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Diplomarbeit Softwarequalitätsanalyse von Airborne Laser Scanning

1. Geographie und Fernerkundung Eine Einf hrung in die geographische Interpretation von Luftbildern und modernen Fernerkundungsdaten 3 Aufl Berlin Gebr der Borntraeger Studienb cher der Geographie Riegl 07 RIEGL 2007 Training Documents RIEGL Airborne Laser Scanning Systems Processing of RIEGL ALS Data Riegl Laser Measurment System GmbH Se 03 Seeber G 2003 Satellite Geodesy de Gruyter Berlin New York WB 04 Welch G Bishop 2004 An Introduction to the Kalman Filter Department of Computer Science University of North Carolina at Chapel Hill TR 95 041 URL http www unc edu Literaturverzeichnis 75 WL 99 Wever C Lindeberg J 1999 Experiences of 10 years laser scanning In Fritsch Spiller Eds Photogrammetrische Woche 1999 Auszug aus Laser Scanning A Mapping Method Gains Ground S 125 132 URL http www ifp uni stuttgart de publications phowo99 wever pdf WUB 03 Wagner W Ulrich A Briese Ch 2003 Der Laserstrahl und seine Interaktion mit der Erdoberfl che In sterreichische Zeitschrift f r Vermessung und Geoinformation VGI Jahrgang 91 Heft 4 S 223 235 URL http www ipf tuwien ac at publications VGI96204 2003 WW AU CB Laser Physik pdf WW 07 W rl nder R Wenger Oehn K 2007 Die verfeinerte Georeferenzierung von ALS Daten Methodik und praktische
2. 1 Grundlagen 10 gesuchte Position Abb 1 3 Prinzip DGPS 72 1 5 IMU Die IMU engl Akronym Inertial Measurement Unit ist ein Messger t und ein Teil des Inertialen Navigationssystems INS aus deren Messwerten die Position und Geschwindigkeit der Messeinheit berechnet werden kann ohne einen Bezug zur u eren Umgebung zu haben minimal ist nur die Startposition n tig Es wird auch als Tr gheitsnavigationssystem bezeichnet da die Massentr gheit bei Beschleunigung gemessen wird F r die Georeferenzierung wird neben der Position ber DGPS die Orientierung des Sensors bestimmt Die Orientierung wird dazu normalerweise in den drei Winkeln Eulerwinkel Roll Querneigung der Fernerkundungsplattform Pitch L ngsneigung und Heading Yaw oder Azimut Flugrichtung angegeben s Abb 1 4 Diese k nnen nach einer geeigneten Initialisierung geeignete Startwerte sind vorhanden in hoher Aufl sung z B 200 Hz durch die IMU gemessen werden 12 Quelle Oberschule Technik Ettelbruck URL http www3 Itett lu webltett departements mathematiques dossiers gps gps html 1 Grundlagen 11 heading Abb 1 4 Roll Pitch Heading Die meisten IMUs messen zus tzlich die Beschleunigung in allen drei Winkeln Dadurch k nnen ebenfalls Positions nderungen des Flugger tes Flugzeug bestimmt werden Da aber die Beschleunigungsmesser ein Driftverhalten aufweisen k nnen nur f r eine kurze Zeit stabile und zuverl ssige Messw
3. Alle Bl cke werden ber MicroStation als Polygonlinie gezeichnet und in TerraScan als Block boundaries zur Definition der Projektgrenzen abgespeichert und verwendet Dabei k nnen nur die Punkte importiert werde die sich innerhalb eines Blocks befinden alle au erhalb liegenden Punkte werden ignoriert s Anhang C Abb C 4 u Abb C 5 TerraScan kann pro Block 5 Millionen Punkte bei 2 Gigabyte Arbeitsspeicher oder 10 Millionen bei 4 Gigabyte Arbeitsspeicher verarbeiteten F r die Kalibrierung wird anstelle des Originalprojektes eine Kopie als Kalibrierungsprojekt benutzt Erst zum Abschluss der Kalibrierung flie en alle Korrekturwerte in das Originalprojekt ein Bei der Kalibrierung der Laserscanrohdaten ist der erste Schritt die Klassifizierung der Laserscanrohdaten in Bodenpunkte engl Groundpoints pro Flugstreifen Punkte die niedriger liegen als ihre Nachbarpunkte engl Low points von den Bodenpunkten ausgehend und Punkte unter der Oberfl che Point below the surface Im n chsten Schritte werden die Orientierungsfehler gemessen und Korrekturwerte bestimmt Das 3 Vorstellung der ALS Softwarepakete 57 Ergebnis wird in einem Korrekturbericht ausgegeben Die Korrekturen werden f r das Kalibrierungsprojekt bernommen und das Ergebnis der Anpassung wird berpr ft z B zwei Flugstreifen ber ein Profilschnitt visuell vergleichen Ist das Ergebnis nicht zufrieden stellend wird der Vorgang ab der Messung der Orientierungsfehler w
4. E x X960 Region TSURVEY geladen J 8 Neue Ebere 0 Abb C 8 GUI MicroStation 39 Durch die Auswahl des Zielkoordinatensystems werden vordefinierte Transformationsparameter benutzt 40 Alle Werkzeugleisten von Terrascan sind auf der linken Seite angeordnet Anhang D Messergebnisse der Softwareanalyse 82 Anhang D Messergebnisse der Softwareanalyse Tabelle D 1 beinhaltet die Anzahl der Mausklicks und die Verarbeitungszeit einer Prozessierung f r jede Hauptfunktionalit t f r TLiD Georeferenzierung und Streifenanpassung sind bei TLiD nicht vorhanden Testfunktionen Anzahl Klicks Verarbeitungszeiten Import TF1 40 00 23 18 Klassifizierung Filterung TF2 01 40 58 Georeferenzierung TF3 Streifenanpassung TF4 Export TF5 00 05 47 Tabelle D 1 Messwerte TLiD Tabelle D 2 beinhaltet die Anzahl der Mausklicks und die Verarbeitungszeit einer Prozessierung f r jede Hauptfunktionalit t f r das Riegl Paket Die Testfunktionen Import und Klassifizierung Filterung wurden unter der Georeferenzierung zusammengefasst da diese Verarbeitungsschritte automatisch durch RIPROCESS druchgef hrt wurden Testfunktionen Anzahl Klicks Verarbeitungszeiten Import TF1 Klassifizierung Filterung TF2 01 00 09 Georeferenzierung TF3 209 01 56 23 Streifenanpassung TF4 1165 02 25 32 Export TF6 270 00 37 32 Tabelle D 2 Messwerte Riegl Paket Anhang
5. enthalten Durch ein Leistungsprotokoll k nnen bestimmte Objekte und Indikatore berwacht werden Ein Objekt kann einen Physikalische Datentr ger z B Festplatte oder ein einzelnes Programm Prozess sein das sich in Indikatoren Leistungsindikator und Instanzen unterteilt Bei der berwachung eines Programms kann der Arbeitsspeicherverbrauch in Bytes oder die prozentuale Prozessornutzung CPU Zeit in Prozent ein Leistungsindikator Indikatorwert f r das Programm darstellen Jedes Protokoll kann automatisch ber eine Zeitplanung oder manuell gestartet und beendet werden Die Messung und Aufzeichnung der Indikatorenwerte ist zeitlich getaktet Der Zeitabstand zwischen jeder Messung kann individuell f r ein Leistungsprotokoll festgelegt werden z B jede Sekunde eine Messung 19 Ist ein uneingeschr nkter Zugriffmodi f r die Snap In Konsole Zugriff auf alle Optionen Der Benutzermodus ist im Gegensatz dazu auf unterschiedlichen Arten beschr nkt 2 Softwarequalit tsanalyse Tests und Bewertung 29 SW TEST REIHEN File Action View Favorites Window Am aB em Console Root Performance Logs and Alerts Counter Logs Console Root Name Log File Type Log File Name Performance Logs and Alerts Barworld Text File Tab delimited D 01_Projekte P1_Projekt_Donaustauf 0B_MMC_LOGS pre File Comma delimited D 01_Projekte 01_Projekt_Donaustauf 08_MMC_LOGS pre Logs Terrasolid_Micro
6. geben die Messwerte die Anzahl der Import und Exportformate wieder F r eine hohe Daten Interoperabilit t steht eine hohe Anzahl von verschiedenen Datenformaten f r den Datenimport oder export Der Maximalwert f r die Hilfsskala f r die Importformate ist die Summe der Anzahl 4 Bewertung der Softwarequalit t 60 der Importformate von allen Software Produkten Der niedrigste Wert ist Null Gleicher Berechnungsansatz gilt f r die Exportformate Bei der Effizienz Leistung QM3 werden die Messwerte der Verarbeitungszeit und des Speicherverbrauchs bestimmt F r die Hilfsskala der Zeitwerte werden acht Stunden bedeutet einen Arbeitstag f r den Benutzer als Maximalwert und Null Stunden als Minimalwert festgelegt Bei den Speicherwerten wird der verf gbare Arbeitsspeicher des Test Computers als Maximalwert f r die Hilfs skala benutzt Angegeben ist er mit 4 Gigabyte und wird auf Megabyte MB umgerechnet da die Messwerte in MB angegeben werden Dazu wird der Gigabyte Wert mit dem Wert 1024 1 GB 21024 MB multipliziert und erh lt 4096 als Maximalwert f r die Hilfsskala Der Minimalwert ist null Bei Softwareaufbau amp GUI QM4 wird der Aufwand f r den Benutzer bestimmt Daf r wird der Aufwand in f nf Klassen unterteilt Die Klassen und die zugeteilten Werte sind in der Tabelle 4 1 dargestellt kleiner normaler hoher gro er sehr gro er Tabelle 4 1 Aufwands Klassen Somit k nnen mit den Hilfsskalen und den f
7. r jedes Software Produkt und in der Tabelle 4 8 die der Exportformate Platzierung Bewertungs Anzahl der der SW Punkte Importformate Terrasolid Paket Riegl Paket TLiD TLiD Terrasolid Paket Riegl Paket Tabelle 4 8 Funktionalit t Anzahl der Exportformate 4 3 Gesamtbewertung In der folgenden Tabelle 4 9 sind alle Bewertungspunkte zusammengefasst und die erreichte Gesamtanzahl dargestellt 4 Bewertung der Softwarequalit t 65 Riegl Paket TLiD Terrasolid Paket Benutzbarkeit QM 1 94 67 49 Funktionalit t QM2 33 73 43 Effizienz Leistung QM3 39 81 93 Softwareaufbau amp GUI QM4 60 80 20 Erreichte Gesamtanzahl 226 302 206 Tabelle 4 9 Erreichte Bewertungspunkte und Gesamtanzahl Im Vergleich der drei Software Produkten hat TLiD die h chste Gesamtanzahl erreicht und somit eine h here Software Qualit t als das Riegl Paket oder Terrasolid Paket Das folgende Netzdiagramm in Abb 4 1 stellt das Riegl Paket Terrasolid Paket und TLiD unter den festgelegten Kriterien gegen ber und zeigt die St rken und Schw chen der Software Produkte Benutzbarkeit QM1 Softwareaufbau amp GUI QM4 Z gt Funktionalit t 2 Riegl Paket TLID Terrasolid Paket Effizienz Leistung QM3 Abb 4 1 Software Qualit t der ALS Auswerteprogramme Im Vergleich ist das Riegl Paket das benutzerfreundlichste jedoch da
8. s mtlicher aus der ALS Punktewolke ableitbaren Folgeprodukte Auch die Wahl des Zielkoordinatensystems und die damit verbundene Transformation vom Koordinatensystem des Aufnahmesystems in das Zielkoordinatensystem beeinflussen zus tzlich die Qualit t der georeferenzierten ALS Daten Weitere ber die Georeferenzierung hinausgehende Datenverarbeitungsprozesse Filterung Interpolation etc dienen dem Erstellen von hochwertigen ALS Produkten und k nnen ebenfalls die Qualit t beeinflussen Bei der Georeferenzierung werden aus den erfassten Daten Messpunkte und zus tzlichen Messgr en Flugdaten die Koordinaten der Punktewolke im Zielkoordinatensystem bestimmt Bei der direkten Georeferenzierung werden nur Informationen benutzt die ausschlie lich w hrend der Befliegung aufgezeichnet wurden Dazu werden variable Positionen Raumrichtungen und Strecken ber drei unterschiedliche System Komponenten fortw hrend erfasst Die Positionsbestimmung Position des Flugger ts u ere Orientierung des Laserscanners erfolgt ber das Global Positioning System GPS bzw Differential Global Positioning System DGPS die Raumorientierung des Messsystems Roll Pitch Heading Bewegungen des Flugger ts ber ein Inertial Messsystem IMU Inertial Measurement Unit und die Punktbestimmung am Boden ber die Richtungswinkel und Laufzeitmessung des Laserstrahls Laserscanner s v Kapitel 1 2 WW 07 Im Folgenden werden die einzelnen tec
9. 3 2 3 1 Voraussetzungen Requirements e Prozessor Pentium Betriebssystem Windows XP 2000 NT 4 0 95 98 oder ME Grafikaufl sung 1024 x 768 oder besser Arbeitsspeicher 256 MB RAM 1024 MB RAM empfohlen Peripherieger t Maus CAD Programm MicroStation SE MicroStation J MicroStation V8 oder MicroStation GeoOutlook muss installiert sein Festplattenspeicher TerraScan ben tigt 2 MB und TerraMatch 1MB f r die Installation 3 2 3 2 Softwarekomponenten Structure Bentleys MicroStation bildet als CAD Programm die Softwareplattform f r alle Softwaremodule von Terrasolid Die Module werden als Erweiterungsprogramme MDL Applikationen in MicroStation eingebunden und nutzen die CAD Umgebung mit ihren Funktionen Die Terrasolid Softwarel sung TerraScan bildet das Hauptprogramm f r die ALS Datenprozessierung F r weitere Verarbeitungsm glichkeiten k nnen die Module TerraMatch TerraModeler oder TerraPhoto und andere zusammen mit TerraScan in verschiedenen Aufstellungen Paketen benutzt werden Die Zusammenstellung der einzelnen Module in ein Paket ganz von dem Ziel dass durch die Verarbeitung der Laserscandaten erreicht werden soll ab und kann daher individuell gestaltet werden Zur Unterst tzung eines Paketes kann das Modul TerraSlave als Hilfsprogramm hinzugezogen werden 3 2 3 3 Hauptfunktionalit ten Features TerraScan TerraScan kann leicht Millionen Punkte aus Airborne und terrestri
10. Abb 2 1 Aufbau von FCM Qualit tsmodellen 2 5 Bewertungskriterien F r die Aufstellung eines Qualit tsmodells werden daher Qualit tsmerkmale ben tigt welche die Software Qualit t beschreiben sollen In dieser Softwareanalyse stellen diese Merkmale die Bewertungskriterien f r den Vergleich der ALS Auswerteprogramme dar F r die Beschreibung der Produktivit t eines Software Produktes werden die Benutzbarkeit Funktionalit t Effizienz Leistung und die Softwareaufbau amp Benutzeroberfl che GUI Graphical User Interface als Bewertungskriterien festgelegt Diese sind wie folgt definiert e Die Benutzbarkeit beschreibt den Aufwand des Benutzers das ALS Auswerteprogramm zu bedienen Die Funktionalit t beschreibt das Vorhandensein von Funktionen mit festgelegten Eigenschaften e Die Effizienz Leistung beschreibt das Verbrauchverhalten eines ALS Auswerteprogramms e Die Software Struktur amp GUI beschreibt die Verst ndlichkeit der Benutzeroberfl che Der zuvor beschriebene Ablauf der Datenverarbeitung Post Processing v Kapitel 2 1 steht gleicherma en f r den grundlegenden Verarbeitungsablauf Workflow bei den ALS Auswerteprogrammen Somit besteht er aus der 17 Quelle BA 98 auf der S 257 2 Softwarequalit tsanalyse Tests und Bewertung 22 Georeferenzierung Streifenanpassung und der Klassifizierung Das Ergebnis der Softwarequalit tsanalyse Softwareanalyse soll ein Vergleich zwischen verschiedenen
11. Komplexit t der realen Welt nicht zu erreichen ist Daher ist die berpr fung und ggf die Korrektur durch den Anwender unerl sslich In folgender Abb 1 6 ist ein Quelle Riegl 07 14 gesamte Impulsform full waveform alle zur ck kommenden Echos werden registriert 1 Grundlagen 16 Profilschnitt einer klassifizierten Punktewolke in der Software TLiD als Beispiel zu sehen 10m 20m 30m 40m 50m 60m 50m Abb 1 6 Profilansicht klassifizierte Punktewolke Nach der Klassifizierung der Punktwolken k nnen die eigentlichen Folgeprodukte erzeugt werden Durch haupts chlich automatische Verfahren wird eine Vielzahl an Produkten hergestellt die sich mit der Photogrammetrie berschneiden s dazu z B WL 99 Doch durch die besonderen Eigenschaften der ALS Datenaufnahme mehrere reflektierte Echos aufzuzeichnen z B in Waldgebieten wird der Waldboden erfasst und kleinere Objekte z B Mauerreste freie Stromleitungen erfassen zu k nnen ergeben sich viele neue Arten der Prospektion Folgende Produkte werden haupts chlich aus ALS Daten abgeleitet Oberfl chen und Gel ndemodelle s Abb 1 7 u 1 8 Dreidimensionale Landschaftsmodelle s Abb 1 9 Dreidimensional vektorisierte Geb udemodelle und Stadtmodelle s Abb 1 10 Wald und K stenkartierung f r Geoanalysen Volumenberechnung von Erdmassen z B bei Tagebauminen e Stromleitungsvermessung z B Hochspannungsleitungen e G
12. Messergebnisse der Softwareanalyse 83 Tabelle D 3 beinhaltet die Anzahl der Mausklicks und die Verarbeitungszeit einer Prozessierung f r jede Hauptfunktionalit t f r das Terrasolid Paket Die Georeferenzierung erfolgt bei der Testfunktion Import Testfunktionen Anzahl Verarbeitungszeiten Klicks Import TF1 52 00 01 43 Klassifizierung Filterung TF2 988 01 23 09 Georeferenzierung TF3 Streifenanpassung TF4 601 01 09 34 Export TF5 86 00 04 59 Tabelle D 3 Messwerte Terrasolid Paket Eidesstattliche Erkl rung 84 Eidesstattliche Erkl rung Ich erkl re an Eides Statt dass ich die vorliegende Arbeit selbstst ndig und ohne fremde Hilfe verfasst andere als die angegebenen Quellen und Hilfsmittel nicht benutzt und alle den benutzten Quellen w rtlich oder sinngem entnommenen Stellen als solche kenntlich gemacht habe Altenthann 01 12 2008 Unterschrift Vor und Nachname
