Ein Leitfaden zum Extrahieren von Eisenbahnschienen aus Lidar-Daten

Die genaue Kartierung von Eisenbahnkorridoren ist für eine zuverlässige Instandhaltung, Strukturplanung und effektive Änderungserkennung unerlässlich. Mit den Werkzeugen von Global Mapper Pro für die Verarbeitung von Punktwolken, Geländevermessung und automatisierte Bruchkantenextraktion wird die Eisenbahnanalyse effizient und unkompliziert – unabhängig davon, ob Ihre Daten aus einer Drohnenvermessung oder einem vorhandenen digitalen Höhenmodell (DGM) stammen.

Um einen Workflow zur Extraktion von Schienen-Elementen auszuführen, benötigen Sie ein hochauflösendes DEM. Wenn Sie noch kein Geländemodell haben, können Sie eines aus einer Punktwolke generieren oder sogar eine Punktwolke aus mit einer Drohne aufgenommenen Bildern mit „Pixels to Points“ erstellen. Wenn Sie Ihren Photogrammetrie-Workflow aufbauen oder verfeinern möchten, sehen Sie sich unsere Selbstlernkurse und zusätzlichen Ressourcen an.

Wenn Sie von einer Punktwolke ausgehen, besteht der erste Schritt darin, mit dem Werkzeug "Höhenraster" (Elevation Grid) ein DGM zu erstellen. Bevor Sie mit dem Rasterisierungsprozess beginnen, ist es hilfreich, die Daten zuzuschneiden und zu klassifizieren, um die Verarbeitungszeit zu verkürzen und den Arbeitsablauf zu vereinfachen.

Da sich dieser Arbeitsablauf ausschließlich auf die Bahnstrecken konzentriert, können die umliegenden Bereiche entfernt werden. Um Ihre Daten zuzuschneiden, öffnen Sie das Digitizer-Werkzeugset und zeichnen Sie ein Flächenobjekt um die Gleise. Wählen Sie dann dieses neue Objekt aus und verwenden Sie das Werkzeug „Auf ausgewählte Bereiche zuschneiden“.

Wenn Sie die Daten nicht zuschneiden möchten, aber dennoch die Verarbeitung einschränken möchten, bieten viele in diesem Workflow verwendete Werkezeug eine Registerkarte „Grenzen“, über die Sie die Vorgänge auf einen definierten Bereich beschränken können.

Um eine Punktwolke weiter zu bereinigen, empfiehlt es sich, die Bodenpunkte zu klassifizieren, um unnötige Objekte wie Bäume, Gebäude oder Störsignale auszuschließen. Es ist wichtig, sicherzustellen, dass die Schienen als Boden markiert und nicht aus dem Klassifizierungsprozess ausgeschlossen werden.

Das Werkzeug „Bruchlinien generieren“ bietet drei Extraktionsmethoden, darunter Optionen zum Identifizieren der Kanten von ebenen Flächen oder Bereichen mit gleichmäßigen Neigungen. Bei dieser Eisenbahnanalyse liegt der Schwerpunkt auf: Bruchlinien an jeder Geländeunterbrechung finden (Find Breaklines at Any Surface Break). Diese Methode identifiziert Bruchlinien entlang von Krümmungsänderungen basierend auf dem ausgewählten Gittertyp. Im Dialogfeld „Bruchlinien-Einstellungen“:

1. Oberflächenrastertyp: Profil – Erzeugt Linien, die parallel zu den Schienen verlaufen.
2. Kantenerkennungsschwelle: ~500 – Legt fest, wie steil eine Neigung für die Extraktion sein muss. Wenn Sie den Schwellenwertregler weit nach rechts verschieben, können Sie die scharfen, fast vertikalen Kanten, die für Schienen charakteristisch sind, besser isolieren.
3. Edge Connect Threshold (Kantenschluss-Schwellenwert): <300 – Beeinflusst, wie das Werkzeug mit kleinen Unstimmigkeiten umgeht. Niedrigere Werte führen zu längeren, kontinuierlicheren Bruchlinien.

Wenn die extrahierten Schienenbruchlinien fragmentiert oder unvollständig erscheinen, versuchen Sie, ein Oberflächenraster zu erstellen, um Ihre Einstellungen zu testen und zu visualisieren. Der Arbeitsablauf für Bruchlinien basiert auf einem Oberflächenraster, das aus Ihren Höhendaten abgeleitet wird. Wenn Sie also direkt ein solches Raster erstellen, können Sie besser verstehen, wie sich die Rasterauflösung und die Methode auf die Ergebnisse auswirken.

Versuchen Sie, Raster mit unterschiedlichen Auflösungen zu erstellen – beispielsweise ein 1-Meter-Raster und dann ein 0,1-Meter-Raster – und vergleichen Sie die Ergebnisse. Sie sollten in der Lage sein, die Schienen in der schwarz-weißen Krümmungsanzeige deutlich zu erkennen. Wenn aufgrund der TV-ähnlichen Störbilder keine Elemente erkennbar sind, passen Sie Ihre Krümmungs- und Bruchlinienparameter an.

Überprüfen Sie abschließend, ob das zugrunde liegende Höhenraster eine ausreichende Auflösung aufweist, damit die Schienen als eindeutige Elemente dargestellt werden können. Ohne diese Detailgenauigkeit bleibt die Extraktion von Bruchlinien unzuverlässig.

Die Extraktion von Gleisbruchlinien aus Höhendaten ist eine leistungsstarke Methode zur Verbesserung der Genauigkeit bei der Gleisanalyse, der Wartungsplanung und der Änderungserkennung. Durch die Vorbereitung einer sauberen Punktwolke, die Erstellung eines hochauflösenden DEM und die Feinabstimmung der Bruchlinieneinstellungen können Sie Gleiselemente zuverlässig modellieren und extrahieren.

Global Mapper Pro optimiert jeden Schritt dieses Arbeitsablaufs und macht ihn zugänglich und zuverlässig, unabhängig davon, ob Sie mit Drohnenbildern, Lidar-Punktwolken oder vorhandenen Höhendaten arbeiten. Integrieren Sie Global Mapper Pro noch heute in Ihren Arbeitsablauf.