Kurzfassung
Verglichen mit anderen geodätischen Instrumenten sind Laserscanner erst seit relativ kurzer Zeit am Markt verfügbar. Und doch sind sie aus dem beruflichen Alltag vieler Vermessungsbüros kaum mehr wegzudenken. Ein erfahrener Vermessungsexperte einer großen österreichischen Baufirma meinte dazu vor kurzem: „Der heutige Vermesser muss im täglichen Arbeitsalltag vier Messinstrumente beherrschen: eine Totalstation, einen GNSS-Empfänger, einen (terrestrischen) Laserscanner (TLS) und eine Fotodrohne.“ Wie unterscheidet sich nun ein Laserscanner der ersten Generation (ab ca. 1998) von jener der vierten Generation (2022)? Zum einen haben sich die technischen Rahmenbedingungen geändert (von 11 kHz maximaler Messrate auf 2,2 MHz), Großprojekte werden in der Zwischenzeit anders geplant – Stichwort BIM (Building Information Modeling) – und das Laserscanning hat sich am Vermessungsmarkt breit durchgesetzt. Speziell im Bereich der Gebäudevermessung resultieren daraus von Anwenderseite her neue Anforderungen, denen ein Scanner der aktuellen Generation gerecht werden muss. Wie dem in der Praxis entsprochen werden kann, soll in diesem Bericht erläutert werden.

Abstract
Compared to other geodetic instruments, laser scanners have only been available on the market for a relatively short time. And yet they are an indispensable part of the everyday work of many surveying offices. An experienced surveyor from a large Austrian construction company recently commented, "Todays surveyor needs to use four measuring instruments in his daily work: a total station, a GNSS receiver, a (terrestrial) laser scanner (TLS) and a photo drone." So how does a first-generation laser scanner (from around 1998) differ from those of the fourth generation (2022)? On the one hand, the technical framework conditions have changed (from 11 kHz maximum measurement rate to 2.2 MHz), major projects are planned differently in the meantime – keyword BIM (Building Information Modeling) – and laser scanning has gained acceptance in the surveying market. Especially in the field of building surveying, new user requirements have arisen that a scanner of the current generation must meet. This report will explain how these requirements can be met in practice.

Kurzfassung
Im Rahmen des 2022 gestarteten, interdisziplinären, FWF-Projekts „Buddhist Architecture in Western Himalayas“ sollen bedeutende buddhistische Tempelstätten in einem abgelegenen Gebiet in Nepal (Upper Dolpo) für bauhistorische Analysen dokumentiert werden. Unsere Aufgabe ist es, die zum Teil über 4000 m Höhe liegenden Anlagen vor Ort geodätisch zu erfassen, was im Wesentlichen mit einem Laserscanner (Leica RTC360) erfolgte. Die erfassten Datensätze und davon abgeleiteten Modelle bilden eine wichtige Grundlage für die Architekturforschung mit der Untersuchung der Bauphasen, der historischen Entwicklung der Tempelanlagen und der Bewertung der strukturellen Integrität. In diesem Beitrag werden die Herausforderungen der geodätischen Felduntersuchungen, und die Weiterentwicklung von 3D-Datenverarbeitungsstrategien im Bereich des Kulturerbes diskutiert. Darüber hinaus werden 3D-Ansätze mit Virtual Reality zur Unterstützung der in der Bauforschung etablierten 2D-Analysemethoden getestet. Ebenso wurden erste Versuche zur Automatisierung der Punktwolkenverarbeitung bei nepalesischen Tempelanlagen mit standardmäßig verfügbaren technischen Möglichkeiten durchgeführt.

Abstract
In 2022 the interdisciplinary research project “Buddhist Architecture in Western Himalayas” has been established, with the aim to investigate and document significant temple sites in Upper Dolpo, a remote area in Nepal. Modern 3D laser scanning technology (Leica RTC360) has been used mainly for the geodetic measurements in heights of about 4000 m above sea level. The acquired datasets and derived geometric models are a major base for the upcoming architectural research and the investigations of the construction phases, the historical development of the temple sites and for the assessment of their structural integrity. This paper discusses the challenges of the geodetic field surveys and elaborates further development of 3D data processing strategies in the cultural heritage sector. Furthermore, 3D approaches with Virtual Reality have been tested to support the well-established 2D analysis methods. Also, first attempts on the automatization of point cloud processing of point of Nepalese temples have been carried out with state-of-the-art methods.

