Grundlagen der Drohnenvermessung
Zentrale Fachbegriffe zur Datenerfassung aus der Luft und deren geodätische Einordnung für Vermessungs- und Planungsprozesse.
Die Inhalte dieses Glossars dienen der allgemeinen fachlichen Einordnung und stellen keine individuelle Beratung oder projektbezogene Planung dar.
Grundlagen der Drohnenvermessung
Drohnenvermessung
Die Drohnenvermessung bezeichnet die Erfassung georeferenzierter Daten mittels unbemannter Luftfahrtsysteme (UAS) zur Ableitung vermessungstechnischer Produkte. Sie wird eingesetzt, um topografische Informationen, Oberflächenstrukturen oder Bauzustände flächenhaft zu dokumentieren. Grundlage sind bild- oder lasersensorbasierte Messverfahren, deren Ergebnisse in Form von Punktwolken, Orthophotos oder digitalen Geländemodellen weiterverarbeitet werden.
Im fachlichen Kontext ist die Drohnenvermessung der Ingenieurvermessung und der topografischen Geländeaufnahme zuzuordnen. Sie ergänzt terrestrische Verfahren wie GNSS-Messungen oder terrestrisches Laserscanning, insbesondere bei größeren oder schwer zugänglichen Flächen. Entscheidend ist die Einbindung in ein geodätisches Bezugssystem, um belastbare und anschlussfähige Geodaten zu erzeugen.
In der Praxis spielt die Drohnenvermessung eine Rolle bei Bestandsaufnahmen, Massenberechnungen, Baufortschrittsdokumentationen oder der Vorbereitung von Planungsgrundlagen. Sie ist nicht als eigenständige Disziplin zu verstehen, sondern als Datenerfassungsmethode innerhalb bestehender vermessungstechnischer Prozesse.
Drohnenbefliegung
Die Drohnenbefliegung beschreibt den operativen Flug einer Drohne zur systematischen Datenerfassung. Sie umfasst die Flugplanung, die Definition von Flughöhen, Überlappungen und Flugrouten sowie die Durchführung der Aufnahme selbst. Ziel ist die vollständige und redundante Erfassung eines definierten Projektgebiets.
Im Unterschied zur Drohnenvermessung bezeichnet die Drohnenbefliegung primär den Aufnahmevorgang, nicht die anschließende Auswertung oder geodätische Einordnung. Sie ist damit ein Teilschritt innerhalb eines vermessungstechnischen Workflows.
Für Vermessungs- und Ingenieurbüros ist die präzise Planung der Befliegung entscheidend für die spätere Datenqualität. Parameter wie Längs- und Querüberdeckung bei photogrammetrischen Missionen oder Fluggeschwindigkeit und Punktdichte bei LiDAR-Einsätzen beeinflussen die geometrische Auflösung und Auswertbarkeit der Daten. Eine strukturierte Befliegung bildet die Grundlage für reproduzierbare Ergebnisse und belastbare Geodatenprodukte.
Photogrammetrie
Photogrammetrie ist ein bildbasiertes Messverfahren zur dreidimensionalen Rekonstruktion von Objekten und Geländeoberflächen. Sie basiert auf der Auswertung überlappender Luftbilder, aus denen mittels Bündelblockausgleich und Bildkorrelation räumliche Koordinaten berechnet werden.
In der Drohnenvermessung wird die Photogrammetrie vor allem zur Erstellung von Orthophotos, digitalen Oberflächenmodellen (DOM) und dichten Punktwolken eingesetzt. Voraussetzung ist eine ausreichende Bildüberdeckung sowie eine stabile geodätische Referenzierung, etwa über GNSS-Daten oder Ground Control Points.
In der Praxis eignet sich die Photogrammetrie insbesondere für visuell strukturierte Oberflächen mit ausreichendem Kontrast. Vegetationsbedeckte oder homogene Flächen können die automatische Punktgenerierung erschweren. Im Vergleich zu LiDAR erfasst die Photogrammetrie primär die sichtbare Oberfläche und liefert zusätzlich hochauflösende Farbinformationen, was sie für Dokumentations- und Planungsaufgaben relevant macht.
LiDAR
LiDAR (Light Detection and Ranging) ist ein aktives, laserbasiertes Messverfahren zur dreidimensionalen Erfassung von Gelände und Objekten. Ein Sensorsystem sendet Laserimpulse aus und misst die Laufzeit bis zur Reflexion am Objekt. Aus diesen Laufzeiten werden Entfernungen und räumliche Koordinaten berechnet.
In der Drohnenvermessung wird LiDAR eingesetzt, um dichte Punktwolken mit hoher geometrischer Genauigkeit zu erzeugen. Ein wesentlicher Vorteil liegt in der Fähigkeit, auch unter Vegetationsbedeckung Bodenpunkte zu erfassen, sofern mehrere Echos pro Impuls ausgewertet werden.
