Erfassung von Gebäuden mittels 3D-Laserscanner und deren Nachweis im Liegenschaftskataster im Land Berlin

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Hochschule Neubrandenburg

Studiengang Geodäsie und Messtechnik

Erfassung von Gebäuden mittels 3D-Laserscanner und

deren Nachweis im Liegenschaftskataster im Land Berlin

Bachelorarbeit

vorgelegt von: Matteo Rausch

Zum Erlangen des akademischen Grades

„Bachelor of Engineering“ (B.Eng.)

Erstprüfer: Prof. Dipl.-Ing. Rolf-Werner Rebenstorf Zweitprüfer: Dipl.-Ing. Joachim Wanjura

Bearbeitungszeitraum: 10.01.2017 - 04.03.2017

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Danksagung

An dieser Stelle möchte ich mich bei Herrn Prof. Dipl. -Ing. Rolf-Werner Rebenstorf für die ausgiebige Betreuung, die konstruktiven Hinweise und die fachliche Unterstützung während der Erstellung meiner Bachelorarbeit bedanken.

Desweitern gilt mein Dank Herrn Dipl.-Ing. Joachim Wanjura, der meine Arbeit durch seine fachliche und persönliche Unterstützung begleitet hat. Ebenfalls bedanke ich mich bei seinem Geschäftspartner Herrn Dipl.-Ing. (FH) Stefan Kaluza für die Bereitstellung der Messinstrumente, und der Auswertungssoftware sowie für die Möglichkeit, die Bachelorarbeit in Ihrem Vermessungsbüro anfertigen zu können.

Dem gesamten Team der Öffentlich Bestellten Vermessungsingenieure Dipl.-Ing. Joachim Wanjura und Dipl.-Ing. (FH) Stefan Kaluza danke ich für die Unterstützung bei der Messung und Auswertung.

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Matteo Rausch Bachelorarbeit

Erfassung von Gebäuden mittels 3D-Laserscanner und deren Nachweis im Liegenschaftskataster im Land Berlin

Kurzfassung

Diese Bachelorarbeit gibt einen Überblick über die Erfassung von Gebäuden mittels 3D-Laserscanner und deren Nachweis im Liegenschaftskataster im Land Berlin, sowie deren wirtschaftlichen Nutzen für Vermessungsbüros. Dabei wird anhand der Ausführungsvorschrift über die Vermessung von Gebäuden (AV Gebäudevermessung) dargestellt, wie eine Gebäudevermessung bestehend aus der Erfassung und der Auswertung mit dem Laserscanner durchzuführen ist, damit die AV Gebäudevermessung eingehalten wird. Zum Vergleich werden die Ergebnisse der Gebäudevermessung mit einem Tachymeter herangezogen. Um ein Verständnis der Erfassung von Gebäuden mit dem Laserscanner zu erhalten, wird mittels einer Gebäudevermessung mit dem terrestrischen Laserscanner der Verlauf von der Messung bis zum abgabebereiten Ergebnis dargestellt. Für die Betrachtung der Wirtschaftlichkeit wird, neben einem Kosten-Nutzen-Vergleich auch auf die Nachhaltigkeit der Gebäudevermessung mit dem Laserscanner eingegangen. Dabei werden die Richtlinien der Infrastructure for Spatial Information in Europa (INSPIRE) und auf Planungsmethoden des Building Information Modellings (BIM) im Vermessungs- und Bauwesen betrachtet.

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Abstract

This bachelor work gives an overview of the registration of buildings with the 3D laser scanners and their proof in the land survey register in the federal state of Berlin as well as their economic benefit for surveying offices. In this context the code of practice across the registration of buildings (AV Gebäudevermessung) is used to show how a building survey composed of the registration and evaluation must be performed with the laser scanner so that the "AV Gebäudevermessung" is complied with. For comparison, the results of the building survey with a tachymeter are used. To get an understanding of the detection of buildings with the laser scanner, a measurement of an building used by terrestrial laser scanner shows the course from the measurement to the ready output for the land survey register. In addition to a cost-benefit comparison, the sustainability of building surveying with the laser scanner is also considered for the purpose of economy. In this context the guidelines for the Infrastructure for Spatial Information in Europe (INSPIRE) and the planning methods for Building Information Modeling (BIM) in surveying and construction are considered.

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Inhaltsverzeichnis

Danksagung ... 2 Kurzfassung ... 3 Abstract ... 4 Inhaltsverzeichnis ... 5 Abkürzungsverzeichnis ... 8 1 Einleitung ... 9

1.1 Zielsetzung und Aufbau der Bachelorarbeit ... 9

2 Geschichtlicher Rückblick ... 12

2.1 Entwicklung der Gebäudevermessung im Land Berlin... 12

2.2 Einführung der elektrooptischen Tachymeter ... 16

3 Laserscanner ... 17

3.1 Einführung der Laserscanner ... 18

3.2 Terrestrische Laserscanner (TLS) ... 18

3.2.1 Bauarten ... 19

3.2.2 Distanzmessung ... 20

3.2.3 Winkelmessung... 23

4 Die Gebäudevermessung als Unterlage für die Fortführung des Liegenschaftskatasters im Land Berlin ... 24

4.1 Gebäudevermessung ... 24

4.1.1 Lagebezugsystem Berlin ... 24

4.1.2 Anschluss an das Lagebezugssystem mittels terrestrischem Laserscanning (TLS) .. 26

4.1.3 Doppeltes polares Aufmaß mittels terrestrischem Laserscanning (TLS)... 27

4.2 Grenzwerte für die Lageabweichung polar bestimmter Gebäudepunkte ... 29

4.2.1 3D - Messgenauigkeit ... 29

4.3 Vermessungsschriften der Gebäudevermessung in Berlin ... 32

4.3.1 Ermittlung der Koordinaten der Gebäudepunkte ... 33

4.3.2 Nachweis der Punktgenauigkeit mit der Software Scantra ... 34

4.3.3 Ergebnis ... 37

4.3.4 Zuverlässigkeit des Ergebnisses ... 37

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5 Gebäudevermessung einer Wohnanlage mittels terrestrischen Laserscanner ..

... 40

5.1 Messobjekt ... 40

5.2 Verwendete Instrumente ... 41

5.2.1 Firmenporträt Zoller + Fröhlich ... 41

5.2.2 Zoller + Fröhlich IMAGER 5010X ... 41

5.2.3 Leica TCRA 1203+... 43

5.2.4 Leica Viva GS08 ... 43

5.3 Messablauf ... 43

5.4 Auswertung ... 46

5.4.1 Auswertung der Daten des Leica Viva GS08 ... 46

5.4.2 Auswertung der Daten des TCRA 1203+ ... 47

5.4.3 Auswertung der Daten des Z+F IMAGER 5010X ... 47

5.4.4 Ergebnis ... 56

5.5 Bewertung der Messung und Auswertung ... 57

5.5.1 Vergleich der Gebäudeeckpunktkoordinaten mit dem Laserscanner und dem Tachymeter ... 57

5.5.2 Zeitmanagement ... 59

6 Wirtschaftlichkeit ... 61

6.1 Kosten-Nutzen-Vergleich ... 61

6.2 Heutige Bedeutung von Terrestrischen Laserscannern (TLS) in Vermessungsbüros ... 64

6.3 Nachhaltigkeit einer Gebäudevermessung mit dem Laserscanner ... 65

6.3.1 Building Information Modelling (BIM) ... 65

6.3.2 Auswirkung der INSPIRE-Richtlinie auf den Nachweis der Gebäude ... 67

6.3.3 3D-Gebäudemodell der ADV ... 69

7 Fazit ... 71

Literaturverzeichnis ... 73

Abbildungsverzeichnis ... 78

Tabellenverzeichnis ... 80

Anhang ... 81

A - Feldbuch der Messung... 81

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C - Vermessungsriss der Wohnanlage in Köpenick ... 83

D – Koordinatenvergleich Laserscanner mit Tachymeter ... 84

E - Koordinatenverzeichnis ... 87

F - Streckenberechnung ... 90

G - GlobalBlockAdjustment ... 93

H - GlobalBlockAdjustmentShort ... 101

I - Protokoll für hoheitliche GNSS Vermessung mit SAPOS® in Berlin ... 104

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Abkürzungsverzeichnis

TLS Terrestrische Laserscanner

ALKIS Amtliches Liegenschaftskatasterinformationssystem

ATKIS Amtliches topographisch-kartographisches Informationssystem

RMS Root Mean Sqaure (quadratisches Mittel)

AdV Arbeitsgemeinschaft der Vermessungsverwaltungen der Länder der Bundesrepublik Deutschland

BIM Building Information Modelling

INSPIRE Infrastructure for Spatial Information in Europa

LoD Level of Detail

PDOP Positional Dilution of Precision

IPOS Integriertes Prozess- und Objektmanagement für Vermessung

AV Ausführungsvorschrift

EDM Elektrooptischer Distanzmesser

ALK Automatisierte Liegenschaftskarte

EDBS Einheitliche Datenbankschnittstelle

GNSS Globales Navigationssatellitensystem

SPOS Satellitenpositionierungsdienst der deutschen Landesvermessung

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1 Einleitung

Bis heute werden Gebäude in Deutschland lagemäßig mittels tachymetrischer Polarverfahren erfasst und im Liegenschaftskataster nachgewiesen. Durch den technischen Fortschritt der Vermessungsinstrumente und der Weiterentwicklung der Auswertesoftware ist es bereits möglich, mittels Laserscanner ein verformungstreues Bauaufmaß eines Gebäudes zu erhalten, sowie das Objekt als Punktwolke dreidimensional zu visualisieren. Das Messverfahren des Laserscanners bietet einen Informationsgehalt, welchen es in diesem Maße nie zuvor gegeben hat. In vielen Bereichen des Vermessungswesens kommt der Laserscanner bereits erfolgreich zum Einsatz.

