2023-11-27
ERSCHLIESSUNG DES POTENZIALS DER WASSERSTRASSEN: EINSATZ VON TECHNOLOGIE FÜR EIN BESSERES MANAGEMENT
Die Digitalisierung der Binnenschifffahrt bringt eine Vielzahl von Vorteilen mit sich, indem sie Technologie und Daten zur Optimierung des Managements, der Sicherheit und der Nachhaltigkeit der wichtigen Schifffahrtsinfrastruktur einsetzt. Präzise Daten über den Zustand der Wasserstraße verbessern die Überwachung von Infrastrukturen wie Schleusen, Dämmen und Brücken. Durch die frühzeitige Erkennung potenzieller Probleme ermöglicht die Digitalisierung eine rechtzeitige Wartung und gewährleistet die Zuverlässigkeit und Sicherheit der Wasserstraßen für den Transport von Gütern, Passagieren und wichtigen Ressourcen.
Dieser Artikel beschreibt die praktische Anwendung des AlphaAir 10 LiDAR+RGB-Systems auf einer DJI-Drohne für ein 3D-Digitalisierungsprojekt mit Schwerpunkt auf den Wasserstraßen des Jangtse-Flusses.
DIGITALISIERUNG DER WASSERWEGE DES JANGTSE-FLUSSES: EINE NEUE GRENZE IN DER VERMESSUNG
Dieses Projekt stellt sich der gewaltigen Aufgabe, die verschlungenen Wasserwege des Jangtse-Flusses digital zu kartieren. Als längster Fluss Eurasiens und drittlängster Fluss der Welt fließt der Jangtse durch wichtige chinesische Provinzen, darunter Sichuan, Yunnan, Hubei und Shanghai. Die Bedeutung des Flusses ist unermesslich, denn er ist eine lebenswichtige Quelle für die Wasserversorgung von Millionen von Menschen, für die Bewässerung und den Transport. In den letzten Jahren ist die Nachfrage nach Wasserstraßenvermessungen aufgrund der ehrgeizigen Entwicklungsprojekte entlang des Jangtse und seiner Nebenflüsse stark angestiegen.
Abbildung 1. Die Hanjiang-Brücke, Jangtse-Fluss, China.
Herkömmliche landgestützte Vermessungstechniken können den steigenden Anforderungen an zeitnahe und genaue Daten nur schwer gerecht werden. Der Erfolg von Digitalisierungsinitiativen hängt von der richtigen Zuweisung von Ressourcen für die Datenerfassung und -verarbeitung ab. Um diese Herausforderung zu meistern, setzte das örtliche Amt für hydrografische Vermessung in Zusammenarbeit mit den technischen Experten von CHCNAV das innovative LiDAR-System AlphaAir 10 (AA10) für Luftvermessungsarbeiten im Bereich der Hanjiang-Brücke ein. Diese avantgardistische Methode umfasste eine sorgfältige Datenerfassung und -verarbeitung des Geländes, der Gebäude, der Brücken und der den Fluss querenden Kabel - eine Anstrengung, die die digitale Transformation des Jangtse-Flusses vorantreibt.
PRÄZISION LEICHT GEMACHT: 3D-KARTIERUNG MIT UAV + LIDAR-TECHNOLOGIE
Auf dem Weg zu einer hochpräzisen 3D-Kartierung kam bei unserem Projekt modernste Technologie zum Einsatz - die DJI M300 UAV in Kombination mit dem AlphaAir 10 (AA10) LiDAR-System. Die AA10 integriert hochpräzises LiDAR, genaue GNSS-Positionierung, IMU-Orientierung und eine industrietaugliche Vollformat-Orthofotokamera. Diese dynamische Kombination liefert nicht nur hochpräzise Laserpunktwolken, sondern auch hochauflösende digitale Bilder und legt damit den Grundstein für eine beispiellose Datengenauigkeit.
Abbildung 2. Die AlphaAir 10 von CHCNAV, installiert auf der DJI 300 Drohne für das Luftbildkartierungsprojekt.
