Georeferenzierung und Validierung von Laserscanner-basierten Multisensorsystemen

Am Geodätischen Institut wurde sich in den beiden Projektseminaren für das Sommersemester 2020 und das Wintersemester 2020/2021 mit der Georeferenzierung und Validierung von Laserscanner-basierten Multisensorsystemen beschäftigt. Dabei ist die ausgehende Fragestellung, inwieweit kinematische Multisensorsysteme auch in herausfordernden Umgebungen (wie z.B. innerstädtischen Bereichen) genau, zuverlässig und vollständig georeferenziert werden können. Ansonsten häufig verwendete Lösungsstrategien basieren auf GNSS-Beobachtungen und IMU-Daten, welche jedoch in langestreckten Straßenzügen mit hoher Bebauung schnell an ihre Grenzen stoßen und nur Genauigkeiten von einigen Dezimeter bis Meter ermöglichen. Grund hierfür sind sowohl Mehrwegeeffekte und Abschattungen als auch zeitabhängige Drifteffekte der inertialen Messwerte.

Um diesen Herausforderungen entgegenzuwirken sollten bestehende Ansätze zur Integration von zusätzlichen Objektrauminformationen in einem Filteralgorithmus zur Georeferenzierung erweitert und auf Basis echter Daten getestet werden. Diese Zusatzinformationen beziehen sich hauptsächlich auf die Laserscannerbeobachtungen, welche mit digitalen 3D Stadt- und Geländemodellen verknüpft werden sollten. Daneben wurde auch an einem verbesserten physikalischen Modell zur Prädiktion der Zustandsparameter im Filteransatz gearbeitet, welches nun auch GNSS- und IMU-Beobachtungen berücksichtigt und hinsichtlich des Systemrauschens präziser abgestimmt ist.

Neben der (Weiter-)Entwicklung des Filteransatzes zur Georeferenzierung bildete die Validierung der dabei erzielten Ergebnisse auf Basis unterschiedlicher Qualitätsparameter den zweiten Schwerpunkt des Projektseminares. Hierfür wurde u.a. eine hochgenaue statische Referenzpunktwolke im Bereich des Innenhofes zwischen Hauptmensa und dem Eckgebäude Nienburger Str. / Am Schneiderberg aufgenommen. Auf Basis dieser konnten sowohl flächen- als auch parameterbasierte Qualitätsanalysen durchgeführt werden. Im Hinblick auf die weiträumige Erfassung mit Fahrzeug-basierten Multisensorsystemen wurde zudem ein automatischer Ansatz entwickelt, welcher epochenweise automatisch geeignete geometrische Primitive (z.B. Ebenen, Zylinder) in einer kinematisch erfassten Punktwolke identifiziert und zur Qualitätsbeurteilung mit zugehörigen Objekten in einer Referenzpunktwolke statistisch vergleicht. So lässt sich die Georeferenzierung von kinematischen Multisensorsystemen auch ohne die Verfügbarkeit von Referenzinformationen hinsichtlich der Pose zuverlässig validieren, sofern eine entsprechend geeignete Referenzpunktwolke verfügbar ist.