Zu den von RIEGL vorgestellten Lösungen gehört der RIEGL VUX-120-23, ein UAV LiDAR Sensor für höchste Ansprüche. Der kompakte und leichte Scanner liefert bis zu 2,4 MHz PRR (Pulse Repetition Rate), bis zu 400 Scanlinien und effektive 2 Millionen Messungen pro Sekunde am Boden. NFB (Nadir/Forward/Backward)-Scanning – ein innovatives Scanmuster für die optimale Erfassung auch senkrechter Ziele – liefert in Kombination mit einem Sichtfeld von 100° erstklassige Daten, speziell bei der Kartierung von Stromleitungstrassen. Durch das weite Sichtfeld kann die Drohne auch neben und muss nicht über dem Ziel fliegen – was die Sicherheit enorm erhöht. Mit der Summe seiner technischen Daten präsentiert sich der Scanner auch als die ultimative Lösung für den Einsatz auf Flächenflieger-UAVs im Bereich Korridor-Mapping.

Der RIEGL VUX-100-25 ist speziell für die Datenaufnahme in urbanen Straßenschluchten konzipiert. Er komplettiert die VUX-Serie an Hochleistungssensoren für die UAV-basierte Vermessung. Der leichte (2,36 kg) und vielseitige Scanner mit einem Sichtfeld von bis zu 160 Grad kann mit exzellenten Leistungsdaten aufwarten: bis zu 1.500 kHz Pulswiederholrate, bis zu 1,3 Millionen Messungen und bis zu 200 Linien Scangeschwindigkeit pro Sekunde, sowie eine Flughöhe von bis zu 360 m / 1.200 Fuß. Damit ermöglicht er eine besonders große Flächenabdeckung – ideal für Anwendungen wie die Kartierung von komplexem Gelände und engen Schluchten, speziell auch von Straßenverläufen im dichtverbauten, urbanen Gebiet.

Der Sensor kann problemlos auf den unterschiedlichsten Drohnen aber auch auf kleinen bemannten Flugzeugen (wie Tragschraubern) und auch auf bemannten Hubschraubern eingesetzt werden.

Mit den neuen RiLOC Systemlösungen von RIEGL – derzeit stehen zwei verschiedene Modelle zur Verfügung, die RiLOC-E-25 und die RiLOC-F – gibt es hochwertige Gesamtsysteme mit einer hochwertigen IMU/GNSS Einheit und einer Software für die einfache und effiziente Datenauswertung. Damit können Daten erfassen, prozessieren, Punktwolken generieren und geo-referenzieren – und das alles im Rekordtempo. Vereinfachte Arbeitsabläufe sowohl im Feld als auch in der Datenprozessierung sparen Zeit und Geld.

So können Systemparameter und Scan-Einstellungen vor dem Flug festgelegt werden und das System während der Datenaufnahme komplett autark betrieben werden. Der Pilot kann sich voll und ganz auf die sichere Flugausführung konzentrieren. Benutzerfreundliche Integration in die unterschiedlichsten Plattformen hilft, das Einsatzspektrum breit zu halten. Leistungsfähigkeit, Verlässlichkeit und Langlebigkeit sorgen für ein optimales Kosten/Nutzen-Ergebnis. So können sowohl Neu- und Quereinsteigern, aber auch bereits etablierten Vermessungsdienstleistern neue Märkte erschließen.

Das RIEGL-Team zeigt an Hand unterschiedlichster Einsatzbeispiele aus der Praxis, welche Vorteile die drohnenbasierte Datenerfassung generell bietet. Erwin Burth, Geschäftsführer RIEGL Deutschland: „Sie benennen Anforderungen, vorhandene Strukturen und Ihren persönlichen Spielraum – und wir stellen für Sie ein optimiertes System für einen höchst effizienten Workflow zusammen. Hand drauf!“ Details zum RIEGL Messeauftritt gibt es hier.

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RIEGL VUX-100-25 Punktwolke „reflectance scaled”.
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Der VQ-1560 III-S ist RIEGL’s neuestes luftgestütztes Laserscanningsystem.
Quelle: RIEGL

Der VQ-1560 III-S ist RIEGL’s neuestes luftgestütztes Laserscanningsystem in der bewährten RIEGL-Zweikanal-Laserscanningsystem-Serie. Das besonders in den USA eingesetzte „Cross-Fire“-Scanmuster ermöglicht dabei eine Vorwärts- und Rückwärtssicht zu den Rändern des Scanstreifens und eine Nadir-Sicht in der Mitte des Scanstreifens. Das soll in einer optimalen Punktverteilung und damit in einer optimale Zielerfassung resultieren. Der VQ-1560 III-S schafft hohe Pulsraten von bis zu 4,4 MHz, was  Einsatzhöhen von bis zu 1.600 m AGL bzw. bis zu 3.900 m AGL bei einer Pulsrate von 560 kHz (alle Werte gelten für 20 % Zielreflexion) ermöglicht. Eine leistungsstarke IMU/GNSS-Einheit und eine oder zwei optionale, hochauflösende RGB/NIR-Kameras sind nahtlos in das kompakte und benutzerfreundlich gestaltete Gehäuse integriert.

Das Scanmuster und der große Einsatzbereich machen das Gerät, so RIEGL, zu einem der vielseitigsten luftgestützten Laserscanningsysteme auf dem Markt. Es eigne sich perfekt für jede Art von Anwendung – von der Erfassung extrem dichter Daten aus niedriger Höhe in der Korridorkartierung über die hochauflösende Stadtkartierung mit minimalen Abschattungseffekten in engen Straßenschluchten bis hin zur höchst effizienten Kartierung großer Flächen von bis zu 1.130 km² pro Stunde bei einer Dichte von 4 Punkten pro Quadratmeter.

Mit dem VZ-4000i-25 präsentiert RIEGL nun die Long-Range-Version seiner neuesten Generation professioneller terrestrischer Laserscanner.
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Mit dem VZ-4000i-25 hatte die Long-Range-Version der neuesten Generation professioneller terrestrischer Laserscanner Premiere. Das Geräte, dass zum Beispiel im Tagebau unter rauesten bedingungen für die Vermessung von Geländestrukturen über mehere Kilometer eingesetzt wird, leifert eine On-Board-Prozessierung, die Ein-Tasten-Bedienung (für den Einsatz mit Handschuhen), benutzerdefinierte Arbeitsabläufe und Voreinstellungen sowie Echtzeitregistrierung durch GNSS/IMU. Zusammen sorgt dies für einen schnellen und effizienten Arbeitsablauf von der Datenerfassung bis zur Nachbearbeitung der Ergebnisse. Der Scanner bietet eine Messreichweite von bis zu 4.600 m bei augensicherem Betrieb in Laserklasse 1. Die IP64-Zertifizierung bedeutet, dass der Scanner auch in rauen Umgebungen eingesetzt werden kann. Mittels Ultimate LiDAR-Technologie von RIEGL können mehrere Ziele erfasst und wertvolle Datenattribute für jede einzelne Messung bereitgestellt werden.

Eine interne Kamera, eine interne IMU zur Lagebestimmung, ein optionaler externer GNSS RTK-Empfänger, die Unterstützung von kundenspezifischen Apps, sowie vorinstallierte RIEGL-Apps sind Schlüsselmerkmale des Scanners. Integriertes WiFi, Hochgeschwindigkeitsdatendownload über TCP/IP, automatischer und schneller Datentransfer mit CF-Express-Karte, Cloud-Datensynchronisation über das Internet und Austauschformate für die weitere Analyse sorgen für umfangreiche Konnektivität.

Der Scanner eignet sich für Anwendungen im Bergbau, in der Topografie, aber auch in der Dokumentation von Kultur- und Naturerbe. Kundenspezifische Apps (z.B. RIEGL Monitoring Apps) beschleunigen den Workflow im Feld, aber auch in der Nachbearbeitung. Spezifische Scan-Routinen und Verarbeitungssequenzen können vordefiniert werden und ermöglichen den Start von Datenerfassung, Verarbeitung und Analyse mit einem einzigen Klick.

Mit dem VUX-100-25 bietet RIEGL nun einen leichten und vielseitigen luftgestützten Laserscanner mit großem Sichtfeld von 160 Grad und einer extrem hohen Pulswiederholrate von bis zu 1.500 kHz.
Quelle: RIEGL

Mit dem RIEGL VUX-100-25 gibt es auch eine neue Version des UAV-LiDAR-Sensors. Er bietet nun einen leichten und vielseitigen luftgestützten Laserscanner mit großem Sichtfeld von 160 Grad und einer extrem hohen Pulswiederholrate von bis zu 1.500 kHz. Kombiniert mit einer Messrate von bis zu 1,3 Millionen Messungen/Sekunde und einer Scangeschwindigkeit von bis zu 200 Linien/Sekunde sowie einer Flughöhe von bis zu 360 Meter bietet der Sensor eine besonders große Flächenabdeckung. Nicht zuletzt aufgrund seines großen Aufahmewinkels ist er sehr gut für Anwendungen wie die Kartierung von komplexem Gelände und engen Schluchten geeignet.

Das geringe Gewicht von 2,36 kg ermöglichen eine problemlose Integration auf Drohnen, aber auch auf kleinen bemannten Flugzeugen (wie Tragschraubern) und auf Hubschraubern. Der Scanner ist als eigenständiger UAV-LiDAR-Sensor, aber auch in verschiedenen vollintegrierten Laserscan-Systemkonfigurationen mit entsprechendem IMU/GNSS-System und optionalen Kameras erhältlich. Für Systemlösungen professioneller Systemintegratoren steht eine spezielle OEM-Version des RIEGL VUX-100-25 zur Verfügung, die kundenspezifische Schnittstellen und ein geringeres Gewicht aufweist.

