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Investigation of Quality Aspects of UAV-Based Laser Scanning with Special Focus on Multi-target Capability

Untersuchung von Qualitätsaspekten des UAV-gestützten Laserscannings mit besonderem Schwerpunkt auf der Mehrzielfähigkeit

Ansgar Dreier, Heiner Kuhlmann, Lasse Klingbeil

The use of UAV-based laser scanning systems is increasing due to the rapid development in sensor technology, especially in applications such as topographic surveys, agriculture or forestry. This paper addresses the quality analysis of direct georeferencing of a UAV-based laser scanning system and further the investigation of range precision and multi-target capability of a 2D profile scanner. The precision of direct georeferencing is determined by performing multiple measurements and analysing targets, resulting in a standard deviation of < 1.2 cm for the horizontal and vertical directions. The mean absolute accuracy obtained compared to the TLS reference is < 2 cm for the horizontal direction and < 4 cm for the vertical direction. Further, different aspects focusing on the multi-target capability are investigated. The minimum distance between two planar objects for multi-target echo detection of the RIEGL miniVUX-2UAV is about 1.6 m and an increase in accuracy if the targets are more than 2.4 m apart. In addition, the relationship between the additional attribute of deviation has shown promising results for evaluating multiple echoes in terms of precision. In addition to the specific study of the laser scanner, the transfer to an example with vegetation is also shown.

Der Einsatz von UAV-basiertem Laserscanning nimmt aufgrund der rasanten Entwicklung in der Sensortechnologie zu, insbesondere bei Anwendungen wie der topographischen Vermessung oder in Land- und Forstwirtschaft. Dieser Beitrag befasst sich mit der Qualitätsanalyse der direkten Georeferenzierung eines UAV-basierten Laserscanningsystems und der weiteren Untersuchung der Distanzpräzision und Mehrfachdetektion eines 2D-Profilscanners. Die Präzision der direkten Georeferenzierung wird mithilfe von Mehrfachmessungen und unter anderem der Analyse von Zielzeichen ermittelt, was zu einer Standardabweichung von < 1,2 cm für die horizontale und vertikale Komponente führt. Die mittlere absolute Abweichung im Vergleich zu einer TLS-Referenz beträgt < 2 cm für die horizontale Komponente und < 4 cm für die vertikale Komponente. Des Weiteren werden verschiedene Aspekte der Mehrfachdetektion untersucht. Der Mindestabstand zwischen zwei ebenen Objekten für die Erkennung von Mehrziel-Echos des RIEGL miniVUX-2UAV beträgt etwa 1,6 m und einer Genauigkeitssteigerung, wenn die Ziele mehr als 2,4 m voneinander entfernt sind. Darüber hinaus hat die Beziehung zwischen dem zusätzlichen Attribut der Deviation vielversprechende Ergebnisse für die Bewertung von Mehrfachdetektionen in Bezug auf die Präzision gezeigt. Neben der gezielten Untersuchung des Laserscanners wird auch die Übertragung auf ein Beispiel mit Vegetation gezeigt.

DOI: 10.14627/avn.2024.2.1
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