PPK-DG Drohnenvermessung ohne zusätzliche Passpunkte (GCPs) im Feld: Videographics setzt neue Maßstäbe bei Präzision und Kosten!

Die photogrammetrische Luftbildvermessung mit Drohnen ist eine Zukunftstechnologie, deren enormes Potential für unzählige Anwendungen im Bereich der Digitalisierung liegt. Von der einfachen Flächen-und Geländevermessung z.B. für die Erfassung landwirtschaftlicher Nutzflächen, bis hin zur Digitalisierung von Industrieanlagen und Bauwerken auf der Basis genau georeferenzierter 3D- Modelle und Orthobilder.

Mit unserem PPK-DG System (post processed kinematics-direct georeferencing)  erreichen wir eine absolute Messgenauigkeit im Endergebnis (3D-Modell, Orthobild) von 5 (fünf!)  Zentimeter X/Y/Z, ohne weitere Maßnahmen im Feld, ohne Passpunkte (GCPs), ohne Basis- bzw. Referenzstation vor Ort.

Unsere Technik: Wir nutzen eine modifizierte DJI Inspire-2 als Trägerplattform für das, von unserem Partner KlauPPK entwickelte, PPK-DG-System (post processed kinematic – direct georeferencing). Als optisches System setzen wir eine an das System angepasste und kalibrierte DJI Zenmuse X4S Kamera, mit 20 MP, einer Brennweite von 24mm (bezogen auf eine 35mm Sensor) und einem 1“-Sensor, ein. Wie die Bezeichnung des Systems verrät, werden die im Flug aufgezeichneten Positionsdaten nach der Befliegung korrigiert. Dies erfolgt mithilfe von Satelliten-Korrekturdaten, die über entsprechende Dienste, z.B. SAPOS GPPS mit einer Genauigkeit von 1 cm X/Y/Z zur Verfügung gestellt werden. Als virtuelle Referenzstation (VRS) dient ein willkürlich innerhalb des Messfeldes definierter Koordinatenpunkt. Für diesen Punkt werden dann die Korrekturdaten analog des Zeitfensters der Befliegungen vom Dienst berechnet und im globalen Rinex 2.11 Format als Download zur Verfügung gestellt. Die entsprechende PPK-Software berechnet aus den im Flug aufgezeichneten Daten, der VRS-Position und den dazugehörigen Korrekturdaten die genauen Kamerapositionen der Einzelbilder mit einem absoluten Fehler von weniger als drei Zentimeter (X/Y/Z).

Der unschlagbare Vorteil:

  • Das System arbeitet komplett autonom und ist weder auf das Vorhandensein einer ausreichenden GSM-Netzabdeckung, noch auf ein kontinuierliches Funksignal zwischen Basisstation und Coptereinheit wie bei RTK-Systemen, notwendig, sowie auf vermessenen GCPs angewiesen. Außerdem ist die Hebelarm-Korrektur (lever arm correction) der aktuellen Fluglage des UAV im System bereits integriert.
  • UAV und Kamera sind professionelle, sichere Industriestandards und auch für anderweitige Aufgaben wie z.B Inspektionsflug oder Luftbilder, etc. einsetzbar
  • Dadurch vermessen wir sehr genau, schnell, kostengünstig und hocheffizient.

Hintergrund: Für ein genaues photogrammetrisches Vermessungsergebnis sind zwei Faktoren entscheidend: Die genaue Raumposition des Brennpunktes der Kamera im Zeitpunkt der Bildaufnahme und die genauen optischen Parameter einer möglichst verzeichnungsarmen Kamera. Letztere sind entweder vom Hersteller bereits bekannt, oder können mit entsprechenden Tools ermittelt werden.

