AlphaUni LiDAR : 3D Smart Cities

3D-Modelle für die Projekte der Digitalen Zwillinge

Seit ihrem Aufkommen vor mehr als einem Jahrzehnt hat sich die digitale Zwillingstechnologie zu einem komplexen und umfassenden technischen System entwickelt, das den Aufbau neuer intelligenter Städte unterstützt. Sie ist auch ein fortschrittliches Modell für die kontinuierliche Innovation der intelligenten Stadtentwicklung und eine zukünftige Form der Modernisierung der kombinierten "virtuellen und realen" Welt.

Bei der Schaffung der digitalen Zwillingsstadt werden hochentwickelte topografische Werkzeuge eingesetzt, die umfassende, mehrdimensionale, großmaßstäbliche und hochauflösende Datensätze liefern können. Als virtuelles Modell liefert eine digitale Stadt mehrschichtige Daten über Gebäude, städtische Infrastruktur, Versorgungseinrichtungen, Unternehmen und den Verkehr von Menschen und Fahrzeugen. Durch die Bereitstellung dieser Informationen ermöglichen digitale Zwillinge die Entwicklung und Modernisierung intelligenter Städte.

Herkömmliche Methoden zur Erfassung und Darstellung von 2D-Raumdaten, wie Karten und Bilder, reichen nicht mehr aus, und für den Übergang zur 3D-Modellierung ist eine vollständige Aktualisierung der herkömmlichen Vermessungsinstrumente erforderlich. Abgeleitete 3D-Modelle haben in der Tat eine große Kapazität, um mit sozialen oder wirtschaftlichen Raumdaten aus dem IoT und Big Data zusammengeführt und korreliert zu werden. Heute besteht eine sehr starke Nachfrage nach integrierten Lösungen, die die Erfassung umfassender 3D-Geodaten mit hoher Genauigkeit und in kurzer Zeit ermöglichen.

Abbildung 1. Stadtinspektionsprojekt, Datenerfassung durch AlphaUni.

Erfassung von 3D-Punktwolken in Städten

Um ein typisches digitales Stadtprojekt zu veranschaulichen, führte CHC Navigation eine Proof-of-Concept-Demonstration im Jinshan-Distrikt von Shanghai, China, durch. Die Gesamtfläche des Jinshan-Distrikts beträgt etwa 600 km2. Dieses Gebiet weist eine Vielzahl von Geländemerkmalen und typischen Merkmalen moderner Großstädte auf, wie Hochhäuser, Stromleitungen, Flüsse und Vegetation.

Bei der Erfassung von 3D-Geodaten mit einem Lidar-System auf einer einzigen Plattform können einige Bereiche in den Punktwolkendaten leer bleiben. Die AlphaUni 900 Lidar-Lösung mit ihrer Multiplattform-Fähigkeit kann problemlos vollständige Daten von einer Drohne, einem Auto, einem Rucksack oder einem Boot aus erfassen und ein anspruchsvolles 3D-Bild erzeugen. Das AlphaUni 900 Lidar-System integriert nahtlos reale Gebäude, ermöglicht die Kartierung von Außenbereichen und verändert die Art und Weise, wie hochpräzise 3D-Daten erfasst werden, drastisch.

Wie lassen sich die Herausforderungen des 3D-Laserscannings in einer städtischen Umgebung lösen?

#1. Verwendung von terrestrischem LiDAR mit einer vielseitigen mobilen Plattform

Alpha3D bietet Geoinformatikern eine leistungsstarke, fahrzeugunabhängige mobile Kartierungslösung für die Erfassung von 3D-Massendaten in sich ständig verändernden städtischen Umgebungen. Unabhängig von der Anwendung steigert das mobile Kartierungssystem Alpha3D die Rentabilität der Investition erheblich, da die Arbeit schneller und genauer erledigt wird. Der Alpha3D kombiniert einen präzisen Laser-Scanner mit großer Reichweite und hoher Geschwindigkeit, eine hochauflösende HDR-Panoramakamera, einen fortschrittlichen GNSS-Empfänger und eine hochpräzise IMU in einem leichten, kompakten und robusten Design. All diese Funktionen machen das Alpha3D zu einem der innovativsten mobilen Mapping-Systeme auf dem Markt.

Abbildung 2. Alpha 3D mit Alpha Uni 900, installiert auf dem Fahrzeug für die Stadtbegehung.

Die AlphaUni 900 ist ein High-End-Multiplattform-LiDAR-System, das von CHCNAV mit langjähriger Erfahrung in der 3D-Datenerfassung entwickelt und verbessert wurde. Der AlphaUni 900 ist ein vollständig integriertes System mit hochpräzisen Laserscannern mit großer Reichweite, die mit Riegls einzigartiger Waveform-Lidar-Technologie und einem hochpräzisen Trägheitsnavigationssystem ausgestattet sind und für Vermessungsaufgaben eingesetzt werden können, bei denen höchste Datenqualität in der Luft und am Boden erforderlich ist. Sein einzigartiges Design ermöglicht die Montage auf einem Rucksack für das Scannen enger Straßen.

