How to Perform DEM-Based Measurements in Agisoft Metashape
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Wie Sie DEM-basierte Messungen in Agisoft Metashape durchführen

Veröffentlicht am von admin

Agisoft Metashape Professional ist eine führende Photogrammetrie-Software, die von Vermessungsingenieuren, GIS-Spezialisten und Drohnenkartierern weltweit eingesetzt wird. Eine der leistungsstärksten analytischen Funktionen ist die Möglichkeit, DEM-basierte Messungen durchzuführen. So können Benutzer Flächen, Volumen, Höhenunterschiede und Geländeprofile direkt aus den in der Software generierten digitalen Höhenmodellen (DEMs) berechnen.

Dieser Leitfaden bietet einen vollständigen Überblick über die Erstellung und Verwendung von DEMs für Messzwecke in Metashape. Jeder Schritt wird klar und deutlich erklärt und es wird gezeigt, wie Sie verwertbare Daten aus 3D-Photogrammetrieprojekten extrahieren können.

Was ist eine DEM und warum sie wichtig ist

Ein digitales Höhenmodell (Digital Elevation Model, DEM) ist ein Rasterdatensatz, der die Höhe der Erdoberfläche in regelmäßigen Abständen darstellt. Es liefert wichtige Informationen über die Geländemorphologie, Steigungen und Höhenunterschiede und ist daher für Anwendungen in den Bereichen Ingenieurwesen, Bergbau, Stadtplanung, Hydrologie und Landwirtschaft unerlässlich.

Agisoft Metashape kann zwei Arten von Höhenmodellen erzeugen:

  • Digitales Oberflächenmodell (DSM): Enthält alle sichtbaren Merkmale wie Vegetation, Gebäude und andere Strukturen.
  • Digitales Geländemodell (DTM): Stellt nur die nackte Erde dar, wobei Objekte wie Bäume und Gebäude entfernt werden.

DEM-basierte Messungen ermöglichen es Anwendern, über die visuelle Inspektion hinauszugehen – sie ermöglichen die Quantifizierung von Oberflächenveränderungen, Höhenunterschieden und Materialvolumen mit hoher Präzision. In Verbindung mit genauen Bodenkontrollpunkten (GCPs) und RTK- oder PPK-Daten kann Metashape eine Messgenauigkeit im Zentimeterbereich liefern.

Erstellen eines DEMs in Agisoft Metashape

Bevor Sie Messungen durchführen, müssen Sie ein DEM von Ihrem Projekt erstellen. Dies erfordert einen vollständigen Photogrammetrie-Workflow: Fotoausrichtung, Erzeugung einer dichten Wolke und Bodenklassifizierung.

Schritt 1: Fotos ausrichten

  1. Importieren Sie Ihre Bilder über Workflow > Fotos hinzufügen.
  2. Führen Sie den Workflow > Ausrichten von Fotos mit hoher Genauigkeit aus und aktivieren Sie die Referenzvorauswahl, wenn GPS-Metadaten verfügbar sind.
  3. Überprüfen Sie nach der Ausrichtung die Kamerapositionen und entfernen Sie alle falsch ausgerichteten Bilder.

Schritt 2: Aufbau der dichten Wolke

  1. Gehen Sie zu Workflow > Dense Cloud aufbauen.
  2. Wählen Sie Hohe oder Ultrahohe Qualität für beste Ergebnisse.
  3. Verwenden Sie Milde Filterung, um feine Oberflächendetails zu erhalten.

Die dichte Wolke bildet die Grundlage für alle Höhendaten. Sie sollte das Gelände genau darstellen, bevor Sie mit der DEM-Erstellung fortfahren.

Schritt 3: Bodenpunkte klassifizieren

Um ein reines Terrain-DEM (DTM) zu erstellen, klassifizieren Sie die dichte Wolke:

  1. Wechseln Sie zur Ansicht “Dichte Wolke”.
  2. Wählen Sie Tools > Dense Cloud > Bodenpunkte klassifizieren.
  3. Passen Sie Parameter wie den maximalen Winkel, die maximale Entfernung und die Zellengröße an die Gegebenheiten des Geländes an.

