3D-Erfassung der Geometrie von Burgruinen mit Airborne Laserscanning

May 24, 2017 | Author: Karl-Heinz Gertloff | Category: Airborne Laser Scanning, Burgenforschung, Burgen und Ruinen
Report this link


Description

„ … wie von Christo verhüllt … “ neue Möglichkeiten zur Erfassung und Darstellung der Geometrie von Burgruinen

Karl-Heinz Gertloff, Egelsbach / Berthold Günster, Wiesbaden Archäologisches Spessartprojekt e. V. – 9. Symposium zur Burgenforschung – Waldaschaff, 5. November 2016

zur Einstimmung: Bilder einer großen Burgruine

Foto: Wikipedia

Foto: www.peternet.de

- Lage auf einer Bergnase - Gesamtansicht - Mauern und Mauerreste

Foto: Wikipedia

Charakteristik der Geometrie von Burgruinen ▪ Grundriss: unregelmäßig, Definitionsgenauigkeit im Dezimeter-Bereich ▪ Höhensituation: stark variierende Mauerhöhen, tlw. keine eindeutigen Mauerabschlüsse i.d.R. exponierte Lage im Gelände (Berggipfel, Bergnase, …)

Erfassung der Geometrie von Burgruinen ▪ detaillierte Erfassung nach Lage und Höhe nur möglich mit herkömmlichen Methoden - geodätische Aufmessung mit ergänzenden Handvermessungen Standard-Methode

- terrestrische Photogrammetrie / terrestrisches Laserscanning Anwendung i.d.R. nur für besonders interessierende Bauwerks-Teile

▪ Erschwernisse / Hindernisse bei der Anwendung der herkömmlichen Methoden - örtliche Situation: Geländeverhältnisse, Zugänglichkeit, Bewuchs, … - technischer Aufwand - Zeitaufwand und Kosten  zumeist nur Erfassung und Nachweis von Mauer-Grundrissen  Erfassung der Geländesituation i.d.R. nur für die unmittelbare Umgebung  insgesamt tlw. unbefriedigende geometrische Nachweise

neue Möglichkeit zur Erfassung und Darstellung der Geometrie von Burgruinen: Geobasisdaten der Landesvermessung aus Airborne Laserscanning (ALS)

Beispiel für Aufbereitung von ALS-Daten: Burgruine Homburg

Ausschnitt 400 m x 400 m

Kartenausschnitte:

Bayerischer Denkmal-Atlas www.blfd.bayern.de

Luftbild 19.7.2014

Quelle: Bayerischer Denkmalatlas

Laserscannerbefliegung 13./14. 3. 2014: 3D-Erfassung der topograph. Situation weiße Stellen: Datenlücken

Höhen über NHN

Geobasisdaten © Bayerische Vermessungsverwaltung

Laserscannerbefliegung 13./14. 3. 2014: 3D-Erfassung der topograph. Situation in s-w-Darstellung

Geobasisdaten © Bayerische Vermessungsverwaltung

Besonderheit Laserscannerbefliegung von ALS: „first echo“-Daten 3D-Erfassung 3D-Erfassung der topograph. Situation von Gelände u. Objekten auch unter Bäumen

Geobasisdaten © Bayerische Vermessungsverwaltung

Aufbereitung der ALS-Daten (1): Selektion von Geländepunkten (automatisch)  Digitales

Geländemodell

Geobasisdaten © Bayerische Vermessungsverwaltung

Aufbereitung der ALS-Daten (2): Selektion von Mauer-Punkten (halbautomatisch)  Digitales Modell

der Burgruine

Geobasisdaten © Bayerische Vermessungsverwaltung

Digitales Modell der Burgruine im Detail (1)

Ausschnitt 20 m x 20 m

auf Mauern gemessene Punkte

große Dichte der gemessenen Punkte: ca. 8 Pkt./m²

Geobasisdaten © Bayerische Vermessungsverwaltung

Digitales Modell der Burgruine im Detail (2)