Kurzfassung
Geodätisches Monitoring spielt in der Instandhaltung von Infrastrukturbauwerken eine entscheidende Rolle. Wird ein Bauwerk infolge einer handnahen Prüfung als kritisch bewertet, wird in der Regel das Verformungsverhalten des Bauwerks überwacht. Stationäre Messungen mit Totalstationen sind der Stand der Technik, erweisen sich aber als zu zeit- und kostenintensiv für eine großflächige Anwendung. In diesem Artikel wird aufgezeigt, welchen Beitrag mobiles Laserscanning für die objektive Zustandsbewertung von Stützbauwerken liefern kann. Heute sind fahrzeuggebundene, mobile Laserscanning Systeme von verschiedenen Herstellern kommerziell erhältlich. Diese High-End Messsysteme ermöglichen es, Punktwolken im Vorbeifahren mit bis zu 100 km/h zu erfassen. Die produzierten Datenmengen sind enorm und erfordern daher weitest gehende Automatisierung in der Auswertung, um die Effizienz des gesamten Workflows zu gewährleisten. In mehrjähriger Forschungsarbeit wurden insgesamt acht Kampagnen mit vier verschiedenen Messsystemen zur Vermessung von 24 Stützbauwerken durchgeführt. Die Genauigkeit der Methode erwies sich als sehr stark abhängig von der Qualität der direkten Georeferenzierung. Im alpinen Raum wurden Schwankungen von 10 cm innerhalb von 200 m festgestellt. Durch Anwendung einer neuen Registrierungsmethode konnten Punktwolken auf besser als 1 cm in Deckung gebracht werden. Restfehler im Millimeterbereich sind auf die Aufnahmebedingungen und die Objektbeschaffenheit zurückzuführen. Die Methode aus rascher Datenaufnahme und intelligenter Auswertung zeigt vielversprechendes Potenzial für großflächiges Deformationsmonitoring. Sie eignet sich nicht als Ersatz für Totalstationsmessungen, sondern viel mehr zum Aufspüren von potenziell, geschädigten Bauwerken. Diese effiziente „Vorprüfung“ bietet das Potenzial neue Geschäftsfelder für die geodätische Community zu erschließen.

Abstract
Geodetic monitoring is a special measure in infrastructure maintece. In general, inspection engineers assess the structural condition visually and decide whether total stations measurements are necessary to observe the structural behavior. The established method proved accurate and reliable but too cost- and time expensive for a large-scale application. This article analyses the potential of mobile laser scanning for providing an objective data basis for safety and condition assessment of retaining walls. Mobile laser scanning is an emerging technology that enables rapid data collection with up to 100 km/h. Today, there are a number of commercial systems available from different manufacturers. Such systems gather data efficiently and produce large amounts of data. Hence, highly automated processing steps are essential to achieve overall efficiency of the method. In multiple years of research, 24 retaining walls were captured using four different systems in eight measurement campaigns. The quality of the point clouds depends heavily on the geo-referencing quality. In alpine settings, variations reach up to 10 cm within 200 m, producing deformed point clouds. A new registration method accounts for these time-variable errors and aligns two point clouds better than 1 cm under good conditions. The remaining error pattern depends on the acquisition geometry and on surface properties. While the method shows great potential for large-scale monitoring, it does not aim to replace geodetic monitoring with total stations. Its strength lies in identifying potentially damaged structures from the large pool of objects. This efficient pre-assessment method shows potential for opening a new business field for geodesists.

Kurzfassung
Mit dem Einzug des terrestrischen Laserscanners in die Ingenieurgeodäsie steht seit einigen Jahren ein vielversprechendes Messinstrument für die Durchführung von geodätischen Überwachungsmessungen zur Verfügung. Trotz des häufigen Einsatzes von terrestrischen Laserscannern im Rahmen von Überwachungsmessungen stellt die anschließende Auswertung der erfassten Daten, die punktwolkenbasierte Deformationsanalyse, immer noch eine Herausforderung dar. In diesem Beitrag wird ein raum-zeitliches Deformationsmodell vorgestellt, das eine Reihe von offenen Fragestellungen der punktwolkenbasierten Deformationsanalyse löst. Die Grundidee des entwickelten Ansatzes ist die Interpretation der Deformation als Realisierung eines raum-zeitlichen stochastischen Prozesses, womit die Modellierung des erfassten und sich deformierenden Objektes mit Hilfe dreier Anteile möglich wird: Ein deterministischer Trend repräsentiert das nicht-deformierte Objekt, ein stochastisches Signal beschreibt den lokal homogenen stochastischen Deformationsprozess und ein stochastisches Messrauschen berücksichtigt Unsicherheiten, die durch den Messprozess verursacht werden. Durch die stochastische Modellierung der Deformationen ist es nicht notwendig, Punktkorrespondenzen in unterschiedlichen Messepochen zu definieren. Ergebnis der durchgeführten Fläche-zu-Fläche-Vergleiche sind interpretierbare Verschiebungsvektoren.

Abstract
With the increased use of the terrestrial laser scanner in engineering geodesy, a promising measurement instrument for performing geodetic monitoring tasks has been available for several years. Despite the frequent use of terrestrial laser scanners in the context of monitoring tasks, the subsequent analysis of the acquired data, the point cloud-based deformation analysis, still poses a challenge. In this paper, a spatio-temporal deformation model that solves a number of open issues in point cloud-based deformation analysis is presented. The basic idea of the developed approach is to interpret the deformation as the realization of a spatio-temporal stochastic process, thus allowing for the modeling of the acquired object by means of three components. A deterministic trend represents the non-deformed object, a stochastic signal describes the locally homogeneous stochastic deformation process, and a stochastic measurement noise accounts for uncertainties caused by the measurement process. Due to the stochastic modeling of the deformations, it is not necessary to define point correspondences in different measurement epochs. The results of the surface-to-surface comparison conducted are interpretable displacement vectors.

Kurzfassung
Regelmäßige, vollständige und vor allem genaue Vermessungen historisch bedeutsamer Gebäude sind sowohl für laufende Erhaltungsmaßnahmen als auch für eine vollständige Langzeitdokumentation erstrebenswert. Klassische Methoden zur Erstellung von Bestandsplänen waren in der Regel zeitaufwendig und teuer. In den Jahren 2018/19 wurde der Wiener Stephansdom mit Hilfe eines 3D-Laserscanners innerhalb weniger Arbeitstage vollständig vermessen. Der vorliegende Beitrag beschreibt die Erfassung von mehr als tausend Scans und deren Verarbeitung zu einer präzisen und hochauflösenden 3D-Punktwolke. So ist es insbesondere für die Dombauhütte möglich geworden, jederzeit beliebige Ansichten und Schnitte des Gebäudes zu erstellen. Diese werden für die Bauanalyse, als Grundlage für die laufende Schadensdokumentation und für die Simulation historischer Bauzustände verwendet.

