Von der Bildaufnahme bis zum Geländemodell: die wichtigsten Begriffe zur Vermessung aus der Luft.
Drohnenvermessung
Drohnenvermessung ist die Erfassung georeferenzierter
Daten mit unbemannten Luftfahrtsystemen (UAS). Aus Bildern oder Laserdaten entstehen Punktwolken, Orthophotos und Geländemodelle, mit denen sich Gelände, Oberflächen und Bauzustände flächenhaft dokumentieren lassen.
Sie ergänzt terrestrische Verfahren wie GNSS-Messung
und terrestrisches Laserscanning, vor allem auf großen oder schwer zugänglichen Flächen. Typische Einsätze sind Bestandsaufnahme, Massenberechnung und Baufortschritt. Erst der Anschluss an ein geodätisches Bezugssystem macht die Ergebnisse als Geodaten
nutzbar.
Die Drohnenbefliegung ist der Flug zur systematischen Datenerfassung. Sie umfasst Flugplanung, Flughöhe, Überlappung
und Flugroute sowie die Aufnahme selbst, mit dem Ziel, ein Projektgebiet vollständig und redundant zu erfassen.
Die Drohnenvermessung
schließt Auswertung und geodätische Einordnung ein, die Befliegung nur den Aufnahmevorgang. Bei Bildflügen bestimmen Längs- und Querüberdeckung die Auswertbarkeit, bei LiDAR-Einsätzen Fluggeschwindigkeit und Punktdichte.
Photogrammetrie ist ein bildbasiertes Messverfahren zur dreidimensionalen Rekonstruktion von Objekten und Geländeoberflächen. Aus überlappenden Luftbildern werden per Bündelblockausgleich und Bildkorrelation räumliche Koordinaten berechnet.
Sie liefert Orthophotos, Oberflächenmodelle ( DOM) und dichte Punktwolken. Voraussetzung sind ausreichende Bildüberdeckung und eine stabile Referenzierung, etwa über GNSS oder Ground Control Points. Erfasst wird die sichtbare Oberfläche samt Farbe, auf homogenen oder bewachsenen Flächen gelingt die Punktgenerierung schlechter. Anders als LiDAR
sieht sie nicht durch Vegetation.
LiDAR (Light Detection and Ranging) ist ein aktives, laserbasiertes Messverfahren zur dreidimensionalen Erfassung von Gelände und Objekten. Ein Sensor sendet Laserimpulse aus und misst die Laufzeit bis zur Reflexion; daraus ergeben sich Entfernungen und räumliche Koordinaten.
Aus der Luft entstehen dichte Punktwolken
mit hoher Genauigkeit. Weil pro Impuls mehrere Echos ausgewertet werden können, erreicht LiDAR auch unter Vegetation den Boden. Anders als die Photogrammetrie
hängt es kaum von Licht und Oberflächenkontrast ab. Danach folgt üblicherweise die Klassifikation
in Boden, Vegetation und Objekte.
Ein Orthophoto ist ein entzerrtes, maßstabsgetreues Luftbild in einem definierten Koordinatensystem. Perspektivische Verzerrungen und Geländeeinflüsse sind rechnerisch korrigiert, sodass sich das Bild als Kartengrundlage eignet.
Es entsteht aus der photogrammetrischen Auswertung
überlappender Einzelbilder, die Entzerrung stützt sich auf ein Gelände- oder Oberflächenmodell ( DGM / DOM). Längen und Flächen lassen sich direkt im Bild messen, sofern Georeferenzierung
und Genauigkeit
stimmen. Ein einfaches Luftbild ist dagegen nicht maßhaltig.
Digitale Geländemodelle sind raster- oder punktbasierte Darstellungen der Geländeoberfläche. Das DGM bildet die reine Erdoberfläche ohne aufstehende Objekte ab, das DOM (Oberflächenmodell) enthält zusätzlich Gebäude, Vegetation und andere Strukturen.
Abgeleitet werden beide aus Punktwolken
der Photogrammetrie
oder von LiDAR. Für das DGM müssen Bodenpunkte per Klassifikation
von Nicht-Bodenpunkten getrennt werden. Das DGM dient Volumenberechnungen im Erdbau, Geländeschnitten und Entwässerungsanalysen, das DOM Sichtbarkeits- und Verschattungsanalysen.
Bei Drohnendaten wird zwischen absoluter und relativer Genauigkeit unterschieden. Die absolute Genauigkeit beschreibt die Abweichung eines Punktes von seiner wahren Lage im übergeordneten Koordinatensystem. Sie zählt, wenn die Daten in Planungs- oder Katastergrundlagen eingepasst werden.
Die relative Genauigkeit meint die Maßhaltigkeit innerhalb des Datensatzes, also die Geometrie zwischen den Punkten. Sie zählt bei Volumenberechnungen und Deformationsvergleichen. Die absolute Genauigkeit wird meist über Ground Control Points
oder präzise GNSS- Referenzierung
verbessert. Ohne Passpunkte kann die relative Genauigkeit hoch sein, die absolute aber gering. Welche Anforderung gilt, hängt vom Projekt ab.
Ground Control Points (GCP) sind am Boden vermessene Passpunkte mit hochgenau bestimmten Koordinaten. Sie dienen der Georeferenzierung
und Qualitätskontrolle
von Luftbild- und LiDAR-Daten.
In der Photogrammetrie werden GCP in mehreren Bildern markiert und in die Ausgleichung
eingerechnet. Der Datensatz wird dadurch in das übergeordnete Koordinatensystem
eingepasst, systematische Verzerrungen sinken. Anzahl und Verteilung der Punkte beeinflussen das Ergebnis. Direkt georeferenzierende Systeme ( RTK/PPK) können den Aufwand senken, bei hohen Anforderungen sind GCP weiterhin üblich.
