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A-9.2.7 Erstellung und Auswertung eines Digitalen Geländemodells aus Laserscandaten


1 Geltungsbereich

Diese TS definiert die fachspezifischen Anforderungen für Maßnahmen, bei denen ein digitales Geländemodel (DGM) aus luftgestützten Laserscandaten im Rahmen der Kampfmittelerkundung erstellt und ausgewertet werden soll.

 

2 Anforderungen

  • Anforderungen an das Personal:

Die Anforderungen an das Personal sind in der TS A-9.2.1 "Fachspezifische Anforderungen an freiberuflich Tätige" im Abschnitt 3.3 "Auswertung und Interpretation von Luftbildern" beschrieben.

  • Gerätetechnische Anforderungen:

Neben geeigneter Hardware (vgl. TS A-9.2.4 „Photogrammetrie: Luftbildorientierung und technische Grundlagen der Luftbildstereoauswertung“) ist spezielle Software zur Bearbeitung und Klassifizierung von Punktwolken erforderlich.

 

3 Datenbeschaffung

Es ist zu unterscheiden, ob die Laserscandaten schon vorliegen und von einem Landesvermessungsamt beschafft werden können (Regelfall), oder ob eine Befliegung in Auftrag gegeben werden soll.

In ersterem Fall gibt es keine Einflussmöglichkeit mehr auf die räumliche Auflösung – es ist immer die höchstmögliche Auflösung (kleinste Rasterweite) zu verwenden. Eine Rasterweite von mehr als 1 m ist für die Fragestellung der Kampfmittelerkundung unbrauchbar.

Wird eine Befliegung geplant, so sind mind. 20 Punkte pro m² als Projektvorgabe zu machen, um auch bei dichter Vegetation ausreichend Bodenpunkte zu erhalten.

 

4 Prozesskette

Stammen die Daten von einem Landesvermessungsamt, so entfallen die nachstehenden Punkte a-e. Ansonsten gilt in der Regel:


a) Planung der Aufnahme (Flugplanung)

Die Planung des Fluges richtet sich nach den Vorgaben für die Aufnahme: der mittleren Punktdichte. Die Punktdichte wird als mittlere Punktdichte angegeben, da es auf Grund der Bewegungen des Fluggerätes nicht möglich ist, ein exaktes Raster aufzunehmen. Das Aufnahmegebiet ist vollständig mit der vorgegebenen Punktdichte aufzunehmen. Zur Einhaltung dieser Vorgaben werden die Flugparameter (Flughöhe, -geschwindigkeit, Abstand der einzelnen Flugstreifen) festgelegt.


b) Befliegung (Aufnahme)

Die Erfassung von Position und Lage des Fluggerätes (in allen drei Raumrichtungen) muss zu jedem Zeitpunkt gewährleistet sein.


c) Berechnung der Flugpfade (Trajektorien)

Nach der Aufnahme werden aus den Positions- und Bewegungsmessungen die tatsächlichen Flugpfade berechnet. Diese Trajektorien dienen als Grundlage für die weiteren Berechnungen.


d) Echoextraktion

Der Laserscanner zeichnet in der Regel sogenannte Full-Waveform-Daten auf. Jeder ausgesendete Laserpuls hat dabei die Form einer Glockenkurve. Die reflektierten Signale werden digitalisiert und aufgezeichnet. Daraus werden in einem nächsten Arbeitsschritt die eigentlichen Echos extrahiert (s. hierzu auch Verfahrensskizze Abb. A-2.3-2 in Kapitel A-2.3.5) und zur weiteren Bearbeitung verwendet.


e) Korrektur des Aufnahmesystems und Georeferenzierung der Laserdaten

Im Rahmen der Korrektur des Aufnahmesystems wird ermittelt, wie die Komponenten des

Aufnahmesystems (Positionsbestimmung, Lagemessung, Scanner) zur Aufnahmezeit zueinander orientiert waren und es wird eine Reihe von Parametern des Scanners und der Aufnahme ermittelt (Maßstab, Nullpunktverschiebung, atmosphärische Korrekturen). Die Korrektur erfolgt im Rahmen der sogenannten Streifenanpassung, das heißt, die Streifen werden durch entsprechende Anpassung der genannten Korrekturparameter bestmöglich aneinander angepasst, so dass nur noch möglichst geringe Lage- und Höhenunterschiede in den Überlappungsbereichen der Streifen auftreten. Im Rahmen der Georeferenzierung werden die Laserdaten in Lage und Höhe in das gewünschte Koordinatensystem überführt.


f) Klassifikation der Laserdaten

Nach der Georeferenzierung werden die Laserdaten klassifiziert. Es ist mindestens eine Klassifizierung in Boden- und Nicht-Boden-Punkte vorzunehmen.


g) Berechnung der Rasterdaten

Aus den Bodenpunkten wird ein regelmäßiges, quadratisches Raster berechnet, da Rasterdatensätze wesentlich einfacher bearbeitet werden können als Punktwolken. Diese Rasterdaten werden dann für die Interpretation eingesetzt. Hierzu werden Schräglichtschummerungen in verschiedenen Beleuchtungsrichtungen berechnet, da je nach Beleuchtungsrichtung unterschiedliche Strukturen erkennbar sind (Gräben in West-Ost-Richtung sind z. B. bei Beleuchtungsrichtungen aus Westen oder Osten nahezu nicht sichtbar). Grundsätzlich ist es ausreichend, mit zwei verschiedenen Richtungen zu arbeiten (z. B. NW und W, oder NW und N). Diese Richtungen sind auch die bevorzugten für die Interpretation, da das menschliche Gehirn auf eine Beleuchtungsrichtung von links oben (NW) eingestellt ist. Schummerungen aus entgegengesetzten Richtungen sind komplementär bzgl. hell/dunkel, sie bringen daher keine neuen Informationen.


h) Analyse und Auswertung der Ergebnisse

Die Durchführung der Auswertung und die Spezifizierung von Auswertezielen sind der TS "Auswertung von Luftbildern" (A-9.2.6) zu entnehmen.


i) Dokumentation/Ergebnisbericht

Die Dokumentation hat analog der TS "Auswertung von Luftbildern" (A-9.2.6) zu erfolgen.


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