Abstract
Regular, complete, and - above all - accurate surveys of historically significant buildings are desirable both for ongoing conservation measures and for complete long-term documentation. Classical methods for the preparation of as-built plans were usually time-consuming and expensive. In 2018/19, the Vienna St. Stephens Cathedral was completely surveyed within a few working days with the help of a 3D laser scanner. This paper describes the acquisition of more than a thousand scans and their processing to a precise and high-resolution 3D point cloud. Now it is possible, especially for the cathedral building authority, to create any section and view of the building at any time. These are used for the building analysis, as a basis for the continuous damage documentation, and for the simulation of historical building conditions.

Kurzfassung
Für die Erfassung topographischer Information über größere Bereiche stehen praktisch zwei Messkonzepte zur Verfügung: Lidar (Light Detection And Ranging), auch unten dem Namen Laserscanning bekannt, misst direkt 3D und ist die jüngere Technologie und die 3D-Rekonstruktion aus Photographien, die auf bereits 150 Jahre Erfahrung zurückgreift. Beide Technologien entwickeln sich rasch weiter. Anhand der Gemeinsamkeiten und der Unterschiede der beiden Messkonzepte, untersucht auf dem Sensor-Niveau, wird gezeigt, wie sehr sich diese beiden Methoden ergänzen. Eine gemeinsame Prozessierung kann potentiell genauere, zuverlässigere und vollständigere Modelle unserer Umgebung liefern, die noch dazu effizienter erstellt werden können. Eine solche integrierte Verarbeitung ist aber nur für wenige Aufgaben entlang der Prozessierungskette von der Datenaufnahme bis zum 3D-Modell realisiert. Ein Ansatz zur gemeinsamen Orientierung wurde bereits vorgeschlagen und praktisch eingesetzt. Dieser Artikel soll die Komplementarität der beiden Sensoren stärker herausarbeiten und dazu beitragen die integrierte Aufnahme und Prozessierung von Lidar- und Photo-Aufnahmen als Standard etablieren.

Abstract
The differences between Lidar and photo observations are discussed on a sensor level. This highlights the similar and complimentary aspects of both data acquisition methods. A method for the integrated orientation of photo and Lidar observations is presented and its effectiveness is shown. It is argued that integrated acquisition and processing will become a standard for topographic data acquisition. The article is based on the research and experience of the photogrammetry group at Technische Universität Wien.

Kurzfassung
Full-Waveform-Laserscanning erlaubt es, sowohl geometrische wie auch radiometrische Information von Oberflächen in der gleichen räumlichen Auflösung zu erhalten, die noch dazu zeitgleich und vom selben Standpunkt erfasst wurden. Daher hat diese Datenerfassungsmethode innerhalb der letzten zehn Jahre eine wachsende Aufmerksamkeit in der 3D-Fernerkundung und verwandten Disziplinen erhalten. Diese radiometrische Information kann einerseits auf ein einzelnes Echo bezogen sein, oder andererseits auf die erfasste Oberfläche selbst, wie etwa der sogente Rückstreuquerschnitt. Echoparameter, welche meist durch eine Gauß’sche Zerlegung der Echowellenform bestimmt werden, sowie Oberflächeneigenschaften, die (geo-)physikalische Größen darstellen und daher unabhängig von den Parametern der Datenerfassung sind, werden zu den Zusatzattributen einer Laserscanning-3DPunktwolke gezählt. Der Rückstreuquerschnitt wird gewöhnlich durch eine Rückfaltung ermittelt, deren Resultat die Ableitung des Rückstreuquerschnitts nach der Zeit darstellt, also den differentiellen Rückstreuquerschnitt. Der Rückstreuquerschnitt wird daher durch anschließende Integration errechnet. Bisher fand der zeitliche Verlauf des differentiellen Rückstreuquerschnitts wenig Beachtung in der Literatur. In diesem Artikel wird die Ableitung zusätzlicher Oberflächenparameter auf Basis der statistischen Momente des differentiellen Rückstreuquerschnitts behandelt. Simulierte Beispiele sowie Beispieldatensätze aus ausgedehnten Laserscanning-Kampagnen im hochalpinen Gebiet zeigen das Potential dieses Ansatzes auf.

Abstract
Full-waveform laser scanning allows for retrieval of geometric and radiometric information in the same spatial resolution. Moreover, this two-fold information is recorded simultaneously and from the same point of view. This method has therefore gained increasing attention in 3D remote sensing and related fields. Such radiometric information can both be related to a single echo and to the scanned surface itself, i.e. by the backscatter cross-section. Echo parameters which are mostly determined by a Gaussian decomposition of the echo waveform as well as surface properties that are independent of the parameters of data acquisition, are regarded as additional attributes of a 3D laser scanning point cloud. The backscatter cross-section is commonly determined by a deconvolution. Its result is the derivative of the backscatter cross-section w.r.t. time. The backscatter cross-section is therefore determined by subsequent integration. So far, the differential backscatter cross-section has gained only little attention in literature. This article treats the derivation of additional surface parameters based on statistical moments of the differential backscatter cross-section. Simluated examples accompanied by real-world examples stemming from extended laser scanning campaigns in alpine environments illustrate the potential of this method.

