Photogrammetrische Aufnahme und 3D-Punktewolken-Prozessierung einer Ortsbrust im maschinellen Tunnelvortrieb und deren Vergleich mit einem Laserscan

Research output: ThesisMaster's Thesis

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title = "Photogrammetrische Aufnahme und 3D-Punktewolken-Prozessierung einer Ortsbrust im maschinellen Tunnelvortrieb und deren Vergleich mit einem Laserscan",
abstract = "In dieser Arbeit wurde die mit bildverarbeitender Software durchgef{\"u}hrte Bildverkn{\"u}pfung von photogrammetrisch erfassten ringf{\"o}rmigen Teilabschnitten, den sogenannten Aufnahmespuren einer Ortsbrust im kontinuierlichen Tunnelvortrieb, untersucht. Zur Qualit{\"a}tskontrolle wurde neben der inneren Genauigkeit besonderes Augenmerk auf die {\"a}u{\ss}ere Genauigkeit der rekonstruierten Ortsbrust gelegt. Der Bildverband wurde im n{\"o}rdlichen Zugangsstollen der zweiten R{\"o}hre des Gotthard-Stra{\ss}entunnels mit dem Kamerasystem der Montanuniversit{\"a}t und der Firma Geodata MT GmbH photogrammetrisch aufgenommen. Das Kamerasystem wurde im Rahmen einer Forschungszusammenarbeit entwickelt und dient dem digitalen Ortsbrustmonitoring im maschinellen Tunnelvortrieb. Die Ergebnisse der vorliegenden Arbeit zeigen, dass durch sorgf{\"a}ltige Einstellung der Aufnahmeparameter qualitativ hochwertige Aufnahmen erzielt wurden, die den Bildverarbeitungsprozess und die Bildverkn{\"u}pfung nicht beeintr{\"a}chtigten. Jedoch gestaltete sich die Realisierung einer ausreichenden seitlichen Bild{\"u}berlappung aufgrund der festen Kameramontagepositionen, die von der spezifischen Schneid-Diskenanordnung am Bohrkopf abh{\"a}ngig waren, als problematisch. Demzufolge konnten w{\"a}hrend dem Bildverarbeitungsprozess keine Bildverkn{\"u}pfungen zwischen den Aufnahmespuren hergestellt werden. Aufgrund dessen resultierten aus der Simultankalibrierung Orientierungsparameter auf Basis eines unvollst{\"a}ndig verkn{\"u}pften Bildverbandes, die zu voneinander unabh{\"a}ngigen Aufnahmespuren mit hoher innerer Genauigkeit f{\"u}hrten. Durch Distanzermittlung zu einem Laserscan wurde eine unzureichende {\"a}u{\ss}ere Genauigkeit der photogrammetrisch prozessierten Rekonstruktion der Ortsbrust festgestellt. Die Ergebnisse der Evaluierung der {\"a}u{\ss}eren Genauigkeit verdeutlichen, dass die Korrektur der Kameraausrichtung nicht optimal m{\"o}glich war, wodurch diese zwar mit einer hohen inneren Genauigkeit rekonstruiert werden konnten, jedoch die {\"a}u{\ss}ere Genauigkeit negativ beeinflussten. Zur Verbesserung der Verkn{\"u}pfung einzelner Aufnahmespuren wurden L{\"o}sungsans{\"a}tze wie die Optimierung der {\"U}berlappung der Aufnahmespuren und der Kameraausrichtung vorgeschlagen. Die erzielten Fortschritte erm{\"o}glichen nicht nur eine effizientere Nutzung des Kamerasystems, sondern eliminieren auch den zus{\"a}tzlichen Verarbeitungsschritt der Koregistrierung der Aufnahmespuren.",
keywords = "Geomonitoring, Photogrammetrie, Tunnelbau, Ortsbrustkartierung, Vergleich von Punktewolken, Laserscan, Agisoft-Metashape, CloudCompare, Kamerasystem, Bildverkn{\"u}pfung, Orientierungsparameter, innere und {\"a}u{\ss}ere Genauigkeit, Geomonitoring, photogrammetry, tunnel construction, face mapping, comparison of point clouds, laser scan, Agisoft-Metashape, CloudCompare, camera system, image linking, orientation parameters, internal and external accuracy",
author = "Simone Schachner",
note = "nicht gesperrt",
year = "2024",
doi = "10.34901/mul.pub.2024.066",
language = "Deutsch",
school = "Montanuniversit{\"a}t Leoben (000)",

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TY - THES

T1 - Photogrammetrische Aufnahme und 3D-Punktewolken-Prozessierung einer Ortsbrust im maschinellen Tunnelvortrieb und deren Vergleich mit einem Laserscan

