DSM vs. DTM in Agisoft Metashape: Unterschiede und Arbeitsablauf

Das Verständnis des Unterschieds zwischen einem DSM und einem DTM in Agisoft Metashape ist für jeden unerlässlich, der Drohnenfotogrammetrie für Vermessungs-, Bau-, Bergbau-, Ingenieur-, Forst- oder GIS-Anwendungen einsetzt.

Beide Produkte dienen der Höhenabbildung, beschreiben jedoch sehr unterschiedliche Oberflächen. Ein digitales Oberflächenmodell umfasst Objekte wie Gebäude, Bäume und Fahrzeuge, während ein digitales Geländemodell dazu dient, das darunterliegende, unbewachsene Gelände darzustellen.

Die Wahl eines ungeeigneten Höhenmodells kann erhebliche Auswirkungen auf Messungen, Höhenlinien, Entwässerungsanalysen, Auf- und Abtragberechnungen sowie andere georäumliche Ergebnisse haben.

In dieser Anleitung erläutern wir den Unterschied zwischen DSM und DTM in Agisoft Metashape, wann welches Modell verwendet werden sollte und wie der korrekte Arbeitsablauf zur Erstellung beider Modelle aus Drohnenaufnahmen aussieht.

Was ist ein DSM?

Ein digitales Oberflächenmodell (DSM) stellt die Höhenangaben der sichtbaren Oberfläche dar, die von der Drohne oder der Kamera erfasst wurden.

Das bedeutet, dass das Höhenmodell Folgendes umfassen kann:

• Gebäude
• Bäume und Vegetation
• Fahrzeuge
• Baumaschinen
• Lagerbestände
• Felsformationen
• Weitere Objekte, die auf den Bildern zu sehen sind

Wenn beispielsweise eine Drohne über ein Stadtgebiet fliegt, wird das Dach eines Gebäudes Teil des DSM, da es sich um die von oben sichtbare Fläche handelt.

Das Gleiche gilt für Baumkronen in einem Wald oder für Maschinen, die auf einer Baustelle im Einsatz sind.

Ein DSM ist daher immer dann nützlich, wenn die Höhe der gesamten sichtbaren Oberfläche von Bedeutung ist.

Was ist ein DTM?

Ein digitales Geländemodell (DTM) dient dazu, die Höhe des darunterliegenden Bodens darzustellen und nicht die Oberkante der darüber liegenden Objekte.

Gebäude, Vegetation, Fahrzeuge und andere Objekte, die nicht zum Boden gehören, sollten daher aus dem Geländemodell ausgeschlossen werden.

Daher eignet sich ein DTM besonders gut für:

• Topografische Kartierung
• Konturerstellung
• Straßenplanung
• Bauplanung
• Erdarbeiten
• Aushub- und Aufschüttungsberechnungen
• Entwässerungsanalyse
• Hydrologische Modellierung
• Vermessungsarbeiten im Bergbau und in Steinbrüchen

In Agisoft Metashape Professional ist für die Erstellung eines korrekten DTM in der Regel eine Klassifizierung der Punktwolke erforderlich, damit Bodenpunkte von oberirdischen Objekten getrennt werden können.

DSM vs. DTM: Worin besteht der wesentliche Unterschied?

Am einfachsten lässt sich der Unterschied verstehen, wenn man sich eine Drohnenvermessung über einem von Bäumen umgebenen Gebäude vorstellt.

Im DSM folgt die Höhenoberfläche dem Dachfirst, den Baumkronen und dem umgebenden Boden.

Im DTM besteht das Ziel darin, die Gebäude und die Vegetation zu entfernen und das darunter oder darum herum liegende Gelände zu rekonstruieren.

So erstellen Sie ein DSM in Agisoft Metashape

Der DSM-Arbeitsablauf ist im Allgemeinen einfacher, da das Ziel darin besteht, die sichtbare rekonstruierte Oberfläche zu erhalten.

Schritt 1: Richten Sie die Fotos aus

Importieren Sie die Drohnenbilder und wählen Sie Folgendes aus:

Workflow- >: Fotos ausrichten

Metashape berechnet die Kamerapositionen und erstellt die erste photogrammetrische Rekonstruktion.