Ebenfalls Thema auf der Messe war RiLOC-E, die IMU/GNSS-Lösung für Laserscanner der VUX-Serie, die auf der Intergeo 2023 in Berlin erstmals vorgestellt wurde. Dieses voll integrierte Subsystem zur Lokalisierung und Orientierung, das direkt am Scanner angebracht wird, ist für kleinräumige LiDAR-Vermessungen mit Drohnen gedacht (Video) und wurde, bericht RIEGL, sehr positiv im Markt aufgeNommen. Nun hat RIEGL auch für seine Laserscanner der VUX-Serie, den RIEGL VUX-120-23 und den neuen RIEGL VUX-100-25, ein neues hochpräzises, voll integriertes Subsystem zur Lokalisierung und Orientierung vorgestellt, die RiLOC-F IMU/GNSS-Lösung.

Diese schlüsselfertige Lösung, die eine hochpräzise MEMS-Inertialmesseinheit (IMU), eine GNSS-Einheit und von RIEGL entwickelte Software vollständig integriert, bietet einen vereinfachten, benutzerfreundlichen Arbeitsablauf. Die Nachbearbeitung der Trajektorien- und Scandaten beispielsweise erfolgt vollständig in RIEGLs RiPROCESS, so dass keine Software von Drittanbietern erforderlich ist, um präzise ausgerichtete und konsistente Punktwolken zu erzeugen.

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Helikopter-Pod RIEGL VQX-2: Integriert sind Scanner, IMU/GNSS Einheit und Kameras, trotzdem ist er verhältnismäßig leicht und kompakt. Quelle: RIEGL Laser Measurement Systems GmbH

Hubschrauber-Pod mit integrierter Sensorik

Der RIEGL VQX-2 Helikopter-Pod ist laut Riegl „extrem leicht und trotzdem robust“. Außerdem lässt es sich schnell und einfach auf- und abbauen. Im Pod integriert sind ein RIEGL-Laserscanner, eine IMU/GNSS-Einheit und bis zu 5 Kameras. Die Wahl des RIEGL-Laserscannerpods – sowie die Anzahl und Ausrichtung der Kameras – kann an die Anforderungen der jeweiligen Aufgabenstellung angepasst werden. Typische Anwendungen sind Korridorkartierungen, großflächige Vermessungen aus großen Flughöhen oder das Monitoring von Gletschern und Hangrutschungen. Die schlüsselfertige Lösung wird inklusive der entsprechenden Verkabelung angeboten, eine entsprechende „Minor Change Approval“ für Hubschrauber der AS350-Serie von Airbus Helicopters liegt bereits vor.

Die zwei Varianten des Airborne LiDAR Scanners: Der RIEGL VQ-680 OEM für die Integration in andere Systeme und die Kompaktlösung RIEGL VQ-680: beide Varianten unterstützen das sogenannte NFB (Nadir/Forward/Backward )-Scanning für eine optimale Erfassung von vertikalen Strukturen. Quelle: RIEGL Laser Measurement Systems GmbH

High-End-Laserscanner für Flugzeuge

Der neue VQ-680 OEM ist ein kompaktes, flugzeuggetragenes LiDAR-Scannermodul, das für die Integration mit großformatigen Kameras oder anderen Sensoren in komplexe hybride Systemlösungen konzipiert wurde. Der Formfaktor mit kleiner Austrittsöffnung berücksichtigt die begrenzten Platzverhältnisse z.B. in großformatigen photogrammetrischen Kamerasystemen. Eine robuste mechanische Schnittstelle ermöglicht den Einbau des LiDAR-Moduls in ein Kamerasystem, das fest mit dem IMU/GNSS-System und verschiedenen Kameramodulen verbunden ist.

Das LiDAR-Modul hat Laserpulswiederholraten von bis zu 2,4 MHz und bis zu 2 Millionen Messungen pro Sekunde. Es wurde speziell für die großflächige, luftgestützte Vermessung urbaner Umgebungen, für Anwendungen in der Forstwirtschaft und für die Überwachung von Stromleitungstrassen entwickelt. Durch den großen Scanbereich von 60 Grad und das von RIEGL entwickelte NFB-Scanning (Nadir/Forward/Backward) mit fünf Blickrichtungen bis zu ± 20 Grad können insbesondere vertikale Strukturen wie Fassaden oder Strommasten hochauflösend erfasst werden. Der Blickwinkel in Nadirrichtung ermöglicht gleichzeitig die Vermessung von engen Straßenschluchten mit minimaler Abschattung durch umliegende Gebäude. Der Einsatzbereich reicht von typischen Flughöhen von 1000 Metern über Grund bei einer Pulswiederholrate von 2,4 MHz (das entspricht etwa 24 Punkten/m2 bei 120 Knoten) bis zu 2300 Metern bei einer Pulswiederholrate von 300 kHz für Ziele mit einer Reflektivität von über 20 Prozent. Riegl hebt damit insbesondere die Effizienz heraus, die das Werkzeug ermöglicht.

Neben diesem Modul für OEM-Integratoren wird der Schwestertyp RIEGL VQ-680 als High-End Airborne LiDAR Scanner angeboten, der das volle Leistungsspektrum in einem kompakten und leichten Scannergehäuse bietet. Dieser Scanner ermöglicht die Kombination mit bis zu sechs hochauflösenden RGB/NIR-Kameras und kann einfach in entsprechenden Flugzeugluken mit oder ohne die Verwendung stabilisierter Plattformen montiert werden.

Scanner für RIEGL VUX-180-24 UAV LiDAR Sensor: leichter, vielseitiger Scanner für die Integration in Hochgeschwindigkeits-UAVs. Quelle: RIEGL Laser Measurement Systems GmbH

LiDAR Sensor für UAVs

Der neue RIEGL VUX-180-24 bietet ein weites Sichtfeld von 75 Grad und eine extrem hohe Laser-Pulswiederholrate von bis zu 2,4 MHz. Diese Eigenschaften – in Kombination mit einer extrem hohen Scangeschwindigkeit von bis zu 800 Linien pro Sekunde – prädestinieren den Scanner für die Hochgeschwindigkeitsvermessung und Anwendungen, bei denen eine optimale Linien- und Punktverteilung erforderlich ist. Typische Anwendungen sind die Kartierung und Überwachung kritischer Infrastrukturen wie Stromleitungen, Eisenbahnstrecken, Pipelines und Landebahnen. Der RIEGL VUX-180-24 bietet mechanische und elektrische Schnittstellen für die Integration von IMU/GNSS und bis zu 5 externen Kameras. Für die reibungslose und unkomplizierte Datenspeicherung stehen ein interner SSD-Speicher mit 2 TByte Speicherkapazität und eine herausnehmbare CFast-Speicherkarte zur Verfügung.

Dieser Sensor ergänzt die bereits bewährte RIEGL-Serie VUX-120, VUX-160 und VUX-240 und ist sowohl als Stand-alone-Sensor als auch in verschiedenen voll integrierten Laserscanning-Systemkonfigurationen mit IMU/GNSS-System und optionalen Kameras erhältlich.

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Neben Tachymetern gehören Terrestrische Laserscanner (TLS) heute zur Standardausrüstung von Vermessungsexperten. Vor rund 15 Jahren begannen sie, den Markt zu erobern und machten die mit ihnen generierten 3D-Punktwolken. Spätestens die Intergeo 2019 hat jedoch gezeigt: Rund um Terrestrisches Laserscanning gibt es eine Menge Innovation.

Integration mit der 3D-Photogrammetrie, Integration verschiedenster Sensoren, ultramobile Scanner, Miniaturisierung, Solid State Scanner, enorm viele Einzelthemen wirken auf die traditionelle Produktkategorie. Viele Leser fragen sich, wie es mit dem 3D-Laserscanning im Allgemeinen und den 3D-Laserscannern im Besonderen weitergeht. Quo vadis TLS? Die Business Geomatics hat dies Experten von den Herstellern von den wichtigsten Anbietern von TLS befragt und hier die Antworten der jeweiligen Akteure (Anm. der Redaktion: Nicht alle Anbieter haben auch geantwortet) zusammengefasst.

Die Grenzen der Physik

„Mobile Scanner und
Handscanner haben die
größten Wachstumspotentiale.“ –
Eric Bergholz, Geschäftsführer,
Laserscanning Europe GmbH

Leichter, schneller genauer: Sind die Grenzen der Optimierung heute bereits langsam erreicht? Eric Bergholz von dem Vertriebsspezialisten Laserscanning Europe antwortet darauf Ja und Nein gleichermaßen. „Ich glaube besonders beim Sensor ist man im Bereich des physisch Machbaren angekommen. Nur durch aufwendige Entwicklungen wird man hier z.B. mehr Geschwindigkeit oder größere Reichweiten erzielen“. Auch das Gewicht sei kein großes Problem mehr, zu leichte Scanner hätten auch Probleme mit der Standsicherheit. Vielmehr sei die Entwicklung zusätzlicher Funktionen wie der Registrierung der Scans ohne Targets im Feld oder die SLAM Technologie (selbstständige Erkennung der Position in Echtzeit) zukunftsweisend.

