Was ist Mobile Mapping? Ein kompletter Leitfaden für Einsteiger

Mobile Mapping ist eine der spannendsten Anwendungen für Lokalisierungstechnologie - insbesondere GNSS/INS-Technologie wie die unsere. Dieser Blog soll die ultimative Einführung in die mobile Kartierung für alle sein, die mehr über mobile Kartierungstechnologie und Kartierungssysteme wie mobile LiDAR erfahren möchten. Also, was ist Mobile Mapping?

Was ist Mobile Mapping?

Jede Tätigkeit, bei der etwas von einem fahrenden Fahrzeug aus vermessen wird, ist eine Art von Mobile Mapping. Im Großen und Ganzen wird die mobile Kartierung in landgestützte und luftgestützte Kartierungsaktivitäten unterteilt. Landgestütztes mobiles Mapping, manchmal auch straßengestütztes mobiles Mapping genannt, bedeutet, dass die Vermessung von einem Auto aus erfolgt. Die Google Streetview-Autos sind wahrscheinlich eines der bekanntesten Beispiele für straßenbasiertes mobiles Mapping. 

Erfahren Sie mehr über straßenbezogene mobile Kartierung

Bei der Luftbildvermessung handelt es sich natürlich um eine Vermessung aus der Luft. Dies kann von einer kleinen Quad-Copter-Drohne oder von einem größeren bemannten oder unbemannten Flugzeug aus geschehen.  

Erfahren Sie mehr über UAV-Kartierung und bemannte Luftbildvermessung

Wichtige mobile Kartierungstechnologie

Jede mobile Kartierungsnutzlast (die Bezeichnung für die Sammlung von Sensoren und Technologien, die für die Vermessung verwendet werden) weist einige gemeinsame Komponenten auf: 

1. Die für die Erhebung der Daten verwendeten Sensoren 
2. Die Lokalisierungslösung 

Der Prozess der Kombination dieser beiden Datensätze wird als Georeferenzierung bezeichnet. Sobald die Vermessungsdaten georeferenziert sind, haben sie eine feste Position auf der Erde erhalten, was bedeutet, dass die Daten für den vorgesehenen Zweck verwendet werden können.  

Für die Vermessung kann eine breite Palette von Sensoren verwendet werden. Am gebräuchlichsten war in der Vergangenheit die Kamera, die ein fotografisches Bild als Vermessungsergebnis erzeugt. In jüngerer Zeit, LiDAR (Light Detection And Ranging) hat sich zu einer beliebten Vermessungsmethode entwickelt. LiDAR verwendet Laser, um den Abstand zwischen dem Sensor und Objekten in der Umgebung zu messen, wodurch Millionen (oder sogar Milliarden) von “Punkten” entstehen, die die Vermessung ausmachen. Das Endergebnis eines LiDAR ist eine so genannte Punktwolke, die einem 3D-Modell des vermessenen Gebiets ähnelt.

Darüber hinaus kann fast jeder Sensor für die Vermessung verwendet werden. Radar und hyperspektrale Bildgebung werden häufig verwendet, aber wir haben in der Vergangenheit mit Kunden zusammengearbeitet, um ihnen bei der Georeferenzierung von Daten aus einer Reihe verschiedener Sensoren, einschließlich Gassensoren, zu helfen. Solange Sie die Daten mit Ihrer Lokalisierungstechnologie georeferenzieren können, können Sie Ihren Sensor für eine Vermessung verwenden.

Mobile Kartierung und Lokalisierung

Heutzutage ist die beliebteste Methode zur Lokalisierung für die mobile Kartierung eine Kombination aus GNSS-Daten und einer IMU (Inertial Measurement Unit). 

GNSS steht für Global Navigation Satellite System und bezieht sich auf Satellitenkonstellationen im Weltraum, die Positionsdaten liefern. GPS ist zum Beispiel ein Beispiel für GNSS.

Erfahren Sie mehr über GNSS

Eine IMU ist eine Sammlung von Gyroskopen und Beschleunigungsmessern, die Änderungen der Geschwindigkeit, der Beschleunigung und des Drehimpulses messen, die zur Schätzung des Kurses, der Geschwindigkeit und der Orientierung (unter anderem) eines Objekts verwendet werden. Eine IMU, die mit GNSS-Daten kombiniert wird, wird gewöhnlich als GNSS-gestütztes Trägheitsnavigationssystem bezeichnet, oder GNSS/INS. Die Kombination der beiden macht das System robuster - das INS ermöglicht es Ihnen, etwaige Fehler in Ihren Satellitendaten zu erkennen, die vielleicht durch einen Abfall der Satellitenabdeckung verursacht wurden, während das GNSS die allmähliche Positionsdrift korrigiert, der jede IMU unterliegt.

