Georeferenzierte Orthofotos und Punktwolken - Abschätzung Genaugigkeit und erf. Technik

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    • Georeferenzierte Orthofotos und Punktwolken - Abschätzung Genaugigkeit und erf. Technik

      Hallo Zusammen,

      seit einiger Zeit beschäftige ich mich verstärkt mit Drohnen und der Möglichkeit, die Technik im Arbeitsalltag zu nutzen um bisher zeitlich intensive Aufgaben zu vereinfachern.

      Konkret ist der vorgesehene Einsatzzweck, die Erstellung von Aufmaßen in der Bauüberwachung sowie in der Planung von Straßen zu vereinfachen.
      Hierbei soll keine traditonelle Vermessung ersetzt werden. Viel mehr geht es um sämtliche Bereiche, in denen bisher händische Messungen mit Messrad, Maßband und Zollstock vorgenommen werden. Grob geschätzt betrifft es Strecken von wenigen Hundert Metern bis zu wenigen Kilometern. Eine Genauigkeit von ca. 10 cm ist in der Lage ausreichend (genauer ist immer gut, aber der Aufwand steigt ja schnell exponentiell). Zum Beginn sollen insbesondere Orthofotos erstellt werden aber auch Punktwolken.

      Die prinzipielle Vorgehensweise für die Erstellung von Orthofotos ist mir bekannt, jetzt geht es um die Details.

      Bei der Suche nach der idealen Drohne stößt man aktuell zwangläufig auf die DJI Phantom RTK. Die Vorstellung keine Passpunkte zu benötigen ist verlockend, aber das wird ja auch hier im Forum ziemlich kontrovers diskutiert. Weiterhin wird nicht immer eine Internetverbindung verfügbar sein. Dies würde, wenn ich es richtig verstehe, die Variante mit Basisstation erfordern?
      Lohnt sich -aus eurer Sicht- der preisliche und zeitliche Aufwand gegenüber der herkömmlichen Variante ohne RTK Drohne?

      Wenn es doch in die Richtung herkömmliche Drohne und Passpunkte gehen sollte: Wie messt ihr eure Passpunkte ein? Systeme gibt es ja genug, aber was könnt ihr empfehlen? Mir fällt es schwer die erforderliche Genaugkeit des Systems abzuschätzen um so auch kostenmäßig keine unnötigen Sprünge zu machen. Die Verwendung von DGPS wird meines Erachtens nicht für die Genaugkeit reichen?

      Die Auswertung soll mit Agisoft Photoscan (neuerdings Metashape) erfolgen.



      Danke schon mal im Voraus für eure Hilfe und viele Grüße
      Andi

      P.S
      Die vermessungstechnischen traditionellen Techniken sind mir etwas bekannt. Bei den ganzen "modernen" Techniken wie RTK, PPK etc. bin ich noch ein ziemlicher Neuling und mitten in der Einarbeitung.

    • Vielen Dank für den Link flexim. Die Schriftenreihe ist generell ziemlich interessant, einige Fragen hab ich dennoch.

      Die Phantom 4 RKT scheint für die beschriebenen Zwecke die beste Wahl zu sein. Da eine Mobilfunkabdeckung nicht überall vorhanden sein wird, ist die zusätzliche Basisstation vermutlich nicht sinnvoll da der RTK Betrieb nicht immer möglich ist. In diesem Fall muss ich die Daten eh im Nachgang mittels PPK und entsprechender Software korrigieren. Die Software gibt es sowohl als Freeware oder (etwas benutzerfreundlicher) als kommerzielle Variante. Hab ich das soweit richtig verstanden?

      Nach dem lesen diverserer Berichte über die Genauigkeit der Phantom 4 RKT ohne Passpunkte, scheint mir die Genauigkeit für den vorgesehenen Einsatzfall selbst ohne Passpunkte komplett ausreichend. Siehst du das auch so?
      Auch wenn vermutlich im Sinne der Eigenkontrolle die Verwendung von 1-2 Passpunkten anzuraten wäre?

