Evaluierung der Leistungsfähigkeit eines Handheld-LiDAR-Scanners anhand von Messungen in der Klausenhöhle bei Essing

Im Rahmen seiner Bachelorarbeit im Studiengang Angewandte Geodäsie und Geoinformatik hat Moritz Wander die Leistungsfähigkeit eines modernen mobilen Laserscanners untersucht. Die von Prof. Dr.-Ing. Sebastian Briechle betreute Arbeit entstand in enger Kooperation mit Dr. Klaus Dieter Raum vom Referat Karsthydrologie im Landesverband für Höhlen- und Karstforschung Bayern e.V.. Die Arbeit befasst sich mit der Frage, wie genau der Handheld-LiDAR-Scanner Lixel L2 Pro von XGrids (Abb. 1) im Vergleich zum statischen Laserscanner Imager 5016 von Zoller+Fröhlich (Abb. 2) ist.

Als Untersuchungsgebiet diente die Klausenhöhle bei Essing im Altmühltal, eine der bedeutendsten eiszeitlichen Fundstätten Deutschlands. Für die Untersuchung wurde die größte Kammer der Höhle, die sogenannte "obere Klause", mit beiden Systemen erfasst. Ein wesentlicher Vorteil des mobilen Systems zeigte sich bereits bei der Datenerfassung: Während die Aufnahme mit dem statischen Scanner aus 10 Standpunkten circa zwei Stunden in Anspruch nahm, konnte die gesamte Höhlenkammer mit dem mobilen Scanner in nur 15-20 Minuten erfasst werden.

Die anschließende Analyse verglich die aus den Messungen resultierenden 3D-Daten miteinander. Dabei wurde die Punktwolke des statischen Scanners als Referenz verwendet. Der Vergleich der Datensätze zeigte, dass die Punktwolken größtenteils bis auf wenige Millimeter übereinstimmen (Abb. 6-8). Ein weiterer Vorteil des mobilen Systems zeigte sich in der Erfassung von Nischen und Ecken, da es im Gegensatz zum statischen Scanner nicht auf wenige Standpunkte beschränkt ist und so kaum Abschattungen in der resultierenden Punktwolke aufweist.

Zusätzlich wurde aus den Scandaten ein 3D-Modell der Höhle erstellt (Abb. 3 und 4). Dieses Modell wurde für die Darstellung in einer Virtual-Reality-Umgebung aufbereitet (Abb. 5), was eine intuitive Möglichkeit zur Visualisierung von mit LiDAR-Scannern erfassten Objekten bietet. Die Ergebnisse der Arbeit zeigen, dass mobile Laserscanner eine zeitlich effiziente Alternative für Anwendungen darstellen können, die Genauigkeiten im unteren Zentimeterbereich erfordern.