StudiumStudierendenprojekte
Genauigkeitsuntersuchung der Kartenherstellung mittels Mobile Mapping

Genauigkeitsuntersuchung der Kartenherstellung mittels Mobile Mapping

Leitung:  Hofmann
Jahr:  2017

Ziel des Bachelorprojekts war es, die Lagegenauigkeit einer Punktwolke, welche mit einem "Mobile Mapping System" aufgenommen wurde, zu untersuchen. Aus der Punktwolke soll es später möglich sein, eine Karte von Landmarkenobjekten mit einer Genauigkeit von unter 10 cm zu erzeugen. Um eine Genauigkeitsaussage über das Ergebnis treffen zu können, wurden mittels Totalstation geeignete Objekte als Kontrollpunkte eingemessen und als Referenz genutzt.

Vortragsseminar

Christian FulstUmgebungsbeschreibung für die autonome Navigation
Hauke KubanDatenquellen für die Kartenherstellung
Werner PapeGenauigkeitsanalyse mobiler terrestrischer Scandaten

Planung und Umsetzung

Es wurde ein Gebiet in der Nordstadt (Hannover) mit einer Länge von 1,5 km und unterschiedlichen Abschattungsbereichen als Testgebiet festgelegt. Als Kontrollpunkte wurden Stangen und Kanaldeckel ausgewählt. Um diese mit der gewünschten Genauigkeit zu vermessen, sollte ein Lagenetz mit Anschluss an Katasterpunkte gemessen werden. Die Objekte wurden dann mittels freier Stationierung auf den Netzpunkten und reflektorloser Distanzmessung bestimmt. Da der Mittelpunkt zylindrischer Objekte nicht direkt signalisiert werden kann, wurde ein Verfahren der Mittelpunktbestimmung über den Umfang gewählt, das heißt, es wurde die Distanz zur Oberfläche und die Richtung zum Mittelpunkt der Stange gemessen und anschließend der Radius zur Distanz addiert.

 

1. Lagenetz

In einer Vorausgleichung wurde zunächst die a-priori Genauigkeit der Netzpunkte auf Basis der gegebenen Geometrie ermittelt. Koordinaten von Anschlusspunkten waren mit einer Punktgenauigkeit  von besser als 1 cm gegeben. Da bei der Vorerkundung festgestellt wurde, dass die Anschlusspunkte nicht  vermarkt oder unbrauchbar waren, musste ein freies  Netz aufgenommen und auf grobe Fehler ausgeglichen werden. Zur Lagerung des Netzes, wurden dann eigene Anschlusspunkte mittels GPS bestimmt.

Die GPS-Punkte wurden außerhalb des Netzes angelegt, da dort bessere Bedingungen (z.B. geringere Abschattung) vorlagen. Zusätzlich wurde über eine Planungssoftware der beste Beobachtungszeitraum bestimmt. Dabei waren eine maximale Anzahl an Satelliten und optimale PDOP-Werte die entscheidenden Kriterien. Um die Genauigkeit zu steigern wurde die GPS-Messung über einen Zeitraum von 20 min durchgeführt. Mit dem GPS-Anschluss wurde eine Punktgenauigkeit von 1 cm erreicht. In den ermittelten Beobachtungszeiträumen der Vorplanung, wurden PDOP-Werte zwischen 1,5 und 2,5 und 7 bis 8 Satelliten festgestellt.

In der Auswertung wurde im ersten Schritt eine freie Ausgleichung gerechnet. Dies lieferte eine Netzgenauigkeit von 1cm, wobei die innere Genauigkeit des Netzes gut ist und die Fehlerellipsen kleiner als 1cm waren. Anschließend wurde das Netz hierarchisch an die GPS-Punkte angeschlossen, um endgültige Koordinaten zu erzeugen.

 

2. Aufnahme der Kontrollpunkte

Als Kontrollpunkte wurden Objekte gewählt, die in der Punktwolke gut messbar sind (Stangen: z.B. Laternen, Schilder, Pfeiler sowie Kanaldeckel).  Um nicht senkrecht stehende Stangen als Kontrollobjekte auszuschließen, wurden die Objekte in unterschiedlichen Höhen erfasst und die Mittelpunkte berechnet. Wenn die ermittelten Koordinaten nicht grob voneinander abweichen, ist das Objekt senkrecht. Ansonsten wird das Objekt für die weitere Verwendung verworfen.

 3. Mobile Mapping

Mit dem Mobile Mapping System VMX-250 wurde eine Punktwolke des Testgebiets erfasst. Einige Strecken wurden dabei doppelt erfasst, sodass später die relative Genauigkeit der Trajektorien zueinander bestimmt werden kann. 

Zur Bestimmung der Genauigkeit der Punktwolke wurde die Software RiPROCESS der Firma Riegl Measurement Systems GmbH genutzt. Vor der Ausgleichung ergab sich eine mittlere Abweichung von 23cm zwischen korrespondierenden Kontrollpunkten (terrestrisch bestimmter Objektpunkt) und Verknüpfungspunkten (manuell gemessener Punkt in der Punktwolke). Anschließend wurden in der Ausgleichung nach der Methode der kleinsten Quadrate die Verbesserungen der Punktwolke an den vorhandenen Verknüpfungspunkten berechnet. Daraus ergab sich eine Lagegenauigkeit von 9,1 cm für die Punktwolke.