Bild von Institut mit Institutslogo
homeicon uni sucheicon suche siteicon sitemap kontakticon kontakt
unilogo Universität Stuttgart
Institut für Wasser- und Umweltsystemmodellierung - IWS

Abstract

 
   

"Einfluss von Hardware und Flugparametern auf die Genauigkeit von mittels im Structure from Motion Verfahren erzeugten Orthophotos aus UAV-Bildmaterial von Gewässern und deren Reproduzierbarkeit im Hinblick auf die Quantifizierung morphologischer Veränderungen"

Die Verwendung von georeferenzierten Luftbildern in Geoinformationssystemen (GIS) ermöglicht eine breite Anwendung an morphologischen Untersuchungen von Flüssen. Das Structure from Motion (SfM) Verfahren ist inzwischen immer genauer untersucht. Mit dem SfM-Verfahren lassen sich sehr hochauflösende Orthophotos mit einer Bodenauflösung von üblicherweise 1cm/px erstellen. Die Datenerfassung mittels einem kleinem unbemannten Luftfahrtgerät (UAV) mit Kamera, mehreren Kontrollpunkten (GCPs) und ausreichend genauen terrestrischen Daten zu den GCPs ist meistens in wenigen Stunden erledigt und kann deshalb in einer zeitlich hohen Auflösung erfolgen. Die Datenerfassung hat jedoch einen großen Einfluss auf das spätere Ergebnis. Offen bleibt welchen Einfluss die Datenerhebung auf die Genauigkeit und Qualität von Orthophotos hat und wie sie sich möglichst effizient gestalten lässt. Ziel ist es den Einfluss von Flugparameter und Hardware auf die Genauigkeit des Orthophotos hinsichtlich der Quantifizierung morphologischer Veränderungen zu untersuchen. Bei den Testgebiet handelt es sich um einen kurzen Abschnitt des Flusses Jachen, welcher südlich von München dem Walchensee entspringt und vor Lenggries in die Isar mündet. Für die Untersuchungen werden die Fotos einer DJI Phantom 3 Professional verwendet. Die Ergebnisse werden auch mit einer Aufnahmen aus einer Sony Nex-5 verglichen. Die 24 gleichmäßig verteilten GCPs werden mit RTK GPS Daten vermessen. Die Lagegenauigkeit des Orthophotos wird durch die Software Einstellungen beim Foto ausrichten beeinflusst. Die Einstellung „hoch“ garantiert eine hinreichende Genauigkeit bei geringen Zeitaufwand. Auch die Verteilung der GCPs über das Testgebiet hat einen größeren Einfluss. Sind mindestens zehn GCPs gleichmäßig verteilt, beträgt die Standardabweichung insgesamt etwa 5 cm. Aus einer dichten Punktewolke in mittlere Qualität, lässt sich ein ausreichend genaues digitales Geländemodell (DEM) zur Erstellung des Orthophotos berechnen. Bei inhomogener Bildqualität, vor allem bezüglich der Bildschärfe, ist diese Inhomogenität auch im Orthophoto wieder zu finden. Die Verwendung von ultraweitwinkelobjektiven, wie an der DJI Phantom 3 Professional, erweist sich als nicht ideal für die Erstellung von Orthophotos. Der extrem schräge Aufnahmewinkel von etwa 45° an den Bildrändern führt zu zahlreichen Bildfehlern bei vertikalen Objekten. Aus den Fotos der Sony Nex-5 lässt sich dagegen mit deutlich weniger Fotos ein qualitativ höherwertiges Orthophoto erzeugen, das keine erkennbaren Bildfehler aufweist. Für eine Quantifizierung morphologischer Veränderungen sollte allerdings noch die Genauigkeit unterhalb der Wasserlinie untersucht werden. Damit sollten dann aber die Grundlagen für weitere Untersuchungen hinsichtlich einer zeitlich und räumlich hoch aufgelösten Quantifizierung morphologischer Veränderungen gegeben sein.