Matteo Rausch Bachelorarbeit
Erfassung von Gebäuden mittels 3D-Laserscanner und deren Nachweis im Liegenschaftskataster im Land Berlin
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Abschließend lassen sich aus der Messung der Wohnanlage folgende Schlüsse für eine Gebäudevermessung, als Nachweis für das Liegenschaftskataster im Land Berlin, mit dem terrestrischen Laserscanner ableiten:
• Grundsätzlich gilt, dass eine gute Vorbereitung bezüglich des Zustandes des zu vermessenden Grundstücks (beispielsweise Bewuchs und/ oder Gerüst) die Wahl des Messverfahrens ersichtlich macht.
• Genügend Targets sollten sinnvoll an und um das Gebäude verteilt werden.
• Jede Gebäudeseite sollte mindestens drei Anschlusspunkte aufweisen, sodass sich keine Komplikationen bei der Verknüpfung dieser ergeben.
• Die Standpunkte des Laserscanners sollten vorausschauend gewählt werden, um das gesamte Objekt zu erfassen und ausreichend Überlappungen zu generieren.
• Die Berechnung sollte nachvollziehbar im Protokoll dargestellt sein, um dies als Vermessungsschrift im Liegenschaftskataster abgeben zu können.
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Abbildungsverzeichnis
Abbildung 1: Karte von Groß-Berlin und Klein-Berlin (gelb umrandet) ... 13 Abbildung 2: Polarverfahren ... 16 Abbildung 3:Orthogonalverfahren ... 16 Abbildung 4: Terretrische Laserscanner: Z+F Imager 5010X (rechts); Leica ScanStation P20 (Mitte-rechts); trimble CX (Mitte,links); Faro Focus 3D (links) (Jeschky 2015, S. 13) ... 17 Abbildung 5: Funktionsprinzip eines terrestrischen Laserscanners: Aufbau (links);
Profilerzeugung (rechts) (Mettenleiter et al. 2015, S. 14) ... 19 Abbildung 6: Terrestrische Laserscanner: Panorama-Scanner (links), Hybrid-Scanner (Mitte), Kamera-Scanner (rechts) (Witte & Sparla 2015, S. 211) ... 20 Abbildung 7: Phasenvergleichsverfahren (Witte 2010) ... 21 Abbildung 8: Prinzip des Impulslaufzeitverfahrens (Tauber, S. 13) ... 22 Abbildung 9: Darstellung eines Endcoders (Mettenleiter et al. 2015, S. 19) ... 23 Abbildung 10: Übersichtskarte von Berlin über die geodätischen Grundnetzpunkte (GGP) und die nachgeordneten Raumfestpunkte(REP) (Hardel 2010, S. 38) ... 25 Abbildung11: Tilt and turn Target (links), Kugeltarget (Mitte), black and white Target (rechts) ... 27 Abbildung 12: Verfahren der unabhängigen Messung ohne zweimal von einem Standpunkt zu scannen. ... 28 Abbildung 13: Ergebnis der Blockausgleichung ... 34 Abbildung 14: Rotations-Parameter ... 35 Abbildung 15: Translations-Parameter ... 35 Abbildung 16: Transformations-Parameter ... 35 Abbildung 17: Punktkoordinaten ... 36 Abbildung 18: Neigungs-Komponenten der vertikalen Achsen ... 36 Abbildung 19: Ergebnis mit den größten normierten Residuen ... 36 Abbildung 20: Stufen der Technikklausel (aus Deutscher Alpenverein 2017) ... 39 Abbildung 21: Wohnanlagen am Schlossberg (gemessen wurde das rechte Gebäude) ... 40 Abbildung 22: Zoller + Fröhlich IMAGER 5010X (SCANable 2017) ... 42 Abbildung 23: Aufgebautes tilt and turn Target auf einem Prismenstab (links); an einer Säule angebrachtes black and white Target (rechts) ... 44
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Abbildung 24: Scanstandpunkt eins (links), 15 (Mitte) und fünf (rechts) ... 45 Abbildung 25: Verknüpfte Scans mit Genauigkeitsangabe nach der Vorregistrierung ... 48 Abbildung 26: Erfassung eines tilt and trun Targets (links) und eines black and white Targets (rechts) ... 49 Abbildung 27: Schrittweise Reduktion der zu verarbeitenden Parameter (Luhmann &
Müller 2013, S. 41) ... 52 Abbildung 28: Das Scantra Prinzip ( aus Technet GmbH) ... 52 Abbildung 29: Endgültig registrierte Punktwolke in Z+F LaserControll (links) und in Scantra (rechts) ... 53 Abbildung 30: Scantra Ebenen-Matching ... 54 Abbildung 31: Übergabe geometrischer Elemente an "Civil-3D" (links: Civil-3D; rechts:
"ScalypsoModeler") ... 55 Abbildung 32: Prinzip der Wirtschaftlichkeit in der Vermessung ... 61 Abbildung 33: BIM "Maturity Levels" ... 66 Abbildung 34: Realisierungsstufen der Level of Detail (LoD) ... 69 Abbildung 35: Level of Detail (Biljecki, Ledoux & Stoter 2016, S. 25ff.) ... 70
Tabellenverzeichnis
Tabelle 1: Vergleich terrestrischer Laserscanner namhafter Hersteller ... 19 Tabelle 2: 3D-Gesamtfehler (RMS) des IMAGER 5010X (Einstellung: Auflösung=high, Qualität=normal) ... 31 Tabelle 3: Winkelgenauigkeit IMAGER 5010X ... 31 Tabelle 4: 3D-Punktunsicherheit des IMAGER® 5010X bei verschiedenen Einstellungen ... 31 Tabelle 5: Beispiel des Nachweises der Gebäudepunkte anhand der Punkte 1 und 2 aus der Messung mit der Genauigkeit aus dem Scantra Protokoll ... 37 Tabelle 6: Ermittelte Redundanzen der Blockausgleichung in Scantra für die Messung der Wohnanlage ... 38 Tabelle 7: Dauer eines Scans bei der Wahl von Winkelauflösung und Qualität des Z+F IMAGER 5010X ... 45 Tabelle 8 Verfahrensablauf von Scantra (aus Technet GmbH) ... 51 Tabelle 9: Ergebnis der GNSS-Messung ... 56 Tabelle 10: Geringste und größte Abweichung bei der Gegenüberstellung mit dem Mittelwert von allen Punkten ... 58 Tabelle 11: Höhen der Firste von den Geschossen der Wohnanlage in Berlin-Köpenick ... 59 Tabelle 12: Benötigte Zeit für die Messung mit dem Laserscanner ... 59 Tabelle 13: Benötigte Zeit für die Auswertung ... 59 Tabelle 14: Gegenüberstellung der Gebäudevermessung mit dem Laserscanner und dem Tachymeter ... 60 Tabelle 15: Anschaffungskosten der für die Messung dieser Bachelorarbeit verwendete Hard- und Software ... 62 Tabelle 16: Kosten eines Messtrupps (zwei Personen) und der anschließenden Auswertung ... 63
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Anhang
A - Feldbuch der Messung
B - Punktübersicht der Wohnanlage in Köpenick
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C - Vermessungsriss der Wohnanlage in Köpenick
D – Koordinatenvergleich Laserscanner mit Tachymeter
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E - Koordinatenverzeichnis
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F - Streckenberechnung
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G - GlobalBlockAdjustment
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H - GlobalBlockAdjustmentShort
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103
I - Protokoll für hoheitliche GNSS Vermessung mit SAPOS® in Berlin
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