Auch aus Sicht von Markus Westphal von Trimble ist die Messtechnik sicher ausgereift. Zwar seien auch weiterhin Verbesserungen zu erwarten, die größten Potenziale ergeben sich aber aus der Kombination von Hardwarefunktionen und Software. Dadurch sei der Übergang von der reinen Hardware zur fertigen Lösung möglich, etwa indem Nutzer die fertig referenzierte Punktwolke und damit erhöhte Kontrolle direkt vor Ort erhalten.

Für Oliver Bürkler von Faro schlägt sich „die fortschreitende Technologieentwicklung im Rahmen der diversen Digitalisierungstrends auf zukünftige Verbesserungen bei der 3D-Bestandserfassung durch“. Es gebe eine Vielzahl von Innovationen, deren Wirkung auf unsere Industrie heute kaum abschätzbar seien.

Für Wolfgang Bücken von Topcon seien zwar die physikalischen Grenzen noch nicht erreicht. Sie werden in Zukunft noch schneller, genauer und leichter werden. Zentrale Frage sei aber, ob das für den Anwender relevant ist. Noch mehr Punkte bedeuten beispielsweise auch noch mehr Daten mit höheren Anforderungen an IT-Infrastruktur und Cloudlösungen. „Diese Rahmenbedingungen müssen gleichauf laufen mit der Entwicklung der TLS“, so Bücken, was in vielen Fällen noch nicht gegeben sei. Daher sollten Lösungsansätze heute den gesamten Workflows im Raum berücksichtigen, bei dem neben den schnellen und präzisen Daten auch ein automatisierter Prozess der Weiterverarbeitung unabhängig vom Scanner beachtet werden müsse.

Diese Frage sei, so Nikolaus Studnicka von Riegl, allein deswegen interessant, weil vor wenigen Jahren noch die Genauigkeit im Vordergrund stand, sich dies aber im Zuge der Verbreitung „Mobile Scanner und Handscanner haben die größten Wachstumspotentiale.“

Eric Bergholz, Geschäftsführer Laserscanning Europe GmbH verschoben habe. „Für die tägliche Vermessungsarbeit zählen das Gewicht und die Geschwindigkeit mehr. Gerade bei letzterer seien in den letzten Jahren enorme Fortschritte erzielt worden, wobei es immer noch „Möglichkeiten für weitere Innovationsschritte in diese Richtung gibt“, so Studnicka.

Die Mess-Geschwindigkeit steht für alle Experten weiterhin im Fokus. Vor dem Hintergrund der Auswertungen und der vielschichtigen Datenworkflows, die weit mehr Zeit beanspruchen, rücke die reine Messgeschwindigkeit aber sehr in den Hintergrund.

„Alle Schnittstellen und
Sensoren, die wir aus digitalisierten
Workflows kennen, halten auch
im Laserscanning Einzug.“ – Markus Westphal,
Sales Account Manager DACH,
Trimble Germany GmbH

„Geschwindigkeit definiert sich durch die smarte Verbindung aus Hardware und Software, die ein hocheffizientes Arbeiten im Feld ermöglicht“, beschreibt Westphal. Auch die Übertragung an die Teams im Büro müsse etwa effizient sein. „Eine Aufnahme nicht nur schnell machbar sein, sondern auch effizient, kostengünstig und vollständig“, sagt auch Bücken mit Blick auf komplette Workflows. Heute sei diesbezüglich schon viel möglich, beispielsweise die direkte Erstellung von 3D-Modellen oder die Ableitung von 2D-Plänen.

Zum Thema Mess-Geschwindigkeit der Scanner selbst kursieren auch Missverständnisse. „Leider werden auch in Ausschreibungen noch immer die Megahertz, also Laser-Messraten, miteinander verglichen, dies ist aber irreführend!“, betont Studnicka. Neben der Messrate, also den Lasermessungen pro Sekunde, komme es vor allem auch auf die Scanrate, also Linienscans pro Sekunde, an. „Nur wenn beide sehr hoch sind, können viele hochauflösende Scans hintereinander aufgenommen werden“, so der Manager. Zusätzlich sei es ebenfalls entscheidend, ob die Fotoaufnahmen parallel zum Scannen durchgeführt werden. Eine korrekte Geschwindigkeitsangabe sei also die Einheit „Laserscans pro Zeiteinheit“, also beispielsweise 50 Laserscans pro Stunde. Diese Einheit werde immer wichtiger, da die Projekte auch immer größer werden.

Neue Märkte

Für Markus Westphal liege in der Entwicklung von effektiven Workflows, welche die Wertschöpfung aus den erhobenen Daten vereinfachen, das größte Potenzial für neue Märkte. „Algorithmen zur automatischen Extraktion von Objekten aus der Punktwolke, das Aufnehmen und Klassifizieren von Punkten oder die automatische Ermittlung von Attributwerten für Objekte aus der Punktwolke werden maßgeblich zur Verbreitung von TLS auch in neue Anwendungsgebiete führen“, so der Vertriebsleiter.

Diese liegen Eric Bergholz zufolge daher in allen Bereichen, wo einfache Aufnahmen nur gelegentlich gebraucht werden. Für solche Fälle sei der Preis mit wenigen Ausnahmen noch zu hoch und die Software zu komplex. Bürkler erwartet im Bausektor weiteres Wachstum, obwohl sich hier bereits die meisten Anwendungen finden. „Im Anbetracht des Digitalisierungsrückstandes dieser Branche wird sich dort für die nächsten Jahre viel tun“, so Bürkler.

Auch für Bücken sei neben dem Maschinenbau auch die Baubranche mit ihrem Trend zu BIM schon sehr weit, beide Bereichen bilden aber noch Wachstumsfelder, vor alle

„Der Bedarf an immer schnellerer
Erfassung und Zugänglichkeit
der 3D-Bestandsdaten bleibt ein
treibender Faktor“. – Oliver Bürkler
Senior Product Manager,
FARO Europe GmbH & Co. KG

m bei Industrie- und Anlagenbau. „Ein weiteres großes Potenzial sehe ich bei der technischen Gebäude- bzw. Haustechnikausrüstung“, so Bücken. In all diesen Märkten sei es jedoch so, dass der Mehrwert des TLS erst langsam erkannt wird und daher Investition gescheut werden, zum Beispiel, weil man die Potenziale nicht einschätzen kann oder viele aktuell auch Angst vor Veränderungen und deren Auswirkungen habe.

Auch Studnicka sieht „die Marktpotentiale bei weitem noch nicht ausgeschöpft“. Es gebe noch zu viele Spezialisten in Märkten, die diese moderne Messtechnik noch nicht kennen, obwohl mit neuen Technologien wie etwa der automatischen onboard-Registrierung immer weniger Expertenwissen gefordert sei. Bürkler erkennt immer noch einen „steigenden Bedarf an Komplettlösungen für die spezifische Aufgabenstellungen“.

Unbestritten unter den Experten ist daher die Annahme, dass immer mehr vertikale Lösungen für einzelne Anwendungsfelder geben wird. „Dies wird aber sehr stark von den Themen Software und Marketing getrieben“, ist Bergholz überzeugt. Westphal sieht die Spezialisierung der Lösungen auch maßgeblich auf der Softwareseite. Daher seien offene Schnittstellen oder gängige Austauschformate notwendig, damit auch die gute Weiterverarbeitung in Spezialprogrammen gewährleistet sei. Bücken betont, dass auch Dienstleistungen vertikalisiert werden. Für Anbieter bedeute dies, dass für jeden Kunden immer die gesamtheitliche Lösung und nicht das einzelne Produkt im Vordergrund stehen müsse.

Studnicka allerdings sieht auch ein „Risiko der Verallgemeinerung, sodass das Potential der Scandaten nicht immer voll ausgeschöpft wird“. Im Umfeld von BIM seien heutzutage beispielsweise sehr viele Details bei den Endanwendern ungelöst, sodass sich noch keine mehrheitlich anerkannte Vorgehensweise etablieren konnte.

Die Rolle der Photogrammetrie

Photogrammetrie und Laserscanning finden sich bei modernen Geräten integriert. Wird es also in Zukunft kombinierte Lösungen geben? Klar ist auf sachlicher Ebene, dass beide Verfahren Vor- und Nachteile besitzen. Photogrammetrie ist günstig und liefert Farbe, funktioniert aber nicht im Dunkeln. Da Kunden, so Bergholz, meist die Sicherheit haben wollen, immer messen zu können, werde auch der Laserscanner weiter bestehen – wenngleich die Lasertechnologie um ein Vielfaches teurer ist als die Photogrammetrie. „Es wird beide Strömungen und Mixe davon geben“, sagt Bergholz. Auch Westphal sieht „weniger Konkurrenz als vielmehr Ergänzung beziehungsweise Verschmelzung von zwei verschiedenen Messverfahren.“ Die Entwicklung von Multisensorsystemen wird für Studnicka auch weitergehen, wenn man Vor- und Nachteile genauer analysiert: „Im Foto können mehr Details, Kanten und Punkte erkannt werden, ein Laserscan hat im Gegensatz dazu keine Probleme strukturlose Flächen zu vermessen

„Die gesamtheitliche Lösung
für den Kunden und nicht das
einzelne Produkt im Vordergrund.“ – Wolfgang Bücken,
Business Development &
Key Account Manager DACH
Topcon Deutschland Positioning GmbH

oder mit Vegetation korrekt umzugehen“. Auch für Bücken liegt die Zukunft in der der Kombination: „Ich bin davon überzeugt, dass sich die miteinander verknüpften Gesamtlösungen gegenüber isolierten Einzellösungen durchsetzen werden“. Bürkler betont dabei die Verdichtung der komplementären Technologien in einem Gehäuse: „Die Smartphones zeigen eindrucksvoll, welche Leistungssprünge die Integration unterschiedlicher Sensoren für den Nutzer ermöglichen können“. Für Westphal sind da keine Grenzen gesetzt. „Alle Schnittstellen und Sensoren, die wir aus digitalisierten Workflows kennen, halten auch im Laserscanning Einzug“.