Kurzfassung
Die Deformationsanalyse ist eines der klassischen Aufgabenfelder der Ingenieurgeodäsie. Mit der Entwicklung des Laserscanners haben sich neben der Datenerfassung auch die entsprechenden Auswertestrategien verändert: Anstelle von punktbasierten Ansätzen rücken flächenhafte Methoden immer mehr in den Fokus. Das Ziel des in diesem Paper vorgestellten Projektes ist die Entwicklung einer raumzeitlichen Kollokation, deren deterministischer Trend mit Hilfe von B-Spline-Flächen modelliert wird. Die Schätzung solcher Freiformflächen erfordert eine Parametrisierung der Beobachtungen. Aus diesem Grund wird mit dem sogenten Coons Patch eine Basisfläche definiert, auf die die erfasste Punktwolke projiziert wird. Für Punktwolken mit unregelmäßigen Punktdichten wird das Ausgleichungsergebnis durch das Einführen von Randbedingungen stabilisiert.

Abstract
Deformation analysis is one of the classical tasks in engineering geodesy. The development of the laser scanner has changed the respective data acquisition as well as the data analysis: Instead of point based approaches, areal ones move into focus. In this paper a project is presented which aims to develop a spatiotemporal continuous collocation. In order to model the deterministic trend, B-spline surfaces are used. The parameterization required for the estimation of such freeform surfaces is realized by projecting the acquired point cloud onto a based surface called Coons patch. In order to handle irregular point densities, boundary constraints are introduced.

Kurzfassung
In diesem Beitrag wird ein Überblick über gängige Erfassungsmethoden von 3D Informationen gegeben. Die Nützlichkeit derartiger 3D Informationen für die Forstwirtschaft wurde im letzten Jahrzehnt im Rahmen von wissenschaftlichen Studien und praktischen Anwendungsbeispielen im Alpinen Raum eindeutig dargestellt und belegt. Die aus der Differenz von Oberflächenmodellen und Geländemodellen berechnete normalisierte Kronenhöhe spielt dabei eine zentrale Rolle, da sich daraus direkt Baum- und Bestandeshöhen bestimmen lassen und weiterführend auch Informationen über Holzvorrat oder Biomasse durch Regressionsmodelle oder Strukturparameter mittels einer Analyse der vertikalen Punktverteilung ableiten lassen. Liegen multitemporale Daten wie zum Beispiel Oberflächenmodelle aus mehreren Zeitpunkten vor, so können Fragestellungen wie die Abschätzung der Nutzung aber auch des Zuwachses beantwortet werden. Ebenso eignen sich Airborne Laserscanning (ALS) Daten gemeinsam mit multispektralen Orthophotos für die Detektion von Forststraßen sowie deren geometrische Beschreibung. Die in diesem Beitrag beschriebenen Methoden und Beispiele wurden von der Forschungsgruppe Photogrammetrie des Departments für Geodäsie und Geoinformation der TU Wien, oftmals mit Partner aus der Wissenschaft und Praxis entwickelt und durchgeführt.

Abstract
This article gives an overview of state of the art 3D data acquisition systems (i.e. airborne laser scanning and digital aerial cameras) and the derivation of forestry related information from the derived 3D points clouds. The described examples are focusing on forest area delineation, growing stock and biomass estimation, forest growth assessment, forest road extraction as well as its changes. The shown examples are located in the Alpine space and discuss the possibilities and limitations of integrating these data sources into operational forestry applications.

Kurzfassung
Mit der zunehmenden Automatisierung der Datenerfassung mittels Laserscanning und Photogrammetrie werden hochaufgelöste und hochqualitative Punktwolken zur Verfügung gestellt. Deren Interpretation wird im folgenden Beitrag diskutiert. Mittels Grundrissinformation können Gebäudewände extrudiert und passende Dachformen vollautomatisch eingepasst werden (LoD2). Die Interpretation von Punktwolken für Gebäudefassaden ist mittels formalen Grammatiken durchzuführen (LoD3). Punktwolken in Gebäudeinnenräumen sind mittels der Hypothese "Manhattan-Geometrie" ebenso vollautomatisch zu rekonstruieren (LoD4). Erweiterungen der Fassadengrammatik hinsichtlich der Besonderheiten von Innenräumen belegen ebenso das Potenzial für automatische Ansätze, die derzeit weiter erforscht werden.

Abstract
Laser scanning and photogrammetry are delivering high density and high quality point clouds, in more or less automated processing pipelines. Their interpretation is dealt with in the following. Using building footprints corresponding walls are extruded and tied together with best-fit roof landscapes estimated from a sparse set of points (LoD2). The interpretation of point clouds for building façades can can be utilized using formal grammars (LoD3). Indoor point clouds - fulfilling the Manhattan geometry hypothesis - are reconstructed fully automatically using sweep algorithms for the walls, floors and ceilings. Extensions of formal grammars, so far used for façade reconstructions, allow also for automated prediction of 3D indoors elements, but this will be explored in near future.