Abbildung 3. AlphaUni 900 auf einem Rucksack für die Vermessung enger Straßen.

Abbildung 4. Punktwolke aus dem Alpha Uni Rucksack-Setup

#2. Erweitern Sie das 3D-Scanning mit einer luftgestützten Plattform, um Daten in schwer zugänglichen Bereichen zu erfassen

Bei der Datenerfassung mit einem LiDAR-System auf einer einzigen Plattform können einige Bereiche in den Punktwolkendaten leer bleiben. Montiert auf einer luftgestützten Drohne kann die AlphaUni 900 vollständige Daten aus der Luftperspektive erfassen.

Das BB4 UAV ist eine unbemannte High-End-Flugzeugplattform, die aus einer Allianz zwischen zwei Branchenführern in ihrem jeweiligen Segment hervorgegangen ist. Das wissenschaftliche Design und die hochintegrierte Produktionstechnologie stammen von CHCNAV - einem globalen Hersteller effizienter geospatialer Messtechnologien - und das vollautomatische Flugkontrollsystem von DJI, dem Pionier im kommerziellen Drohnenbau.

Abbildung 5. BB4 UAV-Plattform kombiniert mit Alpha Uni 900.

Abbildung 6. Die BB4 UAV-Plattform mit Alpha Uni 900 kann über 40 Minuten fliegen.

Abbildung 7. Von der AlphaUni erfasste Scandaten der Luftplattform.

#3. Fertigstellung der 3D-Modellierung durch Kombination des Überwasser-Uferscans und der bathymetrischen Unterwasserdaten

Das APACHE 6 USV ist eine integrierte, innovative Lösung, die eine hochauflösende bathymetrische 3D-Vermessung mit der gleichzeitigen Erfassung von Scandaten des Flussufers kombiniert. Ausgestattet mit einem Norbit Fächerecholot und der AlphaUni 900, scannt die APACHE6 die Flüsse, Kanäle und Häfen einer Stadt in einem einzigen Durchgang, was eine hohe Datenkonsistenz und eine erhebliche Zeitersparnis mit sich bringt.

Angetrieben von einem Hochleistungs-Doppelpropeller-System, das eine stabile automatische Reisegeschwindigkeit von bis zu 2,5 m/s ermöglicht, verbessert das APACHE6 USV die Arbeitseffizienz und produziert hochauflösende Daten, die den Anforderungen der anspruchsvollsten 3D-Stadtmodellprojekte gerecht werden.

Abbildung 8. Apache6 USV kombiniert mit AlphaUni.

Abbildung 9. Apache6 USV Punktwolke aus dem Wasserkanal.

Multiplattform 3D LiDAR Vermessungsgenauigkeit

Endgültige Datengenauigkeit nach der Integration von Punktwolkendaten von mehreren Plattformen:

Alle Daten können mit Hilfe des CHCNAV Orbit-Publishers gemeinsam auf einem Internet-Cloud-Service veröffentlicht werden.

Schlussfolgerung

Während des Projekts integrierte CHCNAV AlphaUni 900 nahtlos städtische Gebäude in die Datensätze und lieferte anspruchsvolle 3D-Bilder und Punktwolken aus der Luft, von der Erde und aus dem Wasser. Die umfassende Abdeckung der abgeleiteten 3D-Modelle bietet eine hohe Kapazität für die Zusammenführung und Korrelation mit sozialen, wirtschaftlichen und infrastrukturellen Raumdaten.

Die hohe Genauigkeit und das plattformübergreifende Design der AlphaUni 900 von CHCNAV bieten eine innovative Lösung für die Erfassung von 3D-Geodaten, die für die Entwicklung intelligenter Städte erforderlich sind.

Das AlphaUni 900 LiDAR-System erneuert die Art und Weise, wie wir Kartierungen durchführen.

Unabhängig von der Anwendung können die Lösungen von CHCNAV für die mobile Kartierung Ihren Return-on-Investment durch eine schnellere und genauere Ausführung der Arbeit erheblich steigern.

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Über CHCNAV

CHC Navigation (CHCNAV) entwickelt innovative GNSS-Navigations- und Positionierungslösungen, um die Arbeit der Kunden effizienter zu gestalten. Die Produkte und Lösungen von CHCNAV decken zahlreiche Branchen ab, wie z. B. Geodaten, Bauwesen, Landwirtschaft und Schifffahrt. Mit einer weltweiten Präsenz, Vertriebspartnern in mehr als 120 Ländern und mehr als 1.500 Mitarbeitern ist CHC Navigation heute als eines der am schnellsten wachsenden Unternehmen im Bereich der Geomatik-Technologien anerkannt.