Zur der Sensorintegration gehören neben Wärmebildkameras, Kompasse etc. auch moderne Auswerteverfahren. „Die Integration von SLAM gehört definitiv zum Trend“, so Bergholz. Selbst die automatische Kalibrierung sei möglich. Studnicka betont den Technologietransfer aus dem Automobilsektor. „Ich erwarte mir viele neue Erkenntnisse vom Einsatz von Laserscannern bei autonomen Fahrzeugen, etwa durch Deep- beziehungsweise Machine-Learnings als Teilbereich der künstlichen Intelligenz“. Dies biete äußerst interessante Ansätze zur Prozessierung der Scandaten selbst, beispielsweise im Bereich der Punktwolkenfilterung und -klassifizierung.

Bestimmt also die Automobilindustrie den Lasermarkt der Zukunft? Die Experten sind sich diesbezüglich sicher. Alleine die dortigen, ungeheure hohen Investitionssummen für Forschung und Entwicklungen, die sich auf das Laserscanning konzentrieren, sorgen, so Bergholz, für Impulse. Hier entstehen vor allem Solidstate-Scanner, die ohne bewegliche Teile auskommen und sehr günstig sind.

Die 2020er also als das „LiDAR Jahrzehnt“? Auch Studnicka und Westphal vermuten, dass die Breitenwirksamkeit der günstigen Laserscanner der autonomen Fahrzeuge auch für einen Anstieg in der hochgenauen 3D-Objekterfassung sorgen wird. „Mobile Scanner und Handscanner haben die größten Wachstumspotentiale“, so Bergholz.

Auch Bücken sieht die hohe Entwicklungsdynamik gibt allerdings zu bedenken, dass „viele Anwender dieser Geschwindigkeit nicht mehr folgen können oder auch nicht wo

„Es besteht das Risiko, dass das
Potential der Scandaten nicht
immer voll ausgeschöpft wird.“ – Nikolaus Studnicka
Manager Business Division TLS
RIEGL Laser Measurement Systems GmbH.

llen“. Zum Beispiel könne es sich Innovationsverhindernd auswirken, wenn die heutige Technologie morgen schon wieder als veraltet gelten könnte. „Zunächst müssen wir all jene mitnehmen, die sich dem technologischen Stand von heute noch nicht geöffnet haben, und sie danach über die nächsten technologischen Entwicklungsschritte zu begleiten“, formuliert Bücken die Aufgabe. Die Frage ist auch, was die chinesischen Hersteller machen. „Bisher haben wir noch kein wirklich starkes Gerät gesehen. In der Industriemesstechnik zieht dies schon anders aus“, so Bergholz.

Die Frage bleibt aber im Raum, wo Software, die direkt zum Scanner gehört und teilweise von den Herstellern selbst angeboten wird, aufhört, und wo weiterführende Programme für die Punktwolken-Verarbeitung anfangen. „Hier gibt es bei den Kunden große Sensibilitäten was einerseits die Abhängigkeit von wenigen Anbietern und andererseits das Preis-Leistungsverhältnis angeht“, so Bergholz. Auch Miet-Modelle für TLS kämen stärker, oft sei bei Nutzern sogar „nur“ noch ein kompletter Service gefragt. Die Hersteller mit ihrem meist traditionellen Produktvertrieb sind darauf noch nicht eingestellt. (sg)

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Modell des fertigen Schlosses: Die barocken Fassaden des
Schlüterhofes samt Kuppel werden rekonstruiert. Bilder: Stiftung Berliner Schloss – Humboldtforum / Architekt: Franco Stella mit FS HUF PG

Der Wiederaufbau des Berliner Schlosses als Humboldt Forum ist ein besonderes Großprojekt, denn das Schloss soll an genau der Stelle wiedererrichtet werden, wo es vor der Zerstörung zu DDR-Zeiten stand – und dabei soll es dem Original sogar auf drei Seiten gleichen. Eine echte Herausforderung für die Vermessungsingenieure der ARC-GREENLAB GmbH aus Berlin, die den gesamten Bau vom Entwurf bis zur Fertigstellung vermessungstechnisch begleiten. Grundlage für die Vermessungen ist die Handvermessungs- Stückliste von 1879, die in einem Ostberliner Archiv aufgetaucht ist und über 50.000 detaillierte Grundrissmessdaten des Schlosses enthält. Gemeinsam mit vielen anderen Dokumenten, vor allem Fotografien, ist eine archäologisch und architektonisch genaue Rekonstruktion heute überhaupt erst möglich. 3D Laser-Scanner sollen dabei die Vermessungsarbeit erleichtern, denn bei der Dokumentation historischer Gebäude mit unregelmäßiger Geometrie wie dem Berliner Schloss braucht es eine besonders effektive und genaue Messmethode.

Herausforderungen und Besonderheiten

Für die Vermessungsingenieure der ARC-GREENLAB birgt das Objekt viele Besonderheiten, die den Einsatz von moderner Technik bei der Begleitung und Überwachung der Bauarbeiten unabdingbar machen. Zunächst musste bei der Entwurfsvermessung – mit Blick auf den freigelegten Schlosskeller – geklärt werden, wo das Schloss aufgebaut werden sollte und ob es dort auch hin passt. Dann mussten die Vermesser berücksichtigen, dass zur selben Zeit die neue U-Bahn Linie 5 gebaut werden sollte, die das Schloss diagonal unterquert. Hinzu kamen bauliche Herausforderungen, wie die riesige Bodenplatte in einer Größe von 110 Meter x 180 Meter ohne Dehnungsfugen oder schlicht die Tatsache, dass aufgrund der Historie des Gebäudes so manche Wandstellung eben nicht rechtwinklig ist.

Bauphase im 3D Modell

Grundlage für die Vermessung durch ARC-Greenlab sind die in einem Ostberliner Archiv aufgetauchten 50.000 detaillierten Grundrissmessdaten des Schlosses.

Als grundlegendes Lage- und Höhenfestpunktfeld wurden im Vorfeld der Arbeiten neben klassischen Bodenpunkten und Höhenbolzen als Besonderheit auch Hochpunkte an der Nachbarbebauung installiert. Diese Punkte wurden dauerhaft mit Prismen bestückt, um sich somit überall und ohne großen Aufwand im Baufeld frei stationieren zu können. Die Prismen auf dem Berliner Dom und auf einem Gebäude im Nikolaiviertel sind gut zu erkennen und auch der Höhenbolzen am ehemaligen Staatsratsgebäude der DDR ist mit einer Nivellierlatte sichtbar. Um die Rekonstruktion des Baus jederzeit dokumentieren zu können, erstellt ARC-GREENLAB derzeit regelmäßig Aufnahmen des gesamten Baukörpers. „Modernste Methoden der Bestandserfassung mit 3D-Laserscanning ermöglichen uns jederzeit eine genaue Soll-Ist-Analyse in Bezug auf die Ausführungsplanung“, erklärt Michael Gerth, Geschäftsführer der ARC-GREENLAB. Ein Laserscanner erzeugt dabei sehr dichte Punktwolken, die sich als 3D-Modell darstellen lassen und so detaillierte Auskunft in jeder Bauphase geben. Fehler sollen sich so rechtzeitig erkennen und beheben lassen. So könne man zum Beispiel Schiefstellungen der Wände durch Messungen in unterschiedlichen Höhen schnell erkennen und dokumentieren und diese Erkenntnisse schon bei der Planung der weiteren Ausbauarbeiten berücksichtigen.

Scandaten für virtuelle Rundgänge

Ist der Bauprozess abgeschlossen, lassen sich die vielen Scandaten auf nützliche Weise weiterverwenden. So kann man die gesammelten Daten in das 3D-Modell des Architekten integrieren oder auch für virtuelle Rundgänge nutzen. Zudem dient der 3D-Scan als Grundlage für weitere Arbeiten wie den Innenausbau oder den Aufbau der historischen Fassaden. Nicht nur am Humboldt Forum, auch bei anderen großen Projekten in Berlin, wie dem Neubau des Berliner Hauptbahnhofs, der Umbau des Bahnhofs Ostkreuz und die Verlängerung der Bundesautobahn A100 vom Autobahndreieck Neukölln in Richtung Treptower Park, sind die Vermessungsingenieure der ARC-GREENLAB involviert.

www.arc-greenlab.de
www.sbs-humboldtforum.de

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Bild: Panasonic

In erster Linie standen dabei die neuen Mobile-Retail- und Bezahllösungen im Vordergrund, für Unternehmen, die das Gerät für die Datenerfassung beziehungsweise Vermessungsaufgaben nutzen wollen, gibt es aber eine weitere interessante Neuigkeit. Optional kann das TOUGHPAD nämlich mit einer 3D Intel RealSense Kamera-Applikation ausgestattet werden. Diese 3D-Kamera hat drei Objektive: konventionell, Infrarot und Infrarot-Laser- Projektion. Zusammen können diese drei Objektive die Entfernung messen, indem Infrarot-Strahlen ausgesendet, von den Objekten zurückgeworfen und im Gerät ausgewertet werden werden. Das ermöglicht vielfältige 3D-Anwendungen. In der Vermessung kann die Kamera für die terrestrische Photogrammetrie genutzt werden (siehe dazu auch Business Geomatics Nr. 4+5/2015, Seite 4) Im Lager und Logistik-Bereich ist sie für die sofortige Abmessung von Boxen für den Versand einsetzbar. Im Einzelhandel können bei Verkaufsgesprächen Mapping-, Design- und Simulationsapplikationen genutzt werden, um potenziellen Kunden zu zeigen, wie verschiedene Gegenstände, beispielsweise Möbel, in ihren Wohnungen aussehen würden.

