Masterarbeit Annelie Junghans
Titel:
Genauigkeit der Kantenextraktion aus 3D-Punktwolken für Gebäudemodelle
Betreuer:
Dr.-Ing. Danilo Schneider, Prof. Dr. Hans-Gerd Maas
Beschreibung:
Für eine zentimetergenaue Einmessung von Gebäuden wird herkömmlicherweise die Tachymetrie genutzt. Modernere Aufnahmetechniken wie das Laserscanning oder die Generierung einer Punktwolke aus Bilddaten mithilfe von Structure from Motion bieten die Gewinnung von flächenhaften Daten und können gleichzeitig verwendet werden, um Vektordaten in Form von Gebäudekanten zu erlangen.
In dieser Untersuchung wurde eine Kantenextraktion durch Einpassung ausgleichender Flächen in Teilmengen von Punktwolken aus diesen Aufnahmeverfahren und anschließende Verschneidung auf ihre Genauigkeit hin betrachtet. Als Aufnahmeobjekt wurde der Sachsenberg-Bau auf dem Gelände der TU Dresden gewählt, weil er klar gearbeitete, geradlinige Kanten aufweist und sich dadurch für die Abstraktion zu einem Modell aus geometrischen Primitiven eignet. Zur Schaffung einer Referenz wurden Einzelpunkte entlang der Gebäudekanten tachymetrisch aufgemessen.
Sowohl die Aufnahme mit dem Riegl Laserscanner als auch die photogrammetrische Aufnahme und anschließende Verarbeitung mit Agisoft PhotoScan Pro zu einer Punktwolke erwiesen sich als schnell und einfach, die interaktive Kantenextraktion mit AutoCAD und kubit Point Sense Pro jedoch als recht aufwendig.
Sowohl mit der Punktwolke aus dem Laserscanning als auch mit der aus PhotoScan wurden für die resultierenden Kanten Lagegenauigkeiten von einigen Millimetern bis zu wenigen Zentimetern im Vergleich mit den Referenzkoordinaten festgestellt. Die Genauigkeit der Ergebnisse aus dem Laserscanning war dabei hauptsächlich durch die Auflösung und die Messgenauigkeit begrenzt. Die Zuverlässigkeit der Ergebnisse wurde als hoch bewertet. Die Ergebnisse aus der Bildaufnahme wiesen eine geringere Zuverlässigkeit auf wegen Lagefehlern in der Punktwolke durch die Verarbeitung mit PhotoScan sowie durch die starke Abhängigkeit der Ergebnisse vom Bearbeiter bei der Einpassung der ausgleichenden Ebenen.
Für Anwendungen in der Architektur, wenn Genauigkeiten von wenigen Zentimetern gefordert sind, erscheinen diese modernen Aufnahmeverfahren trotz des hohen Bearbeitungsaufwandes als gute Alternative, da sie zugleich flächenhafte Daten liefern, besonders die Bildaufnahme wegen der einfachen Datengewinnung und niedriger Anschaffungskosten. Die Zuverlässigkeit der Structure-from-Motion-Verarbeitung ist allerdings nur bei Aufnahmeobjekten mit stark texturierten Oberflächen gegeben.
Wegen fehlender Referenzierung, geringerer Lagegenauigkeiten der Objektkanten und des höheren Bearbeitungsaufwandes ist eine tachymetrische Aufnahme eines solchen Gebäudes derzeit noch nicht durch die vorgestellten Verfahren zu ersetzen.