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H. Böhm:
"Terrestrische Laserscanner zur Erfassung historischer Räume";
Supervisor: N. Pfeifer, P. Dorninger; Institut für Photogrammetrie und Fernerkundung, 2008.

The preservation of monuments and historical buildings has a long tradition in Austria. In order to maintain and study architectural monuments it is especially important to have an extensive documentation in the form of plans, which can be provided amongst others by means of detailed surveying. The major objective of the present work is to examine the applicability of terrestrial laserscanners for the survey of historical buildings. One of the so called White and Gold Rooms in Schönbrunn Palace serves as a test object for this investigation. The data acquisition was carried out by means of direct polar point measuring using a tachymeter and photogrammetric analysis of digital pictures on the one hand. On the other hand the room was scanned with two terrestrial laserscanners of different manufacturers. The geometry of the room, deduced from the individual measuring techniques is compared on the basis of the break lines, which are extracted from the different surveys. In case of tachymetry the break line defining points are measured directly. From the digital photographs the break line points are derived by photogrammetric triangulation. The modelling of break lines from the laserscanner data is accomplished using a method, which was already successfully applied for locating break lines in data from airborne laserscanning. After an adaptation of this method to the particular requirements of terrestrial laser scanning it is possible to extract break lines with different quality. The analysis of the break line differences shows the largest deviations for the step edge (>6cm).
However the step edge selected for comparison is composed of several decorative elements, preventing its definite determination. When comparing the results of one laserscanner with the break lines from tachymetry or photogrammetry large distances of 4-5cm arise at the intersections of walls and floor. The reason for these discrepancies is the ambiguous definition of these break lines. The best agreement of all techniques with distances of ~2cm occurs for the intersections of the wall surfaces and for the edges of the baseboard. Break lines and adjacent planes are well defined in these regions, therefore the break lines can be identified clearly. In general it can be stated that terrestrial laserscanners, in combination with the method applied in this work, are suitable for the surveying of historical premises, in particular if they exhibit well-defined structure lines.

Die Denkmalpflege hat in Österreich eine lange Tradition. Die Erhaltung und Erforschung von Baudenkmälern erfordert eine genaue Dokumentation in Form von Plangrundlagen, die unter anderem durch detaillierte Vermessung hergestellt werden können. Die vorliegende Arbeit beschäftigt sich mit der Frage ob terrestrische Laserscanner für die Erfassung historischer Räume nützlich sind. Die Problemstellung wird am Beispiel eines der so genannten Weißgoldzimmer von Schloß Schönbrunn untersucht. Die Datenerfassung erfolgte einerseits über direkte Polarpunktmessung mit einem Tachymeter und photogrammetrische Auswertung digitaler Aufnahmen. Andererseits wurde der Raum mit zwei terrestrischen Laserscannern unterschiedlicher Hersteller gescannt. Die aus den einzelnen Messverfahren abgeleitete Raumgeometrie wird anhand der, aus den aufgenommenen Daten extrahierten Kanten verglichen. Im Falle der Tachymetrie werden die kantendefinierenden Punkte direkt eingemessen.
Aus den Digitalphotos werden die Kantenpunkte mittels photogrammetrischer Bildauswertung gewonnen. Zur Kantenmodellierung aus Laserscannerdaten wird eine Methode angewendet, die beim Auffinden von Bruchkanten aus Airborne Laserscannerdaten schon erfolgreich eingesetzt wurde [Briese, 2004]. Nach einer Anpassung dieser Methode an die speziellen Erfordernisse des terrestrischen Laserscannings, können alle Kanten mit unterschiedlicher Güte abgeleitet werden. In der Gegenüberstellung der Kantenabstände treten die größten Differenzen bei der Sprungkante auf (>6cm). Die zum Vergleich ausgewählte Kante besteht allerdings aus mehreren Zierelementen, was ihre eindeutige Festlegung unmöglich machte. Bei der Gegenüberstellung eines Laserscanners mit Tachymetrie oder Photogrammetrie ergeben sich an den Boden/Wand Verschneidungen teilweise Abstände von 4-5cm. Die Ursache für diese großen Abweichungen liegt in der ungenauen Definition dieser Kanten. Die beste Übereinstimmung aller Verfahren mit Differenzen von ~2cm zeigt sich an den Wandverschneidungen und den Kanten der Sockelleiste. In diesen Bereichen sind Raumkanten und angrenzende Flächen gut definiert, daher sind die Kanten in den Messdaten eindeutig zu identifizieren. Es ist festzuhalten, dass terrestrische Laserscanner, in Kombination mit der hier angewandten Methode, für die Vermessung historischer Räumlichkeiten geeignet sind, insbesondere wenn diese klar definierte Strukturlinien aufweisen.