Die Schnelllebigkeit und der Drang der Gesellschaft nach immer mehr Informationen und Transparenz ist auch im Vermessungswesens angekommen. Durch neue Richtlinien, wie die der INSPIRE oder durch das 3D-Stadtmodel der Arbeitsgemeinschaft der Vermessungsverwaltungen (AdV) der Länder der Bundesrepublik Deutschland, sowie durch neue Planungsmodelle, wie das BIM, bekommt die zweidimensionale Darstellungsweise der Gebäude in eine dreidimensionale neue Bedeutung. In Zukunft werden die Leistungsanforderungen, nicht nur an den Nachweis der Gebäude, steigen, sondern in allen Bereichen des Vermessungswesens.

1.1 Zielsetzung und Aufbau der Bachelorarbeit

Diese Arbeit verfolgt das Ziel, die Erfassung von Gebäuden mit dem terrestrischen Laserscanner (TLS), die Auswertung und das Ergebnis dieser Erfassung, anhand einer Beispielmessung und anhand der Ausführungsvorschriften über die Vermessung von Gebäuden (AV Gebäudevermessung) zu erläutern, sowie konkrete Aussagen zu treffen, wie eine Gebäudevermessung im Land Berlin mit dem terrestrischen Laserscanner im Liegenschaftskataster nachgewiesen werden kann. Desweiteren soll aufgezeigt werden, ob sich unter Betrachtung wirtschaftlicher Gesichtspunkte eine Gebäudevermessung mit der Messmethode des terrestrischen Laserscanners rentiert.

Einleitend wird in Kapitel 2 ein geschichtlicher Rückblick auf die Entwicklung der Gebäudevermessung vom Jahr 1871 bis in die heutige Zeit gegeben.

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Weiterführend wird ein besonderer Augenmerk auf die Änderung der Aufnahmetechnik durch die Einführung des elektrooptischen Tachymeters bei der Gebäudevermessung gelegt, welches das zuvor angewandte Orthogonalverfahren durch das weitaus effizientere Polarverfahren ersetzte.

Im Anschluss wird in Kapitel 3 der Laserscanner beschrieben und näher in seiner Funktionsweise betrachtet. Insbesondere werden hier die unterschiedlichen Baugruppen und die Funktionsweise eines terrestrischen Laserscanners (TLS) beschrieben, da dieser am häufigsten im Vermessungswesen zum Einsatz kommt. In Kapitel 4 wird anhand der Ausführungsvorschriften über die Vermessung von Gebäuden (AV Gebäudevermessung) untersucht, inwiefern der Nachweis der Gebäude im Land Berlin mit dem Laserscanner erfolgen kann. Hierbei wird spezifisch auf den Abschnitt "Vermessung" eingegangen und insbesondere betrachtet, wie der Anschluss an das Lagebezugssystem von Berlin zu realisieren ist und das vorgeschriebene doppelte Aufmaß mit dem Laserscanner ermöglicht werden kann. Im weiteren Verlauf wird die Messgenauigkeit des Laserscanners in Bezug auf die angegebenen Fehlergrenzen der AV Gebäudevermessung betrachtet. Anhand der Ergebnisse der Software Scantra und Scalypso wird erläutert, wie die Vermessungsschriften der Gebäudevermessung mit dem Laserscanner im Liegenschaftskataster abzugeben sind. Anschließend wird in Kapitel 5 ein praktisches Beispiel einer Gebäudevermessung einer Wohnanlage in Berlin-Köpenick beschrieben, welches mit einem terrestrischen Laserscanner vermessen und mit verschiedenen Software-Produkten ausgewertet wurde. Weiterführend werden die ermittelten Koordinaten des Laserscanners mit den der bereits durchgeführten Gebäudevermessung mit dem Tachymeter verglichen, um eine Aussage über die Genauigkeit der Gebäudepunktkoordinaten treffen zu können. Anschließend wird eine tabellarische Gegenüberstellung beider Gebäudevermessungen bezüglich des Zeitmanagements aufgestellt.

Zuletzt umfasst das Kapitel 6 den Sachverhalt der Wirtschaftlichkeit. Hierbei wird ein Kosten-Nutzenvergleich aufgestellt, welcher die Anschaffungskosten der Messinstrumente für den terrestrischen Laserscanner und für das Tachymeter und die zu benötigte Software für die Auswertung einer Gebäudevermessung umfasst.

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Folglich werden die Effizienz beider Gebäudemessverfahren dargelegt und hinsichtlich der Einsatzmöglichkeiten des Personals analysiert. Infolgedessen wird ein besonderer Wert in der Wirtschaftlichkeit der Gebäudevermessung auf die Nachhaltigkeit mit dem Laserscanner gelegt, die sich vor allem auf die geforderten 3D-Gebäudemodelle des BIM, die kommenden LoD der AdV und die INSPIRE-Richtlinie stützt.

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2 Geschichtlicher

Rückblick

Einleitend wird in den nachfolgenden Abschnitten ein Rückblick auf die Entwicklung der Gebäudevermessung in Berlin gegeben. Desweiteren wird auf die Änderung der Aufnahmetechnik durch die Entwicklung der elektrooptischen Tachymeter eingegangen, mit welchem das zuvor angewandte Orthogonalverfahren durch das weitaus effizientere Polarverfahren ersetzt wurde.

2.1 Entwicklung der Gebäudevermessung im Land Berlin

Die Stadt Berlin war im Mittelalter das Zentrum der Mark Brandenburg und ab 1871 die Haupt- und Residenzstadt des Königreichs Preußen und des Deutschen Reuches. Durch das Gesetz über die Bildung einer neuen Stadtgemeinde vom 27. April 1920 (Preuß. GS Nr. 19S. 123) wurde das Gebiet der Stadtgemeinde Berlin neu festgelegt (siehe Abbildung 1).

Mit Beginn der Herrschaft von König Wilhelm I wurde im Jahre 1861 über das Königreich Preußen das Versprechen des Königs eingelöst, die Steuerprivilegien des Adels aufzuheben und die geforderte Grundsteuerreform zu verwirklichen. Am 21. Mai 1861wurden folgende drei Gesetze erlassen1:

• Gesetz, betreffend die anderweite Regelung der Grundsteuer (Preuß. GS S.253),

• Gesetz, betreffend die Einführung einer allgemeinen Gebäudesteuer (Preuß. GS S.317),

• Gesetz, betreffend die für die Aufhebung der Grundsteuer-Befreiungen und Bevorzugungen zu gewährende Entschädigung (Preuß. GS S.327).

Auf Grundlage dieser Gesetze wurde das Grundsteuer- und Gebäudesteuerkataster für Parzellen (heute: Flurstücke) und Gebäude in dreieinhalb Jahren errichtet. Ab dem 01. Januar 1865 wurde die Grund- und Gebäudesteuer von den neu gebildeten Katasterämtern erhoben. Wegen des enormen Zeitdrucks war es nicht möglich, eine komplette Neuvermessung durchzuführen. Daher wurden vorhandene Karten kopiert und durch einen Feldvergleich aktualisiert.

1

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In bebauten Gebieten, wie beispielsweise Berlin, wurde für ein Großteil der bebauten Grundstücke einschließlich ihrer Hofräume und Hausgärten die Gebäudesteuer erhoben. Durch die Gebäudesteuererhebung war es notwendig, die Gebäude zu vermessen und eine Steuer je nach berechneter Gebäudefläche zu ermitteln. Aus dem jährlichen Nutzungswert ermittelt sich der Jahresbetrag der Steuer2. Die Ergebnisse wurden in der Gebäudesteuerrolle festgehalten, welche als Nachweis der einzelnen Gebäude fungierten.

Mit dem Erlass des "Preußischen Fluchtliniengesetzes" vom 2. Juli 1875 (Preuß. GS S.561), der Instruktion zur Neuvermessung der Stadt Berlin vom 6. März 1877, sowie mit der Erneuerung des Baupolizeirechtes in Form der Berliner "Baupolizeiordnung", wurden die katasterrechtlichen Regelungen für die Stadt Berlin angepasst. Neben der Erstellung eines Stadtplanes und der Messung eines Höhennetzes kam es zu einer flächendeckenden Gebäudevermessung. Die Ergebnisse der topografischen Aufnahme des Gebäudeumrisses wurden in einem Stückvermessungshandriss dargestellt, um Abstandsmaße zur Straßen- und Baufluchtlinie zu erhalten.