Metashape erkennt automatisch Bodenpunkte und ordnet sie der Klasse “Boden” zu, was für eine genaue Höhenmodellierung entscheidend ist.

Schritt 4: Erstellen Sie das DEM

Erstellen Sie schließlich Ihre DEM:

  1. Gehen Sie zu Workflow > Build DEM.
  2. Wählen Sie die Quelldaten (z.B. Dense Cloud).
  3. Wählen Sie die gewünschte Projektion und das Koordinatensystem.
  4. Geben Sie die Auflösung und das Ausgabedateiformat an(TIF empfohlen).

Metashape interpoliert Höhenwerte zwischen bodenklassifizierten Punkten und erzeugt ein georeferenziertes DEM, das für die Analyse bereit ist.

Durchführen von DEM-basierten Messungen

Sobald Ihr DEM generiert ist, können Sie es für eine Vielzahl von Messungen direkt in Metashape verwenden oder es für die GIS-Verarbeitung exportieren.

1. Erhebungsprofile

Zur Messung der Geländehöhe entlang eines bestimmten Pfades:

  1. Wechseln Sie zur Ortho-Ansicht.
  2. Wählen Sie das Werkzeug Polylinie zeichnen und zeichnen Sie den gewünschten Pfad.
  3. Klicken Sie mit der rechten Maustaste und wählen Sie Profil messen.

Metashape zeigt ein Höhenprofil-Diagramm an, das die Entfernung im Verhältnis zur Höhe anzeigt, was für die Analyse von Hängen, Höhenlinien oder Straßenverläufen nützlich ist.

2. Höhendifferenz zwischen zwei DEMs

Wenn Sie zwei DEMs haben, die unterschiedliche Zeitpunkte repräsentieren (z.B. vor und nach Ausgrabungen oder Bauarbeiten), können Sie die Höhendifferenz zwischen ihnen berechnen:

  1. Gehen Sie zu Tools > DEM > Differenz berechnen.
  2. Wählen Sie das “Basis-DEM” und das “Vergleichs-DEM”.
  3. Wählen Sie das Ausgabeformat (z.B. GeoTIFF).

Das Ergebnis ist ein Raster, das Höhenänderungen (ΔZ-Werte) anzeigt. Positive Werte weisen auf eine Materialanhäufung hin, während negative Werte Erosion oder Abtragung anzeigen.

3. Volumen-Messungen

Die DEM-basierte Volumenberechnung ist eine der häufigsten Anwendungen in Metashape, insbesondere für den Bergbau, das Bauwesen und den Erdbau.

  1. Öffnen Sie die Ortho-Ansicht.
  2. Zeichnen Sie mit dem Werkzeug Polygon zeichnen ein Polygon um den Bereich von Interesse.
  3. Klicken Sie mit der rechten Maustaste und wählen Sie Volumen messen.

Metashape berechnet die Werte für Schnitt, Füllung und Gesamtvolumen auf der Grundlage der DEM-Oberfläche relativ zu einer ausgewählten Basisebene oder Referenzebene.

Tipp: Um die beste Genauigkeit zu erzielen, verwenden Sie ein bodenklassifiziertes DGM und stellen Sie sicher, dass Ihr Koordinatensystem die richtigen Einheiten verwendet (z.B. Meter). Kleine vertikale Fehler können zu großen Volumenabweichungen führen.

4. Flächenberechnungen

Zur Berechnung der Oberfläche oder der planimetrischen Fläche eines Polygons:

  1. Zeichnen Sie den Bereich mit dem Polygon-Werkzeug.
  2. Klicken Sie mit der rechten Maustaste und wählen Sie Bereich messen.