Im Mittelpunkt der Datenverarbeitung stehen die Software-Tools CoPre und CoProcess von CHCNAV. CoPre, eine fortschrittliche und einfach zu bedienende 3D-Laserscan-Vorverarbeitungssoftware, verarbeitet Rohdaten, einschließlich POS-Trajektorien, LiDAR-Daten und RGB-Bilder. CoProcess hingegen bietet eine breite Palette von Nachbearbeitungsmöglichkeiten. Diese Software ist eine umfassende Lösung, die von der DEM/DTM-Generierung über die halbautomatische Merkmalsextraktion und die automatische Datenklassifizierung bis hin zu speziellen Modulen für die Inspektion von Stromleitungen und Straßen reicht. Die intuitive Benutzeroberfläche und der optimierte Arbeitsablauf erhöhen nicht nur die Präzision von 3D-Kartierungsprojekten, sondern verbessern auch die Produktivität erheblich und stellen einen entscheidenden Schritt im Bereich der Luftbildkartierung dar.
RATIONALISIERTE SPITZENLEISTUNG: MÜHELOSE BEDIENUNG UND SCHNELLE DATENVERARBEITUNG
Die Effizienz steht bei der Luftbildvermessung im Mittelpunkt: Installation, Erfassung und Verarbeitung eines 2 km² großen Datenbereichs wurden in weniger als einem Tag reibungslos durchgeführt. Die Chronologie lautet wie folgt:
I. VORBEREITUNG.
Die AlphaAir 10 wurde in nur wenigen Minuten auf der DJI M300 UAV installiert und damit die Voraussetzungen für einen schnellen und effizienten Einsatz geschaffen.
II. DATENERHEBUNG IM FELD.
Die Flugmissionen wurden bemerkenswert schnell durchgeführt und dauerten weniger als 1 Stunde für zwei Flüge. Es wurden Informationen über Landgebiete entlang des Jangtse-Flusses, die Hanjiang-Brücke und flussübergreifende Kabel gesammelt.
Abbildung 3. Die Luftvermessung rund um die Hanjiang-Brücke YangtzeRiver Bridge.
Die gesamte Datenerfassung wurde in etwa 50 Minuten abgeschlossen.
III.DATENVERARBEITUNG UND ANALYSE.
Die nächste Phase umfasste die detaillierte Datenverarbeitung und -analyse. Diese Phase gliedert sich wie folgt:
1) VERARBEITUNG DER FARBPUNKTWOLKE.
Die Verarbeitung der Farbpunktwolkendaten für zwei Vermessungsgebiete von insgesamt 1,8 km² mit der CoPre-Software dauerte nur 19 Minuten.
Abbildung 4,5. Punktwolken-Rendering derHanjiang-Brücke und des Gebiets am Jangtse-Fluss.
Dieser Schritt umfasste einen umfassenden Scan von Stahlrahmen, Pfeilern, Elektrotürmen und flussübergreifenden Kabeln, wodurch Punktwolkenergebnisse erzeugt und die Erstellung von Profilen mit direkten Höhenmessungen für die Brücke erleichtert wurden.
Abbildung 6. Punktwolkenergebnisse der Hanjiang-Brücke und ihrer quer über den Fluss verlaufenden Kabel.
Abbildung 7. Die Punktwolkenprofile der Hanjiang-Brücke.
2) TRIANGULATION AUS DER LUFT UND ERZEUGUNG EINES 3D-MODELLS.
Die Triangulation aus der Luft dauerte 12 Minuten und die Erstellung des digitalen Orthophotomodells (DOM) und des realen 3D-Modells mit der Software CoProcess weitere 240 Minuten.
Abbildung 8,9. Teile des digitalen Orthophotomodells(DOM) und des realen 3D-Modells, die mit dem AlphaAir 10 LiDAR für das Gebiet des Yangtze-Flusseserstellt wurden.
3) DATENVERFEINERUNG UND -GENERIERUNG
Die Software CoProcess, mit der die Punktwolken entrauscht und gefiltert wurden, hat ihre Effizienz unter Beweis gestellt. Es dauerte nur 30 Minuten, um ein hochgenaues digitales Höhenmodell (DEM) und Konturen für jedes 1 km² große Gebiet mit einer Auflösung von weniger als 1 Meter zu erstellen. Dieses genaue DEM ist für die Instandhaltung von Brücken, die Umweltverträglichkeitsprüfung, die Bewertung des Hochwasserrisikos und die Planung von Infrastrukturen von entscheidender Bedeutung.
