Im Projekt PPP-MALS wollen die Technische Universität Wien und die Firma Riegl den Stand der Wissenschaft im mobilen Laserscanning neu definieren. Laserscanning ist eine Methode zur Vermessung unserer Umwelt - menschengemacht oder natürlich. Von einer bewegten Plattform aus, z.B. Drohne, Fahrzeug oder Personen-getragen, sendet ein Laserscanner kurze Laserpulse in verschiedene Richtungen aus. Für jeden Puls wird gemessen, wie lange das Signal braucht, um durch die Atmosphäre zu laufen, und nach der Reflexion an einem Objekt wieder zurück. Mit der Lichtgeschwindigkeit lässt sich die Zeitdifferenz in die Entfernung zwischen Plattform und Objekt umrechnen. Globale Satellitennavigation (z.B. Galileo) wird genutzt, um die Position der Plattform zu bestimmen und mit der Kreiselnavigation kann die Winkelstellung der Plattform im 3D-Raum berechnet werden. Bringt man alle diese Daten zusammen, so lassen sich die Punkte der Reflexion der Laserstrahlen auf der Erdoberfläche berechnen. So entstehen „Punktwolken“, die unsere Umgebung mit 3D-Punkten überziehen. Typischerweise beträgt der Abstand zwischen den Punkten wenige cm bis dm, abhängig von Flughöhe, Messfrequenz des Laserscanners, etc.
Dieses Verfahren ist bereits im Einsatz, aber es treten immer wieder Probleme auf. PPP-MALS will sicherstellen, dass 1. die Berechnung effizienter erfolgt, 2. die Genauigkeit gesteigert wird - speziell so, dass Wiederholungsmessungen mit viel höherer Genauigkeit durchgeführt werden können als bisher - und 3. eine Referenz erstellt wird, mit der die Qualität neuer Verfahren zweifelsfrei nachgewiesen werden kann. Diese Referenz soll nachhaltig, also über die Projektlaufzeit hinaus, zur Verfügung stehen.
Wenn sich Wiederholungsmessungen zuverlässiger durchführen ließen, dann könnten selbst sehr kleine Signale der Umweltveränderung erfasst werden, z.B. Geländedeformationen als Folge der Tau-Zyklen des Permafrosts, oder Baumwuchs innerhalb einer Vegetationsperiode.
Der Schlüssel für die angestrebten Verbesserungen ist eine gemeinsame Verarbeitung aller Daten in einem einzigen Optimierungsschritt. Dies wurde bisher noch nicht versucht, da es 1. sehr komplex ist und 2. Expertise von vielen Seiten zusammenfließen muss. Bisher werden die Daten hingegen sequenziell verarbeitet: zuerst die Messungen der Satellitennavigation, dann erweitert um die Kreiselnavigation, und zuletzt ergänzt mit den Laserscanner-Messungen. So werden die Fehler von einem Schritt zum nächsten weitergereicht. Lässt sich dies erfolgreich in einem Schritt integrieren, so kontrollieren und stützen sich die Messungen gegenseitig, und die Bestimmung der Plattform-Position und der Punktwolke werden genauer.
Im Detail soll die Methode des Precise-Point-Positioning (PPP) für die Satellitennavigation, mit der inertialen Kreiselnavigation und mit den Laserscanner-Messungen in einem einzigen, gemeinsamen Optimierungsschritt verbunden werden. Dabei werden die Trajektorie der Plattform und die Verknüpfungen zwischen den Laserscanning-Beobachtungen von Objektflächen gleichzeitig bestimmt. Dies hat den zusätzlichen Vorteil, dass keine Bodenstationen für die Satellitennavigation betrieben werden müssen. Damit wird das Verfahren universeller einsetzbar.