Kurzfassung
Seit Jahren sind Laserscanner in der Landvermessung etabliert. Um sie auch für die Geländeerfassung und -überwachung im alpinen Raum effizient einsetzen zu können, sind vor allem hohe Reichweiten und Messraten erforderlich. Mit dem neu entwickelten terrestrischen Laserscanner RIEGL VZ-4000 steht nun erstmalig ein Messgerät zur Verfügung, das diese Kriterien erfüllt und dabei auch noch einen augensicheren Laser nutzt. Der Scanner weist eine Reichweite von vier Kilometer und eine Messrate von bis zu 147.000 Messungen pro Sekunde auf. Die Integration von GPS-Empfänger, Kompass und Neigungssensoren ermöglicht die Registrierung der Scandaten ohne den Einsatz künstlicher Zielmarken, was Planung und Durchführung von Feldeinsätzen signifikant erleichtert. Das Einfärben der erzeugten Punktwolke erfolgt mittels der eingebauten kalibrierten Kamera. Dieser Beitrag beschäftigt sich mit der zugrundeliegenden Messtechnik, wie der Digitalisierung der Echosignale und dem dadurch ermöglichten „Online Waveform Processing“. Dieses Verfahren bietet dem Anwender neben einer höheren Genauigkeit auch die Möglichkeit der Mehrzielfähigkeit, was die Durchdringung von Vegetation erlaubt. Weiters wird neben der kalibrierten Amplitude mit dem Reflexionsgrad eine entfernungsabhängige Eigenschaft der Zielobjekte bestimmt. Wir diskutieren das Potential von digitalisierenden Laserscannern für verschiedene Vermessungsaufgaben und geben einen Ausblick auf zukünftige Weiterentwicklungen dieser Geräteserie.

Abstract
Laser scanners have been well established in surveying applications since several years. For the realization of efficient surveying and monitoring missions in alpine regions long range instruments with high scanning rates are obligatory. With the new RIEGL VZ-4000 there is a laser scanner available fully satisfying these requirements using an eye safe laser. The scanner is capable of up to 4,000 m range and 147,000 measurements per second. On-board inclination sensors, integrated compass and GPS receiver with antenna allow for scan data registration without the use of artificial reflective targets, thus reducing the expense for field missions significantly. A built-in calibrated digital camera provides additional information required for true colour representation of the scandata. This article gives an insight into the applied state-of-the-art measuring technique, like echo digitization and online waveform processing, which result in an increased accuracy as well as an excellent multi target capability for high penetration of obstructions (e.g. vegetation). Furthermore additional attributes of the targets like calibrated amplitude and reflectance can be derived. We will discuss the potential of digitizing laser scanners for various surveying applications and provide an outlook to further developments such as measuring on snow and ice.

Kurzfassung
Der Einsatz von globalen Navigationssatellitensystemen (engl.: Global Navigation Satellite System – GNSS) für Positionierungsaufgaben führt zu Beobachtungen und resultierenden Positionen in Bezug zu einem globalen Koordinatenrahmen. In der Praxis sind oftmals Koordinaten und Höhen im lokalen österreichischen Koordinatenrahmen MGI gefordert. Für hohe Genauigkeitsanforderungen lässt sich diese Aufgabe nicht mit einem einzelnen für ganz Österreich gültigen Parametersatz für eine räumliche Ähnlichkeitstransformation (7-Parameter) lösen. Daher werden in der Praxis typischerweise lokale Transformationsparametersätze eingesetzt. Bei großen Projektgebieten und entsprechend hohen Genauigkeitsanforderungen kann die Anwendung eines einzelnen lokalen Parametersatzes jedoch nicht ausreichend sein. Dieser Fall tritt z.B. bei der großflächigen Erfassung von Airborne Laserscanning (ALS) Daten auf. Um eine Aneiderreihung von Transformationsparametersätzen und die damit auftretenden Unstetigkeitsstellen an den Transformationsgrenzen zu vermeiden steht für die Lagetransformation von ETRS89 nach Gauß-Krüger (MGI) ein österreichweites Transformationsgitter (GIS-Grid basierend auf der ntv2-Definition) zur Verfügung. Im Rahmen dieser Publikation wird nun ein weiteres österreichweites Transformationsgitter (Höhen-Grid) für die Transformation der Höhenkomponente vorgestellt. Nach einer Zusammenfassung der unterschiedlichen für Österreich relevanten Höhensysteme wird im Rahmen dieses Artikels auf die praktische Realisierung der Bezugssysteme in Österreich eingegangen. Anschließend wird die Ableitung der Höhen-Transformationsfläche (Höhen-Grid) beschrieben. Neben dem Höhen-Grid aus Nivellement und Schweremessungen wird auch noch auf ein Alternativmodell (abgeleitet aus GNSS-Beobachtungen) eingegangen. Weiters werden die Lage-und Höhen-Transformationsergebnisse für einige Testbereiche vorgestellt und diskutiert. Es wird außerdem auf die für die Praxis relevanten Korrekturwerte zwischen Transformationsergebnissen, basierend auf dem Höhen-Grid und der Gebrauchshöhe der Triangulierungspunkte, eingegangen. Eine abschließende Zusammenfassung beinhaltet Hinweise und Empfehlungen für die praktische Anwendung.

