Auswahlkriterien für terrestrische Laserscanner - Geomatik-hamburg ...
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2. Hamburger Anwenderforum<br />
Terrestrisches Laserscanning<br />
Hafen City Universität Hamburg<br />
14.6.2007<br />
<strong>Auswahlkriterien</strong><br />
<strong>für</strong><br />
<strong>terrestrische</strong> <strong>Laserscanner</strong><br />
von<br />
Rudolf Staiger<br />
Fachhochschule Bochum
Inhalte<br />
1. Einleitung<br />
2. Klassifizierung der <strong>Laserscanner</strong><br />
3. Technische Daten und ihre Wichtigkeit<br />
- Geometrie<br />
- LOD<br />
4. Untersuchungen<br />
- Dauertest-Wiederholbarkeit<br />
- Messrauschen<br />
- Reichweite<br />
- Genauigkeiten Strecke + Zylinder<br />
5. weitere Kriterien<br />
6. Schlussfolgerung
Klassifizierung der Scanner 1<br />
Streckenmessung<br />
Kriterium<br />
Streckenmessverfahren<br />
Pulslaufzeit<br />
Phasenvergleichsverfahren<br />
Reichweite ~ 1 km ~ 20 bis 100 m<br />
Messrate ~ 10 000 Punkte /s ~ 500 000 Punkte /s<br />
Genauigkeit<br />
5 bis 50 mm<br />
Winkelauflösung/ Größe / Gewicht / Preis / …. /<br />
Messbereich<br />
Abhängig von der Strahlablenkung
Klassifizierung der Scanner 2<br />
Strahlablenkungssysteme
Kriterien 1<br />
Messbereich<br />
Winkel-Strecke<br />
Punktdichte<br />
Punktabstand Hz / V<br />
Mess-Genauigkeit<br />
Strecke-Winkel<br />
Strahldivergenz<br />
Spotgröße<br />
Reproduzierbarkeit<br />
Messrauschen<br />
Punktgenauigkeit
Genauigkeitsangaben der Hersteller<br />
Herst.<br />
System<br />
Winkel<br />
Strecke<br />
Position<br />
Element<br />
Callidus<br />
CP 3200<br />
A: 0,009°(V)<br />
A: 0,005°(Hz)<br />
A 2 : 5 mm<br />
A: ±2,5 mm<br />
(Fläche 3 )<br />
Leica<br />
Smartstation<br />
A 1 : 60 µrad<br />
A: +-4 mm<br />
A: 6 mm<br />
@ 50 m<br />
A: 2 mm<br />
(Fläche) 7<br />
Faro<br />
LS 880<br />
R: 0,0011°(V)<br />
R: 0,00076°(Hz)<br />
U 4 :3mm @10m<br />
Trimble<br />
GX 200<br />
R: 32 µrad<br />
U 5,6 :1,4–6,5 mm<br />
T 5,6 :3–10 mm<br />
R: 3 mm<br />
@ 100 m<br />
Optech<br />
ILRIS-3D<br />
A: 10 mm<br />
Riegl<br />
LMS Z 420 i<br />
R: 0,0025°<br />
A: 10 /5 mm 6<br />
R: 5 mm<br />
Z & F<br />
IMAGER<br />
5006<br />
R: 0,007°(V)<br />
R: 0,001°(Hz)<br />
L: 3 mm<br />
1 : Hz und V 2 : typische Messgenauigkeit 3 : abhängig von Mittelung 4 : bei 84% Reflektivität<br />
5 : zw. 5 und 100 m 6 : gemittelt 7 : <strong>für</strong> CYRA 2500<br />
A: Genauigkeit P: Präzision L: Linearität<br />
R : Auflösung U: Unsicherheit T: Toleranz
Qualität der Rohdaten<br />
Geometrische Qualität<br />
Strecke<br />
Winkel<br />
3D-Koordinate<br />
LOD- Level of Detail<br />
Geometrisches<br />
Element<br />
• Rasterung<br />
• Punktabstand<br />
• Auflösung<br />
Verknüpfung<br />
mehrerer<br />
Scans<br />
„Erfassen“ von<br />
Feinstrukturen
Dauertest 1<br />
Ziel der Untersuchung<br />
Erkenntnisse über Reproduzierbarkeit der Messwerte<br />
Strecke, Horizontalwinkel und Vertikalwinkel<br />
Untersuchungen zu verschiedenen TargetTypen<br />
Messaufbau und Durchführung<br />
54 Black+White Targets in Entfernungen 2m bis 20m<br />
2 TargetTypen<br />
185 Messreihen<br />
Dauer 15h 30 Minuten<br />
Auflösungsstufe High<br />
chess1<br />
chess2
Dauertest 3 Ergebnisse Hz und V<br />
5.5<br />
Zusammenfassung Winkel, Auflösungsstufe HIGH<br />
5<br />
4.5<br />
LowEncoder- Target horiz.<br />
HighEncoder- Target horiz.<br />
4<br />
3.5<br />
STD in [0.001°]<br />
3<br />
2.5<br />
2<br />
1.5<br />
1<br />
0.5<br />
2 4 6 8 10 12 14 16 18 20<br />
Strecke in [m]
Bsp. Instrumentenfehler Teilkreisexzentrizität IMAGER 5006<br />
Teilkreisexzentrizität Imager 5006<br />
35<br />
30<br />
unkalibriert<br />
kalibiert<br />
25<br />
dHz [0,001°]<br />
20<br />
15<br />
10<br />
5<br />
0<br />
-5<br />
0 30 60 90 120 150 180 210 240 270 300 330 360<br />
