Analyse systematischer TLS-Messabweichungen bei der Erfassung natürlicher Oberflächen

Das Terrestrische Laserscanning (TLS) hat sich innerhalb der Ingenieurgeodäsie als flexibles und zeiteffizientes Messverfahren zur dreidimensionalen Erfassung von Objekten etabliert. Anwendungen reichen von klassischen ingenieurgeodätischen Problemstellungen im Bereich des Structural Health Monitorings bis hin zur Überwachung und Dokumentation geogener sowie anthropogener geomorphologischer Prozesse. Die geometrische Interpretation erfasster TLS-Daten ist über die Grenzen der Ingenieurgeodäsie hinaus weit fortgeschritten, hinsichtlich der Einflüsse materialabhängiger Rückstreueigenschaften bestehen noch Wissenslücken. Die vorgestellte Arbeit befasst sich mit der Quantifizierung systematischer Messabweichungen bei der Erfassung natürlicher Oberflächen mit einem TLS. Im Fokus steht dabei einerseits der Einfluss des Footprints auf die aufzudeckendenRauheitsstrukturen unterschiedlicher Bodenproben und andererseits die Performance unterschiedlicher TLS bei der korrekten Abbildung von Feinstrukturen. Insbesondere auftretende Glättungseffekte aufgrund instrumentenspezifischer Eigenschaften wie z.B. Footprint-Größe oder Scaneinstellungen werden beleuchtet. Die Arbeiten erfolgen unter kontrollierten Laborbedingungen an ausgewählten repräsentativen Bodenproben mit Korngrößenunterschieden von feinkörnigen Sanden im Bereich weniger Millimeter bis zu grobkörnigen Kiesproben im Bereich einiger Zentimeter. Die Proben werden mit unterschiedlichen Scannertypen (Mid-Range/Long-Range) mit verschiedenen Streckenmessverfahren erfasst. Als Referenz dienen Scans mit einem Lichtschnittscanner. Nach der Registrierung und Segmentierung der Punktwolken werden lokale und globale Rauheiten sowie systematische Abweichungen zwischen TLS- und Referenzdaten abgeleitet. Die Analyse der Scans zeigt deutliche Abweichungen der Rauheiten bei den grobkörnigen Proben, insbesondere bei starken Rauheitsschwankungen innerhalb des Footprints. Analog dazu führen größere Footprints zu einer stärkeren Mittelung einzelner Höhenunterschiede und damit zu einer geglätteten Oberflächendarstellung.