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Wie erstellt man mithilfe von GCPs und einer Drohne ohne RTK genaue 3D-Photogrammetriekarten?
Dieses Tutorial richtet sich an Profis und Hobbyfotografen, die präzise 3D-Gelände- oder Lagekarten benötigen, aber keine teure Drohne mit RTK-Modul besitzen. Diese Anleitung zeigt Ihnen, wie Sie mit einer Standarddrohne (ohne RTK), Bodenkontrollpunkten (GCPs) und Photogrammetrie-Software zentimetergenaue Karten erstellen.
Im Gegensatz zu RTK-fähigen Drohnen, die georeferenzierte Daten mit zentimetergenauer Präzision direkt in jedes Foto einbetten, nutzen Drohnen ohne RTK das Standard-GPS, was zu Positionsfehlern von mehreren Metern führen kann. Um diese Einschränkung zu überwinden, verwenden wir physische Passpunkte (GCPs), deren exakte Koordinaten mit dem GPS gemessen werden. RTK-Smart-AntenneDiese dienen als Referenzpunkte im photogrammetrischen Arbeitsablauf, und mit sorgfältiger Planung und Verarbeitung lässt sich selbst mit Standarddrohnen eine Genauigkeit auf Vermessungsniveau erreichen.
Stellen Sie sicher, dass Sie Zugriff und Anmeldeinformationen für eine NTRIP Service. Benötigen Sie Hilfe bei der Suche nach einem Korrekturservice, wenden Sie sich an unsere Liste von NTRIP Korrekturdienste in Ihrem Land.
Erforderliche Hardware:
- RTK-Smart-Antenne
- Ground Control Points (GCP) für Drohnen
- Lotstab für Vermessung GNSS Antenne
- Tripod for surveying pole
- Drohne mit Kamera und SD-Karte
- Smartphone (iOS oder Android)
- zum PC
Erforderliche Software:
- SW-Karten
- Drohnenlink
- WebODM (Es handelt sich um ein Open-Source-Photogrammetrie-Tool mit optionalen kostenpflichtigen Funktionen wie Cloud-Service, technischem Support usw. Wenn Sie ein technischer Benutzer sind und die praktische Einrichtung nicht scheut, können Sie es kostenlos von GitHub installieren. In unserem Tutorial verwenden wir die kostenpflichtige Cloud-Version von WebODM.)
Wie erstellt man genaue 3D-Karten mit Drohnen- und Bodenkontrollpunkten?
Platzieren Sie Passpunkte und messen Sie deren genaue Koordinaten mithilfe der RTK Smart Antenna.
- Platzieren Sie Bodenkontrollpunkte (GCPs) in Ihrem Kartierungsgebiet. Um sicherzustellen, dass Ihr endgültiges 3D-Modell präzise ist, befolgen Sie diese Regeln:
- Platzieren Sie GCPs in der Nähe jeder Ecke der Vermessung und mindestens einen in der Mitte.
- Halten Sie zwischen den GCPs einen Abstand von 50 bis 100 Metern ein. Fügen Sie bei Bedarf weitere Abstände entlang der langen Kanten hinzu.
- Stellen Sie sicher, dass die GCPs aus der Luft deutlich sichtbar sind und nicht durch Bäume oder andere Objekte verdeckt werden.
- Wenn das Gelände uneben ist, platzieren Sie GCPs sowohl an hoch als auch an niedrig gelegenen Punkten.
Die RTK-Smart-Antenne ist mit zahlreichen Mobilgeräten kompatibel GIS Apps. Dieses Tutorial verwendet die Apps. SW-Karten-App um zu demonstrieren, wie man es mit Ihrem verbindet Android- oder iOS-Gerät.
- Installieren Sie die SW Maps-App auf Ihrem Mobilgerät von der Google Play or Apple App StoreÖffnen Sie die App und erteilen Sie die erforderlichen Berechtigungen (nur beim ersten Mal).
- Schalten Sie die RTK Smart Antenna ein, indem Sie die POWER-Taste auf der Vorderseite drücken.
