Grundlagen der Drohnenkartierung | Anfängerleitfaden (2023 aktualisiert)

Mit dem Aufkommen neuer und ausgefeilterer Drohnen ist die Kartierung mit Drohnen in den letzten Jahren immer beliebter geworden. Drohnen bieten eine kostengünstige und effiziente Lösung, um große Gebiete schnell und genau zu kartieren.

Es gibt viele verschiedene Verwendungsmöglichkeiten Drohnen zur KartierungWelche Methode für Sie am besten geeignet ist, hängt von Ihren spezifischen Anforderungen und Ihrer Anwendung ab. In diesem Artikel geben wir Ihnen einen Überblick über die Grundlagen der Drohnenkartierung und den Einstieg.

Drohnenkartierung definieren

Beim Drohnen-Mapping werden mithilfe von Drohnen Fotos eines Gebiets aufgenommen, die dann zu einer 2D- oder 3D-Karte zusammengefügt werden. Diese Karte kann für verschiedene Zwecke verwendet werden, beispielsweise zur Landvermessung, zur Inspektion der Infrastruktur oder sogar zur Planung landwirtschaftlicher Flächen.

Die Kartierung selbst ist selbsterklärend – Sie machen viele Bilder aus verschiedenen Winkeln und Positionen und fügen sie dann zusammen, um eine Karte zu erstellen.

Der schwierige Teil besteht darin, aus diesen Fotos genaue Messungen zu erhalten, damit die Karte für bestimmte Zwecke verwendet werden kann, beispielsweise zur Vermessung von Landflächen oder zur Messung von Entfernungen.

Mit der richtigen Software und etwas Übung ist es jedoch möglich, mithilfe von Drohnen hochpräzise Karten zu erstellen. Die Genauigkeit drohnenbasierter Karten ist häufig mit der Genauigkeit herkömmlicher bodengestützter Vermessungsmethoden wie GPS vergleichbar.

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Methoden der Drohnenkartierung: Photogrammetrie und LiDAR

Es gibt zwei Hauptmethoden der Drohnenkartierung: Photogrammetrie und LiDAR (Light Detection and Ranging).

Photogrammetrie

Bei der Photogrammetrie werden Fotos zur Erstellung von 2D- oder 3D-Karten verwendet. Dazu werden mehrere Bilder eines Bereichs aus verschiedenen Blickwinkeln aufgenommen und diese Fotos dann mithilfe einer speziellen Software zusammengefügt. Die Software berechnet anhand der Fotos auch Entfernungen und Größen, die dann zur Erstellung genauer 2D- oder 3D-Karten verwendet werden können.

LiDAR

LiDAR ist eine neuere Technologie, die Laser zur Entfernungsmessung verwendet. An der Drohne ist ein LiDAR-Sensor angebracht, der beim Flug der Drohne Laserlichtimpulse aussendet. Diese Impulse werden von Objekten in der Umgebung reflektiert und dann vom Sensor erfasst.

Durch die Messung der Zeit, die die Impulse zum Zurückprallen benötigen, kann der LiDAR-Sensor Entfernungen genau berechnen. Aus diesen Daten werden dann 3D-Punktwolken erstellt, aus denen hochpräzise 3D-Karten erstellt werden können.

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GCPs, RTK und PPK

Um genaue Karten zu erstellen, ist die Verwendung von Ground Control Points (GCPs) erforderlich, bei denen es sich um definierte Punkte auf dem Boden mit bekannten Standorten handelt. Diese Punkte werden als Referenzpunkte beim Zusammenfügen von Fotos oder beim Berechnen von Entfernungen aus LiDAR-Daten verwendet.

Eine weitere Möglichkeit, hochpräzise Karten zu erstellen, ist die Verwendung eines Real-Time Kinematic (RTK)-Systems. Dieses GPS-basierte System nutzt eine Basisstation, um Echtzeitkorrekturen am GPS-Signal der Drohne vorzunehmen. Dadurch kennt die Drohne jederzeit ihren genauen Standort, wodurch sehr genaue Karten erstellt werden können.

