Untersuchen und Prüfen von terrestrischen Laserscannern

Projektbeschreibung

Die TLS können nicht mit standardisierten Verfahren kalibriert und geprüft werden. Dafür sind noch Untersuchungen von TLS-Hauptkomponenten und Entwicklung von Prüfprozeduren erforderlich. Im Rahmen des Projektes wurde das phasenbasierte Distanzmesssystem untersucht und die von Heister, H. (2006) und Kern, F. (2008) vorschlagene Prüfprozedur analysiert.

Obwohl sich das terrestrische Laserscanning im Laufe des letzten Jahrzehntes in die üblichen geodätischen Methoden einreihte, sind noch keine standardisiertenKalibrierungs- und Prüfprozeduren vorhanden. Das Projekt beschäftigte sich mit zwei Themen dieses aktuellen Forschungsbereichs.

Der erste Teil des Projektes war auf die Untersuchung eine TLS-Hauptkomponente des phasenbasierten Distanzmesssystems eines TLS - Z+F - IMAGER 5006 im 1D-Messmodus (Einzelpunktmessung) ausgerichtet. Es wurden der zyklische Phasenfehler und das Auflösungsvermögen des Distanzmesssystems betrachtet. Eine mögliche Existenz des periodischen zyklischen Fehlers wurde sowohl im Nahbereich als auch im Fernbereich untersucht. Der zyklische Fehler mit der Periode des Feinmaßstabes bestätigte sich nicht. Im Messbereich von 29 bis 50 m bei der Frequenz von 62 kHz zeigte sich eine Schwingung mit der Periode der Unterteilung des Feinmaßstabes U/10. Es könnte auf einen Rest zyklischen Phasenfehler verweisen. 

Abbildung: Beobachtete Differenzreihe für die Analyse des zyklischen Phasenfehlers  und ausgleichende Schwingungen (A – Amplitude, P - Periode)

Die Auflösung zweier beieinander liegender Messwerte wurde in Abhängigkeit von Messfrequenz, Auftreffwinkel und Entfernung untersucht. Bei der Auflösungsanalysezeigten sich Effekte, die noch nicht erklärbar sind. Die numerische Beschreibung der Auflösung wird in Folgearbeiten weiter untersucht. Der zweite Teil des Projektes befasste sich mit der Analyse des Vorschlages der Prüfprozedur nach Prof. Heister und Prof. Kern. Das Hauptziel der Prüfprozedur ist die Vergleichbarkeit von TLS. Der Vergleich zwischen TLS beruht auf Kenngrößen und ihren Unsicherheiten. Alle Kenngrößen (mit Ausnahme des Auflösungsvermögens) werden aufgrund Messungen von Prüfkörpern bestimmt, die in einem definierten begrenzten Messvolumen verteilt sind. Mit dem Ziel, die Rahmenbedingungen der Prüfprozedur besser zu verstehen, wurde ein neues Werkzeug entwickelt – ein Simulator von  TLS-Messungen. Mit Hilfe des Simulators wurden Kenngrößen analysiert, ob sie unter verschiedenen Anordnungen von Prüfkörpern und bei Verwendung von Prüfkörpern verschiedener Größe unverändert bleiben.

Literatur

Heister, H. (2006): Zur standardisierten Überprüfung von terrestrischen Laserscannern (TLS). Terrestrisches Laserscanning (TLS 2006). Augsburg: Wißner (DVW Schriftenreihe, Band 51), S. 35-44.

Kern, F. (2008): Prüfen und Kalibrieren von terrestrischen Laserscannern. In: Luhmann, Müller (Hrsg.): Photogrammetrie – Laserscanning – Optische3D-Messtechnik. Beiträge der Oldenburger 3D-Tage 2008. Heidelberg: Wichmann, S. 306-316.