2

vgl. Brands, Gradtke-Hanzasch & Olschewski 2001, S. 53

Abbildung 1: Karte von Groß-Berlin und Klein-Berlin (gelb umrandet) (Dörrbecker 2009)

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In der Anweisung VIII für "das Verfahren der Erneuerung der Karten und Bücher des Grundsteuerkatasters" vom 25. Oktober 1881 sind für Gebäude nach § 62 abs. 1 die "[...] Fundamentlinien als maßgebend anzusehen [...]" 3 . Desweiteren müssen aufsteigende Wände mit aufgenommen und zwei zusammenhängende Gebäude je für sich aufgemessen werden. In der Anweisung II über "das Verfahren der Durchführung von Fortschreibungsvermessungen" vom 21. Februar 1896 wurde nach §14 Nr. 4 festgelegt, dass bei der Ausmessung von Gebäuden möglichst die Verlängerungen der Fundamentlinien in das Liniennetz einzubinden sind und ihre ganze Länge gemessen werden muss. Wenn dies nicht möglich ist, müssen die Gebäudepunkte durch rechtwinklige Abstände gemessen werden4. Die Anweisung II von 1920 und 1939 haben in Bezug auf die Gebäudevermessung keine Veränderungen mit sich gebracht. Mit dem "Reichs-Fortführungserlass" vom 30. September 1940 ist "[...] das Reichskataster [...] durch Erfassung aller Veränderungen an den eingetragenen Liegenschaften (Grundstücken und Gebäuden) und durch Übernahme von Berichtigungen fortzuführen"5. Die Fortführung der Gebäudesteuerrolle trat mit dem "Preußischen Fortführungserlass" vom 01. November 1941außer Kraft6.

Mit dem Reichskataster wurde das Ziel verfolgt, ein möglichst einheitliches Liegenschaftskataster im gesamten deutschen Raum aufzustellen7. Im Sinne des Reichskatasters sind die Gebäude Bestandteil der Liegenschaften.

Mit Ende des Zweiten Weltkrieges entwickelte sich das Liegenschaftskataster in Berlin (West) und in Ostberlin (Hauptstadt der DDR) unterschiedlich.

In der DDR war das oberste Ziel die Erfassung und Registrierung der landwirtschaftlichen Flächen im Wirtschaftsflächenkataster zur Maximierung der landwirtschaftlichen Erträge. Mit der "Fortführungsanleitung für das Vermessungs- und Katasterwesen" vom 01. November 1952, beruhend auf der Grundlage des Fortführungserlasses des Reichskatasters, wurde das Einheitskataster für die DDR

geschaffen. 3 Wittstock 2001, S. 139 4 vgl. Wittstock 2001, S. 151 5 Wittstock 2001, S. 219 6 vgl. Wittstock 2001, S. 221 7 vgl. Greve 1997, S.118

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Nach der Fortführungsanleitung vom 01. November 1952 und der Ordnung Nr. 112/82 über das "Verfahren der Fortführungsvermessung und Übernahme der Vermessungsergebnisse in die Liegenschaftsdokumentation" vom 20. August 1982, erfolgte die Vermessung von Gebäuden nach dem Fortführungsgrundsatz.

In der Bundesrepublik Deutschland hatten die Bundesländer nach Artikel 72 GG die Gesetzgebungszuständigkeit für das amtliche Vermessungswesen, um das noch gültige "Gesetz, betreffend der Neuordnung des Vermessungswesens" vom 3. Juli 1934 abzulösen.

Mit dem Inkrafttreten des Gesetzes über das Vermessungswesen in Berlin (VermGBln) vom 8. April 1974 (GVBl. S. 806) wurde das als Landesrecht weitergeltende Gesetz, betreffend die Neuordnung des Vermessungswesens vom 03. Juli 1934 (RGBl. I S. 34), am 01. Juli 1974 aufgehoben. Der §1 des VermGBln beschreibt die öffentlichen Aufgaben des amtlichen Vermessungswesens:

"Die Landesvermessung, die Führung des Liegenschaftskatasters [...]8"

Das Liegenschaftskataster wird gemäß § 19 Abs. 1 VermGBln durch Eintragungen von Veränderungen in Verzeichnissen und die Flurkarte fortgeführt. Nach §19 Abs. 2 VermGBln sind neuerrichtete Gebäude und im Grundriss veränderte Gebäude zur Fortführung des Liegenschaftskatasters durch eine Gebäudevermessung zu erfassen. Durch das VermGBln wurden die Grundstücks- oder Gebäudeeigentümer verpflichtet, die nach dem 01. Juli 1974 errichteten Gebäude oder im Grundriss veränderten Gebäude auf ihre Kosten vermessen zu lassen. Die Vorschrift über die Gebäudevermessung wurde im Jahre 1978 mit der "Ausführungsvorschrift über die Einmessung -Vermessung- von Gebäuden für die Fortführung des Liegenschaftskatasters" (kurz AV Gebäudevermessung) veröffentlicht.

Durch diese Vermessungspflicht wird dem/der Grundstücks- oder Gebäudeeigentümer/in auferlegt, die zuständige Behörde zu benachrichtigen, sobald "[...] das Gebäude oder die bauliche Veränderung so weit fertiggestellt ist, dass sich der Gebäudegrundriss im Bezug auf die Darstellung in der Flurkarte nicht mehr wesentlich ändert"9. 8 VermGBln §1, 8. April 1974 9 AV Gebäudevermessung 2007, Nr.1.2 Abs.1

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Mit dem Einigungsvertrag vom 3. Oktober 1990 (BGBL. 2 Nr. 35) waren die Rechts- und Verwaltungsvorschriften des amtlichen Vermessungswesens im gesamten Land Berlin anzuwenden. Die AV Gebäudevermessung wurde überarbeitet und trat am 8. Mai 2007 in Kraft.

2.2 Einführung der elektrooptischen Tachymeter

Vor der Zeit der elektrooptischen Tachymeter war das Orthogonalverfahren die Standardmessmethode im Vermessungswesen, welche insbesondere bei der Katastervermessung angewandt wurde10. Für den Einsatz des schon bekannten Polarverfahrens fehlte es zu dieser Zeit jedoch noch an technischen Mitteln, um das Verfahren praktisch umzusetzen. Ebenfalls ergab sich ein deutlicher Mehraufwand bei der Berechnung von Polarkoordinaten und der späteren Kartierung.

Um Gebäudepunkte nach dem Orthogonalverfahren lagemäßig zu bestimmen, wurde mit Hilfe von Fluchtstäben, Winkelprismen und Messketten eine Messungslinie zwischen zwei Messpunkten hergestellt, von der aus rechtwinklig die Gebäudepunkte (Ordinatenmaße) auf die Messungslinie aufgewinkelt und die Abszissenmaße bestimmt wurden (siehe Abbildung 2 und 3). Für eine präzisere Streckenmessung kam später die Handrolle zum Einsatz.

Der Beginn der elektrooptischen Entfernungsmessung begann im Jahre 1971. In diesem Jahr standen die ersten Tachymeter der Firmen "ZEISS Oberkochen" und "Wild Heerburgg", welche die Strecken- und Winkelmessung in einem Gerät zusammenführten zur Verfügung. Die Firma ZEISS entwickelte zugleich zwei Tachymeter, das "SM11" und "RegElta14". Die Firma Wild brachte mit dem "Distomat DI 10" ein vergleichbares Instrument auf den Markt.

10

vgl. Unbekannt , Orthogonal- und Einbindeverfahren, 2016

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Breite Bekanntschaft erfuhren die Tachymeter erst während und nach den Olympischen Spielen 1972 in München. Hier kamen sie erstmals als Weitenmesser zum Einsatz. Die ersten Tachymeter waren in den Anschaffungskosten sehr teuer. Trotz der hohen Kosten überwiegten die Vorteile schnell, die sich durch das Polarverfahren ergaben, und die Zeit des Orthogonalverfahrens war fast vorbei.

Das neue Messverfahren und die steigende Genauigkeit durch den Einsatz des Tachymeters führte mit dazu, dass sich auch Ausführungsvorschriften geändert wurden11.

3 Laserscanner

Mit dem Begriff Laserscanner wird ein Vermessungsinstrument bezeichnet, welches aus einer Kombination von einem elektronischen Distanzmessgerät, einem mechanischem Laserablenksystem und einer Steuerung besteht. Der Laserscanner dient zur flächenhaften Objekterfassung seiner Umgebung. Hierbei werden jedem Messpunkt eine Polarkoordinate, bestehend aus einer Distanz und zwei Winkeln, zugeordnet und später in dreidimensionale kartesische Koordinaten (x,y,z) umgewandelt. Zusätzlich wird zu jedem Entfernungswert die Intensität der reflektierenden Signale miterfasst, diese dient der visuellen Darstellung des Objektes als Grauwertbild12. Grundsätzlich werden Laserscanner in drei Gerätetypen aufgeteilt, in die terrestrischen Laserscanner (TLS), Mobile-Mapping-Systeme (MMS) und die Airborn-Laserscanning-Systeme (ALS). In diesem Kapitel werden speziell die Grundlagen des terrestrischen Laserscanners näher erläutert.

Abbildung 4: Terretrische Laserscanner: Z+F Imager 5010X (links); Leica ScanStation P20 (Mitte-links); trimble CX (Mitte-rechts); Faro Focus 3D (rechts) (Jeschky 2015, S. 13)

11

vgl.Kretsche, Liebig 2012, S. 306

12

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3.1 Einführung der Laserscanner

Die Entwicklung des Laserscanners begann mit der Einführung des Lasers in den 1960er Jahren. Das erste Messsystem, welches mit Lasertechnik ausgestattet war, nannte sich LiDAR (Light Detection and Ranging). Das System funktionierte ähnlich wie ein Radar; hierbei besteht der Unterschied darin, dass statt Radiowellen Laserstrahlen für die Abtastung eingesetzt wurden.

In der Vermessung wurden die LiDAR-Systeme in den 1980er und 1990er Jahren für die Erstellung von Höhenprofilen und flächendeckende Erfassung von Oberflächenmodellen eingesetzt. Hierfür wurden die Systeme in Flugzeugen oder Helikoptern eingebaut.