Das Tablet der „Full Ruggedized” Schutzklasse wiegt lediglich 540 Gramm und ist 18 Millimeter dünn. Die Akkus können optional während des Betriebes ausgetauscht werden (Hot-Swap) und aufgrund flexibel konfigurierbarer Ports sowie dem integrierten Business-Expansion- Modul kann das Gerät an viele Anwendungsszenarien angepasst werden. Das Standard Modell ist nach Herstellerangaben ab einem Nettopreis von 1.644 Euro erhältlich.

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Anwendungsbeispiel Grabenvermessung: Der STONEX S10 kann schräg vom Rand an den Messpunkt geführt werden. Die Software berechnet dies automatisch mit. Bild: stonex

Ob im Graben, beim Kanalanschluss oder an Häuserwänden: nicht immer fällt das Vermessen per GNSS-Rover leicht. Effektive und genaue Messungen per Satellitenreceiver erfordern meist einen lotrechten Messstab. Der italienische Vermessungsspezialist Stonex Srl hat daher einen GNSS-Rover S10 entwickelt, der als innovatives Feature die automatische Neigungsmessung besitzt. Dies soll den Vermessungsalltag erheblich vereinfachen. Da er automatisch den Neigungswinkel des Messstabs erfasst und diesen an die auswertende Software weitergibt, kann der Anwender bei der Bedienung wesentlich freier agieren. Der GNSS-Rover ist zudem im Marktvergleich günstig (Herstellerangabe: ab 8.480 Euro).

Stonex hatte das robuste Gerät (Schutzklasse IP67, also dicht gegen Staub und zeitweiliges Untertauchen) zusammen mit anderen Produkten der GNSS-Produktfamilie bereits auf der Intergeo im Jahr 2014 am Markt vorgestellt. Zunächst beherrschte aber nur die firmeneigene Software die automatische Berechnung des lagebedingten Versatzes zwischen GNSS-Messinstrument und Stabspitze. Inzwischen haben andere auf GNSS-Software spezialisierte Anbieter aber nachgezogen. Vor allem der amerikanische Anbieter Carlson Software unterstützt die automatische Korrektur der neigungsbedingten Abweichungen in seiner Software SurvCE für die mobile Datenerfassung, so dass die Messdaten automatisch ins GIS übertragen werden können.

Grundlage der inertialen Messung, die bei einer Neigung von bis zu 30 Grad funktioniert, ist ein sogenannter Tilt-Kompensator (Tilt, englisch für Neigung). Dieser besteht aus einer elektronischen Libelle und einem Kompass, der die geometrischen Rohdaten der Software via NMEA-Standard gemeinsam mit den GPS-Daten standardisiert zur Verfügung stellt. Dies kann individuell konfiguriert werden, wodurch auch die jeweiligen GIS-Programme angepasst werden können. Sofern diese nachgelagerten Auswerteprogramme die automatische Berechnung der Neigungskorrektur unterstützen, kann der Nutzer wählen, ob er diese gegebenenfalls überprüfen möchte.

Bild: stonex

Dies wird im Display mit einfach interpretierbaren Symbolen angezeigt. „Es kann sein, dass beispielsweise magnetische Felder oder andere Störungen die Neigungserfassung stören, so können Fehler einfach vermieden werden“, erklärt Thomas Schmitt vom deutschen Stonex-Distributor Open Port GmbH aus Nienburg. Dies erweitere das Anwendungsspektrum enorm, da ein zusätzlicher Aufwand für exzentrische Messungen nicht mehr nötig sei, so der Vermessungsingenieur. Praktische Anwendungen sind beispielsweise das direkte Aufhalten von Punkten in Rohrgräben (oder auch Gewässern mit verlängertem Stab) beziehungsweise das Aufmessen von Hausanschlusspunkten für GIS-Anwendungen.

Der Stonex S10 besitzt alle üblichen Standardfeatures und liefert nach Angaben des Herstellers die bei GNSS-Vermessungen übliche Koordinatengenauigkeit (acht Millimeter bei der Lage, 15 Millimeter in der Höhe). Es unterstützt alle aktuellen, global verfügbaren Satellitenssysteme. Eine offene Systemarchitektur inklusive frei programmierbarer Schnittstellen stellt sicher, dass er in beliebige Software-Applikationen integriert werden kann. Ein Webinterface mit fester IP-Adresse sorgt dafür, dass beliebige Endgeräte verbunden werden können. Da SIM-Karte und SD-Karte direkt zugänglich sind, können diese einfach ausgetauscht werden. Bluetooth- Klasse II ermöglicht hohe Reichweiten bis über 50 Meter zum Bedienrechner. Lithium-Ionen-Wechselakkus versorgen das Gerät mit Strom. Neben Bluetooth, 3.5G-Modem, UHF-Funkmodem 410-470MHZ, RS232-Schnittstelle wird auch WLAN-Verbindung unterstützt.

www.stonex.de

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Neue Rendering-Features der aktuellen Version 6 von SCENE sind die „Closed Surfaces“: Aus Messpunkten werden Volumenkörper generiert, um so die Visualisierung zu optimieren. Bild: FARO

Vor Ort scannen und sogleich eine registrierte Punktewolke auf dem mobilen Computer zur Verfügung haben – das war lange Zeit eine Wunschvorstellung von Experten für 3D-Laserscanning. Stattdessen musste man für eine Stunde Feldarbeit einiges an Büroarbeit einplanen, um aus den Scandaten nutzbare Datenprodukte zu generieren. Die Möglichkeit zur Registrierung im Feld hat nun die Firma FARO Europe GmbH geschaffen. Mit dem neuen FARO Scan Localizer ist es nun möglich, Scans vor Ort in Echtzeit zu registrieren und so eine Punktewolke bereits mit dem Equipment im Feld zu erzeugen. Das in dem Laser Scanner Focus3D-Stativ integrierte Zusatzprodukt führt kontinuierliche 2D-Scans durch und tastet dabei die Messumgebung innerhalb eines horizontalen, ca. 180 Grad umfassenden Profils ab. Die Messweite beträgt bis zu 20 Meter. So entsteht eine Art Referenzprofil, mit dessen Hilfe die jeweiligen Scans aus unterschiedlichen Standorten innerhalb einer Punktewolke registriert werden. Dafür sorgt das Verfahren der sogenannten Cloud-to-Cloud-Registrierung, die es bei SCENE schon seit rund zwei Jahren gibt. „Sie macht in Innenräumen Referenzpassmarken für Überschneidungsbereiche überflüssig“, sagt Oliver Bürkler, Director of Product Management bei FARO. Dies soll vor allem Effizienzvorteile bei Projekten mit einer hohen Anzahl einzelner Aufnahmen bringen. „Wir gehen davon aus, dass ab 15 Scans schon signifikante Kostenvorteile auftreten. Beispielsweise bei Aufgaben der Innenraumvermessung, bei denen oft mehr als hundert Scans gemacht werden, ist das Gerät unabdingbar“, ist Bürkler überzeugt. Der FARO Scan Localizer kostet als Nachrüstlösung für die FARO Laser Scanner Focus3D (ab Baujahr 2015) nach Angaben des Unternehmens rund 15.000 Euro.

Integration von HDR

FARO hat eine ganze Reihe von Neuerungen auf den Markt gebracht, die das 3D-Laserscanning weiter verbessern. Dazu gehört die Integration von High-Dynamic- Range (HDR)-Fotografie in die FARO Laser Scanner Focus3D. Dies gibt die Möglichkeit, die Auflösung bei Bildern mit großen Helligkeitsunterschieden zu steigern. Die HDR-Kamera, die in den Modellen Focus3D X 130 HDR und 330 HDR Bilder mit jeweils 170 Megapixeln liefern, umfassen einen Kontrastumfang von bis zu vier Milliarden zu eins, was bedeutet, dass die jeweiligen Helligkeitszonen für das menschliche Auge (das heißt de facto für den Bildschirm) optimiert dargestellt werden können. „Kunden im Bereich Rohrleitungsbau etwa können so auch in dunklen Räumen dann selbst kleinere Typenschilder, die in der Regel sehr hell sind, auch in der Punktewolke entziffern“, beschreibt Bürkler einen praktischen Fall.

