Forschung LiDAR Simulation für modernes Umweltmonitoring
Das Team um Prof. Bernhard Höfle geht einen großen Schritt in der Weiterentwicklung des LiDAR-basierten Umweltmonitorings. Die Wissenschaftler*innen nutzen animierte Szenen in LiDAR Simulationen und können so Bewegungseffekte berücksichtigen und Zeitserien simulieren. Dieser neue Ansatz wird als VLS-4D bezeichnet, das steht für Virtuelles Laserscanning von dynamischen 4D Szenen (3D + Zeit). In einem neuen Review Paper in der Zeitschrift „Methods in Ecology and Evolution“ wurde der aktuelle Stand zusammengefasst.
Mit dem Hauptanwendungsgebiet der Trainingsdatengenerierung können mit VLS-4D automatisierte KI-Methoden entwickelt werden, mit denen sich dynamische Umweltprozesse auf Basis von Punktwolken besser als bisher untersuchen lassen. Die Heidelberger Software HELIOS++, welche die 3DGeo Research Group gemeinsam mit dem Scientific Software Center entwickelt, ist ein Proof of Concept für VLS-4D. Als eine der ersten Forschungssoftwares unterstützt sie bereits dynamische Szenen für die Simulation von topographischem Laserscanning. In diesem Bereich sind weitere spannende Entwicklungen geplant.
Hintergrund: Laserscanning (auch LiDAR) wird im Forst- und Ökologiebereich zunehmend eingesetzt, um Vegetation und ihre Änderungen zu untersuchen. Die LiDAR Repräsentation der gemessenen Objekte, die 3D-Punktwolke, hängt aber neben den tatsächlichen Objekteigenschaften von vielen weiteren Faktoren ab, wie dem Sensormodell, den Scan-Einstellungen oder den atmosphärischen Bedingungen. Deshalb kann nicht direkt von Änderungen in der Punktwolke auf Änderungen der Vegetation geschlossen werden. Mit Simulationen können solche Effekte einzeln modelliert werden und LiDAR-Repräsentationen somit besser verstanden werden. Bisher haben solche Simulationen aber fast nur statische Szenen genutzt, die Einflüsse von Vegetationsbewegungen nicht berücksichtigen und keine Generierung von Zeitserien erlauben. VLS-4D ist daher eine notwendige Weiterentwicklung.