Eine dritte Möglichkeit, Genauigkeit zu erreichen, ist die Post-Processed-Kinematik (PPK). Dies ähnelt RTK, die Korrekturen werden jedoch nach dem Flug der Drohne und nicht in Echtzeit berechnet. Diese Methode kann verwendet werden, wenn Sie keinen Zugriff auf ein Echtzeit-GPS-Signal haben.

GCPs

Da die GPS-Positionsgenauigkeit oft auf etwa 2 bis 5 Meter beschränkt ist, selbst bei maximaler Satellitenabdeckung und Verwendung der leistungsstärksten GPS-Technologie, ist für Kartierungsanwendungen auf hoher Ebene eine Bodenkorrektur erforderlich. Die geografische Genauigkeit der Daten kann durch den Einsatz einer der drei folgenden Methoden bis auf den Zentimeterbereich verbessert werden.

RTK

Dieses GPS-basierte System nutzt eine Basisstation, um Echtzeitkorrekturen am GPS-Signal der Drohne vorzunehmen. Dadurch kennt die Drohne jederzeit ihren genauen Standort, wodurch sehr genaue Karten erstellt werden können.

PPK

Die Abkürzung PPK steht für „Post-Processed Kinematic“. Es ähnelt RTK darin, dass es ein integriertes PPK-Modul und eine feste Bodenbasisstation verwendet.

Technisch gesehen gibt es kaum Unterschiede zwischen den beiden Typen. von Systemen. Der Hauptunterschied liegt in der Art und Weise, wie die Daten verarbeitet werden.

Bei RTK werden die Positionsinformationen in Echtzeit von der Basisstation an die Drohne übertragen. Dies ermöglicht die Durchführung von Korrekturen im laufenden Betrieb während des Kartierungsprozesses. PPK hingegen überträgt keine Daten in Echtzeit.

Stattdessen werden die Daten nachträglich verarbeitet, wobei die Informationen der Basisstation und die tatsächlichen GPS-Daten verwendet werden, die die Drohne während ihres Fluges gesammelt hat.

Dies mag wie ein Nachteil erscheinen, aber PPK hat einige Vorteile, die es für bestimmte Kartenanwendungen zu einer attraktiveren Option machen.

Der vielleicht größte Vorteil besteht darin, dass PPK keine Echtzeit-Datenverbindung zwischen der Basisstation und der Drohne erfordert. Dies bedeutet, dass Sie in Gebieten fliegen können, in denen es keinen Mobilfunkempfang oder eine andere Art von Datenverbindung gibt.

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Starrflügler vs. Multikopter

Wenn es um Drohnenkartierung geht, gibt es zwei Hauptmerkmale Arten von Drohnen Einsetzbar: Starrflügler und Multikopter. Es ist wichtig, den richtigen Drohnentyp für die jeweilige Aufgabe auszuwählen, da jeder seine Vor- und Nachteile hat.

Reparierter Flügel

Drohnen mit festen Flügeln sind bei längeren Flügen effizienter, da sie nicht wie Multikopter ständig gegen die Schwerkraft kämpfen müssen. Diese Drohnen eignen sich gut für große Flächen wie Felder oder Bauernhöfe. Allerdings sind Starrflügler-Drohnen schwieriger zu steuern und eignen sich nicht gut für die Kartierung in engen Räumen.

Multi-Copter

Andererseits sind Multikopter-Drohnen viel einfacher zu steuern und können auf engstem Raum fliegen. Sie eignen sich auch besser für die Aufnahme hochauflösender Fotos und sind daher eine gute Wahl für die Kartierung kleiner Gebiete oder detaillierter Strukturen. Allerdings haben Multikopter-Drohnen kürzere Flugzeiten und sind für die Kartierung großer Gebiete nicht gut geeignet. Sie sind auch wendiger.

