Dr. Julian Sievers

Effiziente Qualitätssicherung von ALS und bALS

In der Qualitätssicherung (QS) von Massendaten, sowohl von der Anzahl als auch Größe einzelner Datensätze, ist eine effiziente und (teil-)automatisierte Herangehensweise imperativ. Hierunter fällt auch, und zuallererst, die Definition einer effizienten und gleichartigen Datenablagestruktur, die Automatisierungen unterstützt.

Strukturierte Datenablage für effiziente folgende Bearbeitungsschritte.

Die in Gismo implementierte Nachladelogik für LiDAR-Dateien (.las und .laz bis Version 1.4) sowie statistische Auswertungen noch vor Laden der Dateien erlauben es in kleinen wie großen Gebieten erste Eindrücke über die Beschaffenheit der Laserpunkte zu sammeln, insbesondere die Klassifikation.

Dateiinformationen zu Returnnumbers und Klassifikationen sowie eine Schnittdarstellung unter optional angewählter Auftrennung einzelner Klassen und Flugstreifen.

Auf Basis dieser vorstrukturierten und gesichteten Daten können spezielle QS-Datenbanken vollautomatisch erzeugt werden, die statistische Auswertungen in frei-wählbaren Rasterauflösungen (üblicherweise 1m) erlauben:

Mittlere Höhe
Punktdichte
Flugstreifendifferenzen/Spanne zwischen Flugstreifen
- Spanne zwischen Laserpunkten

Mittels dieser und darauf aufbauenden Auswertungen lassen sich erste beispielsweise zur Wasser-Land-Klassifizierung, Ausreißern, Georeferenzierungsproblematiken oder regional unterschrittenen Punktdichten erkennen.

Auswahl verschiedener Auswertungen auf Basis automatisiert erstellter QS-Datenbanken.

Auf Basis einer umfangreichen Grundlage von Referenzdaten zur Genauigkeit der Lage der Laserpunkte konnte eine automatisierte Quantifizierung der Höhen- und Lagegenauigkeit implementiert werden, wobei die letztere primär die dreidimensionale Lage der Laserpunkte im Raum gegen Dachflächen prüft.

Ermittlung von Lagegenauigkeit auf Basis von Dacheinmessungen.

Zur Dokumentation wird dieser und weiterer Auswertungen wird vollautomatisch eine editierbare PowerPoint-Präsentation erzeugt, die auf üblicherweise etwa 180 Seiten auf Besonderheiten im Datensatz und allgemeine Qualitätsmerkmale quantitativ hinweist.

Je nach Größe des zu prüfenden Datensatzes und eventueller grundlegender Problematiken kann eine erste Iteration der QS vom erstmaligen Laden der Daten bis zum .ppt-Dokument bereits nach zwei Stunden abgeschlossen sein.

Für die QS von ALS und bALS Laserdaten ist, vor allem bei Verwendung eines roten Lasers, die Prüfung des vorherrschenden Wasserstandes essentiell, die im Rahmen der Automatisierung auf Basis einer täglich aktualisierten Pegelgrundlage stattfindet. Hierbei wird jeder einzelne Laserpunkt in höchstmöglicher zeitlicher Auflösung gegen den zu verwendenden Referenzpegel (nach räumlicher Distanz oder Vorgabe) geprüft und eventuelle Überschreitungen des Wasserstands markiert sowie in einer Übersichtstabelle am Anfang des Dokumentes automatisch erfasst.

Beispielhafte Prüfung des Wasserstandes mit Überschreitungen aufgrund von zu frühen und zu späten Flugzeiten.

Nähere Ausführungen sind im Beitrag der smile consult GmbH auf dem Gismo-Nutzertreffen 2023 (PDF) zu finden.

FlowAnalysis – Ermittlung von Talwegen und Einzugsgebieten

Auf Basis einfacher mathematischer Analysen eines gerasterten digitalen Geländemodells (DGM) sind regionale und überregionale Abflusswege von Wasser über ein Gebiet und daraus sogenannte Flussbäume errechenbar. Diese Flussbäume haben besondere topologische Eigenschaften und verbinden nur Modellstützstellen, die alle in den selben Punkt („Senkenpunkt“) entwässern. Der Rand eines solchen Flussbaumes definiert daher ein Einzugsgebiet.

Konzeptionell erzeugte Flussbäume mit Einzugsgebietsgrenzen (Hintergrund) und reale errechnete Einzugsgebiete im Eiderbereich.

Wird diese mathematische Herangehensweise auf einem invertierten DGM angewendet werden anstelle der Ränder des Einzugsgebietes Talwege in größeren und kleineren Rinnen generiert. Diese können, insbesondere in der zeitlichen Entwicklung betrachtet, wertvolle Rückschlüsse über die morphologische Entwicklung und morphodynamische Prozesse ermöglichen.

Talwege und Einzugsgebietsgrenzen können gestützt durch eine gekachelte Ablagestruktur in einem Datenbanksystem auch für hochaufgelöste DGMs über effektiv unbegrenzt große Gebiet errechnet werden. Hierdurch entstehende sehr große und komplexe Teildatensätze können durch geeignete temporäre Preprocessing-Schritte des zugrundeliegenden DGMs auf wesentliche Aussagen fokussiert werden.

Beispielhafte Talwegssegmente für ein 1m-aufgelöstes DGM im Bereich der Tideeider.

