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Bes(cid:415)mmung von Pass- und Kontrollpunkten für das Airborne Laserscanning und das bathymetrische Airborne Laserscanning
Version 1.0 (03.07.2026)
Bestimmung von Pass- und Kontrollpunkten
für das Airborne Laserscanning (ALS) und das
bathymetrische Airborne-Laserscanning
(bALS)
Version 1.0 (03.07.2026)
Aufgestellt durch: Fachstelle für Geodäsie und Geoinforma(cid:415)k der WSV (FGeoWSV)
Inhalt
1 Einleitung und Zweck .......................................................................................................... 2 2 Dachflächenmessung .......................................................................................................... 2 2.1 Grundprinzip ............................................................................................................... 2 2.2 Anforderungen an Dachflächen ................................................................................. 3 2.3 Dachfirstausrichtung .................................................................................................. 4 2.4 Punktanzahl und -verteilung pro Dachfläche ............................................................. 4 2.5 Auswahl und Verteilung im Projektgebiet .................................................................. 5 3 Straßenflächenmessung ...................................................................................................... 5 3.1 Zweck .......................................................................................................................... 5 3.2 Anforderungen an Straßenflächen ............................................................................. 5 3.3 Punktanzahl und -verteilung pro Straßenfläche ......................................................... 5 3.4 Auswahl und Verteilung im Projektgebiet .................................................................. 6 4 Messmethodik und Genauigkeitsanforderungen ............................................................... 6 4.1 Wahl des Messverfahrens .......................................................................................... 6 4.2 Koordinatensystem und Höhenbezug ........................................................................ 7 4.3 Genauigkeitsanforderung ........................................................................................... 7 5 Alterna(cid:415)ve Flächen zur Lageeinpassung/-kontrolle ........................................................... 7 5.1 Zweck .......................................................................................................................... 7 5.2 Beispiele ..................................................................................................................... 7 5.2.1 Deichflächen ........................................................................................................... 7 5.2.2 Kaimauern und Hafenmolen .................................................................................. 9
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1 Einleitung und Zweck
Dieses Dokument beschreibt die Mindestanforderungen an die Aufnahme von Passpunkten und unabhängigen Kontrollpunkten für eine Airborne-Laserscanning-(ALS)-Befliegung oder eine bathymetrische Airborne-Laserscanning-(bALS)-Befliegung. Es legt fest, welche Objekte zu messen sind, wie die Punkte und Flächen zu verteilen sind und welche Genauigkeiten nachzuweisen sind.
Zwei Punktklassen werden unterschieden:
- Punkte auf Dachflächen (3D-Pass- und Kontrollpunkte): Überprüfung und Anpassung der Lage- und Höhengenauigkeit der (b)ALS-Punktwolke auf definierten, geneigten Flächen.
- Punkte auf Straßenflächen (unabhängige Höhenkontrolle): Überprüfung der absoluten Höhengenauigkeit auf ebenem Untergrund, vollständig unabhängig von den Dachpasspunkten.
Das Koordinaten- und Höhensystem werden durch die Leistungsbeschreibung der (b)ALS- Befliegung definiert.
Die Genauigkeitsanforderungen an die Feldmessungen leiten sich aus diesen Produktgenauigkeiten ab (Abschni(cid:425) 4).
Nach Rücksprache mit dem Au(cid:332)raggeber kann von den in diesem Dokument genannten Vorgaben z. B. aufgrund schwieriger topografischer Verhältnisse abgewichen werden.
2 Dachflächenmessung
2.1 Grundprinzip Dachflächen eignen sich als Kontroll- und Passflächen, da sich bei Messung mehrere Punkte pro Dachfläche eine Ebene bilden lässt, die mit den (b)ALS-Daten abgeglichen werden kann. Geneigte Dachflächen bieten den Vorteil, dass die erzeugte Ebene eine Höhenbereich aufspannt, wodurch Abweichungen der ALS-Punktwolke in eine Richtung aufgedeckt werden können und somit eine effek(cid:415)ve Lageprüfung ermöglichen. Aus diesem Grund sind Flachdächer oder nur sehr gering geneigte Dachflächen hingegen ungeeignet aufgrund der (annähernd) selben Höhenwerte der aufgespannten Ebene. In der Nähe der Dachflächenmessung sollte auch eine Höhenkontrollfläche gemäß Abschni(cid:425) 3 gemessen werden.
