SLAM & mobile Kartierung
Zentrale Fachbegriffe zu SLAM-Verfahren, Trajektorienberechnung und mobilen 3D-Scanlösungen im vermessungstechnischen Kontext.
Die Inhalte dieses Glossars dienen der allgemeinen fachlichen Einordnung und stellen keine individuelle Beratung oder projektbezogene Planung dar.
Glossar LiDAR & Laserscanning
Airborne LiDAR
Airborne LiDAR bezeichnet ein luftgestütztes Laserscanning-Verfahren, bei dem ein Lasersensor auf einer Drohne oder einem bemannten Luftfahrzeug montiert ist. Während des Fluges werden kontinuierlich Laserimpulse ausgesendet und deren Laufzeiten gemessen. Aus diesen Distanzmessungen entsteht eine dreidimensionale Punktwolke der Gelände- und Objektoberflächen.
Im fachlichen Zusammenhang wird Airborne LiDAR vor allem bei großflächigen Erfassungen eingesetzt, etwa für Geländemodelle, Trassenkorridore, Deponien oder Abbaugebiete. Durch die hohe Punktdichte und die Möglichkeit, auch unter Vegetationsbewuchs Geländeinformationen zu erfassen, eignet sich das Verfahren für topografische Analysen und Volumenberechnungen.
In der Praxis der Geodatenerfassung spielt Airborne LiDAR eine Rolle, wenn flächenhafte, relativ schnell zu erfassende 3D-Daten benötigt werden. Die absolute Genauigkeit hängt dabei von GNSS- und IMU-Referenzierung, Flugplanung sowie Bodenpasspunkten ab. Abzugrenzen ist das Verfahren von der photogrammetrischen Auswertung, bei der Bilddaten statt Laserimpulsen verwendet werden.
Terrestrisches Laserscanning (TLS)
Terrestrisches Laserscanning (TLS) beschreibt die stationäre Erfassung von 3D-Daten mittels eines bodengebundenen Laserscanners. Das Gerät wird in der Regel auf einem Stativ positioniert und erfasst seine Umgebung durch rotierende Messsysteme mit hoher Winkel- und Distanzauflösung.
TLS wird im Bau- und Bestandsumfeld eingesetzt, beispielsweise zur Dokumentation von Gebäuden, Ingenieurbauwerken oder Industrieanlagen. Auch im Tunnel- und Brückenbau sowie bei Deformationsanalysen findet das Verfahren Anwendung. Durch die hohe Detailauflösung lassen sich Fassaden, Tragwerke oder komplexe Innenräume präzise modellieren.
In der Vermessungspraxis werden mehrere Scanpositionen über Pass- oder Referenzpunkte miteinander verknüpft. Das Ergebnis ist eine registrierte Gesamtpunktwolke. Im Unterschied zu Airborne LiDAR erfolgt die Datenerfassung aus festen Standpunkten am Boden, was zu sehr hohen Punktdichten bei gleichzeitig begrenztem Erfassungsradius führt.
Mobile Mapping
Mobile Mapping bezeichnet die dynamische Erfassung von Geodaten mit bewegten Sensorsystemen. LiDAR-Sensoren, Kameras sowie GNSS- und Inertialsysteme sind dabei auf Fahrzeugen, Rucksacksystemen oder anderen mobilen Plattformen montiert.
Das Verfahren wird eingesetzt, wenn lineare oder ausgedehnte Strukturen effizient aufgenommen werden sollen, etwa Straßenräume, Gleisanlagen oder innerstädtische Bereiche. Die kontinuierliche Bewegung erlaubt eine hohe Flächenleistung bei gleichzeitig dreidimensionaler Datenerfassung.
Für die Praxis bedeutet Mobile Mapping eine Kombination aus Laserscanning und kinematischer Positionsbestimmung. Die Qualität der Punktwolke hängt maßgeblich von der Kalibrierung der Sensorik, der Trajektorienberechnung und der Nachbearbeitung ab. Im Vergleich zum TLS erfolgt die Aufnahme nicht stationär, sondern entlang einer Bewegungsbahn. Gegenüber Airborne LiDAR liegt der Fokus stärker auf bodennahen Strukturen und Detailinformationen im Straßenraum.
Intensitätswerte
Intensitätswerte beschreiben die Stärke des vom Objekt reflektierten Laserimpulses. Neben der reinen Distanzinformation speichert ein LiDAR-System somit zusätzliche radiometrische Eigenschaften der Oberfläche.
