Projektseminar 2012/2013: Mobile Mapping

Ziel des Projektseminars war zum einen die Berechnung einer GNSS/INS-Integration, zum anderen die Verbesserung der Trajektorie gegenüber den Ergebnissen, die mit kommerzieller Software erzielt werden können, sowie schließlich die Ableitung von Gebäudemerkmalen für die Automatisierte Kaufpreissammlung (AKS).

Zunächst wurde ein geeignetes Projektgebiet ausgewählt. Die Wahl fiel auf Badenstedt, Hannover. Anschließend wurde als wichtigste Datengrundlage das Mobile Mapping mit dem Messsystem Riegl VMX-250-CS6 des ikg in diesem Gebiet durchgeführt. Um sich sowohl mit der genutzten Sensorik und ihren unterschiedlichen Einstellungsparametern, als auch mit den Gegebenheiten im Projektgebiet vertraut zu machen, wurde zunächst eine Testfahrt in einem Teil des Gebietes durchgeführt. Die Unterteilung in kleinere Messgebiete stellte sich dabei als sinnvoll heraus. Deshalb erfolgte die Aufnahme des Gebietes in vier weiteren Abschnitten. Zusätzlich erfolgten geodätische Referenzmessungen im Projektgebiet. Diese umfassten ein Lagenetz, sowie die koordinatenmäßige Erfassung von Straßenlaternen und Gebäudepunkten auf Fassaden.

Die mit dem Mobile Mapping System erfassten Daten wurden zunächst mit der zur Verfügung stehenden kommerziellen Software ausgewertet. Die Filterung der Trajektorie erfolgte mit der Software POSPac MMS der Firma Applanix unter Nutzung von SAPOS-Referenzdaten. Die Erzeugung der 3D-Punktwolke aus den Messdaten wurde anschließend mit der Software RiPROCESS der Firma Riegl LMS GmbH durchgeführt. Unter Anwendung der zur Verfügung stehenden Werkzeuge wurden schließlich die Trajektorie sowie die Punktwolke optimiert. Die erzielten Abweichungen sind in den einzelnen Teilgebieten aufgrund unterschiedlicher Aufnahmebedingungen verschieden. Die Größenordnung der Höhen- und Lagedifferenzen der Punktwolke liegt nach der Bearbeitung im Mittel aber bei weniger als 3 cm.

Mit dieser Datengrundlage sollten nun eigene Module zur Verbesserung der Trajektorienschätzung entwickelt werden. Ein Ziel war dabei die GNSS/INS-Integration. Genutzt werden sollte ein Loosely-Coupling der INS- und GNSS-Messungen. Problematisch war hier die fehlende Datengrundlage, sodass die Integration mit bereits gekoppelten IMU-Werten durchgeführt werden musste.

Den Schwerpunkt des Projektseminars bildete die Verbesserung der Trajektorie in drei Schritten: Im ersten Schritt wurde eine relative Verbesserung durchgeführt, bei der Punktwolken aus Mehrfachfahrten im Rahmen einer kleinste-Quadrate Ausgleichung zur Deckung gebracht wurden. Die maximalen Differenzen der resultierenden Punktwolken lagen nach der Verschiebung bei weniger als einem Zentimeter. Im zweiten Schritt wurde die Ergebnistrajektorie unter Berücksichtigung der Fahrdynamik geglättet, bevor sie im letzten Schritt auch global verbessert wurde. Hierfür wurden die zentimetergenauen geodätischen Referenzmessungen im gesamten Projektgebiet genutzt. Sowohl Laternenpunkte als auch Fassadenebenen wurden hierfür automatisch in der Punktwolke segmentiert. Anhand der Differenzen zwischen korrespondierenden Punkten wurden Verschiebungsparameter ermittelt und auf die Daten angewendet. Schließlich wurde die Ableitung von Gebäudemerkmalen für die AKS untersucht. Dafür sollte auf Grundlage der erfassten Daten zunächst eine Klassifikation erfolgen, um das Baujahr als wichtiges Merkmal aus den aufbereiteten Daten zu extrahieren.

 Zur Entwicklung der Methodik wurden zunächst drei Klassen von Bauepochen für die automatische Klassifikation ausgewählt. Diese auf Basis von orthoprojizierten Fassadenwänden durchgeführte Klassifikation war mit 70-75% korrekt zugeordneten Bauepochen recht erfolgreich. Dieses Ergebnis war möglich, da sich die Fassaden sehr genau schätzen lassen und die wichtigsten zur Klassifikation relevanten Gebäudemerkmale automatisch ableitbar sind. Neben dem Baujahr konnten die Geschosshöhe und die Zahl der oberirdischen Vollgeschosse aus den Daten automatisch abgeleitet werden. Grundsätzlich ist es daher möglich, aus Mobile Mapping Daten verschiedene Merkmale für die AKS zu ermitteln. Trotzdem gibt es einige Merkmale, die nicht erfasst werden können, sodass Ortsbesichtigungen durch Sachverständige oder die von den Eigentümern auszufüllenden Fragebögen zur Ermittlung von Merkmalen nicht vollständig ersetzt werden können. Eine Verknüpfung der herkömmlichen mit den untersuchten Methoden könnte allerdings die Datengewinnung für Zwecke der Wertermittlung optimieren.