Bevor Sie fortfahren, vergewissern Sie sich bitte, dass die Kameras korrekt ausgerichtet sind und dass im Projekt das richtige Koordinatenreferenzsystem verwendet wird.

Schritt 2: Erstellen Sie die Punktwolke

Für Arbeitsabläufe, für die eine Punktwolke erforderlich ist, wählen Sie bitte Folgendes aus:

Workflow- >: Erstellen einer Punktwolke

Die Punktwolke stellt die auf den Fotos sichtbare, rekonstruierte Oberfläche dar und kann Gelände, Dächer, Bäume und andere Objekte enthalten.

Schritt 3: Erstellen Sie das DEM

Bitte wählen Sie:

Workflow- > -Build-DEM

Wählen Sie die geeigneten Quelldaten aus und fügen Sie die für das Projekt erforderlichen Oberflächeninformationen hinzu.

Da das Ziel darin besteht, ein DSM zu erstellen, bleiben oberirdische Objekte Teil des Höhenmodells.

Nach der Erstellung kann das DSM in der Ortho-Ansicht betrachtet und für GIS- oder Ingenieuranwendungen exportiert werden.

So erstellen Sie ein DTM in Agisoft Metashape

Der DTM-Workflow erfordert einen zusätzlichen Klassifizierungsschritt, da Gebäude, Bäume und andere Objekte vom Gelände getrennt werden müssen.

Schritt 1: Erstellen Sie die Punktwolke

Erstellen Sie nach der Fotoausrichtung und -optimierung die Punktwolke wie folgt:

Workflow- >: Erstellen einer Punktwolke

Schritt 2: Klassifizierung der Bodenpunkte

Bitte wählen Sie:

Werkzeuge > -Punktwolke > -Bodenpunkte klassifizieren

Metashape analysiert die Punktwolke und versucht automatisch, Punkte zu identifizieren, die zum Gelände gehören.

Bei der Klassifizierung werden Parameter wie „Max. Winkel“, „Max. Entfernung“, „Max. Geländeneigung“, „Zellengröße“ und „Erosionsradius“ herangezogen.

Es gibt keine universelle Kombination von Werten, die für jeden Datensatz perfekt funktioniert. Flaches Ackerland, dichter Wald, städtische Gebiete und steile Steinbrüche erfordern unterschiedliche Klassifizierungseinstellungen.

Schritt 3: Überprüfen Sie die Bodenklassifizierung

Die automatische Klassifizierung sollte als Ausgangspunkt betrachtet und nicht blindlings als Endergebnis hingenommen werden.

Überprüfen Sie die Bereiche rund um Gebäude, Mauern, Vegetation, Böschungen, Aushubkanten und steiles Gelände.

Ordnen Sie gegebenenfalls falsch klassifizierte Punkte manuell neu zu, bevor Sie das DTM erstellen.

Schritt 4: Erstellen Sie das DTM

Bitte wählen Sie:

Workflow- > -Build-DEM

Verwenden Sie die Punktwolke als Quelle und wählen Sie für das Geländemodell die Klasse „Boden“ aus. Weitere geeignete Klassen, wie beispielsweise „Straße“, können bei Bedarf im Rahmen des Projekts hinzugefügt werden.

Das daraus resultierende Höhenmodell basiert auf den als Gelände identifizierten Punkten und nicht auf der gesamten sichtbaren Oberfläche.

Was eignet sich besser für ein Orthomosaik: DSM oder DTM?

Sowohl DSM- als auch DTM-Daten können bei der Erstellung von Orthomosaiken nützlich sein, doch die richtige Wahl hängt von der Art des Projekts ab.

In städtischen Umgebungen und Gebieten mit umfangreichen oberirdischen Bauwerken kann die Beibehaltung der Oberflächengeometrie für eine korrekte Bildprojektion von Bedeutung sein.

Bei Projekten, bei denen ein geländebezogenes Orthomosaik angestrebt wird, kann ein DTM eine besser geeignete Referenzfläche darstellen.

