DEM and Orthomosaic Generation in Agisoft Metashape: With vs Without GCPs
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DEM- und Orthomosaik-Generierung in Agisoft Metashape: Mit und ohne GCPs

Veröffentlicht am von admin

Agisoft Metashape ist ein leistungsstarkes Tool zur Erstellung von hochauflösenden Digitalen Höhenmodellen (DEMs) und Orthomosaiken aus Drohnen- oder terrestrischen Bilddaten. Eine häufige Frage, die sich Anwender stellen, ist: Kann ich auch ohne Bodenkontrollpunkte (GCPs) genaue Ergebnisse erzielen? In diesem Artikel untersuchen wir die Unterschiede in den Arbeitsabläufen, der Genauigkeit und den Anwendungsfällen bei der Arbeit mit und ohne GCPs in Metashape.

Was sind DEMs und Orthomosaike?

Ein digitales Höhenmodell (Digital Elevation Model, DEM) stellt die Höhe des Geländes dar und wird durch Interpolation einer Punktwolke erzeugt. Ein Orthomosaik ist ein georeferenziertes, geometrisch korrigiertes Bild, das sich aus mehreren überlappenden Fotos zusammensetzt, die maßstabsgetreu und perspektivisch korrekt zusammengesetzt sind.

Was sind Bodenkontrollpunkte (GCPs)?

GCPs sind physische Punkte mit bekannten Koordinaten in der realen Welt. Sie sind in mehreren Bildern sichtbar und werden verwendet, um die 3D-Rekonstruktion mit einem bestimmten Koordinatensystem zu verbinden. GCPs verbessern die Genauigkeit und die geografische Konsistenz von DEMs und Orthomosaiken erheblich.

Arbeitsablauf: Erzeugen von DEM & Orthomosaik ohne GCPs

1. Bilder mit Überlappung aufnehmen

Verwenden Sie eine Drohne oder eine Kamera, um Bilder mit mindestens 70% Frontüberlappung und 60% Seitenüberlappung aufzunehmen. Auch ohne GCPs ist dies für den Abgleich von Ankerpunkten unerlässlich.

2. Fotos in Metashape ausrichten

  1. Öffnen Sie Metashape und erstellen Sie ein neues Projekt
  2. Importieren Sie Ihre Bilder
  3. Gehen Sie zu Workflow → Fotos ausrichten
  4. Verwenden Sie „Hohe“ oder „Mittlere“ Genauigkeit und aktivieren Sie die adaptive Anpassung des Kameramodells.

3. Aufbau einer dichten Wolke

  1. Arbeitsablauf → Dense Cloud aufbauen
  2. Wählen Sie die Qualitäts- und Tiefenfilterstufe (z.B. Mittel/Mäßig)

4. DEM erstellen

  1. Arbeitsablauf → DEM erstellen
  2. Quelle auswählen: Dichte Wolke
  3. Wählen Sie ein Koordinatensystem (standardmäßig WGS84)

5. Orthomosaik erstellen

  1. Arbeitsablauf → Orthomosaik erstellen
  2. Wählen Sie die Quelle: DEM
  3. Projektionsebene: Aktuelle Ansicht oder basierend auf dem Koordinatensystem

Auch ohne GCPs erzeugt Metashape ein DEM und ein Orthomosaik, indem es nur die Bildausrichtung und die EXIF-GPS-Daten (falls verfügbar) verwendet.

Einschränkungen bei Nichtverwendung von GCPs

  • Geringere Positionierungsgenauigkeit (bis zu ±10 m oder schlechter)
  • Inkonsistente Höhendaten, wenn die EXIF-Höhenangaben unzuverlässig sind
  • Mögliches Kippen oder Schrägstellen des gesamten Modells
  • Probleme beim Abgleich mit vorhandenen GIS- oder CAD-Daten

Arbeitsablauf: Generierung von DEM & Orthomosaik mit GCPs

1. Erfassen Sie GCPs im Feld

Verwenden Sie einen GNSS-Empfänger oder eine Totalstation, um GCPs an bekannten Punkten auf dem Boden zu erfassen. Diese Punkte sollten auf mindestens 3-4 Bildern zu sehen sein.

2. Importieren und Markieren von GCPs in Metashape

  1. Bereiten Sie eine CSV-Datei mit GCP-Namen und Koordinaten vor
  2. Gehen Sie in Metashape zum Fenster Referenz → Markierungen importieren
  3. Markieren Sie jeden GCP manuell in den Bildern

3. Optimieren Sie die Kameraausrichtung

  1. Klicken Sie mit der rechten Maustaste auf den Brocken → Kameras optimieren
  2. Aktivieren Sie alle Kalibrierungsparameter (f, cx, cy, k1, k2, etc.)

4. DEM und Orthomosaik generieren (dieselben Schritte)

Der Rest des Arbeitsablaufs ist identisch: Generieren Sie die dichte Wolke, erstellen Sie das DEM und schließlich das Orthomosaik. Die Ergebnisse sind jedoch eng mit Ihren GCPs verbunden, was die Genauigkeit und Konsistenz der Geolokalisierung erheblich verbessert.

Vergleich: Mit und ohne GCPs

Aspekt Mit GCPs Ohne GCPs
Horizontale Genauigkeit < 5 cm ±5-10 m
Vertikale Genauigkeit < 10 cm ±10-20 m oder schlechter
Stabilität des Modells Sehr hoch Mäßig
Georeferenzierung Präzise Ungefähr
Compliance Umfragewert Nicht akzeptabel für rechtliche oder technische Zwecke

Wann können Sie GCPs überspringen?

  • Für Hobby- oder Visualisierungsprojekte
  • Bei der Verwendung von Drohnen mit RTK/PPK GPS
  • In abgelegenen Gebieten ohne zugängliche Bezugspunkte

Wenn Ihre Drohne über ein hochpräzises GPS-System verfügt und Sie nicht an behördlichen oder infrastrukturellen Projekten arbeiten, können Sie möglicherweise auch ohne GCPs akzeptable Ergebnisse erzielen.

Fazit

Die Erstellung von DEMs und Orthomosaiken in Metashape ist mit oder ohne GCPs möglich – der Unterschied in der Genauigkeit und Zuverlässigkeit ist jedoch erheblich. Wenn Sie wissenschaftliche, technische oder GIS-gerechte Ergebnisse anstreben, sollten Sie GCPs verwenden, wann immer dies möglich ist. Für informelle oder explorative Arbeiten ist der Arbeitsablauf ohne GCPs eine schnelle und zugängliche Option. Beurteilen Sie immer Ihre Projektziele, die verfügbare Hardware und die erforderliche Genauigkeit, bevor Sie sich für den besten Weg entscheiden.