Kombinierte Auswertung von Drohnenaufnahmen und terrestrischen SLR-Aufnahmen am Beispiel des Römerhauses in Ruffenhofen

Im Rahmen dieser Bachelorarbeit wurden terrestrische Aufnahmen einer Spiegelreflexkamera und drohnenbasierte Aufnahmen kombiniert ausgewertet. Insbesondere lag der Fokus darauf, Aussagen über die erreichbare Genauigkeit zu treffen und eine Empfehlung zur Datenprozessierung zu erarbeiten.

Als Beispielobjekt diente das sogenannte Römerhaus im Römerpark Ruffenhofen (Landkreis Ansbach). Die vom Labor für Photogrammetrie und Fernerkundung zur Verfügung gestellten Rohdaten beinhalteten 862 RGB-Bilder der Drohne DJI Mavic 3E (UAV) und 171 RGB-Bilder der Sony Alpha 7 (SLR). Alle Aufnahmen der beiden Datensätze wurden mittels RTK-GNSS georeferenziert. Zusätzlich waren hochgenaue Referenzdaten des terrestrischen Laserscanners RIEGL VZ-400 (TLS) verfügbar.

Zunächst wurden die TLS-Daten ausgewertet, wobei die von 8 Standpunkten aufgenommenen Punktwolken mit Hilfe von Passpunkten automatisch zueinander registriert wurden. Die mittlere Standardabweichung für die Verknüpfungspunkte betrug 4,5 mm im Projektkoordinatensystem. Aus der resultierenden TLS-Punktwolke wurden anschließend 15 markante Punkte extrahiert (siehe Abb. 1), die bei der photogrammetrischen Auswertung als unabhängige Prüfpunkte dienten und letztlich Genauigkeitsaussagen ermöglichten.

Im Rahmen der photogrammetrischen Auswertung kam eine Simultankalibrierung im Zuge der Bündelblockausgleichung zum Einsatz. Bei der Kalibrierung der DJI Mavic 3E fielen insbesondere in den Bildecken ausgeprägte kissenförmige Verzeichnungen auf. Zudem sind Ringeffekte zu erkennen, die durch das Kalibriermodell nicht vollständig eliminiert werden konnten (siehe Abb. 2, oben). Im Vergleich dazu sind die Residuen nach der Kalibrierung der Sony Alpha 7 weniger systematisch, jedoch v.a. im Zentrum des Bildbereiches vorhanden (siehe Abb. 2, unten). Der Reprojektionsfehler lag bei 0,47 Pixel (UAV) bzw. 0,69 Pixel (SLR).

Die Aerotriangulation und die dichte Bildzuordnung („dense image matching“) erfolgten in der Software Agisoft Metashape zunächst getrennt. Dabei betrug der mittlere 3D-Offset zu den 15 TLS-Prüfpunkten – ohne die Verwendung von Passpunkten – 4,7 cm (UAV) bzw. 2,9 cm (SLR). Anschließend wurde eine erneute Auswertung durchgeführt, bei der die beiden Datensätze kombiniert wurden. Hierbei konnte, ebenfalls ohne die Verwendung von Passpunkten, ein mittlerer 3D-Offset von 2,6 cm zu den TLS-Prüfpunkten erreicht werden. Für zukünftige Auswertungen wird daher empfohlen, die Kombination von UAV- und SLR-Datensätzen direkt in Agisoft Metashape zu vollziehen.