Die so entstehenden Polygonsegmente der Talwege und Einzugsgebietsgrenzen sind, vor allem bei hochaugelösten DGMs von beispielsweise 1m-Rasterweite, zu zahlreich und gegebenenfalls zu klein um manuell solche zu selektieren, die den gesuchten Talweg darstellen. Neben Vorfilterungen über künstliche neuronale Netze wurde deshalb ein variabler und interaktiver Routensuch-Mechanismus entwickelt und implementiert, der es erlaubt iterativ den beispielsweise Talweg der Wahl stark unterstützt nachzuverfolgen und auf einem neuen Layer zu isolieren. Hierbei kommen übliche Algorithmen zur Anwendung, die in gängigen Navigationstools- und Websites etabliert sind.

Übertragung der FlowAnalysis-Ergebnisse auf einen generalisierten Graphen, indem über Routensuche der gewünschte Talweg leicht ermittelt werden kann.

Zur besseren Vergleichbarkeit von beispielsweise Talwegen können diese Polygone anschließend auf Sollachsen, beispielsweise Kilometrierungen, gemappt werden, wodurch auch zwischen stark schwankenden Talwegen über einen langen Zeitraum die Entfernung zur Sollachse und normierte Höhe des Talwegspolyonzugs vergleichbar wird.

Nähere Ausführungen sind im Beitrag der smile consult GmbH auf dem Gismo-Nutzertreffen 2023 (PDF) zu finden.

Automatische Präsentations-Erstellung aus der Gismo-Oberfläche

Für eine einfache und schnelle Erzeugung von Präsentationsfolien zum Fachaustausch mit Projektpartnern und Auftraggebern sowie zur Dokumentation im Rahmen von Projektarbeiten wurden neue Optionen im Rahmen des Screenshot-Konzeptes entwickelt.

Bislang war es möglich, von der Zeichenfläche, der 3D-Ansicht, Profilschnitten und Histogrammen Abbildungen in die Zwischenablage oder als Bilddatei zu speichern. Nun können diese Bilder mit gleichen Einstellungen zu Darstellung, Auflösung und Seitenverhältnissen direkt in ein .pptx-Präsentationsdokument gespeichert werden. Diese Option ist zusätzlich für einen Screenshot des Systemanalyse-Panels verfügbar. Der Layertitel wird dabei automatisch als Folientitel verwendet. Bei Screenshots der Zeichenfläche wird darüberhinaus ein WKT-konformer String des Zoomausschnittes auf der Folie platziert.

Ein erstmaliges Ausführen dieser Funktion erzeugt ein neues Präsentationsdokument, in das bis zum Abschluss der Erzeugung Bilder eingefügt werden.

Zwischen den einzelnen Screenshots und Abbildungen ist es möglich, den Foliensatz zu bearbeiten und beispielsweise Markierungen und Anmerkungstexte einzufügen. Neue Abbildungen werden einfach am Ende angehängt.

Eine bebilderte Kurzdokumentation sowie eine beispielhaft mit dieser Funktionalität erzeugte Dokumentation finden sich unter folgenden Links:

Dokumentation Automatisierte Folienerzeugung (PDF)

Automatisiert erzeugte Präsentation (PDF)

Datenbank Backup- und Restore-Funktionalitäten

Mit dem Backup-Manager des DB-Administrationsmoduls können Datenbanken gesichert und wiederhergestellt werden.

Neben der reinen Datensicherung kann dieses Werkzeug auch genutzt werden, um Datenbanken mit anderen Nutzern zu teilen.

Eine ausführlichere Beschreibung findet sich in:

Dokumentation_BackupRestore (PDF)

DMS – Dateifilter Importoptionen

Der Importfilter für DMS-Dateien bietet, wie auch andere Dateifilter, die Möglichkeit, mehrere Datensätze entweder einzeln auf verschiedene Layer oder gemeinsam auf einen Layer zu importieren.
Darüber hinaus ist es möglich, die Vermessungen nach dem Datum aufzuteilen.

Eine ausführlichere Beschreibung findet sich in:

Dokumentation_DMS_Import (PDF)

Servernamen vergeben

In Gismo, Janet und Davit können den Serververbindungen als Hilfsmittel zur Zuordnung in Metadatenanfragen und Datenextraktionen optional Namen zugewiesen werden. Durch Doppelklick auf die Spalte „Servername“ im Server-Verbindungen-Dialog können frei wählbare Bezeichnungen eingetragen werden.

Wenn kein Klartextbezeichner gesetzt ist, wird hier wie bereits gewohnt lediglich die IP-Adresse mit dem verwendeten Port angezeigt.

Kachel-Generator

Das Erstellen von Kacheln zur Erzeugung von u.a. interpolierten Rastern wird über den neuen Kachel-Generator in Gismo, Davit und Janet mit einem hohen Maß an Anpassungsoptionen ermöglicht.

Die hiermit erstellten Kacheln können zum Beispiel direkt auf ein vorgegebenes Projektgebiet zugeschnitten werden. Sowohl Gesamtausdehnung, als auch Positionierung und Bezeichnung der Kacheln können individuell gewählt werden.

Eine genauere Erläuterung der einzelnen Anpassungsmöglichkeiten können folgender PDF-Datei entnommen werden:

Kachel-Generator(PDF)