13. Software L sungen ergeben Dazu m ssen Kriterien festgelegt werden ber die jede Software bewertet werden kann um vergleichbare Ergebnisse zu erhalten Daher werden die Georeferenzierung Steifenanpassung und Klassifizierung als Hauptfunktionalit ten der ALS Auswerteprogramme betrachtet Zus tzlich dazu werden die Import und Exportfunktion als weitere Hauptfunktionalit ten und Kriterien in das Qualit tsmodell der Softwareanalyse integriert Des Weiteren wird die Bestimmung der Bewertungskriterien ber die Anforderungen an das Software Produkt z B Bedienbarkeit und Testverfahren z B Messung der Zeit festgelegt Die Anforderungen werden dabei durch die Testverfahren bestimmt Die folgenden vier Abschnitte erl utern die Bestimmung der Bewertungskriterien Bestimmung der Benutzbarkeit Die Benutzbarkeit wird durch die Bedienbarkeit bei jedem ALS Auswerteprogramm bestimmt Dazu wurden alle Mausklicks jedes Prozessierungsschrittes z B Klassifizierung in den einzelnen Software Produkten ber die Software Mousometer gemessen Da der Bearbeitungs umfang eines Prozessierungsschrittes von ALS Daten sehr gro ist k nnen Falscheingaben vorkommen Um dies in der Messung zu ber cksichtigen wurden die Messwerte mit dem Verh ltnis 5 100 multipliziert d h bei 100 Mausklicks sind 5 Falscheingaben Bestimmung der Funktionalit t Die Funktionalit t wird durch die Daten Interoperabilit t bestimmt Dabei wird die Anzahl von Impor
14. definierten Qualit tsmerkmalen Teilmerkmalen und Testverfahren kann die Software Qualit t f r jedes Software Produkt bestimmt werden das bedeutet die Software Qualit t wird durch die Qualit tsmerkmale Benutzbarkeit Funktionalit t Effizienz Leistung sowie Software Struktur amp GUI bestimmt Dazu werden die Qualit tsmerkmale in die Hauptfunktionalit ten z B Klassifizierung verfeinert und diese wiederum in die Anforderungen an das Software Produkt z B Bedienbarkeit und diese in die Testverfahren z B Anzahl der Mausklicks Daraus kann nun das Qualit tsmodell zur Bestimmung der Software Qualit t f r die ALS Auswerteprogramme abgeleitet werden 2 Softwarequalit tsanalyse Tests und Bewertung 24 2 6 Erweitertes FCM Qualit tsmodell Die folgende Abb 2 2 zeigt das Erweiterte FCM Qualit tsmodell das auf alle zu analysierenden Software Produkte anwendbar ist Eine gr ere Abbildung des Modells ist im Anhang A Abb A 1 zu finden Qualit tsmerkmal E N Teilmerkmale Legende Benutzbarkeit wird bestimmt durch EffizienziLeistung wird bestimmt durch uei ad gt Funktionalit t wird bestimmt durch Softwareaufbau amp GUI wird bestimmt durch gt a Abb 2 2 Erweitertes FCM Qualit tsmodell Das Erweiterte FCM Qualit tsmodell beschreibt nun die Software Qualit t aus dem benutzerbezogenen Ansatz heraus aus Sicht des Benutzers Jede der vier Ebenen steht
15. den Software Modulen 5 RiANALYZE und RIWORLD Jedes f r sich erf llt eine bestimmte Aufgabe in der Prozessierung von ALS Daten Um den Benutzer eine problemlose und berschaubare Verarbeitung von gro en Datenmengen zu erm glichen sind bestimmte Softwaremodule ber ein Hauptprogramm steuerbar Die einzelnen Aufgaben der Module liegen bei der Full Waveform Analyse 3D Informationen aus digitalisierten Echosignalen ermitteln der Kombinierung der rohen Scan Daten 28 Web Quelle http www tiltan se co il dort zu finden unter Products 7LiD LIDAR Data Processing 29 RIEGL Laser Measurement Systems GmbH Riedenburgstrasse 48 A 3580 Horn sterreich http www riegl com 3 Vorstellung der ALS Softwarepakete 37 mit den GPS IMU Daten der Georeferenzierung der Streifenanpassung und Systemkalibrierung Der Leitgedanke des Riegl LMS Airborne Software Pakets lautet Das Software Paket ist f r die Verwaltung Verarbeitung Analysierung und Visualisierung von Daten vorgesehen die ber ein luftgest tztes Laserscanning System Airborne Laser Scanning System mit RIEGL Airborne Laser Scannern gewonnen wurden 30 3 1 3 Terrasolid Softwaremodule f r die Verarbeitung von Laserscanpunkten Der finnische Software Hersteller Terrasolid Lid 7 entwickelt Softwaremodule f r die Verarbeitung von Laserscanpunkten und ist mit seinem Modul TerraScan weltweiter Standard im Bereich des Airborne und Mobile Laserscann
16. der Lichtpuls vom Laserscanner zum Objekt und zur ck zum Empf nger braucht und der Lichtgeschwindigkeit kann die Entfernung berechnet werden Prinzip der 4 Ansicht der aus den Daten abgeleiteten H henmodelle Blick von S den Oben digitales Oberfl chenmodell DSM unten digitales Gel ndemodell nach Analyse der Echobreite und Filterung durch robuste Interpolation Quelle DBK 08 S 145 5 LIDAR System Light Detection and Ranging Prinzip Laserpuls aussenden Antwortsignal detektieren Entfernung berechnen weitere Informationen unter URL http las physik uni oldenburg de teaching FPr Lidar Anleitung htm Laser Light amplification by stimulated emission of radiation wird in der Fernerkundung als aktiver Sensor bezeichnet im Gegensatz zur Photogrammetrie die passiv ist WUB 03 1 Grundlagen 7 Laufzeitmessung indirekte Messung Somit wurden die Richtung und die Entfernung 3D Vektor zu einem Punkt auf der Erdoberfl che bestimmt Mit der Bewegung des Flugger tes entsteht so w hrend der Messung eine Linie von Punkten F r eine fl chenhafte Aufnahme des Gel ndes wird der Laserstrahl durch einen rotierenden oder oszillierenden schwingenden Spiegel verschiedene Richtungen quer zur Flugrichtung 20 309 ausgesandt Dadurch werden die Punkte in einem Zickzack oder Zeilenmuster aufgenommen s Abb 1 2 Der Laser sendet dabei in hoher Folge Lichtstrahlen mit sehr kurzen Impulsen typisch 5 1
17. e in Bytes des virtuellen Adressraumes den ein Prozess verwendet hat aus Handbuch zur MMC 2 Softwarequalit tsanalyse Tests und Bewertung 31 Alle durchgef hrten Zeit und Speichermessungen wurden manuell gestartet und nach einem Bearbeitungsschritt Datenverarbeitungsschritt manuell beendet 2 9 2 Das Mousometer Das heute am meisten beanspruchte Eingabeger t f r PCs ist die Maus F r die Bestimmung des Aufwands jeglicher Arbeiten mit der Maus stellt Sven Bader auf seiner Internetseite eine freie Software Namens Mousometer s Abb 2 6 zur Verf gung Mit ihr k nnen neben einigen anderen Parametern wie z B H chstgeschwindigkeit amp Strecke des Maus Zeigers die Anzahl der Mausklicks bestimmt werden Dabei werden alle Klicks der einzelnen Tasten Linke Rechte und Mittlere Maustaste gemessen gez hlt und die Summe aller Klicks unter der Messgr e Alle Mausklicks berechnet s Abb 2 7 Zus tzlich dazu wird eine genaue Angabe ber den Start der Aufzeichnung mit Datum DD MM JJJJ und Uhrzeit HH MM ausgegeben Alle gemessenen Daten k nnen in einer INI Datei vom Programm aufgezeichnet werden s Abb 2 8 Mousometer Der Kilometerz hler F r die Maus Copyright 2000 2006 Sven Bader X IMousometer v 3 0 02 Mai 2006 Website www svenbader de E Mail info svenbader de Messung seit 20 08 2008 09 46 Kilometerstand 0 035 km H chstgeschwindigkeit 11 40 km h Erdumrundungen 0
18. f r das Problem der arch ologischen Prospektion in Waldgebieten zu finden Bei diesem Projekt bzw Fallbeispiel W ste bei Mannersdorf am Leithagebirge in Nieder sterreich DBK 08 kam ein flugzeuggetragenes Laser Scanning System ALS System mit neuester Sensortechnik dem so genannten Full Waveform Laserscanner zum Einsatz Das Untersuchungsgebiet erstreckte sich ber eine Fl che von ca 190 km und wurde aus einer H he von ca 600 m ber Grund beflogen Dabei wurden etwa 400 Meter breite Streifen ffnungswinkel des Laserscanners Befliegung und Georeferenzierung der einzelnen Flugstreifen erfolgte durch Milan Flug GmbH 2 Full Waveform Analysen Klassifizierung und Filterung der Daten in Boden und Nicht Bodenpunkten erfolgten in Kooperation mit dem Institut f r Photogrammetrie und Fernerkundung an der Technischen Universitat in Wien Software Scop 1 Grundlagen 5 22 5 mit einer Streifen berlappung von 50 gew hlt Die hohe Scanfrequenz des Laserscanners ergab eine mittlere Punktdichte von acht Punkten pro m ca 1 52 Mrd Punkte Damit war das Ergebnis der Datenerfassung eine sehr dichte Punktewolke die die gesamte Oberfl che mit allen darauf befindlichen Objekten beschrieb Durch Filterungs und Klassifizierungsmethoden konnten dann die Nicht Bodenpunkte z B Vegetation Geb ude Stromleitungen weitestgehend automatisch bestimmt werden Anschlie end wurde eine weitere schrittweise Anwendung spez
19. f r einen Schritt in der Qualit tsbestimmung In der ersten Ebene sind die Qualit tsmerkmale QM1 QM4 bzw die Bewertungskriterien z B Benutzbarkeit f r den Vergleich zwischen den ALS Auswerteprogrammen festgelegt Die zweite Ebene Prozessierung enth lt alle Hauptfunktionalit ten z B Import die in den Programmen enthalten sind TF1 TF5 Fehlte in einem Software Produkt eine Hauptfunktionalit t wirkt sich dies negativ auf deren Software Qualitat aus In der dritten Ebene liegen die ausgew hlte Anforderungen QT1 QT5 QT Qualit ts Teilmerkmal Diese Anforderungen werden an die dar ber liegende Ebene gestellt z B wie viel Zeit 2 Softwarequalit tsanalyse Tests und Bewertung 25 verbraucht die Klassifizierung In der vierten Ebene Ergebnis sind die Qualit tsindikatoren T1 T4 Test platziert Hier befinden sich alle Testverfahren durch die alle Teilmerkmale Anforderungen an die Hauptfunktionalitaten bewertet werden Daraus k nnen dann die Qualit tsmerkmale Benutzerkriterien Bewertungskriterien bestimmt und die Software Qualit t f r jedes Software Produkt abgeleitet werden Durch diese Verfeinerung in Ebenen und in die Ebenenobjekte QM TF QT T wird deutlich woraus sich die Software Qualit t zusammensetzt und wor ber sie bestimmt wird Im Folgenden werden die Testdaten die Testumgebung die Prozessierung der Testdaten und die Bewertung der Software Qualit t besch
20. m 371 000 m 0 000 m 4124238 220 m 1202913 097 m 4698404 827 m 16 28018312 47 75231762 0 073 m 4124238 220 m 1202919 097 m 4698414 827 m 0 D Pts 0 000 Pts m n a 1 Abb B 2 Data Readout Anhang Softwarebeschreibung Terrasolid 78 Anhang Softwarebeschreibung Terrasolid MDL Loaded Applications Available Applications Task ID Filename tphoto ma TPIPE tpipe ma tscan ma TSTREET tstreet ma TSURVEY tsurvey ma GPKSTART IGEN IMGMNGR IMIM IMPL OLECNTR Load Browse on Abb C 1 MDL Applikation einladen Bune PODS lt xX lelo el 87 BS Trajectories 0 01_Projekte 01_Projekt_t E Project Daten 3 1 DER 000 bin bond000002 bin 14852112 13081 353 Identity Opened black wth 14852110 points Abb C 2 Vollstandige Trajektorie Anhang Softwarebeschreibung Terrasolid 79 Er Bi 2 Trajectories D 01_Projekte 01_Projekt Don Trajectory Toos Number Quality Duration 4 Good 5 Good 7 Good ood 118187 101 773 107299 S Fe e EES d Coler by _Flghtine Esos Weight Diawal Speed Fast spare points Use depth
21. sich um Anwenderprogramme handelt die nicht mehr ver ndert oder angepasst werden k nnen 2 Softwarequalit tsanalyse Tests und Bewertung 20 2 2 Der benutzerbezogene Ansatz Die Definition der Qualit t bei dem benutzerbezogenen Ansatz lautet Qualit t wird durch den Produktbenutzer festgelegt Der Benutzer entscheidet ob es sich um ein Qualit tsprodukt handelt oder nicht Fitness for use Verschiedene Benutzer haben unterschiedliche W nsche und Bed rfnisse Die Produkte die diese Bed rfnisse am besten befriedigen werden als qualitativ hochwertig angesehen BA 93 Diese Definition des benutzerbezogenen Ansatzes zeigt dass der Benutzer die Kriterien f r die Bestimmung der Qualit t eines Produktes selbst festlegt Dies l sst sich auch auf die Software Qualit t bertragen Allgemein ist diese wie folgt definiert 2 3 Definition Software Qualitat Die Software Qualit t ist gem DIN ISO 9126 die Gesamtheit der Merkmale und Merkmalswerte eines Softwareproduktes die sich auf dessen Eignung beziehen festgelegte oder vorausgesetzte Erfordernisse zu erf llen BA 93 2 4 Qualit tsmodell Diese Definition der Software Qualit t ist f r die praktische Anwendung nicht ausreichend Daher wird die Software Qualit t durch ein Qualit tsmodell beschrieben Damit kann der allgemeine Begriff Qualit t messbar werden Die Software Qualit t wird dabei durch benutzerorientierte Qualit tsmerkmale engl factors besch
22. 0 ns aus Pro Sekunde k nnen so zwischen 30 000 und 200 000 Pulse ausgesendet werden abh ngig von dem benutzten Ger t Dadurch wird eine hohe Dichte an gemessenen Gel ndepunkten garantiert typische sind 0 5 bis 4 Punkte pro m kann aber auch h her sein WUB 03 DBK 08 GPS satellites GPS receiver INS Laserscanner GPS reference station Abb 1 2 ALS Prinzip Ist die Position und Orientierung des Laserscanners zum Zeitpunkt des Aussendens des Lichtstrahls bekannt k nnen die 3D Koordinaten X Y Z f r jeden einzelnen Messpunkt berechnet werden Aus allen Messpunkten wird in der Regel eine 3D Punktewolke in einem bestimmten Koordinatensystem blicherweise im Landeskoordinatensystem erzeugt Dieser Vorgang wird als Georeferenzierung bzw direkte Georeferenzierung bezeichnet WUB 03 Im folgenden Kapitel wird auf diese Thematik n her eingegangen 7 Quelle Homepage der Firma Terralmaging URL http www terraimaging nl 1 Grundlagen 8 1 3 Georeferenzierung Das Ziel der Datenerfassung Aufnahme einer 3D Punktewolke ber ein Airborne Laser Scanning System ist die Ableitung von hochgenauen Digitalen H henmodellen DHM in Form von Digitalen Gel ndemodellen bzw Digitalen Oberfl chenmodellen DOM F r die tats chlich Zielkoordinatensystem erreichbare Genauigkeit der ALS Daten ist eine m glichst exakte Georeferenzierung notwendig Diese ist sehr entscheidend f r die Qualit t
23. 00000086 Alle Mausklicks 68 Linke Taste 58 100 Rechte Taste 0 0 Mittlere Taste 0 0 OK Abb 2 6 Mousometer GUI Abb 2 7 Mousometer Messgr en Internetseite von Sven Bader Design und Software URL http www svenbader de Das Mousometer ist direkter unter der URL http www svenbader de software download mouso meter mausometer htm zu finden Mousometer v 3 0 vom 02 Mai 2006 ist die derzeit aktuellste Version und ist im Zuge dieser Diplomarbeit ein Bestandteil der Software Analysen Initialisierungsdateien kurz INI Dateien sind Text Dateien die z B unter Windows zum Ablegen von Programmeinstellung z B Position des Programmfensters benutzt werden Beim erneuten Aufrufen eines Programms wird die Programmeinstellung eingelesen um den Zustand vor dem letzten Schlie en wieder einzunehmen 25 enth lt Informationen zur Stecken und Geschwindigkeit und ein Minimierungs Schlie Einstellungs und Hilfebutton 2 Softwarequalit tsanalyse Tests und Bewertung 32 Mousometer 3 absolute 4312 4 clicks1 102 5 clicks2 1 6 clicks3 0 topspeed 11 4 8 monitor 17 0 3mini 0 10 date 20 08 2008 09 46 11 choice 4 12 alpha 4 13 visibility 1 14 tooltips 1 15 first 1 16 winleft 561 17 wintop 417 18 autostart 0 19 tray 1 20 Abb 2 8 Beispiel einer INI Datei Verwendung des Mousometers bei der Softwareanalyse Damit jede einzelne Messung richtig durchgef hrt wird und in der INI Datei
24. 2008 eine fortgeschrittene Software L sung f r die Auswertung von Airborne Laser Scanning Daten Nach einer ersten Analyse des Softwaremarktes wurden die Software Produkte der Firmen Riegl LMS Tiltan System Engineering Ltd Merrick amp Company Terrasolid Ltd und die der TU Wien IPF amp inpho GmbH ausgew hlt Im Verlauf der Bearbeitung dieser Diplomarbeit und der Einarbeitungsphase in die Software Produkte hat sich gezeigt dass drei der f nf Software Produkte f r die Firma ArcTron 3D GmbH in Fragen kommen Dabei fiel die Wahl auf das Riegl LMS Airborne Software Paket die Softwaremodule f r die Verarbeitung von Laserscandaten von Terrasolid und Tiltan s LIDAR Verarbeitungsprodukt 700 Diese Software Produkte m ssen bestimmte Kriterien erf llen um als Auswerteprogramm von Airborne Laser Scanning Daten f r die Arch ologie eingesetzt zu werden Daher wird im Rahmen dieser Diplomarbeit ein Vergleich zwischen den drei Software Paketen durchgef hrt Dazu soll die Software Qualit t ber die Verarbeitung von Airborne Laser Scanning Daten und anhand festgelegter Kriterien bestimmt werden 1 Grundlagen 4 1 Grundlagen Die Technologie des Airborne Laser Scanning ALS wird in diesem Kapitel kurz vorgestellt da es zum Verst ndnis der Diplomarbeit wichtig ist Im Kapitel 1 1 wird der Einsatz dieser Technologie in der Arch ologie an einem konkreten Beispiel beleuchtet Dann werden die Grundlagen des ALS insbesondere das Ve
25. An Defeat 8 Low vegetation vegetation High vegetation BER Building Block Took Fie Ponts bond ESA 13081 383 MEN eng Eleneniauswahl 7 8 12 a den Donaustauf 3 POL ze amp XQ E 8 8 D 72 un 2I EI EJ 15 Eleneniausnahl 7 8 Bonds Abb 4 Gebiet in Bl cke unterteilt Anhang Softwarebeschreibung Terrasolid 80 2 AccuDraw 220567771 1 17378883308 z ooo 4307 244 IboundtUDUUG bn 8314342 x a gt nm E BLO IBI GOA Mlle EE et Eleneniauswal pened block wth 13774412 points aJ Boundaries Abb 5 Punkte in einem Block geladen Define Coordinate Setup Units and resolution Resolution 1000 perm Origin Easting 0 000 Northing 0 000 Elevation 0 000 Coordinate range Eastings 2147484 2147484 Northings 2147484 2147484 Elevations 2147484 2147484 Cance Abb C 6 Definition der Koordinatenparameter 38 ber Resolution k nnen die Koordinatenbereich vergr ert oder verkleinert werden Anhang Softwarebeschreibung Terrasolid 81 6 TerraSc