Abbildung 10,11. Ein Teil des digitalen Höhenmodells (DEM), das Gebiet des Jangtse-Flusses.
Dank der fortschrittlichen Mehrzielfähigkeit konnte die AlphaAir 10 dichte Vegetation mit bis zu 8 Zielechos durchdringen. Diese Fähigkeit ermöglichte eine effektive Erfassung der Bodenoberfläche, was zu genauen digitalen Höhenmodellen (DEMs) und digitalen Oberflächenmodellen (DSMs) führte, selbst in schwierigen Umgebungen.
Abbildung 12. Der Effekt der Vegetationsdurchdringung im Gebiet des Jangtse-Flusses.
Die durchschnittliche Dicke der AA10-Punktwolke von 5 cm bei einem Höhenfehler von 3,5 cm unterstreicht die außergewöhnliche Präzision des Systems und bestätigt seine Position als technologischer Wegbereiter für Luftbildvermessungsanwendungen.
Abbildung 13. Messung der Punktwolkenstärke im Gebiet des Jangtse-Flusses.
DIE VERMESSUNG VON WASSERSTRASSEN IM WANDEL: DIE LEISTUNG DER LIDAR UAV-TECHNOLOGIE
Die Auswirkungen der AlphaAir 10 auf die Wasserstraßenvermessung entlang des Jangtse-Flusses waren schlichtweg revolutionär. Dieses fortschrittliche luftgestützte LiDAR-System hat nicht nur hochpräzise Daten geliefert, sondern auch komplizierte 3D-Datenpunkte erfasst, die traditionelle Methoden in Frage stellen. Dieser technologische Sprung hat den Vermessungsfachleuten ein Maß an Präzision verschafft, das die Entscheidungsfindung und Projektplanung erheblich verbessert.
VERMESSUNG AUF HOHEM NIVEAU: LIDAR-INNOVATION STEIGT ENTLANG DES YANGTZE FLUSSES AUF
Die Einführung der LiDAR-UAV-Vermessungstechnologie hat die Landschaft der Wasserstraßenvermessung entlang des Jangtse-Flusses grundlegend verändert. Der Effizienzgewinn gegenüber herkömmlichen Vermessungsmethoden mit Totalstationen ist beträchtlich. Ausgestattet mit dem AA10 LiDAR + RGB-System sammelten die UAVs schnell Daten, so dass ein längerer Zugang zum Gelände nicht erforderlich war. Dies minimiert die Beeinträchtigung des Verkehrs und der umliegenden Gebiete und eliminiert das Risiko menschlicher Fehler bei der Datenerfassung, was die Sicherheit der Vermessungsfachleute erhöht.
Die Kombination der LiDAR- und UAV-Technologie der AlphaAir 10 hat eine neue Ära der Präzision und Effizienz bei der Vermessung von Wasserstraßen eingeleitet. Ihre Fähigkeit zur schnellen Datenerfassung in Verbindung mit einer unvergleichlichen Genauigkeit macht sie zu einem unverzichtbaren Werkzeug für Vermessungsfachleute entlang des Jangtse-Flusses und setzt einen neuen Standard für Sicherheit und Effizienz im Feld.
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Über CHC Navigation
CHC Navigation (CHCNAV) entwickelt innovative Kartierungs-, Navigations- und Positionierungslösungen, um die Arbeit der Kunden effizienter zu gestalten. Die Produkte und Lösungen von CHCNAV decken zahlreiche Branchen ab, z. B. Geodaten, Bauwesen, Landwirtschaft und Schifffahrt. Mit einer weltweiten Präsenz, Vertriebspartnern in mehr als 120 Ländern und mehr als 1.700 Mitarbeitern ist CHC Navigation heute als eines der am schnellsten wachsenden Unternehmen im Bereich der Geomatik-Technologien anerkannt.
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