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Flugzeuggestützte Laseraltimetrie und Interferometric SAR GIS-Seminar 2000 / 2001 Referent: Olaf Bromorzki.

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Präsentation zum Thema: "Flugzeuggestützte Laseraltimetrie und Interferometric SAR GIS-Seminar 2000 / 2001 Referent: Olaf Bromorzki."—  Präsentation transkript:

1 Flugzeuggestützte Laseraltimetrie und Interferometric SAR GIS-Seminar 2000 / 2001 Referent: Olaf Bromorzki

2 Zwei moderne Meßprinzipien zur 3D-Erfassung der Erdoberfläche schaffen neue Anwendungsgebiete und lassen die Photogrammetrie im Dunkeln stehen !? Laserscanning flugzeuggestützte Laserimpulsmessung ALTM, ALSS SAR (Synthetic Aperture Radar) Flugzeug- und satellitengestützte Messung mit Mikrowellen (STAR-1, STAR-3i, AeS-1; JERS, ERS-1, ERS-2, Radarsat)

3 Anforderungen an 3D-Koordinaten LVA:DGM 5 Max. 10m-Raster, Höhengenauigkeit: ± 0,5m Flächendeckend Strukturdaten (Gerippelinien, Geländekanten) Telekommunikation, Planungsbüros Gebäudestrukturen Umweltverbände Biomassen, Vegetationsvolumen Trend: Keine reinen Höhenmodelle, sondern aktuelle verknüpfte Modelle aus Koordinaten + Topographie + Information

4 Laserscanning und SAR-Messung Aktive Messverfahren Direkte Koordinatenbestimmung aus Richtungs- und Steckenmessung Bestimmung der Flugzeugkoordinaten D-GPS, INS (Inertiales Navigationssystem) Lagegenauigkeit: ± 0,1m bei v = m/s Satellit: ± 0,5m Intensitätsmessung der Echos Reflexionsgrad bestimmt Beschaffenheit der Geländeoberfläche Alle Messungen sind zeitsynchronisiert

5 Richtungsmessung INS: Kreiselmeßsystem 0,02mrad) Messung der Drehbewegung um Raumachsen Auf Messplattform befestigt Richtung der Laserimpulse: Hin- und herschwingender Ablenkspiegel Optisches System mit Glasfaserkabel Rotierendes Polygonprisma Palmer-Scan (in Verwendung mit Phasenmessung) Richtung der Radarimpulse: Aussendung der Radarsignale zu einer Seite Registrierung an der Empfängerantenne

6 Distanzmessung Scanner: Impulslaufzeitmessung First pulse / last pulse-Messung Phasenmessung SAR: Phasenmessung Multifrequenzen-Messung ( = cm) Laufzeitmessung

7 Gegenüberstellung Technischer Daten Herstellerangaben Topscan ALTM 1020 TopoSys Flughöhe m< 1000m Scanprinzip"Schwingender Spiegel"Glasfaseroptik Scanfrequenz Hz630 Hz Scanwinkel +/- 0 – 20° +/- 7° Steifenbreite0 – 730 m230 m EDMImpulslaufzeit Messrate65 – 5000 Hz83000 Hz Messgenauigkeit< 0,1 m< 0,2 m Laser800 mW

8 Interferometrisches SAR Vermessung der gleichen Szene von fast gleichen Beobachtungspunkten B(Satellit) = wenige 100m B(Flugzeug) = wenige Meter Phasendifferenzmessung der interferierenden Wellen Stereoskopische Auswertung Multi-pass interferometry (ERS1/2) Single-pass interferometry (SRTM, Flugzeugmessung) Genaue Bahndatenkenntnis erforderlich Differentielles InSAR Deformationserfassung zwischen zwei Messepochen durch Differenzbildung der Interferenzbilder (< 1cm)

