Drohnenvermessung – wir gehen für Sie in die Luft

Die Weiterentwicklung der Drohnentechnik hat in den letzten Jahren eine enorme Dynamik aufgewiesen. Zahlreiche Branchen setzen zunehmend auf den Einsatz von Drohnen und profitieren von den vielfältigen und neuartigen Anwendungen auf der Basis der so gewonnenenn (Vermessungs-)Daten. So nutzen Behörden, Ingenieur- und Stadtplanungsbüros, aber auch Energieversorger und Golfplatzbetreieber zunehmend die von Dienstleistern angebotenen Produkte, um zeit- und kosteneffizient ihre Zielvorgaben zu erreichen. Wir haben für Sie zusammengefasst, was genau bei einer Drohnenvermessung geschieht und welche Daten durch eine solche Befliegung erzeugt werden können.

Wie läuft es ab?

Vorbesprechung/Begehung
Zu Beginn jeder Befliegung steht die Definition einiger Rahmenbedingungen. Gemeinsam mit dem Auftraggeber definieren wir das Befliegungsgebiet und die Anforderungen an die Genauigkeit der Vermessungsdaten. Dazu gehört neben der räumlichen Auflösung auch die Lage- und Höhengenauigkeit. In manchen Fällen ergibt sich die Notwendigkeit einer Ortsbegehung gemeinsam mit dem Auftraggeber, um Detailfragen hinsichtlich der Anforderungen zu besprechen. Abschließend wird festgelegt, welche Daten dem Kunden geliefert werden. Das kann von einfachen Schrägluftbildern bis hin zu umfangreichen Bestandsplänen und 3D-Visualisierungen reichen (siehe unten).

Flugplanung
Auf Grundlage des intensiven Austausches mit dem Auftraggeber hinsichtlich der Vorgaben für das Endprodukt beginnen wir mit der Vorbereitung der Befliegung. Dazu gehört natürlich auch, die jeweiligen luftfahrtrechtlichen Rahmenbedingungen im Befliegungsgebiet zu ermitteln und ggf. die entsprechenden Genehmigungen einzuholen. Steht einer Befliegung aus rechtlicher Sicht nichts im Wege, erstellen wir den detaillierten Flugplan für den Vermessungsflug. Typischerweise wird bei einer solchen Befliegung das Vermessungsgebiet in einem regelmäßigen Raster überflogen und dabei in fest definierten Abständen hochaufgelöste Luftbilder erstellt.

Passpunktbestimmung
Vor jeder Befliegung müssen zunächst Passpunkte bestimmt und signalisiert werden, sodass die Lage und Höhengenauigkeit der Drohnendaten den Anforderungen des Auftraggebers entsprechen. Hierzu nutzen wir GNSS-Systeme von Leica, mit denen Passpunktkoordinaten mit einer Genauigkeit von etwa 2 cm bestimmt werden können.
Die signalisierten Vermessungspunkte werden nach der Befliegung auf den Einzelbildern identifiziert. Dadurch können wir die 3D-Messdaten genau georeferenzieren und skalieren. In Einzelfällen werden keine Passpunkte bestimmt, da die einfache GPS-Genauigkeit (ca. 1,5 m) für manche Fragestellungen bereits ausreicht.

Befliegung
Sind alle Vorbereitungen getroffen, kann die eigentliche Drohnenbefliegung durchgeführt werden. Wir setzen dabei je nach Anforderungen an die Daten unterschiedliche Kopter und Starrflügler sowie die jeweils passenden Sensoren ein. Unsere professionellen Vermessungsdrohnen sind dabei nicht mit herkömmlichen Drohnen aus dem Elektronikhandel zu vergleichen. Zum einen sind die Sensoren unserer Systeme hochwertiger, zum anderen sind unsere Systeme durch verschiedene technische Vorrichtungen gegen verschiedenste Ausfälle geschützt.
Die Wahl des Systems sowie die Flugdauer einer Drohnenvermessung sind dabei u.a. abhängig von der Gebietsgröße, der Zielauflösung und dem Endprodukt (siehe unten).

Datenauswertung
In der Regel nimmt die Datenauswertung bei einer Drohnenvermessung deutlich mehr Zeit in Anspruch als die Befliegung selbst. So werden zunächst die Passpunkte in die Analysesoftware eingelesen, 3D-Daten aus den vielen Hunderten oder Tausenden Einzelphotos berechnet, und die Rohdaten für die weitere Verarbeitung aufbereitet.
Auf Grundlage der 3D-Messdaten, die im Rahmen der Drohnenbefliegung ermittelt wurden, werden anschließend verschiedenste Endprodukte erzeugt. So können beispielsweise Orthophotos, Bestandspläne oder Geländemodelle erstellt werden (siehe unten).

Welche Daten entsehen durch Drohnenvermessungen?

