Erstellung eines rasterisierten Oberflächenmodells aus Laserscandaten von OpenNRW
Mit großer Freude haben wir der Veröffentlichung der Geobasisdaten unseres „Heimatbundeslandes“ Nordrhein-Westfalen entgegengefiebert. Wie es aus einer Pressemitteilung des Ministeriums für Inneres und Kommunales hervorgeht, verzeichnete das Open.NRW Portal schon zu Jahresbeginn eine bis dato unerreichte Anzahl an Zugriffen. Die dazugehörige Pressemitteilung finden Sie hier.
Selbstredend hat uns dieser neue Datenschatz dazu bewogen, auch selber Daten aus dem großen Angebot herunterzuladen, zu testen und verschiedene Berechnungen damit anzustellen. Ein Ergebnis ist die Erstellung eines rasterisierten Oberflächenmodells in 1m Auflösung, zu sehen im Screenshot am Beispiel des Kölner Zentrums.
Gemäß unseres Mottos „Freie Daten mit Freier Software“ wurden die Daten selbstredend ausschließlich mit Freier Software bearbeitet.
Die folgenden Schritte haben wir mittlerweile zu einer automatisierten Prozesskette verknüpft, der Nachvollziehbarkeit halber stellen wir hier aber die einzelnen Schritte nochmal detailliert dar.
Angefangen hat es mit der Datenbeschaffung. Dazu wurden von OpenNRW die Laserscan Rohdaten in xyz-Text Format (Punktwolke) der Stadt Köln sowie die entsprechenden 20 cm Luftbilder (Farborthophoto) heruntergeladen. Anschließend erfolgt der Schritt der Datenvorbereitung. Zunächst wurden ggf. vorhandene, aber überflüssige Leerzeichen in der 1. Spalte der Rohdaten gelöscht, anschließend die Laserscanrohdaten mittels der Open Source Software PDAL (http://www.pdal.io) in das offizielle Laserscanformat (*.LAS) bzw. komprimiert (*.LAZ) konvertiert. Alleine dieser Schritt führt zu einer Reduktion der Datenmenge gegenüber den komprimierten Rohdaten auf etwa 40%.
Die Dauer der Umwandlung für das gesamte Stadtgebiet Köln beträgt auf einem modernen Hochleistungsserver ca. 4 Stunden.
Mit dieser Gesamt-Köln LAZ-Datei ist es nun wiederum mit PDAL möglich einen Tile-Index der LAS-Daten zu erzeugen, der Tileindex ist gewissermaßen eine Vektor-Übersichtskarte der einzelnen Punktwolke-Dateien. Mit dieser Datei konnten die LAZ-Dateien des Stadtzentrums um den Dom identifiziert werden.
Im nächsten Schritt wurden PDAL diese einzelnen LAZ-Dateien zu einer Datei zusammengeführt, um dann über Anwendung von PDAL Farbfiltern für jeden der knapp 30 Mio Laserscanpunkte den RGB Wert des Orthophotos zuzuweisen.
Das Ergebnis ist eine LAZ-Datei mit farblich colorierten Laserscanpunkten, wie aus den Bildern unten ersichtlich. Die Bilder wurden als Screenshot mit „CloudCompare“ (http://cloudcompare.org), einer Open Source Software zum Betrachten und Prozessieren von Punktewolke-Daten erstellt.
Aus diesem kann mit GRASS GIS (https://grass.osgeo.org) nun z.B. ein rasterisiertes 1m Oberflächenmodell, wie im eingefärbten Bild zu sehen, erstellt werden. Dieses wurde pixelgenau zum DGM aus OpenNRW erstellt. Das Oberflächenmodell kann z.B. zur Berechnung von Schattenwurf, innerstädtischen Windkanälen, Solarpotential sowie Antennenpositionierung von Mobilfunkmasten verwendet werden.