Vermessung
Dank rapider technologischer Fortschritte werden Drohnen auch verstärkt bei Vermessungsarbeiten und zur Modellierung von Geländekarten genutzt. Mithilfe spezieller Programme lassen sich selbst von unwegsamem Geländen Karten erstellen, die bis auf den Zentimeter genau sind. Die ausgewerteten Daten können zur Erstellung von 3D-Modellen und 2D-Karten genutzt werden, welche als Grundlage für Digitale Zwillinge, Projektplanung und Marketing dienen.
Aktualität, präzise Dokumentation und geringer Zeitaufwand sind Stärken, welche die Nutzung in der Industrie und anderen Branchen vorantreibt. Die Digitalisierung anhand von Drohnen ermöglicht eine dezentralisierte und globale Herangehensweise, welche die Zusammenarbeit von Investoren, Kunden und der Projektplanung vorantreibt.
Ob bei der Planung von neuen Bauprojekten, bei der Kartierung und Modellierung von Terrains oder der Visualisierung von Geodaten in der Archäologie, dank ihrer vielfältigen Anwendungsmöglichkeiten sind Drohnen längst ein unverzichtbarer Teil der wissenschaftlichen und gewerblichen Landschaft geworden.
Fotogrammetrie
Fotogrammetrie gehört zu den berührungslosen Messmethoden, zur Bestimmung von Lage und Form von Objekten. Hierbei wird anhand von Bildern oder Aufnahmen andere indirekte Messmethoden, digitale Modelle oder Karten generiert.
2D-Karten, die mit Drohnen erstellt werden, sind sehr detailliert und bieten eine hohe Genauigkeit. Sie können verwendet werden, um die Abmessungen von Gebäuden, die Größe von Flächen und die Länge von Straßen und Wegen genau zu bestimmen. 3D-Modelle bieten eine noch höhere Genauigkeit und detailliertere Darstellung als 2D-Karten und ermöglichen es, die Höhen und Tiefen von Gebäuden, Straßen und Wegen sowie die Neigung von Dächern und die Form von Gelände genau zu bestimmen.
Die Kombination von Drohnen und Fotogrammetrie ermöglicht die Modellierung von großen Flächen in kürzester Zeit und macht es somit jedem möglich wirtschaftlich Effektiv 3D-Modellle und Orthomosaiks zu erstellen.
Zentimetergenau
Das GPS in Drohnen hat eine Genauigkeit von 1-5m was es auf den ersten Blick für präzise Ergebnisse unbrauchbar macht. Mit der Verwendung von Korrekturverfahren wie RTK und Passpunkte können die Positionsdaten auf einen Zentimeter reduziert werden.
RTK (Real Time Kinematik) und PPK (Post-Processed Kinematik) sind Methoden zur Verbesserung der Genauigkeit bei der Vermessung mit GPS. RTK nutzt eine Echtzeit-Korrektur von GPS-Signalen über eine Basisstation, die sich in der Nähe des GPS-Empfängers befindet, um eine Genauigkeit von wenigen Zentimetern zu erreichen. PPK hingegen verarbeitet die GPS-Daten nachträglich am Computer mit Hilfe von Referenzstationen, um eine ähnliche Genauigkeit zu erzielen.
Das bekannteste Verfahren ist die Nutzung von Passpunkten (GCPs), deren genaue Position bereits bekannt ist. Sie dienen als Referenzpunkte, um die Genauigkeit von Vermessungen mit Drohnen oder anderen Verfahren zu verbessern. Indem man die Position der GCPs mit den von der Drohne oder anderem Vermessungsgerät erfassten Daten vergleicht, kann die Genauigkeit der Vermessung verbessert werden.
Passpunkte/GCP
- Mit jeder Drohne kompatibel
- Vermessung von Passpunkten im Voraus
- Keine Abhängigkeit von Referenzstationen
RTK
- Setzt ein RTK-Modul an der Drohne voraus
- Echtzeitkorrektur
- Setzt Verbindung mit Basis-Station voraus
PPK
- Setzt Exportmöglichkeiten von Fluginformationen voraus
- Nachbearbeitung
- Keine direkte Verbindung zwischen Basis-Station und Drohne benötigt
Mehr Informationen zu den Technologien finden Sie hier.