Mehr Realitätstreue

Auch bei der neuen Version 6 von FAROs Punktewolkensoftware SCENE ist auf den ersten Blick ersichtlich, dass es sich um ein neues Masterrelease handelt. Denn die komplette Bedienoberfläche ist neu gestaltet und orientiert sich nun stark an typischen Workflows. Der Schwerpunkt liegt hier auf der einfachen und effizienten Handhabung. Die Arbeitsschritte innerhalb dieser Workflows sind in übersichtliche Einzelschritte unterteilt und bauen logisch aufeinander auf. Alle einzelnen Funktionen, die bereits die Vorgängerversion bot, sind nun als Bearbeitungsoptionen an den jeweiligen Bearbeitungsschritten der Projekte aufgeführt. So sollen vor allem auch Nutzer ohne fachlich tiefgehende Vorerfahrung einfacher und schneller geführt werden. „Wir haben bei der Entwicklung der workflowgebundenen Werkzeuge typische Anwendungsfälle definiert und diese vollständig automatisiert“, berichtet Bürkler. Wo manuelle Eingriffe erforderlich sind, bietet die Software also Unterstützung und Orientierungshilfe. „Der Schulungsaufwand bleibt dabei minimal, das bedeutet, die Lernzeit für Neulinge ist extrem kurz“, sagt der Produktmanager. Wer nach wie vor die alte Nutzeroberfläche bevorzugt, um etwa ingenieurstechnisch knifflige Fragestellungen zu behandeln, kann auch jederzeit in die bisherige Bedienoberfläche umschalten. Ebenso dürfte die neue Rendering- Technologie von SCENE 6 für Anwender interessant sein. Sie gibt Festkörperoberflächen eine noch bessere Visualisierungsqualität, ohne dass eine weitere Datenverarbeitung in Visualisierungsanwendungen notwendig ist. „Diese sehen nun komplett realistisch aus“, beschreibt Bürkler. Aus der typischen Punktewolken-Optik wird damit also eine komplett immersive Virtuell-Reality-Umgebung. Neue Features sorgen zum Beispiel dafür, dass die Punktewolkendichte bei Wänden so interpoliert wird, dass aus ursprünglich grob gerasterten („löchrigen“) Punktewolken automatisch durchgehende Oberflächen erstellt werden (Closed Surfaces). Ebenso werden die Farben in diesem Zuge homogenisiert, so dass Volumenkörper oder Texturen ein wesentlich höheres Maß an Realitätstreue gewinnen. Das heißt, Festkörper werden nicht anhand einzelner Messpunkte visualisiert, sondern als realitätsgetreues, geschlossenes Objekt.

Immer mehr in der Cloud

4.13 Cloudservices und Cloud-GIS

grit – graphische Informationstechnik

Beratungsgesellschaft mbH

Die grit GmbH ist ein seit 1989 etabliertes Software- und Beratungsunternehmen für GIS und verwandte Technologien. grit-Kunden kommen vor allem aus der Öffentlichen Verwaltung und dem Energieversorgungsbereich. Das Portfolio besteht aus Produkt- und Projektlösungen und einem breiten Dienstleistungsangebot.

Hexagon Geospatial – Division von Intergraph

Hexagon Geospatial ist ein global agierender Hersteller von GIS-, Remote Sensing- und Photogrammetrie-Software. Unsere Produktfamilien Geo- Media®, ERDAS Imagine® und ERDAS Apollo sind seit vielen Jahren in den Märkten etabliert und werden in Europa über ein dichtes Partnernetzwerk vertrieben. Mit unserem Smart M.App® Portfolio stehen diese Technologien auch in Cloud Umgebungen zur Verfügung.

Intergraph – Division Hexagon Safety & Infrastructure

Intergraphs Division Hexagon Safety & Infrastructure ist ein weltweiter
Anbieter von Geo-Lösungen (GIS) sowie von Einsatzleit-/Lage-/Stabsinformationssystemen.
Unsere branchenspezifische Software ermöglicht die
übersichtliche Darstellung, Analyse und organisationsübergreifende Bereitstellung
selbst von hoch komplexen Daten – zum Schutz der öffentlichen
Sicherheit und Betrieb von Infrastrukturen.

SAG GmbH, Bereich CeGIT

Mit 400 Mitarbeitern bietet SAG CeGIT Lösungen und Dienstleistungen zu
Asset- & Netzdatenmanagement, Betriebsführung, Instandhaltung, Trassierung,
Fernerkundung, Netzplanung und Smart Grids. Jahrzehntelange Erfahrungen
der SAG von Aufbau bis Betrieb von Energieanlagen & -netzen sind Basis unserer
Lösungen, die Wettbewerbs- und Zukunftsfähigkeit von Stadtwerken,
Netzbetreibern, Kommunen und Industriebetrieben nachhaltig unterstützen.

Der Nutzen solch hyperrealistischer Punktewolken bleibt mit der ebenfalls neuen Version des Web-Hosting-Service SCENE WebShare Cloud nach Angaben von FARO nicht nur Experten vorbehalten und ist nun via Internet wesentlich performanter und benutzerfreundlicher. Alle Mitglieder von Teams können somit einfach und schnell auf die Dokumentationsdaten zugreifen, ohne dass eine spezielle Software oder Hardware notwendig ist. Jede Datei wird dabei einzeln anhand des heute bestmöglichen Verschlüsselungsmechanismus (AEC 256) codiert, so dass ein Höchstmaß an IT-Sicherheit gegeben ist. Nachdem in den letzten Jahren viele Kunden bei solchen Cloud-Anwendungen entweder aus Sicherheitsgründen skeptisch oder aber in Bezug auf die Handhabung der großen Datenmengen ob der mangelnden Flüssigkeit der Darstellung ablehnend waren, wird die Cloud nun nach Angaben von FARO immer stärker genutzt.

Die Punktewolken können folglich Aufgaben rund um die Dokumentation übernehmen, die bisher den CAD-Programmen vorbehalten waren. Der Vorteil: Da Punktewolken komplexe Vor-Ort-Verhältnisse abbilden, können sich Kunden virtuell in eine bestehende Umgebung hineinversetzen und die Verhältnisse vor Ort auf direktere Weise verstehen. Diese Eigenschaften nutzen zum Beispiel Großkunden von FARO wie etwa der Automobilhersteller Volvo, der alle weltweiten Produktionsanlagen mit den FARO-Scannern erfasst und sie als Grundlage für weitere Planungen oder Neubauten nutzt. Das Unternehmen hat dabei die Devise ausgegeben, dass die Punktewolken Basis für alle Dokumentationsanwendungen sind, dem CAD alleine die virtuelle Planungsebene überlassen bleibt. Dieser Ansatz stellt einem Paradigmenwechsel da, denn heute ist es noch üblich, die Punktewolken in die CAD-Modelle zu überführen. So kann die Punktewolke mit CAD-Funktionen erweitert werden, so dass eine umfassende 3D-Dokumentations-IT-Landschaft entwickelt werden kann. „Vor diesem Hintergrund wird man auch die zukünftigen FARO-Entwicklungen einordnen können“, prognostiziert Oliver Bürkler.

www.faro.com/de

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GmAPD-Sensoren können schneller, höher und mit größeren Schwadbreiten geflogen werden – ohne Abstriche bei der vertikalen Genauigkeit. Bild: Harris Corporation

Die Harris Corporation, internationaler Hersteller von Kommunikationstechnik und Radaranlagen im Bereich Militärtechnik, bietet seine Geiger-Mode LiDAR-Technologien für die großflächige und detaillierte 3D-Topographieerfassung aus Flughöhen bis 10.000 Metern nun auch für den kommerziellen LiDAR-Markt an. Der sogenannte Geiger-Mode Avalanche Photodiode (GmAPD). LiDAR wurde während der letzten 15 Jahre in Zusammenarbeit mit dem U.S. Verteidigungsministerium entwickelt und eingesetzt. Damals war eine Kommerzialisierung aufgrund staatlicher Verschlusssache nicht möglich. Nun bietet Harris seine Technologie mit der Prämisse an, hochauflösende Geodaten in kürzerer Zeit und damit zu geringeren Kosten als auf dem Markt verfügbare Produkte zu generieren.

Harris verspricht, mit seinem GmAPD gestützen System unter anderem Punktwolken von bis zu 20 Punkten pro Quadratmeter bei einer Abdeckungsrate von 700 Quadratkilometer pro Stunde, und vier Punkten pro Quadratmeter bei 1100 Quadratkilometern pro Stunde generieren zu können. Sprich, eine höhere Auflösung in kürzerer Zeit und in größerer Flughöhe als bisherige, linear betriebene LiDAR Systeme.

Jeder erfasste Bodenpunkt wird über vier Kreise und unter vier verschiedenen Winkeln abgetastet. Bild: Harris Corporation

Grundlage des Harris Systems sind die GmAPD Detektoren: Photodioden, die mithilfe des Avalanche-Effekts in der Lage sind, einzelne Photonen zu erkennen. Derzeit verfügbare GmAPD Elemente weisen eine Photonendetektionseffizienz von bis zu 40 Prozent auf. Dies bedeutet, dass ein reflektierter Puls aus lediglich fünf bis zehn Photonen bestehen muss, damit er mit hoher Wahrscheinlichkeit erfasst wird – eine Größenordnung weniger im Vergleich zu linearen Detektoren. Zusätzlich steigern Mikro-Linsen den effektiven Detektor-Füllfaktor auf ungefähr 75 Prozent. Damit wird sichergestellt, dass jedes einfallende Photon detektiert wird. Die daraus entstehenden sehr großen Datenmengen ermöglichen eine hohe Punktdichte. Außerdem sind für dieses Aufnahmeverfahren weniger starke Laser nötig und der Sensor kann auch in großen Flughöhen eine verhältnismäßig hochauflösende Punktwolke erfassen.

