SLAM in der Vermessung.
Handheld-LiDAR-Systeme erfassen Punktwolken dort, wo Drohnen an ihre Grenzen stoßen: in Innenräumen, unter Vegetation, in genehmigungspflichtigen Zonen und auf kleinen Flächen. Wie das Verfahren funktioniert, wo es seine Stärken ausspielt und welche Genauigkeit Sie erwarten dürfen.
SLAM steht für Simultaneous Localization and Mapping. Der Begriff stammt aus der Robotik der 1980er Jahre und bezeichnet einen Algorithmus, der es einem Gerät erlaubt, sich in unbekannter Umgebung zu lokalisieren und gleichzeitig eine Karte davon zu erstellen. Heute steckt SLAM in Staubsaugerrobotern, in selbstfahrenden Autos und seit einigen Jahren in Handheld-Vermessungsgeräten, die LiDAR mit IMU, GNSS und mehreren RGB-Kameras kombinieren.
In der Vermessung wird das Gerät in der Hand gehalten oder als Rucksack getragen. Während der Anwender die Aufnahmefläche abgeht, berechnet der SLAM-Algorithmus aus den überlappenden Laserscans und den Bewegungsdaten in Echtzeit die eigene Position und baut gleichzeitig die Punktwolke auf. Eine Live-Ansicht zeigt sofort, ob alle gewünschten Bereiche erfasst sind. Die integrierten Kameras liefern parallel Bilddaten für eine farbige Punktwolke.
Seit einigen Jahren gehört das Verfahren bei vielen Büros zur Standardausstattung neben der Drohne. Drohnen sind ideal für große Flächen, stoßen aber an Grenzen, sobald Genehmigungen, dichte Vegetation, Innenräume oder kleine Bereiche im Spiel sind. Genau diese Fälle deckt das Handheld-Gerät ab.
SLAM-Systeme erfassen Punktwolken ohne Aufstiegsfreigabe und ohne Flugplanung, weil kein Luftfahrzeug bewegt wird. Sie eignen sich besonders für Innenräume, Bereiche unter Vegetation, kleine Flächen unter einem Hektar sowie Detail-Aufnahmen als Ergänzung zu Drohnendaten. Für Millimeter-Anwendungen wie hochpräzise Gleisvermessung oder gerichtsfeste Grenzfeststellung sind sie nicht geeignet.
Wo SLAM seine Stärken ausspielt.
Sechs Anwendungsfelder aus der Praxis. Sie ergeben sich aus den Schwächen der Alternativen, also dort, wo Drohnenbefliegungen oder klassische terrestrische Verfahren ineffizient oder gar nicht möglich sind.
Innenräume und Tiefgaragen
Gebäude, Tunnel, Tiefgaragen, Hallen. Überall dort, wo GNSS nicht oder nur unzuverlässig empfängt, übernimmt der SLAM-Algorithmus die Lokalisierung allein aus Sensordaten und Bewegung.
Kleine Areale unter einem Hektar
Bei Aufnahmen unter etwa einem Hektar lohnt sich der Aufwand einer Drohnenbefliegung selten. Eine Person läuft die Fläche schneller ab, als die Drohne start- und einsatzklar ist.
Innenstädte und Bahnanlagen
In Stadtkernen, an Bahnanlagen, in Hafenbereichen oder über Wohngebieten umgehen SLAM-Aufnahmen die Genehmigungsverfahren der speziellen Drohnen-Kategorie.
Detailaufnahmen im Wald
Wo die Drohne von oben den Boden nicht mehr sieht, kann das Handheld-Gerät am Boden Details mit hoher Punktdichte erfassen. In dichter Vegetation werden über 10.000 Punkte pro Quadratmeter realistisch.
Detail unter dem Sensor
Wo die Drohne aus der Luft Sichtschatten erzeugt, beispielsweise unter Brücken, Vordächern oder Kronendach, ergänzt das SLAM-Gerät die fehlenden Bereiche aus der Bodenperspektive.
Zuwegungen und Trassen
Zuwegungen zu Wind- oder Strommasten, Wege im Wald, Trassen mit Versorgungsleitungen. Die Begehung lässt sich auch in unwegsamem Gelände durchführen.
Daneben werden SLAM-Geräte für Volumen-Aufnahmen kleiner Haufwerke, für Gräben mit Versorgungsleitungen, für Bauwerks-Bestandsaufnahmen sowie für Querprofile entlang von Gleisanlagen außerhalb des Millimeter-Bereichs eingesetzt.
