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#Produkttrends
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Die entscheidende Rolle von PNT- und Reality Capture-Technologien beim Wiederaufbau nach einer Naturkatastrophe
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Erfahren Sie, wie PNT- und Reality-Capture-Technologien den Wiederaufbau von Gemeinden nach Naturkatastrophen mit Hilfe der RESEPI- und LiDAR-Lösungen von Inertial Labs unterstützen.
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Ob Erdbeben, Tsunami, Überschwemmung oder Waldbrand - Technologien für Ortung, Navigation und Zeitmessung (PNT) und Realitätserfassung spielen eine wichtige Rolle bei der Wiederherstellung nach Katastrophen und beim Wiederaufbau. In diesem Blog untersuchen wir, wie diese Technologien eingesetzt werden können, und zeigen anhand eines realen Beispiels, wie die Technologie von VIAVI beim Wiederaufbau nach dem schlimmsten Waldbrand in den USA seit über 100 Jahren hilft.
Mit dem Klimawandel haben das Risiko und die Intensität von Überschwemmungen und Waldbränden erheblich zugenommen. Hier in den USA sorgte Anfang des Jahres das Palisades-Feuer in Los Angeles für Schlagzeilen, und allein in diesem Jahr gab es weitere große Brände in Israel/im Westjordanland, in Südkorea, im Amazonasgebiet und am Polarkreis.
Der tödlichste Waldbrand in den USA seit über 100 Jahren ereignete sich erst vor zwei Jahren, im August 2023, als das Lahaina-Feuer auf der Insel Maui, Hawaii, über 100 Menschenleben forderte. Außerdem wurden schätzungsweise mehr als 2 000 Gebäude zerstört, und die Gesamtschäden wurden ursprünglich auf über 6 Mrd. USD geschätzt.
In diesem Blog werden wir untersuchen, wie das Geodaten- und Kartierungsberatungsunternehmen Basemap Consulting LiDAR-, Kamera- und PNT-Daten von VIAVIs Inertial Labs Division und Hexagon | NovAtel eingesetzt hat, um den Wiederaufbau von Gemeinden nach dem Lahaina-Brand zu unterstützen.
Kartierung des Ausmaßes der Schäden
Nach dem Feuer wurde das Tempo des Wiederaufbaus in gewissem Maße durch logistische, rechtliche und praktische Herausforderungen eingeschränkt. Die Abgeschiedenheit Hawaiis kann dazu führen, dass Ressourcen wie Baumaterialien, Arbeitskräfte und spezielle Fähigkeiten begrenzt sind oder importiert werden müssen.
Schnell einsetzbare Ressourcen sind von Vorteil, und Luft- und Satellitenbilder sind heute ein grundlegendes Instrument für die Katastrophenplanung und -bewältigung. Vor allem LiDAR und InSAR (interferometrisches Radar mit synthetischer Apertur) werden immer häufiger für die Bewertung nach einem Ereignis eingesetzt.
Eine der größten Herausforderungen beim Wiederaufbau besteht darin, dass in den am stärksten betroffenen Gebieten nur noch sehr wenig vorhanden ist, was bedeutet, dass die Grundstücksgrenzen nur schwer zu erkennen sind und neue Vermessungen ein wichtiger erster Schritt sind. Aufgrund von Genehmigungs- und Finanzierungsverfahren ist die Vermessung einzelner Grundstücke nicht sehr effizient und stellt eine erhebliche Kostenbelastung dar.
Vor dem Brand wurde der Einsatz von Drohnen als Möglichkeit zur Steigerung der Effizienz der Vermessung diskutiert. Nach dem Brand wurden sie zu einem unverzichtbaren Hilfsmittel bei der Festlegung der Grundstücksgrenzen sowie der physischen Merkmale, des Geländes, der Strukturen, der Versorgungsleitungen und der Bäume.
Die Erfassung
Die Erfassung begann Ende 2024, als die Aufräumarbeiten in dem Gebiet fast abgeschlossen waren und die Genehmigungen für die Flüge vorlagen.
Der erste Schritt bestand darin, das 600 Hektar große Gebiet in fünf Teilgebiete zu unterteilen, was durch einen Bildflug von einem Hügel aus erfolgte, der das betroffene Gebiet überblickte. Anschließend platzierte Basemap mehrere Standard-Luftbildziele in jedem Teilgebiet. Neue und kürzlich neu gestrichene Straßenmonumente wurden ebenfalls als zusätzliche Luftbildziele verwendet.
Es ist wichtig, diese Bilder mit genauen Standorten zu verknüpfen. Zu diesem Zweck wurden GNSS-Daten von einer neu eingerichteten Referenzstation auf einem nahe gelegenen Hügel entnommen. Basemap ergänzte diese Daten mit einer tragbaren GNSS-Basisstation.
Diese Beobachtungsdateien wurden dann von Basemap in einer Post-Processing-Kinematik (PPK) in Kombination mit einem IMU-Schritt (Inertial Measurement Unit) unter Verwendung der PCMasterPro-Software von VIAVI Inertial Labs verwendet. Diese Software ist mit dem Waypoint Inertial Explorer von Hexagon | NovAtel ausgestattet und bietet die räumliche Genauigkeit, die die Bilder und LiDAR-Punktwolken benötigen, um den Vermessungs- und technischen Spezifikationen zu entsprechen.
