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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 Genauigkeit direkt in jedes Foto einbetten, sind Drohnen ohne RTK auf Standard-GPS angewiesen, was zu Positionsfehlern von mehreren Metern führen kann. Um diese Einschränkung zu überwinden, verwenden wir physische Markierungen (GCPs), deren genaue Koordinaten mit einem RTK Calibrated Surveyor KitDiese dienen als Referenzpunkte im Photogrammetrie-Workflow. Mit sorgfältiger Planung und Verarbeitung können Sie selbst mit Standarddrohnen eine vermessungsähnliche Genauigkeit 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 Calibrated Surveyor Kit
- Ground Control Points (GCP) für Drohnen
- eine Drohne mit Kamera und eingelegter SD-Karte
- a smartphone
- ein Computer
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 GCPs und messen Sie ihre genauen Koordinaten mit einem RTK-Kit
- 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.
Verbinden Sie das RTK-Kit mit Ihrem smartphone über USB oder Bluetooth. In diesem Tutorial verwenden wir eine USB-Verbindung.
Öffnen Sie SW Maps, verbinden Sie sich mit Ihrem RTK-Kit und verbinden Sie sich dann mit dem NTRIP Service, indem Sie die Schritte in der Wie man den Dienst nutzt RTK Calibrated Surveyor Kit mit SW Maps des Benutzerhandbuchs.
- Stellen Sie sicher, dass die Instrumentenhöhe mit der Höhe Ihres Vermessungsstabs übereinstimmt. Dies ist für die genaue Messung von Bodenpositionen von entscheidender Bedeutung.
Bevor Sie Messungen im Feld durchführen, stellen Sie sicher, dass das RTK-Kit mit Ihrem smartphone und Korrekturen erhalten. Öffnen Sie in SW Maps das Hauptmenü und tippen Sie auf GNSS Status. Überprüfen Sie den Fixtyp – für optimale Genauigkeit sollte RTK Fix angezeigt werden.
- Platzieren Sie das RTK-Kit auf dem ersten GCP und stellen Sie sicher, dass die Libelle auf dem Stab im Kreis zentriert ist. Dadurch wird sichergestellt, dass der Stab perfekt vertikal steht und eine genaue Positionierung gewährleistet ist.
- Bevor Sie Messungen im Feld durchführen, stellen Sie sicher, dass das RTK-Kit mit Ihrem smartphone und Korrekturen erhalten. Öffnen Sie in SW Maps das Hauptmenü und tippen Sie auf GNSS-Status. Überprüfen Sie den Fixtyp – für optimale Genauigkeit sollte RTK Fix angezeigt werden.
- 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.
- Tag 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 Kalkulationstabelle Exportformat. Wählen Sie XLS in Tabellenkalkulationseinstellungen und drücken Sie Exportieren.
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 Next.
- Wählen Sie „Fotos“ als Medientypdatei für die Aufnahme und drücken Sie Next.
- Passen Sie die erweiterten Einstellungen nicht an, wenn Sie kein fortgeschrittener Benutzer sind und drücken Sie Next.
- Passen Sie die erweiterten Einstellungen nicht an, wenn Sie kein fortgeschrittener Benutzer sind und drücken Sie Next.
- Setze die Geschwindigkeit des Fluges und drücken Sie Next.
- Stelle den Vordere Überlappung und drücken Sie Next.
- Stelle den Seitliche Überlappung und drücken Sie Next.
- Wählen Sie „Gitter“ als Muster und drücken Sie Next.
- 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 Next.
- Geben Sie den Namen des Missionsplans ein und drücken Sie Next.
- Die Zusammenfassung der Mission wird angezeigt. Drücken Sie Fortfahren.
- Die Mission wird berechnet. Drücken Sie Play 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 in Schritt 5 aus SW Maps exportierte Datei auf Ihren PC. Wir verwenden diese Datei – mit den GCP-Koordinaten – später beim Fotoausrichtungsprozess 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.
- 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 Kreation.
- Gehen Sie zum 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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