      Viele Grüße
      Andi

    • Die Basisstation ist für den RTK Betrieb (Korrekturdaten über Ntrip mit Sapos/axionet usw.) nicht nötig.
      Sie ist eigentlich genau für den Fall schlechter Internetverbindung gedacht, muss dann aber auf einem bekannten Punkt aufgestellt werden.
      Die Genauigkeit in der Lage beträgt ca. 2-3cm bei RTK oder PPK ohne Passpunkte. Für genaue Höhen besser einige dcm brauchst Du einen Passpunkt.
      Freeware für ppk würde ich abraten. Ich empfehle, da speziell auch auf den P4RTK abgestimmt:

      redcatch.at/redtoolbox/


      Ob Du den P4RTK für deine Zwecke überhaupt brauchst? Gleiche Ergebnisse erzielst du auch mit P4pro/Mavic pro usw.
      Für die genaue Messung der (dann nötigen) Passpunkte dann eine GPS Ausrüstung wie Emlid Reach 2.
      Ohne vertiefte Kenntnisse in Photogrammetrie und Vermessung, insbes. Koordinatensysteme/Höhenbezugssysteme/Transformation...wird es schwierig für dich.
      Um nicht möglicherweise nach viel Arbeit frustriert aufzugeben, empfehle ich dringend eine Schulung.

      Dieser Beitrag wurde bereits 1 mal editiert, zuletzt von flexim ()

    • Das Thema Schulung steht dann eh noch an. Aktuell geht es noch um das "ob" und "wie".

      Der Gedanke hinter dem P4RTK war, dass man sich mit der Drohne die Zeit für die Passpunkte inkl. einmessen spart und damit langfristig die Mehrkosten gegenüber normale Drohne + RTK Empfänger kompensiert.

      Oder gibt es noch weitere prinzipielle Unterschiede beider Vorgehensweisen?

    • Moin,


      bin sonst nur stiller Mitleser hier, habe mich aber mal angemeldet hier, nachdem ich deine Frage gesehen habe. Berufsbedingt habe ich als Vermesser mit Drohnenvermessung zu tun. Ich würde immer !!! mit Passpunkten und zusätzlichen Kontrollpunkten arbeiten. Zum einen erhöht das die Genauigkeit der Messung, zum anderen ist es eine Kontrolle deiner Daten/Auswertung.


      Die normale Vorgehensweise für eine Drohnenvermessung ist folgende:
      - temporäre Passpunkte mit Hilfe von Zieltafeln, oder gesprühten Messmarken (so verteilt, dass das zu vermessende Gebiet umringt ist, am besten noch Punkte innerhalb des Gebietes festlegen, die als Passpunkt oder Kontrollpunkt genutzt werden können.)
      - Aufmaß der Pass- und Kontrollpunkte (Klassisch mit Tachymeter, oder mittels GPS-Roverstab)
      - Befliegung des Gebietes mittels Drohne (wir nutzen auch die Phantom 4 RTK)
      - Auswertung der Daten im Büro (1. Auswertung der Fotos (PIX4D/kostenpflichtig), 2. Bearbeiten der Punktwolke (Bewuchs/Autos/Personen usw. entfernen (Cloud Compare/Freeware), 3. Weiterbearbeitung der Daten mittels Vermessungsprogramm (ITwoCivil / Card/1 usw.))
      - und falls du "schöne" Bilder erstellen möchtest empfehle ich QGIS(Freeware)

      Das ist der Ablauf, mal kurz zusammengefasst. Der Aufwand um an vernünftige Daten zu kommen ist also Recht hoch. Dein Ansatz zeitlich intensive Arbeiten zu vereinfachen kann mit einer Drohne nicht unbedingt immer erreicht werden. Die Berechnung der Daten kann selbst auf Hochleitungsrechnern mehrere Stunden dauern. Ich lade die Daten immer auf PIX4D abends hoch, damit die in der Cloud über Nacht berechnet werden können und man dann am nächsten mit den Daten weiterarbeiten kann.


      Falls du konkrete Fragen hast, einfach stellen.

      Gruß
      Frank

      Dieser Beitrag wurde bereits 1 mal editiert, zuletzt von frankteb ()

    • Gerade der Punkt der Kontrollsicherheit spricht enorm für die Verwendung von Passpunkten.

