Abschlussarbeit

von David Schumann

im Master-Studiengang Geoinformatik und Vermessung


Thema

Genauigkeitsanalyse einer automatischen Georeferenzierung zur Planung von UAV-Bildflügen

Betreuer

Prof. Dr.-Ing. Joerg Klonowski

Partner

i3 Mainz

Bearbeitungs-Zeitraum

13.04.2015 - 12.10.2015


Ausgangslage/ Hintergrund

In zunehmendem Maße werden Unmanned Aerial Vehicles (UAV) auch für geodätische Fragestellungen eingesetzt. Hauptanwendungen hierbei sind Bildflüge, bei denen die Aufnahmen im Structure from Motion Verfahren ausgewertet wird um 3D Punktwolken als Ergebnis abzuleiten. Aufgrund der geringen Kapazitäten der Lithium-Polymer Akkus sowie der eingeschränkten pay-load der UAVs ist eine sorgfältige Bildflugplanung für einen wirtschaftlichen Einsatz von UAVs zu erreichen.


Zielsetzung

Im Rahmen der Abschlussarbeit sind Bildflugsimulationstools auf Basis der open-source Ausgleichungssoftware JAG3D zu entwickeln, mit denen Bildflüge unter Berücksichtigung relevanter Bildflugparameter:

  • - Definition der Kamera (Brennweite, Pixelanzahl, Pixelgröße)
  • - Bildmessgenauigkeit in Pixeln
  • - Anzahl und Position sowie Genauigkeit der Aufnahmeorte
  • - Angabe von Überlappungsbereichen
  • - Position der Objektpunkte (eventuelle Passpunkte am Boden mit Genauigkeit)

    Zusätzlich wird zu den Simulationstools eine Visualisierungmöglichkeit geschaffen, um die 3D-Sachverhalte zu plotten.

    Untersuchungen mittels entwickelter Simulationssoftware

    • - Wie beeinflussen die unterschiedlichen Parameter das Ergebnis?
    • - Welche Genauigkeiten im Endergebnis werden bei Benutzung unterschiedlicher GNSS-
    •   Genauigkeitsklassen (absolute Positionsbestimmung, DGNSS, RTK) des Fluggerätes erreicht?
    • - Welche Vor- und Nachteile ergeben sich aus unterschiedlichen Flughöhen?
    • - Wie lassen sich mehrere Blöcke in unterschiedlichen Flughöhen kombinieren?
    • - Wie wirken sich Schrägaufnahmen, also die nicht senkrechte Orientierung der Kamera
    •   zur Objektoberfläche aus?

    Ergebnis der Arbeit

    Das wesentliche Ergebnis dieser Arbeit ist der erzeugte Simulationsablauf für Bildflüge mit UAVs und die Entwicklung der dazugehörigen Programme und Skripte. Die Programme sind als Unterprogramm (Plugin) direkt in das Ausgleichungsprogramm JAG3D implementiert, damit ein durchgängiger Arbeitsablauf gewährleistet ist.

    Für eine dreidimensionale Visualisierung von geplanten Netzen und dessen Fehlerellipsoiden sind die Skripte in MATLAB so optimiert, dass lediglich das einbinden der benötigten Dateien und die Anpassung des Quellcodes, durch ein- bzw. auskommentieren von vorbereiteten Programmzeilen, für die gewünschte Ausgabevisualisierung, durchgeführt werden muss.


    - Simulationstools unter JAG3D
    - Ausgleichung und Netzberechnung mit JAG3D
    - 3D-Visualisierung mittels MATLAB


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