Abstract
The application of global navigation satellite systems (GNSS) leads to observations and resulting positions in res­pect to a global coordinate frame. However, within practical tasks coordinates in the local Austrian coordinate frame MGI are often essential. For applications with a high accuracy demand the application of one countrywide set of 7 parameters for a spatial similarity transformation between the global and local Austrian coordinate frame is not suf­.cient.Therefore, there is a need to use a local set of transformation parameters within practical applications of high accuracy demand. For big project areas and high accuracy requirements the application of one parameter set might not be suf.cient. The large area acquisition of Airborne Laser Scanning (ALS) data is one example for an insuf.ci­ent solution based on just one transformation parameter set. In order to avoid the need for a sequence of spatially separated transformation parameter sets and the resulting discontinuities on the transformation boundaries a coun­trywide transformation grid (GIS-grid based on the ntv2 format de.nition) that allows the planar transformation from ETRS89 to the Austrian Gauß-Krüger (MGI) coordinate frame is available for the whole country of Austria. Within this paper a further transformation grid (Height-grid) for the transformation of the height component is introduced. After a short summary about the relevant Austrian height systems this article presents an overview about the practical realisation of the Austrian co-ordinate frames. Subsequently, the determination of the Austrian Height-grid based on levelling and gravity measurements is introduced. Next to the Height-grid an alternative model based on GNSS observations is discussed. Furthermore, practical planar and height transformation results based on the transformation grids are presented and analysed. A separate section focuses on correction values between the transformation results based on the Height-grid and the conventional heights in Austria (heights in use) listed in the point descriptions of the Austrian triangulation points. A .nal summary provides details and recommendations for the practical application of the transformation grids.

Kurzfassung
Zur Erfassung topographischer Daten haben sich Laserscanning basierte Methoden etabliert. Für großflächige bzw. landesweite Messkampagnen eignen sich flugzeug- bzw. helikoptergestützte Plattformen (ALS), zur kleinräumigen Erfassung kommen häufig sogente Terrestrische Laserscanner (TLS) zum Einsatz. Abhängig vom Gerätetyp und dem verwendeten Messprinzip können mehr als eine Million Punkte pro Sekunde erfasst werden. Dem damit offenkundig verbundenen Nutzen einer äußerst dichten und genauen Erfassung des Geländes stehen aber auch meist enorme Datenmengen gegenüber. Dies stellt den Anwender derartiger Daten häufig vor nahezu unüberwindbare Probleme. Daher werden im Allgemeinen aus den Rohdaten (Punktwolken) abgeleitete Produkte zur Verfügung gestellt. Im Bereich der Topographiemodellierung finden häufig digitale Geländemodelle Verwendung. Diese können mit Hilfe robuster Filtermethoden aus den Originalpunkten abgeleitet werden. Dieser Beitrag demonstriert die Anwendung einer punktwolken-basierten Segmentierungsmethode zur Reduktion der zu verarbeitenden Daten für weiterführende, geomorphologische Geländeanalysen. Dabei wird das erfasste Gelände auf Basis der Rohdaten in ebene Flächen unterteilt. So kann eine Datenreduktion um den Faktor 3.000 erzielt werden, ohne signifikante Einbußen in Bezug auf die Detailliertheit der Geländebeschreibung hinnehmen zu müssen. Die Anwendung dieses Ansatzes wird an Hand einer Serie von ALS und TLS Aufnahmen der Hangrutschung in Doren, Vorarlberg, demonstriert. Mit Hilfe zusätzlich erfasster geologischer Geländemessungen konnte gezeigt werden, dass geomorphologische Hauptrichtungen auch in den stark reduzierten Laserscanning Daten erfolgreich bestimmt werden können.

Abstract
Laser scanning has proven to be an adequate tool for the acquisition of topographic data. For large scale or even country-wide campaigns, airborne platforms (ALS) are suited, while for small areas, terrestrial laser scanners (TLS) are commonly used. According to the instrument type and the measurement principle applied, more than one million points may be acquired per second. This allows for dense and accurate acquisition of the topography. Unfortunately, the amount of data becomes a considerable challenge for the user of such data. Therefore, often products derived from the original point clouds are provided. For topographic modeling, digital terrain models are commonly used. Such models may be derived by means of robust filtering strategies for separating ground surface points from others representing, for example, vegetation, buildings, etc. Within this contribution, the application of a point-based segmentation algorithm for reducing the amount of data for the purpose of subsequent geomorphological topography analysis is presented. For this, the raw point data is subdivided into planar faces, allowing reducing the amount of data by a factor of up to 3,000 without a significant reduction in the level of detail of the terrain representation. The application of this approach is proven on a series of ALS and TLS data sets acquired at the landslide in Doren, Vorarlberg. By means of additionally recorded geological in-situ measurements it could be demonstrated that geomorphological primary directions can be properly determined within the reduced laser scanning data.

Kurzfassung
Ausgehend von kartographiehistorischen Darlegungen und wissenschaftstheoretischen Überlegungen wird versucht, anhand einiger Beispiele den integrativen Charakter der Geodatenvisualisierung zu beleuchten. Dabei spielen Datenerfassung, -prozessierung und -analyse ebenso eine Rolle wie eine optimierte nutzergerechte Darstellung. Die vorgestellten Anwendungsprojekte reichen von TLS-basierten unterirdischen 3D-Kartierungen in den Alpen bis zu multitemporalen dreidimensionalen Auswertungen von satellitenbasierten Gletscheraufnahmen für die Hochgebirge Zentralasiens.

Abstract
Taking statements about the early history of cartography and epistemological reflections as an outset, the author tries to illuminate the integrative character of geodata visualization giving some exemplary cases. They show the role of data acquisition, data processing and data analysis and, first of all, a user-friendly visualisation. The presented application projects reach from TLS-based subterraneous 3D mapping in the Alps to multitemporal three-dimensional analyses of spaceborne glacier imagery for the high-mountain ranges of Central Asia.