Teilkreisstelle Hz [°]
Streckengenauigkeit<br />
4,0<br />
3,0<br />
Imager 5006 von Zoller & Fröhlich<br />
Black White 5003<br />
2,0<br />
Abweichung [mm]<br />
1,0<br />
0,0<br />
-1,0<br />
-2,0<br />
-3,0<br />
-4,0<br />
Strecke [m]<br />
0 2 4 6 8 10 12 14 16 18
Auflösungsvermögen<br />
RIEGL LMS 420i<br />
800<br />
700<br />
±1,2cm<br />
Häufigkeitsverteilung Riegl LMS 420i<br />
600<br />
500<br />
400<br />
Häufigkeit<br />
300<br />
200<br />
100<br />
5cm<br />
10cm<br />
Strecke [mm]<br />
0<br />
4,95 4,97 4,99 5,01 5,03 5,05 5,07 5,09 5,11 5,13
Streckengenauigkeit<br />
RIEGL LMS 420i<br />
Streckengenauigkeiten des LMS 420i von Riegl<br />
15<br />
10<br />
Ebenenscan<br />
Targetscan<br />
Abweichungen [mm]<br />
5<br />
0<br />
-5<br />
-10<br />
Strecke [m]<br />
0 50 100 150 200
Genauigkeit geometrischer Elemente<br />
Zylinder<br />
Universität Duisburg-Essen<br />
Campus Essen<br />
32 Säulen ca. 5,80 m hoch<br />
Ø = 610 mm
Zylinder-Ergebnisse<br />
15<br />
10<br />
5<br />
0-1<br />
-2<br />
-5<br />
-3<br />
-10<br />
-4<br />
Säulendurchmesser Essen Säulendurchmesser<br />
LMS<br />
Essen<br />
420i Mitte<br />
LMS 420i Ecke<br />
LMS 420i Kreuzung<br />
S1<br />
S1<br />
S3<br />
S3<br />
S5<br />
S5<br />
S7<br />
S7<br />
S9<br />
S9<br />
S11<br />
S11<br />
S13<br />
S13<br />
S15<br />
S15<br />
S17<br />
S17<br />
S19<br />
S19<br />
S21<br />
S21<br />
S23<br />
S23<br />
S25<br />
S25<br />
Abweichung [mm]<br />
Abweichung [mm]<br />
3<br />
2<br />
1<br />
0<br />
LMS 420i Mitte<br />
IMAGER 5006 Mitte<br />
Säule<br />
Säule<br />
Zielweiten: 15–20 m 3000 Punkte pro Säule (Riegl)<br />
Zielweiten:<br />
20000 Punkte<br />
15–50 m<br />
pro Säule (Z+F)<br />
S27<br />
S27<br />
S29<br />
S29<br />
S31<br />
S31
Reichweite<br />
Sprengung 3.12.06<br />
„Not-Scan“ 30.11.06<br />
Kraftwerk in Gelsenkirchen-Buer
Kriterien 2<br />
Messrate?<br />
Zeitfenster<br />
Farberkennung?<br />
Grauwertspektrum<br />
3 min<br />
Kombination mit<br />
Digitalkamera<br />
45 min<br />
Dauer<br />
eines<br />
Scans??<br />
8 min<br />
30 min
Kriterien 3 – Verknüpfung der Punktwolken<br />
Verknüpfung der Punktewolken<br />
Passpunkte, Tie-Points<br />
geometrische Elemente<br />
ganze Punktwolken<br />
klassisch-geodätisch…<br />
bekannter Punkt<br />
+ Orientierungsrichtung<br />
Georeferenzierung<br />
Tachymetrie einiger Passpunkte<br />
Scannerausstattung<br />
• Zentrierung / Horizontierung / Neigungssensor / Kompensator HW<br />
• Unterstützung der Registrierung SW!!
Der optimale Scanner?<br />
Gewünschtes<br />
Endergebnis ?<br />
- 3D-Modelle ? Statisch- animiert?<br />
- 2D-Pläne?<br />
- Schnitte, Flächen, Volumina?<br />
- Maße aus der Punktwolke?<br />
Was sind die Ziele ?<br />
Welches Ergebnis wird<br />
angestrebt?<br />
Auswertung &<br />
Visualisierung<br />
- Beschreibungssprache ?<br />
- Modellierung?<br />
- Software? Formate?<br />
Punktwolke<br />
- verknüpfte Punktwolken ?<br />
- welche Dichte? gleichmäßiges Raster ?<br />
- georeferenziert ?<br />
- überlagert mit RGB-Daten ?<br />
Messobjekt<br />
- Reichweite, Genauigkeit, Punktdichte ?<br />
- Objektausdehnung /Innenraum / Außenraum?<br />
- Zeitfenster ?<br />
welcher Scanner?
Zusammenfassung <strong>Auswahlkriterien</strong> TLS<br />
1. Die Datenerfassung bei TLS funktioniert!<br />
2. Herstellerangaben sind nur Hinweise ! Standards?<br />
3. Scanner sind heute im Nahbereich<br />
z. T. ebenbürtig mit Tachymeter!<br />
4. Den optimalen Scanner gibt es nicht!<br />
5. Die Auswahl eines geeigneten Scanners hängt vor allem<br />
von der Aufgabe bzw. dem gewünschten Ergebnis ab!<br />
6. Bei der Auswahl sind viele Faktoren<br />
zu berücksichtigen!<br />
Kompromiss<br />
Erfahrungsaustausch<br />
…Hersteller – Anwender – Hochschulen…
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