Vermessung per Drohne

Vermessung und Volumenbestimmung aus der Luft

Vermessung und Volumenermittlung per Drohne

Vermessungstechnik wird beim Straßenbau, Tagebau, in Stahlhütten, Kraftwerken und bei der Planung von Neubaugebieten eingesetzt. Mit Drohnen können auch schwer zugängliche Gelände und Gebiete mit Sicherheitsbedenken vermessen werden.  Insbesondere bei der Vermessung von Deponien oder Rohstoffhalden ist der Nutzen der Drohne unschätzbar. Geschwindigkeit und Präzisen sind beispiellos. Drohnen können spielend einfach größere Areale nach zuvor definierten Wegpunkten abfliegen und dabei eine Vielzahl von Fotos aufnehmen. Im ersten Schritt wird in der Flugplanungssoftware das zu erfassende Areal definiert. Wir begeben uns mit der Drohne aufs Feld und führen den semi-autonomen GPS gestützten Flug nach einem vordefinierten Muster durch. Die Drohne nimmt eine große Anzahl von Senkrechtaufnahmen auf Photogrammetrische Nachbearbeitung der Luftbildaufnahmen. Export und Bereitstellung der Daten nach Kundenwünschen, beispielsweise als Pointcloud, Volumenberechnung oder Orthofoto. Getreu dem Mottor “Drohne und Pilot mieten” übernehmen wir als Drohnenservice das “Capturing” von Arealen für Sie.

Vorteile der Vermessung per Drohne

  • Große Areale können einfach vermessen werden.
  • Die Vermessung per Drohne ist extrem schnell und günstig durchführbar.
  • Die Luftbilder eigenen sich sowohl für die Vermessung bzw. 3D Vermessung als auch für die Erzeugung von Kartenmaterial oder 3D Geländemodellen.
  • Die Weiterverarbeitung führen wir mit Pix4D durch, wodurch ein Export zu allen gängigen Programmen möglich ist.
  • Vermessungen per Drohne sind in sich extrem präzise. Die Toleranz bewegt sich innerhalb der Aufnahme im Bereich von ca. 1cm.
  • Unzugängliche Areale können vermessen werden.
  • Bei der Auswertung der erhobenen Daten sind umfangreiche Analysen – bzw. die Veränderung von Arealen – möglich.

Für wen eignet sich eine Drohnenvermessung / Volumenbestimmung?

  • Recyclingbetriebe können sich einen raschen Überblick über den Bestand an Wertstoffen machen.
  • Kohlekraftwerke können die Kohlehalden schnell und unkompliziert vermessen.
  • Kiesgruben können per Geländemodell den Abbau optimieren.
  • Im Tagebau können komplex unzugängliche Areale schnell und einfach als Geländemodell erfasst und vermessen werden.
  • Rohstoffintensive Branche wie die Stahlproduktion kann durch die Drohnenvermessung den Einkauf optimal planen.
  • Deponien und Halden aller Art können schnell und einfach aus der Ferne erfasst und vermessen werden.
  • Im Baugewerbe können Grundstücke, Straßen, Brücken und ander Bauwerke vermessen werde.
  • Bei der Planung von Windenergieanlagen oder Photovoltaikanlagen lassen sich Geländeabmessung, aber auch die Geländeelevation oder aber der Abstand zu Gebäuden, Bauwerken, Verkehrswegen und Bäumen etc. erfassen.
  • Die Vermessung aus der Luft (bzw. in diesem Fall die Photogrammetrie) eignet sich hervorragend, Unfallstellen aufzunehmen und später als 3D Modell aus jeder Perspektive zu betrachten, insbesondere auch um Distanzen oder Reifenspuren auszumessen oder die erhobenen Daten in Forensik-Software zu exportieren.