Laserscanner, wie sie heute in der Vermessung verwendet werden, gibt es erst seit Ende der 1990er Jahre. Die Firma Cyra machte sich durch die Entwicklung und den Verkauf des ersten Laserscanners "Cyrax 2400" einen Namen, bis sie 2005 von Leica Geosystems aufgekauft wurde.

Heutzutage vertreibt jeder namenhafte Hersteller für Vermessungsinstrumente alle Arten von Laserscannern13.

3.2 Terrestrische Laserscanner (TLS)

Terrestrische Laserscanner sind Messsysteme, welche fest auf einem Stativ oder einer anderen Halterung aufgebaut sind, um die Umgebung sphärisch zu erfassen. Mit ihrem EDM-System können sie bis zu 1 Millionen Entfernungswerte pro Sekunde mit einer Genauigkeit von bis zu 0,1 mm bestimmen. Der für die Messung notwendige Laser wird von einer Ablenkeinheit, bestehend aus zwei Motoren und Winkelmessern (Endcoder), einem Drehspiegel und einem Gehäuse, schnell und hochpräzise in zwei Richtungen abgelenkt. Die beiden Motoren sorgen zum einen dafür, dass das Gerät um seine Stehachse langsam gedreht wird und zum anderen, dass der Drehspiegel mit hoher Geschwindigkeit rotiert, sodass der Laserstrahl kreisförmig in einer Ebene abgelenkt werden kann. Durch die beiden Endcoder wird der Elevationswinkel (Bereich von 0° - 360°) und der Azimutwinkel , der die horizontale Drehbewegung angibt, bestimmt (siehe Abbildung 5) 14.

13

vgl. Fritsche, Punktwolken und was dann? , S.3

14

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Matteo Rausch

Erfassung von Gebäuden mittels 3

3.2.1 Bauarten

Terrestrische Laserscanne Scanner, Kamera-Scanner Scanner zeichnen sich durc Scan erfasst. Eingeschrän (Instrumentenbasis) des jew

Tabelle 1: Ve Hersteller Modell Leica Geosystems Scanstation P20 Trimble Trimble CX Zöller + Fröhlich Z+F Imager 5010X Faro Photon 120

Abbildung 5: Funktionsprinzip ein

Bachelorarbeit

3D-Laserscanner und deren Nachweis im Liegenschaft

er lassen sich in drei Bauformen einte r, sowie Hybrid-Scanner (siehe Abbild ch ihr Gesichtsfeld aus, das die gesamte nkt wird der Scan nur durch das eigene

weiligen Panorama-Scanners.

ergleich terrestrischer Laserscanner namhafter Her (Jeschky 2015, S. 14) Distanzmess-verfahren Reichweite Gena 3D Po Waveform Digitising 120m 3mm Wavepulse 80m 7,3mm Phasenmessung 187m < 3mm Hypermodulation 120m 7,8mm

nes terrestrischen Laserscanners: Aufbau (links); P (Mettenleiter et al. 2015, S. 14)

tskataster im Land Berlin

eilen, in Panorama- ung 6). Panorama-Umgebung als 360° e vertikale Sichtfeld steller uigkeit osition Max. Scanrate (Pkt/Sek) (50m) 1 000 000 m (50m) 54 000 m (50m) 1 016 027 m (50m) 976 000 Profilerzeugung (rechts)

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Ein Kamera-Scanner besitzt ein begrenztes Gesichtsfeld. Eine 360°- Drehung ist nicht möglich, sodass dieser immer direkt auf das zu erfassende Objekt auszurichten ist. Ähnlich wie bei einem Kamera-Scanner ist auch bei einem Hybrid-Scanner das Gesichtsfeld, bedingt durch seine Bauart, eingeschränkt. Die Einschränkung beeinträchtigt den Öffnungswinkel der Scanner, beispielsweise 80°. Eine 360°- Drehung ist allerdings möglich.

3.2.2 Distanzmessung

Die Entfernung si wird je nach Bauart und Anwendung des Laserscanners durch drei unterschiedliche Messverfahren bestimmt. Bei den terrestrischen Laserscannern wird das Phasenvergleichs- und Impulslaufzeitverfahren genutzt, eine Kombination aus beiden Verfahren ermöglicht die Pulse-Wave-Technik (Wavefront). Im Nahbereich hingegen kommt das hochgenaue Triangulationsverfahren zum Einsatz.

Im Folgenden wird auf das Phasenvergleichs- und Impulslaufzeitverfahren näher eingegangen.

Beim Phasenvergleichsverfahren werden vom Laserscanner kontinuierlich

Trägerwellen mit unterschiedlicher Wellenlänge ausgesandt. Diese Trägerwellen werden anschließend miteinander verglichen (siehe Abbildung 7). Über die Phasenverschiebung wird die Wegstrecke ermittelt, die der Lichtstrahl zurückgelegt hat. Der Empfänger kann nur die Phasendifferenz messen. Damit ist zunächst nur das Reststück der Trägerwelle bekannt, nicht aber die Anzahl der vollen Wellenlängen n15.

15

vgl. Kahmen 2006, S.151ff.

Abbildung 6: Abbildung 6: Terrestrische Laserscanner: Panorama-Scanner (links), Hybrid-Scanner (Mitte), Kamera-Scanner (rechts) (Witte & Sparla 2015, S. 211)

(21)

Die Distanz ergibt sich aus der doppelten Wegstrecke 2Si.

JK@ E ) 5 D 8 6 5

) E -!$0)#.%) !3 8 E !././-!&!5 E !''!)')#!

Die Distanz ist eindeutig bestimmbar, wenn sie nicht größer als die halbe Wellenlänge ist. Bei dem Phasenvergleichsverfahren ist das Spektrum der Genauigkeit begrenzt, dieses beträgt etwa /4000 bis /8000. Um Distanzen mit hoher Genauigkeit eindeutig bestimmen zu können, muss der Messvorgang in einzelne Schritte mit unterschiedlichen Wellenlängen durchgeführt werden. Die Messung mit der kleinsten Wellenlänge bezeichnet man als Feinmessung, die mit der größten Wellenlänge als Grobmessung. Die Grobmessung liefert den Eindeutigkeitsbereich der Distanz, eine typische Wellenlänge liegt hier bei 160 m. Die Feinmessung erhöht die Genauigkeit. Arbeitet das Gerät mit einer Wellenlänge von beispielsweise 10 m und hat der Phasenmesser eine Genauigkeit von /4000, so wird das Reststück mit einer Genauigkeit von 2,5 mm bestimmt. Bei einer Genauigkeit von /8000 wird das Reststück mit einer Genauigkeit von 1,25 mm ermittelt16.

16

vgl. Zeinzinger 2013, S.9ff.

(22)

Beim Impulslaufzeitverfahren wird die Entfernung (si) über die Ausbreitungsgeschwindigkeit (c) und Laufzeit (t) bestimmt, die der ausgesendete Lichtimpuls des Lasermesssystems benötigt, um das vom Objekt reflektierende Signal wieder zu empfangen (siehe Abbildung 8)17.

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Um ein präzises Messergebnis zu erhalten, muss die Genauigkeit der Fortpflanzungsgeschwindigkeit (c0) des Lasers und die Laufzeit des Impulses bekannt sein. Die Fortpflanzungsgeschwindigkeit wurde als universelle Naturkonstante mit einer genauen Messung im Vakuum auf c0 = 299 7924 58 m/s festgelegt.

Erst seit wenigen Jahren ermöglicht das Impulslaufzeitverfahren eine hohe Genauigkeit bei der Berechnung der Laufzeit, aus diesem Grund hat sich das Phasenvergleichsverfahren in der Entwicklung der Vermessungsinstrumente durchgesetzt.

17

vgl. Mettenleiter et al. 2015, S.6

(23)

3.2.3 Winkelmessung

Die Winkelmessung eines terrestrischen Laserscanners erfolgt, wie bei einem Tachymeter, durch die Rotation des vertikalen- und horizontalen Ablenksystems. Die Änderung des Winkels wird mit einem Endcoder, der sich an der Rotationsachse befindet, bestimmt (siehe Abbildung 9). Der Teilkreis des Endcoders besteht aus Glas mit radialen unbezifferten Strichlinien. Die somit dargestellte Folge von Hell-Dunkel-Feldern wird mit einem Lesekopf und Sensor bei einer Rotation gezählt. Die momentane Winkelstellung des Rotors ergibt sich aus der Anzahl der gezählten Striche. Dies ist möglich, da die Gesamtzahl der Striche auf dem Teilkreis und der Nullpunkt, gekennzeichnet durch einen im Radius verlängerten Strich, bekannt sind. Die Striche sind für das menschliche Auge nicht sichtbar. Die Winkelgenauigkeit ist maßgeblich von der Güte des Teilkreises abhängig, sowie von der elektrischen Interpolationsmethode18.

18

vgl. Mettenleiter et al. 2015, S.19

(24)

4 Die Gebäudevermessung als Unterlage für die Fortführung des

Liegenschaftskatasters im Land Berlin

In diesem Kapitel werden relevante Punkte der Gebäudevermessung mittels terrestrischen Laserscanner anhand der im Land Berlin geltenden „Ausführungsvorschrift über die Vermessung von Gebäuden“ (AV Gebäudevermessung) behandelt.

4.1 Gebäudevermessung

Die Nummer 2 der AV Gebäudevermessung beinhaltet die Vermessung von Gebäuden im Land Berlin.

In Nummer 2.1 Absatz 1 werden die bei einer Gebäudevermessung zu erfassung Angaben aufgelistet:

(a) die Lage des Gebäudes, (b) die Zahl der Geschosse, (c) die Gebäudenutzung und

(d) die tatsächliche Nutzung des Flurstücks, auf dem das zu vermessende Gebäude steht und der benachbarten Flurstücke19.

