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Punktwolkenbasierte Deformationsanalysen finden zunehmend Anwendung. Besonders die Punktwolken von terrestrischen Laserscannern (TLS) eignen sich hierfür. Immer mehr Methoden, um auch die kleinsten Bewegungen in TLS-Punktwolken zu erkennen, werden aktuell veröffentlicht. Diese Methoden benötigen dringend gutes Wissen über die Varianzen der zugrundeliegenden Beobachtungen. Ohne diese Information oder auch das Benutzen falscher führt unweigerlich zu Parametern, dessen stochastische Aussagekraft nicht gegeben ist.
Wir stellen eine Methode vor, mit der es möglich ist, die Winkelvarianzen eines TLS empirisch zu bestimmen. Anhand eines Z+F IMAGER ® 5016A wird die Methode entwickelt. Mit der vorgestellten Methode können sowohl die Winkelvarianzen der horizontalen als auch die der vertikalen Winkelmessung bestimmt werden. In Kombination mit dem bekannten intensitätsbasierten stochastischen Modell für die Entfernungsmessung lassen sich somit alle drei Beobachtungsvarianzen eines TLS empirisch ermitteln.
Im Gegensatz zu existierenden Methoden, welche hauptsächlich über die Schätzung von Targetmittelpunkten (TCE) die Winkelvarianzen bestimmen, realisiert unsere Methode die Winkelvarianz in der gemessenen Intensität. Dies erlaubt es, die Winkelvarianzen der einzelnen Winkelmessungen zu bestimmen, ohne wie bei TCE über viele Beobachtungen zu glätten. Mittels einer in-situ Quantifizierung und Reduktion der Varianz der Intensitätsmessung lässt sich die Winkelkomponente extrahieren und weiter zu Winkelvarianzen verarbeiten.
Die bestimmten Winkelvarianzen lassen sich mittels funktionaler Zusammenhänge in Abhängigkeit der Rotationsgeschwindigkeiten modellieren. Sowohl die Standardabweichungen der horizontalen als auch der vertikalen Winkelmessung als Quadratwurzel der Varianz sind kleiner als die vom Hersteller angenommenen bis zu 14.4”. Die Standardabweichungen der horizontalen Winkelmessung bewegen sich in einem Breich von ≈0.7” bis ≈2”, wobei höhere Rotationsgeschwindigkeiten zu niedrigeren Standardabweichungen führen. Die Standardabweichungen der vertikalen Winkelmessung sind zwischen ≈1” und ≈3”, mit höheren Standardabweichungen bei höheren Rotationsgeschwindigkeiten.
Zusätzlich zum Z+F IMAGER ® 5016A konnten zwei baugleiche TLS mit unterschiedlicher Firmware und unterschiedlichem Alter analysiert werden. Die Ergebnisse zeigen Gemeinsamkeiten bei selber Hardware und Unterschiede bei abweichender Servicehistorie.