Kurzfassung
Die Bewertung von Biodiversität zur Dokumentation des Gesundheitszustandes von Ökosystemen wird von der Europäischen Union durch die Fauna-Flora-Habitat (FFH) Direktive vorgeschrieben. Moderne Fernerkundungsmethoden, welche von traditionellen terrestrischen Feldaufnahmen unterstützt werden, bieten Möglichkeiten für effiziente regelmäßige Datenerfassungszyklen. Das flugzeuggetragene Laserscanning (airborne laser scanning, ALS), welches oft auch als LiDAR (light detection and ranging) bezeichnet wird, bietet einen wesentlichen Vorteil gegenüber bildgebenden Systemen. Die Laserstrahlen können durch kleine Öffnungen in der Belaubung dringen und ermöglichen so eine Einsicht unter die Baumkronen und in die vertikale Struktur der Waldvegetation. Die Topographie im Wald sowie die räumliche Verteilung des Bewuchses werden von Biologen und Landschaftsökologen als wertvolle stellvertretende Kenngrößen für die Abschätzung der Biodiversität angesehen. Da ALS typischerweise hohe Punktdichten und gute Durchdringungsraten aufweist, können verschiedene Biodiversitätsindikatoren direkt und zuverlässig aus der Luft erfasst werden. Im folgenden Text wird diskutiert, wie biodiversitäts-relevante Indikatoren aus den FWF-ALS Daten abgeleitet werden können. Solche Indikatoren können Eigenschaften des Geländes sein, wie zum Beispiel Krümmung oder Rauigkeit, oder aber auch Vegetationseigenschaften wie Höhe und Schichtigkeit des Waldes, vorherrschende Baumart oder die Position von umgefallenen Bäumen.

Abstract
Assessment of biodiversity is prescribed by the European Union Fauna-Flora-Habitat directive in order to document the health of ecosystems. Remote sensing supported by terrestrial field sampling potentially provides efficient means for a regular monitoring cycle. Airborne laser scanning (ALS), also referred to as airborne LiDAR, is especially promising because of its ability to penetrate through gaps in the foliage and provide insight in the forest vegetation layer structure. Knowledge of the topography and the spatial distribution of the plant cover are considered an invaluable proxy for the estimation of biodiversity indicators. As ALS typically provides high point densities and good penetration rates, various biodiversity indicators can be estimated directly and reliably from these measurements. In this paper it is demonstrated how data collected with ALS, especially with FWF-ALS, can be used to derive quantities relevant for biodiversity assessment. These can be terrain surface features like roughness, as well as vegetation parameters like height, predomit tree type, location of fallen trees or forest layer structure.

Kurzfassung
Seit 2007 untersucht der FWF-Spezialforschungsbereich HiMAT – History of Mining Activities in Tyrol – der Universität Innsbruck den Einfluss des Bergbaues im alpinen Raum und die dadurch entstehenden substantiellen Veränderungen für Kultur und Umwelt. An der Erforschung der Bergbaugeschichte sind zwölf Universitätsinstitute aus verschiedenen Fachbereichen der Geistes-, Natur- und Ingenieurswissenschaften, sowie internationale Experten der Universitäten Basel, Frankfurt, Tübingen und dem Deutschen Bergbau-Museum Bochum beteiligt. Das Großprojekt ist auf zehn Jahre konzipiert und wird u.a. vom österreichischen Fonds zur Förderung wissenschaftlicher Forschung (FWF) sowie den Bundesländern Tirol, Salzburg und Vorarlberg sowie der Autonomen Provinz Bozen-Südtirol gefördert [1]. Die Vermessung ist ein unerlässlicher Begleiter jeder archäologischen Grabung. Die interdisziplinäre Zusammenarbeit der Archäologen und Vermessungsingenieure des SFB HiMAT versucht bewährte Methoden mit neuen Techniken der Dokumentation zu ergänzen und somit den Arbeitsablauf effizienter zu gestalten. Die berührungslose und zerstörungsfreie Datenerfassung sensibler und komplizierter Objekte ist nicht der einzige Vorteil einer dreidimensionalen und flächendeckenden Aufnahme mittels eines Laserscanners. Durch die hohe Auflösung und schnelle Datenverarbeitung moderner Geräte ist eine exakte 3D-Dokumentation mit einer hochauflösenden Texturierung realisierbar. Die Anzahl an exakt vermessenen Details erhöht sich im Vergleich zu herkömmlichen Verfahren beträchtlich. Das Einsatzgebiet derartige Vermessungsgeräte ist z.B. in der Staudammüberwachung oder der Qualitätssicherung im Flugzeug- und Maschinenbau. Weitere Anwendungen mit hohem Potential finden sich aber zunehmend auch in der Archäologie und im Denkmalschutz.

Abstract
In early 2007 the special research program HiMAT – History of Mining Activities in Tyrol – was established at the University of Innsbruck. The aim of this international research is the analysis of the impact of mining activities on the environment and human society. Under the broad auspices of the research program, 12 university institutes and international experts from the Universities of Basel, Frankfurt, Tübingen and as well as the Deutschen Bergbau- Museum in Bochum, participate in a total of 14 subprojects. The project with a duration of then years is generously supported by the Austrian Science Fund as well as by the province governments of Tyrol, South Tyrol, Vorarlberg, Salzburg and the Autonomous Province of Bolzano-South Tyrol, Italy. [1]. Surveying is an important partner for every archaeological excavation.The advantage of a laser scanner is the three dimensional and comprehensive recording and the non destructive way of acquiring geometric data of sensitive and complex objects. The high resolution of modern equipment allows an accurate spatial documentation with a corresponding texturing. In comparison to conventional methods, the quantity of exact surveyed details could be increased at the same time. The typical use for these measurement systems is e.g. monitoring of dams or quality control of aircrafts and engine construction. But increasingly it is also used for archaeology and cultural heritage various applications.