Der Buchstabe (a), die Ermittlung der Lage eines Gebäudes, wird klassisch mittels Tachymeter bestimmt. Eine Lösung, wie dies mittels Laserscanner erfolgen kann, wird unter Punkt 4.3 behandelt.

4.1.1 Lagebezugsystem Berlin

Das amtliche Lagebezugssystem ETRS89/UTM von Berlin besteht auf den SAPOS® -Referenzstationssystem und den geodätischen Grundnetzpunkten (siehe Abbildung 10). Vor der Einführung von ETRS89/UTM war das erneuerte Lagefestpunktfeld Soldner-Berlin (Soldner - Müggelberge-Netz88) das amtliche Lagebezugsystem. Das geodätische Datum war das Bessel-Ellipsoid mit dem Zentralpunkt Rauenberg. Auch nach der Einführung von ETRS/UTM wird in teilweise Berlin noch im Soldner-System gemessen.

19

(25)

Der Nachteil, der sich für Berlin durch ETRS89/UTM ergibt, ist, dass Projektionsverzerrungen der Strecken und Flächen immer mit berücksichtigt werden müssen. Alle anderen Bundesländer verwendeten schon vor der Einführung von ETRS89/UTM das Gauß-Krüger-System, in dem immer Projektionsverzerrungen mit berücksichtigt werden20.

20

vgl.Rosenthal, S. 12

Abbildung 10: Übersichtskarte von Berlin über die geodätischen Grundnetzpunkte (GGP) und die nachgeordneten Raumfestpunkte(REP) (Hardel 2010, S. 38)

(26)

4.1.2 Anschluss an das Lagebezugssystem mittels terrestrischem Laserscanning (TLS)

Die Nummer 2.3 der AV Gebäudevermessung befasst sich mit der Thematik der Aufmessung, also mit der Ermittlung der Lage eines Gebäudes.

„Der Gebäudegrundriss ist im Lagebezugssystem zu bestimmen. Die Aufmessung muss eine sachgemäße Darstellung des Gebäudegrundrisses in der Flurkarte ermöglichen"21.

Um einen kontrollierten Anschluss an das Lagebezugssystem von Berlin zu gewährleisten, muss man sich über mindestens drei temporäre Anschlusspunkte stationieren 22.

Die temporären Anschlusspunkte sind durch SAPOS®-Messung mittels GNSS-Empfänger herzustellen. Damit die Anschlusspunkte für die Messung verwendet werden können, müssen die Punkte „[...] durch mindestens zwei voneinander unabhängige Messungen bestimmt werden, deren Ergebnisse zur Bestimmung der Koordinaten der temporären Anschlusspunkte sind arithmetisch zu mitteln [sind]“23. Zwischen beiden Sessions sollte ein Zeitunterschied von einer halben Stunde liegen, sodass sich die Geometrie der Satelliten geändert hat. Jede Session besteht aus mindestens drei Messungen, zwischen denen man sich immer wieder neu in das SAPOS®-Netz initialisieren muss. Die spätere Dokumentation der Echtzeit-Messung erfolgt in dem „Protokoll für hoheitliche GNSS Vermessungen mit SAPOS® in Berlin"24. Für einen Anschluss an das Lagebezugssystem mit dem Laserscanner müssen mindestens drei Anschlusspunkte, in Form von georeferenzierten Targets, vorhanden sein. Diese müssen nicht, wie bei einer tachymetrischen Messung von einem Standpunkt aus sichtbar sein, sondern können auf mehrere Standpunkte verteilt werden, solange sich mehrere identische Punkte oder Ebenen in zwei benachbarten Scans befinden. 21 AV Gebäudevermessung Nr.2.3 Abs.1 22 vgl. AV SAPOS Nr.4 Abs.2 23 AV SAPOS Nr.4 Abs.1 24 AV SAPOS Nr.5 Abs.1

(27)

Matteo Rausch

Damit eine Georeferenzie Laserscanner identifizierba Besonders geeignet sind h Höhe der Targets zu der Z-Besteht die Möglichkeit Anschlusspunkte an das L oder keinen GNSS-Emp Gebäudefassade angebrac scannenden Bereich frei au werden (siehe Abbildung 11

4.1.3 Doppeltes polares A

Damit eine Gebäudeverme wird, ist es nach AV Gebäu

„die Bestimmungsm Messung zu prüfen [

Bei der Messung mittels T zweite unabhängige Mess Messung mittels Laserscan

25

AV Gebäudevermessung, Nr.2.3 Abbildung11: Tilt and turn T

Bachelorarbeit

erung möglich wird, sind auf den Ans are Targets mit einem Stativ oder Prism ier "tilt and turn Targets" oder Kugeltarge Koordinate addiert werden.

nicht, sich über mit GNSS bes Lagebezugssystem anzuschließen, sei es fang, so können "black and white cht oder "tilt and turn Targets", sowie ufgebaut und mit dem Tachymeter koord 1).

Aufmaß mittels terrestrischem Lasersc

essung in Berlin in das Liegenschaftska devermessung erforderlich, dass

aße [...] durch Sicherungsmaße oder sind] [...]"25.

Tachymeter wird diese Vorschrift einge ung durchgeführt oder in zwei Lagen g nner bietet ebenfalls diese zwei Möglichke

Abs.5

Target (links), Kugeltarget (Mitte), black and white T

schlusspunkten vom enstab aufzubauen. ets. Später muss die

stimmte temporäre s wegen schlechten Targets" an die Kugeltargets im zu dinatenmäßig erfasst canning (TLS) ataster übernommen eine zweite

ehalten, indem eine gemessen wird. Die eiten.

(28)

Für eine unabhängige zweite Messung wird jeder Scan von jedem Standpunkt zweimal indiziert oder die Standpunkte so gewählt, dass sie sich immer zu einen bestimmten Teil überlappen (siehe Abbildung 12). Bei diesem Verfahren ergibt sich durch die doppelte Messzeit allerdings ein deutlich erhöhter Zeitaufwand, der sich bei sehr großen Projekten mit vielen Standpunkten und höherer Auflösung schnell summieren kann.

Beispielrechnung:

Bei einer Messzeit von 3:22 min für jeden Scan und zehn Standpunkten muss statt einer halben Stunde eine Messzeit von einer Stunde veranschlagt werden.

Wirtschaftlich bedeutet diese Variante einen um 100% gesteigerten Zeitaufwand.

Die nächste Methode wäre die Messung in zwei Lagen. Hierbei wird der Azimutwinkel 1, der Elevationswinkel 1 und die Distanz Si1 vom Laserscanner zu einem Punkt betrachtet und mit den sich aus der zweiten Messung ergebenden Werte 2, 2 und Si2 verglichen.

(29)

Die Messung in zwei Lagen mit einem terrestrische Laserscanner erfolgt durch den horizontalen Winkelbereich einer Messung von 0° bis 360°. Bei einer Drehung ab 180° erfasst der Laserstrahl alle Objektpunkte ein zweites Mal26.

Die letzte Methode nutzt das Potential des Laserscanners optimal aus. Eine Punktwolke, die aus mehreren Millionen Punkten erzeugt wird, lässt die Frage offen, ob eine zweite unabhängige Messung oder eine Messung in zwei Lagen notwendig ist. Die Möglichkeit, eine Scanauswahl treffen zu können, sowie nur einen definierten Bereich zu scannen, zeigt die Vorteile auf, die bei einer Gebäudevermessung mittels Laserscanner genutzt werden sollten.

4.2 Grenzwerte für die Lageabweichung polar bestimmter Gebäudepunkte

Welche Grenzwerte bei der Gebäudevermessung zulässig sind, enthält die AV Gebäudevermessung in der Anlage 1 Nummer 1 und 2.

Für doppelt polar bestimmte Gebäudepunkte liegt der Grenzwert für die Lageabweichung bei 4 cm und für doppelt berechnete Gebäudepunkte bei 6 cm27.

Je nach Auswertungsmethode müssen die unterschiedlichen Lageabweichungen berücksichtigt werden (siehe Kapitel 4.3.1).

4.2.1 3D - Messgenauigkeit

Wie bei fast allen Messinstrumenten ist die Genauigkeitsangabe des Herstellers nur relativ zusehen. Es bleibt immer ein zufälliger Anteil übrig, der als Restfehler den resultierenden Gesamtfehler mit beeinflusst. Der Restfehler lässt sich durch eine Kalibrierung bestimmen. Die Genauigkeitsangabe im Datenblatt berücksichtigt nur die Fehler, die nicht komprimiert werden können und am Ende den 3D - Gesamtfehler eines Pixels ergeben. Die größte Auswirkung haben hierbei der EDM - Fehler und Winkelfehler. Der EDM - Fehler ergibt sich aus dem Nullpunktfehler (engl.: offset), dem Linearitätsfehler (engl.: accuracy) und dem Entfernungsrauschen (engl.: precison). Der Nullpunktfehler ergibt sich aus der Signallaufzeit im EDM und der gemessenen Entfernung. 26 vgl. Mettenleiter et al. 2015, S. 63 27 AV Gebäudevermessung, Anlage 1, Nr.2 u. 3

(30)

Durch einen Soll-Ist-Vergleich im Gerät wird dieser Fehler eliminiert und beeinflusst dadurch nicht die Genauigkeit. Der Linearitätsfehler ist der senkrechte Abstand einer 45° linear verlaufenden Soll-Referenzentfernung. Er wird durch ein mathematisches Modell bei der Messung mit beachtet. Gewisse zufällige Variationen lassen sich allerdings nicht korrigieren. Das Entfernungsrauschen trägt den größten Teil zu den Restfehlern bei. Es ist abhängig von der Entfernung zum Objekt und der Objektbeschaffenheit, da es sich auf die Intensität des reflektierenden Laserimpulses stützt. Ebenfalls wichtig ist die Messrate, die angibt wie viele Messungen pro Sekunde erfolgen sollen. Bei einem modernen Laserscanner beträgt diese ca. 1 000 000 Messungen pro Sekunde. Daraus ergibt sich, dass das Entfernungsrauschen von der Messzeit eines Scans abhängig ist.

