Das LiDAR-Verfahren gegenüber gestellt zur Photogrammetrie
Beide Verfahren zur Vermessung und Erstellung von 3D-Rekonstruktion haben Ihre Vor-und Nachteile. Verbindet man beide Verfahren, woran wir derzeit am arbeiten sind, könnte man die Nachteile ausblenden. Die LiDAR-Technologie konkurriert mit der Photogrammetrie, ergänzt sie aber auch. Laser sind halt eine der präzisesten Möglichkeiten, Entfernungen zu messen und Punktwolken zu erstellen. Doch die Laser bzw. LiDAR-Technologie ist noch sehr teuer und erschwinglich ist sie nur in diversen Apple-Produkten.
Beide Verfahren möchten wir speziell in der Bergbau-Welt also hauptsächlich Untertage vergleichen und beschreiben. Unterirdische Strecken fordern einen mit beiden Verfahren heraus. Das LiDAR-Verfahren kommt mit wenig Licht aus und die Fotogrammmetrie benötigt viel Licht. Viel Licht aber Untertage bedeutet auch das man viele Schatten bekommt die für die Fotogrammmetrie ein sehr großes Problem darstellt. Das gleich gilt auch für reflektierende Oberflächen. Wasser von Röschen oder einfach nur der Tau auf den Firsten bringt das Verfahren an seine grenzen.
Vor & Nachteile beider Verfahren im Überblick
Vorteile bei Lidar
- Live Scan Überblick - man sieht sofort was bereits erfasst wurde
- Sehr einfach und schnell
- Ideal für kleine Bereiche
- Sehr gute Weiterverarbeitung (Erstellung von Raumplänen mit Abmessungen)
Vorteile bei Fotogrammmetrie
- Sehr Detail getreu bis hin zu Fotorealistischen Qualität
- Große Projekte möglich
Nachteile bei Lidar
- 3D-Modelle oft sehr verzerrt (öfters Meshbubbles)
- nur für kleinere Scans nutzbar
- wenig Detail getreu
Nachteile bei Fotogrammmetrie
- Fehlt ein Bereich durch Fotos ist das ganze Projekt gescheitert
- man muss für immer gleiche Ausleuchtung sorgen
- alle Fotos müssen scharf sein
- man braucht (oft) hunderte bis tausende Fotos
- sehr zeitraubend
- sehr Rechen intensiv bei der Erstellung von 3D-Rekonstruktionen
Während bei der Photogrammetrie eine Überlappung der Bilder von 60 bis 90 Prozent erforderlich ist, genügt bei LiDAR meist eine Überlappung der Fluglinien von 20 bis 30 Prozent – die Datenerhebung mit LiDAR erfolgt also wesentlich schneller. Das ist ganz klar in einigen Verwendungsbereichen ein ganz klarer Vorteil. LiDAR ist auch die erste Wahl, wenn es darum geht, große Umgebungen schnell und nahezu in Echtzeit zu scannen. Die Photogrammetrie hingegen ist die Zeitaufwendigere Methode die aber wesentlich Detailgetreuer ist.
Vor- und Nachteile Bildlich gezeigt
Schon während des Scans sieht man beim Lidar-Verfahren was bereits erfasst wurde. Nach dem Scan sieht man dann direkt den ganzen Scan (siehe Bild oben) Dieser ist dann nach kurzer Zeit bereit für die Weiterverarbeitung und dies sieht dann so aus:
Die Berechnung für das gezeigte Modell benötigte nicht einmal 3 Minuten. Sprich nach drei Minuten nach dem Scan ist das 3D-Modell fertig und kann betrachtet werden. Wenn man bedenkt das der Scan ebenfalls nur 4 Minuten benötigt hat ist das ein sehr sehr schnelles Ergebnis. Bei der Fotogrammmetrie benötigt man allein diese Zeit nur um die Fotos zu erstellen, wenn das überhaupt hinkommt. Dann müssen die Fotos heruntergeladen werden, im Programm aufgerufen werden um dann zu einer Punktwolke berechnet werden zu können. Man sollte auch bedenken dafür ist ein PC notwendig, denn man Untertage nicht immer mithat. Das Lidar-Verfahren ist bei schwierigen Bereichen und für schnelle Präsentationen eindeutig im Vorteil!
Punktwolke des LiDAR-Scans
Die über das Lider-Verfahren erstellte Punktwolke kann sich ebenfalls sehen lassen. Nur das eigentliche später errechnete 3D-Modell ist nicht so detailgetreu wie bei einem Fotogrammmetrie 3D-Modell. Durch das Lidar-Verfahren lassen sich auch schnell und relativ simpel Raumpläne erstellen. Das Verfahren könnte sehr gut bei Radstuben oder Werkstätten etc. Untertage angewendet werden.
Hier der Raumplan des zu vorherigen Scans:
3D Modell über Lidar erstellt
Decken Ansicht (im Bergbau spricht man von Firste) des 3D-Modells
3D Modell "Innen Ansicht" über Lidar erstellt
Detail getreue ist recht unterschiedlich, das mag daran liegen das es die ersten Scan-Versuche waren. Es lässt sich vermutlich noch um einiges verbessern. Was direkt aber zu sagen ist, das LiDAR-Verfahren benötigt weniger Licht aus die Photogrammetrie. Zu helle Taschenlampen sollten also definitiv vermieden werden!
Photogrammetrie Scan
Auf Grund der sehr niedrigen Deckenhöhe und dann noch zugleich der wenigen Strukturen der Decke ist es fototechnisch sehr schwer von dieser genügend guter Fotos zu machen. Das sieht man an dem Modell sofort. Sie fehlt hier einfach.
Werden von einem Bereich genügend scharfe Fotos ohne große Schatten erstellt sind diese Bereiche auch sehr detailliert.
In dem kleinen eigenen Luftschutzraum in der Scheune ist es aber sehr eng und klein so das man große Probleme hat die Räumlichkeit vernünftig zu fotografieren. Die Bildinformation sind nur auf kleine Bereiche möglich und so können keine großen Flächen auf einem Bild auf einmal erfasst werden. Das macht den kleinen Luftschutzkeller zu einem perfekten Übungs- und Test Raum für die verschiedenen Verfahren. Ein perfektes untertägigies Forschungslaboratorium direkt vor der Haustür zum verfeinern aller Verfahren.
Die Photogrammetrie kann mit unterschiedlichen Genauigkeitsgraden mit einer Vielzahl von Kameras durchgeführt werden, auch mit gewöhnlichen Kameras und nicht mit exklusiven, hochspezialisierten professionellen Geräten. Zudem bietet die Photogrammetrie eine Reihe von Ausgabemöglichkeiten, einschließlich eingefärbter Punktwolken, texturierter Netze und Orthomosaike, während LiDAR nur eine Punktwolke erzeugt. Beide Verfahren kombiniert heben die Probleme und Schwierigkeiten eines jeden einzelnen Verfahrens fast auf. Es ist aber derzeit noch sehr kompliziert beide Verfahren zu vereinen.