Kurzfassung
Airborne Laser Scanning (ALS), auch bekannt als LiDAR (Light Detection And Ranging), liefert Daten der Erdoberfläche in einer hohen Genauigkeit und Punktdichte. Seit den 1990er Jahren entwickelte sich ALS zum Standardverfahren zur Erfassung von Objekten sowie deren Veränderungen, wie beispielsweise Gebäuden, Vegetation oder Straßen. Für Anwendungen in der Hydrologie oder der Geomorphologie wird die Lage der Wasseroberfläche benötigt, die zur Überwachungvon Braided-River-Strukturen, der Überflutungskartierung oderfür die Berechnung von Erosionsraten vonFlüssen herangezogen werden kann.In diesemArtikel wird eine auf der 3D Punktwolke basierende Methode vorgestellt, mit der es möglich ist anhand der geometrischen und radiometrischen Informationen der ALS Daten mit Hilfe von fehlenden Punkten(dropouts), Wasserpunkte zu identifizieren und diese zu klassifizieren. Diese Klassifikationsergebnisse können herangezogen werden um Wasserflächen zu kartieren, bestehende Filteralgorithmen zur Geländemodellerstellung zu verbessern oder um Wasserpunkte aus der Punktwolke zu entfernen und diese durch berechnete Flusssohlenpunkte zu ersetzen. Die Methode bestehtauseiner schwellenwertbasierten Klassifikation der Höheninformation und der Radiometriedaten der 3D Punktwolke. Die Methode ist in fünf Hauptschritte aufgeteilt. Als erstes werden die Radiometriedaten (Amplituden) korrigiert, um diese von atmosphärischen und geometrischen Einflüssen zu bereinigen. Anschließend werden diese korrigierten Amplituden verschiedener ALS-Flüge zueider radiometrisch angepasst, um die Vergleichbarkeit der Datensätze herzustellen. Der zweite Schritt ist die Modellierung von dropouts, welche für die AbleitungvonWasserflächen essentiell sind. Als drittes und viertes wird die Standardabweichung der Höhenwerte und das Amplitudendichteverhältnis für jede Reflexion und jeden dropout berechnet. Diese werden bei Schritt fünf zur UnterscheidungvonWasser-und Nicht-Wasserpunkten herangezogen. Zur Ableitung der Schwellenwerte für die Klassifikation wird ein terrestrisches Orthophoto und mit dGPS gemessene Linien verwendet, welche zeitgleich zur ALS Kampagne erhoben wurden. Ein wichtiger Schritt dieser Methode ist das Einbeziehen der berechneten dropouts in die Klassifikation, durch die eine Unterscheidung von Wasser und Nicht-Wasserpunkten ermöglicht wird. Mit der vorgestellten Methode ist auch eine Ableitung von vegetationsüberdeckten Wasserflächen möglich, was bei Sensoren die Vegetation nicht penetrieren können nicht möglich ist. Die Genauigkeit der Klassifikation liegt bei ca. 95% richtig klassifizierten Wasserpunkten. Durch die Korrektur und die Anpassung der Amplitudenwerte wird eine Berechnung der Flusslaufveränderung zwischen den verschiedenen Flügen ermöglicht.

Abstract
Airborne laser scanning (ALS), also referred to as airborne LiDAR (Light Detection And Ranging), provides highly accurate measurements of the Earth surface. In the last twenty years, ALS has been established as a standard technique for delineating objects (e.g. buildings, trees, roads) and mapping changes. Studies on hydrology or geomorphology such as monitoring of braided river structures, calculation of erosion and accumulation potential in watercourses, or floodplain mapping require all the precise location of the water surface. This paper shows a 3D point cloud based method, which allows an automaticwater surface classificationby using geometric and radiometric ALS information and the location of modeled lost reflections, which are called laser shot dropouts. The classification result can be used to map the watercourse, to improve DTM filtering routines or to replace water points with river bed heights for hydraulic modeling etc. The method reliesonathreshold based classificationusing geometryand radiometricinformationofthe3Dpoint cloud. The method is divided into five major steps. First, we correct the amplitude values by reducing the atmospheric and geometric influencestothe laser shots.Aradiometric adjustment was appliedtothe amplitudevaluesofthe data sets, which allows multi-temporal analysisof the amplitudevalues. The second stepis the interpolationof the coordinatesof the laser shot dropouts, which are the most important input to delineate water surfaces. In step three and four the two attributes(standard deviation of height values and the amplitude density ratio value) are calculated at a fixed distance to each reflection and dropout. These are used in step five to distinguish water and dry land points. The exploration of the attributes for the classification and the evaluation of the classification results are done by comparing the results to a terrestrial orthophoto mosaic an dGPS measurements, which were taken simultaneously to the ALS campaign. One of the major tasks is the use of modeled laser shot dropouts within a threshold based classification method to distinguish water and non-water echoes. The method is also suited to detect water under riverine vegetation, which is problematic by using data from sensors, that are notable to penetrate vegetation. The classification accuracy is about 95%. The achieved amplitude correction and the radiometric adjustment make the data sets comparable and allow to calculate changes in the channel flow paths within the different flights.