Laserscanning der Cliffs of Moher

Measurement Devices Limited (MDL), eine Tochterfirma von Renishaw, entwirft und fertigt Hochgeschwindigkeitslasermess- und Erfassungssysteme für die Anwendung in extremen Umgebungen.

8. November 2012

Measurement Devices Limited (MDL), eine Tochterfirma von Renishaw, entwirft und fertigt Hochgeschwindigkeitslasermess- und Erfassungssysteme für die Anwendung in extremen Umgebungen. Die Herausforderung, einen Teil der berühmten irischen Cliffs of Moher zu scannen, hat MDL mit dem kompakten und leichten mobilen Dynascan 3D-Mapping-System mit Bravour gemeistert. Auf einem Fischerboot montiert, sollte es die für ein 3D-Modell und Video erforderlichen Daten sammeln.

Vermessung der Cliffs of Moher mit einem am Boot montierten mobilen Lidar-System

Die Cliffs of Moher sind eine der beliebtesten Touristenattraktionen in Irland und als UNESCO-Geopark anerkannt. Der O’Brien’s Tower erhebt sich stolz auf einer Landspitze der majestätischen Steilklippen. Von dort aus kann man die Aran Islands, die Galwaybucht, die Twelve Pins, die Maumturk-Berge in Connemara und Loop Head im Süden sehen. Die Cliffs of Moher haben ihren Namen von einem auf einem Felssporn befindlichen Fort „Mothar“ erhalten, das während der napoleonischen Kriege zerstört wurde, um an der Stelle einen Signalturm zu errichten.

Die Cliffs of Moher bieten einer der größten, an den Klippen nistenden Seevogelkolonien in Irland ein Zuhause. Das Gebiet wurde im Zuge der EU-Vogelschutzrichtlinie 1986 als besonderes Schutzgebiet ausgewiesen.Spezialisten der Firma Coastway sollten im April 2012 bei einer Abschätzung der Umwelteinwirkungen auf die zukünftige Entwicklung eines bestimmten Teils der Kliffe und des unmittelbaren Hinterlands behilflich sein. Letztlich ist geplant, die Cliffs of Moher zu einer UNESCO-Welterbe-Stätte zu machen. Derzeit gibt es davon nur zwei in Irland: Bru na Boinne und Skellig Michael.

Die Aufgabe

An der Westküste des County Clare Ireland gelegen, sind die Cliffs of Moher bis zu 214 Meter hoch und ziehen sich acht Kilometer am Atlantik entlang. Der Auftrag bestand darin, von einem 2 km langen Abschnitt der Kliffe einen Laserscan zu erstellen und aus den erhaltenen Punktewolken ein 3D-Modell und ein HD-Video aufzubereiten. Weil die Felswände der Kliffe nur vom Meer aus zugänglich und sichtbar sind, lag die größte Herausforderung darin, von einem sich bewegenden Boot zu scannen und dabei eine ausreichende Auflösung, Abdeckung und Genauigkeit von einem sicheren Platz aus zu erzielen.

Datenakquisition

Die Einheit und eine zusätzliche GPS-Antenne wurden an einem Ausleger am Bug des Fischerboots angebracht, um ein ausreichendes Sichtfeld für das 360-Grad-Scanning-Laser-Modul (SLM) zu erzielen. Außer dem SLM enthält das Dynascan-System eine hochwertige Trägheitsmesseinheit (IMU), die aus Gyroskopen und Beschleunigungsmessern besteht und die Bewegungen, die Neigung und das Schaukeln des Bootes ausgleicht.

Die präzise 3D-Positionierung wurde mit der eingebauten differenziellen GNSS-Echtzeitkinematik bewerkstelligt, die die Phase des GNSS-Trägersignale verwendet, um in Echtzeit für eine dreidimensionale Positionierung im Zentimeterbereich zu sorgen. Die RTK-Korrektursignale wurden von einer lokalen RTK-Basisstation abgeleitet, die über einem bekannten Vermessungskontrollpunkt auf der Kliffspitze eingerichtet wurde. Die berechneten Korrektursignale wurden dann an die mobilen GNSS-Empfänger der Dynascan-Lösung über eine UHF-Funkverbindung übertragen. Die Rohdaten wurden auch für das Postprocessing im Fall von Satellitenschatten und für die Qualitätssicherung protokolliert.

Die Erfassungssoftware Qinsy sorgte für die Datenverarbeitung und -visualisierung in Echtzeit, sodass es während der Erfassung möglich war, die Überdeckung und Qualität der Daten abzusichern. Ergänzend zu den Laserpunktewolken wurden Fotos mit einer normalen digitalen Spiegelreflexkamera aufgenommen.

