SLAM in der Vermessung
Dieser Beitrag enthält Werbung
Haben Sie sich schon mit dem Thema SLAM befasst?
In der Welt der Drohnendienstleistungen, der Drohnenvermessung, bei ÖBVI-Büros, Ingenieurbüros sowie bei Händlern von Vermessungsgeräten gewinnt das Thema SLAM (Simultaneous Localization and Mapping) zunehmend an Bedeutung. Die Forschung zu SLAM begann in den 1980er Jahren in der Robotik, als Wissenschaftler versuchten, autonome Roboter in unbekannten Umgebungen zu navigieren. Heute ist SLAM ein zentraler Bestandteil vieler Technologien, die sich autonom in ihrer Umgebung orientieren müssen – von Staubsaugerrobotern bis hin zu selbstfahrenden Autos.
SLAM in Kombination mit hochpräzisen Vermessungsgeräten und Sensoren ermöglicht es, Daten zur Vermessung von Gebäuden, Baustellen, Straßenbauprojekten oder schwer zugänglichen Gebieten wie Wäldern schnell und präzise zu erfassen. Ein entscheidender Vorteil: Im Gegensatz zu vielen Drohnenbefliegungen ist für die Datenerfassung keine Genehmigung der LBA oder Bezirksregierung erforderlich. Zudem bieten SLAM-Daten oft eine vergleichbare, wenn nicht sogar detailreichere Qualität als professionelles Drohnen-LiDAR. Vermessung mit SLAM ist im Trend und hilft bei vielen Aufgaben unkompliziert und schnell Ergebnisse zu erhalten.
So stellen SLAM Geräte eine Wertvolle Ergänzung im Werkzeugkoffer von Vermessungsprofis dar.
SLAM mit LiDAR als Ergänzung zu Drohnendaten
Obwohl Drohnen mittlerweile zu unverzichtbaren Werkzeugen in der Vermessung geworden sind, stehen sie immer wieder vor Herausforderungen.
Sie sind ideal zur Erfassung und Vermessung großer Flächen und haben mit modernen Sensoren wie LiDAR in den letzten Jahren große Fortschritte gemacht. Doch je nach Einsatzgebiet können regulatorische Hürden den Einsatz verzögern oder Genehmigungsprozesse den schnellen Einsatz erschweren. Auf der andren Seite gibt es Projekte, bei denen der Einsatz von Drohnen nicht immer sinnvoll ist. Hinzu kommen Flugverbotszonen oder Bereiche, in denen Drohnen nur eingeschränkt oder unvollständig Daten erfassen.
In solchen Fällen bieten sogenannte Handheld-Systeme eine praktische Alternative. Diese Systeme nutzen neben GNSS, RGB-Kameras und LiDAR auch einen speziellen Algorithmus, der als SLAM (Simultaneous Localization and Mapping) bezeichnet wird, um präzise Daten zu erfassen und zu verarbeiten. Dabei werden die Messdaten häugig fußläufig aufgenommen und anschließend in einer entsprechenden Software weiterverarbeitet.
Im Gegensatz zu Drohnen erfordert der Einsatz von SLAM-Systemen keine aufwendigen Genehmigungen oder komplizierte Flugplanung. Mit nur wenig Einarbeitung kann nahezu jeder das System bedienen und nach kurzer Planung direkt loslegen. SLAM ermöglicht es, auch in anspruchsvollen Umgebungen schnell und präzise Karten zu erstellen – dort, wo Drohnen an ihre Grenzen stoßen.
Für Nutzer die Drohnen fliegen mit RGB Sensoren, also Kameras und photogrammetrisch Daten auswerten, kann der Handheld LiDAR eine gute Ergänzung sein, um zum Beispiel Daten unterhalb von Vegetation aufzunehmen.
In den Bildern sieht man ein Handheld-LiDAR-System mit integrierten Kameras, das den SLAM-Algorithmus nutzt und in verschiedenen Anwendungsbereichen eingesetzt wird. Der LiDAR-Sensor rotiert um 360° und bietet ein Sichtfeld von 270°, sodass die aufnehmende Person stets aus der Punktwolke ausgespart bleibt. Nach einer kurzen Vorbereitungszeit von etwa 3 Minuten und der Initialisierung des Geräts konnten die Daten sofort aufgenommen werden.