- Verbinden Sie sich über Bluetooth mit SW Maps und mit einem NTRIP Service, indem Sie die Schritte in der Abschnitt des RTK Smart Antenna Benutzerhandbuchs. Die NTRIP Im Statusbereich wird eine Bestätigung über eine erfolgreiche Verbindung und aktives Datenstreaming zu Ihrem Gerät angezeigt.
- Stellen Sie sicher, dass Sie die Instrumentenhöhe Um die Höhe Ihrer Vermessungsstange anzupassen, ist dies für die genaue Messung von Positionen auf Bodenhöhe unerlässlich.
- Bevor Sie Messungen im Feld durchführen, stellen Sie sicher, dass die RTK Smart Antenna mit Ihrem Gerät verbunden ist. smartphone und Korrekturen empfangen. In SW Maps öffnen Menü > Himmelskarte und überprüfen Sie den Fixtyp. Für optimale Genauigkeit sollte dieser sein RTK-Fix.
- Platzieren Sie die RTK-Smart-Antenne am ersten Bodenkontaktpunkt (GCP) und achten Sie darauf, dass die Libelle am Mast mittig im Kreis positioniert ist. Dies bestätigt die exakte Vertikalität des Mastes für eine präzise Positionierung.
- Tippen Sie auf das Seitenmenü, tippen Sie auf Funktion->Ebene erstellen.
- Geben Sie den Layernamen ein, wählen Sie als Geometrietyp „Punkt“ und wählen Sie ein Geometriesymbol. Sie können hier auch die Layerfarbe festlegen.
- Auswählen Satellite als Hintergrundkarte. Aktivieren Verfolgtund wählen Sie unter Filter Feature-Layer.
- Presse Layer hinzufügen und tippe auf GNSS-Aufzeichnungsfunktion.
- Legen Sie den Layernamen fest, wählen POINT als Geometrietyp und wählen Sie einen Geometriesymbol. Drücken Sie Speichern.
- Die neue Ebene wird angezeigt. Drücken Sie Schließen.
- Presse Rec Symbol und tippen Sie auf Aufnahmefunktion.
- Im Bemerkungen Geben Sie in das Feld den Namen des Bodenpunkts ein, z. B. GCP 1. Wir empfehlen, das Mittelwertbildung Klicken Sie auf das Kästchen, damit das Kit eine gemittelte Position berechnen kann (achten Sie darauf, dass der Mast während dieses Vorgangs statisch bleibt). Der Fixtyp sollte RTK Fix bleiben, um eine gute Messgenauigkeit zu erzielen. Drücken Sie anschließend '+', um die Position aufzuzeichnen. Sie sehen die Meldung „Punkt erfasst!".
- Gehen Sie zum Bodenkontrollpunkt Nr. 2 und nehmen Sie die Messung vor, wie in Schritt 15 erläutert. Wiederholen Sie diesen Vorgang für alle Ihre Bodenkontrollpunkte (in unserem Tutorial haben wir 6 GCPs verwendet).
Nach Abschluss wird eine Karte mit allen aufgezeichneten Funktionen angezeigt.
- Um Ihr Projekt zu exportieren, tippen Sie auf das SW Maps-Hauptmenü, drücken Sie Projekt exportieren.
- Wählen CSV Exportformat und drücken Sie Export.
Drohnenbilder aufnehmen
- Starten Sie die DroneLink-App auf Ihrem smartphone.
- Schalten Sie Ihre Drohne und die Fernbedienung ein. Verbinden Sie smartphone zum Controller.
- Warten Sie, bis DroneLink die Drohne erkennt und die GPS-Sperre bestätigt.
- Tippen Sie auf „+“, um eine neue Flugmission zu erstellen. Wählen Sie Mapping Vorlage.
- Um Grenzpunkte zu definieren, starten Sie Ihre Drohne und bewegen Sie sie über den ersten GCP. Beachten Sie, dass der erste Punkt die Flughöhe Ihrer kostenpflichtigen Dronelink-Version markiert.
- Zylinderkopfschrauben Rekord um die Koordinaten von 1 GCP zu speichern.