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Abbildung 1: Eignung von Dachflächen zur Lageprüfung
2.2 Anforderungen an Dachflächen
| Parameter | Anforderung | ||
|---|---|---|---|
| Dachneigung | Neigung > 10°. Flachdächer (Neigung ≈ 0°) sind | ||
| ausgeschlossen. | |||
| Dachform | Sa(cid:425)eldächer, Walmdächer, Mansarddächer etc. sind zulässig. Die Messfläche muss geometrisch einheitlich (keine Knickpunkte) sein. | ||
| Mindes(cid:414)läche | Mindestens 15 m × 10 m zusammenhängende, homogene | ||
| Dachfläche (frei von Au(cid:297)auten). | |||
| Dachbelag | Homogener Belag (Bitumen, Ziegel, Blech, Kies). Keine Vegeta(cid:415)on (Gründach) im Messbereich. | ||
| Freiheit von Au(cid:297)auten | Möglichst keine Dachfenster, keine Gauben, keine | ||
| Lü(cid:332)ungsanlagen, keine Antennen, keine Schornsteine, | |||
| keine Solarmodule innerhalb der Messzone. | |||
| Mindestabstand zu allen Dachau(cid:297)auten einschließlich | |||
| Gauben: ≥ 1,0 m. |
Tabelle 1: Anforderungen an Dachflächen
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2.3 Dachfirstausrichtung Eine bes(cid:415)mmte Ausrichtung eines Gebäudes rela(cid:415)v zur Flugrichtung ist nicht erforderlich. Entscheidend ist, dass im Projektgebiet immer mindestens zwei nahegelegene (Abstand < 100 Meter) Gebäude mit möglichst rechtwinklig zueinanderstehenden Firstrichtungen eingemessen werden, da durch einen Abgleich der Punktwolke mit nur einem einzelnen Dach die Lage nur in einer Richtung geprü(cid:332) werden kann.
Abbildung 2: Beliebig ausgerichtete Gebäude – die Firstrichtungen stehen annähernd rechtwinklig zueinander. In Kombina(cid:415)on ermöglichen die zwei Dächer eine vollständige 2D-Lageprüfung.
2.4 Punktanzahl und -verteilung pro Dachfläche
Abbildung 3: Draufsicht einer Dachfläche mit 30 gleichmäßig im 5 × 6-Raster verteilten Passpunkten und 6 zusätzlichen an den Dacheckpunkten gemessen Punkten. Der orange schraffierte Rahmen markiert den Mindestrandabstand von 1 m zur Dachkante und zu Au(cid:297)auten.
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Eine Messung z. B. nur in der Dachmi(cid:425)e ist unzulässig. Die Punkte sind in einem gleichmäßigen Raster über die gesamte Fläche des Dachs zu verteilen (nach Möglichkeit beide Dachhäl(cid:332)en). Pro Dach ist eine Mindestanzahl von 30 gleichmäßig rasterförmig verteilten Punkten über das gesamte Dach zu messen (15 Punkte pro Dachhäl(cid:332)e). Der Mindestabstand zum Dachrand, sowie Au(cid:297)auten, Schornsteinen, Dachfenstern und Gauben beträgt 1 m. Zwischen den einzelnen Messpunkten sollte ein Abstand von mindestens 1,50 m eingehalten werden. Zusätzlich zu den rasterförmig verteilten Messpunkten sind zwingend die Endpunkte der Dachtraufe und die Dachfirstendpunkte aufzumessen.
2.5 Auswahl und Verteilung im Projektgebiet Die Auswahl der Gebäudepaare sollte gleichverteilt im Projektgebiet erfolgen. Besonders am Anfang und Ende eines langgestreckten Projektgebiets sind Gebäudepaare zu messen, um einem Verschwenken der Befliegungsstreifen entgegen zu wirken. Bei flächigen Projektgebieten ist darauf zu achten, dass alle Bereiche der Befliegung abgedeckt sind, besonders auch die Randbereiche des Befliegungsgebiets. Bereiche mit einer hohen Streifenüberlappung eignen sich besonders für eine Auswahl von Gebäuden, da somit gleich mehrere Streifen abgeglichen werden können.
3 Straßenflächenmessung
3.1 Zweck Kontrollpunkte auf Straßenflächen dienen der unabhängigen Überprüfung der absoluten Höhengenauigkeit der (b)ALS-Punktwolken. Asphal(cid:415)erte Flächen bieten eine hohe und gleichmäßige Laserreflexion sowie eine definierte, nahezu horizontale Geometrie, sodass sich bei der Verwendung dieser Daten als Kontrollflächen ein Lagefehler nicht auf die ermi(cid:425)elte Höhenabweichung auswirkt.