26. D Riegl Paket und die Terrasolid Softwaremodule f r die Verarbeitung von Laserscanpunkten TerraScan und TerraMatch Terrasolid Paket 4 1 Bewertungsmassst be Um die Software und damit die Software Qualit t objektiv zu beurteilen wird f r die Bewertung der Ergebnisse ein Punktesystem verwendet Bei allen gemessenen Bewertungskriterien bzw Qualit tsmerkmalen werden Bewertungs punkte auf einer Skala von Null bis 100 vergeben Dabei ist Null die schlechteste und 100 die beste Bewertung Um die Bewertungspunkte f r die Messwerte zu berechnen werden Hilfsskalen ben tigt Diese Skalen werden aus den Messwerten abgeleitet z B ist f r das Zeitverhalten die Hilfsskala ein Arbeitstag von acht Stunden oder durch sinnvoll erscheinende Definitionen festgelegt Sie tragen dadurch subjektiven Charakter Eine Hilfsskala gilt nur f r eine Messreihe Im folgenden Abschnitt werden alle Hilfsskalen f r jedes Bewertungskriterium definiert Bei der Benutzbarkeit QM1 stellen die Messwerte die Anzahl der Mausklicks dar Daher ist der niedrigste Wert der Hilfsskala Null und der Maximalwert ist auf 2000 festgelegt Dieser Wert steht f r die h chste Anzahl an Mausklicks f r eine vollst ndige Prozessierung Bei der Hilfsskala f r die Bestimmung der Bedienbarkeit durch die Mausklicks pro Stunde ist der Maximalwert 1000 festgelegt Dieser Wert zeigt die h chste Anzahl an Mausklicks f r eine vollst ndige Prozessierung Bei der Funktionalit t QM2
27. Erfahrungen Wegner Oehne Ziviltechniker GmbH f r Vermessung URL http www wenger oehn at pdf agit2007 pdf 76 Anhang A Erweitertes FCM Qualit tsmodell Anhang A Erweitertes FCM Qualit tsmodell Q m 19 9 neqjnee e jos ys np Bunjsie qzueiz ua uounp Noylegzinusg sapusBa Abb A 1 Erweitertes FCM Qualit tsmodell Anhang Softwarebeschreibung Riegl 77 Anhang Softwarebeschreibung Riegl Yiew KSE type 5 Point rules B Overlays ee Logo a LASER DATA IB Overview001 c Bl 061211 193436 Scanner 1 GI 061211 120723 5 061211 151054 061211 152558 Scanner 1 B T TIE OBJECTS 5 061211_190723 WOTLK_80 RM 8 02 B gt CONTROL OBJECTS R I 8 ot REI 8 02 B 3 TRAJECTORY DATA AL Village Trajectory Properties Background Show observatio No o Show color bar I Yes u Brdmode Grid relative Grid int DI 20 Show raster de Point size pix 3 Use light Yes Smooth data M Yes Abb B 1 View Inspector 37 Quell Handbuch zu RiPROCESS B wases EL Cartesian rn LZ B Geographic Lon Lat i Alt B 8584 X i Ys i L2 El Others 2 Scans Points Density s Avg Ampl 833 000
28. Hochschule Neubrandenburg University of Applied Sciences Diplomarbeit Softwarequalit tsanalyse von Airborne Laser Scanning Softwarepaketen f r die luftgest tzte Prospektion innerhalb der Arch ologie urn nbn de gbv 519 thesis2008 0252 9 eingereicht von Peter Jahnke Betreuer Prof Dr Dipl Ing Ernst Heil Dr rer nat Dipl Geo kol G nther Winkler Altenthann den 01 12 2008 In Zusammenarbeit mit der Firma 30 ArcTron 3D Vermessungstechnik 8 Arscjlinon Software Entwicklung GmbH Altenthann Inhaltsverzeichnis 1 Inhaltsverzeichnis INHALTSVERZEICHNIS dE AEN 1 DER 0 10 M fom 3 1 GRUNDLAGEN ann 4 1 1 ALS F R DIE ARCH OLOGIE ein e Ie Peer ree PE Deo ERE TET 4 1 2 AIRBORNE LASER SCANNING rr ri E A A RINER A L ER NR 6 1 3 GEOREEFERENZIERUNG E 8 1 4 DGPS aie M RU UILLAM E Dale E RED RE 8 1 5 Iun 10 1 6 DIE METHODE DER eee 11 1 7 ALS DATENAUFNAHME UND 12 2 SOFTWAREQUALITATSANALYSE TESTS UND 19 2 1 ans E TE Oen HE T O UC 19 2 2 DER BENUTZERBEZOGENE ANSATZ eset enne seen een 20 2 3 DEFINITION SOFTWARE QUALIT T enne enne erret 20 2 4 QUALITATSMODEEL eure ne
29. SS RIWORLD RIANALYZE Terrasolid Ltd TerraScan TerraMatch Tabelle 2 3 Untersuchte Software Produkte Die Prozessierung der Testdaten wurde im Voraus mehrmalig durchgef hrt um bei der Softwarequalit tsanalyse eine normal Verarbeitung der Daten zu simulieren 2 9 1 Microsoft Management Console MMC In dieser Diplomarbeit wurden neben den zu untersuchenden ALS Auswerteprogrammen weitere Softwareprogramme benutzt Im Folgenden werden diese Softwareprogramme und deren Verwendung f r die Softwareanalyse beschrieben Der Softwarehersteller Microsoft Corporation stellt als festen Bestandteil eines Windows Betriebssystem ab Windows 2000 die Komponente Microsoft Management Console kurz MMC zur Verf gung Der folgende Ausschnitt aus dem Benutzerhandbuch der MMC beschreibt kurz deren Haupteigenschaften und verwendungszweck Mithilfe von der Microsoft Management Console MMC k nnen Sie Verwaltungsprogramme die als MMC Konsolen bezeichnet werden zum Verwalten der Hardware Software und der Netzwerkkomponenten des Windows Systems erstellen speichern und ffnen MMC kann unter den Betriebssystemen Windows 9 und Windows NT ausgef hrt werden MMC f hrt keine administrativen Funktionen aus doch sind Tools in die Konsole eingebunden die diese Funktionen bernehmen Der wichtigste Typ von Tool das Sie zu einer Konsole hinzuf gen k nnen wird als Snap In bezeichnet Weitere Elemente die Sie hinzuf gen k nnen sind u Acti
30. Scan Main Tool Box 36 Quelle TerraScan Benutzerhandbuch http terrasolid fi 3 Vorstellung der ALS Softwarepakete 58 Der oben beschriebene Ablauf gilt auch f r TerraMatch Dessen Hauptwerkzeug leiste ist in Abb 3 11 dargestellt 212 9 Abb 3 11 TerraMatch Main Tool Box Im Anhang C Abb C 8 werden TerraScan TerraMatch TerraPhoto und TerraModeler mit allen Werkzeugleisten in MicroStation gezeigt 3 2 3 6 Projektdatei und Ordnerstruktur Eine feste Ordnerstruktur ist nicht vorgegeben Es k nnen Automatische Verarbeitungsschritte Makros als Makrodatei mac Bl cke als Bin rdateien bin und Trajektorien als Trajektoriendatei trj angelegt werden und sind die haupts chliche Daten f r die Bearbeitung von Laserscandaten in TerraScan und TerraMatch 4 Bewertung der Softwarequalit t 59 4 Bewertung der Softwarequalit t In diesem Kapitel werden alle Ergebnisse der benutzerbezogenen Software qualit tsanalyse pr sentiert Dazu werden die Bewertungskriterien Softwareaufbau amp GUI Benutzbarkeit Effizienz Leistung und Funktionalit t im Einzelnen betrachtet In dieser Betrachtung werden die Ergebnisse bzw die erreichten Software Qualit ten f r jedes Software Produkt belegt Die Ergebnisse werden f r den Vergleich der Software Produkte durch Platzierungen und Bewertungspunkten aufbereitet Bewertet werden Tiltans TLiD das Riegl Airborne Software Paket bestehend aus RIPROCESS RiANALYZE RiWORL
31. Signal vom GPS System an den Laserscanner Genauer gesagt es muss sichergestellt werden dass zu jedem Zeitpunkt der Messung des INS GPS System die entsprechende Messung des Laserscanners zugeordnet werden kann Die Systemkalibrierung beinhaltet drei individuelle Kalibrierungen f r die einzelnen Messger te Laserscanner IMU GPS und die gegenseitige Kalibrierung der Ger te im gesamten Messsystem Die Bestimmung der Kalibrierungen kann durch eine indirekte Methode oder eine direkt Methode erfolgen Bei der indirekt werden die Kalibrierungsparameter ber eine Ausgleichung von unabh ngigen Kontrollmessungen Messung eine Kalibrierungsfl che abgesch tzt Die zweite Methode ist die direkte Messung der Kalibrierungsparameter Der Messflug wird nun auf Grundlage der Flugplanung durchgef hrt Alle Rohdaten von den jeweiligen Messger ten werden dabei dauerhaft gesichert Dazu geh ren die Laserscannermesswerte mit Zeitmarken engl Time stamps zur Zeitsynchronisation mit den ebenfalls aufgezeichneten Positions und Orientierungsdaten ebenfalls mit Zeitmarken des Flugger ts Die Laserscanrohdaten werden dabei streifenweise pro geplanten Flugstreifen und die INS GPS Daten kontinuierlich f r das gesamte Aufnahmegebiet gemessen und aufgezeichnet 1 Grundlagen 14 Damit ist die Aufnahme aller Daten abgeschlossen und die Datenverarbeitung als dritte Phase der ALS Vermessung beginnt Diese Verarbeitung oder Nachbearbeitung von ALS Daten wir
32. Software Analyse zu einer berbestimmung von Maus Klicks Der Grund daf r liegt beim Mousometer selbst Das Programm legt erst nach der Beendigung der Messung bzw nach dem Schlie en des Mousometer die INI Datei des letzten Standes der Messung an Da es aber immer im Vordergrund aller anderen derzeit laufenden Programme liegt muss f r diesen Schritt ein Klick von der Messung abgezogen werden Anklicken des Schlie symbols in der Mousometer GUI Das Mousometer legt die INI Datei in dem Verzeichnis ab in dem sich die Ausf hrungsdatei z B C Mousometer mousometer exe befindet Um exakte Messwerte und eine strikte Trennung zwischen den Messungen zu erhalten muss vor jeder neuen Software Analyse die bereits erstellte INI Datei aus der vorherigen Messung an einem anderen Speicherort gesichert werden Anschlie end wird die im Arbeitsverzeichnis des Mousometer abgelegte INI Datei gel scht da die Werte aller Mausklicks berschrieben bzw die neuen Messwerte auf die vorherigen Messwerte addiert werden Im Gegensatz dazu werden die Angaben ber das Datum und die Uhrzeit vom ersten Starten des Mousometer verwendet und ver ndern sich daher nicht Zusammenfassend werden von der Messung der Mausklicks w hrend einer Software Analyse im Normalfall 4 Mausklicks abgezogen sofern keine von der 0 9 Vorgehensweise abweichenden Arbeitsschritte nach dem Aufrufen des Mousometer gemacht werden Tritt dieser Fall trotzdem ein m ssen die weiteren angefallen
33. Station Text File Comma delimited D D1_Projekte 01_Projekt_Donaustauf 08_MMC_LOGS pre RISERVER Text File Comma delimited D 01_Projekte 0 1_Projekt_Donaustauf 08_MMC_LOGS pre BE Rianalyze Binary Circular File 0 01 Projekte01 Projekt Donaustaufl08 MMC LOGS pre RiProcess Text File Comma delimited D 01_Projekte 0 1_Projekt_Donaustauf 08_MMC_LOGS pre System Overview This sample log provides an o Binary File PerfLogs System_Overview blg Abb 2 3 MMC Konsole mit dem Snap In Performance Logs and Alerts Verwendung der MMC bei der Softwareanalyse In dieser Diplomarbeit wurde unter dem Betriebssystem Microsoft Windows XP Professional 64 Edition die Microsoft Management Console 3 0 in der Version 5 1 verwendet Die unterschiedlichen Software Pakete werden im Zuge der Analyse auf Effizienz und Leistung gepr ft Gem der DIN ISO 9126 ist die Effizienz das Verh ltnis zwischen dem Leistungsniveau der Software und dem Umfang der eingesetzten Betriebsmittel unter festgelegten Bedingungen Ba 98 Somit ist die Effizienz ein Verh ltnis zwischen Nutzen und Aufwand Im Einzelnen wird dabei das Zeit und Verbrauchsverhalten ber Verarbeitungszeiten und Speicherauslastungen gemessen F r diese Messung wurde das Snap In Performance Logs and Alerts Leistungsprotokolle und Warnungen mit einem Leistungsprotokoll f r jede einzelne Software oder jedes einzelne Softwaremodul verwendet z B TLiD in Abb 2 3 Als In
34. alisierung der Daten in verschieden Ma st ben gro er Ma stab f r gerasterte Daten kleiner Ma stab f r eine Punktewolke in 3D u a zur visuellen Genauigkeitspr fung 3 Systemkalibrierung und oder Scandatenverbesserung ber Streifenanpassung 4 Schnittstelle zu weiterf hrender Prozessierung ber den Export der Daten mit vielf ltig unterst tzen Datenformaten RIANALYZE RIANALYZE bereitet die Laserscanrohdaten f r die weitere Prozessierung auf und speichert die Ergebnisse in oder ASCII Dateien Die dazu n tigen Bearbeitungsschritte und somit die vier Hauptaufgaben von RIANALYZE sind im Folgenden aufgelistet 1 Durchf hrung der Full Waveform Analyse d h Rekonstruktion der Echosignale zur Sch tzung der Zielanzahl z B ber Gaussian Pulse Fitting der Entfernung der Amplitude und der Echobreite f r jedes detektierte Ziel jede Laser Messung 2 Konvertierung der Rohdaten Entfernung und Scanwinkel in Punkte des Scannerkoordinatensystems mit bertragung der zus tzlichen Daten Amplitude und Echobreite f r jeden Punkt 3 Klassifizierung der Ziele in Gel nde und Nicht Gel ndepunkte anhand der Sch tzungsparameter der Full Waveform Analyse 4 zus tzliche optionale Klassifizierung auf der Grundlage der Geometrie der Scannerdaten bei einer Linie Die Klassifizierung unter Punkt 3 kann vorrangig zur Unterst tzung und Verbesserung bei der Berechnung des benutzt werden Die zus tzliche optionale Kl
35. am angegebenen Speicherort eine Projektdatei INI Datei eine Korrektur Listen Datei DAT Datei und selbstst ndig eine Ordnerstruktur an Standardm ig besteht diese aus den Ordnern Products RawData TLiD3D und Export3D Im Ordner Products werden alle benutzerspezifischen Export Produkte und Berichte gespeichert Zus tzlich wird hier der Unterordner PointClouds angelegt In ihm werden klassifizierte Punktewolken Gel ndepunkte Vegetationspunkte in Form von Text Dateien f r jede Klasse einzeln abgelegt Der Ordner RawData enth lt alle in das TLiD Format transformierten ALS Rohdaten als Grundlagen f r alle Prozessierungen 3 Vorstellung der ALS Softwarepakete 45 in TLiD Die Ordner TLiD3D und Export3D sind ausschlie lich als Speicherort der Generierungsdateien des 3D Modells festgelegt 3 2 2 Riegl Airborne Software Paket Die folgende Softwarebeschreibung bezieht sich auf RIPROCESS in der Version 1 2 0 vom 27 06 2008 auf RIANALYZE in der Version 4 1 2 vom 12 08 2008 und auf RIWORLD in der Version 4 1 erschienen am 27 06 2008 3 2 2 1 Voraussetzungen Requirements Die folgenden Voraussetzungen an die Hardware und Software des PC Systems beziehen sich nur auf das Softwaremodul RIPROCESS Zu RIANALYZE und RIWORLD macht Riegl LMS keine weiteren Angaben Betriebssystem Microsoft Windows XP Professional Service Pack 2 empfohlen RIPROCESS ist nicht f r Windows XP 64 ausgelegt e Arbeitsspeicher Minimum 256 MB 1024 MB ode
36. an settings Settings Coordinate transformations 2 Builtin proje E Transformations Ex US State Planes Ez User projection systems File formats Powerlines Ez Alignment reports Ez Classify Fence tool Ex Collection shapes E Default flightline qualities Ez Elevation labels Ez Loaded points E Operation Ez Point display Ez Target objects Ez Tree types Enable target systems S Finnish KKJ Equation Automatic v Finnish ETRS TM35FIN and ETRS GK Northern Ireland Republic of Ireland Japan Netherlands RD NAP South Africa Swedish AT90 UK National Grid UTM WGS North UTM WGS South Abb Definition der Koordinatentransformation Dzudesxmumgoce Rose a Qurut Bont echt at B wa B So Els OD Bae en 4 ur 2 EELITTZEIITER E IL ei Ponts Images Rechfy i cn SEO d BE E B 9 ng face Rend Bel amp v rca ES See Di g ities fx 095 l Es geja Sieuummesxosg E isplay R s x BB SVB LOC w ms S es
37. assifizierung von Hauptaufgabe 4 wird von RiPROCESS als Unterst tzung f r die Systemkalibrierung und Scandatenverbesserung genutzt 3 Vorstellung der ALS Softwarepakete 47 RIANALYZE ist ein allein stehendes Programm das bei der Benutzung von RiPROCESS durch die dort implementierte automatische Aufgabensteuerung im Hintergrund ausgef hrt Im Kapitel 3 2 2 4 wird auf diese Aufgabensteuerung Processing tasks n her eingegangen RIWORLD RIWORLD kombiniert anhand von Zeitmarken engl Timestamps die Laserscanrohdaten mit den IMU GPS Daten und speichert das Ergebnis in eine Datei die verschiedene Formate haben kann ab F r diese Daten erzeugt RIWORLD spezielle Suchstruktur Dateien um den schnellen Datenzugriff und die Visualisierung in RIPROCESS zu gew hrleisten Demnach hat RIWORLD die folgenden drei Hauptaufgaben e Die Georeferenzierung der Laserscandaten durch die Fusionierung von Laserscanrohdaten aus RIANALYZE mit den Positions und Orientierungsdaten aus dem Post Processing der IMU GPS Daten POS Datei e Die Generierung eines Suchbaumes Quad tree f r schnellen Zugriff auf die Daten in einer riesigen Datendatei e Die Generierung von Rasterdaten f r die Visualisierung und statistischen Daten Auch RIWORLD ist wie RIANALYZE ein allein stehendes Programm das aber bei der Benutzung von RIPROCESS ber die automatische Aufgabensteuerung im Hintergrund ausgef hrt wird Im Kapitel 3 2 2 4 wird auf die Au
38. at z B Klassifizierung einzeln gemessen Diese Messwerte sind im Anhang D in den Tabelle D 1 bis D 3 zu finden Aus diesen Werten wurde die gesamte Verarbeitungszeit f r die vollst ndige Prozessierung berechnet Die gesamte Verarbeitungszeit f r die Auswertung der Testdaten mit dem jeweiligen Software Produkt ist in folgender Tabelle 4 5 dargestellt und bewertet Platzierung Bewertungs Verarbeitungszeit Name der SW Punkte hh mm ss 02 10 03 TLiD 02 39 25 Terrasolid Paket 05 59 36 Riegl Paket Tabelle 4 5 Effizienz Leistung gesamte Verarbeitungszeit Weiterhin wurde das Verbrauchsverhalten der einzelnen Software Produkte ber den Speicherverbrauch bei der Prozessierung der ALS Daten bestimmt Der 4 Bewertung der Softwarequalit t 64 Speicherverbrauch wurde ebenfalls f r jede Hauptfunktionalitat ermittelt Aus diesen einzelnen Messungen wurde der durchschnittliche Speicherverbrauch f r jedes Software Produkt berechnet Die daraus resultierenden Werte sind in folgender Tabelle 4 6 dargestellt Platzierung Punkte Speicherverbrauch Name der SW in Megabyte Terrasolid Paket Riegl Paket TLiD Tabelle 4 6 Effizienz Leistung durchschnittlicher Speicherverbrauch 4 2 4 Funktionalit t Die Funktionalit t wurde ber die Anzahl der Import und Exportformate bestimmt Bei der Ausz hlung wurde nicht zwischen Punkt Vektor oder Fl chendaten unterschieden Die folgende Tabelle 4 7 zeigt die Anzahl der Importformate f
