Volumenbestimmung von Haufwerken – Terrestrisch oder aus der Luft?


Die Ermittlung der Volumen von Haufwerken ist in vielen Bereichen von großer Bedeutung. Sei es bei der Planung, Genehmigung oder dem Betrieb von Deponien oder Abraumhalden, im Tiefbau oder bei der Sanierung von belasteten Flächen um nur einige Anwendungsfelder zu nennen. Herkömmlich werden die Volumen entweder mit einfachen Schätzverfahren aus der genäherten Grundfläche und der Höhe oder anhand einzelner exakt bestimmter Punkte bestimmt. Diese Verfahren können die Volumen jedoch nur unzureichend genau bestimmen und gerade im Bereich problematischer Stoffe können fehlerhafte Volumen zu erheblichen Mehrkosten führen. Alternative Messverfahren mit terrestrischen Laserscannern sind zwar sehr genau, jedoch in der Regel nur mit großem Aufwand durchzuführen. Eine sinnvolle Alternative stellen photogrammetrische Verfahren dar. Durch die neuen Möglichkeiten in der Photogrammetrie durch den Einsatz von unbemannten Fluggeräten (Drohnen) oder der direkten Bestimmung der Orientierungsparameter mit dem 3D ImageVector stehen inzwischen Verfahren zur Verfügung die flexibel einsetzbar sind und höchsten Genauigkeitsansprüchen gerecht werden.

 

3D ImageVector MONO

Für einen praxistauglichen Einsatz einer Technologie im Bereich der Volumenbestimmung von Haufwerken ist es entscheidend, dass die Technik einfach angewandt werden kann und den Betrieb vor Ort möglichst wenig beeinflusst. Wichtig hierfür ist es, dass auf eine zusätzliche Vermessung vor Ort verzichtet werden kann, die Technologie also ohne Passpunkte auskommt und die Objekte möglichst nicht betreten werden müssen. Beide Voraussetzungen sind durch die genannten photogrammetrischen Verfahren gegeben. Damit die geforderten Genauigkeiten auch ohne Passpunkte erreicht werden können ist es wichtig, dass Verfahren für die direkte Bestimmung der Orientierungsparameter, insbesondere der Koordinaten der Aufnahmestandorte, genutzt werden. Hierfür stehen inzwischen verschiedene Möglichkeiten zur Verfügung. Im Bereich der Drohen-Photogrammetrie werden in der Regel die Navigationsdaten aus der Flugsteuerung mit den Aufnahmezeitpunkten abgeglichen, womit absolute Genauigkeiten im Bereich von 1-2 m erreicht werden können. Alternativ können die Drohnen zusätzlich mit RTK/PPK (RealTimeKinematic/PostProcessingKinematic) Empfängern ausgerüstet werden und die absolute Genauigkeit unter 10 cm gesteigert werden. Das selbe gilt auch im terrestrischen Fall, hier können Standardkameras mit Hilfe des 3D ImageVectors erweitert werden, um direkt zu jeder Aufnahme die Orientierungsparameter aufzeichnen zu können. Auch im terrestrischen Fall stehen verschiedene Genauigkeitsklasse zur Verfügung (1-2 m absolute Genauigkeit beim ImageVector NEO und besser als 10 cm beim ImageVector MONO). Für die genannten photogrammetrischen Verfahren gilt, dass die relative Genauigkeit, also die Genauigkeit für die Messung der Entfernung zwischen zwei Punkten oder der Volumenbestimmung, deutlich besser ist und je nach Konfiguration im cm Bereich liegt. Da es bei der Volumenbestimmung in der Regel auf die relative Genauigkeit ankommt sind die genannten Verfahren, insbesondere mit RTK/PPK Empfängern, hervorragend geeignet.

 

Volumenbestimmung eines Haufwerks

Volumenbestimmung eines Haufwerks mit terrestrischen Verfahren

Im Gegensatz zu den klassischen Verfahren zur Volumenbestimmung wird bei den photogrammetrischen Verfahren nicht geschätzt oder zwischen wenigen einzelnen Punkten interpoliert sonder die Haufwerke werden in ihrer ganzen Form erfasst (Punktwolke) und daraus das Volumen abgeleitet. Für die Praxis ist dann jedoch die Frage von Interesse, soll das Haufwerk besser aus der Luft oder vom Boden aus aufgenommen werden? Hierfür kann es wie so oft keine eindeutige Antwort geben.