      Der Ablauf ist mir prinzipiell bekannt. Bei der Erstellung von Orthofotos reduziert sich der Aufwand der Auswertung meines Erachtens etwas im Vergleich zu Punktwolken.
      Die Berechnung der Daten wird auch über Nacht erfolgen.

      Wie lange benötigst du für die einzelnen Schritte grob geschätzt, ohne die Auswertung über Nacht, bei einem eher kleineren Projekt?
      Aus dem Bauch heraus hätte ich in Summe für eine Fläche von ungefähr 500 m x 20 m grob einen Arbeitstag kalkuliert. Damit würde sich das Thema Drohne mehr als genug rentieren.

    • So kleine Flächen habe ich bislang noch nicht mit Drohne vermessen. Beim letzten Projekt waren es etwa 20.000m².

      1. Passpunkte auslegen/ansprühen und aufmessen ca. 1 Std.
      2. Drohnenbefliegung ca. 1 Std. (2 Komplettbefliegungen mit jeweils anderem Kamerawinkel)
      3. Passpunkte wieder einsammeln ca. 0,5 Std.
      3. Einlesen Fotos und Zuordnung Passpunkte ca. 1 Std.
      4. Berechnung über PIX4D kann ich nur grob schätzen, da ich das immer in der Cloud mache. In der Größenordnung würde ich bei meinem Hochleistungslaptop ca. 2 Std. schätzen
      5. Weiterverarbeiten der Punktwolke in CloudCompare (Bewuchs usw. entfernen). Da ist der Aufwand abhängig von dem ganzen "Müll" den mann entfernen möchte, gibt da aber ein, zwei gute Filter die einem Helfen. Aber da braucht man auch schon mal schnell 1Std
      6. Weiterverarbeitung der Daten mit beliebigen anderen Programmen nach Bedarf

      Da sieht man, das man schnell 5-6 Stunden (also deinen kalkulierten Arbeitstag :) ) bei dieser Größe braucht, bis man seine Daten hat. Wenn die Gebiete kleiner sind (bei dir ja nur 1/20 der Beispielfläche), verringert sich der Zeitaufwand natürlich. Ich würde solch eine kleine Fläche immer mit klassischer Vermessung (GPS-Roverstab z.B. mit Sapos) aufmessen. Würde sagen, dafür bräuchte ich vielleicht 0,5 Std. zum messen und 0,5 Std. zum auswerten und DGM erstellen.

      Ein Orthofoto hast du allerdings schon nach der Bearbeitung mit PIX4D, wenn dir das dann reicht.


      Gruß
      Frank

    • Die Gebiete unterscheiden sich auch sehr stark. Das letzte Aufmaß lag bei geschätzten 30.0000 m² (und die Beispielfläche bei der Hälfte deiner Fläche ;) ).

      Den Vorteil der Orthofotos sehe ich insbesondere darin "alle" Punkte zu haben und auch die entsprechenden Einbauten/ Materialwechsel etc. direkt optisch zu sehen, was die Verarbeitung und die Arbeit mit den Daten erleichert. Der Zeitaufwand der klassischen Vermessung hängt auch stark von der Anzahl der Messpunkte ab. Um was für Flächen handelt es sich bei dir üblicherweise?
      Einen hohen Zeitfaktor stellt bei uns auch schnell schon das Ablaufen der Strecke da aufgrund der Länge dar.

      Warum verwendest du PIX4D? Hast du dich bewusst gegen Agisoft Metashape entschieden?

    • Hauptsächliche Anwendungsgebiete sind bei mir Urgeländevermessung / Endzustandaufmass. Dabei handelt es sich meistens um langgezogene Gebiete (Flußläufe, Dämme o.ä., also ähnlich wie bei euch). Gelegentlich auch Mietenaufmaße (Bewirtschaftung von mehreren Mieten auf einer größeren Fläche), Abgrabungs- und Auffüllbereiche.