39. canrohdaten importieren nur jeder 10te Punkt 2 Definition der Koordinaten und Transformationsparameter s Anhang Abb C 6 u Abb C 7 3 Trajektorie importieren und darstellen 4 Entfernen von Wendungen der Trajektorien 5 berpr fung der Laserabdeckung auf L cher pr fen Punktedichte kon trollieren 6 Gebiet in Bl cke Block boundaries unterteilen 7 Zuweisung oder Ableitung der Flugstreifennummern 8 Ein Projekt anlegen und die Laserscanrohdaten f r die importierten Das Importieren von nur jedem 10ten Punkte 1 Aufz hlungspunkt ist eine Vor ansicht auf die gesamten Daten Das hat zwei Gr nde Zum einen sind die Arbeit unter 2 bis 7 Vordefinitionen und arbeiten f r den n chsten Schritt in der Pro zessierung der Daten Zum anderen k nnen dadurch auch gro en Datenmengen bearbeitet werden Die Entfernung von Wendungen der Trajektorie 5 Aufz hlungspunkt bedeutet die Aufteilung der gesamten Flugbahn in einzelne Flugbahnteile s Anhang C Abb C 2 u Abb C 3 Sodass jedem Scanstreifen Flugstreifen eine einzelne Trajektorie zugewiesen werden kann und bei der Datenkalibrierung f r jeden Scanstreifen Korrekturwerte berechne werden k nnen Die Unterteilung des Gebietes in Bl cke 6 Aufz hlungspunkt wird aufgrund der berpr fung der Laserabdeckung 5 Aufz hlungspunkt vorgenommen Dabei werden die Bl cke so platziert dass Gebiete mit L chern oder zu kleiner Punktedichte au erhalb wegfallen
40. chtzeit real time 3D Pr sentation verarbeitet oder in verschiedene Formaten exportiert werden Der Leitgedanke von Tiltan s TLiD lautet spart dir Zeit und Geld engl TLiD save you time and money Ti 08 3 1 2 Riegl LMS GmbH Airborne Software Paket Die sterreichische Firma Riegl Laser Measurement Systems GmbH 2 Riegl LMS oder Riegl erforscht entwickelt produziert und vertreibt seit 30 Jahren Entfernungsmesser Distanzmessger te und Laser Scanner f r 3D Vermessungen Zu der Produktpalette geh ren u a der terrestrische Laser Scanner Riegl LMS Z420i der Airborne Laser Scanner Riegl LMS Q560 und das Datenaufzeichnungsger te Riegl Data Recorder DR560 und spezielle Softwarel sungen f r den jeweiligen Bereich der 3D Vermessung Das Kernziel von RIEGL ist die Entwicklung und Fertigung der bestgeeigneten Laser Sensoren f r den jeweiligen Zweck d h perfekte Erf llung der Messaufgabe und vollste Zufriedenheit des Anwenders In diesem Sinne f gt Riegl LMS f r die Realisierung anwenderorientierter L sungen beispielsweise Komponenten zu einem luftgest tzten Laser Scanner System hinzu Dabei bietet Riegl LMS neben der technischen Umsetzung auch mehrere Softwarel sungen speziell f r die ALS Datenaufnahme und Datenprozessierung an Dazu geh ren das als Systemkontroll und online Datenvisualisierungssoftware und das Riegl LMS Airborne Software Paket f r die Datenprozessierung Dieses Paket besteht aus
41. d Post Processing genannt Dabei werden in einem ersten Schritt die INS GPS Rohdaten mittels einer speziellen Software z B Inertial Explorer zu hochgenauen Positions und Orientierungsdaten verarbeitet blicherweise unter Einbeziehung einer GPS Referenzstation v Kapitel 1 4 u 1 6 Der n chste Schritt umfasst die erste Aufbereitung u a die Georeferenzierung unter 2 und 3 der gemessenen Punkte Laserscanrohdaten in folgender Reihenfolge 1 Berechnung der Punkt Koordinaten aus Entfernung und Winkel in das Scanner Koordinaten System Polare Koordinaten gt Lokale Koordinaten 2 Transformation dieser Koordinaten in das Koordinatensystem der GPS INS L sung Lokale Koordinaten gt Absolute Koordinaten z B WGS84 mit ellipsoidischen H hen 3 Transformation dieser Koordinaten in das Landeskoordinatensystem Absolute Koordinaten gt Landeskoordinaten z B Gau Kr ger System x y z mit orthometrischen H hen F r jeden Flugstreifen liegt jetzt als Ergebnis eine georeferenzierte Punktewolke im gew hlten Zielkoordinatensystem vor Im Idealfall k nnen jetzt Folgeprodukte aus den Daten abgeleitet werden z B DGM Aber alle Punktewolken eine pro Flugstreifen ergeben im Zusammenschluss oftmals keine homogene Punktewolke d h die relative Orientierung ist fehlerhaft weil in den Streifen berlappungen Punkte unterschiedlicher Streifen und dadurch mit verschiedener Genauigkeit erfasst wurden Punkte die im Zentrum eines Las
42. den Anwender des Riegl LMS Airborne Software Pakets und somit die Hauptbenutzeroberfl che Daher wird im folgenden Abschnitt nur die Benutzeroberfl che von 55 betrachtet RIPROCESS 12 View View03 Intensity Scaled Project Object Edit View Tool Window 2 Sas S O gt em 314 2 EM ema 2 lo CAMERA DEVICES Ad ER G EXTRACTION PARAMETERS WE EracionPsrameto1 Adi Add gt 3 pos DATA E ds dee 2 ad TIE OBJECTS Ay AOF 2008 04 17 Arctron Nor ine x amp gene Add A TRAJECTORY DATA Adi 8 CONTROL C PRODUCTS ACQUISITION amp ADJUSTMENT VISUALISATION Tasks 0 Hiddem 3 Stein px 33080 27640 119 739 FPS 3011 55 Soan data table Message ist 14 10 2098 15 50 49 Proj 14 10 2008 15 50 51 Proj 14 10 2008 16 13 24 Project Donaustau 14 10 2008 16 28 24 Project Donaustauf Abb 3 8 GUI RIPROCESS mit geladenem Projekt Das Hauptfenster engl Main Window von RiPROCESS beinhaltet eine Hauptmen leiste engl Main menu eine Symbolleiste engl Toolbar einen Arbeitsplatz bzw Ansichtsfenster engl Workspace und in einen linken rechten und unteren Ankopplungsbereiche engl Docking Area left right bottom In der Abb 3 8 ist die Benutzeroberfl che von RIPROCESS mit einem ge ffneten Projekt darges
43. dikator f r den genutzter Arbeitsspeicher des Programms wurden private Bytes gemessen und zusammen mit Zeitwerten in einer Protokolldatei aufgezeichnet Alle Werte wurden in einem Zeitabstand von einer Sekunde aufgezeichnet Alle Protokolldateien Logdateien wurden als CSV Dateien durch Kommas getrennte Werte f r die sp tere Auswertung in Microsoft Excel abgespeichert s Abb 2 4 linker Markierung Zeit pro Sekunden rechter Markierung Speicherwert 2 Softwarequalit tsanalyse Tests und Bewertung 30 12 35 16 12235227 12 35 18 12 35 20 12 35 21 12 35 22 12 35 23 12 35 24 12 35 25 12 35 26 12 35 21 12 35 28 12 35 29 12 35 19 125 23 4375 23 4375 125 0 0 17346560 137183232 125 12 5 9 375 17346560 137183232 125 21 875 21 875 17346560 137183232 125 3 125 3 125 17346560 137183232 125 81 25 12 5 23851008 142393344 125 14 0625 12 5 24174592 142397440 125 0 0 24174592 142397440 125 4 6875 4 6875 24174592 142397440 125 7 8125 6 25 24178688 142397440 125 3 125 3 125 24178688 142397440 125 6 25 6 25 24178688 142397440 125 1 5625 1 5625 24178688 142397440 125 57 8125 18 75 43896832 165601280 Abb 2 4 Beispiel einer Logdatei 17346560 137183232 Zus tzlich sind die Prozessorzeit Benutzerzeit und der virtuelle Speicher f r w
44. e in einem Block geladen 80 C 6 Definition der 80 C 7 Definition der koordinatentranstormaton 81 C 8 GUI MicroStation 20 0 0 ccc ceecceeeceeeceeeceeceeeceeceeceeeceeeceeeaeeeaeeenees 81 Tabellenverzeichnis 70 Tabellenverzeichnis Tabelle 2 1 Testdaten 25 Tabelle 2 2 Hardware des Testcomputers 26 Tabelle 2 3 Untersuchte Software Produkte 27 Tabelle 4 1 Aufwands Klassen 60 Tabelle 4 2 Softwareaufbau amp GUI 62 Tabelle 4 3 Benutzbarkeit Gesamtanzahl der Mausklicks 62 Tabelle 4 4 Benutzbarkeit Mausklicks pro Stunde 63 Tabelle 4 5 Effizienz Leistung gesamte Verarbeitungszeit 63 Tabelle 4 6 Effizienz Leistung durchschnittlicher Speicherverbrauch 64 Tabelle 4 7 Funktionalit t Anzahl der Importformate 64 Tabelle 4 8 Funktionalit t Anzahl der Exportformate 64 Tabelle 4 9 Erreichte Bewertungspunkte und Gesamtanzahl 65 Tabelle D 1 Messwerte TLiD 82 Tabelle D 2 Messwerte Riegl Paket 82 Tabelle D 3 Messwerte Terrasolid Paket 83 Literaturverzeichnis 71 Literaturverzeichnis AB 03 Attwenger M Briese C 2003 Vergleich digitaler Gel ndemodelle aus Photogrammetrie und Laserscanning In sterreichische Zeitschrift f r Vermessung und Geoinformation VGI 91 Jahrgang 4 S 271 280 AK 05 Attwenger M Kraus K 2005 Aufnahmen flugzeuggetragener Laserscanner als Grundlage zur Erfassung von St
45. ede Airborne Laser Scanning Vermessung ALS Vermessung wird in den drei Phasen Missionsplanung engl Mission Planning Messflug Survey Flight und Datenverarbeitung Data Post Processing durchgef hrt Diese Unterteilung gilt nur bei einem bereits kalibrierten Messsystem Anderenfalls wird vor dem Messflug die Systemkalibrierung als eine weitere Phase hinzugef gt In der Planungsphase werden die Festlegung des Zielgebiets der Vermessung die Punktedichte die Messgenauigkeit und die berlappung der Flugstreifen bei der Definition aller Flugparameter ber cksichtigt Die grundlegenden Flugparameter sind vor allem der Messflugweg engl Flight Path die Fluggeschwindigkeit und h he und die Laserscannerkonfiguration z B maximaler Scanwinkel Unter Ber cksichtigung dieser festgelegten Flugparameter wird das gesamte Aufnahmegebiet gleichm ig in Flugstreifen mit entsprechenden berlappungszonen ca 40 unterteilt Ein Grund f r die Streifen berlappung ist beispielsweise die Sicherstellung der verlangten Punktedichte f r das Aufnahmegebiet In der Vorbereitung eines Messfluges muss weiterhin die Zeitsynchronisation der Messger te insbesondere des Laserscanners mit dem GPS zwingend sichergestellt werden Ansonsten k nnen alle Messergebnisse im Nachhinein nicht zu qualitativ hochwertigen Ergebnissen weiterverarbeitet werden und die gesamte Airborne Laser Scanning Vermessung ist hinf llig L sung Zeitsynchronisation durch ein PPS
46. ehrere Gebiete verschiedener DHM Sensitivit t definiert werden k nnen In der Registerkarte Outputs Inputs s Abb 3 6 werden die Exportformate aller Produkte der Prozessierung und der Name des Produkt Ordners festgelegt Als Hintergrundbild f r das 3D Modell kann an dieser Stelle ein Orthofoto importiert werden Project Properties Production Parameters Area Definition Outputs Inputs Products Folder and Formats Produce Orthophoto Orthophoto File Name GeoTIFF format tif Produce DSM DSM File Name GeoTIFF elevation format tif Produce DEM DEM File Name GeoTIFF elevation format tif IV Produce Buildings Vector File Name buildings DXF format dxf Iv Produce Trees Trees File Name trees Comma delimited text format csv Le Le Le Eel Led Le Produce Power Lines Power Lines File Name powerlines DXF format dxf Produce Filtered Point Cloud Point Cloud File Name pointCloud LAS format las Is ls IV Produce DEM Contours DEM Contours File Name demContourLines DXF format dxf Products Folder Products Folder Products aus XYZ Full Path 0 01 01 Projekt Donaustauf 06 Work 01 ProjektslProducts aus XYZ Inputs Input Orthophoto Browse Cancel Save Project Properties Abb 3 6 TLiD Outputs Inputs 3 2 1 6 Projektdatei und Ordnerstruktur TLiD arbeitet projektorientiert und legt f r jedes Projekt
47. eitere m gliche Analyse aufgezeichnet worden Diese werden aufgrund der festgelegten Bewertungskriterien in dieser Diplomarbeit nicht ber cksichtigt In folgender Abb 2 5 ist die Konfiguration eines Leistungsprotokolls u a mit der Festlegung des Objektes und den Indikatoren und des Zeitintervalls f r jede Messung aufgezeigt Die markierte Zeile PCALS Process ustation Virtual Bytes bedeutet im Einzelnen Ort der Messung Computer Objekt der Messung Prozessname Leistungsindikator Terrasolid_MicroStation General Log Schedule Current log file name C PerfLogs Terrasolid_MicroStation_000001 csv This log begins immediately after you apply changes Counters PCALS Process ustation Processor Time PCALS Process ustation User Time PCALS Process ustation Private PCALS Process ustation Virtual Bytes Sample data every Interval 1 lt Default gt Add Objects Add Counters Remove Unis seconds Abb 2 5 Einstellungen eines Leistungsprotokolls 20 Prozessorzeit ist der Prozentanteil der verstrichenen Zeit in der alle Threads eines Prozesses den Prozessor verwendet haben um Anweisungen auszuf hren aus Handbuch zur MMC 21 Benutzerzeit ist der Prozentanteil Benutzermodus ausgef hrt werden aus dem Handbuch zur MMC der verstrichenen Zeit f r Prozessthreads die im 2 Virtuelle Bytes max ist die maximale Gr
48. em installiert und in einen betriebsbereiten Zustand gebracht Die Hard und Softwarekomponenten dieser PC sind in folgender Tabelle 2 2 aufgef hrt System HP xw4300 Workstation Computer ACPI Multiprocessor x64 based Pc Prozessortyp CPU Central Intel R Pentium 4CPU Processio Unit Prozessergeschwindigkeit Taktrate GHz Speicher 4 Arbeitsspeicher RAM in GB 233 Western Digital WDC Festplattenspeicher in GB 3 8 Zugewiesener Auslagerungsspeicher Virtueller 2046 in MB Initial size Zugewiesener Auslagerungsspeicher in MB Maximum size Grafik NVIDIA Quadro FX 3400 Grafikkartetyp 256 GDDR3 Grafikkartenspeicher in MB PCI Express x 16 Bus 9 0 DirectX Version Peripherie DVD CD ROM Floppy Disk Laufwerke Speicher 4092 Monitor Maus Tastatur Eingabeger te USB 2 0 Seriell Schnittstellen Tabelle 2 2 Hardware des Testcomputers Als Betriebssystem wurde Microsoft Windows XP Professional in einer 64bit Version 2003 mit Service Pack 1 genutzt Alle Testdaten vor und nach der Prozessierung wurden auf diesem PC verarbeitet und gespeichert 2 Softwarequalit tsanalyse Tests und Bewertung 27 2 9 Prozessierung der Testdaten Die Prozessierung der Testdaten wurde mit jedem Software Produkt auf dem Test Computer durchgef hrt In der Tabelle 2 3 werden die untersuchten Software Produkte mit den Herstellerfirmen gezeigt Tiltan Ltd TLiD Riegl Airborne Software Paket RiPROCE
49. en Mausklicks in der Messung ber cksichtigt werden 2 9 3 Weitere verwendete Software F r die Zusammenstellung und Auswertung der Messergebnisse die Erzeugung von tabellarischen bersichten und die Erstellung von Diagrammen wurden 2 Softwarequalit tsanalyse Tests und Bewertung 34 Microsoft Excel und Visual Paradigm f r UML in der Version 5 0 von Apache Software Foundation benutzt 3 Vorstellung der ALS Softwarepakete 35 3 Vorstellung der ALS Softwarepakete In diesem Kapitel werden alle getesteten und analysierten Software Produkte einzeln vorgestellt Angefangen mit der Software Philosophien bis hin zur konkreten Beschreibung der Software 3 1 Software Philosophien Um eine bersicht ber alle untersuchten Software L sungen zu geben werden in diesem Kapitel die Philosophien der einzelnen Software Produkte vorgestellt Dabei wird gezeigt aus welchem Denkansatz heraus die einzelne Software L sung entwickelt wurde und welche Strategie Leitgedanke bei der ALS Datenprozessierung vom Softwarehersteller mit seinem Software Produkt verfolgt wird 3 1 1 Tiltan Systems Engineering Ltd TLiD Die israelische Firma Tiltan Systems Engineering Ltd ist seit ca 15 Jahren den Bereichen der Bildergenerierung f r Gel ndesimulationen z B Stadt und aktiven Trainingssimulationen z B f r Flugzeug Schifffahrt t tig und entwickelte f r diese Zwecke Software wie TView 3D Image Generator und Visual Data Base G
50. en Laserscandaten ist ein Laserscanner zugeteilt Fehlermeldungen und oder ein ausgew hltes Objekt z B Trajektorie Alle Ankopplungsbereiche k nnen individuell mit Werkzeugen belegt verschoben oder skalierten werden 3 2 2 6 Projektdatei und Ordnerstruktur RiPROCESS arbeitet projektorientiert und legt alle Informationen zu einem Projekt in eine auf XML basierende Text Datei rpp ab Dar ber hinaus wird eine Log Datei rpl angelegt und kontinuierlich fortgesetzt Sie enth lt Nachrichten engl Messages zu allen vergangen Datenverarbeitung Data Processing in RIPROCESS Die aktuell Laserdaten Trajektorien und Attituden werden nicht in der Projektdatei abgespeichert RIPROCESS ben tigt lediglich den Verweis die Referenz auf die Originaldaten und da es nur f r die Datenverarbeitung entworfen wurde gibt es keine vorgegebene Ordnerstruktur Nur die Projektdatei bzw das Projekt in RIPROCESS unterliegt einer vorgegebenen Struktur In der Abb 3 8 im vorherigen Kapitel ist diese Struktur zu finden 3 2 3 Terrasolid Softwaremodule f r die Verarbeitung von Laserscanpunkten In der folgenden Softwarebeschreibung werden nur die Terrasolid Softwaremodule TerraScan in der Version 008 009 vom 28 10 2008 und TerraMatch in der Version 008 006 vom 20 10 2008 betrachtet da diese eine vollst ndige Prozessierung von ALS Daten erm glichen und im Zuge dieser Diplomarbeit verwendet wurden 3 Vorstellung der ALS Softwarepakete 54