Faustregeln für die Geräteeinstellungen am Scanner:

Mit erhöhter Auflösung zu scannen, bedeutet eine doppelte Messrate und ein 1,4-faches Distanzrauschen. Wird die Qualität um eine Stufe gehoben, ergibt sich die halbe Messrate und so ein 0,7-faches Distanzrauschen28.

Der Winkelfehler (engl.: angular error) ergibt sich aus der Summe der Fehler des mechanischen Ablenksystems und der beiden Winkelmesser (Endcoder). Die nichtlineare Funktion des Winkelfehlers ergibt sich aus dem Azimutwinkel und dem Elevationswinkel. Bei zunehmender Entfernung zum Messobjekt wird der Fehler größer29.

Der 3D-Gesamtfehler lässt sich mit folgernder Formel abschätzen:

JK;?AE FH@ I:D H@ BI:DH=CI:D H<I: @ E %./)4J(K=C E %)!-%//."!$'!-J((K< E %./)4-0.$!) E %)&!'"!$'!-4%(0/2%)&!'J(- K _B E %)&!'"!$'!-'!1/%*).2%)&!'J(- K 28 vgl. Mettenleiter et al. 2015, S. 66 29 vgl. Mettenleiter et al. 2015, S. 47ff.

(31)

Distanz Schwarz 14 % [rms] Grau 37% [rms] Weiß 80% [rms] 10 m 2,1 mm 2,0 mm 2,0 mm 25 m 4,5 mm 4,5 mm 4,5 mm 50 m 9,2 mm 8,8 mm 8,7 mm 100 m 22,3 mm 17,9 mm 17,9 mm

Tabelle 2: 3D-Gesamtfehler (RMS) des IMAGER 5010X (Einstellung: Auflösung=high, Qualität=normal) (aus Mettenleiter, et al. 2015, S. 59)

Genauigkeit vertikal 0,007° Genauigkeit horizontal 0,007°

Tabelle 3: Winkelgenauigkeit IMAGER 5010X (aus Zoller + Fröhlich IMAGER 5010X - Laser 2017 S.1)

Zu dem Gesamtfehler kommt zudem die Punktunsicherheit, auch 3D-Diskretisierungsunsicherheit genannt, hinzu. Diese entsteht dadurch, dass sich beim Laserscanner Punktlücken nicht vermeiden lassen, da jeder Punkt für sich diskret ist. Die Punktlücken werden hier mit einer Genauigkeit von ± 0,5 Pixeln (ein halber Winkelschritt) interpoliert30. Qualität, Auflösung Medium, 5000 Pixel High, 10 000 Pixel Super high, 20 000 Pixel Ultra high, 40 000 Pixel 10 m 6,3 mm rms 3,1 mm rms 1,6 mm rms 0,8 mmrms 25 m 15,7 mm rms 7,9 mm rms 3,9 mm rms 2,0 mm rms 50 m 31,4 mm rms 15,7 mm rms 7,9 mm rms 3,9 mm rms 100 m 62,8 mm rms 31,4 mm rms 15,7 mm rms 7,9 mm rms

Tabelle 4: 3D-Punktunsicherheit des IMAGER® 5010X bei verschiedenen Einstellungen (aus Mettenleiter, et al. 2015, S. 59)

30

(32)

Vergleicht man Tabelle 3 mit Tabelle 5 zeigt sich, dass die 3D-Punktunsicherheit grundsätzlich deutlich größer als der 3D-Gesamtfehler ausfällt. Die endgültige Genauigkeit erfolgt bei Laserscannern erst nach der Auswertung der Messdaten.

Da eine Gebäudevermessung nicht über einen Standpunkt mit dem Laserscanner durchzuführen ist, muss für die Punktgenauigkeit im Lagebezugssystem die gesamte Messung mit allen Standpunkten betrachtet werden. Hierbei spielt die Registrierung (siehe4.3.2) der einzelnen Scans eine wichtige Rolle. Die erreichte Punktgenauigkeit beträgt bei modernen TLS nach der Auswertung circa 1mm. Damit werden die Genauigkeitsanforderungen der AV Gebäudevermessung eingehalten.

4.3 Vermessungsschriften der Gebäudevermessung in Berlin

Die durchführende Vermessungsstelle hat der bezirklichen Vermessungsstelle die Vermessungsschriften und- unterlagen vollständig zu übergeben31. Hierzu zählen "[...] die Berechnung der Gebäudekoordinaten [...]"32und ein Koordinatenverzeichnis, das zusätzlich Informationen über das Koordinatensystem, den Bezirk und Ortsteil, den Straßennamen, das Objekt, den Gemarkungsnamen, die Flur- und Flurstücksnummer und Angaben über die Nachkommastellen enthält. Desweiteren muss "[...] die für die Fortführung der Grundrissdatei der ALK-Berlin benötigten digitalen Angaben im Format der EDBS oder eine grafische Darstellung (Maßstab 1 : 1000) der vermessenen Gebäude [...]"33 eingereicht werden. Ein häufig verwendetes Format ist das von der Firma Leica ausgegebene LQP-Format.

Bei den Belegen der Koordinatenberechnung ist darauf zu achten, dass "[...] die Ausgangswerte, die Berechnungsergebnisse, die Berechnungsart und die Abweichungen enthalten [sind]"34. Dies "[...] entfällt für Koordinaten, die direkt bei der örtlichen Vermessung berechnet worden sind"32. Um Rückschlüsse auf die Messung ziehen zu können, müssen der Messablauf und die Berechnungen nachvollziehbar übergeben werden. 31 vgl. AV Gebäudevermessung, Nr.4 Abs.1 32 AV Gebäudevermessung, Nr.3.3 Abs.1 pkt. a 33 AV Gebäudevermessung, Nr.3.3 Abs.1 pkt. b 34 AV Gebäudevermessung, Nr.3.3 Abs.3

(33)

Neben den technischen Belegen ist auch ein Vermessungsriss im Maßstab 1:1000 mit ergänzenden Belegen einzureichen. Ein Ergänzungsbeleg ist das "Protokoll für hoheitliche GNSS Vermessungen mit SAPOS® in Berlin" mit Auswertung der Daten des Leica Viva GS08 (nähere Informationen siehe Kapitel 5.4.1).

4.3.1 Ermittlung der Koordinaten der Gebäudepunkte

Bei der Auswertung einer Messung, die mit dem Laserscanner durchgeführt wurde, wird die Genauigkeit nicht für jeden einzelnen Punkt angegeben, sondern für eine Punktwolke, die aus mehreren Millionen Punkten gebildet wird. Die eigentliche Messung der Gebäudepunkte findet nicht am Ort der Messung statt, sondern erst bei der endgültig ausgewerteten Punktwolke.

Man befindet sich in einem georeferenzierten Raum aus Millionen von Punkten, in welchem der "Maus cursor" das eigentliche Messinstrument (z.B. des Tachymeter) ist. Wie in Kapitel 4.3 erwähnt, müssen die gemessenen Punkte anders als die berechneten Punkte, beispielsweise aus einer orthogonalen Berechnung, nachgewiesen werden.

Für die Ermittlung der Koordinaten der Gebäudepunkte gibt es zwei Varianten:

1. Die direkte Messung der Gebäudepunkte in der Punktwolke und 2. indirekte Messung der Gebäudepunkte

Bei der ersten Variante wird der Gebäudepunkt, beispielsweise mit der Software Scalypso, direkt in der Punktwolke bestimmt. Der Vorteil dieser Methode besteht darin, dass sehr schnell 3D-Koordinaten ermittelt werden können. Der Nachteil liegt darin, dass eine geringere Zuverlässigkeit aufgrund der Pixelgröße beim Heranzoomen der Punktwolke entstehen kann und Fehler unentdeckt bleiben. Grundsätzlich ist diese Methode vor allem bei eindeutigen Gebäudepunkten sicher anzuwenden. Bei größerer Distanz zum Gebäude muss eine bessere Geräteeinstellung verwendet werden, da ansonsten die Gebäudepunkte verpixeln.

Bei der indirekten Messung wird, wie in Kapitel 5.4.3.3 beschrieben, der Gebäudepunkt über den Schnitt zweier Linien (Gebäudewände) ermittelt. Die Koordinaten werden hierbei aus dem entstandenen Grundriss in der CAD-Software erzeugt. Der sich daraus ergebende Vorteil in dieser Variante ist, dass nicht nur ein Punkt für die erzeugte Koordinate steht, sondern mindestens vier Punkte.