9 SAR, Scanner, Photogrammetrie ErfahrungswerteSatelitten SARAirborne SARLaser-Scanner Photogram- metrie Streifenbreitemax. 100 kmmax. 14 kmmax. 700 m4 km² Flughöhe785km (ERS)Max. 6800mMax. 1000m4000 m Pixelgröße / Gitterweite 20m x 5m1m² - 9m²0,4 - 25m²0,3 x 0,3 m² Auflösungs- vermögen abh. v. Frequ. u. Bandbreite Abh.v.opt.Syst. Flughöhe Höhen- genauigkeit 5m – 15m0,5m0,3m 3D-Genauigkeit1m0,5m1m Deformations- erfassung < 0,01m Keine Refraktion

10 Scanner und SAR-Anwendungen Erstellung von topographischen und thematischen Karten bis zum Maßstab 1:2000, DGM Stadt- u. Verkehrsplanung, Erzeugung von 3D-Stadtmodellen Funknetzplanung, Stadtklimamodelle, Lärmschutzmodelle Überwachung von Hochspannungfreileitungen Massenberechnungen von Deponien und Halden Messung von Vegetationsvolumen, Biomassen Flugsicherung Katastrophenschutz, Humanitäre Zwecke Umweltschutz, Renaturierung, Rekultivierung Echtzeitmonitoring von Gewässeroberflächen (Pegelstände, Fließgeschwindigkeit), nur SAR Hochgenaue Deformationsmessung, nur d-InSAR

11 Laserscanner und SAR-Projekt 1. Auftraggeber : Landesvermessungsämter Telekommunikation Stadtplanungsämter Energieversorgungsunternehmen Land- und Forstwirtschaft Projektplanung: GPS-Bodenstationen Kontrollflächen Befliegungsplan (Karten und Orthophotos) Punktdichte (Scanwinkel, -frequenz, Fluggeschwindigkeit, Streifenüberlappung) Kostenerrechnung

12 Laserscanner und SAR-Projekt 3. Befliegung: zu jeder Jahreszeit, zu jeder Tageszeit, über den Wolken, nur SAR Besonders empfohlen für bewaldete Gebiete, in denen terrestrische Messungen nicht oder nur schwer durchführbar sind Gleichzeitige Aufnahme von Boden- und Vegetationspunkten Scanner: First- / Lastpulse-Messung SAR: Multifrequenzen Intensitätsmessung Bildflugplanungsprogramm und Autopilot Videounterstützung oder RGB-Zeilensensor

13 Laserscanner und SAR-Projekt 4. Auswertung Überprüfung auf Vollständigkeit aller Messdaten GPS-Auswertung Systemkalibrierung Berechnung der Koordinaten aller Laserpunkte Automatisierte Selektion und Klassifizierung der Laserpunkte (Bodenpunkt oder Vegetationspunkt) Auswertung der Radarechos (auch in Echtzeit mögl.) => km²/Woche

14 Laserscanner und SAR-Projekt 5 Graphisch Interaktive Überarbeitung Korrektur fehlerhafter Klassifizierungen am PC Generierung von Bruchkanten und Gerippelinien bei der Scannerauswertung noch nicht automatisiert möglich; mit Hilfe von digitalen Karten und Luftbildern Bruchkantendetektion bei SAR-Messungen automatisiert

15 Christo ???

16 Bonn

17

18 Aufmessung der Vegetationsoberfläche First-Pulse oder X-Band-SAR Aufmessung der Geländeoberfläche Last-Pulse oder L-Band-SAR

19

20

21 X-SAR = 3,1cm Aufl.: 1,5m L-SAR = 23cm Aufl.: 1,5m P-SAR = 67 cm Aufl.: 8m

22 Jeder Tag, an dem Du nicht lächelst, ist ein verlorener Tag. C. Chaplin

23 Mannheim back

24 InterferogrammDifferentielles Interferogramm

25 back Parallele Scanlinien orthogonal zur Flugrichtung aufgrund hoher Scanfrequenz (630Hz) Fiberglasoptik

26 back Palmerscanner

27 back

28 First pulse Last pulse

29 back

30

31 Berechnung differentieller SAR-Interferogramme zur Ermittlung von Bodenbewegungen back


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