Schrägluftbild/-video
Das einfachste Ergebnis eines Drohnenfluges ist ein Schrägluftbild oder -video. Diese Bilder und Videos eignen sich aufgrund der neuen Perspektive von oben hervorragend, um beispielsweise einen ersten Überblick über ein zu beplanendes Gebiet zu erhalten. Solche Schrägaufnahmen können aber auch dazu verwendet werden, einen Baufortschritt zu dokumentieren oder die Öffentlichkeit über geplante oder durchgeführte Maßnahmen zu informieren. Es ist jedoch nicht möglich, in einem solchen Photo Entfernungen, Flächen oder Volumina zu messen, da diese Aufnahmen in der Regel nicht verzerrungsfrei und georeferenziert sind. Die Datenformate entsprechen den Standarddatenformaten der klassischen digitalen Photographie, also beispielsweise TIFF, JPEG oder RAW.

Orthophoto
Eines der Standardprodukte bei Drohnenvermessungen ist das digitale, georeferenzierte Orthophoto. Dieses hat je nach eingesetztem System typischerweise eine Auflösung von ca. 3-5 Zentimetern. Je nach Fragestellung kann die Auflösung aber auch deutlich unter einem Zentimeter liegen. Da die Daten georeferenziert sind, können auf Basis von Orthophotos 2D-Messungen durchgeführt werden. Zudem eignen sie sich aufgrund Ihrer Auflösung und Aktualität hervorragend als Planungsgrundlage, als visueller Kontext in Planung und Durchführung oder zur Aktualisierung von Katasterdaten. Diese Daten werden in der Regel als GeoTIFF bereitgestellt, ein Format, das in allen gängigen CAD- und GIS-Programmen geöffnet werden kann.

3D-Punktwolke
Bei der 3D-Punktwolke handelt es sich um eine Vielzahl an einzelnen Punkten, deren Lage jeweils durch einen X-, Y- und Z-Wert definiert ist. Dadurch können die Punkte im dreidimensionalen Raum verortet werden. Die Lage der Punkte wird durch Methoden der Photogrammetrie auf Grundlage der Einzelphotos einer Drohnenbefliegung ermittelt. Zusätzlich besitzen die Punkte einen Farbwert und geben so die Eigenschaften der Oberfläche detailliert und realitätsnah wieder. Diese Punktwolken werden sowohl als Planungsgrundlage als auch zur Bestandsdokumentation verwendet. Die am weitesten verbreiteten Formate, die auch in den meisten CAD- und GIS-Programmen verarbeitet werden können, sind LAS oder ASCII-XYZ.

Geländemodell
Bei baulichen Maßnahmen werden Geländemodelle häufig als Grundlage für Volumenberechnungen herangezogen. Bisher werden diese Datensätze üblicherweise noch aus dem flugzeuggestützten Airborne Laserscanning (ALS) oder einer terrestrischen Geländeaufnahme abgeleitet. Beide Verfahren sind kosten- und zeitintensiv, weshalb auch hier immer häufiger auf drohnengestützte Datenerhebung zurückgegriffen wird. Diese Daten können als GeoTIFF oder beispielsweise auch als TIN aufbereitet werden, sodass sie direkt in der entsprechenden Planungssoftware verwendet werden können.

Bestands- und Höhenplan
Auf Grundlage der aus Drohnenbefliegungen erzeugten Höheninformationen können auch klassische Höhenpläne generiert werden. Der Vorteil für den Kunden besteht darin, dass die Datenmenge gegenüber den bisher angesprochenen Formaten deutlich reduziert wird und auch auf Standard-PCs somit leichter zu verarbeiten ist. Diese Daten können in den klassischen CAD-Formaten wie DWG und DXF bereitgestellt werden. Somit gibt es bei der Datenweitergabe in der Regel keine Kompatibilitätsprobleme. In Kombination mit einem aktuellen und detaillierten Orthophoto bekommt der Auftraggeber eine hervorragende Planungsgrundlage oder -ergänzung, die auch preislich in vielen Fällen unter den Kosten einer klassischen Vermessung liegt.

Schnitte
Sind die 3D-Daten aus der Befliegung einmal abgeleitet, so lassen sich an beliebigen Stellen Schnitte erzeugen, die beispielsweise Trauf-, First- und Geländehöhen erhalten können. Auch diese Daten werden als DWG- oder DXF-Datei geliefert, sodass sie bequem in der bestehenden CAD-Infrastruktur weiterverarbeitet werden können. Sollten im Planungsverlauf weitere Schnitte benötigt werden, liegen die Drohnendaten bereits flächenhaft in digitaler Form vor, sodass an jeder beliebigen Stelle mit sehr geringem zeitlichen Aufwand weitere Schnitte erzeugt, Höhen extrahiert und Volumina bestimmt werden können.