11.03.2022 –, Demosession
Das einfach zu bedienende QGIS Plugin für HELIOS++ verbindet die Vielseitigkeit des LiDAR-Simulators HELIOS++ mit der Nutzerfreundlichkeit des Geoinformationssystems QGIS. In dieser Demo-Session werden wir HELIOS++ sowie das Plugin und seine Funktionalitäten anschaulich vorstellen. Wir demonstrieren den gesamten Ablauf des virtuellen Laserscannings, von der Erstellung der Szene und Konfiguration der Aufnahmeparameter bis zur finalen Punktwolke.
HELIOS++ ist eine Open-Source-Software für die Simulation von Laserscanning, die in C++ implementiert ist. Sie bietet ein gutes Maß an Realismus trotz geringer Laufzeiten und niedriger Anforderungen an den Computer, und ist darüber hinaus einfach konfigurier- und bedienbar. Die Python-Anbindung („pyhelios“) ermöglicht die Konfiguration und Ausführung von HELIOS++ durch eine weit verbreitete Skriptsprache. Dadurch kann die Simulation direkt in einem Programmcode mit der Datenauswertung kombiniert werden. Zudem ermöglicht pyhelios die Anknüpfung an externe Software wie zum Beispiel Geoinformationssyteme und Software zur 3D Punktwolkenprozessierung.
Um HELIOS++ nutzerfreundlicher zu machen, haben wir ein QGIS Plugin entwickelt, das die Funktionalität der Software in eines der gängigsten GIS-Programme einbettet. Dieses QGIS Plugin, AEOS (der Name eines der Pferde, die den Sonnenwagen von HELIOS in der griechischen Mythologie ziehen), werden wir in dieser Demo Session bei der FOSSGIS 2022 vorstellen.
In der Session demonstrieren wir einen Workflow mit einigen LiDAR Simulationen, die die verschiedenen Einsatzmöglichkeiten der Implementierung von HELIOS++ in QGIS und die Vielseitigkeit von HELIOS++ beleuchten. Dabei werden sowohl terrestrische, als auch drohnengestützte und flugzeugbasierte Aufnahmen mit unterschiedlichen Sensoren simuliert.
Zunächst wird die Szene generiert, also ein 3D-Modell, das mit dem simulierten Sensor abgetastet werden soll. In QGIS wird hierfür ein Digitales Geländemodell (DGM) geladen, das durch Gebäudemodelle aus OSM-Daten zu einem 3D Modell einer Stadt ergänzt wird.
Die Stadt wird dann mit verschiedenen virtuellen Laserscanning-Aufnahmen (VLS; virtual laser scanning) erfasst, die direkt in QGIS konfiguriert, ausgeführt und visualisiert werden. Dabei sollen verschiedene Plattformen, von flugzeuggestütztem Laserscanning (ALS) bis zu mobilem Laserscanning (MLS), eingesetzt werden, die mit Sensoren unterschiedlicher Genauigkeiten und Auflösungen ausgestattet werden. Die resultierenden Punktwolken können direkt in QGIS als Layer geladen und verglichen werden.
Das untersuchte Szenario entspricht einer der vielen Anwendungsmöglichkeiten von HELIOS++. Hier wird eine Datenaufnahme simuliert, was zur Planung und Optimierung vor der tatsächlichen Durchführung dient. Die simulierten Daten können auf ihre Eignung zur Untersuchung bestimmter Fragestellungen geprüft werden, zum Beispiel hinsichtlich der räumlichen Abdeckung oder Auflösung, um geeignete Parameter für die echte Datenerfassung zu ermitteln und zu validieren.
Referenz:
Winiwarter, L., Esmorís Pena, A., Weiser, H., Anders, K., Martínez Sanchez, J., Searle, M., Höfle, B. (2021): Virtual laser scanning with HELIOS++: A novel take on ray tracing-based simulation of topographic 3D laser scanning. Remote Sensing of Environment, 112772, https://doi.org/10.1016/j.rse.2021.112772
Hannah Weiser ist Geographie Studentin (M.Sc.) an der Universität Heidelberg und Mitglied der 3DGeo Forschungsgruppe. Sie arbeitet mit terrestrischen, UAV-basierten und virtuellen (d.h. simulierten) Laserscanning-Daten, primär im Kontex Wald. Zudem ist sie an der Entwicklung der LiDAR-Simulationssoftware HELIOS++ beteiligt und pflegt insbesondere die Dokumentation, Code-Beispiele und ergänzende Utility Scripts.
Mark Searle ist Geographie Student (B.sc.) an der Universität Heidelberg und Mitglied der 3DGeo Forschungsgruppe. Er ist hauptsächlich an der Entwicklung von HELIOS++, einer Software zur Simulation von LiDAR Scans beteiligt. Zu seinen Tätigkeiten gehören das Schreiben von ergänzenden Python Skripten und die Hilfe bei der Verwaltung des Wikis. Seit neuestem entwicklet er außerdem das QGIS Plugin für HELIOS++, AEOS.