Um dies zu erreichen, verwendete Basemap ein RESEPI™ Lite (Remote Sensing Payload Instrument) von Inertial Labs, einem Unternehmen von VIAVI Solutions. Dabei handelt es sich um ein kombiniertes GNSS-gestütztes Trägheitsnavigationssystem mit Datenlogger (der vom OEM7-Empfänger von Hexagon │ NovAtel bereitgestellt wird), LiDAR, Kamera und Kommunikationssystem mit einer einzigen Antenne. Bei diesem System wird vor der Synchronisierung mit den GNSS-Daten auch ein Kalman-Filter auf die Ausgabe angewendet.
Diese Waypoint IE-Software ist vollständig mit IMU-Daten von Drittanbietern integriert und koppelt GNSS-Informationen von bis zu 32 Basen mit Inertialdaten, um selbst mit minderwertigen Inertialsensoren präzise Standortinformationen zu liefern.
Schließlich setzte Basemap auch eine Sony A5100 24MP OEM-Vision-Kamera und ein XT32 LiDAR-System ein.
Sicherstellen, dass der Tech Stack richtig ist
Bei der technischen Zusammenstellung eines Systems zur Erfassung der Realität mit einer Drohne gibt es drei wichtige Aspekte. Die erste ist der Laser, wobei sich die Wahl der LiDAR-Fähigkeiten nach dem Zweck richtet, für den das System eingesetzt wird. Die zweite Überlegung betrifft die Kamera. Viele Drohnen-LiDAR-Systeme - darunter auch die Angebote von VIAVI Inertial Labs - integrieren eine RGB-Kamera, um sowohl LiDAR-Punkte als auch hochauflösende Bilder gleichzeitig zu erfassen. Die so erzeugten Fotos können nicht nur für die traditionelle Photogrammetrie, sondern auch für die Einfärbung der LiDAR-Punktwolke verwendet werden.
Es ist wichtig zu beachten, dass die angegebene Leistung jedes Sensors für sehr spezifische Bedingungen gilt, was bedeutet, dass bei der Auswahl der Sensoren darauf geachtet werden muss, dass sie diese Bedingungen erfüllen.
Die dritte und grundlegendste Überlegung betrifft den Systemkern mit seinen integrierten Verarbeitungs-/Algorithmen und seiner PNT-Technologie. Ohne hochwertige PNT-Systeme ist es nicht möglich, die wichtigen Laserpunktwolken oder Farbbilder zu erstellen, da diese genaue Informationen über den Standort und die Ausrichtung des Systems erfordern.
RESEPI wurde entwickelt, um zunächst einen hochwertigen Kern zu liefern, der dann mit einer Reihe von Sensoren gebündelt wird, um den vielfältigen Anforderungen verschiedener Anwendungen gerecht zu werden. Die Technologie ist für eine breite Palette von Nutzlasten verfügbar und konzentriert sich auf Anwendungen, bei denen die Kriterien Größe, Gewicht und Leistung (SWaP) entscheidend für den Erfolg sind.
Wiederaufbau
Lahaina war ein bedeutender Handelsknotenpunkt im Pazifik, der Geburtsort von Königen und der Sitz des hawaiianischen Königreichs in den 1800er Jahren. Bis zum Brand galt die Stadt als ein Ort der Schönheit und Ruhe. Der Wiederaufbau der Gemeinde ist lebenswichtig, aber das Tempo wird durch die Herausforderungen einer abgelegenen Insel mit wenigen Vermessungsingenieuren und einem eingeschränkten Zugang zu Baumaterialien, Arbeitskräften und Fertigkeiten behindert.
Der von Basemap Consulting verfolgte Ansatz verdeutlicht die wichtige Rolle, die der Einsatz von Drohnenaufnahmen und LiDAR, die mithilfe von PNT-Netzwerken präzise kartiert werden, beim Wiederaufbau einer Gemeinde nach einer Naturkatastrophe spielen kann.
Durch die Kombination von Bildgebungs- und LiDAR-Erfassungsflügen war Basemap in der Lage, den örtlichen Vermessungsingenieuren und Bauunternehmern eine präzise und umfassende räumliche Grundlage sowie Daten über das Gelände und alle vorhandenen Merkmale zu liefern, die sich für die technische Planung als nützlich erweisen würden.
Laut Daniel Windham, dem Geschäftsführer von Basemap Consulting, reduziert sich der Arbeitsaufwand für das Projekt durch die photogrammetrische und LiDAR-Drohnenerfassung im Vergleich zu herkömmlichen Vermessungsmethoden um 50 bis 80 %, und die meisten Merkmale können anhand von Bildern und LiDAR-Punktwolken im Voraus gezeichnet werden.
Ansprechpartner
William Dillingham
Senior Manager, Produktmarketing
Inertial Labs Inc, ein Unternehmen von VIAVI Solutions
E-Mail: [email protected]
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