51. en oder die Differenz zwischen den Laserscanpunkten und bekannten Punkten Aus den beobachteten Differenzen berechnet TerraMatch Korrekturwerte f r die Systemorientierung jeweils f r die Werte Easting Northing Elevation Roll Pitch Heading Des Weiteren kann TerraMatch die Kalibrierung des Laserscanners verbessern Dazu berechnet es die Orientierungsfehler engl Misalignment zwischen dem Laserscanner und der IMU Das Ergebnis sind Korrekturwerte f r Roll Pitch und Heading Yaw f r die gesamte Daten Alle so bestimmten Korrekturwerte k nnen f r den gesamten Datensatz oder f r einzelne Flugstreifen angebracht werden 3 2 3 4 grundlegender Arbeits und Verarbeitungsablauf Workflow TerraScan und TerraMatch werden zu Beginn jeder ALS Datenprozessierung in MicroStation als MDL Applikation eingeladen s Anhang C Abb C 1 Mit diesem Schritt sind beide Module unter den MicroStation Applikationenmen als neues Optionsmen mit alle Tools vorhanden 55 MDL MicroStation Development Language MDL Applikation ist auf der Programmiersprache basierende Programmerweiterung von MicroStation neue Optionsmen s und Routinen werden eingef gt 3 Vorstellung der ALS Softwarepakete 56 Der grundlegende Arbeitsablauf unterteilt sich in die Schritte Laserscanrohdaten importierten Kalibrierung der Laserscanrohdaten und Punktklassifizierung Der erste Schritt erfolgt ber TerraScan und beinhaltet folgende Arbeiten 1 Lasers
52. en zu den einzelnen Satelliten h chst pr zise sch tzen Dadurch k nnen die Differenzen zwischen den berechneten und gemessenen Entfernungsbetr gen bestimmt werden Diese Differenzen sind die Korrekturwerte bekannte Entfernungskorrekturen die mittels Funk bertragung an den GPS Empf nger der Fernerkundungsplattform gesendet werden s Abb 1 3 Durch diese Methode wird die Genauigkeit der Phasenmessung Zeitmessung erh ht da mehrere systematische Fehler z B Uhrenfehler offsets lonosph ren oder Troposph reneinfl sse eliminiert werden Leica 20 Die Bestimmung der Flugbahn des Flugger ts ist eine dynamische Anwendung und daher kommt hier der kinematische Messmodus zum Einsatz Bei diesem wird in relativ kurzen Zeitabst nden die Position berechnet blich sind 1 Sekunde oder k rzer Es wird bei dieser Technik auf die Mittlung von vielen Messungen verzichtet darum sind die Genauigkeit und besonders die Zuverl ssigkeit der resultierenden Position deutlich schlechter als beim statischen Verfahren Bei guten Bedingungen liegen die Werte der DGPS Standardabweichung bei 4 bis 8 cm in der Lage und 6 bis 12 cm in der H he Ausf hrliche Literatur zur Positionsbestimmung mittels GPS oder zur kinematischen DGPS Messungen bieten Ba 02 Se 03 Fa 01 und La 05 S Dynamisch in st ndiger Bewegung befindliches System das zeitlichen Ver nderungen unterworfen ist das Gegenteil dazu ist das statische System unbewegt starr
53. eneration Tool F r die Unterst tzung der schnellen Erstellung von visuellen Daten begann Tiltan mit der Entwicklung von LIDAR Prozessierungsalgorithmen Dabei wurde die Aufbereitung der Daten so weit automatisiert sodass ein normaler Benutzer non expert user die LIDAR Datenprozessierung mit Leichtigkeit durchf hren kann Diese letzte Entwicklung von Tiltan komprimiert sich in dem Software Produkt TLiD Die Entwicklung von TLiD folgt drei grundlegenden Richtlinien 1 Der Benutzer von LIDAR Daten nimmt die Daten vom Tag ausgew hlte Region l dt diese auf die Festplatte seines PCs startet TLiD und die Daten werden mit minimalen Engriffen durch den Benutzer automatisch prozessiert 2 Minimierung der Benutzerschulung und Maximierung der automatischen Operationen w hrend parallel die Genauigkeit ber die Software ge sichert wird 7 Tiltan Systems Engineering Ltd URL http Awww tiltan se co il 3 Vorstellung der ALS Softwarepakete 36 3 Reduzierung der LIDAR Datenprozessierung auf Tage gegen ber des blichen Zeitaufwandes TLiD ist eine Software L sung f r die schnelle und einfache Aufbereitung von ALS Daten Im Grundlegenden transformiert TLiD georeferenzierte ALS Daten in einzelne Schichten Layer eines definierten geografischen Informations Systems GIS Das Ergebnis k nnen beispielsweise ein DHM DEM ein DOM DSM Geb ude Vektoren Baumlisten und klassifizierte Punktewolken sein Diese Daten k nnen zu einer E
54. erscanstreifens liegen haben eine h here Genauigkeit als die Punkte am u ersten Rand Dies hat Punktungenauigkeiten bzw verschiebungen zwischen den Flugstreifen zur Folge in den berlappungszonen Die Gr nde daf r k nnen in der Kalibrierung der einzelnen Messger te in der ungenauen Positionsbestimmung IMU GPS oder in der fehlerhaften Entfernungsmessung Laserscanner liegen Dabei sind die Fehlerwerte bei jedem Flugstreifen unterschiedlich Die Fehlerbestimmung und verbesserung f r die einzelnen Flugstreifen wird durch die Streifenanpassung engl Flight line adjustment erreicht Dazu werden korrespondierende ebene Fl chen blicherweise Dachfl chen oder terrestrisch eingemessene Referenzfl chen benutzt Zur Verdeutlichung der Auswirkung solcher auftretenden Fehler engl bore sight misalignment Fehler in Roll Pitch Yaw ist in Abb 1 5 ein Profilschnitt aus einer Punktewolke aus 4 Flugstreifen abgebildet der eine Dachfl che vor links und nach rechts der Streifenanpassung zeigt 1 Grundlagen 15 Abb 1 5 Streifenanpassung Ist die Streifenanpassung durchgef hrt werden die Daten gefiltert bzw klassifiziert Das bedeutet dass jedem einzelnen Punkte eine bestimmten Eigenschaft im Gel nde zugeteilt wird Im ersten Schritt wird die Punktewolke in Nicht Bodenpunkte und Bodenpunkte aufgeteilt in manchen F llen auch schon vor der Streifenanpassung W hrend die Bodenpunkte im Idealfall die Erdoberfl che b
55. erte geliefert werden Daher sind sie nur f r eine kurzfristige Unterst tzung der DGPS Messung und f r eine Interpolation zwischen zwei Messwerten zu gebrauchen Dieses Driftverhalten tritt auch bei der Winkelmessung auf und hat zur Folge dass die IMU Software dauerhaft nachkalibrieren Werte vergleichen und festlegen muss Eine L sung dieses Problems ist die Ausnutzung des kontinuierlichen Einflusses der Schwerkraft Dazu ist von Zeit zu Zeit eine bestimmte Bewegungs nderung der Plattform Steig Sink und Kurvenfl ge notwendig was aber wiederum die Genauigkeit der Winkelbestimmung bei langen Fluglinien 30 Min oder l nger mindert Weitere umfangreiche und detaillierte Informationen zu diesem Thema sind zu finden in Je 01 und La 05 1 6 Die Methode der Kalman Filterung Bei der Positions und Orientierungsbestimmung mittels INS GPS Messung fallen teilweise redundante Daten an Bei der normalen GPS Messung kein DGPS wird die Position zwischen 1 bis 10mal pro Sekunde Messintervall 1 10 Hz bestimmt und liefert langfristige und stabile Positionsdaten aber besitzt kurzfristig ein bestimmtes Messrauschen St rsignale Das Komplement zum GPS ist die Inertial Navigation bzw sind die IMU Daten Hier werden die Positionsdaten mit hoher Aufl sung sehr viele Messwiederholungen und einer relative hohen Genauigkeit bestimmt Dabei kommt es bei langfristigen 1 Grundlagen 12 Messungen zu einer Drift Dies bedeutet dass beide Me
56. eschreiben stellen die Nicht Bodenpunkte alle Objekte die sich auf der Oberfl che befinden Geb ude Vegetation Br cken etc dar Die Trennung beruht auf dem First Last Pulse Prinzip Dabei wird davon ausgegangen dass sich der ausgesandte Laserstrahl in Abh ngigkeit von der Flugh he ausbreitet Befinden sich mehrere Objekte im Laserstrahlengang kann es zu Mehrfachreflexionen kommen Dabei wird das Echo von Objekten ber der Erdoberfl che aufgrund des k rzeren Weges fr her registriert First Pulse als das Echo vom Erdboden Last Pulse das einen l ngeren Weg zur cklegen muss Durch weitere Entwicklungen in der Lasersensorentechnik kann die gesamte Impulsform die Intensit ten des reflektierten Echos oder die Echobreiten aufgezeichnet werden Das wiederum erm glicht weitere R ckschl sse auf die Eigenschaft eines Objekts Diese Art der Klassifizierung bzw Filterung der Punktewolke wird anhand von gemessenen Werten vollzogen F r eine feinere bzw vielschichtigere Klassifizierung werden geometrische Algorithmen und Verfahren verwendet Zum Beispiel kann aus der Punktewolke ein Geb ude anhand seiner geradlinigen Struktur herausgefiltert oder klassifiziert werden Die blichste Unterteilung der Punkte beinhaltete die Klassen Boden Vegetation Br cken oder Geb ude Masten und Stromleitung und fehlerhafte Punkte Ausrei er Bei allen Verfahren und Algorithmen wird ein hoher Automatisierungsgrad angestrebt der aber durch die starke
57. estgelegten Klassen Bewertungs punkte f r alle Messreihen berechnet und f r die Gesamtbewertung benutzt werden F r die abschlie ende Gesamtbewertung liegt die Gesamtanzahl der theoretisch erreichbaren Bewertungspunkte bei 500 Sie ergibt sich aus der Anzahl der Qua lit ts Teilmerkmale f nf bzw Teilmerkmale T1 T5 z B Bedienbarkeit und dem Maximalwert der Bewertungsskala 100 Die Gesamtanzahl der Bewertungs punkte f r ein Software Produkt ergibt sich aus der Summe der einzelnen Bewertungspunkte aus den Einzelergebnissen der Software Qualit t 4 Bewertung der Softwarequalit t 61 4 2 Ergebnisse 4 2 1 Softwareaufbau amp Bei der Untersuchung der ALS Auswerteprogramme wurde die Verst ndlichkeit des Softwareaufbau amp GUI Benutzeroberfl che betrachtet Aufwand f r den Benutzer Die Software TLiD zeichnet sich durch einen einfachen Aufbau eine klare Strukturierung und eine einfache Bedienung der Benutzeroberfl che aus Das gibt dem Benutzer die M glichkeit die gebotenen Funktionalit ten schnell auf zufinden zu verstehen und sie einfach und effizient zu bedienen Somit erleichtert der Aufbau der Benutzeroberfl che von TLiD die Arbeit bei der Auswertung von ALS Daten Der Aufwand f r den Benutzer das Konzept und die Anwendung der Software zu verstehen ist daher klein Das Softwaremodul RIPROCESS des Riegl Airborne Software Pakets bildet die haupts chliche Benutzeroberfl che Sie ist gut und bers
58. et Aus dem Vergleich von Werten zwischen der Vorhersage und der tats chlichen Messung wird eine Differenz ermittelt Sie wird je nach Genauigkeit gewichtet und ber die Methode der Kleinsten Quadrate Kleinste Quadrate Sch tzung wird ein Sch tzwert ermittelt Dieser n hert sich am ehesten dem Erwartungswert an Der wesentliche Vorteil dabei liegt in der Berechenbarkeit der Position und Orientierung f r jeden Zeitpunkt Zeitpunkt der Abgabe des Laserpulses der Messung und die Kombinationsm glichkeit von teils redundanten Daten mit unterschiedlicher Genauigkeit und Messaufl sung Des Weiteren hat die Kalman Filter Methode im Gegensatz zu anderen Sch tzungsverfahren eine iterative Struktur schrittwei e Ann hrung und ist daher f r Echtzeitanwendung IMU GPS pr destiniert Weiterf hrende und detaillierte Literatur zu diesem Thema sind La 05 Ka 60 WB 04 und JU 04 1 7 ALS Datenaufnahme und Verarbeitung Im diesem Abschnitt wird der grundlegende Ablauf einer ALS Vermessung von der Planung bis zur Datenauswertung kurz erl utert Dies soll auf der einen Seite zeigen wie die Daten entstehen und welche Elemente in der sp teren Aufbereitung der ALS Daten grundlegend ber cksichtigt werden m ssen Auf der anderen Seite soll durch die Beschreibung der Datenverarbeitung der grundlegende Ablauf der ALS Datenauswertung und dementsprechende die Vorgehensweise in ALS Auswerteprogrammen veranschaulicht werden 1 Grundlagen 13 J
59. et Das Ergebnis ist dann eine auf das Koordinatensystem der Flugdaten POS Datei in WGS84 referenzierte Punktewolke An dieser Stelle kann die Punktewolke ber die Angabe einer Koordinatentransformation in ein Zielkoordinatensystem Projektionssystem berf hrt werden Georeferenzierung Dazu werden Transformationsparameter aus Riegls GeoSysManager verwendet Weiterhin erzeugt RIWORLD Quadtree Dateien ber eine gitterartige Aufteilung der Punktewolke Diese Dateien werden von 55 f r die schnelle Visualisierung und den schnellen Zugriff auf die Daten benutzt Dies kommt vor allem bei der Qualit ts berpr fung der Systemkalibrierung zum Tragen Dabei wird eine visuelle Pr fung der Laserscandaten durchgef hrt Werden dabei Verschiebungen bzw Abweichungen engl Shifts gefunden werden Korrekturwerte engl Calibration information ber das Verfahren der Streifenanpassung engl Flight line adjustment bestimmt Mit diesen Korrekturwerten wird die Kombinierung der Laserscandaten mit den Flugdaten in RIWORLD wiederholt und eine verbesserte referenzierte Punktewolke erzeugt Wenn die Qualit t der neu prozessierten Laserscandaten f r gut befunden wird k nne diese in verschieden standardisierten LIDAR Formaten exportiert werden z B LAS Format 2 engl Akronym SOCS laser scanner own coordinate system 3 Vorstellung der ALS Softwarepakete 51 3 2 2 5 Benutzeroberfl che RiPROCESS ist das Hauptprogramm f r
60. fgaben steuerung Processing tasks n her eingegangen POFImport Die vollst ndig aufbereiteten Positions und Orientierungsdaten k nnen verschiedenen standardisierten Datei Formaten vorliegen POFImport konvertiert diese Dateien in die Riegl Positions und Orientierungsdatei engl Position amp Orientation File POF Dateiformat Davon ausgehend k nnen mit POF mport POS ASCII benutzerspezifisch Waypoint Applanix und IMU GPS Formate umgewandelt werden RISERVER Das Riegl LMS Airborne Software Paket ist f r eine Masse von Datenprozessierungen entworfen Der Benutzer arbeitet im Normalfall mit RiPROCESS auf einem PC F r eine Zeitersparnis bei der Full Waveform Analyse und der Georeferenzierung k nnen diese Aufgaben parallel auf 3 Vorstellung der ALS Softwarepakete 48 zahlreichen PCs Slaves die in ein Lokales Netzwerk LAN integriert sind ausgef hrt werden Zu diesem Zweck wird RISERVER eingesetzt Voraussetzung daf r ist dass RIANALYZE RIWORLD und auf den entsprechenden PCs Slaves installiert sind Des Weiteren muss eine Verbindung in das Lokale Netzwerk LAN bestehen in dem der PC mit dem installierten RIPROCESS eingebunden ist So werden Daten ber RISERVER die PCs Slaves weitergeben dort lokal prozessiert und alle Ergebnisse an einen Datenspeicher z B an PC mit RIPROCESS im Lokalen Netzwerk LAN gegeben SDFCopy SDFCopy transferiert Daten vom Datenaufzeichnungsger t Me
61. hnischen Komponenten zur Positions und Orientierungsbestimmung beschrieben 1 4 DGPS Das DGPS oder auch kinematisches bewegtes DGPS kommt bei der Bestimmung der Position des Laserscanner ber Position des Flugger tes und 8 Englischer Begriff lautet DEM Digital Elevation Modell beinhaltet eine Menge von digital gespeicherten H henwerte von regelm ig oder unregelm ig verteilten Gel ndepunkten beschreibt die H henstruktur eines Objektes z B des Gel ndes DTM und DSM sind inhaltliche gesehen DEMs 9 Englischer Begriff lautet DTM Digital Terrain Modell ist die digitale Darstellung der Gel ndeoberfl che 10 Englischer Begriff lautet DSM Digital Surface Modell digitales Situationsmodell mit allen auf der Erdoberfl che befindlichen Informationen z B Wald Geb ude 1 Grundlagen 9 internen Einbauparametern zum Einsatz Die ersten drei Parameter der u eren Orientierung werden bestimmt und damit die absolute Position des Laserscanners in X Y und Z Im Gegensatz zum herk mmlichen GPS ist das DGPS eine genauere Methode zur Positionsbestimmung DGPS ist die Differentielle Positionsbestimmung des Globalen Satellitenpositionierungs systems GPS Hierbei wird neben dem Messsystem Flugger t und Laserscanner ein zweiter Punkt mit exakt bekannten Koordinaten als Empf nger aufgestellt und dient als Referenz bzw Basisstation v Kapitel 1 2 Abb 1 2 Von dieser Referenzstation aus lassen sich die Entfernung
62. iD unumg nglich und mit hohem Bedieneraufwand verbunden Das Ergebnis von TerraScan und TerraMatch spricht f r die Vielzahl von Funktionen und Modifikationen die beide Module besitzen Dadurch ergeben sich viele M glichkeiten der Datenmanipulation ALS Daten An dieser Stelle w re das Beispiel Streifenanpassung zu nennen die haupts chlich ber 4 Bewertung der Softwarequalit t 63 TerraMatch vollzogen wird Dabei k nnen verschiedene Korrekturparameter solange bestimmt werden bis ein gew nschtes Ergebnis eintritt Gleiches gilt f r die Klassifizierung Doch hier ist der Aufwand um ein Vielfaches h her Damit soll gezeigt werden dass der Benutzer in TerraScan oder TerraMatch selbst das Ende der Prozessierung festlegt und somit auch den Bedieneraufwand Des Weiteren wurde die Bedienbarkeit ber das Verh ltnis zwischen Gesamtanzahl von Mausklicks und der gesamten Bearbeitungszeit bestimmt Daraus ergibt sich die Berechnungsgr e Mausklicks pro Stunde und zeigt den Aufwand des Benutzers pro Bearbeitungsstunde an Tabelle 4 4 Platzierung Bewertungs Mausklicks Name der SW Punkte Stunde Riegl Paket TLiD Terrasolid Paket Tabelle 4 4 Benutzbarkeit Mausklicks pro Stunde 4 2 3 Effizienz Leistung Zur Bestimmung der Effizienz Leistung wurde das Verbrauchsverhalten der einzelnen Software Produkte bei der Prozessierung von Testdaten bestimmt Dazu wurde die Verarbeitungszeit f r jede festgelegte Hauptfunktionalit
