Detection of surface changes using terrestrial laser scanning

Steinschlag ist ein weit verbreiteter Prozess in gebirgigen Regionen. Aufgrund von Hanganschnitten durch Strasenbau und frei stehenden Felsstrukturen zahlt das Ybbstal in Niederosterreich zu steinschlaggefahrdeten Gebieten. Diese Masterarbeit widmet sich der Erfassung von kleinmasstabigen Steinschlagevents unter Einsatz von terrestrischem Laserscanning. Das Ziel der Arbeit ist eine Methodenevaluierung verschiedener Ansatze fur Punktwolkenregistierung und Nachweis von Oberflachenveranderungen. Das Untersuchungsobjekt ist der Amtmann, ein 40 m hoher Felsturm im Ybbstal zwischen Opponitz und Waidhofen an der Ybbs. Fur die vorliende Arbeit wurden hochaufgeloste 3-D Punktwolken von vier Feldkampagnen verwendet, die bis zu drei verschiedene Scanpositionen beinhalten. Die Datenaufnahme wurde zwischen Juli 2014 und Oktober 2017 durchgefuhrt. Fur die Evaluierung der Methodik wurden vor der letzten Scankampagne kleinmasstabige Styroporobjekte auf der gescannten Felsoberflache installiert. Der Datenverarbeitungsprozess beteht aus Registrierung und Filtern der Punktwolken sowie Detektierung von Oberflachenveranderungen. Verschiedene methodische Ansatze zur Punktwolkenregistrierung (MSA, ICP) und verschiedene punktwolkenbasierte Ansatze zum Erkennen von Oberflachenveranderungen wurden getestet. Die Ergebnisse wurden durch deskriptive Statistik evaluiert sowie durch nicht-parametrische Testverfahren uberpruft. Daruber hinaus wurden die Ergebisse visuell interpretiert. Die ausgewahlten Methoden fur die Punktwolkenverarbeitung in dieser Masterarbeit beinhalten automatisierte Grobregistrierung mit hochreflektierenden Passpunkten, ICP-Algorithmen fur Feinregistrierung sowie verschiedene punktdatenbasierte Algorithmen (C2C und M3C2) fur die Erfassung von Oberflachenveranderungen. Die Ergebnisse zeigen eine minimal messbare Veranderung von ~0.025 m. Limitierende Faktoren sind die Einschrankung der moglichen Scanpositionen durch die lokale Topographie sowie Abschattungeffekte lokaler Vegetation, welche zu unvollstandiger Oberflachenreprasentation fuhren.