Verbesserung der 3D-Modellierung für ein digitales Stadtprojekt mit dem GNSS-System i93

Die Nachfrage nach 3D-Stadtmodellen in der Stadtplanung und -verwaltung steigt. Attribute wie Gebäude, Straßen und Bäume sind Schlüsselelemente, und verschiedene Gebäudetypen gehören zu den wichtigsten Bestandteilen dieser Modelle. Luftgestützte Technologien sind heute in der Stadtplanung weit verbreitet, da sie die Erfassung von 3D-Daten über große Gebiete ermöglichen, wobei die Photogrammetrie zur Erfassung von Informationen über die 3D-Charakteristik von Objekten weit verbreitet ist. Allerdings kann die Geometrie und Visualisierung einiger Gebäude, insbesondere im unteren Bereich oder an der Fassade, aufgrund der eingeschränkten Sicht aus der Luft verzerrt sein. Aus diesem Grund müssen luftgestützte Daten oft mit bodengestützten Daten zusammengeführt werden, um umfassende und genaue Informationen für 3D-Digitalisierungsprojekte in Städten zu erhalten.

DIE HERAUSFORDERUNG DER 3D-GEBÄUDEMODELLIERUNG MIT LUFTBILDPHOTOGRAMMETRIE

In dieser Studie war es notwendig, ein detailliertes 3D-Modell eines Pavillons in einem Wohnkomplex zu erstellen. Herkömmliche Luftbildaufnahmen lieferten aufgrund der eingeschränkten Sicht der Drohne keine ausreichenden Daten für die Erstellung eines genauen 3D-Modells. Für bestimmte Innen- und Außenbereiche der Gebäudestruktur konnten keine vollständigen Vermessungsdaten gewonnen werden. Das Ergebnis war ein Modell, bei dem mehrere Oberflächenbereiche ausgelassen wurden.

Abbildung 1. Von oben nach unten: Daten des Pavillons und des 3D-Modells, die mit der herkömmlichen Vermessungsmethode aus der Luft gewonnen wurden.

Fotos, die mit einer herkömmlichen Kamera aufgenommen wurden, würden aufgrund ungenauer Standortinformationen und falscher Ausrichtung zwischen Boden- und Luftbilddaten keine effektive Lösung bieten. Die manuelle Nachbearbeitung dieser Bilder wäre zudem zeit- und arbeitsintensiv. Der i93 GNSS-Empfänger, der die neuesten GNSS-, RTK-, IMU- und Dual-Kamera-Videophotogrammetrie-Technologien umfasst, wurde für dieses Projekt ausgewählt, da er eine schnelle und genaue Datenerfassung im Feld ermöglicht.

Abbildung 2. CHCNAV i93 integriert GNSS-, Auto-IMU- und Zwei-Kamera-Video-Photogrammetrie-Technologien.

ERFASSUNG VON GIS-DATEN DURCH VIDEOPHOTOGRAMMETRIE ZUR STEIGERUNG DER EFFIZIENZ

Die kontinuierliche Videoerfassung des Pavillons mit dem i93 GNSS wurde in Bereichen durchgeführt, in denen das Sichtfeld der Drohne begrenzt war. Der Videomodellierungsmodus des i93 GNSS lieferte 360°-Videoaufnahmen des Pavillons aus verschiedenen Blickwinkeln in zwei unabhängigen Aufnahmen der Innenbereiche der Säulen, wodurch sichergestellt wurde, dass die gesamte Struktur erfasst wurde.

Abbildung 3. Videomessung des Pavillons mit dem i93 GNSS in der Wohngegend.

Im Vergleich zu herkömmlichen Methoden zur Verbesserung von Luftbildvermessungen entfällt bei der Videovermessung mit dem i93 GNSS die Notwendigkeit manueller Point-and-Shoot-Operationen, was die Effizienz der Datenerfassung im Feld erhöht.

KOMBINATION VON LUFT- UND BODENBILDERN ZUR VEREINFACHUNG DES 3D-MODELLIERUNGSWORKFLOWS

Bilder und POS-Daten von der Drohne und der Kamera des i93 GNSS wurden für eine nahtlose Datenverarbeitung und 3D-Modellierung extrahiert. Die Datenerfassung mit dem i93 GNSS ist effizienter als herkömmliche Methoden, da sie nicht viel manuelle Arbeit erfordert, insbesondere was die Bildsynchronisation betrifft. Die vom i93 GNSS erfassten georeferenzierten Bilder sind mit gängigen Modellierungswerkzeugen wie ContextCapture, Smart3D usw. kompatibel, so dass keine Passpunkte definiert werden müssen. Dies vereinfacht den Datenverarbeitungsprozess erheblich und spart Zeit und Arbeitskosten.

Die Datensätze wurden in ContextCapture automatisch in einem neuen Projekt mit zwei Blöcken synchronisiert, um die Luftbild- bzw. die terrestrischen Daten zu verarbeiten. An diesen beiden Blöcken wurden Triangulationsberechnungen durchgeführt, um die korrekte Position und Ausrichtung der einzelnen Bilder zu bestimmen. Da beide Vermessungsmethoden dasselbe geografische Koordinatensystem und hochpräzise Positionsdaten verwenden, war es möglich, die Datenblöcke zu kombinieren, ohne Verbindungspunkte zu definieren oder Bildkontrollpunkte anzuwenden; so wurden die Daten nach der Lufttriangulation zusammengeführt, um ein gemeinsames 3D-Modell zu erstellen, was die Genauigkeit und Kosteneffizienz des Renderings erheblich verbesserte.

Abbildungen 4,5: Luftdatenbasiertes Modell (links) vs. gemeinsames Modell nach der Rekonstruktion (rechts).

BODENGESTÜTZTE VIDEOPHOTOGRAMMETRIE GEWINNT BEI DER VERFEINERUNG DIGITALER ZWILLINGSMODELLE AN BEDEUTUNG

Luftbildaufnahmen können in kurzer Zeit eine große Menge an Informationen sammeln. Der Einsatz von Drohnen zur Durchführung von Vermessungen in komplexen städtischen Umgebungen birgt jedoch einige besondere Herausforderungen. Sicherheitsrisiken durch hohe Gebäude und Stromleitungen begrenzen den Bereich und die Höhe, in der Drohnen in Städten operieren können. Um diese Beschränkungen zu überwinden, ergänzen Bodenvermessungssysteme wie das i93 GNSS die Plattformen in der Luft und erhöhen die Vollständigkeit der für die 3D-Gebäudemodellierung gesammelten Informationen.

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Über CHCNAV

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