Bauwerksüberwachung mit TLS am Beispiel einer Talsperre
Bauwerksüberwachung mit TLS am Beispiel einer Talsperre
Bauwerksüberwachung mit TLS am Beispiel einer Talsperre
Sie wollen auch ein ePaper? Erhöhen Sie die Reichweite Ihrer Titel.
YUMPU macht aus Druck-PDFs automatisch weboptimierte ePaper, die Google liebt.
<strong>Bauwerksüberwachung</strong> <strong>mit</strong> <strong>TLS</strong> <strong>am</strong> <strong>Beispiel</strong> <strong>einer</strong><strong>Talsperre</strong>Dirk Eling21. Juni 20111
MotivationTerrestrisches Laserscanning (<strong>TLS</strong>)Eigenschaften+ Reflektorlos messender Sensor+ Hohe räumliche und zeitliche Auflösung- Rasterförmige Objekterfassung keine reproduzierbaren Punkte- Einzelpunktgenauigkeit 5 -10 mm- Hoher (manueller) Auswerteaufwand[Hesse 2006]2
MotivationGeometrische <strong>Bauwerksüberwachung</strong>Klassische Methode• Mehrstufiges Überwachungsnetz• Redundante Messelemente zudiskreten Punkten statistische Bewertung der Ergebnisse• Rückschluss aus Punktbewegungen aufDeformationen des BauwerksMehrwert durch Einsatz vonTerrestrischem Laserscanning?Ziel der Untersuchungen:• Entwicklung allgem<strong>einer</strong> Methode zur <strong>Bauwerksüberwachung</strong> <strong>mit</strong> <strong>TLS</strong>3
MethodeAnforderungen an den methodischen AnsatzAllgemein formuliert, fürbeliebiges Objekt adaptierbarNachweis absoluter,reproduzierbarer undstatistisch bewertbarerDeformationenGenauigkeitssteigerung fürabgeleitete Größengegenüber derMessgenauigkeitAutomatisierbare Auswertung4
MethodePräzisionsmessungenDeformationsanalyseLaserscanning von n StandpunktenZielzeichenObjektStützpunkte imReferenzdatumStützpunkte inScannersystemenObjekt-PunktwolkenRegistrierung5
MethodePräzisionsmessungenDeformationsanalyseLaserscanning von n StandpunktenZielzeichenObjektStützpunkte imReferenzdatumStützpunkte inScannersystemenVarianzfortpflanzungObjekt-PunktwolkenRegistrierungPunktwolken imReferenzdatumObjektpunkte jeScannerstandpunkt<strong>mit</strong> KovarianzmatrixLokaleFilterungObjektmodell6
MethodePräzisionsmessungenDeformationsanalyseLaserscanning von n StandpunktenZielzeichenObjektStützpunkte imReferenzdatumStützpunkte inScannersystemenObjekt-PunktwolkenRegistrierungPunktwolken imReferenzdatumVarianzfortpflanzungObjektpunkte jeScannerstandpunkt<strong>mit</strong> KovarianzmatrixLokaleFilterungObjektpunkte <strong>mit</strong>äußerer Genauigkeitim ReferenzdatumGewichteteMittelbildungObjektmodell8
Praktische Umsetzung• Bogengewichtsmauer• Kronenlänge: 260 m• Höhe über Grund: 73 m[Harzwasserwerke]9
Praktische UmsetzungInstrument: Trimble GX 3D• Impulslaser, Reichweite 350m• max. Auflösung:• Standardabweichungfür Einzelmessung:3mm @ 100m7mm @ 100mZieltafel: Eigenentwicklung• in Zwangszentrierung verwendbar• drehbar um Kipp- und Stehachse• Automatisierte Auswertung10
Praktische Umsetzung11
Praktische UmsetzungEingefärbte Punktwolke12
Praktische UmsetzungGittermodellBestanpassendes Ellipsoid13
Praktische UmsetzungautomatisiertePunktzuordnungHäufigkeiten14
Praktische UmsetzungGenauigkeitsabschätzung für die vier EpochenSept. 06: n=3670, HPF=6,1 mmNov. 06: n=3865, HPF=9,2 mmJuli 07: n=5637, HPF=2,4 mmSept. 07: n=6055, HPF=2,2 mm15
Praktische UmsetzungQualitätssteigerung für die Epochen E3 und E4 durch:• Mehr Standpunkte• Mehr und räumlich besser verteilte Zielpunkte• Einsatz Freiberger Dreifüße in Epoche E416
Einsatz von Dreifüßen <strong>mit</strong> definierter Höhe in Epoche E4:Praktische UmsetzungUnpräzise Zieltafelhöhenmessung <strong>mit</strong> Maßband entfälltGenauigkeitsabschätzung für Polarelemente des Scanners:HorizontalrichtungE3E4s = 2,5mgon s = 2,5mgonVertikalwinkel s = 5,5mgon s = 3,0mgon<strong>mit</strong>tlere absolute Restklaffen:E3 E4x 2mm 2mmy 2mm 3mmz 5mm 3mm17
Praktische UmsetzungEpochenvergleich E3-E4Positiv: Homogenes Bild / flächige Bereiche / fließende ÜbergängeNicht plausible Deformationen (< 10 mm) im <strong>mit</strong>tleren BereichVergleichsdaten (Tachymerie, Pendellote) zeigen Deformation < 3 mmUrsachen für Differenzen?18
Praktische UmsetzungStandpunktdifferenzen innerhalb von E3 und E4E3: 1000 – 2000, s0 = 4,5 mmE4: 1000 – 2000, s0 = 6,0 mmE3: 1000 – 4000, s0 = 5,8 mm E4: 1000 – 4000, s0 = 4,6 mm19
Fazit und AusblickFazit• Entwickelte Methode erfüllt gestellte Anforderungen (beliebigeObjekte, absolute, reproduzierbare Deformationen, äußereGenauigkeiten, automatisierbar)• Erfolgreiche praktische Umsetzung• Weitere Untersuchungen notwendig, Ergebnisse deuten aufsystematische Effekte aufgrund wiederkehrender Messkonfigurationund ObjekteigenschaftenAusblick• Systematische Effekte reproduzierbar?, Im Modell nutzbar?• Auswertung unter Einbeziehung der Nachbarblöcke Stetigkeitsbedingungen• Registrierung unter Einbeziehung der Objektgeometrie20
Ich bedanke mich für Ihre Aufmerks<strong>am</strong>keit.21
Change language