3.2 Anforderungen an Straßenflächen
| Parameter | Anforderung | ||
|---|---|---|---|
| Oberflächenzustand | Ebener, intakter Asphalt oder Beton, frei von Schlaglöchern, | ||
| Aufwölbungen und Rissen. Pflastersteine sind nur bedingt | |||
| geeignet. | |||
| Neigung | Querneigung < 3 %; Längsneigung < 10 %; | ||
| Abstand zu Bordsteinen | Mindestabstand zu Bordstein: ≥ 0,5 m. | ||
| Fahrbahnbreite | Möglichst mindestens 4 m nutzbare Breite für die Querverteilung der Punkte. | ||
| Freiheit von Abscha(cid:425)ungen | Keine Bäume, Brücken oder Gebäude, die den Laserstrahl | ||
| in Teilen der Messfläche blockieren. |
Tabelle 2: Anforderungen an Straßenflächen
3.3 Punktanzahl und -verteilung pro Straßenfläche Auch auf Straßenflächen sind 25 bis 30 Punkte je Messgruppe aufzunehmen, verteilt auf mindestens 2 Fahrspuren oder eine entsprechend breite Fläche:
- Anzahl Punkte pro Fläche: 25 bis 30 Punkte (z. B. 5 × 5-Raster oder 6 × 5-Raster).
- Querverteilung über die gesamte Fahrbahnbreite, Punktabstand ≥ 1,0 m.
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- Längsverteilung mit Mindestpunktabstand ≥ 3,0 m.
3.4 Auswahl und Verteilung im Projektgebiet Auch hier sind die Straßenflächen gleichverteilt im Projektgebiet auszuwählen. Die Anmerkungen zur Auswahl und Verteilung von Gebäudepaaren im Projektgebiet (Abschni(cid:425) 2.5) sind ebenso für Straßenflächen anzuwenden.
Abbildung 4: Beispielha(cid:332)e Messung von 30 Pass-/Kontrollflächen auf Straßen in einem 5x6-Raster mit einzuhaltenden Mindestpunktabständen und Abständen zum Bordstein am Fahrbahnrand
4 Messmethodik und Genauigkeitsanforderungen
4.1 Wahl des Messverfahrens Das Messverfahren ist dem Au(cid:332)ragnehmer freigestellt, sofern die Genauigkeitsanforderungen nach Abschni(cid:425) 4.3 eingehalten werden. Zulässige Verfahren umfassen unter anderem:
- GNSS (RTK, Post-Processing Kinema(cid:415)c oder sta(cid:415)sch)
- Tachymetrische Aufnahme vom Boden
- Terrestrisches Laserscanning (TLS) (flächenha(cid:332)e Erfassung)
- Drohnen-gestützte Verfahren (flächenha(cid:332)e Erfassung) Der Au(cid:332)ragnehmer wählt das Messverfahren frei, muss dessen Genauigkeiten aber durch geeignete Nachweise belegen. Für terrestrisches Laserscanning und drohnenha(cid:332)e Verfahren sind flächenha(cid:332)e Erfassungen vorzusehen in Abweichung zu den Vorgaben in den Kapiteln 2.4 und 3.4 hinsichtlich Punktverteilung und -anzahl.
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Unabhängig vom Verfahren gilt: Die Koordinaten sind im geforderten Koordinaten- und Höhensystem auszugeben.
4.2 Koordinatensystem und Höhenbezug Alle Koordinaten sind im vom Au(cid:332)raggeber vorgegebenen Koordinaten- und Höhensystem einzureichen. Höhen sind als Normalhöhen (NHN) zu übergeben. Genaueres regelt die projektspezifische Leistungsbeschreibung.
4.3 Genauigkeitsanforderung Die Feldmessungen dienen neben der Einpassung der (b)ALS-Streifen in das übergeordnete Koordinatensystem auch der Prüfung des (b)ALS-Endprodukts. Damit eine sichere Unterscheidung zwischen Abweichung der (b)ALS-Produkte und der Referenzpunkte möglich ist, müssen die Referenzpunkte signifikant genauer sein als das Produkt selbst. Als bewährte Faustregel gilt ein Genauigkeitsverhältnis von mindestens 1:5 bis 1:3 zwischen Referenz und Produkt:
| Parameter | Anforderung | ||
|---|---|---|---|
| (b)ALS-Produktgenauigkeit | ± 30 cm → Referenzpunkte: σ_Lage ≤ 6 cm (1σ) | ||
| Lage (σ) | |||
| (b)ALS-Produktgenauigkeit Höhe (σ) | ± 15 cm → Referenzpunkte: σ_Höhe ≤ 5 cm (1σ) |
Tabelle 3: Einzuhaltende Genauigkeiten
Der Au(cid:332)ragnehmer wählt das Messverfahren frei, muss diese Genauigkeiten aber durch geeignete Nachweise belegen (Protokoll der Ausgleichung, RTK-Session, Streckenvergleiche etc.).
