Terrestrisches Laserscanning
wird zum Beispiel zur Altbausanierung durchgeführt.
Was bedeutet „terrestrisches Laserscanning“?
Das terrestrische Laserscanning (auch kürzer TLS) ermöglicht, im Gegensatz zu herkömmlichen punktorientierten geodätischen Messverfahren wie Tachymetrie, GPS und Nivellement, eine schnelle (bis 500.000 Punkte/Sek.), flächenhafte Erfassung eines dreidimensionalen Objektes und seiner Umgebung mit einer Genauigkeit im Millimeter-Bereich. Das Messprinzip basiert auf der berührungslosen Distanzmessung bei gleichzeitiger Bestimmung zweier Raumwinkel. Das Ergebnis besteht nicht mehr aus diskreten, markanten Punkten sondern aus einer rasterförmigen Punktwolke, deren Punktdichte von der vom Anwender ausgewählten Inkrementierung abhängt. Der Datensatz enthält Millionen von Punkten, die jeweils anhand von 3D-Koordinaten und einem Intensitätswert gekennzeichnet werden. Für Laserscanner, die über eine Videokamera verfügen, kann eine zusätzliche Farbinformation auf die Messungen gelegt werden, so dass ein realitätsnahes Bild entsteht.
Was wurde bei der Diplomarbeit gemacht?
Zunächst wurde ein Soll-Ist Vergleich zwischen dem von den Architekten gelieferten CAD-Raummodell und den Laserscanaufnahmen des Hörsaals durchgeführt, um die während der Bauphase aufgetretenen Abweichungen aufzudecken und zu quantifizieren. Aus praktischer Sicht wäre dafür der Einsatz eines einzelnen Gerätes ausreichend gewesen. Dieses Projekt wurde aber als Gelegenheit betrachtet, anhand eines praktischen Beispiels zwei verschiedene Laserscanner zu vergleichen. Messungen fanden einerseits mit dem HDS6000 der Fa. Leica Geosystems und andererseits mit dem Trimble GX 3D statt, so dass auch der Einfluss zweier unterschiedlicher Messprinzipien – Phasenmessverfahren und Laufzeitmessung der Laser-Impulse – in die Untersuchungen mit einbezogen werden konnte.
Bei der Analyse der erhobenen Datensätze wurden diese zunächst nach ihrer Messgenauigkeit untersucht. Da zwei Laserscanner zum Einsatz kamen, wurde danach bei der Auswertung der Ergebnisse einerseits jede Punktwolke mit dem CAD-Modell verglichen und andererseits wurden die Laserscanaufnahmen selbst gegenübergestellt. Zur Vorbereitung sowie zur Analyse der Datensätze kamen verschiedene Software-Systeme zum Einsatz: Leica Cyclone, Trimble RealWorks, CloudCompare und Rhinoceros 3D.
Wie sehen die Ergebnisse aus?
Die Messgenauigkeit der Laserscanner wird durch das geometrische Messrauschen beschrieben, d.h. die orthogonalen Abstände der Messpunkte zu einer durch die Punktwolke gelegten ausgleichenden Fläche. Messgenauigkeiten von ±1,3mm und ±2,4mm wurden ermittelt.
Beim Vergleich der Punktwolken mit dem CAD-Modell wurde in den verschiedenen Software-Systemen (Rhinoceros 3D, Trimble RealWorks und CloudCompare) eine farbige Darstellung der Abweichungen erzeugt. So konnte beispielsweise auf dem ersten Blick ein Trend in der Kuppel (ellipsenförmiger Fleck) im mittleren Bereich der Fertigteile erkannt werden. Eine Erklärung für die bei der Zusammensetzung der Kuppelelemente aufgetretenen Spannungen konnte hinaus abgeleitet werden. Außerdem wiesen vier Kuppelelemente größere Abweichungen zur Soll-Fläche auf und weitere geringfügige Abweichungen zwischen 3D-Planung und Ausführung konnten festgestellt werden.
Eine statistische Analyse der Ergebnisse wurde noch in Excel durchgeführt. Histogramme u.a. zur Darstellung der Prozentanteile an Punkten in Abhängigkeit von den Abweichungsbeträgen wurden erstellt.
Wann kann der Laserscanner zum Einsatz kommen?
Anwendungsbeispiele des terrestrischen Laserscannings sind:
- As-built Dokumentationen (Soll-Ist Vergleich)
- Deformationsanalyse bei Bauwerken
- Herstellung von 3D-Modellen
- Innenraumaufmaß
- Fassadendokumentationen
- Baudenkmalpflege
Die vollständige Diplomarbeit finden Sie hier zum Herunterladen [PDF-Datei, 16,5 MB].
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