Auch wenn Punktwolken seit Jahren Standard in der Vermessung und Planung sind – die Qualität und Ausprägung einer Punktwolke kann sich hinsichtlich Genauigkeit, Punktdichte und der «Abbildungsschärfe» von Objekten stark unterscheiden. Je nach Anforderung und Einsatzgebiet kommen unterschiedliche Verfahren zum Einsatz. Wir helfen Ihnen, die passende Methode für Ihre Aufgabenstellung zu finden, und haben die gängigen Verfahren beschrieben.

Die Funktionsweise von Laserscannern

Bevor wir Ihnen im Folgenden die verschiedenen Methoden erläutern, machen wir einen kurzen Exkurs in die Funktionsweise von Laserscanning-Sensoren (Lidar). Das Grundprinzip ist nämlich bei allen Systemen identisch: Die Umgebung wird mittels eines Laserstrahls «abgetastet». Dabei werden Laserimpulse in hoher Frequenz (bis zu 1 Mio. Punkte pro Sekunde) ausgesandt, vom Objekt reflektiert und wieder detektiert. Mit dieser Information kann die Distanz zwischen dem Sensor und dem reflektierenden Objekt bestimmt werden. Damit eine Ebene von Punkten erfasst werden kann, wird dieser Laserstrahl über einen rotierenden Spiegel abgelenkt – man kann sich dazu einen Fächer von Laserstrahlen vorstellen, die sich auf einer Ebene befinden. Um nun eine 360°-Aufnahme zu erhalten, dreht sich der Sensor um seine Achse. Für die Berechnung der 3D-Koordinate eines Punktes werden neben der gemessenen Distanz auch die beiden Winkel (Ablenkungsspiegel, Drehung um Achse) benötigt. Diese werden vom Laserscanner ebenfalls gemessen und verarbeitet – es resultiert die bekannte 3D-Punktwolke.

Bei mobilen Systemen wird auf die Drehung um die eigene Achse verzichtet. Die Umgebung wird aufgrund der Bewegung des Systems erfasst. Die technische Herausforderung dabei ist, die genaue Position und Ausrichtung des Scanners im Raum während der Messung zu bestimmen. Dies wird mit zusätzlicher Sensorik gelöst.

Woher kommt die Farbe? Farbinformationen lassen sich nicht mit dem Laserstrahl erfassen, da dieser lediglich einen Wert für die Stärke der Reflexion (Intensitätswert) liefert. Stattdessen werden die Farben über Kamerabilder aufgenommen und anschliessend rechnerisch mit der Punktwolke fusioniert.