Drei abgeschlossene SLAM-Aufnahmen.
Konkrete Aufnahmen aus dem Alltag eines Handheld-LiDAR-Systems.
Graben mit Versorgungsleitungen
Aufnahme eines offenen Grabens vor dem Verfüllen. Die Begehung dauerte etwa drei Minuten. Im Schnittprofil lassen sich die Lage der Leitungen und die Grabenbreite direkt abgreifen.
Zuwegung zum Strommast
Die "Straße" durch den Wald wurde abgelaufen und in der 3D-Punktwolke aufgezeichnet. Geländekanten, Lichtraumprofil und Wegbreite lassen sich aus der Punktwolke ableiten.
Aufnahme im dichten Wald
In dicht bewachsenen Wäldern bietet das Handheld-Gerät einen Vorteil gegenüber Drohnen-LiDAR: Geringere Geschwindigkeit am Boden, geringerer Abstand zu den Objekten. Die Punktdichte erreicht über 10.000 Punkte pro Quadratmeter.
Die SLAM-Aufnahmen wurden in einem lokalen Koordinatensystem oder geodätisch referenziert ausgeführt. Welches Bezugssystem sinnvoll ist, ergibt sich aus dem Auswertungsziel: Volumen und Querprofile funktionieren oft im lokalen System, Anschluss an Bestandskataster oder CAD braucht ein amtliches System.
Wo welches Verfahren im Vorteil ist.
Welches Gerät passt, entscheidet sich an drei Fragen: Wie groß ist die Fläche, wie zugänglich ist sie, und welche Genauigkeit verlangt das Ergebnis.
| Aspekt | Drohne (UAV) | Handheld-SLAM |
|---|---|---|
| Wirtschaftliche Flächengröße | ab ca. 1 Hektar | bis ca. 1 Hektar |
| Erfassungsgeschwindigkeit | 50 ha in 60 Minuten | 200 m² pro Minute zu Fuß |
| Indoor-Einsatz | nur mit Spezial-Drohne | uneingeschränkt |
| Aufstiegsfreigabe nötig | EU-Drohnenverordnung | nicht einschlägig |
| Punktdichte | typisch 100-1.000 Pkt/m² | 8.900 bis >10.000 Pkt/m² |
| Vegetationsdurchdringung | nur LiDAR-Drohne | am Boden direkter Sichtkontakt |
| Flugverbots- und Sperrzonen | aufwendig oder unmöglich | im Allgemeinen unproblematisch |
| Personalbedarf | 1-2 Personen | 1 Person |
| Hochpräzise Gleisvermessung (mm) | nicht geeignet | nicht geeignet |
Häufig wird beides kombiniert: Die Drohne deckt die Fläche ab, das Handheld-Gerät die Bereiche darunter und dazwischen. Wenn Ihr Projekt beides braucht, sagen Sie es gleich in der Anfrage. Nachträglich wird daraus ein zweiter Termin mit eigener Anfahrt.
Wann SLAM ausreicht, wann nicht.
Die relative Genauigkeit liegt typisch bei 1 bis 5 cm. Wie genau die Aufnahme absolut liegt, entscheidet sich daran, ob sie an ein amtliches Bezugssystem angeschlossen wird.
| Anwendung | Eignung von SLAM | Erwartbare Genauigkeit |
|---|---|---|
| Volumenberechnung Haufwerke | sehr gut geeignet | 3-5 cm |
| Bestandsdokumentation Gebäude | sehr gut geeignet | 1-5 cm relativ |
| Innenraum-Aufmaß | sehr gut geeignet | 1-5 cm relativ |
| Trassen- und Wegevermessung | gut geeignet | 3-5 cm |
| Geländemodelle (DGM) | gut geeignet | 5-10 cm |
| Bauwerksinspektion (Geometrie) | geeignet | 3-5 cm |
| Querprofile entlang Gleisen | geeignet | 3-5 cm |
| Gleisvermessung im mm-Bereich | nicht geeignet | klassische Verfahren |
| Gerichtsfeste Grenzfeststellung | nicht geeignet | ÖbVI erforderlich |
Vom Briefing bis zur Datenlieferung.
Der typische Ablauf einer Handheld-LiDAR-Aufnahme in fünf Schritten.
Projektklärung
Aufnahmebereich, Zweck (Volumen, Bestand, Querprofil) und Bezugssystem (lokal oder geodätisch) klären. Daraus folgen Geräteklasse und Auswerteumfang.
