Laserscanning zur Überwachung von instabilen Hängen

Johannes Kutschera und Martin Herkommer, geo-konzept GmbH – Teil 2

Mehrere Projekte zeigten in der Vergangenheit, dass Daten von Terrestrischen Laserscannern effektiv dazu benutzt werden können, um ein Monitoring von instabilen Hängen durchzuführen (Conforti et al, 2005, Morche et al, 2008, Oppikofer et al, 2008).

Das grundsätzliche Vorgehen dieser Arbeiten ist ähnlich: Der betroffene Bereich des Hanges bzw. der Böschung wird von einer oder mehreren Positionen aus vermessen. Die einzelnen Datensätze werden zunächst in einem lokalen kartesischen Koordinatensystem koregistriert und anschließend falls nötig georeferenziert (Tamburini, 2007).

Dieses erste Modell des Hanges wird als Referenzmodell zum Zeitpunkt T0 betrachtet. Jedes weitere Modell, das zum Zeitpunkt T1 erzeugt wird, kann mit dem Referenzmodell des Zeitpunktes T0 verglichen werden oder selbst zum Referenzmodell für Modelle der Zeitpunkte T2, …, Tn werden. Die Vergleichsmöglichkeiten beinhalten einfache, farbkodierte Punkt-zu-Punkt Vergleichskarten (siehe Abbildung 1), Schnittvergleiche und Volumenberechnungen, aber auch fortgeschrittenere Vorgehensweisen wie bei Oppikofer et al (2008) vorgestellt.

Die angewendeten Arbeitsschritte werden in den zitierten Arbeiten von Hand durchgeführt. Durch die feste Installation eines Terrestrischen Laserscanners können viele Arbeitsschritte automatisiert erfolgen.

Grundlegende Systembeschreibung

Das System basiert auf dem Optech ILRIS 36D Laserscanner. Dieser Laserscanner bietet die nötigen APIs, die für die Automatisierung des Scanvorganges nötig sind. Der ILRIS wird an einem vor Umwelteinflüssen geschützten Ort aufgebaut. Weiterhin nötig sind Stromversorgung und eine TCP/IP Verbindung. Gesteuert wird das gesamte System von einem Webserver, der die Kontrollsoftware hosted. Dieser Webservice benutzt die API Funktionen des ILRIS, um in regelmäßigen Abständen Scans des betroffenen Areals zu initiieren. Die bei diesen Scanvorgängen gesammelten Daten werden über die TCP-IP Verbindung an den Webserver übertragen. Anschließend fällt der ILRIS in den Schlafmodus und wartet auf eine neue Verbindung vom Webserver. Die an den Webserver übertragenen Rohdaten werden dort ebenfalls durch API Funktionen in Kartesische Koordinaten umgerechnet.

Die erzeugten Daten werden nun vom Webserver an die Software PolyWorks gesendet. Auch PolyWorks bietet eine API, die es ermöglicht, PolyWorks Funktionen automatisiert aufzurufen. Der zuvor beschriebene Workflow Koregistrierung, Georeferenzierung und Vergleich von zwei Datensätzen kann damit vollautomatisiert ablaufen. Die Resultate der Vergleiche können zudem vom Webserver in Form von SMS- Benachrichtigungen oder emails verteilt werden. Der Webserver kann außerdem so konfiguriert werden, dass Warnmeldungen gesendet werden, falls Unterschiede zwischen Scans auftreten, die größer als ein vom Administrator anzugebender Betrag sind.

Farbcodierter Vergleich zweier multitemporaler Scans
Farbcodierter Vergleich zweier multitemporaler Scans
Vergleich zweier multitemporaler Scans in Form von Schnitten
Vergleich zweier multitemporaler Scans in Form von Schnitten

Mit einem Klick auf die jeweilige Grafik
erhalten Sie eine vergrößerte Darstelung.