Welche Software wird benötigt?

Um eine Drohnenkarte zu erstellen, benötigen Sie eine spezielle Software. Es stehen einige Optionen zur Verfügung, die beliebtesten sind jedoch Pix4D und DroneDeploy.

• Pix4D ist leistungsstark Kartierungssoftware mit dem sich 2D-Karten, 3D-Modelle und Punktwolken erstellen lassen. Es ist mit einer Vielzahl von Drohnen und Kameras kompatibel und bietet zahlreiche Funktionen, wie automatische Flugplanung und Photogrammetrie. Diese Software ist eine gute Wahl für erfahrenere Benutzer.
• DroneDeploy ist eine weitere beliebte Kartensoftware, die ähnliche Funktionen wie Pix4D bietet. Es ist auch mit einer Vielzahl von Drohnen und Kameras kompatibel. Allerdings verfügt es über eine einfachere Benutzeroberfläche, die für Anfänger benutzerfreundlicher ist.
• Pix4D und DroneDeploy bieten kostenlose Testversionen an, sodass Sie jede davon ausprobieren können, um herauszufinden, welche für Sie besser funktioniert.
• Stellen Sie außerdem sicher, dass Sie für den Anfang auch eine hochwertige Kamera haben, wie zum Beispiel die GoPro Hero 7 Black.

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Anwendungen der Drohnenkartierung

Drohnenkartierung kann für eine Vielzahl von Anwendungen eingesetzt werden, beispielsweise für die Landvermessung, Volumenberechnungen, landwirtschaftliche Kartierung und Baustellenüberwachung.

Baustelle

Baustellen sind oft groß und komplex und daher mit herkömmlichen Methoden nur schwer zu überwachen. Mittels Drohnenkartierung können detaillierte Karten von Baustellen erstellt werden, mit denen der Fortschritt verfolgt und potenzielle Probleme identifiziert werden können.

Forschung

Mithilfe der Drohnenkartierung können Forscher Daten zu verschiedenen Themen sammeln, beispielsweise zu Umweltbedingungen, Tierpopulationen und Naturkatastrophen. Geologen können moderne Vermessungstechnologie nutzen, um geologische Phänomene wie Flüsse, Kuppeln, Verwerfungen und Verwerfungssteilhänge zu lokalisieren.

Sie können auch bei der Vermessungsplanung behilflich sein, wenn Außendienstmitarbeiter bestimmte Regionen physisch besuchen müssen. Regelmäßige Drohnenuntersuchungen können zur Überwachung des Vegetationswachstums oder der Wildtierbewegung zur Umweltüberwachung eingesetzt werden.

Landvermessung

Unter Landvermessung versteht man den Prozess der Vermessung und Dokumentation der physischen Merkmale eines Grundstücks. Mithilfe der Drohnenkartierung können genaue Karten großer Landflächen erstellt werden, die für verschiedene Zwecke genutzt werden können, beispielsweise für Grundstücksgrenzen, Bauprojekte und den Umweltschutz.

Bergbau

Der Bergbau ist eine gefährliche und schmutzige Industrie. Drohnen können zur Kartierung von Minen eingesetzt werden, sodass Arbeiter ihre Routen planen und potenzielle Gefahren vermeiden können. Mithilfe der Drohnenkartierung lässt sich auch der Fortschritt von Bergbauarbeiten verfolgen und Bereiche identifizieren, die weiterer Aufmerksamkeit bedürfen.

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Vorteile der Drohnenkartierung

Der Einsatz von Drohnenkartierungen bietet viele Vorteile, darunter:

Schnellere Datenerfassung

Drohnen können in kurzer Zeit große Gebiete abdecken und sind damit viel schneller als herkömmliche Methoden der Datenerfassung.

Detaillierte Karten: Mit der Drohnenkartierung können detaillierte Karten erstellt werden, die mit herkömmlichen Methoden nicht erstellt werden können.