Mauer tlw. von Baumkrone überragt

Ausschnitt 40 m x 40 m

selektierte Mauer-Punkte: signifikant größere Höhen einzelner Punkte gegenüber benachbarten Mauer-Punkten  Punkte im Astwerk der Baumkrone über der Mauer

Höhen über der Geländeoberfläche [m]

bereinigte Mauer-Punkte

ggf. manuelle Bereinigung erforderlich

Geobasisdaten © Bayerische Vermessungsverwaltung

bisheriger geometrischer Nachweis: Lageplan

Geometrie der Burgruine

Quelle: Haus der Bayerischen Geschichte www.hdbg.de

200 m x 200 m

Grundriss: maßstäblich und georeferenziert , auch zusammen mit dem Gelände Höhensituation (1): Aufriss von Mauerwänden (Höhe der Mauerkronen)

Aufriss Schnitt 1

Höhensituation (2): Schnitte Schnitt 2

Geobasisdaten © Bayerische Vermessungsverwaltung

Geometrie der Burgruine

Höhensituation (3): Burgruine u. Umgebung in 3D-Schrägansicht Geobasisdaten © Bayerische Vermessungsverwaltung

Geometrie der Burgruine

„ … wie von Christo verhüllt …“

Höhensituation (3): Burgruine u. Umgebung in 3D-Schrägansicht Geobasisdaten © Bayerische Vermessungsverwaltung

weitere Beispiele (1/5) Burgruine Henneburg

Digitale Top. Karte 1:250000 Ausschnitt 20 km x 20 km Quelle: Bayerischer Denkmal-Atlas www.blfd.bayern.de

weitere Beispiele (1/5) Burgruine Henneburg

400 m x 400 m

Quelle: Bayerischer Denkmal-Atlas www.blfd.bayern.de

weitere Beispiele (1/5) Burgruine Henneburg

Lageplan: www.schmittroth.de

Quelle: Wikipedia

150 m x 150 m

Geobasisdaten © Bayerische Vermessungsverwaltung

weitere Beispiele (2/5) Burgruine Wildenburg

Digitale Top. Karte 1:250000 Ausschnitt 20 km x 20 km Quelle: Bayerischer Denkmal-Atlas www.blfd.bayern.de

W

weitere Beispiele (2/5) Burgruine Wildenburg

400 m x 400 m

Quelle: Bayerischer Denkmal-Atlas www.blfd.bayern.de

W

weitere Beispiele (2/5) Burgruine Wildenburg

Lageplan: C. Speth

Foto: C. Speth

150 m x 150 m

Geobasisdaten © Bayerische Vermessungsverwaltung

weitere Beispiele (3/5) Burgruine Wildenstein

Digitale Top. Karte 1:250000 Ausschnitt 20 km x 20 km Quelle: Bayerischer Denkmal-Atlas www.blfd.bayern.de

weitere Beispiele (3/5) Burgruine Wildenstein

400 m x 400 m

Quelle: Bayerischer Denkmal-Atlas www.blfd.bayern.de

weitere Beispiele (3/5)

Schutzdach über Grabungsfläche

Lageplan: www.spessartprojekt.de

virtuelles Modell der ehemal. Burganlage Quelle: www.spessartprojekt.de

Burgruine Wildenstein

140 m x 140 m

Geobasisdaten © Bayerische Vermessungsverwaltung

weitere Beispiele (4/5) Burgruine Schlössel

Übersichtskarte 1:250000 Ausschnitt 20 km x 20 km Quelle: GeoBasisViewer.rlp www.lvermgeo.rlp.de

weitere Beispiele (4/5) Burgruine Schlössel

400 m x 400 m

Quelle: GeoBasisViewer.rlp www.lvermgeo.rlp.de

weitere Beispiele (4/5) Burgruine Schlössel

Lageplan: www.deutsche-burgen.org > Burgendatenbank

Quelle: www.burglandeck-stiftung.de

100 m x 100 m

Datengrundlagen © GeoBasis-DE / LVermGeoRP 2016

weitere Beispiele (5/5) Burgruine Lindelbrunn

Übersichtskarte 1:250000 Ausschnitt 20 km x 20 km Quelle: GeoBasisViewer.rlp www.lvermgeo.rlp.de