63. ichtlich strukturiert und zeichnet sich besonders durch die direkte Projekt und Datenverwaltung aus Hierbei kann der Benutzer den Stand seiner Arbeit gut berblicken und hat einen schnellen Zugriff auf alle geladenen Daten Nur bei einer gro en Anzahl von Datens tzen ist die Projektverwaltung dicht gedr ngt und verliert seine bersichtlichkeit Im Gegensatz zu TLiD ist der Aufwand f r den Benutzer das Konzept und die Anwendungen zu verstehen gr er Die Softwaremodule von Terrasolid TerraScan und TerraMatch sind in MicroStation eingebunden und bernehmen dadurch deren Benutzeroberfl che und die meisten Funktionen eines CAD Programms Beide Module sind ber gut strukturierte Symbolleisten und Dialogboxen zu bedienen Aber durch die Vielzahl an Funktionalit ten und Auswahlm glichkeiten einerseits in den Modulen und andererseits in MicroStation kann die Bearbeitung schnell un bersichtlich und schwierig werden Daher wird die Arbeit f r den Benutzer durch den Softwareaufbau und der Benutzeroberfl che stellenweise behindert Der Aufwand f r den Benutzer das Konzept und die Anwendungen zu verstehen ist im Gegensatz zu TLiD und dem Riegl Airborne Software Paket deutlich h her F r den Vergleich zwischen den Software Produkten ergibt sich folgende Platzierung und Punktevergabe f r das Bewertungskriterium Qualit tsmerkmal Softwareaufbau amp GUI Tabelle 4 2 In den folgenden Tabellen wird der Begriff Software immer mit SW abge
64. iederholt bis das Ergebnis zufrieden stellend ist Im letzten Schritt der ALS Datenprozessierung wird die Punktklassifizierung ber verschiedene Werkzeuge in TerraScan durchgef hrt Die grundlegende Vorgehensweise beginnt mit der Klassifizierung der endg ltigen Bodenpunkte und geht ber die Klassifizierung der Vegetationspunkte Geb udepunkte und isolierte Punkte Punkt ohne Nachbarpunkt Bei der anschlie enden visuellen Pr fung k nnen gegebenenfalls manuelle Klassifizierungen vorgenommen werden Des Weiteren werden Punkte aus Bodenpunkten gefiltert die f r ein trianguliertes vermaschtes Gel ndemodell DGM ben tigt werden Die so genannten Model Keypoints beschreiben in der h chsten gegeben Genauigkeit abh ngig von alle vorangegangenen Schritten das Gel nde Darauf hin kann das DGM ber ein weiteres Softwaremodul TerraModeler erstellt werden oder die Punkte k nnen als ASCII Datei XYZ Datei exportiert und in einer anderen Software weiterverarbeitet werden 3 2 3 5 Benutzeroberfl che Alle Terrasolid Softwaremodule sind Erweiterungsprogramme f r Bentleys MicroStation und nutzen daher deren Benutzeroberfl che Durch das Einladen von TerraScan u a als MDL Applikation werden neue Werkzeugleisten Symbolleiste und Men punkte in MicroStation integriert und angelegt Zus tzlich dazu wird die Hauptwerkzeugleiste engl Main Tool Box von TerraScan implementiert Diese ist in Abb 3 10 dargestellt Abb 3 10 Terra
65. ieller Filterungsmethoden nach der Theorie der robusten Interpolation durchgef hrt durchschnittlich 2 7 Punkte pro m blieben brig sodass f r arch ologische Interpretationen ein qualitativ hochwertiges Digitales Gel ndemodell DGM abgeleitet werden konnte Als Ergebnis konnten zahlreiche schwach erkennbare obert gige arch ologische Strukturen entdeckt werden die bis zu dem damaligen Zeitpunkt nicht bekannt waren In der Abb 1 1 wird die Wirkung der Klassifizierung und Filterung auf die ALS Daten dargelegt Neben diesem Beispiel gab es weltweit noch weitere Versuche an verschiedenen Stellen Alle Studien zeigen dass die Anwendung des ALS im Sinne einer arch ologischen Prospektionsmethode eine Stellung zwischen der Luftbildarch ologie und topografischen Aufnahme einnimmt Das ALS ist daher f r spezielle topografische Situationen f r die Visualisierung von Befunden in dicht bewaldeten Gebieten und f r die Ableitung von DGM in feinsten Strukturen niedrige W lle alte Wege anwendbar Aber die Ergebnisse aus dem ALS unterliegen einigen Einschr nkungen In dem Sinne lassen sich aus dieser Methode nur obert gig erhaltene Denkm ler in un oder bewaldeten Gebieten erfassen Auch das sichtbare im DGM dargestellte Ergebnis spiegelt nicht den gesamten Bestand der vermuteten Denkm ler wieder und bedarf in den meisten F llen der Verifizierung weiterer Prospektionsmethoden z B Feldbegehung Daher lautet demnach der Grundsatz f r den Ein
66. ine Beschr nkung bei der Gr e der Importdateien Schnelle parallel laufende Prozessierung 1 4 Kernels Hoch optimiertes 3D Modell f r Echtzeit Anwendungen 3D Viewer f r Pr sentation 3 2 1 4 Grundlegender Arbeits und Verarbeitungsablauf Workflow Der folgende Arbeitsablauf f r die Prozessierung von ALS Daten durch TLiD wird vom Hersteller Tiltan Systems Engineering Ltd empfohlen ALS Daten georeferenzierte Punktewolke importieren Generierung einer Karte mit Punktdichten engl density map Projekteigenschaften festlegen Parameter f r die Prozessierung Prozessierung der Daten Qualit tssicherung durchf hren Neue Prozessierung der Daten oder Neuer Export von Vektordaten Export in zus tzliche Formate In der folgenden Abb 3 1 werden die einzelnen Verarbeitungsschritte der TLiD Software in einem Blockdiagramm gezeigt Im ersten Schritt werden die importierten ALS Daten in eine 710 Format ungewandelt und in eine ausgew hltes Koordinatensystem konvertiert in der Abbildung unter LIDAR Georef Point und Data in Des Weiteren kann eine farbige Karte zur Kontrolle der Punktedichte erzeugt und zur Dokumentation gespeichert werden Die gesamten Daten werden vor jeder Prozessierung in gleiche gro e Blocksegmente unterteilt Danach berechnet TLiD blockweise die Gel ndefl che und trennt die Punktdaten in Oberfl chenobjekte z B H user und Bodenpunkte in der Abbildung Surface objects und ea
67. ing Des Weiteren hat Terrasolid das Modul TerraPhoto f r die Erstellung von Orthofotos und die Kombinierung dieser mit Laserscandaten entwickelt dar ber hinaus auch das Modul TerraMatch f r die Systemkalibrierung bei Trajektorien und Laserscandaten Terrasolid verfolgt die Philosophie seine Produkte fortlaufend weiter zu entwickeln oder zu optimieren Das soll dem Benutzer eine hohe Produktivit t mit den besten Ergebnissen sichern Der Leitgedanke der Terrasolid Softwaremodule f r die Verarbeitung von Laserscanpunkten lautet daher Es ist eine Software L sung f r die Verarbeitung von Laserscanpunkten deren optimierte Routinen f r optimale Leistungen sorgen kann 30 Quelle Handbuch zu Riegl LMS RiProcess 2007 Kapitel 2 1 Introduction 31 URL www terrasolid fi 3 Vorstellung der ALS Softwarepakete 38 3 2 Softwarebeschreibungen In diesem Kapitel werden alle Software Produkte im Einzelnen beschrieben Dabei wird auf die Voraussetzungen an die Hardware und Software die Softwarekomponenten die Hauptfunktionalit ten den grundlegenden Arbeits und Verarbeitungsablauf die Benutzeroberfl che die Projektdatei und die Ordnerstruktur eingegangen 3 2 1 TLiD Die folgende Softwarebeschreibung bezieht sich auf die TLiD Version 2 0 erschienen am 01 10 2008 von Tiltan Systems Engineering Ltd 3 2 1 1 Voraussetzungen Requirements TLiD ben tigt laut Tiltan Systems Engineering Ltd folgende minimale Hardware und S
68. ispiel einer INI Datel 32 2 9 Mousometer Einstellurig itin Rien MER o M PR I 33 3 1 TLiD Ablauf einer Prozessierung Tiltan 40 AURIUM PE 41 3 3 Cross Section vertikal 42 3 4 TLiD Produktionsparameter der Projekteigenschaften 43 Abbildungsverzeichnis 69 Abb Abb Abb Abb Abb Abb Abb Abb Abb Abb Abb Abb Abb Abb Abb Abb Abb Abb Abb 3 5 TLID Area Definition isn NC 43 3 6 ea rl Dr 44 3 7 Data processing workflow for RIEGL LMS Q560 scan data 49 3 8 GUI RIPROCESS mit geladenem 51 3 9 Geteiltes Ansichtsfenster f r 2D und 52 3 10 TerraScan Main ToolBQx io o sois Iso ee 57 3 11 TerraM tch Box en ee 58 4 1 Software Qualitat der ALS Auswerteprogramme 65 A 1 Erweitertes 76 B 1 View Inspechor 77 B 2 Data Readout io eek 77 1 MDL Applikation eimladen 78 C 2 Vollst ndige 78 Aufgeteilte 79 4 Gebiet in Bl cke 79 C 5 Punkt
69. k rzt 4 Bewertung der Softwarequalit t 62 Platzierung Bewertungs Aufwand Name der SW Punkte TLiD Riegl Paket Terrasolid Paket Tabelle 4 2 Softwareaufbau amp GUI 4 2 2 Benutzbarkeit Die Benutzbarkeit wurde durch die Bedienbarkeit Bedieneraufwand bei jedem ALS Auswerteprogramm bestimmt Die Ergebnisse dieser Berechnung werden in der Tabelle 4 3 gezeigt und bewertet Platzierung Bewertungs Mausklicks Name der SW Punkte gesamt TLiD Riegl Paket Terrasolid Paket Tabelle 4 3 Benutzbarkeit Gesamtanzahl der Mausklicks Die Tabelle zeigt dass TLiD einen kleineren Aufwand weniger Mausklicks bei der Bedienbarkeit hat als das Riegl und Terrasolid Paket Der Grund daf r liegt im h heren Automatismus Klassifizierung von TLiD Im Normalfall m sste TLiD deutlich niedrigere Werte Mausklicks erzeugen Doch dieser h here Wert entsteht durch die manuelle Klassifizierung Dazu ein Beispiel Bei der Prozessierung der Testdaten Donaustaufdaten mit TLiD wurde im ersten Schritt die automatische Klassifizierung durchgef hrt Im Zielgebiet ROI lag eine Burgruine die durch automatische Klassifizierung TLiD fast vollst ndig entfremdet wurde Dadurch musste im zweiten Schritt manuell gefiltert und angepasst werden Dennoch liegt TLiD in der Bewertung vor allen anderen Software Produkten F r den Benutzer der eine arch ologische Prospektion verfolgt ist die manuelle Klassifizierung bei der Anwendung von TL
70. letscherkartierung e Korridorsuche f r Stra en Eisenbahn Pipelines oder Stromlei tungen 1 Grundlagen 17 Abb 1 8 Digitales Gel ndemodell m Abbildung ist von TopoSys GmbH die folgenden Abbildungen 1 8 und 1 9 sind von ArcTron 3D GmbH und Abbildung 1 10 ist aus der Software TLiD Tiltan Ldt von den vier kreisrunde Objekten Grabh gel oben links im Bild waren die beiden n rdlich gelegenen vor der ALS Vermessung und Datenauswertung nicht bekannt 1 Grundlagen 18 Abb 1 9 3D Landschaftsmodell Abb 1 10 3D Stadtmodell Als weiterf hrende Literatur zu diesem Thema sind Ba 00 Riegl 07 AK 051 BD 06a und WL 99 zu nennen 16 zeigt das DGM aus der v Abb 1 8 von Norden aus 2 Softwarequalit tsanalyse Tests und Bewertung 19 2 Softwarequalit tsanalyse Tests und Bewertung Bei der Softwarequalit tsanalyse sollen die Software Qualit ten der drei ALS Auswerteprogramme f r festgelegte Bewertungskriterien bestimmt werden Diese Bewertungskriterien sollen die Produktivit t der ALS Auswerteprogramme bei der Verarbeitung von ALS Daten beschreiben F r den abschlie enden Vergleich werden die Bewertungskriterien nach einem festgelegten Muster bewertet Dadurch sollen die Vorteile und Nachteile der einzelnen Software Produkte sichtbar werden Die Softwarequalit tsanalyse und die Testverfahren werden in diesem Kapitel beschrieben Zu Beginn wird der theoretische Ansatz z
71. n Informationen ber das Gebiet die Punktedichte die TLiD Aktionen und den Status angezeigt Das Fenster Cross Section stellt das Profil durchgehende Linie des Digitalen H hen Modells engl Digital Elevation Map und alle ALS Punkt innerhalb der ausgew hlten Entfernung von der festgelegten Profillinie dar Abb 3 3 TLiD zeigt sowohl vertikale als auch horizontale Top view Profile an bei beiden M glichkeiten wird jeweils das Fenster Cross Section benutzt 3 Vorstellung der ALS Softwarepakete 42 Proj e Abb 3 3 Cross Section vertikal Die Verwaltung eines Projektes und die Einstellung aller damit zusammenh ngende Parameter geschieht ber die Dialogbox Project Properties s Abb 3 4 Unter der Registerkarte Production Parameters werden globale Einstellungen f r das gesamte Projekt General und Einstellung f r die Folgeprodukte Orthofotos DHM DOM Geb uden B umen Stromleitungen festgelegt F r die Prozessierung sind vordefinierten Parameter vorgegeben die aber individuell ver ndert werden k nnen 3 Vorstellung der ALS Softwarepakete 43 Project Properties Production Parameters Area Definition Outputs Inputs Orthophoto General Resolution m pixel Clip Minimum Height m 151 Intensity Mn e Cip Maximum Height m oor Intensity Max 255 Maximum Points Density pointsm 2 30 Grid Resolution im X Minimum Area sqr m Filter Lower Points Urban AreaFi
72. ng aufbereitet ist Die Ergebnisse eines Messfluges sind die Laserscanrohdaten IMU GPS Rohdaten und die Rohdaten der GPS Referenzstation Im Normalfall werden die Laserscanrohdaten engl Laser Scanner Raw Data ber RIANALYZE und RIWORLD prozessiert Die IMU GPS Rohdaten engl IMU GPS Raw Data und die Rohdaten der GPS Referenzstation engl GPS Base Station Raw Data werden ber eine entsprechende Aufbereitungssoftware engl Third Party IMU GPS Data Post Processing Software f r IMU GPS Daten zu georeferenzierten Flugdaten engl Flight Data verarbeitet oben rechts in Abb 3 7 Die schrittweise Datenprozessierung dieser Rohdaten mit dem Riegl LMS Airborne Software Paket ist in Abb 3 7 aufgezeigt Position and Attitude GPS base station IMU GPS raw data raw data Position and Attitude Flight data in WGS84 pos Data acquired or generated by third party hard or software essential workflow r optional workflow Abb 3 7 Data processing workflow for RIEGL LMS Q560 scan data Grunds tzlich werden die aufgezeichneten Rohdaten aller Messger te bei jedem weiteren Verarbeitungsschritt umgewandelt Daher werden auf der einen Seite die Laserscanrohdaten in RIANALYZE ber die Full Waveform Analyse und 33 Quelle Training Documents RIEGL Airborne Laser Scanning Systems URL www riegl com 3 Vorstellung der ALS Softwarepakete 50 Koordinatentransformation in das Scanner Koordinaten System z
73. nnen eee 20 2 5 BEWERTUNGSKRITERIEN eines eege e 21 2 6 ERWEITERTES FCM QUALIT TSMODELL eere enne eene 24 2 7 TESTDATEN F R DIE PROZESSIERUNG 2 2 2 2 000 001010000 080000000000 25 2 8 TESTUMGEBUNG EE EE an WR e EV ed 26 2 9 PROZESSIERUNG DER TESTDATEN ENER nina 27 2 9 1 Microsoft Management Console MMQC essen 27 2202 lt Das Mousomeler c ese Des 31 2 9 3 Weitere verwendete Soifwore 33 3 VORSTELLUNG DER ALS SOFTWAREPAKETE ee ee eene eerte een 35 3 1 SOFTWARE PHILOSOPHIEN ssccssccsccscsssscnccscccscsessenscesececessesceeccesceseensccesesecssesnseeneencs 35 3 1 1 Tiltan Systems Engineering sse 35 3 1 2 Riegl LMS GmbH Airborne Software Paket eee 36 3 1 3 Terrasolid Softwaremodule f r die Verarbeitung von Laserscanpunkten 37 3 2 SOFTWAREBESCHREIBUNGEN 010 000000000000000004000000 38 Inhaltsverzeichnis 2 3 21 EE 38 3 2 2 Riegl Airborne Software Poker 45 3 23 Terrasolid Softwaremodule f r die Verarbeitung von Laserscanpunkten 53 4 BEWERTUNG DER SOETWAREOUALITAT eene 59 4 1 EE 59 4 2 ERGEBNISSE ee EORR A eire 61 4 2 1 Softwareaufbau eee 61 4 22 5 Ben
74. nnides D Arnold F Niccolucci Mania Hrg The 7th International Symposium on Virtual Reality Archaeology and Cultural Heritage VAST 2006 ISBN 3 905673 42 8 S 155 162 BD 06b Briese C Doneus M 2006 Full waveform airborne laser scanning as a tool for archaeological reconnaissance Vortrag International Conference on Remote Sensing in Archaeology 04 12 2006 07 12 2006 In From Space to Place Proceedings of the 2nd International Conference on Remote Sensing in Archaeology BAR International Series 1568 S 99 105 Literaturverzeichnis 73 DBK 08 Doneus M Briese Ch K htreiber Th 2008 Flugzeuggetragenes Laserscanning als Werkzeug der arch ologischen Kulturlandschaftsforschung In Arch ologisches Korrespondenzblatt Urgeschichte R merzeit Fr hmittelalter Sonderdruck R misch Germanisches Zentralmuseum Mainz Pr sidium der deutschen Verb nde f r Arch ologie Jahrgang 38 Heft 1 Mainz R misch Germanischer Zentralmuseum 2008 Flugzeuggetragenes Laserscanning als Werkzeug der arch ologischen Kulturforschung Das Fallbeispiel W ste bei Mannersdorf am Leithagebirge Nieder stereich ISSN 0342 734x Fa 01 Favey E 2001 Investigation and Improvement of Airborne Laser Scanning Technique for Monitoring Surface Elevation Changes of a Glacier Dissertation ETH Z rich Je 01 Jekeli C 2001 Inertial Navigati
75. oftwarevoraussetzungen CPU Pentium 4 Arbeitspeicher 1 Gigabyte Festplattenspeicher 150 MB f r die Installation weiteren Festplattenspeicher f r die Projektdateien Betriebssystem Microsoft Windows Win 2000 XP oder Vista auch f r 64bit Betriebssysteme ausgelegt e DirectX Version 9 und h her 3 2 1 2 Softwarekomponenten Structure TLiD ist eine allein stehende engl standalone Software und besteht nur aus dem Hauptprogramm TLiD und dem TLiD3DViewer Dieser wird ausschlie lich f r die Visualisierung von 3D Modellen benutzt die ber das Hauptprogramm erstellten wurden 3 2 1 3 Hauptfunktionalit ten Features TliDs Hauptfunktionalit ten sind in der folgenden Aufz hlung aufgelistet Automatische Prozessierung von LIDAR Daten Airborne Laserscandaten Automatische Extraktion von Digitalen H henmodelle und Digitalen Oberfl chenmodellen in TLiD werden die englischen Begriffe DEM und DSM benutzt Automatische Extraktion bzw Klassifizierung von Objekten Geb ude B ume e Automatische Rekonstruktion von 3D Szenen z B 3D Stadtmodell Grafische Darstellung der Punktedichte Einfache und intuitive Qualit tssicherung TLiD QA mode genannt 3 Vorstellung der ALS Softwarepakete 39 Importformate LAS und ASCII Formate LAS ist ein LIDAR Standardformat f r Punktdaten mit einer Klassifizierung e Export von prozessierten Daten in viele Standardformate z B GeoTIFF DXF CSV Ke
