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Hintergrundwissen: Laserscan-Rätsel

© IKG
Scanstreifen

Ihr fragt euch beim Betrachten unserer bunt segmentierten Laserscanstreifen, wie diese entstanden sind? Passend zu unserem Bilderrätsel gibt es im Folgenden etwas technischen Hintergrund.

Inhalte auf dieser Seite
  1. Die Messung
  2. Rätselarchiv

DIE MESSUNG

© IKG
Messbus mit Mobile Mapping System
© IKG
Riegl VMX-250 Mobile Mapping System
© FBG/C. Bierwagen
Eine Geodäsie-Studentin bereitet die nächste Messung vor.

Unser Messbus

Die verwendete Messplattform ist ein Riegl VMX-250 Mobile Mapping System, das auf unserem Messbus montiert wurde. Ausgestattet ist es mit 2 Laserscannern sowie 4 Kameras (2 digitale Spiegelreflexkameras & 2 Industriekameras). Zur Positionierung verwenden wir eine GNSS- und Inertialeinheit (erfasst Position und Ausrichtung im Raum) sowie ein Odometer, das die Reifenumdrehung des Messbusses erfasst.

So funktioniert die Messung: Die LiDAR-Technologie

Die Laserscanner arbeiten mit der Light Detection and Ranging (LiDAR) Technologie: Dabei wird ein Laserstrahl mit Hilfe von rotierenden Spiegeln in die Umgebung ausgesendet. Über die Laufzeit des reflektierten Signals können die Entfernungen zu den reflektierten Punkten bestimmt werden. Das heißt: Bei nahen Objekten erhalten wir schneller ein Signal als bei weiter entfernten Objekten. Zusätzlich zu den Laufzeiten zeichnet das System die Intensitäten der reflektierten Strahlen auf. Damit können wir Aussagen über die Oberflächenbeschaffenheit der Objekte treffen. Auch Verkehrsschilder und Fahrbahnmarkierungen lassen sich anhand der Reflektanz gut erkennen.

Beim Fahren scannen

Im Gegensatz zu einigen anderen terrestrischen Laserscannern drehen sich die hier genutzten nur um eine Achse (z) und nehmen so für sich genommen lediglich Profile (xy-Ebene) der Umgebung auf. Wenn wir mit dem Messbus fahren, kann unser System durch diese Bewegung die Umgebung trotzdem abtasten. Ein erstes Zwischenergebnis der Laserscanner sind daher die Scanstreifen, welche die Entfernung zum reflektierten Objekt in Abhängigkeit der Spiegeldrehung darstellen. Der Anschaulichkeit halber und als Basis für weitere Analysen haben wir die Punkte einer Fläche einheitlich eingefärbt. Weil wir nicht immer gleich schnell fahren und der Blickwinkel in Kurven wechselt, ist die abgebildete Umgebung ungewohnt verzerrt.

300.000 3D-Punkte pro Sekunde

Die zwei Riegl VQ-250 Laserscanner sind in der Lage, die Umgebung in 360° mit einer Messfrequenz von jeweils 300.000 3D-Punkten beziehungsweise 100 Scanlinien pro Sekunde aufzunehmen. Der mögliche Messbereich ist von verschiedenen Faktoren abhängig und liegt zwischen 1,5 und 200 Metern. In diesem Bereich ist eine Genauigkeit von einem Zentimeter möglich. Auf diese Weise können ganze Straßenzüge und auch Nebenstraßen beim Fahren im normalen Verkehr sehr gut abgebildet und ganze Stadtteile erfasst werden.

© IKG
Riegl VQ-250 Laserscanner rotiert um z-Achse

Von den Scanstreifen zum virtuellen Stadtmodell

Wir bleiben nicht bei den geometrisch verzerrten Scanstreifen stehen, sondern verarbeiten die Informationen in weiteren Schritten nach der Messung weiter: Anhand der Position des Mobile Mapping Systems, der Spiegeldrehung und der gemessenen Entfernung zum reflektierten Objekt können wir die Koordinaten des Objekts bestimmen und 3D-Punktwolken der Umgebung generieren. Mit den Kameras nehmen wir zusätzlich Fotos auf. Die Fotos liefern uns die passenden Farbinformationen, sodass wir die Punktwolken einfärben können. Die Daten des Mobile Mapping Systems verarbeiten wir am Institut für Kartographie und Geoinformatik für unterschiedliche Forschungszwecke weiter und können sie anschließend beispielsweise für 3D-Stadtmodelle oder auch als hochgenaue Karten für das autonome Fahren verwenden.

Laserscanstreifen Orte-Raten

Kennen Sie sich in Hannover gut aus? Möchten Sie Hannovers Wahrzeichen und Straßenzüge einmal aus einer ganz anderen Perspektive erleben? Wir laden Sie ein zum Rätseln - hier und bei Instagram erscheint monatlich ein neuer Laserscanstreifen, der ein besonderes Gebäude oder Ort in Hannover zeigt.
Die Aufnahmen sind im Rahmen von Forschungsarbeiten am Institut für Kartographie und Geoinformatik entstanden. Damit sollen z. B. autonome Fahrzeuge das "Sehen" lernen.  

Rätselarchiv

RÄTSEL #1

© IKG
Segmentierter Laserscanstreifen #1. Wo in Hannover wurde dieser aufgenommen?
© OpenStreetMap-Mitwirkende und IKG
Suchgebiet #1 als Hilfestellung.