Bei der UAV-Photogrammetrie entstehen aus vielen überlappenden Drohnenfotos Punktwolken, Orthofotos und Geländemodelle. Ob das Ergebnis maßhaltig ist, entscheidet sich weniger in der Software als bei der Flugplanung. Dieser Beitrag erklärt die drei wichtigsten Stellgrößen für alle, die Drohnenvermessungen beauftragen oder deren Ergebnisse bewerten.
Das Prinzip: Jeder Punkt aus mehreren Blickwinkeln
Damit eine Software die räumliche Lage eines Punkts berechnen kann, muss dieser auf mindestens zwei, besser auf deutlich mehr Fotos aus unterschiedlichen Positionen zu sehen sein. Die Software sucht in benachbarten Bildern übereinstimmende Merkmale, bestimmt daraus die Aufnahmepositionen und die Kamerageometrie (Bündelblockausgleichung) und berechnet anschließend eine dichte Punktwolke. Je mehr Bilder einen Punkt zeigen, desto zuverlässiger wird seine Lage bestimmt.
Bildüberdeckung: wie viel Überlappung nötig ist
Man unterscheidet die Längsüberdeckung (zwischen aufeinanderfolgenden Bildern eines Flugstreifens) und die Querüberdeckung (zwischen benachbarten Flugstreifen). Für Vermessungsflüge sind typischerweise etwa 80 % längs und 60 bis 70 % quer üblich. Bei Gebäuden, Vegetation oder stark strukturiertem Gelände wird die Überdeckung eher erhöht, zusätzlich helfen Schrägaufnahmen, um Fassaden und Dachüberstände zu erfassen.
Zu geringe Überdeckung führt zu Lücken und schlecht verknüpften Bildern, im schlimmsten Fall zu verbogenen Modellen. Zu hohe Überdeckung kostet vor allem Flugzeit und Rechenaufwand, schadet der Genauigkeit aber nicht.
Bodenauflösung (GSD)
Die Ground Sampling Distance, kurz GSD, gibt an, welcher Strecke am Boden ein Bildpixel entspricht. Eine GSD von 2 cm bedeutet: Ein Pixel bildet 2 × 2 cm Boden ab. Sie hängt von Flughöhe, Brennweite und Pixelgröße des Sensors ab; wer halb so hoch fliegt, halbiert die GSD.
Wichtig ist die Abgrenzung: Die GSD ist eine Bildauflösung, keine Genauigkeitsangabe. Die erreichbare Lagegenauigkeit liegt bei guter Georeferenzierung meist im Bereich von etwa ein- bis zweimal der GSD, in der Höhe häufig etwas schlechter. Für Baustellen- und Geländeaufnahmen sind GSD-Werte im niedrigen Zentimeterbereich üblich; sollen Details wie Risse oder Fugen erkennbar sein, muss deutlich näher geflogen werden.
Georeferenzierung: RTK und Passpunkte
Ohne Bezug zu einem Koordinatensystem ist ein Photogrammetriemodell zwar in sich stimmig, aber weder im Maßstab noch in der Lage gesichert. Dafür gibt es zwei Wege, die sich kombinieren lassen:
- Passpunkte (Ground Control Points): gut sichtbare Zielmarken am Boden, deren Koordinaten mit GNSS oder Tachymeter bestimmt werden. Sie werden im Bild markiert und zwingen das Modell in die richtige Lage, Höhe und den richtigen Maßstab. Das Verfahren ist robust, erfordert aber Zeit am Boden und eine sinnvolle Verteilung über das gesamte Gebiet.
- RTK bzw. PPK: Die Drohne bestimmt die Kameraposition jedes Bildes über Korrekturdaten einer GNSS-Referenzstation auf wenige Zentimeter genau – in Echtzeit (RTK) oder nachträglich (PPK). Das reduziert die Zahl der nötigen Passpunkte erheblich.
Auch mit RTK sollten einige unabhängige Kontrollpunkte gemessen werden. Sie fließen nicht in die Berechnung ein, sondern dienen der Prüfung: Nur so lässt sich belegen, welche Genauigkeit das Modell tatsächlich erreicht, und systematische Höhenfehler werden erkannt.
Bildflug sauber planen
Ausreichende Überdeckung, eine zur Aufgabe passende GSD und eine geprüfte Georeferenzierung sind die drei Säulen eines verlässlichen Drohnenmodells. Ein Genauigkeitsnachweis über Kontrollpunkte gehört zu jedem seriösen Ergebnis. Grundlagen zum Verfahren erklärt der Beitrag Photogrammetrie-Grundlagen, unsere Leistung beschreibt die Seite Photogrammetrie.