In den unteren Bildern ist die, während der Aufnahme in Echtzeit entstehende Punktwolke zu sehen. So kann der Nutzer sofort zu überprüfen, ob alle gewünschten Daten erfasst wurden. Dank der drei integrierten RGB-Kameras werden kontinuierlich Fotos aufgenommen, die später zu einer farbigen Punktwolke verarbeitet werden. Eine Live-Ansicht der Colorierung ist ebenfalls möglich sowie das Überprüfen des Gerätes und der Satelliten sowie RTK Information.
Die Einsatzzwecke für einen LiDAR mit SLAM sind vielfältig. Ob man im Bereich von Windkraftanlagen oder Strommasten arbeitet, zum Beispiel um die Zuwegungen zu den künftigen Baustellen aufzunehmen, zum Messen des Weges oder aber um Gräben mit Leitungen aufzunehmen, Volumen von Haufwerken zu errechnen, Indoor Aufnahmen von Gebäuden zu erstellen, Drohnen-Daten zu ergänzen, wo ein Sensor aus der Luft nicht alles aufnehmen konnte... und viele mehr.
Der Vorteil sei nochmal erwähnt, für die Datenaufnahme hält man das Gerät entweder in der Hand, oder schnallt es sich um, damit man auch längere Zeit aufnehmen kann. Für die Lokalisierung der Punktwolke kann sich der Anwender aussuchen, ob die Aufnahme in einem lokalen Koordinatensystem erfolgen soll oder aber referenziert auf ein globales/ geodätisches Koordinatensystem.
In dem unteren Beispiel sieht man wie ein Graben mit Versorgungsleitungen aufgenommen wurde. Die Aufnahme hat etwa 3 Minuten gedauert. Im Linken Bild ist der Schnitt durch den Graben gut zu sehen, in dem auch direkt Maße abgegriffen werden können.
Auch im Bereich der Zuwegung zu Strommasten performt der LiDAR mit SLAM. So kann binnen kurzer Zeit die "Straße" im Wald abgelaufen und aufgenommen werden. In der 3D Punktwolke sind die Maße zu entnehmen.
Haben Sie Fragen zu LiDAR SLAM Geräten und ob das für Ihr Projekt genutzt werden kann? Kontaktieren Sie uns gerne.
Wenn man einen SLAM LiDAR mit dem einer Drohne vergleicht, dann kann man verschiedene Pro- und Kontra Punkte finden. Je nach Einsatzzweck sind beide Geräte sehr sinnvoll. Eine Drohne macht vor allem dann Sinn, wenn die Projekte groß sind, oder es andere relevante Punkte zu beachten gibt (z.B. Sicherheit).
Es ist schlecht vorstellbar, dass eine Person eine 50 Hektar (50.000 qm) Fläche abläuft und dafür viel Zeit benötigt, während eine Drohne das innerhalb von 60 Minuten erledigen kann. Auf der anderen Seite macht es je nach Gebiet wenig Sinn, eine Drohne auszupacken, wenn ein Gebiet nur beispielweise 1 Hektar oder kleiner ist.
Es kommt im Einzelfall natürlich auf das Gebiet an. Vergleich man die Punktwolken miteinander fallen mehrere Dinge sofort auf. Die Drohne hat zum Handheld-LiDAR-Slam eine andere Perspektive und ist schneller. Der SLAM LiDAR hat im Gegenzug ein Vielfaches der Punktdichte, also viel mehr Informationen zur Verfügung und benötigt keine Genehmigung für die Aufnahme. Darüber hinaus ist das Aufnehmen der Flächen oder der Objekte von Jedermann möglich. Es ist eine kurze Einweisung auf das Gerät sowie für die Aufnahme nötig. Im Vergleich zu Drohnen ist das ein erheblicher Unterschied.
Hier rechts ein Beispiel bei der Aufnhame einiger Haufen. Im unteren Bild sieht man, das etwa 8.900 Punkte pro Quadratmeter zur Verfügung stehen.