Automatisierter Workflow

Drohnenkartierungen können genaue Daten liefern, die für verschiedene Zwecke genutzt werden können. Viele Drohnen-Kartierungssoftwareprogramme bieten einen automatisierten Workflow, der es einfach macht, Karten mit wenig oder gar keiner Erfahrung zu erstellen.

Billiger

Eine schöne Kameradrohne kann mittlerweile schon für weniger als $2000 erworben werden. Wenn Sie Ihr LiDAR-System erstellen möchten, müssen Sie mit einer Investition zwischen $5000 und $10.000 rechnen. Die Anmietung eines Hubschraubers (und eines Piloten) für eine Luftaufnahme ist zwar nicht günstig, aber weitaus teurer.

Sicherer

Mit Drohnen lassen sich gefährliche oder schwer zugängliche Bereiche vermessen, ohne Menschen zu gefährden.

Die Einsatzmöglichkeiten von Drohnen nehmen mit der Weiterentwicklung der Technologie ständig zu. Wenn Sie daran interessiert sind, Drohnenkartierung zu verwenden, müssen Sie zunächst einige Dinge wissen. Multi-Rotor-Drohnen sind aufgrund ihrer Stabilität und der Fähigkeit, eine Nutzlast zu tragen, die beste Wahl für die Kartierung.

Auch für die Erstellung detaillierter Karten ist eine gute Kamera notwendig. Wenn Sie 3D-Modelle oder Punktwolken erstellen möchten, benötigen Sie ein LiDAR-System. Sobald Sie über die erforderliche Ausrüstung verfügen, müssen Sie sich für eine Kartensoftware entscheiden.

Es stehen verschiedene Softwareprogramme mit jeweils eigenen Funktionen und Fähigkeiten zur Verfügung. Sobald Sie Ihre Software ausgewählt haben, können Sie mit der Kartierung beginnen!

Schulungen zur Drohnenkartierung

Schulungen für Drohnen Es stehen auch Karten zur Verfügung, um Ihnen den Einstieg zu erleichtern. In diesen Kursen erlernen Sie die Grundlagen des Drohnenbetriebs, der Kartierungssoftware und der Datenanalyse. Diese Kurse sind ein guter Ausgangspunkt, wenn Sie mehr über Drohnenkartierung erfahren möchten.

Unser Kommerzielle Drohne Pilot Bundle ist ein wunderbarer Ausgangspunkt, wenn Sie ein Anfänger im Drohnenpiloten sind. Dieser Kurs behandelt alles, was Sie wissen müssen, um ein kommerzieller Drohnenpilot zu werden, einschließlich des Bestehens der Part 107-Zertifizierung und der Voraussetzungen für den Start eines potenziell profitablen Drohnengeschäfts.

Melden Sie sich für diesen Basiskurs zur UAV-3D-Kartierung auf Udemy an, wenn Sie spezifischere Fähigkeiten erlernen möchten. Es deckt die Grundlagen der Drohnen-Kartierungstechnologie ab und enthält einen Beispiel-Workflow für die Datenverarbeitung bei Vermessungen mit Pix4D und AgiSoft. Spezialisten für Drohnenkartierung unterscheiden sich von Drohnenpiloten in ihrer Fähigkeit, räumliche Daten zu verarbeiten und darzustellen.

Schlussfolgerung

Abschließend können wir sagen, dass Sie für eine gute Kartierung mit einer Drohne Folgendes berücksichtigen müssen: Was ist Ihr Zweck mit der Kartierung, welche Art von Daten benötigen Sie und wie genau müssen diese sein? ?

Unter Berücksichtigung dieser Faktoren können Sie sich dann Drohnen ansehen und herausfinden, welche Ihren Anforderungen am besten entspricht. Denken Sie immer daran, Ihre Drohne beim zu registrieren FAA und absolvieren Sie vor dem Fliegen die richtige Schulung!