Onderzoeksproject: Zaanstad 3D

”Hoe fantastisch zou het zijn als je in met één ‘druk’ op de knop, tot op enkele centimeters nauwkeurig, kan meten in een 3D-stadsmodel zonder een landmeter naar buiten te sturen? En dat je op basis daarvan wijzigingen in de topografie automatisch kunt detecteren én direct kan bijwerken? Klinkt dit als toekomstmuziek? Welnee. De techniek is beschikbaar. Dat bewijst FACTO GEO tijdens een onderzoeksproject in Zaanstad”.

Inwinning HD-LiDAR

De basis voor dit project was een extreem nauwkeurige luchtopname van een HD-LiDAR- puntenwolk gecombineerd met Nadir en Obliek foto’s.

In Zaanstad is vanuit een vliegtuig met één hybride Airborne-sensor hele nauwkeurige data ingewonnen: foto data en hoge resolutie LiDAR data. Daarbij is er met grote overlap gevlogen op ongeveer 400 meter hoogte. Dat laatste is noodzakelijk in verband met het veiligheidsgebied rondom Schiphol, maar tevens ook essentieel voor het leveren van hoge kwaliteit data vanuit de lucht. Een slim paspunten-, vlieg- en triangulatieplan om de kwaliteit van de data te borgen mogen hierbij uiteraard niet ontbreken.

De inwinning is opgenomen met de Citymapper, een high-end sensor van Leica Geosystems, die tegelijkertijd Nadir en Obliek gerichte beelden alsook hoge resolutie LiDAR-data (3D laser, gemiddeld 58 punten per m2) opneemt in één geïntegreerde unit. Bovendien is het inwinnen van de data en processing in éénzelfde workow ondergebracht. Op basis daarvan zijn consistente 3D-modellen opgebouwd. Als controlepunten zijn goed identiceerbare objecten hoog nauwkeurig ingemeten. Om de data verder te verrijken zijn ook een aantal straten binnen het onderzoeksgebied met HD-LiDAR-data vanuit een rijdende auto ingewonnen.

Onderzoeksvragen

FACTO GEO heeft in het voorjaar van 2020 dit onderzoeksproject uitgevoerd samen met haar specialistische Geo-partners GeoNext en VanSteelandt, waarbij naar een antwoord is gezocht op de volgende onderzoeksvragen: 

1. Hoe nauwkeurig is Airborne LiDAR data?

De maximale afwijking tussen de controlepunten gemeten uit de LiDAR data en de terrestrisch gemeten data was 2,6 cm. met een gemiddelde afwijking van 8 mm. en een standaardafwijking van 1,3 cm. Met deze data kunnen dus meerdere informatievraagstukken van de gemeentelijke organisatie worden beantwoord.”

2. Is het mogelijk om automatische mutatie-signalering BGT/BAG/WOZ uit te voeren?

Veelal vindt mutatiedetectie plaats met behulp van Foto-Foto vergelijk of Beeld-Foto vergelijk. Door gebruik te maken van Articiële Intelligentie is het mogelijk om automatisch verschillen te signaleren. Om alle mutaties op te sporen ontkom je er niet aan om handmatig alle gesignaleerde verschillen na te lopen op “false positive of false negative” signaleringen.

3. Is het mogelijk om automatisch een LOD2.2 te genereren?

Vanuit de LiDAR puntenwolk data is een LOD2.2 stadsmodel berekend. Dit LOD 2 model is niet opgebouwd vanuit de BGT of de BAG, waardoor een consistent model in ligging en hoogte ontstaat. Dit biedt niet alleen de mogelijkheid om de kwaliteit van de BGT en BAG te boordelen, maar heeft ook zeker voordelen bij analyses i.c.m. met 3D modellen.

4. Is het mogelijk om automatische mutatie-kartering BGT/BAG uit te voeren?

BAG mutaties kunnen snel gevonden worden, door de BAG geometrie te vergelijken met het LOD2.2 stadsmodel. Sterker nog: BAG mutaties kunnen direct met een terrestrische nauwkeurigheid worden gekarteerd. De enige door-ontwikkeling die gedaan moet worden is het automatisch omzetten van een gevectoriseerd gebouw naar BAG of BGT – formaat.

5. Is het mogelijk om automatische mutatie-kartering overige objecten BGT uit te voeren? 

Eigen ontwikkelde software maakt het mogelijk om vanuit mobiel ingewonnen data automatisch diverse objecten te modelleren. De ruwe puntenwolk wordt eerst geclassiceerd en gesegmenteerd. Uit de gesegmenteerde puntenwolk kunnen diverse objecten gemodelleerd en geplaatst worden.

6. Is het mogelijk om hellingsvlakken van gebouwen te berekenen?

Door de hoge resolutie was het mogelijk om een gedetailleerd LOD2.2 model op te bouwen. In dit model is de oriëntatie en helling van de daken bekend. Zelfs de zonnepanelen waren duidelijk te zien op een gebouw.

7. Welke andere producten kunnen geleverd worden?

Met de reeds beschikbare algoritmes is het mogelijk om uit de LiDAR data alle bomen, inclusief kruinbreedte, locatie van de stam en hoogte te berekenen. Met behulp van de vorm van het bladerdak is het zelfs mogelijk om een uitspraak te doen over loof- of een naaldboom. Gezien de hoge kwaliteit kan de LiDAR data en het beeldmateriaal voor vele doeleinden worden gebruikt, zoals het vervaardigen van complete Digitale Terrein Modellen, proelen, en zichtlijnen.

8. Wat is de meerwaarde van een hoge kwaliteit 3D Mesh?

Met fotoprocessing (waarbij Nadir, Oblieke beelden en de LiDAR data worden gebruikt) is een 3D Mesh gemaakt. De 3D Mesh is goed in te lezen in TerraExplorer software, waarmee de mogelijkheid wordt geboden om diverse analyses uit te voeren. Doordat de kwaliteit zo hoog is, kan de 3D Mesh voor meerdere doeleinden worden gebruikt.

“Wij stonden versteld van de gehaalde nauwkeurigheid!!”

Specialist Geo-Informatie Gemeente Zaanstad

 

Klik hier om de projectsheet te downloaden.