Metashape Professional unterstützt georeferenzierte Höhenmodelle und die Erstellung von Orthomosaiken als Teil des professionellen Kartierungs-Workflows.

DSM oder DTM für den Bau?

Bei Bauprojekten sind oft beide erforderlich.

Ein DSM kann den gesamten sichtbaren Zustand einer Baustelle dokumentieren, einschließlich Bauwerke, Baumaschinen, Materialhalden und temporäre Einrichtungen.

Ein DTM ist besser geeignet, wenn Ingenieure das zugrunde liegende Gelände analysieren, Planhöhen vergleichen oder Erdbauberechnungen durchführen müssen.

Beispielsweise kann ein Bauunternehmer, der eine Baustelle über einen längeren Zeitraum hinweg überwacht, ein DSM zur Dokumentation des aktuellen Oberflächenzustands verwenden, für Aushub- und Planierungsanalysen jedoch Geländemodelle heranziehen.

DSM oder DTM für Haldenvolumina?

Für die Berechnung von Lagerbeständen hängt das richtige Höhenmodell davon ab, was gemessen wird und welche Bezugsebene für die Volumenberechnung herangezogen wird.

Ein Lagerstapel selbst ist ein oberirdisches Objekt; würde man ihn daher im Rahmen einer Klassifizierung als „unbewirtschaftete Fläche“ automatisch entfernen, würde dadurch offensichtlich das zu vermessende Merkmal beseitigt.

Aus diesem Grund sollten Volumenberechnungen auf einer Fläche basieren, die die Geometrie der Halde beibehält, wobei für die Berechnung eine geeignete Grundebene oder Referenzfläche verwendet wird.

Dies ist ein gutes Beispiel dafür, warum ein DTM nicht automatisch die richtige Wahl für jede professionelle Kartierungsaufgabe ist.

DSM oder DTM für Höhenlinien?

Wenn Konturlinien das tatsächliche Gelände darstellen sollen, ist ein DTM in der Regel die bessere Wahl.

Werden Konturen in einer städtischen oder bewachsenen Umgebung direkt aus einem Geländemodell (DSM) generiert, können sie Dächern, Bäumen und anderen oberirdischen Objekten folgen.

Dies kann zu Höhenlinien führen, die nicht die tatsächliche Topografie des Geländes widerspiegeln.

Die Bodenklassifizierung vor der Erstellung von Höhenlinien kann daher für topografische Vermessungen von entscheidender Bedeutung sein.

Kann die Photogrammetrie den Boden unter Bäumen erfassen?

Dies ist eine wichtige Einschränkung, die Sie bei der Erstellung von DTMs anhand von Luftbildern beachten müssen.

Mithilfe der Photogrammetrie werden Oberflächen rekonstruiert, die in den Ausgangsbildern sichtbar sind.

Wenn dichte Vegetation den Boden vollständig verdeckt, erfasst die Drohnenkamera das Gelände unterhalb des Blätterdachs nicht. Metashape kann Bodendetails, die auf den Aufnahmen fehlen, nicht direkt rekonstruieren.

Bei der Geländeklassifizierung können Vegetationspunkte entfernt und die verfügbaren Geländepunkte interpoliert werden; es ist jedoch nicht möglich, gemessene Geländedaten an Stellen zu erstellen, an denen das Gelände nie sichtbar war.

In stark bewaldeten Gebieten könnte sich daher ein luftgestütztes LiDAR-System als besser geeignet erweisen, da die Laserreflexionen manchmal durch Lücken in der Vegetation bis zum Boden vordringen können.

Wie genau sind DSM- und DTM-Modelle?

Die Genauigkeit beider Modelle hängt von der Qualität des gesamten photogrammetrischen Arbeitsablaufs ab.

Zu den wichtigen Faktoren zählen:

• Flughöhe
• Bodenabtastabstand (GSD)
• Bildüberlappung
• Kameraqualität
• Bildschärfe
• RTK- oder PPK-Positionsbestimmung
• Bodenkontrollpunkte
• Genauigkeit der Kontrollpunkte
• Kamerakalibrierung
• Qualität der Punktwolke
• Qualität der Bodenklassifizierung

Ein DTM kann zwar gut klassifiziert sein, dennoch ungenau sein, wenn das ursprüngliche Projekt eine mangelhafte Georeferenzierung aufweist.