5 Alterna(cid:415)ve Flächen zur Lageeinpassung/-kontrolle
5.1 Zweck Sollte aus topografischen Gründen keine ausreichende Abdeckung des Projektgebiets mit geeigneten Dachflächen gegeben sein, können auch andere Flächen genutzt werden, die dennoch, wenn auch nur in geringerem Ausmaß, eine Aussage/Einpassung der Lage zulassen. Besonders im Küstenbereich kann dies der Fall sein, damit trotz über lange Strecken mit fehlender Bebauung noch eine lagemäßige Stabilisierung der Flugstreifen vorgenommen werden kann. Alterna(cid:415)ve Flächen sollten nur verwendet werden, wenn diese zur Stabilisierung beitragen und keine besser geeigneten Dachflächen, die demselben Zweck dienen vorhanden sind.
5.2 Beispiele
5.2.1 Deichflächen Deichflächen können besonders im schwach besiedelten Küstenbereich hilfreich sein, da ihr Querprofil ähnlich zu Dächern eine Lageabweichung in eine Richtung aufdeckt. Durch ihren geringen Bewuchs ist eine (b)ALS-Messung bis fast zum Boden möglich. Zudem ermöglichen die zumeist angrenzenden befes(cid:415)gten Deichwege eine absolute Höhenkontrolle.
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Das Aufmaß von Deichen erfolgt als linienha(cid:332)es Querprofil rechtwinklig zur Deichkrone und beinhaltet auch die angrenzenden Deichwege. Es ist mindestens von Deichfuß zu Deichfuß zu messen. Größere Park- und Wendeflächen sind flächenha(cid:332) mitzuerfassen, auch wenn sie sich neben dem Deichfuß befinden. Der Messpunktabstand von 1 m zwischen einzelnen Messpunkten sollte nicht unterschri(cid:425)en werden. Deichwege sind mit 3 Punkten im Querprofil zu messen (2 Wegrandpunkte, 1 Wegmi(cid:425)enpunkt). Die weiteren Messpunkte verteilen sich auf die Deichböschungen, welche mit mehreren Punkten pro Deichseite zu erfassen sind. Als grober Richtwert für die Gesamtpunktanzahl pro Profil können 20 Messpunkte angenommen werden. Eine beispielha(cid:332)e Verteilung zeigt Abb. 6. Nach Möglichkeit sind Deichquerprofile in unterschiedlichen Richtungen in unmi(cid:425)elbarer Nähe zueinander zu erfassen.
Abbildung 5: Beispielha(cid:332)e Anordnung von Querprofilen und Flächen an Deichen zur Lage- und Höhenkontrolle
Abbildung 6: Verteilung von 20 Messpunkten im Querprofil; Deichwege erfasst mit jeweils 2 Randpunkten und der Wegmi(cid:425)e
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5.2.2 Kaimauern und Hafenmolen Auch Kaimauern und Hafenmolen können für die kombinierte Lage- und Höhenkontrolle verwendet werden, besonders wenn es möglichst rechtwinklige Innen- oder Außenecken gibt. Dabei werden die Kanten der Kaimauern bzw. Hafenmolen für die Lage und die dahinter anschließenden ebenen Flächen für die Höhenkontrolle verwendet. Idealerweise gibt es in diesen Bereichen auch keine Geländer, welche die Laserpunktwolke oberhalb der Kante nega(cid:415)v beeinflussen können. Ähnlich wie bei Dächern ist dann durch die Profilbetrachtung rechtwinklig zu den Kaimauern/Hafenmolen ein guter Nachweis der Lagegenauigkeit möglich.
Für die Erfassung der Kanten sollten mindestens 10 Punkte über eine Länge von 20 – 30 m gemessen werden, da bei einer Pulsdichte von in der Regel 4 Pulsen/m² nur wenige Punkte direkt entlang der Kante gemessen werden. Die flächenha(cid:332)en Punkte auf der oberen Ebene der Kaimauer sollten möglichst in rechtwinkligen Profilen zur Kante, ausgehend von den gemessenen Kantenpunkten, erfasst werden.
Abbildung 7: Beispiele für Punktverteilung an Kaimauern und Hafenmolen
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