Qualitätsuntersuchung von 3D-Punktwolken aus Schrägluftbildern

Dauer der Arbeit: 6 Monate
Abschluss: April 2015
Betreuer und Prüfer: Prof. Dr.-Ing. Norbert Haala

Die dichte Bildzuordnung ermöglicht die Ableitung von 3D-Punktwolken mit einer Auflösung und Genauigkeit, die der Pixelgröße der verwendeten Bilder entsprechen. Dies wurde erfolgreich für Standard-Nadir-Luftbilder in Stadtgebieten angewendet, bei denen die Dächer der Gebäude abgebildet werden können. Aber in der Stadt sind die Fassaden der Gebäude, die durch Schrägluftbilder erfasst werden können, ebenfalls von Interesse. Deshalb ist die Auswertung von 3D-Punktwolken aus Schrägluftbildern von Bedeutung.

In dieser Arbeit werden die Qualitätsuntersuchungen von 3D-Punktwolken aus Schrägluftbildern im Objektraum durchgeführt. Die Untersuchungen konzentrieren sich auf die Unterschiede in der Dichte, Abweichung der Punktwolken in bestimmten Flächen sowie die Differenz zwischen Punktwolke und Referenzdaten.

3D-Punktwolke aus Schrägluftbildern

Mit Hilfe von Leica RCD30 Oblique Penta wurden die Luftbilder mit einer Ausdehnung von 5 km x 3.5 km in Zürich-West aufgenommen. Vor der 3D-Punktwolken-Generierung sollten die Rohbilder mit den äußeren Orientierungsparametern rektifiziert werden, danach wurden die verzeichnungsfreien Bilder in SURE, einer Software, basierend auf dem Semi-Global-Matching, eingegeben. Schließlich wurde 3D-Punktwolke erzeugt.

3D-Punktwolke aus terrestischem Laserscanning

Zur Ausführung der Auswertung sind die Referenzdaten erforderlich. Diese wurden mit einem terrestischen Laserscanning an der Leica ScanStation2 in Zürich-West gesammelt.

Dichte der Punktwolke

Die Dichte der Punktwolke ist abhängig von der äußeren Erscheinung des Gebäudes. Eine dichte Punktwolke erscheint bei der glattflächigen Fassade, jedoch stehen selten Punkte in der Verdeckung, und die dünnen Punkte tauchen ebenfalls bei der Fassade mit komplexer Stuktur auf. Für eine Fassade, die von mehr Kameraköpfen erfasst werden kann, spielt die Aufnahmerichtung der Oblique-Bilder eine wichtige Rolle für die Dichte der 3D-Punkte.

Die Differenzen sowohl zur ausgleichenden Ebene als auch zur Bezugsebene werden von der Struktur des Gebäudes beeinflusst. Die Besonderheit des Vergleichs zur Bezugsebene zeigt sich in Abhängigkeit von der Auswahl der bevorzugten Punkte, mit der die Bezugsebene definiert werden kann.

Die Standardabweichung beim Turm beträgt 11 – 15 cm, während sie bei der Kirche um das 2- bis 3-Fache vergrößert ist. Die Differenz wird besonders groß, wenn die Fassade eine feine oder komplexe Struktur aufweist. Außerdem wird durch die Verdeckung eine erhebliche Differenz hervorgebracht.