Deformationsanalyse auf Basis automatisierter Totalstationsmessungen mit großer Zahl an Objektpunkten

Abstract

Modernste Messtechnologien ermöglichen dem (Ingenieur)geodäten immer mehr Daten in kürzeren Zeiträumen zu akquirieren. Vollautomatische Systeme definieren selbsttätig Punkte am Messobjekt und sind in der Lage, diese für Folgemessungen wieder zu identifizieren. Eine dieser Technologien wird derzeit an der Technischen Universität Wien entwickelt. Sie basiert auf Messsensoren der terrestrischen Geodäsie (Totalstationen), welche mit bildgebenden Sensoren erweitert wurden. Die Messsensorik erlaubt dadurch eine Überwachung von Messobjekten ohne direkten körperlichen Kontakt in Sichtweiten, die jene übersteigen, die von terrestrischen Laserscannern erreicht werden. Die Menge der aus der automatischen Messung resultierenden Punkte und Beobachtungen erreicht in ihrem Umfang leicht den 7-stelligen Bereich und macht eine manuelle Weiterverarbeitung in optimaler Zeit unmöglich.<br />Diese Arbeit beschäftigt sich mit der Realisierung eines automatischen Deformationsanalysesystems für solche Punktmengen. Die Analyse kann damit nicht wie bei herkömmlichen, in ihrer Punktmenge überschaubaren, Überwachungsnetzen erfolgen. Der Ablauf und die Steuerung der Analyse wird unter Beibehaltung einer größtmöglichen Flexibilität auf die Eigenheiten des Messsystems optimiert. Ein Teil der Arbeit behandelt die effektive Aufbereitung und Verarbeitung der Datenmenge. Ein speziell für diesen Zweck entwickeltes Datenformat erleichtert die Kontrolle und Abarbeitung. Der größere Teil der Arbeit umfasst die Adaption der Methoden der klassischen Deformationsanalyse an die Punktmessungen bedingt durch vornehmlich räumliche Vorwärtsschnitte. Für jeden Messpunkt wird nach einer Ausgleichung eine Überprüfung mittels Konfidenzbereich durchgeführt und eine Punktstabilität oder signifikante Punktlageänderung festgestellt. Die automatisierte Punktmessung erzeugt einen signifikanten Anteil an grob falschen und damit unbrauchbaren Messungen. Die Verwendung von Ausreißertests liefert eine bereinigte Datenmenge. Das Ergebnis der Analyse ist eine Aussage über ein Vorliegen einer Punktverschiebung und dem dazugehörigen Differenzvektor. Die programmtechnische Realisierung erfolgte durch ein selbstentwickeltes Java-Programm, dessen Kern ein Ausgleichungsprogramm ist.<br />

Modern measurement technologies allow the geodesist to acquire more data in a shorter period of time. Fully automated systems define points automatically and are able to identify them in future measurements. One of these technologies is currently being developed at the Vienna University of Technology. It is based on integrated surveying systems (total stations) used for terrestrial measurements, enhanced by imaging sensors. The measuring sensor technology allows a monitoring of an area in optical range that can exceed those reached by terrestrial laserscanners and without any physical contact. Observed point-sets can easily be 7-digits large which makes an effective manual processing impossible.<br />This thesis is concerned with the realization of an automatic deformation analysis for such point-sets. The analysis can not be carried out in a surveillance net as it is usually done with manageable sets of points. The procedure and control of the analysis is optimised while retaining a maximum flexibility to adapt to the peculiarities of the measurement system. One part of the thesis deals with the effective editing and processing of the data. A specially developed data format is making these processes easier. The main part of the thesis relates to the adaptation of the methods of classical deformation analysis to the point measurements conditioned by mostly spatial intersections. For each measured point a least-squares-adjustment and a validation through regions of confidence is performed to screen for stable points or significant point relocations. The automatic point measurement delivers a significant amount of wrong and therefore unusable measurements. A test to detect aberrations identifies those measurements. The result of the analysis is a statement about a potentially unstable point with the appertaining vector of displacement. The software used is a self developed Java-program whose core is a program for least-squares-adjustments.<br />