(34)

Mindestens zwei Punkte au zuverlässiger sowie kontro besser für die Ermittlung de Eine Kombination aus beid gelten die Genauigkeitsanf die indirekte Bestimmung d Der Beleg über die Genaui der Registrierung als Prot unterscheiden sich beispie Aufbau, nicht aber im Inha der Software Scantra ausge

4.3.2 Nachweis der Punk

Bei der Software Scantra f Bündelausgleichung genan Kapitel 5.4.3.2 aufgefüh Genauigkeitsangaben e "GlabalBlockAdjustment.ou "GlabalBlockAdjustmentSho In dem ausführlichen P aufgeführt. Auf der ersten Tabelle, die Angaben über die Redundanzen (r), die Scan, die Transformatione (siehe Abbildung 13).

Abb

uf jeder Wand bilden eine Linie. Diese M ollierter als die direkte Messmethode un

er Koordinaten der Gebäudepunkte. en Methoden ist durchaus denkbar. Für forderungen der AV Gebäudevermessun

er berechneten Punkte eine Genauigkeit gkeit einer zusammenhängenden Punktw tokoll von der eingesetzten Software a

elsweise das Protokoll von Scantra o lt. Im nächsten Kapitel 4.3.2 wird auf da egeben wird, eingegangen.

ktgenauigkeit mit der Software Scantra

findet die Registrierung über eine Block nnt, statt. Der genaue Ablauf der Block

rt. Es werden zwei Protokolle aus enthalten. Es gibt ein ausfüh t" und ein kurze ort.out".

rotokoll werden alle Iterationen der Seite des letzten Iterationsdurchgangs r die endgültige empirische Standardabw Verbesserungsquadratsumme (vT*P*v) en, die Punktkoordinaten und die vertika

bildung 13: Ergebnis der Blockausgleichung

Methode ist deutlich nd eignet sich somit

die direkte Messung ng von 4 cm und für

t von 6 cm.

wolke wird am Ende ausgegeben. Hierbei oder Cyclon nur im as Protokoll, das von

a

kausgleichung, auch kausgleichung ist im sgegeben, die die

hrliches Protokoll es Protokoll

Blockausgleichung s befindet sich eine weichung (sigma_0), für den gesamten alen Achsen enthält

(35)

Berechnung der empirischen Standardabweichung a priori (0):

JK79 E G

1>₁

-1 E !-!..!-0)# !-!*$/0)#!)1>_{E -).+*)%!-/!!-!..!-0)#} E !2%$/.(/-%3- E ! 0) )4!)

Im Protokoll wird dargestellt, aus welchen Werten die Mittelwerte der Statistik berechnet worden sind (siehe Abbildung 14 -16).

Für die Ermittlung der Genauigkeit der Transformationen werden die ausgeglichenen Transformationsparameter (Rotation = sigma_fi; Translation = sigma_t) einzeln und zusammen für jede Station (Scanstandpunkt) mit deren Genauigkeitsangabe dargestellt.

Abbildung 14: Rotationparameter

Abbildung 15: Translationparameter

(36)

Eine tabellarische Auflistung erfolgt für Koordinaten der Punkte (Targets), für die Inklination in x und y, sowie der vertikalen Achsen der einzelnen Stationen (siehe Abbildung 17 und 18).

Für eine schnelle Fehlererkennung werden am Ende des Protokolls alle Werte mit den größten normierten Residuen (S0), d.h. den größten Abweichungen vom gewünschten Ergebnis, angegeben.

Alle Tabellen zeigen die Verbesserung der Beobachtungen (v in m), den relativen Einfluss auf die Verbesserungen (EV in %), sowie die größten Abweichungen vom gewünschten Ergebnis (S0 in mm) (siehe Abbildung 19).

Die Kurzfassung des Protokolls besteht aus drei Teilen, in denen die Verbesserungen der Transformationsparameter und die Genauigkeit der Targets angegeben werden. Das Protokoll dient als Nachweis der Genauigkeit der gesamten Punktwolke, d.h. von allen bestimmten Punkten. Es gibt Aufschluss über die Berechnungsart (Blockausgleichung), die eingehenden Parameter, die für die Berechnung verwendet wurden, und über die Ergebnisse mit deren Abweichungen.

Abbildung 18: Neigungkomponenten der vertikalen Achsen Abbildung 17: Punktkoordinaten

(37)

4.3.3 Ergebnis

Der Nachweis der Gebäudevermessung für das Liegenschaftskataster ergibt sich aus den Kapiteln 4.3.1 und 4.3.2. Die Koordinate wird aus dem mit der CAD-Software erstellten Grundriss entnommen. Bei der Genauigkeitsangabe wird der Wert der empirischen Standardabweichung (0) aus dem Protokoll der Registrierungssoftware angenommen.

Punkt Rechtswert Hochwert 0 (mm)

1 33403848,918 5811235,516 ± 1,4

2 33403854,073 5811239,012 ± 1,4

Tabelle 5: Beispiel des Nachweises der Gebäudepunkte anhand der Punkte 1 und 2 aus der Messung mit der Genauigkeit aus dem Scantra Protokoll

4.3.4 Zuverlässigkeit des Ergebnisses

Neben der Angabe der Genauigkeit eine Messung ist die Zuverlässigkeit der Beobachtungen von großer Bedeutung.

Die Zuverlässigkeit steht im Zusammenhang mit den Redundanzanteilen der Beobachtungen. Ein möglichst hoher Redundanzanteil steht im Widerspruch zum Wirtschaftlichkeitsprinzip, da ein Mehraufwand durch die geforderte unabhängige Kontrolle der Mess- oder Rechenergebnisse gefordert wird. Allerdings garantiert eine hohe Zuverlässigkeit die Qualität des Ergebnisses.

(38)

Bewertungsschema durchgesetzt35:

0% EV < 1% nicht kontrolliert 1% EV < 10% schlecht kontrolliert 10% EV < 30% ausreichend kontrolliert 30% EV < 70% gut kontrolliert

70% EV < 100% Beobachtung kann ohne Verlust an Zuverlässigkeit entfallen.

Die Überbestimmung der Messung ergibt sich aus den Redundanzen der Punktkoordinaten, der Transformationen und der vertikalen Achsen. Insgesamt weist die Messung 122 Überbestimmungen auf, dieser Wert entspricht 100% (siehe Tabelle 6).

Beobachtungsgruppe EV EV in % Bewertung der Zuverlässigkeit

Punktkoordinaten 59,9 49% gut kontrolliert

Transformationen 23,1 19% Ausreichend kontrolliert

Vertikale Achsen 39,0 32% gut kontrolliert

Tabelle 6: Ermittelte Redundanzen der Blockausgleichung in Scantra für die Messung der Wohnanlage

4.4 Einzusetzende Messverfahren bei einer Gebäudevermessung

Die AV Gebäudevermessung enthält keine Regelungen, die den Einsatz von Messinstrumenten und Messverfahren einschränkt. In der AV Gebäudevermessung wird geregelt, dass "[...] die Ausmessung [...] eine sachgemäße Darstellung des Gebäudegrundrisses in der Flurkarte [ermöglicht]"36. Nach der AV Grenzvermessung ist "[...] jedes Vermessungsverfahren zulässig [...], das die Genauigkeitsanforderungen erfüllt"37. Die AV Gebäudevermessung bezieht sich im Zusammenhang zur Erstellung des Vermessungsrisses auf die Regelungen der AV Grenzvermessung38.

35

vgl. Neitzel, Ausgeleichungsrechnung - Modellbildung, Auswertung, Qualitätsbeurteilung, S. 21ff.

36 AV Gebäudevermessung, Nr.2.3 Abs.1 37 AV Grenzvermessung, Nr.7.1 Abs.2 38 vgl. AV Gebäudevermessung, Nr.3.1 Abs.2

(39)

Matteo Rausch

Für die Legitimation eines auf die "Technikklausel" ve sich anhand von drei Stufe Technik [...]39" wieder. Ge Normungen und Standards

Abbildung 20: St

Das Messverfahren des te Vermessungsinstrument, e In mehreren Fachzeitsch Laserscannern beschriebe eingesetzt. 39

Unbekannt, Anerkannte Regeln d 01 " / " /""!" # /%!!!" +" / "! " /#! %( " Bachelorarbeit

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errestrischen Laserscannings, sowie de ntspricht zweifelsfrei den "anerkannten R hriften wird der technische Einsatz en und als bewährte Methode in vielen

er Technik, 2017 " /" !"%( " / "!"%! " /%!!!" +" " !

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er Laserscanner als Regeln der Technik".

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(40)

5 Gebäudevermessung einer Wohnanlage mittels terrestrischen

Laserscanner

5.1 Messobjekt

Bei dem zu vermessenden Gebäude handelt es sich um eine von zwei Wohnanlagen in der Straße Am Schlossberg 22-28 in Bezirk Berlin-Köpenick (siehe Abbildung 21). Die zu vermessende Wohnanlage besteht aus 77 Wohnungen, die sich auf drei Geschosse und einem Dachgeschoss erstrecken. Das gesamte Gebäude ist unterkellert und neben den Kellerräumen befinden sich 29 Stellplätze für Personenkraftwagen.

Die u-förmige und sehr offene Architektur der Wohnanlagen ist der modern gestaltet. Zur Straßenseite hin passt sich das Gebäude durch die fast ebene Fassade mit wenig Versprüngen den Nachbargebäuden an. Mit Blick auf die Grünfläche wird das Gebäude offener und flacht sich treppenstufenartig ab.

Fern von den rechtwinkligen kastenförmigen Gebäude sind die Wohnungen, insbesondere im dritten Obergeschoss und Dachgeschoss, verwinkelt konstruiert. Dadurch ergeben sich auf diesen Ebenen viele Vor- und Rücksprünge. Auch die Balkone und Terrassen, die scheinbar willkürlich und doch symmetrisch aus dem Gebäude hervorragen, tragen zu der besonderen Bauform bei.