In der Auswertung können Intensitätswerte Hinweise auf Materialunterschiede, Oberflächenbeschaffenheit oder Feuchtigkeitszustände liefern. Asphalt, Vegetation, Beton oder Metall reflektieren Laserimpulse unterschiedlich stark. Diese Unterschiede lassen sich in der Punktwolke visualisieren und für weiterführende Analysen nutzen.
In der Praxis werden Intensitätswerte häufig ergänzend zur geometrischen Information verwendet, etwa zur Unterstützung der Klassifikation oder zur visuellen Interpretation. Sie sind jedoch abhängig von Sensorparametern, Einfallswinkel und Entfernung und daher nicht ohne Weiteres vergleichbar zwischen unterschiedlichen Projekten oder Systemen.
Mehrfachechos
Mehrfachechos entstehen, wenn ein einzelner Laserimpuls mehrere reflektierende Oberflächen entlang seines Strahlverlaufs trifft. Das System registriert dann mehrere Rücksignale mit unterschiedlichen Laufzeiten.
Dieses Phänomen tritt typischerweise bei Vegetation auf. Ein erster Teil des Impulses wird an Blättern oder Ästen reflektiert, während ein weiterer Anteil bis zum Boden durchdringt und dort erneut reflektiert wird. Das System speichert diese Rückläufe als separate Punkte.
Für die Geländemodellierung ist die Auswertung von Mehrfachechos von Bedeutung, da sie die Trennung zwischen Bewuchs und Geländeoberfläche ermöglicht. In der Praxis werden häufig „First Return“, „Last Return“ oder Zwischenrückläufe unterschieden. Die gezielte Nutzung dieser Informationen unterstützt die Ableitung digitaler Geländemodelle unter Vegetationsbedeckung.
Klassifikation
Klassifikation bezeichnet die Zuordnung einzelner Punkte einer Punktwolke zu definierten Objekt- oder Oberflächenklassen. Typische Klassen sind beispielsweise Gelände, Vegetation, Gebäude oder sonstige Objekte.
Im fachlichen Kontext erfolgt die Klassifikation algorithmisch auf Basis geometrischer, radiometrischer und topologischer Merkmale. Kriterien können Höhe, Neigung, Punktdichte oder Intensitätswerte sein. Ziel ist eine strukturierte Datenbasis für weitere Auswertungen.
In der Praxis bildet die Klassifikation die Grundlage für digitale Geländemodelle, Oberflächenmodelle oder thematische Auswertungen. Eine fehlerhafte oder unvollständige Klassifikation kann direkte Auswirkungen auf Volumenberechnungen, Massenmodelle oder Planungsgrundlagen haben. Die Qualität der Klassifikation hängt daher sowohl von der Datenqualität als auch von der gewählten Methodik ab.
Pulsrate, Sichtfeld (FOV) und nutzbare Punktdichte bei LiDAR-Systemen
Bei der Bewertung von LiDAR-Sensoren wird häufig die reine Puls- oder Messrate (z. B. in kHz) als zentrales Leistungsmerkmal herangezogen. Diese Angabe beschreibt, wie viele Laserimpulse pro Sekunde ausgesendet werden. Für die praktische Vermessung ist jedoch entscheidend, wie viele dieser Impulse als verwertbare Messpunkte im relevanten Erfassungsbereich ankommen.
Ein ausgesendeter Impuls kann unterschiedliche Rückläufe („Returns“) erzeugen. Über befestigten Flächen wie Straßen entsteht in der Regel ein einzelner Rücklauf. In Vegetationsstrukturen sind mehrere Rückläufe möglich, da der Laser zunächst Blätter oder Äste und anschließend den Boden trifft. Für viele Auswertungen wird primär der erste Rücklauf betrachtet.
Neben der Pulsrate spielt das Sichtfeld (Field of View, FOV) eine wesentliche Rolle. Systeme mit großem FOV erfassen auch Bereiche außerhalb des eigentlichen Projektziels, etwa den Himmel oder seitliche Strukturen. In luftgestützten Anwendungen wird häufig nur ein definierter Bodenbereich genutzt. Entscheidend ist daher die nutzbare Punktdichte innerhalb dieses effektiven Arbeitswinkels.
In der Praxis sollten Sie Sensoren nicht ausschließlich anhand der kHz-Angabe vergleichen, sondern die Kombination aus Pulsrate, FOV, Fluglagekompensation und tatsächlich verwendeter Punktdichte im Projektkontext bewerten.