LiDar
LIDAR-Sensoren sind eine fortschrittliche Technologie, die es ermöglicht, die räumliche Geometrie von Umwelt und Gegenständen mithilfe von Laserscanning zu erfassen. Diese Technologie sendet Lichtpulse aus und misst die Zeit, die das Licht benötigt, um das Zielobjekt zu erreichen und zurückzukehren. Auf diese Weise können die Entfernungen zu den einzelnen Punkten auf der Oberfläche berechnet werden. Diese Daten werden dann verwendet, um eine 3D-Punktwolke zu erstellen, die die Geometrie des Objekts darstellt.
Ein wichtiger Vorteil von LIDAR-Sensoren ist, dass sie in der Lage sind, sowohl natürliche als auch künstliche Objekte zu erfassen, einschließlich Bäumen, Gebäuden, Straßen und sogar Autos. Aufgrund ihrer hohen Präzision und Genauigkeit sind sie in vielen Anwendungen wie der Vermessung, Kartographie, Forstwirtschaft, Archäologie, Unfallrekonstruktion und selbstfahrenden Autos nützlich.
In der Vergangenheit waren LIDAR-Sensoren jedoch aufgrund ihrer hohen Anschaffungskosten und ihrer Größe nur für eine begrenzte Anzahl von Anwendungen wirtschaftlich verfügbar. Dank der fortschreitenden Entwicklung der Technologie und der Verfügbarkeit von kosteneffizienten Lösungen ist es jedoch möglich, LIDAR-Sensoren zu einem Bruchteil des ursprünglichen Preises zu erwerben. Dies hat die Verbreitung von LIDAR-Sensoren in vielen Branchen beschleunigt und ermöglicht es, ihre Vorteile in einer viel größeren Anzahl von Anwendungen zu nutzen.
Ein Nachteil von LIDAR-Sensoren ist, dass sie keine Informationen über die Farbe der Objekte liefern. Einige Hersteller haben versucht, dieses Manko durch die Integration von RGB-Kameras in ihre LIDAR-Sensoren zu beheben, jedoch ist die Umsetzung dieser Technologie in der Praxis nur begrenzt möglich.
LiDAR vs RGB
Um die erste große Frage aus dem Raum zu schaffen: Nein LIDAR ist nicht genauer als RGB Kameras. Die Genauigkeit bei der Nutzung in Kombination mit Drohnen hängt primär von der Genauigkeit der Drohne ab, beide erreichen bei optimaler Nutzung bis zu 1cm Genauigkeit. Es ist jedoch zu beachten, dass kleinere Details und Konturen mit LIDAR deutlich bessere erfasst werden können.
| LiDAR | RGB |
|---|---|
| Kleinste Details werden erfasst | Günstigerer Anschaffungspreis |
| Bessere Erfassung von Vegetation | Farbechte Modelle |
| Unabhängig von Wetter und Tageszeit | 3D-Modellierung |
| Erfassung von Daten bei schlechten Lichtverhältnissen | |
| Erstellung Punktwolke in Echtzeit und ohne zusätzliche Bearbeitungszeit |
Flugplanung
Modelle und Orthofotos werden anhand der Bilder generiert, weshalb die Qualität, Anzahl und Position der Bilder den größten Einfluss auf das Endergebnis hat. Nur eine gute Kamera zu haben ist somit nicht ausreichend, die Flugplanung mit Bezug auf die Drohne und das Objekt spielt hierbei die Schlüsselrolle. Durch zusätzliche Automatisierung mit der Nutzung von Flugroutenplanungssoftware werden konstante Ergebnisse mit geringer Fehlerquote gewährleistet.
Die richtige Wahl für Sie?
Die Vorteile von LIDAR sind Objekt abhängig. Bei der Kartierung von stark vegetativen oder detailreichen Objekten mit schmalem Durchmesser wird LIDAR bessere Ergebnisse liefern. LIDAR wird deshalb primär bei der Kartierung von Wäldern und Gebirgen genutzt, aber auch bei der Erfassung von Stromleitungen. Ein weiterer Anwendungsfall ist die Modellierung von permanent schlecht beleuchteten Objekten, wie das innere von Kühltürmen oder die Schattenseite von Hochhäusern. Die Fotogrammetrie ist für die meisten andere Fälle besser geeignet, da diese kostengünstiger sind und hochauflösende Modelle erstellen können.