Bei Anwendungen auf Vermessungsniveau sollten nach Möglichkeit unabhängige Kontrollpunkte herangezogen werden, um die absolute horizontale und vertikale Genauigkeit des endgültigen Modells zu bewerten.

So exportieren Sie DSM und DTM aus Metashape

Sobald das Höhenmodell erstellt wurde, wählen Sie Folgendes aus:

Datei „ > “ exportieren, „ > “ exportieren, DEM exportieren

GeoTIFF ist eines der gängigsten Formate, da es die Georeferenzierung beibehält und in Anwendungen wie QGIS und ArcGIS importiert werden kann.

Das daraus resultierende DSM oder DTM kann anschließend für weitere Arbeitsabläufe in den Bereichen GIS, CAD, Ingenieurwesen und Geländanalyse verwendet werden.

DSM vs. DTM in Agisoft Metashape: Was sollten Sie verwenden?

Welches Modell das richtige ist, hängt ganz davon ab, welche Informationen Sie aus der Umfrage gewinnen möchten.

Wählen Sie ein DSM, wenn:

• Sie benötigen die gesamte sichtbare Oberfläche.
• Gebäude und Vegetation sind für die Analyse von Bedeutung.
• Sie dokumentieren die bestehenden Gegebenheiten vor Ort.
• Sie benötigen Informationen zu Oberflächenhöhen oder Hindernissen.
• Sie arbeiten mit Bauwerken oder oberirdischen Anlagen.

Wählen Sie ein DTM, wenn:

• Sie benötigen Höhenangaben für den unbewachsenen Boden.
• Sie erstellen Geländekonturlinien.
• Sie analysieren Entwässerungsverhältnisse oder Hangneigungen.
• Sie arbeiten an der Planung von Straßen oder Infrastruktur.
• Sie benötigen Geländedaten für Erdarbeiten oder Planierarbeiten.
• Gebäude und Vegetation müssen aus dem Höhenmodell entfernt werden.

In vielen professionellen Projekten besteht die beste Lösung darin, sowohl ein DSM als auch ein DTM aus demselben Metashape-Projekt zu generieren. Jedes Modell liefert Antworten auf unterschiedliche Fragestellungen, und zusammen bieten sie eine umfassendere Darstellung des vermessenen Gebiets.

Häufig gestellte Fragen

Kann Agisoft Metashape sowohl DSM- als auch DTM-Modelle erstellen?

Ja. Agisoft Metashape Professional unterstützt die Erstellung georeferenzierter DSM- und DTM-Modelle. Für ein DTM muss die Punktwolke in der Regel klassifiziert werden, damit die Klasse „Boden“ für die Erstellung eines DEM verwendet werden kann.

Ist ein DEM dasselbe wie ein DSM?

DEM ist eine allgemeine Bezeichnung für ein digitales Höhenmodell. Je nachdem, welche Oberfläche dargestellt wird, kann ein Höhenmodell als DSM oder als DTM der nackten Erde fungieren.

Benötige ich eine Bodenklassifizierung für ein DSM?

Normalerweise nicht. Ein DSM dient dazu, die sichtbare Oberfläche, einschließlich Gebäuden und Vegetation, zu erhalten. Die Bodenklassifizierung gewinnt an Bedeutung, wenn das Ziel darin besteht, ein DTM der nackten Erde zu erstellen.

Ist ein DTM besser als ein DSM?

Nicht unbedingt. Sie dienen unterschiedlichen Zwecken. Ein DTM eignet sich besser für die Geländanalyse, während ein DSM vorteilhafter ist, wenn oberirdische Objekte Teil der benötigten Informationen sind.

Kann ich ein DSM oder DTM aus Metashape nach QGIS exportieren?

Ja. Höhenmodelle können in georeferenzierten Formaten wie GeoTIFF exportiert und in GIS-Anwendungen wie QGIS und ArcGIS importiert werden.