Rund zwei Kilometer der Kliffe wurden in sieben Durchgängen in unterschiedlichen Richtungen erfasst, um eine vollständige Abdeckung der verschiedenen Konturen der Felswände und Buchten zu erreichen. Die Daten ließen sich in weniger als einer Stunde erfassen. Nach Abschluss der vom Boot aus durchgeführten Scans wurde das gesamte System auf ein Fahrzeug verfrachtet, um damit auf der Spitze der Kliffe die Topografie zu erfassen. Für die Datenerhebung wurde dasselbe Raster verwendet, um eine nahtlose Verschmelzung der beiden Datensätze zu ermöglichen. Das Aufstellen der Ausrüstung, die Datenakquisition auf dem Boot und dem Fahrzeug, der Abbau und der Datendownload wurden erfolgreich an einem Tag abgeschlossen.

Datennachbearbeitung

Die georeferenzierte Punktewolke wurde an Coastway für die Datennachbearbeitung übermittelt. Die initialen Daten wurden in die Leica Cyclone-Software für die Verarbeitung der Punktewolken importiert. Der Datenbestand wurde geprüft und bereinigt, sodass dann eine Punktewolke für die Generierung des Netzes bereitstand. Der finale Datensatz wurde in eine XYZ-Textdatei exportiert und in eine 3D-Modellierungssoftware importiert.

Untiefen in einigen Buchten verhinderten, dass das Boot zum Scannen nah genug herankommen konnte. Dies führte zu einigen Lücken in den Laserdaten. Coastway nutzte daher die aufgenommenen Fotos und die Autodesk-Software 123D, um ein 3D-Modell zu erstellen, das die Lücken ausfüllt. Die so kombinierte Wolke wurde neu vernetzt, um ein nahtloses Modell des Kliffabbruchs zu erhalten. Das hochaufgelöste Bild wurde über das finale Netzmodell gelegt.

Im Anschluss erfolgte das Rendern des 3D-Modells mit den aufgenommenen Bilddaten und das Erstellen einer Durchfluganimation mithilfe einer 3D-Visualisierungssoftware.

Über Measurement Devices Ltd und Coastway Ltd:

Measurement Devices Ltd (MDL), eine Tochterfirma des global operierenden Messtechnikunternehmens Renishaw, ist Anbieter von Komplettlösungen und weltweit Wegbereiter in der Entwicklung und Herstellung von Hochgeschwindigkeits-Lasermesssystemen für die Anwendung in extremen Umgebungen. Das 1983 gegründete Unternehmen MDL bietet seit über 25 Jahren innovative Produkte, Dienstleistungen und Lösungen für den weltweiten Markt. MDLs branchenführende Produktpalette ist über unser weltweites Netzwerk an Geschäftsstellen, autorisierten Vertretungen und lokalen Servicecentern erhältlich. Alle Geräte einschließlich mobiler LiDAR-Systeme, terrestrischer Scanner sowie Scanner zur unterirdischen Hohlraumerkundung können mit oder ohne Bediener erworben oder angemietet werden.

Coastwayist ein Vermessungs- und Geoinformatik-Unternehmen, das kostengünstige Vermessungslösungen für die Bauindustrie weltweit anbietet. Coastways multidisziplinäres Team ist auf die Erfassung, Verarbeitung und Verwaltung von Geodaten spezialisiert. Seine Fachkompetenz reicht von Geotechnik, Laserscanning, Laserscan an BIM (Building Information Modelling), Gleisaufnahmen, Umweltmonitoring und Bauwerksüberwachung bis hin zu Sachverständigengutachten. Das Unternehmen ist seit jeher ein Vorreiter in der Vermessungstechnologie und -technik und setzt neueste computergestützte Messgeräte ein, z. B. MDL Dynascan, MDL C-ALS, Leica HDS 6200, Leica ScanStation 2, FARO Focus 3D und FARO ScanArm v3. Coastway wurde 1999 von dem Geoinformatik-Ingenieur Mark Hudson und dem erfahrenen Bauingenieur Enda Nolan gegründet. Coastway ist heute eines der größten Vermessungs- und Geoinformatik-Unternehmen in Irland. Sein Hauptsitz befindet sich im irischen Naas. Im Ausland verfügt das Unternehmen über Geschäftsstellen in London und Polen.

Sämtliches Bild- und Textmaterial unterliegt dem Copyright von Renishaw

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