In dicht bewachsenen Wäldern bietet das Handheld-LiDAR gegenüber Drohnen-LiDAR einige Vorteile. Zum einen spielt die Perspektive eine Rolle, zum anderen die Punktdichte also Auflösung der Daten. Da die Person am Boden mit einer geringeren Geschwindigkeit (z. B. 1 m/s) unterwegs ist, sowie die Objekte nicht sehr weit entfernt, ist die Punktdichte in den meisten SLAM-Handheld-LiDAR-Datensätzen deutlich höher. Je nach Begebenheit >10.000 Punkte pro Quadratmeter.
Im Gegensatz dazu fliegt die Drohne in einer größeren Höhe sowie deutlich schneller, was eine geringere Punktdichte zur Folge hat. Trotzdem kann die Drohne in kürzerer Zeit größere Flächen abdecken und auch bei höherer Geschwindigkeit und Flughöhe zufriedenstellende Ergebnisse liefern (je nach Ausrüstung). Welche Methode sinnvoller ist, hängt vom jeweiligen Projekt und den Gegebenheiten ab. Eine Kombination beider Ansätze kann von Vorteil sein, besonders wenn der Wald sehr dicht ist und es Bereiche gibt, die detailliert aufgenommen werden sollen. Bei Fragen dazu stehen wir Ihnen gerne zur Verfügung!
Die beiden linken Bilder und Datensets sind mit dem Handheld LiDAR aufgenommen, das Bild rechts ist ein Ausschnitt aus einem Drohnendatenset.
Haben Sie Projekte, in denen Wald oder andere Vegetation eine Rolle spielt? Möchten Sie einmal eine LiDAR-Vermessung via Handheld oder Drohne ausprobieren?
Ein anderes Beispiel sind Gleise mit Umgebung oder auch Bahnhöfe - Der Einsatz eines Handheld-SLAM-Systems zur Vermessung in der Nähe von Gleisen zeigte hervorragende Ergebnisse bei der Datenerfassung. Für die Daten gibt es eine Vielzahl von möglichen Anwendungen. Obwohl solche Geräte nicht für hochpräzise Gleisvermessungen im Millimeterbereich geeignet ist, bieten sie dennoch ausreichend Genauigkeit für andere Aufgaben. So kann die GPS-Genauigkeit der Systeme beispielsweise für das Errechnen von Volumen oder das Erstellen von Querprofilen eingesetzt werden.
Besonders in Projekten, bei denen es um Geländeaufnahmen oder die Dokumentation von Umgebungsbedingungen geht, kann ein Handheld-SLAM-System mit LiDAR eine nützliche Ergänzung sein. Daten werden schnell und unkompliziert erfasst, auch in schwer zugänglichen Bereichen.
Bei Fragen zur Vermessung mit SLAM LiDAR Systemen freuen wir uns auf Ihre Kontaktaufnahme!
Werbung
Handheld LiDAR mit Kameras, RTK und SLAM Algorithmus - eine echte Alternative zur Drohnenvermessung
Die Verwendung eines Handheld LiDAR-System erfordert im Gegensatz zu Drohnen keine speziellen Genehmigungen von Behörden, was den Einsatz in vielen Bereichen erleichtert. Dies macht es besonders attraktiv für Vermessungsprojekte, bei denen zeitaufwendige Genehmigungsverfahren entfallen und schnelle Datenerfassung im Vordergrund steht.
- Hochpräzise Datenerfassung: Kombination aus LiDAR, Kameras und RTK für detailreiche Punktwolken und farbige Modelle.
- SLAM-Algorithmus: Simultaneous Localization and Mapping ermöglicht präzise 3D-Kartierung in Echtzeit, auch ohne GPS.
- Schnelle Einsatzbereitschaft: Nach kurzer Initialisierungszeit ist das Gerät sofort einsatzfähig, ohne komplizierte Planung oder Genehmigungen.
- Einfache Handhabung: Keine spezielle Flugplanung oder fortgeschrittene Schulungen nötig, Bedienung zu Fuß möglich.
- Keine Fluggenehmigung nötig: Im Gegensatz zu Drohnen können Daten ohne spezielle Erlaubnis der Behörden erfasst werden.
- Echtzeit-Visualisierung: Punktwolken und Farbinformationen werden direkt während der Aufnahme angezeigt und überprüft.
Suchen Sie einen zuverlässigen Partner für professionelle Vermessung der diese Sensoren verwendet? Wir freuen uns darauf, von Ihnen zu hören und gemeinsam Ihr Projekt zum Erfolg zu führen!