VRS-Georeferenzierung

Die überaus große Herausforderung liegt jedoch in der genauen Positionsbestimmung des Brennpunktes. Die GNSS-Positionsgenauigkeit für die Flugsteuerung von UAVs liegt üblicherweise bei etwa ± 1,5 m (horizontal). Zudem verändert ein UAV aufgrund der Flugdynamik stets die Lage in alle Achsen, somit ändert sich auch stetig das Abstandsverhältnis der GNSS-Antenne zum Brennpunkt in alle Richtungen (X/Y/Z). Selbst bei hochgenau erfassten GNSS-Koordinaten muss diese sog. Hebelarmkorrektur (engl.: lever arm correction) mit der gleichen Frequenz (10 Hz) wie die GNSS-Aufzeichnung in Echtzeit berechnet werden und die „Roh-GNSS-Koordinaten“ damit korrigiert werden.

Namhafte Hersteller von UAVs arbeiten seit längerem mit aufwändiger, sowie teurer Hard- und Software daran, RTK-Systeme (real time kinematic) in ihre unbemannten Luftfahrzeuge zu integrieren.  Diese Technologie, die in der Bodenvermessung Ihre berechtiget Anwendung findet, zeigt aber auch ihre Grenzen. So ist eine entsprechende RTK-Bodenstation notwendig, die auf ein ausreichendes GMS-Signal angewiesen ist und eine unterbrechungsfreie Funkverbindung über die komplette Mission zum UAV halten muss. Ein wesentlicher Aspekt ist auch die geringere Genauigkeit des Echtzeit-Korrekturdatendienstes. Während die GPPS-Daten für die PPK-Anwendung mit einem absoluten Fehler von einem Zentimeter zur Verfügung stehen, beträgt der Fehler für die hochgenaue RTK-Anwendung das doppelte. Zudem sind diese, meist UAV-Hersteller abhängigen Systeme bisweilen teuer und dennoch lässt so manches System ein deutliches Entwicklungspotential erkennen.

 

Ein weiterer, wesentlicher Faktor für die Genauigkeit des Ergebnisses ist die Abbildungsgenauigkeit/Auflösung der eingesetzten Kamera. Dabei ist aber stets das Verhältnis von Aufwand und  Nutzen zu betrachten. Eine höhere Auflösung wirkt sich  in der notwendigen (Flug-) Zeit für die Bildaufnahmen aus, und zudem steigt auch der Postprocessing Aufwand (Zeit) und die dafür bereitzuhaltende Hardware (Prozessoren, Grafikkarte(n), Arbeitsspeicher) mit dem Quadrat der Abbildungsgenauigkeit. Bei einer Flughöhe von 100 Metern erreichen wir noch immer eine Pixelauflösung von 3 cm und eine sehr gute Wirtschaftlichkeit!

Im Ergebnis, 3D-Modell, DGM/DHM bzw. Orthofoto, liegt der absolute Fehler bei unter fünf Zentimeter (X/Y/Z). Zudem ersparen wir Ihnen zum Teil erhebliche zusätzliche Kosten, da wir keinen Vermessungstrupp zum Einmessen der Passpunkte benötigen und diese weder vor der Befliegung auslegen, noch hinterher wieder einsammeln müssen.

Profitieren Sie von unserem Know How und unserer Technik. Neben höchst effizienter Flächenvermessung – bei guten Bedingungen schaffen wir bis zu 40 Hektar in der Stunde – setzen wir unsere Technik und Erfahrung bei der Vermessung von Bauwerken ein. Neben der Berechnung von 3D-Modellen, DGM/DHMs oder Orthofotos, bieten wir Ihnen bei Bedarf auch die Digitalisierung der Bilddaten für BIM-Aufgaben z.B. in vorhandene Bestandspläne an!

Weitere Informationen zur PPK-DG Präzisionsvermessung finden Sie auch hier!

Testen Sie uns und nehmen Sie Kontakt mit uns auf! Email: info@videographics.de oder Telefon: 08104 8889810. Ihr persönlicher Ansprechpartner, Herr Stefan Warislohner freut sich auf Sie und macht Ihnen gerne ein individuelles Angebot!

2018-03-16T18:36:06+00:00 23/02/2018|

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