Metashape zeigt sowohl die horizontale (2D) Fläche als auch die tatsächliche Fläche unter Berücksichtigung von Höhenunterschieden an. Dies ist nützlich für die Analyse von Böschungsflächen und die Schätzung von Vegetation oder Bauflächen.

Exportieren von DEMs und Messungen

Für weitergehende Analysen können Sie DEMs und Messergebnisse zur Verwendung in externer GIS- oder CAD-Software exportieren:

  • DEM exportieren über Datei > Exportieren > DEM exportieren.
  • Wählen Sie Formate wie GeoTIFF, IMG oder XYZ.
  • Stellen Sie sicher, dass das Koordinatenreferenzsystem (CRS) mit Ihren anderen Datensätzen übereinstimmt.
  • Für Volumen- oder Flächenergebnisse exportieren Sie Berichte als .CSV- oder .TXT-Dateien.

Diese Exporte können problemlos in Software wie QGIS, ArcGIS oder Global Mapper importiert werden, um sie weiter zu analysieren und mit anderen räumlichen Datenebenen zu integrieren.

Tipps zur Verbesserung der DEM-Genauigkeit

  • Verwenden Sie RTK/PPK-fähige Drohnen oder gut verteilte GCPs für die Georeferenzierung.
  • Stellen Sie vor der DEM-Generierung eine korrekte Bodenklassifizierung sicher.
  • Verwenden Sie das richtige Koordinatensystem und Geoidmodell, um vertikale Fehler zu vermeiden.
  • Verwenden Sie hochwertige, sich überschneidende Bilder mit gleichmäßiger Beleuchtung.
  • Prüfen Sie die DEM-Auflösung – feinere Rasterabstände verbessern die Detailgenauigkeit, erhöhen aber die Verarbeitungszeit.

Genaue DEMs bilden die Grundlage für alle höhenbasierten Messungen in Metashape. Ein ordnungsgemäßer Arbeitsablauf und die Kalibrierung erhöhen die Zuverlässigkeit der Daten erheblich.

Anwendungen von DEM-basierten Messungen

DEM-basierte Messungen sind in vielen Branchen weit verbreitet:

  • Bergbau: Verfolgen Sie den Fortschritt des Aushubs, berechnen Sie die Materialmengen und überwachen Sie die Hangstabilität.
  • Tiefbau: Planen Sie Aushub- und Aufschüttungsarbeiten, die Planierung von Straßen und die Vorbereitung des Geländes.
  • Landwirtschaft: Analysieren Sie die Feldtopographie für die Optimierung der Be- und Entwässerung.
  • Umweltüberwachung: Messen Sie Erosion, Sedimenttransport und Geländeveränderungen im Laufe der Zeit.
  • Stadtplanung: Bewerten Sie die Höhenlage von Gebäuden und Hochwasserrisikogebieten.

Durch die Verwendung von DEM-basierten Tools können Fachleute fundierte Entscheidungen treffen, die sich auf genaue, messbare topografische Daten stützen.

Schlussfolgerung: Die Leistungsfähigkeit der DEM-Analyse in Metashape erschließen

Die Durchführung von DEM-basierten Messungen in Agisoft Metashape ermöglicht es Ihnen, photogrammetrische Rohdaten in verwertbare Erkenntnisse umzuwandeln. Von der Volumenschätzung und Flächenberechnung bis hin zur Erkennung von Höhenveränderungen bieten DEMs die Grundlage für präzise Geländeanalysen und Entscheidungsfindung.

Durch die Einhaltung bewährter Verfahren – genaue Georeferenzierung, korrekte Bodenklassifizierung und angemessene DEM-Auflösung – können Sie zuverlässige Ergebnisse sicherstellen, die professionellen Vermessungsstandards entsprechen. Ob im Bauwesen, im Bergbau oder bei Umweltstudien, DEM-basierte Arbeitsabläufe in Metashape bieten sowohl Genauigkeit als auch Effizienz für reale Anwendungen.