- Navigiere deine Drohne zum nächsten GCP und speichere die Koordinaten. Wiederhole dies für alle GCPs, die du hast, und drücke Weiter.
- Pick Fotografien als Medientyp und drücken Sie Weiter.
- Passen Sie die erweiterten Einstellungen nicht an, wenn Sie kein fortgeschrittener Benutzer sind und drücken Sie Weiter.
- Passen Sie die erweiterten Einstellungen nicht an, wenn Sie kein fortgeschrittener Benutzer sind und drücken Sie Weiter.
- Setze die Geschwindigkeit des Fluges und drücken Sie Weiter.
- Stelle den Vordere Überlappung und drücken Sie Weiter.
- Stelle den Seitliche Überlappung und drücken Sie Weiter.
- Wählen Sie „Gitter“ als Muster und drücken Sie Weiter.
- Im Zuordnungsrichtung In den Einstellungen können Sie die gewünschte Richtung auswählen. In unserem Fall haben wir jedoch die Standardoption verwendet. Klicken Sie auf „Weiter“.
- Stelle den Kardanischer Neigungswinkel der Drohnenkamera in Grad und drücken Sie Weiter.
- Geben Sie den Namen des Missionsplans ein und drücken Sie Weiter.
- Die Zusammenfassung der Mission wird angezeigt. Drücken Sie Fortfahren.
- Die Mission wird berechnet. Drücken Sie Spielen um es zu starten.
- Die Drohne navigiert zum Startpunkt und startet dann die Mission. Die Drohne fliegt automatisch – eine manuelle Steuerung ist während des Fluges nicht erforderlich. Sie können den Missionsverlauf über das Flug-Dashboard der App verfolgen.
- Sobald die Mission abgeschlossen ist, wird Ihnen in der App eine Benachrichtigung angezeigt.
- Jetzt haben Sie alle Feldmessungen gesammelt, die zum Erstellen eines 3D-Modells erforderlich sind.
Bilder verarbeiten und 3D-Modell des Geländes erstellen
- Wenn Sie wieder an Ihrem Büro-PC sind, übertragen Sie die CSV-Datei, die aus SW Maps exportiert wurde, in Schritt 16: auf Ihren PC. Wir verwenden diese Datei mit den GCP-Koordinaten später während des Fotoausrichtungsprozesses in WebODM, um die Genauigkeit des 3D-Modells zu verbessern.
- Wenn Sie mit Android, verbinden Sie Ihr Telefon über USB mit dem PC, wählen Sie File Transfer und kopieren Sie die exportierte Datei aus dem SW_Maps -Ordner.
- Alternativ können Sie die Datei per E-Mail an sich selbst senden oder sie auf einen Cloud-Dienst (z. B. Google Drive, Dropbox) hochladen und auf Ihren PC herunterladen.
- Erstellen Sie mithilfe der Daten aus Ihrer CSV-Datei von SW Maps eine CSV-Datei, die den GCP-Namen, den Nordwert, den Ostwert und die Höhe enthält.
GCP Label,Northing,Easting,Elevation
GCP1,529356.250827686,9251137.5643209,8.465
GCP2,530203.125367657,9250140.80991621,15.781
...
- Speichern Sie es als CSV-Datei auf Ihrem PC, wir werden es später in Schritt 48 verwenden.
- Laden Sie alle von der Drohne aufgenommenen Fotos herunter. Sie können dies tun, indem Sie die Drohne direkt an Ihren Computer anschließen oder die SD-Karte aus der Drohne entnehmen und in Ihren PC einlegen.
- Suchen Sie unter allen aufgenommenen Bildern diejenigen heraus, auf denen GCP sichtbar ist, und speichern Sie sie in einem separaten Ordner.
- Öffnen Sie WebODM. Klicken Sie auf Füge ein Projekt hinzu, geben Sie ihm einen Namen, fügen Sie bei Bedarf eine Beschreibung hinzu und drücken Sie Erschaffung.
- Gehen Sie zur GCP-Schnittstelle, sofort klicken Vorhandene Passpunktdatei laden.
- Wählen Sie die Datei aus, die Sie aus SW Maps exportiert haben und drücken Sie Öffne.