So funktioniert Mobile Mapping

Der Prozess des mobilen Mappings umfasst in der Regel die folgenden Schritte: 

1. Einrichten: Ihre Vermessungsnutzlast aufbauen und sicherstellen, dass Ihre Sensoren eng integriert sind, um die bestmögliche Qualität zu erzielen. 
2. Sammeln Sie die Daten: Ihre Vermessung zu Lande oder in der Luft durchführen und dabei sowohl Vermessungsdaten als auch Lokalisierungsdaten in Echtzeit erfassen. 
3. Verarbeitung: Sobald die Daten erfasst sind, müssen Sie die beiden Datensätze kombinieren, um ein Endergebnis zu erhalten. Hier gibt es einige Teilschritte: Sie werden wahrscheinlich einige Nachbearbeitungsalgorithmen für Ihre Lokalisierungsdaten durchführen, um die Genauigkeit dieser Daten zu maximieren, und dann werden Sie einen separaten Georeferenzierungsschritt durchführen, bei dem die Positionsdaten mit den Vermessungsdaten kombiniert werden.

Die Einzelheiten des Arbeitsablaufs hängen von dem verwendeten Sensor ab. Wenn Sie zum Beispiel einen mobilen LiDAR-Gerät, Ihr müssen Sie vor der Vermessung einen Kalibrierungsschritt für die Ziellinie durchführen, um das Gerät genau auszurichten. LiDAR-Scanner und Ihr GNSS/INS, um unscharfe Bilder zu vermeiden.

Vorteile des mobilen Mappings mit OXTS

OXTS konzentriert sich auf die so genannte direkte Georeferenzierung. Das bedeutet, dass Standortdaten in Echtzeit erfasst werden, ohne auf Vermessungsdaten am Boden angewiesen zu sein. Bei älteren Vermessungsmethoden werden vorab vermessene Markierungen auf dem Boden verwendet, die als Bodenkontrollpunkte (GCPs) bezeichnet werden. 

Die Verwendung eines OXTS GNSS/INS ist der Verwendung von GCPs bei der Vermessung aus mehreren Gründen weit überlegen: 

• GCPs müssen vor der Messung in der Umgebung platziert werden, was ihre Verwendung zeitaufwändig macht und nicht für jede Umgebung geeignet ist. 

• Wenn Sie die GCPs falsch platzieren, kann dies ihre Genauigkeit beeinträchtigen oder sie sogar unbrauchbar machen, was zu einer kostspieligen Neuvermessung führt. 

• Sie benötigen große “Sidelaps” in Ihren Daten (sich überschneidende Abschnitte), um optimal zu funktionieren. 

Im Gegensatz dazu ist bei der Verwendung eines GNSS/INS keine Vorabplatzierung von Markern und keine Sidelaps erforderlich. Sie starten Ihre Vermessungsnutzlast und machen sich sofort an die Arbeit. 

OXTS bietet auch gegenüber anderen direkten Georeferenzierungslösungen einige Vorteile. Der größte Vorteil ist das gute Preis-Leistungs-Verhältnis. Viele Lokalisierungslösungen für Vermessungszwecke kosten deutlich mehr als OXTS, bieten aber nur marginale Verbesserungen der Genauigkeit. OXTS nutzt fortschrittliche Datenverarbeitungsalgorithmen und sorgfältige Kalibrierungen, um mit kostengünstigeren Komponenten ein hohes Maß an Genauigkeit zu erzielen. So erhalten Sie eine hohe Leistung, die für die meisten Vermessungsingenieure geeignet ist, ohne dass der hohe Preis ins Gewicht fällt.

OXTS verfügt auch über umfangreiche Erfahrungen in der Sensorfusion und ist mit Produkten wie WayFinder Prime marktführend. Da die Integration verschiedener Sensoren ein Eckpfeiler des modernen mobilen Mappings ist, wird die Zusammenarbeit mit einem Partner, der über umfassende Erfahrung in der Georeferenzierung einer Reihe von Sensoren verfügt, während der Integrations- und Aufbauphase Ihres Projekts von Vorteil sein. 

Beschränkungen und Herausforderungen

Die größte Herausforderung bei der mobilen Kartierung besteht darin, die Genauigkeit der Standortdaten zu erhalten, insbesondere in Gebieten, in denen GNSS-Signal schwächer ist. Dazu gehören Wälder, in denen Bäume die Satellitensignale blockieren, und städtische Umgebungen, in denen Wolkenkratzer die Signale reflektieren können, wodurch sie verzerrt werden und so genannte Mehrwegfehler entstehen.

Vermessungsingenieure versuchen zunehmend, die Herausforderung zu meistern, in Bereichen ohne GNSS-Signal zu vermessen, z. B. in Innenräumen oder unter der Erde. Dies erfordert Lokalisierungslösungen, die neben GNSS-Antennen und einer IMU zusätzliche Sensoren enthalten, die so in die Nutzlast integriert werden, dass diese nahtlos zwischen Innen- und Außenbereichen wechseln kann. 