Vorbereitung
Geräte-Initialisierung etwa 3 Minuten. Bei georeferenzierter Aufnahme werden GNSS-Passpunkte gesetzt. Begehungsroute idealerweise als geschlossene Schleife.
Begehung
Vermesser geht mit dem Handheld- oder Backpack-Gerät die Aufnahmefläche ab, typisch mit etwa 1 m/s. Live-Ansicht zeigt die wachsende Punktwolke in Echtzeit.
Registrierung
Software optimiert die Punktwolke aus Laser- und Bewegungsdaten. RGB-Kameras liefern die farbige Punktwolke. Loop-Closures korrigieren Drift.
Übergabe
Lieferung in CAD- und 3D-kompatiblen Formaten: Punktwolke (LAS, LAZ, E57), Schnittprofile als DXF, optional Mesh oder BIM-Export.
Was Sie nach der Auswertung erhalten.
Standard-Lieferung bei SLAM-Aufnahmen. Welche Formate sinnvoll sind, hängt von der Software-Umgebung und der Weiterverarbeitung ab.
Punktwolke
3D-Punktwolke als Standard-Format. LAZ ist die komprimierte Variante. Direkt einlesbar in jeder gängigen 3D- oder CAD-Software.
Austauschformat
Herstellerneutrales Format inklusive Bilddaten. Standard für die Übergabe zwischen Scanner-Software und CAD- oder BIM-Systemen.
Schnittprofile
Querprofile, Längsschnitte, Bestands-Linien. Direkter Import in AutoCAD, BricsCAD und kompatible CAD-Anwendungen.
3D-Mesh
Vermaschte Oberfläche aus der Punktwolke, optional mit Textur aus den RGB-Kameras. Für Visualisierung und 3D-Anwendungen.
BIM-Modell
Auf Anfrage. Bauteilkonforme Übergabe für BIM-Workflows, sofern die Aufnahme entsprechend strukturiert wurde.
Auswertungsbericht
Dokumentation mit Schnitten, Maßauszügen, Volumenangaben und Genauigkeitsnachweis als druckbarer Bericht.
Sechs Punkte, die vorab geklärt sein sollten.
Was Auftraggeber vor einer SLAM-Aufnahme sinnvollerweise mit dem Vermessungs- oder Geomatik-Büro abklären.
- Aufnahmeziel definieren Volumen, Bestand, Querprofil, Innenraum-Aufmaß oder Drohnen-Ergänzung. Das Ziel bestimmt die Geräteklasse und den Auswertungsumfang.
- Bezugssystem festlegen Lokales Koordinatensystem oder geodätischer Bezug (ETRS89/UTM, DHHN2016)? Bei Anschluss an Bestandsdaten ist amtlicher Bezug Pflicht.
- Zugang zum Aufnahmebereich klären Eigentümer, Betreiber, Sperrzeiten, Sicherheitsanforderungen. Anders als bei der Drohne entfällt die luftfahrtrechtliche Genehmigung, der physische Zugang bleibt aber zu organisieren.
- Genauigkeitsanforderung benennen Reichen 3 bis 5 cm für Volumen und Bestand, oder werden Millimeter-Toleranzen verlangt? Letzteres ist mit SLAM nicht erreichbar und braucht TLS oder klassische Vermessung.
- Datenformate vorab spezifizieren LAS oder E57 für die Punktwolke, DXF für Schnitte, OBJ für Mesh, IFC für BIM. Im Angebot festhalten, nicht im Nachgang.
- Kombination mit Drohne prüfen Ab etwa einem Hektar oder wenn zusätzlich eine Übersicht gebraucht wird, lohnt die Kombination: Drohne für die Fläche, SLAM für Detail und Sichtschatten.
Verwandte Themen.
Wer SLAM einsetzen möchte, profitiert oft von angrenzenden Beiträgen aus dem passpunkt-Wissen.
SLAM-Vermessung beauftragen
Hauptseite zum Verfahren: Anbieter, Preisstrukturen, Workflow, FAQs zur SLAM-Vermessung in Deutschland.
Zum Hub Verfahrens-HubTerrestrisches Laserscanning
Wenn Millimeter-Genauigkeit gefragt ist oder die Aufnahme aus festen Standorten erfolgen muss. Klassisches TLS als Pendant zum mobilen SLAM.
Zum Hub Verfahrens-HubLiDAR-Befliegung
Wenn die Fläche zu groß für SLAM ist oder der Boden unter Vegetation aus der Luft erfasst werden soll. Drohnen-LiDAR als Gegenstück von oben.