S

weitere Beispiele (5/5) Burgruine Lindelbrunn

400 m x 400 m

Quelle: GeoBasisViewer.rlp www.lvermgeo.rlp.de

S

weitere Beispiele (5/5) Burgruine Lindelbrunn

Mauerkanten gemäß Lageplan

Mauerkanten der Burgruine

Abb. in „Die Kunstdenkmäler von Bayern, Bezirksamt Bergzabern, 1935“

75 m x 75 m

Quelle: www.deutsche-burgen.org > Burgendatenbank

Quelle: www.youtube.com

Datengrundlagen © GeoBasis-DE / LVermGeoRP 2016

Fazit: neue Möglichkeiten mit Airborne Laserscanning

 zunehmend Bereitstellung hochauflösender Laserscannerdaten durch amtliche Landesvermessung im Zuge von Laserscanner-Neubefliegungen  zusätzlich zu digitalen Geländemodellen auch Aufbereitung digitaler Objektmodelle möglich

 Erfassung der 3D-Geometrie von Burgruinen  Nutzung vorhandener bzw. zukünftig verfügbarer Geobasisdaten  keine örtlichen Arbeiten erforderlich  auch Erfassung des gesamten umgebenden Geländes  technischer Aufwand und Kosten gering  geometrische Grundlage für graphische / analoge / virtuelle Rekonstruktion

Fazit: neue Möglichkeiten mit Airborne Laserscanning Burgruine Homburg: Gelände- und Objektmodell aus ALS in 3D-Ansicht

Burgruine Homburg: graphische Rekonstruktion der ehemaligen Burg

Geobasisdaten © Bayerische Vermessungsverwaltung

Quelle: www.schmittroth.de

 geometrische Grundlage für graphische / analoge / virtuelle Rekonstruktion

Anhang: Messverfahren „Airborne Laserscanning“

Messverfahren Airborne Laserscanning (ALS)

Foto: www.diamond-sensing.com

Befliegung des Projektgebietes mit einem speziellen Mess-Flugzeug Messgeräte im Flugzeug für kontinuierliche - Erfassung der Position des Flugzeugs - Entfernungsmessungen vom Flugzeug zur Landschaft (Laserscanner) - Erfassung der räumlichen Richtung jedes Laser-Pulses heutige Laserscanner: große Dichte der gemessenen Punkte (ca. 10 Pkt./m²) Aufzeichnung aller Sensor- und Messdaten

© Höfle/Rutzinger: Topographic airborne LiDAR in geomorphology – a technological perspective. Zeitschrift für Geomorphologie 2011, 55, 1-29

Quelle: www.lvermgeo.rlp.de

Daten-Prozessierung: Lage-Koordinaten und absolute Höhe jedes gemessenen Punktes  detaillierte punktförmige 3D-Erfassung der topographischen Situation (Gelände, Gebäude, Bäume, …)

Laser-Pulse

Besonderheit von ALS: Erfassung des Geländes und von Objekten auch unter Bäumen

Foto: www.diamond-sensing.com

Grund: Mehrfachreflexion der Laser-Pulse möglich, insbesondere bei Bäumen (Abbildung: Darstellung des Prinzips) „first echo“ i. d. R. am Kronendach “last echo“ an Geländeoberfläche, Gebäude, Mauer, Fahrzeug, … oder im Astwerk unter dem Kronendach

Befliegung zwischen Januar und April: keine/wenig Belaubung  gute Durchdringung von Baumkronen Aufzeichnung der ersten und letzten Reflexion jedes Laser-Pulses © Höfle/Rutzinger: Topographic airborne LiDAR in geomorphology – a technological perspective. Zeitschrift für Geomorphologie 2011, 55, 1-29

Quelle: www.lvermgeo.rlp.de

automatische Klassifizierung der aufgezeichneten „last echo“-Daten  „Geländepunkte“  „Gebäudepunkte“  „sonstige Punkte“ (Astwerk, Mauern, Brücken, Fahrzeuge, …)



Comments

Copyright © 2024 UPDOCS Inc.