Zusätzlich zur Herausforderung der Genauigkeit kann der Georeferenzierungsprozess nach der Vermessung komplex sein. Vermessungsdatensätze sind beim Mobile Mapping oft sehr groß, was bedeutet, dass Georeferenzierungsalgorithmen so effizient wie möglich sein müssen – oder auf leistungsstarken Computern laufen müssen –, um zu funktionieren.

Keine dieser Herausforderungen ist unüberwindbar - sie erfordern nur die richtige Technologie, das richtige Fachwissen und Zeit, um sie zu meistern. 

Mobile Mapping-Anwendungen für verschiedene Branchen

Die Menschen nutzen mobile Mapping-Technologien für eine Vielzahl von Aktivitäten. Immer dann, wenn Sie den genauen Standort von etwas wissen müssen, kann die mobile Kartierungstechnologie helfen. Hier sind nur einige Beispiele für den Einsatz dieser Technologie:

• Kartographen Mobile Mapping zur schnelleren und effizienteren Erstellung hochgenauer Karten als mit veralteten Techniken wie Bodenkontrollpunkten. 

• Bauwesen Unternehmen setzen häufig mobile LiDAR-Scanner ein, um den Boden vor Baubeginn zu vermessen und den Baufortschritt zu überwachen, um sicherzustellen, dass die Arbeiten im Zeitplan bleiben. 

• Autonomes Fahrzeug Die Hersteller werden Karten für ihre Fahrzeuge erstellen (oder von Dritten kaufen), mit denen sie über mobile Kartensysteme navigieren können - insbesondere solche, die in Umgebungen wie Städten, in denen das GNSS-Signal schlecht ist, eine genaue Navigation ermöglichen. 

• Versorgungsunternehmen können Unternehmen ihre Netze abbilden, um die vorausschauende Wartung und das laufende Management zu unterstützen. 

• Umwelt Organisationen können mit Hilfe von Mobile Mapping Dinge wie die Luftqualität oder das Vorhandensein von Giftstoffen im Boden oder in einem Fluss verfolgen. 

• Vermögensverwaltung Organisationen können mit Hilfe von Mobile Mapping den Standort und den Zustand der von ihnen verwalteten Anlagen dokumentieren. 

Die Liste ließe sich fortsetzen. Die Anwendungen für mobiles Mapping sind letztlich nur durch die Vorstellungskraft und die Fähigkeit, die erforderlichen Sensoren zu integrieren, begrenzt. 

Die Zukunft der mobilen Kartierung

Die Verbesserung der Genauigkeit in Räumen ohne GNSS - und beim Übergang zwischen diesen Räumen und den Bedingungen unter freiem Himmel, wo das GNSS-Signal stark ist - bleibt die nächste Herausforderung für die mobile Kartierungstechnologie. Praktischerweise ist die dafür erforderliche Hardware oft bereits in einer Vermessungsnutzlast vorhanden. Eine der führenden Methoden zur Lokalisierung ohne GNSS ist die sogenannte Echtzeit-Sensorfusion, bei der die Daten in Echtzeit in das GNSS/INS eingespeist werden, um die Genauigkeit zu gewährleisten. Einer der besten Sensoren hierfür ist LiDAR, da es eine hohe Genauigkeit aufweist. Wenn Sie die von einem mobilen LiDAR aufgenommenen Bilder analysieren, Ebenen und Kanten innerhalb dieser Bilder (z. B. Wände und Ecken) identifizieren und ihre Bewegung zwischen den Bildern verfolgen können, können Sie Geschwindigkeit, Drehimpuls und andere Daten schätzen, die es Ihnen ermöglichen, Ihre Position ohne GNSS-Signal genau zu bestimmen. 

Es ist eine Technologie, die wir hier bei OXTS aktiv entwickelt haben und die in unserem neuesten Produkt gipfelte, WayFinder Prime. Das Beste daran ist, dass WayFinder Prime so gut wie sofort einsatzbereit ist und die Komplexität der Integration in Ihre Nutzlast erheblich reduziert.

Wenden Sie sich an OXTS für Ihren Bedarf an mobiler Kartierung

Wir hoffen, dass dieser Artikel ein nützlicher Einstieg in die Welt des Mobile Mapping war. Wenn Sie sind Ihr eigenes mobiles Mapping-System entwickeln oder verbessern wollen, aber sind nicht Sie wissen nicht, wie Sie dorthin kommen? OXTS kann Ihnen helfen.. Unser Fachwissen in Lokalisierungstechnologien und unsere Erfahrung in der Zusammenarbeit mit Mobile Mappern machen uns zu einem starken Partner für Ihre Ingenieure, Wir sind stolz darauf, eng mit Ihren technischen Teams zusammenzuarbeiten, um unsere Technologie so reibungslos und effektiv wie möglich zu implementieren.