Zum Hub Verfahrens-HubDrohnenvermessung
Hauptseite zur Drohnenvermessung. Wenn die Aufnahme aus der Luft Sinn macht und die Fläche groß genug für die Drohne ist.
Zum Hub Beitrag · GenauigkeitHöhengenauigkeit verstehen
Wie aus RTK-Korrektur, Passpunkten und Auswertesoftware ein belastbarer Höhenwert wird. Vergleichswerte für SLAM und Drohne.
Zum Beitrag VerzeichnisAnbieter mit SLAM-Geräten finden
Bundesweit gelistete Fachbüros mit Handheld- oder Backpack-Scanner. Filter nach Bundesland und Verfahren.
Anbieter ansehenWorauf sich das Verfahren stützt.
SLAM ist als Verfahren weitgehend frei von luftfahrtrechtlichen Anforderungen. Drei Quellen, die für die Einordnung trotzdem relevant sind.
Drohnenverordnung 2019/947
Regelt den Betrieb unbemannter Luftfahrzeuge. Für SLAM nicht einschlägig, weil kein Luftfahrzeug bewegt wird. Bei kombinierten Drohnen- und SLAM-Aufträgen aber relevant für den Drohnen-Anteil.
EUR-Lex OriginaltextSAPOS
Amtlicher Satellitenpositionierungsdienst der deutschen Landesvermessungsbehörden. Liefert die Korrekturdaten für georeferenzierte SLAM-Aufnahmen im Außenbereich.
SAPOS-PortalDIN-Normen Vermessung
DIN 18710 (Ingenieurvermessung) und DIN 18723 (Vermessungsgeräte) bilden den allgemeinen Rahmen. Für SLAM gibt es keine spezifische Norm; die Genauigkeitsangaben folgen den Herstellerprüfungen.
DIN-PortalGlossar.
Zehn Begriffe rund um SLAM und Mobile Mapping, knapp erklärt.
- SLAM
- Simultaneous Localization and Mapping. Algorithmus, der aus Sensor- und Bewegungsdaten gleichzeitig die eigene Position bestimmt und eine Karte oder Punktwolke der Umgebung aufbaut.
- Handheld-LiDAR
- Tragbares Laserscanner-System, das in der Hand gehalten oder als Rucksack getragen wird. Kombiniert LiDAR-Sensor, IMU, GNSS und mehrere RGB-Kameras.
- Punktwolke
- 3D-Datensatz aus Millionen Einzelpunkten mit Lage, Höhe und optional Farbe. Standardergebnis jeder LiDAR-Aufnahme.
- IMU
- Inertial Measurement Unit. Sensor zur Messung von Beschleunigung und Drehraten. Zentral, damit der SLAM-Algorithmus Bewegungen des Gerätes auflösen kann.
- Loop Closure
- Wiedererkennung eines bereits aufgenommenen Bereichs durch den SLAM-Algorithmus. Korrigiert Drift in der berechneten Position.
- Drift
- Akkumulierender Lagefehler während der Begehung. Tritt vor allem in strukturarmen Umgebungen auf, wird durch Loop-Closures oder GNSS-Stützung reduziert.
- Mobile Mapping
- Sammelbegriff für bewegte Erfassungsverfahren mit LiDAR und Kameras. Umfasst Handheld-Geräte, Rucksack-Systeme und fahrzeuggestützte Lösungen.
- RTK
- Real-Time Kinematic. GNSS-Korrekturverfahren für Echtzeit-Positionierung mit Zentimeter-Genauigkeit. Bei SLAM optional zur Georeferenzierung im Freien.
- E57
- Herstellerneutrales Austauschformat für 3D-Punktwolken inklusive Bilddaten. Standard für die Übergabe zwischen Scanner-Software und CAD- oder BIM-Systemen.
- ÖbVI
- Öffentlich bestellter Vermessungsingenieur. Nur ÖbVI darf hoheitliche Vermessungsaufgaben ausführen, etwa Grenzfeststellungen. SLAM ersetzt diese Aufgaben nicht.
Anfrage stellen. passpunkt vermittelt an passende Fachbüros.
Welches Verfahren, welche Geräteklasse und welche Datenformate zu Ihrem Projekt passen, hängt von Aufnahmebereich, Auswertungsziel und Genauigkeitsanforderung ab. Schildern Sie Ihr Projekt, passpunkt prüft Ihre Anfrage und schlägt passende Anbieter mit SLAM-Geräten aus dem Verzeichnis vor.
SLAM in der Vermessung: FAQ.