      Orthofotos sind immer gut für den AG, weil die meisten sich dann besser etwas vorstellen können, wenn man sich z.B. in das Urgeländeaufmaß die aktuelle Planung anzeigen lässt. Für Bauleiter/Poliere sind Orthofotos auch interessant, da sie dort tlw. Massen selber ermitteln können (bei PIX4D kann z.B. ein Link mit dem Orthofoto verschickt werden, in dem dann mit einfachen Mitteln Strecken, Flächen und Massen usw. direkt online im Browser ermittelt werden können)

      Es ist natürlich immer ein wirtschaftliches abwägen, bei normalen Geländen ist die Abweichung (Genauigkeit) zwischen klassischer Vermessung (Generalierung des Geländes durch Bruchkanten usw.) und der Drohnenvermessung gar nicht so groß (würde mal >5% schätzen). Wobei der Zeitaufwandsvorteil je größer die Fläche ist, immer mehr in Richtung Drohne geht.

      PIX4D ist von meinem Arbeitgeber vorgeben (arbeite in einem etwas größeren Baukonzern). Kannte Metashape bislang gar nicht ?( .

      @andi: Bist du denn gelernter Vermesser? Bzw. in welchem Bereich möchtest du das anwenden?


      Gruß
      Frank

    • Ich bin in der Straßenplanung und Bauüberwachung aktiv. Die groben Grundlagen der Vermessung hab ich mal gelernt, leider nur die "alte Technik" mit Tachymeter Punkte einmessen, nivellieren etc aber weitestgehend alles noch analog.
      Hauptanwendungsfall soll wie oben beschrieben die Erstellung von Aufmaßen jeglicher Art sein, um den Aufwand von Feldaufmaßen und der nachträglichen Digitalisierung zu verringern.
      Die Themen Massen/Volumen Ermittlung, Punktwolken erzeugen, Luftaufnahmen erstellen etc. werden aber auch interessant und relevant werden.

      Gruß Andi

    • Innerstädtische Straßenplanung könnte ein bisschen kritisch (bzw. aufwendiger, bei der Wahl der Flugroute und Kameraausrichtung) sein, auf Grund der vielen Bebauung, außerhalb macht der Straßenbaubereich bei uns viel (Autobahnen usw.). Für Bauüberwachung/Baufortschritt kann eine Drohne nützlich sein.

      Das Auswerten und Interpretieren von Daten (z.B. Volumenermittlung) ist zum Teil schwieriger und komplexer, als es die Softwarehersteller einem erzählt. Da hilft es oft, einen Vermesser zu Rate zu ziehen, der sich mit so etwas auskennt. Viele Auftraggeber haben auch damit Probleme Daten/Aufmaße aus Punktwolken zu akzeptieren, da sie sich damit nicht auskennen bzw. technisch nicht in der Lage sind die Daten zu überprüfen.

      Habe auch die Erfahrung gemacht, das vermessungsfremde Leute oft nicht die richtigen Ergebnisse aus Orthofotos ermittelt haben, da ihnen einfach das entsprechende Wissen/Erfahrung dafür fehlt.


      Eine alte Vermesserweisheit besagt: "Wer viel misst, misst viel Mist.".


      Das trifft vor allen Dingen auf Punktwolken/Orthofotos usw. zu, da man dort eine riesige tlw. redundante Datenmenge hat und die noch verschiedene Fehlerfaktoren wie Bewuchs usw. enthalten kann.




      Gruß
      Frank

    • Andi. schrieb:

      Bei der Erstellung von Orthofotos reduziert sich der Aufwand der Auswertung meines Erachtens etwas im Vergleich zu Punktwolken.
      Für die Erstellung eines Orthofotos brauchst du ein Mesh oder besser DEM. Und dies kannst Du in der gewünschten Genauigkeit nur aus der "Dense Cloud" berechnen. Am der Punktwolke führt also kein Weg vorbei.
      Processing per Cloud Service (pix4d, altizure, dronedeply, Maps made easy etc.) hat wesentliche Nachteile. Du hast kaum Möglichkeiten, die Verarbeitungsparameter zu beeinflussen. Häufig ist es sehr hilfreich, z.B. Punkte mit hohem Reprojektionsfehler aus der Punktwolke zu entfernen oder "schlechte" Fotos, die von der Software für die Erstellung des Orthofotos verwendet wurden, auszutauschen.
      Viele andere manuelle Optimierungsoptionen stehen dir per Cloud nicht zur Verfügung.