76. on Systems with Geodetic Applications de Gruyter Berlin NewYork JU 04 Julier S J Uhlmann J K 2004 Unscented Filtering and Nonlinear Estimation In Proceedings of the IEEE 92 No 3 S 401 421 Ka 60 Kalman R E 1960 A New Approach to Linear Filtering and Prediction Problems Research Institute for Advanced Study Baltimore In ASME Journal of Basic Engineering 82 Serie D S 35 45 Kr 02 Kraus K 2002 Airborne Laser Scanning In Laser Scanning ein Paradigma Wechsel in der Photogrammetrie Vermessung Photogrammetrie Kulturtechnik 100 Jahrgang Heft 10 S 620 624 URL http www ipf tuwien ac at publications KK ALS 2003 pdf Literaturverzeichnis 74 La 05 Landtwing S 2005 Airborne Laser Scanning Genauigkeitsinformationen f r den Auswertungsprozess Diplomarbeit am Institut f r Geod sie und Photogrammetrie IGP der ETH Z rich Le 97 Levy L J 1997 The Kalman Filter Navigation s Integration Workhorse The Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory URL http www cs unc edu welch kalman Levy1997 index html Leica 20 Leica 2000 GPS Basics Einf hrung in die GPS Vermessung Global Positioning System Leica Geosystems AG Heerbrugg Schweiz URL http www leica geosystems com de de lgs_8346 htm cid 81 LHS 05 L ffler E Honecker U Stabel E 2005
77. protokolliert werden kann wird die Messung nach einigen bestimmten Regeln durchgef hrt Die Vorgehensweise wird im Folgenden beschrieben Zu Beginn muss darauf geachtet werden dass alle Mausbewegungen direkt nach dem Start des Programms gemessen werden Damit das Mousometer die INI Datei mit den Messwerten anlegt und keine Messdaten verloren gehen muss nach dem Programmstart die Option Daten und Einstellungen in INI Datei speichern in den Einstellungen s Abb 2 9 aktiviert werden Dieser Schritt hat zu Folge dass Mausbewegungen gemessen werden die nicht zur eigentlichen Analyse geh ren Da bei der Software Analyse mit dem Mousometer nur Klicks gemessen werden sollen werden alle Klicks die zu dieser Einstellung dienen aus der Messung rausgerechnet In der Regel bedarf der Schritt vom Starten des Programms bis zur Best tigung der Einstellung genau drei Klicks 26 In Zeile 4 6 werden die Mausklicks der einzelnen Tasten gez hlt clicks1 Linke clicks2 Rechte clicks3 Mittlere und die Summe aller Mausklicks wird daraus berechnet 2 Softwarequalit tsanalyse Tests und Bewertung 33 Einstellungen Monitor 17 TFT oder 19 R hrenmonitor DI Transparenz 0 255b 50 7 580 Zur cksetzen Kilometerstand Klicks Geschwindigkeit Das Fenster im Vordergrund halten Mit Windows starten QuickInfo Texte anzeigen OK Abbrechen Abb 2 9 Mousometer Einstellung Des Weiteren kommt es auch am Ende einer
78. r mehr empfohlen e Festplattenspeicher 30 MB f r das Programm und Zusatzprogramme e Schnittstellen Netzwerkschnittstelle Ethernet LAN Grafik Bildschirmaufl sung mindestens 1024 x 768 Pixel OpenGL beschleunigte Grafikkarte nVIDIA GeForce Serie empfohlen GeForce 2 oder besser Peripherieger te 3 Tasten Maus und Standardtastatur 3 2 2 2 Softwarekomponenten Structure Das LMS Airborne Software Paket besteht haupts chlich aus den drei Softwaremodulen RiPROCESS RiANALYZE 560 dabei steht 560 f r die Analyse von Daten die mit dem Riegl LMS Airborne Scanner Q 560 aufgezeichnet wurden und RIWORLD Die drei Module k nnen jeweils einzeln gemeinsam oder in individueller Kombination f r die ALS Datenprozessierung verwendet werden Zu den Zusatzprogrammen geh ren POFImport RISERVER SDFCopy und GeoSysManager Erg nzende Hilfsprogramme zu den Hauptprogrammen sind der Riegl LMS License Manager und LicenseServer als Lizenzprogramme 3 Vorstellung der ALS Softwarepakete 46 3 2 2 3 Hauptfunktionalit ten Features RIPROCESS RIPROCESS ist das Hauptprogramm mit dem der Anwender des Riegl LMS Airborne Software Pakets alle aufgenommen ALS Daten verwaltet prozessiert analysiert und visualisiert Im Einzelnen deckt 55 folgende vier Aufgabebereiche ab 1 Benutzerschnittstelle zur Organisation Verarbeitung und Archivierung von zusammenh ngenden Daten f r ein einzelnes Projekt 2 Visu
79. ra en und Wegen in bewaldeten Gebieten Vortrag Arbeitsgruppe Automation in der Kartographie Wien 12 09 2005 13 09 2005 In Mitteilungen des Bundesamtes f r Kartographie und Geod sie Band 36 ISSN 1436 3445 S 7 12 Al 01 Alberts J 2001 Einf hrung in die Fernerkundung Grundlagen der Interpretation von Luft und Satellitenbildern 2 Aufl Darmstadt Wissenschaftlicher Buchgesellschaft Ba 00 Baumannn B 2000 Objektorientierte Geb udedetektion in Laserscandaten und multispektralen Bildern Diplomarbeit am Institut f r Photogrammetrie und Fernerkundung der Technischen Universit t Wien Ba 02 Bauer M 2002 Vermessung und Ortung mit Satelliten Wichmann Verlag Heidelberg Ba 981 Balzert H 1998 Lehrbuch der Software Technik Software Management Software Qualit tssicherung Unternehmensmodellierung Berlin Spektrum Akad Verl Literaturverzeichnis 72 BCC 06 BC CARMS 2006 LIDAR Market Overview LIDAR Overview of Technology Applications Market Features amp Industry Centre for Applied Remote Sensing Modelling and Simulation University of Victoria Victoria BC BD 06a Briese C Doneus M 2006 Digital terrain modelling for archaeological interpretation within forested areas using full waveform laserscanning Vortrag CIPA International Workshop Nicosia Cyprus 30 10 2006 04 11 2006 In VAST 2006 M loa
80. rasolid kann Millionen Punkte verarbeiten und hat eine Vielzahl von n tzlichen Funktionalit ten zur Punktbearbeitung Im Bezug auf die Arch ologie ist Terrasolid voll einsetzbar da es ber die gr te Anzahl an Klassifizierungs und Filterfunktionen verf gt Weiterhin k nnen viele Bearbeitungsschritte ber Makros durchgef hrt werden Abbildungsverzeichnis 68 Abbildungsverzeichnis Abb Abb Abb Abb Abb Abb Abb Abb Abb Abb Abb Abb Abb Abb Abb Abb Abb Abb Abb Abb Abb Abb Abb 1 1 Abgeleitete digitale H henmodelle rn HH 6 1 2 ALS PrfinZP en a 7 1 3 Prinzip RTE 10 1 4 Roll Pitch Bleadirig u beh ic ee a 11 1 5 Streiffenanpassung u ttr tct Re 15 1 6 Profilansicht klassifizierte Punktewolke 16 1 7 Digitales Oberflachenmodell DOM DSM 17 1 8 Digitales Gelandemodell 17 1 9 3D Landschaftsmodell le 18 LS Lt ie TE 18 2 1 Aufbau von FCM Qualita tsmodellen enne 21 2 2 Erweitertes 24 2 3 MMC Konsole mit dem Snap In Performance Logs and Alerts 29 2 4 Beispiel einer Logdatel mn 30 2 5 Einstellungen eines Leistungsprotokolle nennen 30 2 6 Mousomeler Gul suid eke at aes 31 2 7 Mousometer Messgr en i e e Kieser 31 2 8 Be
81. rfahren die wichtigsten Messinstrumente und die Aufnahme und Verarbeitung von ALS Daten beschrieben 1 1 ALS f r die Arch ologie In der Arch ologie wurden bisher die Luftbildarch ologie und die Feldbegehung als Prospektionsmethoden Prospektion Erkundung und Erfassung der systematischen Entdeckung von Fundstellen eingesetzt Viele andere Methoden z B geophysikalische Prospektionen k nnen nur f r die Erfassung und arch ologische Dokumentation schon bekannter Fundstellen genutzt werden Die arch ologische Kulturlandschaftsforschung ist neben Gebieten mit niedriger oder kleiner Vegetation vor allem an der Untersuchung von dicht bewaldeten Gebieten interessiert Da dort zahlreiche arch ologisch bedingte Strukturen unentdeckt und f r lange Zeit erhalten geblieben sind nahezu von Erosion landwirtschaftlicher Nutzung und berbauung verschont Die arch ologisch bekannten Prospektionsverfahren wie 0 9 sto en bei Vegetationsflachen insbesondere bei W ldern an ihre Grenzen Gerade bei stark abgeflachten Befunden H he lt 20 cm oder unter dichtem Unterholz verborgen ist eine Entdeckung aus der Luft oder vom Boden aus sehr zeitintensiv nicht systematisch durchf hrbar und eher zuf llig z B umgest rzte B ume rei en Vegetationsdecke auf Aus diesen verschiedenen Gr nden wurde von M Doneus Institut f r Ur und Fr hgeschichte Universit t Wien u a im Jahre 2006 ein Forschungsprojekt initiiert das versucht eine L sung
82. rieben Dar ber hinaus werden die zur Ermittlung der Messdaten Zeit Speicher Mausklicks verwendeten Software Produkte beschrieben 2 7 Testdaten f r die Prozessierung Im Auftrag der Firma ArcTron 3D GmbH wurde am 17 04 2008 eine Airborne Laserscanning Vermessung im Gebiet Donaustauf n he Regensburg durch die Firma Milan Geoservice GmbH durchgef hrt Das Gebiet wurde mit 8 Flugstreifen in einer Flugh he von 200 bis 400 Metern ber Grund vermessen Die Vermessungsdaten wurden nach der Befliegung in Form von Laserscanrohdaten und als aufbereitete ALS Daten an die Firma ArcTron 3D GmbH in folgender Konstellation ausgeliefert s Tabelle 2 1 Anzahl der Anzahl der Gelieferte Daten Datens tze Punkte Dateiformate Laserscanrohdaten ca 45 3 Mio aufbereitete ALS Daten ca 39 7 Mio Tabelle 2 1 Testdaten Diese Laserscanrohdaten wurden mit dem Riegl Airborne Laserscanner LMS Q 560 aufgenommen und sind daher Full Waveform Daten im Riegl spezifischen Lasercanrohdaten Format SDF Sample Data File Die aufbereiteten ALS Daten wurden dagegen durch Milan Geoservice GmbH vorprozessiert Streifenanpassung Georeferenzierung und lagen in Gau Kr ger Koordinaten GK 35 Zone 4 vor Riegl Riegl Laser Measurements System GmbH http www riegl com 2 Softwarequalit tsanalyse Tests und Bewertung 26 2 8 Testumgebung Auf einem Test Computer PC wurden alle zu untersuchenden ALS Auswerteprogramme ordnungsg
83. rieben Diese werden im n chsten Schritt durch Teilmerkmale bzw Kriterien engl criteria verfeinert Diese Kriterien werden definiert und beschreiben die softwareorientierte Charakteristika Erkennungsmerkmale Die einzelnen Teilmerkmale werden durch Qualit tsindikatoren bzw Metriken engl metrics mess und bewertbar Indikatoren sind ausgewiesene Eigenschaften eines Software Produkts die zu den Qualit tsmerkmalen in Beziehung gesetzt werden k nnen Beispiel f r Indikatoren sind modularer Aufbau Programmstruktur und Kommentare weitere Beispiele in der DIN ISO 9126 S 2 Quantifizierbare Indikatoren k nnen mit Hilfe von Qualit tsma en quantitativ gemessen werden Das Ergebnis d h der Messwert wird auf einer Skala abgebildet Ein Software Qualit tsma ist eine quantitative Skala Angabe von Messwerten und eine Methode mit der der Wert bestimmt werden kann den ein Indikator f r ein bestimmtes Software Produkt aufweist weiteres dazu in DIN ISO 9126 S 3 zu finden Ein so aufgebautes Modell ist in der unteren Abb 2 1 aufgezeigt Es wird FCM Qualit tsmodell engl Factor Criteria Metric Model bezeichnet BA 93 2 Softwarequalit tsanalyse Tests und Bewertung 21 Software Qualit t Q Teilmerkmal 1 2 Q Teilmerkmal 3 Q Teilmerkmal criterion 1 criterion 2 criterion 3 criterion n Q Indikatoren metrics Legende gt wird bestimmt durch
84. rth points Aufgrund dieser Unterteilung in Boden und Nicht Bodenpunkte k nnen im n chsten Schritt B ume und Dachfl chen berechnet werden Dabei arbeitet TLiD mit einem Schichtsystem indem alle Punkte oder Objekte einer Klasse in einer Schicht in GIS Layer liegen So k nnen einzelne Berechnungsergebnisse z B alle Bodenpunkte separat visualisiert und exportiert werden z B als 32 GIS Geoinformationssystem Layer Schicht oder Ebene pr sentiert eine Eigenschaft eines Systems z B Strassen einer Landkarte 3 Vorstellung der ALS Softwarepakete 40 Data in Stream data in Convert format to TLiD points cloud format Convert coordinate system Check point density Divide data to blocks Calculate Bare Earth Extract Surface objects Filter all earth points Calculate e Roof shapes Trees Data out Convert formats Filtered point clouds DEM DSM Vectors Reports 3D reconstruction QA Manual editing Abb 3 1 TLiD Ablauf einer Prozessierung Tiltan Ltd Aus den berechneten und geschichteten Daten kann eine automatische 3D Rekonstruktionen mit texturierten H usern in Vektorgrafik und dreidimensionale Baummodellen erstellt und als 3D Modell exportiert werden Abb 1 10 Kapitel 1 Grundlagen Nachdem die vollautomatische Prozessierung abgeschlossen ist kann in der 3D Ansicht von TLiD eine manuelle Editierung der Klassifizierung durchgef hrt werden Daz
85. s leistungsschw chste Software Produkt Bei dem Softwareaufbau amp GUI dagegen ist das Terrasolid Paket leistungsst rker aber aufw ndiger zu bedienen TLiD hat in allen Bereichen hohe Bewertungen und w rde aufgrund dieser Softwarequalit tsanalyse die beste Produktivit t bei der Verarbeitung von ALS Daten bieten k nnen 5 Zusammenfassung Ausblick 66 5 Zusammenfassung Ausblick Im Rahmen dieser Diplomarbeit wurde ein Vergleich zwischen drei verschiedenen Software Produkten durchgef hrt Dazu wurde die Software Qualit t ber die Verarbeitung von Airborne Laser Scanning Daten und ber festgelegte Kriterien bestimmt Vor Beginn der Analyse stand die Einarbeitung in den Softwaremarkt f r Auswerteprogramme von Airborne Laser Scanning Daten Zu diesem Zweck wurde ein Modell f r die Beschreibung der Software Qualit t erstellt Dabei wurden die Kriterien Benutzbarkeit Funktionalit t Effizienz Leistung und Softwareaufbau amp Benutzeroberfl che in Testreihen objektiv gemessen Vorrangiges Untersuchungsziel waren hierbei die Benutzbarkeit der Software Produkte sowie der Aufbau ihrer Benutzeroberfl che Es zeigte sich dass die Ergebnisse der Softwarequalit tsanalyse die Erfahrung mit dem Software Produkt aus der langen Einarbeitungsphase in die verschiedenen komplexen Programme widerspiegelt Durch die Arbeit mit den verschiedenen Softwarel sungen haben sich schnell die Vor und Nachteile der einzelnen Programme gezeig
86. satz des ALS in bewaldeten Gebieten zur arch ologischen Prospektion Nur durch einen integrativen Ansatz in Kombination mit unterschiedlichen arch ologischen Methoden wird es m glich sein den arch ologischen Bestand eines Gebietes auch nur ann hrend zu erfassen und zu verstehen DBK 03 3 Weitere Informationen zur Theorie der robusten Interpolation unter K Kraus N Pfeifer 1998 Determination of terrain models in wooded areas with airborne laser scanner data In ISPRS Journal Photogrammetry and Remote Sensing 53 4 S 193 203 1 Grundlagen 6 Abb 1 1 Abgeleitete digitale H henmodelle 1 2 Airborne Laser Scanning Das Airborne Laser Scanning ist eine relativ neue Technologie Oftmals wird es auch als LIDAR oder flugzeuggetragenes Laser Scanning bezeichnet Diese Technik wird in erster Linie f r eine ber hrungsfreie schnelle pr zise und gro fl chige Erfassung der Erdoberfl che eingesetzt Dazu ist ein Sensor Laserscanner in einer Fernerkundungsplattform Flugzeug oder Helikopter installiert Er sendet einen Lichtstrahl Wellenl nge liegt typischerweise im nahen Infrarotbereich in eine bestimmte Richtung die registriert wird zur Erdoberfl che aus Dieser Lichtstrahl wird dort gestreut bzw diffus reflektiert Nur der geringe Teil des zur ck gestreuten Lichtes das Echo der die Fernerkundungsplattform erreicht wird in dem Empf nger Photodiode des Laserscanners registriert Aus der Messung der Zeit die
87. sche Laserscandaten importieren visualisieren manipulieren und verarbeiten Dar ber hinaus k nnen Trajektorien Daten importiert verwalten und verarbeitet werden e Import von Punkten aus Text oder Bin r Dateien 3D Visualisierung der Punkt Anwender kann eigene Klassen definieren Boden H user Vegetation etc e manuelle automatische Punkteklassifizierung e Punkteklassifizierung ber automatische Routinen ber Makros 3 Vorstellung der ALS Softwarepakete 55 e interaktive Klassifizierung von 3D Objekten e Entfernen von unn tigen oder fehlerhaften Punkten in einem bestimmten Gebiet e Entfernen von unn tigen Punkten durch Ausd nnung Digitalisierung auf den Laserpunkten e Detektierung von Stromleitungen und Hausd chern e Export von H hen kolorierten Bildern e Profilansichten e Export der klassifizierten Punkt in Text Dateien TerraScan ist komplett in MicroStation integriert und nutzt daher dessen Werkzeuge und F higkeiten bei der Ansichtssteuerung engl View Manipulation Visualisierung engl Visualization Vektorenplatzierung engl Vector Placement Beschriftung engl Labeling und grafischen Darstellung engl Plotting TerraMatch Die Funktionalitat von TerraMatch liegt bei der schnellen Auffindung und Korrektur von systematischen Orientierungsfehlern in den Laserscandaten Dabei misst es die Differenzen zwischen den Laserscanpunkten Oberfl che in der Uberlappungszone zweier Flugstreif