Vermessen mit Drohnen
Benötigtes Equipment
Grundsätzlich braucht man für die Kartierung und Modellierung mit Drohnen nichts Weiteres als eine Drohne und Zugriff auf eine Fotogrammmetrie Software. Um wirtschaftlich effektiv zu arbeiten, macht es Sinn zusätzliches Zubehör zu investieren. Akkus in Kombination mit Lade Hubs ermöglichen das Fliegen ohne zusätzliche Unterbrechungen, eine schnelle SD-Karte beschleunigt die Datenweitergabe und ein Hartschalenkoffer für den sicheren Transport.
Durch die Nutzung von GNSS-Equipment wie RTK-Empfänger und Passpunkte können zusätzlich zentimetergenaue Ergebnisse generiert werden.
Welche Drohne ist die beste für Vermessung?
Wie bei den meisten Themen ist auch hier eine Pauschalantwort nicht möglich, jede Drohne hat ihre Stärken und Use-Cases. Die wichtigsten Faktoren bei der Auswahl sind die folgenden: Gewicht, Kamera, Flugzeit, automatisierte Flugplanung und RTK-Kompatibilität. Man kann theoretisch jede Drohne zu Vermessungszwecken nutzen, jedoch haben sich folgende Modelle in der Branche erfolgreich etabliert.
DJI M300 RTK: der Allrounder mit der besten Qualität
DJI Enterprise Mavic 3 E: kompakte Vermessung mit hoher Qualität
DJI Mini 2: Überall und ohne Führerschein für Einsteiger und Profis
Parrot Anafi AI: Hochauflösende Kamera und nahtlose Integration ins Pix4D-Ökosystem
Autel Evo II RTK: Vielseitig und kompakt
Die richtige Kamera für das Projekt
Bei der Auswahl einer Drohne für die Vermessung sind die Kameraeigenschaften von großer Bedeutung. Einige der wichtigsten Eigenschaften, auf die man achten sollte, sind die Auflösung, die Größe des Sensors und der Verschluss.
Eine höhere Auflösung ermöglicht es, selbst auf 100m Höhe noch detailreiche Bilder aufzunehmen. Dies erlaubt es, die Flugdauer zu verkürzen und gleichzeitig eine hohe Qualität der Bilder zu erhalten. Ein größerer Sensor erhöht den Dynamikbereich und die Qualität der Bilder. Ein mechanischer Kamera-Verschluss reduziert die Bewegungsunschärfe im Vergleich zu elektronischen Verschlüssen, was insbesondere bei der Vermessung mit Drohnen zu einer besseren Bildqualität führt.
Es ist auch möglich, die Qualität der Bilder durch Änderung der Flughöhe und -geschwindigkeit der Drohne zu verbessern. Jedoch ist die Verwendung einer hochwertigeren Kamera vor allem bei größeren Projekten die beste Möglichkeit, um eine hohe Qualität der Vermessung zu erreichen.
Gewicht
Die gesetzlichen Bestimmungen für den Betrieb von Drohnen sind sehr umfangreich und abhängig von verschiedenen Faktoren, insbesondere vom Gewicht der Drohne. Das EU-Gesetz unterscheidet Drohnen in mehrere Klassen, die je nach Gewicht eingeordnet werden. Zum Beispiel, Drohnen unter 249g haben in der Regel die meisten Freiheiten und können ohne Führerschein und ohne besondere Erlaubnis geflogen werden.
Für größere Drohnen gelten jedoch strengere Regeln und es wird ein Führerschein sowie eine spezielle Erlaubnis benötigt, um diese Drohnen legal betreiben zu dürfen. Diese Regeln sind darauf ausgerichtet, die Sicherheit von Menschen und Eigentum zu gewährleisten und Unfälle und Schäden zu vermeiden.
Neben dem Gewicht spielt auch die Größe der Drohne eine wichtige Rolle für den Transport und die Handhabung der Drohne. Eine kleinere Drohne ist in der Regel einfacher zu transportieren und zu handhaben als eine größere Drohne. Es ist jedoch wichtig zu beachten, dass die Größe der Drohne auch Auswirkungen auf die Reichweite und die Flugdauer hat.