Für Vermessungsbüros ist LiDAR insbesondere bei komplexen Geländeformen, bewaldeten Flächen oder linearen Infrastrukturen relevant. Im Unterschied zur Photogrammetrie ist das Verfahren weniger abhängig von Lichtverhältnissen und Oberflächenkontrasten. Die Datenverarbeitung umfasst typischerweise die Klassifikation der Punktwolke, um Boden-, Vegetations- und Objektpunkte zu unterscheiden.
Orthophoto
Ein Orthophoto ist ein entzerrtes, maßstabsgetreues Luftbild, das in einem definierten Koordinatensystem vorliegt. Perspektivische Verzerrungen und Geländeeinflüsse werden rechnerisch korrigiert, sodass das Bild als kartografische Grundlage genutzt werden kann.
Orthophotos entstehen in der Regel durch photogrammetrische Auswertung überlappender Einzelbilder. Grundlage ist ein digitales Geländemodell oder Oberflächenmodell, mit dessen Hilfe die geometrische Transformation erfolgt.
In der Praxis dienen Orthophotos als Planungs- und Dokumentationsgrundlage, etwa zur Flächenabgrenzung, Bestandsaufnahme oder Visualisierung von Bauzuständen. Sie ermöglichen Messungen von Längen und Flächen direkt im Bild, sofern eine ausreichende Genauigkeit und korrekte Georeferenzierung vorliegen. Von einfachen Luftbildern unterscheiden sie sich durch ihre geometrische Korrektheit und Maßhaltigkeit.
Digitale Geländemodelle (DGM / DOM)
Digitale Geländemodelle sind raster- oder punktbasierte Repräsentationen der Geländeoberfläche in digitaler Form. Unterschieden wird zwischen dem Digitalen Geländemodell (DGM), das die reine Erdoberfläche ohne aufstehende Objekte abbildet, und dem Digitalen Oberflächenmodell (DOM), das zusätzlich Gebäude, Vegetation oder andere Strukturen enthält.
Die Ableitung erfolgt aus Punktwolken, die durch Photogrammetrie oder LiDAR erzeugt wurden. Beim DGM ist eine Klassifikation erforderlich, um Bodenpunkte von Nicht-Bodenpunkten zu trennen.
In der vermessungstechnischen Praxis bilden DGM und DOM die Grundlage für Volumenberechnungen, Geländeschnitte, Entwässerungsanalysen oder Planungsentwürfe. Die Wahl des Modells hängt vom Anwendungszweck ab: Für Massenberechnungen im Erdbau ist in der Regel das DGM relevant, während für Sichtbarkeits- oder Verschattungsanalysen das DOM herangezogen wird.
Absolute und relative Genauigkeit
Die Genauigkeit von Drohnendaten wird in absolute und relative Genauigkeit unterschieden. Die absolute Genauigkeit beschreibt die Abweichung eines gemessenen Punktes von seiner tatsächlichen Lage im übergeordneten Koordinatensystem. Sie ist entscheidend für die Einbindung in bestehende Planungs- und Katastergrundlagen.
Die relative Genauigkeit hingegen bezieht sich auf die Maßhaltigkeit innerhalb des Datensatzes selbst, also auf die korrekte geometrische Beziehung zwischen Punkten. Sie ist insbesondere für interne Analysen, Volumenberechnungen oder Deformationsbetrachtungen relevant.
In der Praxis wird die absolute Genauigkeit häufig durch Ground Control Points oder präzise GNSS-Referenzierung verbessert. Eine hohe relative Genauigkeit kann auch bei geringerer absoluter Genauigkeit vorliegen, etwa bei autonomen Befliegungen ohne zusätzliche Bodenpasspunkte. Für die Bewertung eines Datensatzes ist daher stets zu klären, welche Genauigkeitsanforderungen projektbezogen bestehen.
Ground Control Points (GCP)
Ground Control Points (GCP) sind vermessene Passpunkte am Boden, deren Koordinaten mit hoher Genauigkeit bestimmt wurden. Sie dienen der Georeferenzierung und Qualitätskontrolle von Luftbild- oder LiDAR-Daten.
Im photogrammetrischen Workflow werden GCP in mehreren Bildern sichtbar markiert und in die Ausgleichungsrechnung eingebunden. Dadurch wird der Datensatz in ein übergeordnetes Koordinatensystem eingepasst und systematische Verzerrungen werden reduziert.
Für Vermessungsbüros stellen GCP ein zentrales Instrument zur Sicherstellung der absoluten Genauigkeit dar. Die Anzahl und Verteilung der Punkte beeinflussen maßgeblich die Qualität des Ergebnisses. Alternativ oder ergänzend können direkt georeferenzierende Systeme (z. B. RTK/PPK) eingesetzt werden. GCP bleiben jedoch insbesondere bei hohen Genauigkeitsanforderungen oder komplexen Projektgebieten ein etabliertes Mittel der Qualitätssicherung.