Fusion von hochgenauen und hochfrequenten, punktuellen Absolutdistanzmessungen mit 3D-Punktwolken beim Monitoring

Im Zuge eines interdisziplinären Belastungsversuchs wurde die historische Gewölbebrücke über die Aller bei Verden mit ihrem 14 m spannenden Gewölbe auf ihre Tragfähigkeit hin untersucht. Hierzu wurde die Gewölbebrücke stufenweise mit bis zu 600 Tonnen belastet. Die enorme Last von 600 Tonnen ist mit Hilfe von Hydraulikzylindern erzeugt worden, welche auf dem Brückenbogen installiert wurden. Zur Erzeugung der Gegenkraft wurden unterhalb der Brücke Verpressanker bis zu 20 m in den Boden getrieben. Die Verbindungen zwischen Hydraulikzylindern und Verpressankern bildeten Gewindestangen. Das Ziel des aufwändigen Versuchs unter der Federführung des Instituts für Massivbau der Leibniz Universität Hannover war die Überprüfung und Verbesserung der Vorhersagequalität der üblichen Rechenverfahren für Gewölbebrücken. Hierzu galt es die lastinduzierte Verformung in einem Bereich von wenigen Millimetern präzise zu bestimmen. Das Geodätische Institut beteiligte sich durch umfangreiche Messungen mit einem Lasertracker Leica AT960-LR zu 20 ausgewählten und mit speziellen Reflektoren (CornerCubeReflektoren, CCR) ausgestatteten Punkten im Bereich der Unterseite des Brückenbogens, der Messbasis der Bauingenieure und der Umgebung zur Überprüfung der Standsicherheit der Sensoren. Ein Laserscanner Zoller+Fröhlich Imager 5006 wurde zur Erfassung von 3D-Punktwolken der Gewölbeunterseite für ausgewählte Zeitpunkte konstanter Last eingesetzt.

Im Rahmen dieser Masterarbeit wurden zwei Ansätze zur Fusion von hochgenauen und hochfrequenten, punktuellen Absolutdistanzmessungen mit 3D-Punktwolken beim Monitoring erarbeitet. Beide Ansätze basieren auf der Approximation der 3D-Punktwolken durch B-Spline-Flächen. Zum einen wurde die Messwertfusion im Rahmen der Messwertrasterung der B-Spline-Schätzung unter der Verwendung einer modifizierten Gewichtsmatrix realisiert. Zum anderen erfolgte die Kombination der Messwerte von Laserscanner und Lasertracker durch die Anwendung eines Gauß-Markov-Modells mit Restriktionen.