Abbildung 21: Wohnanlagen am Schlossberg (gemessen wurde das rechte Gebäude) (J&P Wohnen am Schlossberg GmbH 2016)

(41)

5.2 Verwendete Instrumente

Für die Messung der Wohnanlage wurde der Terrestrische Laserscanner IMAGER 5010X der Firma Zoller + Fröhlich eingesetzt. Die Anschlusspunkte für die Messung wurden mit dem Leica Viva GS08 bestimmt. Für die Georeferenzierung der black and white Targets kam der Leica Tachymeter TCRA 1203+ zur Anwendung.

5.2.1 Firmenporträt Zoller + Fröhlich

Das Elektrotechnik-Unternehmen Zoller + Fröhlich wurde 1963 von Hans Zoller und Hans Fröhlich in Wangen im Allgäu gegründet. Einen Namen machten sie sich durch die Erfindung der Aderendhülsen mit Kunststoffkragen. Neben diesen werden heute verschiedenste Werkzeuge und Maschinen für unterschiedlichste Anwendungsbereiche angeboten, sowie Produkte der Bereiche Schaltschrankbau und Lasermesstechnik. Das erste Lasersystem wurde bereits Anfang der 1990er Jahre für Bahn- und Tunnelvermessung entwickelt. 1996 folgte das erste „visuelle 3D-Lasermesssystem" zur Bestandsaufnahme von Objekten.

Heute zählt Zoller + Fröhlich zu den weltweit führenden Unternehmen im Bereich der berührungslosen Lasermesstechnik und verfügt aufgrund langjähriger Tätigkeit, sowie einer Vielzahl durchgeführter Projekte, über einen enormen Erfahrungsschatz40.

5.2.2 Zoller + Fröhlich IMAGER 5010X

Der bei der Messung verwendete IMAGER 5010X Laserscanner ist eine Hochgeschwindigkeits-Phasenvergleichs-Laserscanner der Firma Zoller + Fröhlich. Der IMAGER 5010X ist das Vorzeigemodell des Unternehmens. Ein Nachfolgemodell IMAGER 5016 wird derzeit konstruiert und soll den IMGAER 5010X Ende des Jahres 2017 ablösen.

Der IMAGER 5010X unterscheidet sich von den anderen Laserscannern der Serie 5010 durch den von Z+F genannte „Blue Workflow“. Hierunter versteht man das Navigationssystem, das die Position und die Ausrichtung des Scanners nicht nur „outdoor“ durch GPS-Daten referenziert, sondern auch mit Hilfe von Sensoren „indoor“ wiedergeben kann.

40

(42)

Durch die Möglichkeit der Indoor-Navigation wird die Positionsschätzung und die Ausrichtung des Scanners unterstützt und somit die automatische Registrierung der Punktwolken erleichtert.

Weiterhin ist der IMAGER 5010X mit einem integrierten WiFi–Modul und einer HDR-Kamera (High Dynamic Range Image) ausgestattet. Durch das WiFi–Modul ist es möglich, in Kombination mit einem Tablet und der Software „Z+F LaserControl Scout“, am Ort der Messung bereits die Punktwolken zu begutachten und erste bearbeitende Schritte vorzunehmen, um Lücken im Scan ausfindig zu machen und gegebenenfalls mit weiteren Scans zu ergänzen.

Mit der integrierten HDR-Kamera, oder auch i-Cam genannt, kann optional zum Scan ein hochauflösendes und lichtneutrales 360° Panoramafoto aus insgesamt 42 Einzelbildern erzeugt werden. Der Schärfenbereich der Kamera befindet sich hierbei zwischen einem Meter und . Durch die circa 80 Megapixel der Kamera werden alle Details eines Objektes erfasst und durch einen Weißabgleich die korrekte Farbtemperatur ermittelt. Dies alles gewährleistet, dass die Panoramafotos ohne Versatz auf die gescannten Punktwolken gemappt werden können. Die Aufnahmezeit beträgt je nach Umgebungsbeleuchtung circa 3:30 Minuten41.

41

vgl. Zoller + Fröhlich (Datenblatt) 2016

(43)

5.2.3 Leica TCRA 1203+

Der Leica Tachymeter TCRA 1203+ gehört zu der 1200er Serie. Der Unterschied zum Modell TCRP ist, dass dieser noch die zusätzliche Power Search Funktion besitzt. Mit einer Winkelgenauigkeit in Hz und V von 3" (1 mgon) zählt der Bautyp 1203+ bei der Winkelmessung zu dem dritt genausten Modell der 1200er Serie. Bei optimalen Wetterbedingungen (bedeckt, kein Nebel, Sichtweite ca. 40 km; kein Hitzeflimmern) können Zielweiten von bis zu 3500 m erreicht werden. Die kürzeste Messdistanz liegt bei 1,5 m. Die Streckenmessung kann mit einer Genauigkeit von 1 mm + 1,5 ppm im Standardmodus berechnet werden42.

5.2.4 Leica Viva GS08

Für die Bestimmung der Anschluss-Festpunkte wurde das Leica Viva GS08 verwendet. Das Gerät selbst besteht aus einem Empfänger und einem Kontroller. Unterstützt

werden die GNSS-Systeme GPS und GLONASS. Über den SAPOS®

-Positionierungsdienst "HEPS" (Hochpräziser-Echtzeit-Positionierungs-Service) können Genauigkeiten in der Lage von bis zu 0,01-0,02 m und in der Höhe von 0,02-0,03 m erreicht werden. Diese Werte sind abhängig von der Satellitenanzahl, Beobachtungszeit, Refraktion und den Mehrwegeffekten43.

5.3 Messablauf

Bevor mit der Messung begonnen wird, ist es unerlässlich sich zunächst einen Überblick über das zu messende Gebäude zu verschaffen, um einen reibungslosen Ablauf zu gewährleisten.

Zunächst werden eigne Lageanschlusspunkte rund um die Wohnanlage vermarkt und mithilfe des Leica Viva GS08 koordinatenmäßig bestimmt, um einen Anschluss an das amtliche Lagebezugssystem zu bekommen. Bereits bei früheren Vermessungsarbeiten wurden Lagefestpunkte auf dem Gelände vermarkt, sodass insgesamt vier neue Lagefestpunkte zu vermarken waren.

42

vgl. Leica Geosystems TPS1200+ Serie (Technische Daten), S.1ff

43

(44)

Als Nächstes werden an allen Gebäudewänden weitere 13 black and white Targets angeklebt und weitere zwei Punkte vermarkt, auf welche ein tilt and turn Target aufgeabut wird. Die tilt and turn Targets werden ebenfalls noch auf die Lagefestpunkte aufgebaut, sodass sie an den jeweiligen Scanstandpunkt angepasst sind (siehe Abbildung 23). Um dreidimensionale Koordinaten von den Targets zu erhalten, wird mit einem Gliedermaßstab die Höhe von der Vermarkung des Lagefestpunkts bis zur Mitte des Targets gemessen.

Nachdem alle vorbereitenden Arbeiten abgeschlossen sind, kann mit dem Scan des Objektes begonnen werden. Hierfür werden am Scanner die Projekt- und Scaneinstellungen vorgenommen. Zu den Einstellungen gehört der Projektname, die Standpunktbezeichnung, die Auswahl der Winkelauflösung, die Qualität, sowie die Einstellung, ob der Scan optisch durch die I-Cam aufgewertet werden soll. Um die Genauigkeit zu steigern, wird bei der Messung mit zwei unterschiedlichen Einstellungen gemessen, diese ist abhängig von der Entfernung zum Gebäude.

Bei den ersten vier Standpunkten wird mit der Winkelauflösung "super high" und einer "hohen Qualität" gescannt, zusätzlich ist die I-Cam eingeschaltet. Die restlichen Standpunkte haben die Winkelauflösung "high" und die "normale Qualität", auch hier ist die I-Cam eingeschaltet (siehe Tabelle 7). Sind alle Einstellungen erfolgt, kann mit dem Scan begonnen werden.

Abbildung 23: Aufgebautes tiltand turn Target auf einem Prismenstab (links); an einer Säule angebrachtes blackandwhite Target (rechts)

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Ablenkeinheit

Scandauer

Winkelauflösung Pixel/360° Niedrige

Qualität Normale Qualität Hohe Qualität Höchste Qualität preview 1.250 - 0:26 min - -

Low 2.500 0:26 min 0:52 min 1:44 min -

Middle 5.000 0:52 min 1:44 min 3:22 min 6:44 min

High 10.000 1:44 min 3:22 min 6:44 min 13:28 min

Super high 20.000 3:28 min 6:44 min 13:28 min 26:56 min

Ultra high 40.000 - 13:28 min 26:56 min 53:20 min

Extremely high 100.000 - 81:00 min 162:00 min -

Tabelle 7: Dauer eines Scans bei der Wahl von Winkelauflösung und Qualität des Z+F IMAGER 5010X

Für die Messung mit dem Laserscanner werden zwei Tage benötigt. Um die Wohnanlage vollständig zu erfassen, wird von 16 Standpunkten aus gescannt. Die restlichen elf Scans wurden am zweiten Tag zur Verdichtung und für eine bessere Registrierung vorgenommen. Bei der Standpunktwahl wird darauf geachtet, dass möglichst viele Targets erfasst werden und sich die aufeinanderfolgenden Scans in einem gewissen Grad überlappen. Dadurch ist eine anschließende Verbindung und eine Erfassung aller Versprünge des Gebäudes gewährleistet.