Punktwolke eines Haufwerkes

Punktwolke eines Haufwerkes, bestimmt aus terrestrischen Bilddaten

Sowohl das terrestrische Verfahren als auch die Vermessung mit Drohnendaten verwenden im Kern dieselbe Auswertetechnologie. Einzig die Perspektive der Bilddaten ist unterschiedlich. Bei der terrestrischen Aufnahme wird in der Regel seitlich auf das Objekt geblickt, wohingegen die Daten der Drohne den Blick von oben realisieren. Entsprechend sind auch die Anwendungsfelder unterschiedlich, das terrestrische Verfahren bildet im Bereich der Haufwerksvermessung die Böschungen der Haufwerke optimal ab, jedoch ist der Blick auf flächenhafte Haufwerke von oben so nur schwer realisierbar. Terrestrische Verfahren sind z.B. für Kegelförmige Haufwerke optimal geeignet. Bei den Drohnen gestützten Verfahren werden dagegen die flächenhaften Bereiche oben auf den Haufwerken optimal abgebildet, wohingegen die Böschungen umso schlechter abgebildet werden je steiler sie sind. Drohnen gestützte Verfahren eignen sich hervorragend für flächenhafte Haufwerke.

Es zeigt sich also, dass beide Verfahren je nach Anwendungsfall Ihre Stärken und Schwächen haben. Es sollte also immer abgewogen werden welche Technologie für den jeweiligen Einsatzfall am besten geeignet ist. In besonderen Fällen kann es dabei auch notwendig sein die Stärken beider Verfahren zu kombinieren und einen gemischten Ansatz zu wählen, bei dem sowohl Luftbilder als auch terrestrische Bilddaten erfasst und gemeinsam ausgewertet werden. Auch durch die Wahl der Aufnahmestandorte und Aufnahmestrategie können die jeweiligen Schwächen der beiden Verfahren abgemildert werden. So sollten, wenn möglich, auch beim terrestrischen Verfahren Aufnahmen von einem Erhöhten Standpunkt aus aufgenommen werden, um die Haufwerksoberseite exakt auswerten zu können. Leider ist es nicht immer möglich erhöhte Standorte zu finden, dann muss man sich gegebenenfalls mit anderen Hilfsmitteln (Leiter, Hubwagen, hohes Stativ) behelfen. Bei den Drohnenaufnahmen kann man je nach örtlicher Situation statt nur Bilder von oben aufzunehmen, auch um das Objekt herumfliegen und so zusätzlich die Ansichten von der Seite realisieren.

Sowohl die Drohnen gestützte als auch die terrestrische Vorgehensweise haben ihre bevorzugten Anwendungsfelder. Um dem gerecht zu werden empfehlen wir den Einsatz von Drohen in der Regel für größere Anlagen mit vielen unterschiedlichen Haufwerken, sowie für große Haufwerke mit komplexer Struktur und sehr unregelmäßiger Oberseite. Die terrestrische Vorgehensweise ist für kleine und mittlere Haufwerke, sowie für Anlagen mit wenigen einzelnen Haufwerken das wirtschaftlichste Verfahren. Die terrestrische Vorgehensweise ist auch immer dann Empfehlenswert, wenn ohnehin Bilder aufgenommen werden. Dann empfiehlt es sich etwas mehr Bilder zu erfassen und den 3D ImageVector mitzuführen, um die Bilder im Bedarfsfall zu einem beliebigen Zeitpunkt auswerten zu können. Auch muss immer beachtet werden, dass nicht überall mit Drohen geflogen werden darf, in diesen Fällen ist die terrestrische Herangehensweise immer eine sinnvolle Alternative.

Zusätzliche Informationen zum 3D ImageVector (NEO, MONO oder UAV) finden Sie auf unserer Produktseite oder schicken Sie uns einfach eine kurze Nachricht.

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