Potenzialermittlung von Laserscanner-Aufnahmen für die Zustandsüberwachung der Schieneninfrastruktur und Umgebung

Abstract

Ziel dieser Untersuchung ist, terrestrisches Laserscanning (TLS) und unbemanntes Laserscanning (ULS) auf ihre Einsatzpotenziale im Gleisumfeld zu untersuchen. Hierbei stehen die drei Anwen dungsbereiche Monitoring von gravitativen Massenbewegungen, Vegetationszustandsüberwachung mittels Drohnenbefliegung und Monitoring von Bauwerken und Infrastrukturelementen im Fokus. Es wurden Testmessungen an vier verschiedenen Standorten durchgeführt, um aufzuzeigen, welche Messgenauigkeiten mit den Methoden erzielt werden können und eine Einschätzung abzugeben, in wiefern die Methoden für die drei Anwendungsbereiche geeignet sind. Die Messungen wurden je weils mit einem terrestrischen Laserscanner, dem Laserscanning aus der Luft mithilfe von Drohnen und einem Tachymeter durchgeführt. Die Punktwolken des TLS und des Laserscannings aus der Luft wurden miteinander verglichen, während die tachymetrisch gemessenen Passpunkte zur Kontrolle verwendet werden konnten. Hierfür wurden die Punktwolken zunächst georeferenziert, sofern sie noch keine Georeferenzierung besaßen. Anschließend wurden sie klassifiziert. So konnten die Bo den-, Vegetations- und Bauwerkspunkte gesondert untersucht werden. Es zeigt sich, dass beide Systeme unterschiedliche Vor- und Nachteile aufweisen. Mit seiner höheren Punktdichte und Genauigkeit eignet sich TLS besonders zum Bauwerks- und Schieneninfrastruktur monitoring, während sich ULS für großflächige Aufnahmen für Vegetationsanalysen und zur Gelän deerfassung eignet. Mit Laserscandaten lassen sich bspw. Querprofile entlang der Gleisachse erstel len, die die in die Rückschnittzone hereinragende Vegetation gut darstellen. Außerdem bietet die Nutzung der aus den Bodenpunkten erstellten digitalen Geländemodelle (DGM) eine gute Grundlage zur Beurteilung des Gefahrenpotentials durch gravitative Massenbewegungen. Im Bereich des Bau werksmonitorings lässt sich festhalten, dass die hochgenauen TLS-Daten klassischen Messverfahren wie Tachymetrie vorzuziehen sind, da die Bauwerke detailliert und vollständig erfassbar sind. Ent sprechend der Zielsetzung ist eine Kombination von TLS und ULS sowie die Einbindung weiterer Informationsquellen ratsam, um fundierte Aussagen zu Gefahrenpotentialen durch Vegetation oder gravitative Massenbewegungen treffen zu können. Auch für das Bauwerksmonitoring ist eine Kom bination beider Messmethoden sinnvoll: zunächst kann mit ULS das gesamte Bauwerk erfasst und z. B. als Bauwerksdatenmodell (building information model(ling), BIM) modelliert werden und im Anschluss können mit TLS von einzelnen Bereichen, an denen z. B. Schäden entdeckt wurden, De tailaufnahmen gemacht werden. Da sich die Laserscantechnologie und die damit verbundenen Ver arbeitungs- und Analysealgorithmen stetig weiterentwickeln, werden sie zukünftig immer mehr zur Zustandsüberwachung von Schieneninfrastruktur und ihrer Umgebung beitragen.