- Eine Vorschau der Ground Control Point (GCP)-Datei wird angezeigt und zeigt die genauen Koordinaten jedes Punktes. Klicken Sie auf Laden Sie um die GCPs zu importieren.
- Presse Kartenanbieter und klicken auf Satellite zur Satellitenansicht, um die GCPs auf der Karte zu visualisieren.
- Presse Wählen Sie Bilder aus.
- Gehen Sie zu dem Ordner mit den GCP-Bildern, die Sie in Schritt 38 vorbereitet haben, wählen Sie sie alle zum Importieren in WebODM aus und drücken Sie Öffne.
- Bilder mit GCP werden geladen. Nun ordnen wir jeder GCP-Koordinate ein Drohnenbild zu, das das entsprechende Ziel zeigt. Klicken Sie auf das erste Bild.
- Drücken Sie im Fenster „Ground Control Points“ und im Fenster „Map View“ auf „Voreingestellte Koordinaten löschen“.
- Klicken Sie auf den Button +Klicken Sie anschließend auf die Mitte des Passpunkts im Bild. Ordnen Sie ihn anschließend dem entsprechenden Punkt in der Satellitenansicht zu, indem Sie auf dieselbe Position klicken. Sie können den jeweiligen GCP anhand der Nummer auf dem Foto identifizieren – sie sollte mit dem Namen im Satellitenfenster übereinstimmen.
- Presse Zurück Wiederholen Sie die Schritte 46–48 für jedes verbleibende GCP-Bild, um jedes Foto mit der entsprechenden Koordinate zu verknüpfen. Ein GCP kann mit mehreren Bildern verknüpft werden, die denselben Punkt enthalten. Diese Schritte sind wichtig, da die generierte Datei jedem GCP bestimmte Pixelwerte (X, Y, Z) im Bild zuordnet, die zur Verbesserung der Georeferenzierungsgenauigkeit dienen.
- Wenn alle GCP-Bilder mit genauen GCP-Koordinaten verknüpft sind, drücken Sie Exportdatei und drücken Sie Gespeichert. Diese Ground Control-Exportdatei hilft dabei, die Karte für die weitere Nachbearbeitung in WebODM genau auszurichten.
- Benennen Sie die Datei in GCP_file.txt um und verschieben Sie sie in denselben Ordner, in dem alle Ihre Drohnenbilder gespeichert sind.
- Importieren wir nun alle Geländefotos. Gehen Sie zum Dashboard und klicken auf GPS-Bilder und -Dateien auswählen.
- Wählen Sie alle Drohnenbilder zusammen mit der Datei GCP_file.txt aus und klicken Sie dann auf ÖffneWarten Sie einige Sekunden, bis die Daten auf der Karte dargestellt werden.
- Aktivieren Sie die Satellitenansicht oder die Google-Kartenansicht in Basiskarten.
- Wählen Verarbeitungsoption nach Ihren Bedürfnissen. Wir verwenden Hohe Auflösung. Es optimiert die Einstellungen, um Orthofotos und 3D-Modelle in höchster Qualität zu erstellen. Verwenden Sie diese Option, wenn Sie die besten visuellen Details wünschen, beachten Sie jedoch, dass dies mehr Verarbeitungszeit und Speicher benötigt. Drücken Sie Bestätigen.
- Presse Verarbeitung startenDie Verarbeitung kann mehrere Minuten dauern.
- Durch Drücken Anzeige von Traces Sie können den Fortschritt überprüfen. In unserem Fall dauerte die Verarbeitung 22 Minuten.
- Sobald Sie fertig sind, wird die Vorschau der Photogrammetriekarte angezeigt. Drücken Sie Karte anzeigen um Ihr 2D-Modell anzuzeigen.
- Jetzt können Sie Ihr photogrammetrisches Geländemodell in 2D überlagert auf Google Maps sehen.
- Klicken Sie auf die 3D-Schaltfläche in der unteren rechten Ecke, um zur 3D-Ansicht zu wechseln.
- Ihr 3D-Modell wird jetzt zur interaktiven Erkundung angezeigt.
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