AU - Schachner, Simone

N1 - nicht gesperrt

PY - 2024

Y1 - 2024

N2 - In dieser Arbeit wurde die mit bildverarbeitender Software durchgeführte Bildverknüpfung von photogrammetrisch erfassten ringförmigen Teilabschnitten, den sogenannten Aufnahmespuren einer Ortsbrust im kontinuierlichen Tunnelvortrieb, untersucht. Zur Qualitätskontrolle wurde neben der inneren Genauigkeit besonderes Augenmerk auf die äußere Genauigkeit der rekonstruierten Ortsbrust gelegt. Der Bildverband wurde im nördlichen Zugangsstollen der zweiten Röhre des Gotthard-Straßentunnels mit dem Kamerasystem der Montanuniversität und der Firma Geodata MT GmbH photogrammetrisch aufgenommen. Das Kamerasystem wurde im Rahmen einer Forschungszusammenarbeit entwickelt und dient dem digitalen Ortsbrustmonitoring im maschinellen Tunnelvortrieb. Die Ergebnisse der vorliegenden Arbeit zeigen, dass durch sorgfältige Einstellung der Aufnahmeparameter qualitativ hochwertige Aufnahmen erzielt wurden, die den Bildverarbeitungsprozess und die Bildverknüpfung nicht beeinträchtigten. Jedoch gestaltete sich die Realisierung einer ausreichenden seitlichen Bildüberlappung aufgrund der festen Kameramontagepositionen, die von der spezifischen Schneid-Diskenanordnung am Bohrkopf abhängig waren, als problematisch. Demzufolge konnten während dem Bildverarbeitungsprozess keine Bildverknüpfungen zwischen den Aufnahmespuren hergestellt werden. Aufgrund dessen resultierten aus der Simultankalibrierung Orientierungsparameter auf Basis eines unvollständig verknüpften Bildverbandes, die zu voneinander unabhängigen Aufnahmespuren mit hoher innerer Genauigkeit führten. Durch Distanzermittlung zu einem Laserscan wurde eine unzureichende äußere Genauigkeit der photogrammetrisch prozessierten Rekonstruktion der Ortsbrust festgestellt. Die Ergebnisse der Evaluierung der äußeren Genauigkeit verdeutlichen, dass die Korrektur der Kameraausrichtung nicht optimal möglich war, wodurch diese zwar mit einer hohen inneren Genauigkeit rekonstruiert werden konnten, jedoch die äußere Genauigkeit negativ beeinflussten. Zur Verbesserung der Verknüpfung einzelner Aufnahmespuren wurden Lösungsansätze wie die Optimierung der Überlappung der Aufnahmespuren und der Kameraausrichtung vorgeschlagen. Die erzielten Fortschritte ermöglichen nicht nur eine effizientere Nutzung des Kamerasystems, sondern eliminieren auch den zusätzlichen Verarbeitungsschritt der Koregistrierung der Aufnahmespuren.

AB - In dieser Arbeit wurde die mit bildverarbeitender Software durchgeführte Bildverknüpfung von photogrammetrisch erfassten ringförmigen Teilabschnitten, den sogenannten Aufnahmespuren einer Ortsbrust im kontinuierlichen Tunnelvortrieb, untersucht. Zur Qualitätskontrolle wurde neben der inneren Genauigkeit besonderes Augenmerk auf die äußere Genauigkeit der rekonstruierten Ortsbrust gelegt. Der Bildverband wurde im nördlichen Zugangsstollen der zweiten Röhre des Gotthard-Straßentunnels mit dem Kamerasystem der Montanuniversität und der Firma Geodata MT GmbH photogrammetrisch aufgenommen. Das Kamerasystem wurde im Rahmen einer Forschungszusammenarbeit entwickelt und dient dem digitalen Ortsbrustmonitoring im maschinellen Tunnelvortrieb. Die Ergebnisse der vorliegenden Arbeit zeigen, dass durch sorgfältige Einstellung der Aufnahmeparameter qualitativ hochwertige Aufnahmen erzielt wurden, die den Bildverarbeitungsprozess und die Bildverknüpfung nicht beeinträchtigten. Jedoch gestaltete sich die Realisierung einer ausreichenden seitlichen Bildüberlappung aufgrund der festen Kameramontagepositionen, die von der spezifischen Schneid-Diskenanordnung am Bohrkopf abhängig waren, als problematisch. Demzufolge konnten während dem Bildverarbeitungsprozess keine Bildverknüpfungen zwischen den Aufnahmespuren hergestellt werden. Aufgrund dessen resultierten aus der Simultankalibrierung Orientierungsparameter auf Basis eines unvollständig verknüpften Bildverbandes, die zu voneinander unabhängigen Aufnahmespuren mit hoher innerer Genauigkeit führten. Durch Distanzermittlung zu einem Laserscan wurde eine unzureichende äußere Genauigkeit der photogrammetrisch prozessierten Rekonstruktion der Ortsbrust festgestellt. Die Ergebnisse der Evaluierung der äußeren Genauigkeit verdeutlichen, dass die Korrektur der Kameraausrichtung nicht optimal möglich war, wodurch diese zwar mit einer hohen inneren Genauigkeit rekonstruiert werden konnten, jedoch die äußere Genauigkeit negativ beeinflussten. Zur Verbesserung der Verknüpfung einzelner Aufnahmespuren wurden Lösungsansätze wie die Optimierung der Überlappung der Aufnahmespuren und der Kameraausrichtung vorgeschlagen. Die erzielten Fortschritte ermöglichen nicht nur eine effizientere Nutzung des Kamerasystems, sondern eliminieren auch den zusätzlichen Verarbeitungsschritt der Koregistrierung der Aufnahmespuren.

KW - Geomonitoring

KW - Photogrammetrie

KW - Tunnelbau

KW - Ortsbrustkartierung

KW - Vergleich von Punktewolken

KW - Laserscan

KW - Agisoft-Metashape

KW - CloudCompare

KW - Kamerasystem

KW - Bildverknüpfung

KW - Orientierungsparameter

KW - innere und äußere Genauigkeit

KW - Geomonitoring

KW - photogrammetry

KW - tunnel construction

KW - face mapping

KW - comparison of point clouds

KW - laser scan

KW - Agisoft-Metashape

KW - CloudCompare

KW - camera system

KW - image linking

KW - orientation parameters

KW - internal and external accuracy

U2 - 10.34901/mul.pub.2024.066

DO - 10.34901/mul.pub.2024.066

M3 - Masterarbeit

ER -