time-of-flight-Methode wird ein Laserpuls ausgesendet, der beim Auftreffen auf die Geländeoberfläche oder einen Baum o.ä. reflektiert wird. Die Reflexion wird vom Messgerät registriert.

Mithilfe der konstanten Lichtgeschwindigkeit und der Zeitspanne zwischen der Aussendung des Laserpulses und dem Empfang der Reflexion kann der Abstand zwischen Scanner und Objekt bestimmt werden. Bei der continuous-wave-Methode wird ein kontinuierliches Messsignal ausgesendet und die Entfernung mithilfe der Phasenverschiebung zwischen ausgesendetem und reflektiertem Signal bestimmt <ref name="petrietoth">Petrie & Toth 2008: Introduction to laser ranging, profiling and scanning. – In: SHAN, J. & TOTH, C.K. (eds.). Topographic Laser ranging and scanning – principles and processing: 1–29; Boca Raton (Taylor & Francis Group, LLC).</ref>. Unterschieden werden terrestrial laser scanning (TLS) und airborne laser scanning (ALS).

Gute Messergebnisse haben:

*Möglichst steiler Einfallswinkel des Laserstrahls auf Oberfläche (TLS und ALS) <ref name="schuerch" />

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>

*Ableitung von Datensätzen (TINs, DGMs/Rasterdatensätzen)

Nach Kemeny & Turner (2008)<ref name="kemeny_turner" /> gibt es drei Hauptquellen für Fehler bei LiDAR-Messungen:

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>.

Da sich ALS und TLS hinsichtlich ihrer Datenerhebung unterscheiden (ALS: Vogelperspektive, TLS: Messung bodengestützt), werden ihre jeweiligen Vor- und Nachteile getrennt behandelt.

**Kombination mehrerer Messstationen notwendig zur Gewinnung flächendeckender Daten <ref name="jaboyedoff" /><ref name="wehr_lohr" />

*Bauüberwachung

**Erforschung von Hangbewegungen <ref name="pradhan_sameen" /><ref name="jaboyedoff" />

*Numerische Methoden 1 (TUM Master Ingenieur- und Hydrogeologie)

*Baltsavias, E.P. (1999): Airborne laser scanning: basic relations and formulas. – ISPRS Journal of Photogrammetry & Remote Sensing, 54, 199–214.

*Willi, C., Graf, C., Deubelbeiss, Y & Keiler, M. (2015): Methods for detecting channel bed surface changes in a mountain torrent – experiences from the Dorfbach torrent. – Geographica Helvetica, 70: 265–279. DOI: 10.5194/gh-70-265-2015

<references />

==Autor:innen==

{{Autor|1=Philipp Gewalt}}