88. ssdatenspeicher im Flugzeug zu einem spezifizierten Datenspeicher im Lokalen Netzwerk LAN Diese Daten werden im spezifische SDF Dateiformat SDF Sample Data File von Riegl LMS abgespeichert SDF Dateien werden von dem LMS Airborne Laser Scanner Q 560 erzeugt und auf dem Riegl Data Recorder DR560 gespeichert GeoSysManager Der GeoSysManager bildet die Datenbasis f r die allgemein gebr uchlichsten Geod tischen Datums GDs diesen zu Grunde liegende Ellipsoide und die Transformationsparameter zwischen den GDs Weiterhin sind allgemeine benutzbare Einstellungsparameter f r die Universale Transversale Mercator Projektion kurz UTM Kartenprojektion beinhaltet Diese Datenbasis wird von RIWORLD und RiPROCESS f r die Koordinatentransformationen und Konvertierungen in die Kartenprojektion benutzt Alle Daten sind in einer GSF Datei default gsf enth lt Standarddatens tze abgelegt und k nnen je nach Bedarf editiert werden Weitere Zusatzprogramme Die Zusatzprogramme Riegl LMS License Manager und LicenseServer f hren Lizenzierungsaufgaben aus Da diese bei der Prozessierung von ALS Daten eine untergeordnete Rolle spielen werden sie nicht weiter betrachtet 3 Vorstellung der ALS Softwarepakete 49 3 2 2 4 Grundlegender Arbeits und Verarbeitungsablauf Workflow Das Ziel einer Prozessierung von ALS Daten ist die Berechnung einer georeferenzierten Punktewolke die f r ein definiertes Export Format und zur Visualisieru
89. ssverfahren GPS amp INS bzw Messdaten von verschiedenen Faktoren so beeinflusst werden dass eine hohe Genauigkeit bei der Positionsbestimmung Bestimmung des Flugweges mit jeweils einem Verfahren nicht zu erreichen ist Um diesem Problem entgegenzuwirken k nnen die Positionsinformationen kombiniert werden F r diese Aufgabe hat sich die Kalman Filter Methode bew hrt Dieser Zusammenschluss von GPS mit einem Inertial Navigations System INS und einem Kalman Filter bietet verbesserte Leistung bei der gesamten Navigation Ausgangspunkt ist dass die INS Ausgabedaten nahezu rauschfrei und bei l ngerer Messzeit mit einer zunehmenden Drift behaftet sind Das GPS dagegen hat weniger Drift aber umso mehr Rauschen Der Kalman Filter kann mit Hilfe von statistischen Modellen beider Systeme die jeweiligen Vorteile der unterschiedlichen Fehler Eigenschaften optimal zur Minimierung von sch dlichen Eigenschaften nutzen d h gegenseitiges Ausmerzen der Fehler La 05 Le 97 Der Kalman Filter wurde im Jahre 1960 von Rudolf f r die Sch tzung stochastischer wahrscheinlicher Zust nde in dynamischen Systemen s v Kapitel 1 4 entwickelt Bei einem Airborne Laser Scanning System ist dieser Zustand durch die Positionierung und Orientierung der Fernerkundungsplattform und die Genauigkeit der Bestimmung dieser Daten gegeben Diese Daten werden nach der Messung ber die Kalman Filter Methode mithilfe eines dynamischen Systems vorausberechn
90. t TLiD ist derzeit noch nicht f r den Einsatz in der Arch ologie geeignet Auf der einen Seite durch die automatische Klassifizierung der Bodenpunkte im 1 Meter Raster Wobei viele Punkte in Bodenn he verloren gehen und durch eine zeitintensive manuelle Klassifizierung und Bedieneraufwand wieder herausgearbeitet werden m ssen Auf der anderen Seite gibt es zu wenige Einstellm glichkeiten Konfigurationen f r die Klassifizierungs Prozedur Daher ist TLiD f r die Prozessierung von ALS Daten zur Erstellung einer arch ologischen Prospektion z B DGM das flache Mauerreste zeigt nicht ausreichend Aber TLiD wird weiterentwickelt und die Genauigkeit bei der Klassifierzung und DGM Erstellung soll gr er werden Das Riegl Paket kann viele Daten in angemessener Zeit verarbeiten ber RiIANALYZE k nnen Full Waveform Daten ausgewertet und in klassifizierte Punktewolken umgewandelt werden Dabei wird die Punktewolke in Bodenpunkte und Nicht Bodenpunkte unterteilt mit der Rj ANALYZE in der Version 4 1 2 Diese erzeugten Daten k nnen nun ber RIWORLD georeferenziert und f r die Visualisierung in RIPROCESS vorbereitet werden F r den Einsatz in der Arch ologie ist das Riegl Paket f r die Aufbereitung der Laserscanrohdaten zu einer georeferenzierten Punktewolke voll einsetzbar Zur Klassifizierung hingegen nur bedingt Da das Ergebnis aus der Prozessierung der Testdaten nicht zufrieden stellend war 5 Zusammenfassung Ausblick 67 Ter
91. t und Exportformaten bestimmt Dabei wird nicht unterschieden zwischen Punkte Vektor oder Fl chenformaten Bestimmung der Effizienz Leistung Zur Bestimmung der Effizienz Leistung wird das Zeitverhalten der einzelnen Software Produkte bei der Prozessierung von ALS Daten bestimmt Dazu wird die Verarbeitungszeit f r jeden Prozessierungsschritt mit einer Hauptfunktionalit t einzeln gemessen Aus diesen Werten wird die gesamte Verarbeitungszeit f r die vollst ndige Prozessierung der Bespieldaten ALS Daten berechnet Des Weiteren wird das Verbrauchsverhalten der einzelnen Software Produkte ber den Speicherverbrauch bei der Prozessierung der ALS Daten bestimmt Der Speicherverbrauch wird ebenfalls f r jede Hauptfunktionalit t ermittelt 2 Softwarequalit tsanalyse Tests und Bewertung 23 Aus diesen einzelnen Messungen wird der durchschnittliche Speicherverbrauch f r jedes Software Produkt berechnet Alle Messungen zum Zeit und Verbrauchsverhalten wurden ber die Microsoft Management Console MMC durchgef hrt Analyse des Softwareaufbaus amp GUI Bei der Untersuchung der ALS Auswerteprogramme wird die Verst ndlichkeit des Softwareaufbaus und der Benutzeroberfl che betrachtet Dabei wird untersucht wie grof der Aufwand f r den Benutzer ist das Konzept und die Anwendung der Software zu verstehen insbesondere ob dadurch die Arbeit mit dem Software Produkt f r den Benutzer erleichtert oder erschwert wird Aus diesen
92. tellt Dabei sind geladene ALS Daten in einem Intensit tsbild im Ansichtsfenster dargestellt Die Hauptmen leiste enth lt alle Funktionen f r die Einstellungen zum Projekt Project zu den Objekten des Projektes Object zur Editierung von Daten Edit zur Auswahl der Ansichten und der Fenster in den Ankopplungsbereichen View und alle Werkzeuge f r die Prozessierung Tools die Einstellung der Ansichtsfensters Windows und das Aufrufen der Hilfedateien In der Symbolleiste sind oft genutzte Funktionen aus dem Hauptmen als Shortcuts integriert Das Ansichtfenster wird zum einen f r die Visualisierung der Daten Laserscandaten oder Bilder in zweidimensionaler oder dreidimensionaler Darstellung und zum anderen f r die Darstellung des Werkzeuges Streifenanpassung und Systemkalibrierung engl Scan data adjustment verwendet Des Weiteren kann das Ansichtsfenster horizontal oder vertikal 3 Vorstellung der ALS Softwarepakete 52 aufgeteilt werden und zum Beispiel f r Profilansichten genutzt werden In der Abb 3 9 ist diese Unterteilung des Ansichtsfensters in 2D und 3D abgebildet Abb 3 9 Geteiltes Ansichtsfenster f r 2D und 3D Ansicht RiPROCESS arbeitet projektorientiert und benutzt standardm ig den linken Ankopplungsbereich f r die Verwaltung von Projekten Dabei wird eine Projektstruktur vorgegeben die sich in Projektdatei Subobjekte und Attribute unterteilt Im Folgenden sind alle Subobjekte mit ihren enthal
93. tenden Attributen aufgelistet SYSTEM enth lt Konfigurationen und Informationen zum Laserscanner Kamera und IMU GPS POS DATA enth lt die Positions und Orientierungsdatei POS Datei RECORDS enth lt alle Laserscanrohdaten oder Bilder CONTROL OBJECTS enth lt Referenzobjekte terrestrisch eingemessene Fl chen f r die Streifenanpassung und Systemkalibrierung PRODUCTS enth lt Folgeprodukte die mit RIPROCESS generiert wurden TASKS enthalten Aufgaben der automatischen Aufgabensteuerung Tasks werden erstellt und gestartet und RIANALYZE und RIWORLD 3 Vorstellung der ALS Softwarepakete 53 f hren automatische ihre Funktion f r jeden Datensatz aus z B streifenweise VIEWS enthalten Ansichten mit verschiedenen Ma st ben und Darstellungsarten z B Intensit tsbild Der linke Ankopplungsbereich wird standardgem f r die Werkzeuge View Inspector und Readout verwendet In dem View Inspector werden alle Eigenschaften der aktuell geladen Darstellung angezeigt und editiert Das Werkzeug Readout oder Data Readout zeigt Informationen z B Koordinaten oder Punktedichte zu den geladenen Daten und zwar f r die Stelle an der sich der Mauszeiger im Ansichtsfenster befindet Beide Werkzeuge werden im Anhang D unter Abb D 1 und Abb D 2 gezeigt An der unteren Ankopplungsebene werden standardgem Informationen ber Bearbeitungsschritte oder Status Server Erreichbarkeiten RiSERVER Speicherorte Referenzen von Daten z B d
94. terng x Near Ground Filter Width Near Terrain Classification m 30 zl Buildings Points Range m Plan Surface Tolerance Buildings As Box Models p Power Lines Search Wide Power Lines 8 Power Lines Minimum Height m Trees Trees Maximum Height Trees Minimum Radius cm const Abb 3 4 TLiD Produktionsparameter der Projekteigenschaften Project Properties Production Parameters Area Definition Outputs Inputs Navigate mJ Al Cursor Position Not in Draw Window Rectangle 4515002 4515470 5432351 YMax 5432808 Size 468m x 457m Select Rectangle Entire Area Abb 3 5 TLiD Area Definition Die Registerkarte Area Definition s Abb 3 5 beinhaltet die Festlegung des Prozessierungsgebietes engl ROI Region of Interest und DHM Sensitivit t wie stark n hert sich das DHM den Gel ndepunkten an Dazu wird 3 Vorstellung der ALS Softwarepakete 44 eine eingef rbte H henkarte des gesamten Gebietes als bersichts und Auswahlkarte dargestellt Die kann das gesamte Gebiet sein oder ber direkt angegebene Koordinaten Min und Max von X Y oder ber ein frei platziertes Rechteck in der eingef rbten H henkarte genau festgelegt werden Dies gilt gleicherma en f r die Festlegung der DHM Sensitivit t innerhalb der ROI mit der Ausnahme dass hier m
95. u Laserscandaten engl Laser Scan Data aufbereitet Diese Daten enthalten f r jeden einzelnen Punkt neben den Koordinaten auch Zeitmarken und ggf eine Klassifizierung in Boden und Nicht Bodenpunkt Auf der anderen Seite werden die IMU GPS Rohdaten und die terrestrisch bestimmten Rohdaten der GPS Referenzstation ber die Aufbereitungssoftware zu einer georeferenzierten Positions und Orientierungsdatei POS Datei blicherweise WGS84 kombiniert Diese enth lt Zeitmarken Positionsangaben geografische Breite L nge mit H he und Attit den Orientierung des Flugzeugs zur Beschreibung der Messflugbahn Vor der Kombinierung der Laserscandaten mit der POS Datei werden Parameter f r die Orientierung Ausrichtung der verwendeten Ger te aus dem Messflug angebracht Das so genannte Mounting Orientation beinhaltet die Definition der Orientierung und des Hebelarmes engl Lever Arm des Laserscanner Koordinatenursprungs im Bezug auf den Koordinatenursprung des IMU GPS Systems Des Weiteren wird die Orientierung des Flugzeuges engl Aircraft Navigation Frame im Bezug auf das IMU Koordinatensystem ber cksichtig Das bedeutet dass bei der Definition dieser Parameter Rotationen und Translationen zwischen Koordinatensystemen festgelegt werden Diese werden dann bei der Kombinierung beiden Datens tze werden anhand der Zeitmarken kombiniert der Laserscandaten mit den georeferenzierten Flugdaten in RIWORLD als Transformationsparameter verwend
96. u ist ein Wechsel in den Qualit tssicherungsmodus n tig in TLiD QA mode oder Quality Assurance Mode genannt Zusammen mit der Profilansicht engl Cross section kann direkt in der Punktewolke editiert und umklassifiziert werden 3 2 1 5 Benutzeroberfl che GUI Die Benutzeroberfl che von TLiD ist in f nf Funktionsfenster Windows unterteilt Die Men leiste mit allen Optionen File Edit View Process Help die Werkzeugleiste Befehlsbuttons und der Anzeigebildschirm f r die Visualisierung von Bearbeitungsdaten sind in dem Hauptfenster TLiD Processor Main Window in Abb 3 2 eingebettet 3 Vorstellung der ALS Softwarepakete 41 Display configuration Bree tnn tonis E Pome rte Navigation Main window Operations log Cross section Abb 3 2 TLiD GUI Das Funktionsfenster Display Configuration die Steuerung f r die Visualisierung im Hauptfenster Hier k nnen die Anzeigeoptionen der Vektor und Punktewolkegrafiken ber die Auswahl einzelner Elemente z B Buildings Trees konfiguriert werden Das Fenster Navigation zeigt das gesamte Gebiet geladene georeferenzierte Punktewolke in einer eingef rbten H henkarte Elevation Map Der Teil des gesamten Gebietes der hier ausgew hlt ber Rechteck oder Blockselektion ist wird im Hauptfenster visualisiert Weiterhin werden hier die Zoom und Auswahleigenschaften der Selektion konfiguriert Im Fenster Operations Log werde
97. ur Bestimmung der Software Qualit t ber ein Qualit tsmodell erl utert Daraufhin werden die Bewertungskriterien festgelegt und das daraus abgeleitete erweiterte Qualit tsmodell f r diese Softwareanalyse beschrieben Darauf hin wird die Bestimmung der Bewertungskriterien erl utert Im letzten Schritt wird die Bewertung der Mess und Analyseergebnise f r den Vergleich festgelegt 2 1 Ansatz In der Regel werden Softwareanalysen oder tests schon w hrend der Entwicklung von Software Produkten beispielsweise zur Qualit tssicherung zum Zweck der Fehlererkennung und zur st ndigen Funktionalit tspr fung eingesetzt Das bedeutet das vor dem Einsatz des Softwareproduktes werden Anforderung bzw Kriterien gestellt die die Software erreichen soll Dadurch wird versucht eine h here Qualit t zu erreichen und Fehlerfolgekosten zu minimieren Somit wird hier die Software Qualit t aus einem prozessbezogenen Ansatz heraus bestimmt Dieser besagt dass die Qualit t durch die richtige Erstellung des Produktes entsteht und st ndig spezifiziert und kontrolliert wird um sich an die Kundenbed rfnisse anzupassen Ba 93 Im Gegensatz dazu werden in dieser Diplomarbeit Software Produkte untersucht die sich bereits im Einsatz befinden Somit muss eine andere Auffassung der Software Qualit t gew hlt werden Die Bestimmung der Software Qualit t von den zu untersuchenden ALS Auswerteprogrammen kann hier nur aus der Sicht des Benutzers erfolgen da es
98. utzbarkeit sn du dente 62 423 Effizienz Leist ng oeei 63 724 Funktionalit t b ped ter ue re Deech 64 4 3 GESAMTBEWERTUNG eege EO RR ER B Te EO con 64 5 ZUSAMMENFASSUNG AUSBLICK e eeeeeee 66 ABBILDUNGSVERZEICHINIS 68 TABELLENVERZEICHNIS esessessesnennenesnennenesnennenesnennenesnennenesnennennesesnennssennennnsesnennssesnennssennene 70 LITERATURVERZEICHNS essussesnennesesnennennonesnennonesnennenesnennenesnennenesnennenesnennesesnennesesnennesennene 71 ANHANG A ERWEITERTES FCM QUALIT TSMODELL e eeeentn entente tonta oun 76 ANHANG SOFTWAREBESCHREIBUNG TI ANHANG SOFTWAREBESCHREIBUNG TERRASOLID eee ener 78 ANHANGD MESSERGEBNISSE DER 82 EIDESSTATTLICHE 42 404 40 0 9009 9 4 4 84 Ziel der Arbeit 3 Ziel der Arbeit Die Firma ArcTron 3D GmbH f hrt u a 3D Vermessungen und arch ologische Ausgrabungen durch und entwickelt dar ber hinaus Software L sungen f r 3D Analysen und 3D Visualisierungen im Bereich der Arch ologie Um ein weiteres Feld der arch ologischen Prospektion intensiver auswerten und analysieren zu k nnen sucht die Firma seit Mai des Jahres
99. veX Steuerelemente Ordner Taskpad Ansichten und Tasks Sie k nnen MMC in zwei Hauptmodi verwenden im Benutzermodus um vorhandene MMC Konsolen f r die Verwaltung eines Systems zu verwenden oder im Autorenmodus in dem Sie neue Konsolen erstellen oder vorhandene MMC Konsolen ndern Weitere Informationen zu den Unterschieden zwischen 2 Softwarequalit tsanalyse Tests und Bewertung 28 dem Benutzer und dem Autorenmodus finden Sie unter Konsolenzugriffsoptionen Hilfethemen zur Microsoft Management Console Die MMC ist von ihrem Aufbau her an den bekannten Microsoft Windows Explorer angelehnt Daher gibt es auch hier ein zweigeteiltes Fenster in dem die linke Seite die Konsolenstruktur und die rechte Seite alle Details z B Grafiken Diagramme Tabellen usw darstellt Unter Benutzung des MMC im Autorenmodus k nnen neue Konsolen erzeugt und mit Snap Ins versehen werden Ein Snap In ist die Grundkomponente der MMC Konsole und eine spezielles Programm mit Funktionen zur berwachung von Systemen Systemmonitor und Aufzeichnung von Messwerten in Protokolle Leistungsprotokolle Die folgende Abb 2 3 zeigt eine angelegte MMC Konsole SW TEST REIHEN mit dem Snap In Performance Logs und Alerts f r die berwachung der Nutzung von Betriebssystemressourcen z B Speicher Unter Counter Logs sind alle festgelegten bzw eingerichteten Leistungsprotokollen Logs mit Angaben zur Formatierung z B Textdatei und den Speicherort

Diplomarbeit Softwarequalitätsanalyse von Airborne Laser Scanning

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