Antworten auf die Fragen, die vor einer Beauftragung am häufigsten gestellt werden.
SLAM steht für Simultaneous Localization and Mapping. In der Vermessung bezeichnet SLAM einen Algorithmus, der aus den Daten eines Handheld-LiDAR-Geräts gleichzeitig die eigene Position und eine 3D-Punktwolke der Umgebung berechnet. Der Anwender trägt das Gerät durch das Aufnahmegebiet, die Punktwolke entsteht in Echtzeit.
Nein. Da kein Luftfahrzeug eingesetzt wird, sind die Genehmigungen aus der EU-Drohnenverordnung nicht einschlägig. Auch in Flugverbotszonen, an Bahnanlagen oder im Innenraum kann ohne luftfahrtrechtlichen Vorlauf gearbeitet werden. Die übliche Zutrittserlaubnis des Eigentümers oder Betreibers bleibt selbstverständlich erforderlich.
Die relative Genauigkeit moderner SLAM-Systeme liegt im einstelligen Zentimeterbereich, typisch 1 bis 5 cm. Die absolute Genauigkeit hängt vom Bezugssystem ab: Mit GNSS-Empfang im Freien sind 3 bis 5 cm realistisch, im Innenraum gilt die Genauigkeit nur relativ innerhalb der Aufnahme. Für Millimeter-Anwendungen wie hochpräzise Gleisvermessung oder gerichtsfeste Grenzfeststellung sind SLAM-Geräte nicht geeignet.
SLAM ist im Vorteil bei kleinen Flächen unter etwa einem Hektar, in Innenräumen, in genehmigungspflichtigen Zonen wie Stadtkernen oder Bahnanlagen sowie überall dort, wo Vegetation den Blick aus der Luft versperrt. Bei großen Flächen ab etwa fünf Hektar ist die Drohne deutlich schneller. Häufig ergänzen sich beide Verfahren: Drohne für die Übersicht, SLAM für Detail- und Innenbereiche.
Typisch werden 8.900 Punkte pro Quadratmeter und mehr erreicht. In dichter Vegetation oder bei langsamer Begehung können auch über 10.000 Punkte pro Quadratmeter aufgezeichnet werden, weil der Sensor näher an den Objekten arbeitet als eine Drohne in Flughöhe.
Typische Anwendungsfelder sind: Aufnahmen unter Vegetation, etwa in Wäldern; Erfassung von Zuwegungen zu Wind- oder Strommasten; Volumenermittlung kleiner Haufwerke; Aufnahme von Gräben mit Versorgungsleitungen; Bestandsaufnahmen in Innenräumen ohne GNSS-Empfang; Querprofile entlang von Gleisanlagen außerhalb des Millimeter-Bereichs; sowie als Detail-Ergänzung zu Drohnendaten.
Standard sind LAS und LAZ als Punktwolken-Formate, E57 als herstellerneutrales Austauschformat sowie DXF für Schnittprofile und CAD-Übergaben. Auf Anfrage werden 3D-Mesh-Modelle (OBJ, FBX) oder BIM-Exporte (IFC) bereitgestellt. Farbige Punktwolken aus den integrierten RGB-Kameras werden auf Wunsch mitgeliefert.
Praxiswerte: Ein Einsatztag mit SLAM-Scanner liegt typisch bei 1.200 bis 2.500 Euro inklusive Auswertung. Pro Quadratmeter ergibt das etwa 1 bis 5 Euro. Bei kombinierten Drohnen- und SLAM-Aufträgen werden Tagessätze und Auswertungsumfang individuell zusammengestellt. Konkret kalkuliert wird nach Sichtung von Objekt und Auswertungsziel. Details siehe Kosten-Beitrag.
Eingeschränkt. SLAM-Algorithmen brauchen Strukturmerkmale in der Umgebung, an denen sie sich orientieren. In sehr großen, leeren Hallen oder offenen Wiesen ohne markante Objekte kann die Berechnung driften. Hilfsweise werden GNSS-Passpunkte oder ergänzende Marker gesetzt, oder das Gerät wird mit einer Drohnenaufnahme kombiniert.
SLAM-Aufnahmen werden von spezialisierten Vermessungs- und Geomatik-Büros, Drohnen-Dienstleistern mit erweitertem Geräte-Park sowie zunehmend auch von Vermessungsbüros mit klassischer Ausrüstung bearbeitet. Im passpunkt-Verzeichnis sind Anbieter mit Handheld- oder Backpack-Scanner gesondert gekennzeichnet.