Klaus-Günter Nebel ist seit 1984 als Öffentlich bestellter Vermessungsingenieur und Beratender Ingenieur selbständig im Vermessungswesen tätig. Seit dem Jahre 2000 betreibt Nebel & Partner Airborne Laserscanning für langgestreckte Anlagen aller Art. Der Leistungsumfang reicht dabei von der Flugplanung über die Durchführung des Laserscan- und Bildfluges sowie die Laser- und Bilddatenauswertung bis zur Erstellung der endgültigen Planungs- oder Bestandsdaten. Im Jahre 2008 hat Nebel & Partner sein Leistungsspektrum um das Mobile Laserscanning erweitert, das seitdem erfolgreich für Planungen im Straßenbau eingesetzt wird

Silvia Banemann ist seit 2002 für die IB&T GmbH als Projektleiterin tätig. Zwischen 2002 und 2005 war sie u.a. für Dienstleistungsprojekte der Abteilung Kinematische Vermessung verantwortlich. In den Jahren 2005 bis 2007 war sie zudem für die Firma Mobile Mapping S&S GmbH als Projektmanagerin tätig. Seit 2006 ist Frau Banemann Projektleiterin von Softwareprojekten im Hause der IB&T GmbH. Sie hat die fachliche Verantwortung für CARD/1 Module in den Bereichen Geländemodellierung, Punktwolke und Massenberechnung und betreut darüber hinaus Schnittstellen-Module.

Die Erfassung von Bestandsdaten im Bereich von Verkehrswegen stellt für die Vermessung eine besondere Herausforderung dar. Die Kombination von Airborne und Mobile Laserscanning ermöglicht eine sichere und störungsfreie Vermessung im Straßenverkehr. Diese 3D-Lasertechnik liefert lückenlose 3D-Bestandsmodelle, die zunehmend auch als Grundlage für die Bestandsdatenauswertung und der anschließenden Verkehrswegeplanung genutzt werden. Mit Hilfe dieser detaillierten 3D-Punktwolken und den hochauflösenden Luftbildern werden Topografieobjekte lage- und höhenmäßig erfasst, entsprechend den Vorgaben bzw. Anforderungen attributiert und OKSTRA-konform aufbereitet. Eine qualitätsgesicherte und gleichzeitig wirtschaftlich anwendbare Aufnahme- und Auswertemethode. Sie löst kostengünstig das Problem, bestehende Straßen in den OKSTRA zu überführen.

Der Fachvortrag zur Veranstaltung ist im Volltext verfügbar. Das PDF enthält alle Bilder und Formeln.

Die Erfassung von Bestandsdaten im Bereich von Verkehrswegen stellt für die Vermessung eine besondere Herausforderung dar. Es sind Sicherungs- und Absperrmaßnahmen erforderlich, um die Vermessungsarbeiten durchführen zu dürfen und zu können. Trotz der Absicherung bleibt das Arbeiten im Straßen- oder Schienenbereich für den Messtrupp immer gefährlich, und ein störungsfreier Ablauf der Messung ist selten möglich. Darüber hinaus kommt es regelmäßig zu Beeinträchtigungen des Verkehrs, insbesondere bei Fahrbahnsperrungen auf stark befahrenen Autobahnen oder Bundesstraßen. Im Vortrag wird ein Messverfahren vorgestellt, das die sichere und störungsfreie Vermessung im Straßenverkehr erlaubt und gleichzeitig geeignete Grundlagendaten für Straßenplanungen liefert, die die Genauigkeitsanforderungen gem. RAS-Verm erfüllen.

Die Erfassung von Punktwolken und Bilddaten geschieht mit einem helikoptergestützten Airborne Laserscan System (ALS) sowie einem fahrzeuggestützten Messsystemen (MLS) wobei diese Systeme im Wesentlichen aus den Komponenten GPS, INS/IMU, 1 oder mehrere Laserscanner, Kamera- und Videosysteme sowie einem Odometer (Wegmesser) beim MLS bestehen.

Beide Systeme ermöglichen die hochgenaue Erfassung von Bestandsdaten für langgestreckte Anlagen in kürzester Zeit. Eine Störung des Verkehrs wird vermieden, da die fahrzeuggestützten Messsysteme auf Grund Ihrer hohen Scanfrequenzen mit dem fließenden Verkehr „mitfahren“ können.