Wie funktioniert die Vermessung per Drohne

Zuerst wird das Areal definiert in dem die Datenerhebung stattfinden soll. Nachdem das Areal auf der Karte am Tablet-PC definiert wurde und festgelegt wurde welche GSD (Ground-Sampling-Distance) gewünscht wird, startet die Drohne zum autonomen bzw. Semi-Autonomen Datenerhebungsflug. Der Drohnenpilot beobachtet die Drohne und das Gesamtgeschen so, dass er jederzeit eingreifen kann. Das ist notwendig, wenn sich beispielsweise Rettungshelikopter in geringer Flughöhe nähern. Nach dem Erfassungsflug werden die Daten von der Speicherkarte der Drohne kopiert und mit einer Software wie Pix4D weiterverarbeitet.  Rohaufnahmen aus der Drohne werden zusammen mit den GPS Daten in die Software geladen und automatisch wie ein Mosaik zusammengesetzt. Die Luftbilder (idR. mehrere hundert) wurden automatisiert mit einer großen Überlappung aufgenommen. Durch die Überlappung können jetzt gleiche Messpunkte in mehren Aufnahmen gefunden werden. Dieser Prozess wird auch als Triangulation bezeichnet. Im nächsten Schritt kann aus den Daten ein Orthofoto erstellt und exportiert werden. Je detailreicher die Aufnahmen, desto präziser die Ergebnisse. Die Präzision kann noch zusätzlich erhöht werden, wenn Bodenpasspunkte zum Einsatz kommen.

Wie funktioniert die Volumenbestimmung per Drohne

Die Volumenbestimmung per Drohne ist ein Endprodukt der Photogrammetrie. Nachdem das gesamte Areal per Drohne erfasst wurde und zusammengeschnitten wurde (beispielsweise mit Pix4D oder DroneDeploy), kann aus der resultierenden Punktewolke das Volumen von Haufen, Gruben etc. aber auch beispielsweise von Gebäuden und Dachflächen ermittelt werden. Über längere Zeiträume können dann die Bestandsveränderungen von Rohstoffhalden etc. ebenso wie der Baufortschritt ganzer Areale verfolgt werden. Die Volumenermittlung funktioniert auf ebenen Untergründen ebenso wie auf unebenen Untergründen. 

Volumenermittlung per Drohne

Wo besteht der Zusammenhang zwischen Photogrammetrie und Vermessung?

Photogrammetrie beschreibt ein Verfahren, bei dem die gleiche Fläche (oder Teile davon) aus unterschiedlichen Perspektiven aufgenommen werden. Die Überlappung der Bildinformationen beträgt jeweils 60-90%. Wenn genug Bilder aufgenommen wurden, lässt sich aus den Aufnahmen ein 3D Modell oder ein Geländemodelle errechnen. Da moderne Drohnen wie die DJI Matrice 300 oder Matrice 210, aber auch Drohnen wie die DJI Mavic Pro oder DJI Phantom 4 über ein GPS und eine Reihe weiterer Sensoren verfügen, schreiben sie die GPS Daten in die EXIF Informationen der aufgenommenen Bilder. Wenn die Software die Brennweite und die weiteren Kameraparameter kennt, die ungefähre Aufnahmeposition und Flughöhe dann ist sie in der Lage ein sehr präzises und verzerrungsfreies Orthofoto zu generieren. 

Bei einer Flughöhe von ca. 40 bis 50 Metern über der zu vermessenden Fläche ergibt sich ein GSD (Groundsampling Distance) von ca. 1cm pro Pixel. Die Präzision der Vermessung liegt auf der horizontalen ebene bei ca. 0-1 GSD und auf der vertikalen Ebene bei ca. 1-2 GSD.

Bedingt durch den GPS Fehler rechnen wir damit, dass unsere Aufnahmen (die in sich sehr präzise sind) ohne weitere GCPs (Ground control points) durchaus ein #offset von 10-20 Metern haben können.

Wir setzen Pix4D für die Vermessung ein.

Für Vermessungen bzw. Volumenbestimmungen setzen wir idR. die DJI Phantom 4 Pro ein. Die Drohne wird hervorragend von Pix4D unterstützt und bietet eine lange Flugzeit und ist extrem zuverlässig.

Bei einem Gebiet von 150×150 Metern rechnen wir etwa mit einem Arbeitstag für die Datenerfassung und Nachbearbeitung.

Per Drohne lassen sich große Areale schnell vermessen

Mit der Drohne können große Areale sehr schnell autonom erfasst werden. Ein direkter Zugang zu den Arealen ist nicht nötig.

Drohnenaufnahmen liefern hochwertige Orthofotos

Die Aufnahmen sind sehr detailreich und können später beispielsweise in GIS Systeme eingefügt werden

Per Photogrammetrie lassen sich Volumen präzise bestimmen

Mittels Photogrammetrie lassen sich aus den erstellten Luftbildern 3D Modelle anfertigen oder präzise Volumenberechnungen durchführen.

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