Anwendungsbereiche

- Topographische Geländeaufnahme, auch in Waldgebieten
- Vegetatonshöhenbestimmung
- Wattenmeervermessung und Küstenschutz
- Vermessung von Überschwemmungsgebieten
- Gletschervermessung
- Erstellung von digitalen Stadtmodellen, z.B. Funknetzplanung und Lärmausbreitungsberechnungen
- Trassierung für Straßen- und Gleisbau, Pipeline- und Leitungsbau
- Überwachung von Hochspannungsfreileitungen
- Volumenkontrolle, z.B. im Tagebau und bei Deponien

Produkte

Digitale Höhenmodelle in verschiedenen Rasterweiten:

- der Erdoberfläche
- von Objektoberflächen (z.B. Stadtmodelle, Vegetationsmodelle)
- Perspektivansichten (z.B. als Drahtgitter- oder Graustufenbild
- Höhenprofile
- Höhenpunktraster, -Höhenlinien und Höhenschichtenkarten.
- Ableitung von Sekundärkarten: Hangneigungskarten, Expositionskarten

Seit Einführung der Technik haben Hansa Luftbild und TopScan bereits eine Fläche von über 100.000 km² für verschiedene Kunden im In- und Ausland, u.a. aus den Bereichen Landesvermessung, Stadtverwaltung, Wasser- und Schifffahrtsverwaltung und Küstenschutz, erfasst und in Geo-Informationssystemen verarbeitet und analysiert.

Die Funktion

Der Laserscanner ist im Flugzeug über einer Bodenöffnung eingebaut. Er sendet in regelmäßigen Abständen einen Laserstrahl aus, welcher vom Erdboden und darauf stehenden Objekten reflektiert wird. Die Zeitdifferenz zwischen Aussendung und Empfang der reflektierten Laserimpulse wird von der Empfangseinheit im Flugzeug gemessen. Dem Laserstrahl vorgeschaltet ist ein mit hoher Geschwindigkeit oszilierender Spiegel (Scanner). Dieser sorgt für die Ablenkung des Laserstrahls quer zur Flugrichtung, so dass eine große Streifenbreite mit Messpunkten abgedeckt werden kann.

Aus der Kombination von Vorwärtsbewegung des Flugzeuges und dem Hin- und Herschwingen des Ablenkspiegels ergibt sich eine nahezu zickzackförmige Linie, auf der sich die Reflexionspunkte befinden.

Die Wahl der Scanner- und Befliegungsparameter wie z.B. Scanwinkel, Messrate, Flughöhe und Fluggeschwindigkeit hängt von der geplanten Nutzung der Höhendaten ab. Durch Variation der Messrate ist die Punktdichte modifizierbar, durch Veränderung der Parameter Scanwinkel und Streifenabstand ist die Geländeabtastung steuerbar. Über die Laufzeitlänge der Laserimpulse von der Aussendung bis zum Empfang der reflektierten Signale, wird die Entfernung zwischen Messsystem und Geländepunkt ermittelt und auf Datenträgern gespeichert.

Die Bestimmung der Flugzeugposition erfolgt über hochgenaues differentielles GPS. Bei der Positionsbestimmung mit Hilfe des an Bord installierten GPS-Empfängers zusammen mit einem zweiten, stationären Empfänger am Boden werden hohe Genauigkeiten erreicht.

Eine Trägheitsplattform (kreiselstabilisiertes System) bestimmt und speichert die bei der Befliegung auftretenden Bewegungen um die 3 Raumachsen. Mit anderen Worten: die 3 Winkel, welche die Abweichung des Flugzeugs von der Nordrichtung und der Lotrechten beschreiben. Aus den synchronisiert aufgezeichneten Daten Entfernung, Position, Orientierung sowie den Koordinaten der Referenzstation wird nach dem Flug die genaue Position und Höhe für jeden gemessenen Punkt berechnet.

Die von Hansa Luftbild in Kooperation mit der Firma TopScan eingesetzten Airborne Laser Terrain Mapper ALTM 2050 und ALTM 1225 wurden von der kanadischen Firma Optech entwickelt.

Das Konzept, einen leistungsstarken konventionellen Laser in Kombination mit einem mechanisch bewegten Spiegel einzusetzen, hat sich bestens bewährt. Eine hohe Impulsrate, der variable Scanwinkel und eine relativ große Flughöhe im Vergleich zu anderen Laserscannern bei hoher Fluggeschwindigkeit sind entscheidende Faktoren für eine optimale Anpassung an individuelle Erfordernisse unter wirtschaftlichen Gesichtspunkten.

Auch nachts können Befliegungen durchgeführt werden.

Ein besonderer Vorteil des Laserscanningverfahrens ist die Erfassung präziser Höhenaufnahmen des Waldbodens. Die Erfahrung hat gezeigt, dass das Blätterdach der meisten Waldformen eine ausreichende Menge kleiner und kleinster Lücken aufweist, die es ermöglichen, dass ein erheblicher Prozentsatz der Laserimpulse den Waldboden erreicht. Dank der Tatsache, dass neben dem Waldboden auch die Obergrenze des Blätterdaches erfasst wird, kann auch direkt das Vegetationsvolumen berechnet werden.

Aus dem unregelmäßigen Raster von Reflexionspunkten wird die für den Kunden relevante Höheninformation mit Hilfe verschiedener Algorithmen herausgefiltert.

Die Systeme

Technische Parameter:

ALTM 3100

Messfrequenz: 100.000 Hz
Messmodi: 4 Pulse
Scanwinkel: bis +/- 25°
Flughöhe: 80 - 3.500 m
Digitalkamera 4092x4079 pixel
Pixelgröße 0,009 mm

ALTM 2050

Messfrequenz: 50.000 Hz
Messmodi: first / last / both
Scanwinkel: bis +/- 20°
max. Flughöhe: 2.000 m
Digitalkamera 4092x4079 pixel
Pixelgröße 0,009 mm

Ein Laserstrahl hat bei 1.000 m Flughöhe am Boden einen Durchmesser von ca. 25 cm. Er kann auf dem Weg zum Erdboden mehrmals auf andere Objekte, z.B. Belaubung, treffen und von dort reflektiert werden. Die ALTMs sind in der Lage diese Mehrfachreflexionen zu unterscheiden. Wird die erste Reflexion aufgezeichnet, handelt es sich häufig nicht um einen Bodenpunkt sondern z.B. um die Vegetation. Für die letzte aufgezeichnete Reflexion kann dagegen mit hoher Wahrscheinlichkeit angenommen werden, dass es sich um einen Bodenpunkt handelt. Der Aufzeichnungsmodus ist entsprechend der gewünschten Anwendung auf die Erfassung der Bodenoberfläche (letzte Reflexion) und/oder der tatsächlichen Oberfläche (erste Reflexion) eingestellbar.

Die Videoaufzeichnung des Flugweges bei Tagesbefliegungen ist mit den ALTMs möglich. Im ALTM 2050 ist neben der Inertialeinheit zur direkten Georeferenzierung eine Digitalkamera für Color oder CIR Modus integriert. Aus der gleichzeitigen Aufnahme von Rasterbildern, Höheninformationen und Orientierungsparametern lassen sich schnell und effizient Orthophotos für viele GIS- und Mappinganwendungen erstellen.