Untersuchung unterschiedlicher Registrierungs- und Referenzierungsverfahren zur Schaffung einer hochpräzisen Datengrundlage mit terrestrischem Laserscanning

Ein Forschungsschwerpunkt im Bereich Ingenieurgeodäsie am Geodätischen Institut der Leibniz Universität Hannover (GIH) ist die Erfassung von Objekten mittels terrestrischem Laserscanning (TLS). Das GIH verfügt über eine umfangreiche Expertise auf dem Gebiet der Genauigkeitsuntersuchung sowie der Validierung von Messergebnissen terrestrischer Laserscanner. Die Erfassung von Messobjekten mit TLS erfolgt in der Regel von mehreren Instrumentenstandpunkten aus. Die so erzeugten Punktwolken müssen zueinander registriert und gegebenenfalls georeferenziert werden. Hierzu stehen unterschiedliche Verfahren zur Verfügung, die im Rahmen dieser Bachelorarbeit hinsichtlich ihrer Genauigkeit und Wirtschaftlichkeit untersucht wurden. Weiterhin wurde ein am GIH existierender Prototyp zur direkten Georeferenzierung basierend auf GNSS zur Lösung der Aufgabenstellung eingesetzt.
Im Einzelnen wurden folgende Teilaufgaben bearbeitet:

• Planung der Aufnahme für die hochgenaue Erfassung eines Referenzobjektes (Institutsgebäude) auf Basis eines vorhandenen hochgenauen 3D-Referenznetzes sowie unter Berücksichtigung genauigkeitsbeeinflussender Parameter wie Auftreffwinkel des Laserstrahls und Objektentfernung.
• Die Erfassung des Referenzobjektes mittels TLS unter Verwendung unterschiedlicher Referenzierungsverfahren (zielzeichenbasiert, punktbasiert und Verwendung des Prototypen zur direkten Georeferenzierung) im Millimeterbereich
• Die Aufbereitung, Bereinigung und Auswertung (Referenzierung und Registrierung) der Messdaten mit Hilfe von kommerzieller Software (Z+F LaserControl, Leica Cyclone, CloudCompare).
• Umsetzung eines punktbasierten Referenzierungsverfahrens auf Basis des Iterative Closest Points- (ICP) Algorithmus mit Matlab oder der Pointcloud Library (PCL, C++).

Neben den klassischen, flächenhaften Aufnahmesystemen, wie zum Beispiel TLS und Photogrammetrie, bieten neue Entwicklungen in der Sensortechnik die Möglichkeit flächenhafte und punktuelle Aufnahmeverfahren zu kombinieren. Ein Beispiel hierfür ist die am Geodätischen Institut vorhandene Leica Nova Multi Station (MS50), als Kombination eines Videotachymeters (Tachymeter plus integrierte Koaxial- und Weitwinkelkamera) mit zusätzlicher Scanfunktion. Diese ermöglicht sowohl punktuelle tachymetrische Messungen als auch die flächenhafte Erfassung mittels Laserscanning und photogrammetrischer Verfahren. Ein weiterer Bestandteil dieser Arbeit war eine Wirtschaftlichkeitsuntersuchung der oben genannten Registrierungsverfahren und der Erfassung großer Messobjekte mittels TLS und MS50.