Die Avalanche Photodioden befinden sich in dem GmAPD LiDAR-Sensor und reagieren auf das zurückgeworfene Licht binär, das heißt sie reagieren allein auf die Registrierung eines Photons und nicht auf die Anzahl der Photonen beziehungsweise die Menge des gemessenen Lichts. Wird also ein Laser-Puls ausgesendet, können sie sehr schwache Reflexionen in Form von einzelnen Photonen wahrnehmen und dementsprechend selbst bei einer Höhe von bis zu 11.000 Metern eine bessere Auflösung bieten als lineare LiDAR Systeme bei einer Höhe von 1.500 bis 2.000 Metern. Insgesamt sind 4096 APD Detektoren im Sensor verbaut, das heißt, pro Laser Puls, der von dem Sensor Richtung Boden gesendet und von Objekten zurückgeworfen wird, werden im Sensor 4096 Messungen regisitriert. Der Laser wiederum generiert 50.000 Pulse pro Sekunde was bis zu 205 Millionen einzelne Höhenmessungen ergibt. Bei der Messung der Laserpulslaufzeit reagieren die APDs innerhalb von 100 Picosekunden, (1Picosekunde = 1/1000 Nanosekunden). So ist eine sehr hohe Präzision im Messbereich mit einer hohen Entfernungsauflösung beziehungsweise Zieltrennung möglich. Da das System binär funktioniert, werden die reflektierten Laserimpulse bereits auf der Detektorebene digitalisiert, was die Datenverarbeitung auf dem Boden vereinfacht.

7.3 Laserscanning

AllTerra Deutschland GmbH

Die AllTerra Deutschland GmbH ist Hauptdistributor für Trimble Vermessungssysteme, Mapping&GIS- sowie Marine-Produkte mit Niederlassungen in Wunstorf, Hamburg, Berlin, Leipzig, Bielefeld, Münster und Jena. Wir sind spezialisiert auf den Vertrieb von GNSS-Empfängern, Tachymetern, Laserscannern und anderen Vermessungsgeräten.Darüber hinaus liefern wir Systeme für die Leitungsortung und Mobile Mapping Systeme.

B&B Ingenieurgesellschaft mbH

BBSoft CivilDesign – die führende Vermessungs-, Tiefbau-, Planungs- und GISLösung
im deutschsprachigen Raum. Das Motto „Alles aus einer Hand“ ist hier
nicht nur eine lose Worthülse! Vermessung, Straßenplanung, Katasterschnittstellen,
Kanal, Wasser, jeweils mit Netzberechnung und Verwaltung, Schadensbewertung
DIN EN 13508-2, GIS/Auskunft, Bauleitplanung und Bauabrechnung
nach den neuesten Normen, Straßenbefahrung und Videoerfassung.

eagle eye technologies GmbH

eagle eye technologies ist ein zuverlässiger Partner im Bereich der mobilen Straßenbestands- und Zustandsdatenerfassung, des systematischen Erhaltungsmanagements und der doppischen Vermögensbewertung. Mit unserem prämierten mobilen System zur Erfassung von Bild- und Laserscandaten und der Vielzahl an Dienstleistungen rund um das Thema Straße, haben Sie mit uns einen starken Partner an Ihrer Seite.

Müller & Richter Informationssysteme GmbH

Müller & Richter bietet Vermessung, 3D Laserscanning, Geodatenproduktion und Geoinformationsverarbeitung. Es ist unser Ziel, durch Einsatz von Geodaten, eine Effizienzsteigerung in Arbeitsprozessen des öffentlichen, gewerblichen und privaten Bereichs zu erreichen. Mit moderner Technik, international bewährter Software und fachlicher Kompetenz erarbeiten wir individuelle Lösungen für Ihren Erfolg.

SAG GmbH, Bereich CeGIT

Mit 400 Mitarbeitern bietet SAG CeGIT Lösungen und Dienstleistungen zu
Asset- & Netzdatenmanagement, Betriebsführung, Instandhaltung, Trassierung,
Fernerkundung, Netzplanung und Smart Grids. Jahrzehntelange Erfahrungen
der SAG von Aufbau bis Betrieb von Energieanlagen & -netzen sind Basis unserer
Lösungen, die Wettbewerbs- und Zukunftsfähigkeit von Stadtwerken,
Netzbetreibern, Kommunen und Industriebetrieben nachhaltig unterstützen.

Topcon Deutschland Positioning GmbH

Topcon Deutschland Positioning ist der deutsche Sitz der börsennotierten Topcon
Corporation – weltweit führend in der Herstellung von optischen und elektronischen
Instrumenten für die Medizin, Vermessung und Bauwirtschaft. Topcon
entwickelt und produziert innovative Positionierungslösungen und bietet ein
ganzheitliches Produktportfolio an GNSS-Systemen, Lasern, Produkten für die
optische Vermessung und Maschinensteuerung, sowie Anwendungssoftware an.

VECTRA Germany – LEHMANN + PARTNER GmbH

200 Vectra-Mitarbeiter liefern Entscheidungsgrundlagen zu Erhalt & Unterhalt für jedes Straßennetz;
SIB – Bestandsvermessung – (messtechnische) Zustandserfassung – 3D Straßendaten – Laserscanning – Tragfähigkeit – Infrastrukturmanagement – Erhaltungsszenarien & -strategien – Beratung & Optimierung, Vermögensbewertung/Doppik – Bauabnahmen – Qualitätsprüfungen – Optimierung Betriebs- & Winterdienst

Zoller + Fröhlich GmbH

Zoller + Fröhlich ist Hersteller von 2D und 3D Lasermesssystemen, dem dazugehörigen Zubehör, sowie von Software zur Verarbeitung der Messdaten. Mit Z+F LaserControl® Scout und dem 3D Laserscanner Z+F IMAGER® 5010X hat Zoller + Fröhlich einen komplett neuen Workflow geschaffen, der mittels integrierter Sensoren und GPS die automatische und targetlose Registrierung in Innen- und Außenbereichen ermöglicht.

Allerdings funktioniert das GmAPD LiDAR System aus diesem Grund nicht mit dem für lineare Systeme genutzten Aufnahmeansatz. Da durch die hochsensiblen APD Detektoren im GmAPD LiDAR auch Photonen gemessen werden, die nichts mit dem erwünschten Bild zu tun haben (Rauschen), muss das System Mehrfachimpulse einsetzen, um Oberflächen in den Daten zu erkennen. Denn nur durch die Aussendung multipler Impulse innerhalb des gleichen momentanen Sichtfeldes und deren anschließende Akkumulation ist es möglich, eine Oberfläche vom Rauschen zu unterscheiden.

Für eine optimierte Datenakquisition mit dem GmAPD Sensor wurde ein spezielles Aufnahmeverfahren entwickelt. Jeder Bodenpunkt wird mit der entsprechenden Impulsfolge von einem „Palmer-Scanner“ abgetastet. Daraus ergeben sich separate vorwärts- und rückwärts-gerichtete Schwaden. Zusätzlich werden die Flugstreifen unter Berücksichtigung des Rollwinkels (Neigung des Flugzeugs) mit mindestens 50 Prozent Überlappung ausgerichtet. So wird jeder Bodenpunkt aus vier verschiedenen Richtungen beleuchtet, eine höhere Punktdichte wird erreicht und die Eigenschatten der aufgenommenen Objekte werden reduziert. (linkes Bild) Zudem benötigen Geiger- Mode Sensoren hochgenaue Flugbahninformationen, da die Punktwolken über die Aggregation multipler Impulse generiert werden. Dazu wurde der GmAPD Sensor mit hochpräziser GPS-Technologie ausgestattet.

Insgesamt bietet Harris das GmAPD LiDAR System, bestehend aus Sensoren, Datenverarbeitungsroutinen und Analysewerkzeugen, als Komplettpaket an. Harris stellt nicht die Rohdaten, sondern als Dienstleister die für Kunden angepassten Endprodukte zur Verfügung. Als Hauptargument für seine Technologie nennt Harris die Kosteneffizienz gegenüber bisher auf dem Markt verfügbaren Li- DAR Systemen. In der Praxis ist besonders die Zeitersparnis von Vorteil, zum Beispiel wenn es im Falle einer Naturkatastrophe notwendig ist, möglichst schnell möglicht genaue Daten für eine schnelle Einsatzplanung bereitzustellen. So war Harris in der Lage, 72 Stunden nach dem Erdbeben auf Haiti 2010 eine Schadensanalyse bereitzustellen, sowie verstreute Menschenmengen und Veränderungen und Zerstörungen in der Vegetation aufzuzeigen.

www.exelisinc.com
www.harrisgeospatial.com

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In der heutigen Vermessungspraxis gelten Laserscanning und photogrammetrische Verfahren als maßgebliche Methoden für die Erzeugung von 3D-Dokumentationsdaten. Immer mehr werden diese Verfahren kombiniert eingesetzt. Um eine gemeinsame 3D-Punktwolke zu erhalten, wird meist eine sogenannte ICP-Registrierung genutzt, bei der die Punktwolken ohne die Verwendung von Targets zusammengefügt werden. Doch dabei entstehen oft Genauigkeitsverluste, weshalb Synergien bei der dualen Nutzung der Verfahren verloren gehen. Dieses Manko zu beseitigen ist nun der technet GmbH gelungen. Mit der neusten Entwicklung der Software Scantra ist ein Verfahren implementiert, in dem die Daten beider Sensoren gemeinsam registriert werden. Hierbei wird die photogrammetrische Frame-Sequenz eines Handscanners während der Registrierung homogenisiert, woraus eine höhere Registriergenauigkeit dieser Daten resultiert.