Um aus der luftgestützten Aufnahme eine höchstmögliche Auflösung der Luftbilder und Laserscannerdaten zu erhalten, werden die Flüge in nur 150 m - 200 m Höhe über Grund durchgeführt. Die hieraus resultierenden Luftbilder haben eine Bodenauflösung von nur 2 cm. Die mittlere Punktdichte liegt bei ca. 40 – 50 Punkten pro m².

Mit dem Messfahrzeug wird jede Fahrspur in beiden Fahrtrichtungen befahren. Die Aufnahmegeschwindigkeit kann zwischen 30 und 120 km/h betragen, so dass auch auf Autobahnen mit dem fließenden Verkehr mitgefahren werden kann. Je nach Messgeschwindigkeit entsteht so eine Punktwolke von 500 – 2.000 Messpunkten pro m².

Die Aufnahmerichtung der beiden Kamerasysteme kann je nach Anforderung gewählt werden. In Fahrtrichtung wird zusätzlich ein Video aufgezeichnet.

Nach Abschluss von Befliegung und Befahrung werden die Messdaten aufbereitet. Die Laserscannerdaten werden dafür in das örtliche Koordinatensystem transformiert und automatisch klassifiziert. Eine anschließende visuelle Überprüfung des Klassifizierungsergebnisses sowie eine manuelle Nachbearbeitung sichert die Qualität der aufbereiteten Punkte. Die Laserscannerdaten der beiden Messsysteme werden kombiniert, so dass eine sehr dichte 3D-Punktwolke für die anschließende Auswertung zur Verfügung steht.

Aus den Einzelbildern der Befliegung wird ein ausgeglichener Bildverband berechnet und anschließend auf das Gelände entzerrt. Als Ergebnis liegen hochauflösende, georeferenzierte Orthophotos für den gesamten Projektbereich vor. Die Aufnahmen der beiden Kameras des Messfahrzeuges werden ebenfalls geokodiert, so dass sie als Unterstützung bei der Digitalisierung genutzt werden können.

Diese Kombination von Airborne und Mobile Laserscanning liefert die Grundlagen für eine effiziente und qualitativ hochwertige Bestandsdatenauswertung, die die Genauigkeitsanforderungen gemäß RAS-Verm erfüllt. Auf Grundlage dieser vollständigen und homogenen 3D-Punktwolken und den hochauflösenden Luftbildern werden in dem Fachsystem CARD/1 alle relevanten Bestandsdaten dreidimensional ausgewertet.

Mit Hilfe der möglichen Visualisierung und Digitalisierung von Orthophotos werden die Topografiedaten in der Lage erfasst und die so generierten Vektordaten entsprechend den Projektanforderungen OKSTRA-konform attributiert. Die lückenlose Erfassung via Laserscanner ermöglicht dabei eine differenzierte und sichere Erfassung der relevanten Objekte und deren Details. Die hierfür nötigen Informationen werden u.a. bei der Visualisierung der Punktwolken in der 3D-Projektansicht mit beliebiger Wahl der Betrachterposition und der Blickrichtung gewonnen.

Im Anschluss werden die Objekthöhen on-demand aus den 3D-Laserscannerdaten generiert. Dafür stehen in CARD/1 mehrere Tools zur Verfügung. Die mögliche Visualisierung der Scannerdaten in Kombination mit den ausgewerteten Bestandsdaten in allen Arbeitsansichten - Querschnitt, Längsschnitt, Grundriss und 3D-Projektansicht sowie in frei definierbaren Schnittansichten – lässt eine durchgreifende Kontrolle der generierten Daten zu, steigert so die Qualität der Auswertung und mindert den Aufwand für Nachmessungen und Feldvergleiche erheblich. Die Daten können dann über die OKSTRA-Schnittstelle bereitgestellt werden.

CARD/1 bietet weiterhin diverse Verfahren an, mit denen ohne zusätzlichen Aufwand aus diesen 3D-Punktwolken auch Bestandslagepläne, digitale Geländemodelle, Querprofile, Längsschnitte usw. abgeleitet werden können. 3D-Visualisierungen, die Ableitung von Differenzdaten, die Dokumentation von Bauzuständen und Baufortschritt, direkte Mengenermittlungen etc. unterstützen den Vermesser und den Verkehrswegeplaner bei seiner täglichen Arbeit und steigern die Qualität.

Der hier beschriebene Workflow ist ein qualitätsgesicherter, wirtschaftlicher, kostengünstiger Weg, um bestehende Straßen digital im OKSTRA bereitzustellen und damit für alle Nutzer des OKSTRA, vom Straßenunterhalt bis zur Routenplanung für Spezialtransporte, bereitzustellen.