Photogrammetrischer Sensor der Firma Dot- Products. Die Software Scantra sorgt dafür, dass die damit erzeugten Punktwolken gemeinsam mit 3D-Laserscan-Daten automatisch registriert werden. Bild: Technet

Das Verfahren wurde in Zusammenarbeit mit den Partnern Zoller+Fröhlich (Z+F) GmbH und Dot- Product LLC erprobt. Die Registrierungssoftware Scantra arbeitet dabei mit ZF-LaserControl zusammen und unterstützt dort die Registrierung. Mit der neuen Version können nun auch die Daten des photogrammetrischen Handscanners DPI-8 des US-amerikanischen Unternehmens Dotproduct verarbeitet werden. Der DPI-8 erzeugt dabei eine Punktwolke, die in LaserControl vororientiert wird, um anschließend in Scantra endgültig in Kombination mit den Laserscans registriert zu werden.

Die Punktwolke des Handscanners besteht aus einer Folge photogrammetrischer Frames, die über Transformationsparameter verbunden sind. Diese werden als Beobachtungen gemeinsam mit den Transformationen zwischen den Panoramascans einer Blockausgleichung unterzogen. Wichtig für das Verfahren ist, dass der Zugriff auf die einzelnen Frames gewährleistetet ist. Bei vielen Geräten dieser Art wird lediglich eine Punktwolke geliefert, so dass kein Zugriff auf die Rohdaten vor der Registrierung durch Dritte möglich ist.

Die relative Genauigkeit benachbarter Frames aus dem Handscanner ist verhältnismäßig hoch, die Fehlerfortpflanzung führt aber bei längeren Frame-Sequenzen zu einer systematischen Verzerrung der resultierenden Punktwolke. „Geodaten kennen dieses Problem von der Kartenhomogenisierung. Auch hier liegen Koordinaten vor, die nach dem Prinzip der Nachbarschaft bestimmt wurden, die aber über größere Gebiete systematische Verzerrungen aufweisen“, erklärt Dr. Frank Gielsdorf, Entwicklungsleiter bei der Berliner Firma Technet. Bei Handscannern zeigt sich diese systematische Verzerrung als Drift der Registrierungsparameter, die aus der Fortpflanzung beim Aneinandertransformieren der einzelnen photogrammetrischen Aufnahmen entsteht.

Diese Verzerrungen werden im Zuge der Registrierung eliminiert. Die Punktwolke des Handscanners wird gewissermaßen räumlich homogenisiert, indem die einzelnen Frames über identische Ebenen an benachbarte Panoramascans „geklebt“ werden. Diese äußere Registrierung bewirkt also die Eliminierung der systematischen Fehler, die innere Geometrie, also die Lage der Frames zueinander bleibt dabei weitestgehend gleich.

7.3 Laserscanning

AllTerra Deutschland GmbH

Die AllTerra Deutschland GmbH ist Hauptdistributor für Trimble Vermessungssysteme, Mapping&GIS- sowie Marine-Produkte mit Niederlassungen in Wunstorf, Hamburg, Berlin, Leipzig, Bielefeld, Münster und Jena. Wir sind spezialisiert auf den Vertrieb von GNSS-Empfängern, Tachymetern, Laserscannern und anderen Vermessungsgeräten.Darüber hinaus liefern wir Systeme für die Leitungsortung und Mobile Mapping Systeme.

B&B Ingenieurgesellschaft mbH

BBSoft CivilDesign – die führende Vermessungs-, Tiefbau-, Planungs- und GISLösung
im deutschsprachigen Raum. Das Motto „Alles aus einer Hand“ ist hier
nicht nur eine lose Worthülse! Vermessung, Straßenplanung, Katasterschnittstellen,
Kanal, Wasser, jeweils mit Netzberechnung und Verwaltung, Schadensbewertung
DIN EN 13508-2, GIS/Auskunft, Bauleitplanung und Bauabrechnung
nach den neuesten Normen, Straßenbefahrung und Videoerfassung.

eagle eye technologies GmbH

eagle eye technologies ist ein zuverlässiger Partner im Bereich der mobilen Straßenbestands- und Zustandsdatenerfassung, des systematischen Erhaltungsmanagements und der doppischen Vermögensbewertung. Mit unserem prämierten mobilen System zur Erfassung von Bild- und Laserscandaten und der Vielzahl an Dienstleistungen rund um das Thema Straße, haben Sie mit uns einen starken Partner an Ihrer Seite.

Müller & Richter Informationssysteme GmbH

Müller & Richter bietet Vermessung, 3D Laserscanning, Geodatenproduktion und Geoinformationsverarbeitung. Es ist unser Ziel, durch Einsatz von Geodaten, eine Effizienzsteigerung in Arbeitsprozessen des öffentlichen, gewerblichen und privaten Bereichs zu erreichen. Mit moderner Technik, international bewährter Software und fachlicher Kompetenz erarbeiten wir individuelle Lösungen für Ihren Erfolg.

SAG GmbH, Bereich CeGIT

Mit 400 Mitarbeitern bietet SAG CeGIT Lösungen und Dienstleistungen zu
Asset- & Netzdatenmanagement, Betriebsführung, Instandhaltung, Trassierung,
Fernerkundung, Netzplanung und Smart Grids. Jahrzehntelange Erfahrungen
der SAG von Aufbau bis Betrieb von Energieanlagen & -netzen sind Basis unserer
Lösungen, die Wettbewerbs- und Zukunftsfähigkeit von Stadtwerken,
Netzbetreibern, Kommunen und Industriebetrieben nachhaltig unterstützen.

Topcon Deutschland Positioning GmbH

Topcon Deutschland Positioning ist der deutsche Sitz der börsennotierten Topcon
Corporation – weltweit führend in der Herstellung von optischen und elektronischen
Instrumenten für die Medizin, Vermessung und Bauwirtschaft. Topcon
entwickelt und produziert innovative Positionierungslösungen und bietet ein
ganzheitliches Produktportfolio an GNSS-Systemen, Lasern, Produkten für die
optische Vermessung und Maschinensteuerung, sowie Anwendungssoftware an.

VECTRA Germany – LEHMANN + PARTNER GmbH

200 Vectra-Mitarbeiter liefern Entscheidungsgrundlagen zu Erhalt & Unterhalt für jedes Straßennetz;
SIB – Bestandsvermessung – (messtechnische) Zustandserfassung – 3D Straßendaten – Laserscanning – Tragfähigkeit – Infrastrukturmanagement – Erhaltungsszenarien & -strategien – Beratung & Optimierung, Vermögensbewertung/Doppik – Bauabnahmen – Qualitätsprüfungen – Optimierung Betriebs- & Winterdienst

Zoller + Fröhlich GmbH

Zoller + Fröhlich ist Hersteller von 2D und 3D Lasermesssystemen, dem dazugehörigen Zubehör, sowie von Software zur Verarbeitung der Messdaten. Mit Z+F LaserControl® Scout und dem 3D Laserscanner Z+F IMAGER® 5010X hat Zoller + Fröhlich einen komplett neuen Workflow geschaffen, der mittels integrierter Sensoren und GPS die automatische und targetlose Registrierung in Innen- und Außenbereichen ermöglicht.

Auf diese Weise sollen sich die Stärken beider Messverfahren ergänzen. Bei dem 3D-Laserscanner liegen diese in der sehr hohen Genauigkeit der Messwerte. Die Punktstandardabweichung liegt bei nur drei bis fünf Millimeter. Allerdings können Objekte nur aus Richtung des Scannerstandpunktes aufgenommen werden. Manche Objekte, die im Schatten des Scannerblicks liegen, können jedoch nicht erfasst werden, auch wenn die Standorte der Scans zur vollständigen „Ausleuchtung“ des 3D-Messraums optimal gewählt werden. Hier kommen die Stärken des Handscanners ins Spiel, denn dieser kann flexibler agieren. Mit seinem Messbereich von drei bis fünf Metern kann er schnell um Objekte herum- oder in diese hineingeführt werden.

In der Praxis müssen dann die jeweiligen Messergebnisse zusammengefügt werden. Bisher fand dies meist über eine ICP-Registrierung statt, bei der die fertigen Punktwolken zusammengeführt werden und die Fehler damit frontal „aufeinanderstoßen“, wenn etwa Frames aus dem Handscanner und Scans sich verhalten wie zwei nicht zueinanderpassende Puzzle-Teile. „Beim Scantra-Verfahren werden diese Fehler bereits im Registrierungsprozess behoben, so dass eine homogene Punktwolke entsteht“, erläutert Gielsdorf.

Anwendungsfelder des neuen Verfahrens sind 3D-Dokumentationen, die im Falle des DPI-8 mit Nahbereichsphotogrammtrie ergänzt werden, etwa im Bereich des Baus oder der Anlagendokumentation. Da das Verfahren in der Praxis aber universell anwendbar ist, sind sämtliche Anwendungen denkbar, bei denen Photogrammterie und 3D-Laserscanning gleichermaßen eingesetzt werden können, etwa bei der Baufortschrittsdokumentation oder im Bereich Infrastrukturmanagement. Hier sorgt insbesondere die zunehmende Berücksichtigung der BIM-Philosophie dafür, dass die Dokumentation zentral in das BIM-Modell einfließt.

Hier soll die Scantra Software auch die Vorteile der ebenenbezogenen Registrierung nutzen. Diese macht im Gegensatz zu den marktüblichen punktbasierten Verfahren nicht nur den Einsatz von Targets überflüssig. „Das Verfahren ist auch genauer und schneller“, sagt Frank Gielsdorf. Demnach können Anwender nach der Vermessungsarbeit im Feld die Daten etwa im Umfeld der BIM-Modellierung auch effektiver in Wert setzen.

www.dotproduct3d.com
www.zf-laser.com
www.technet-gmbh.com

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