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Testprojekt DJI P4 RTK

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Testprojekt DJI P4 RTK

Für das Testprojekt wurden mit der Phantom 4 RTK  mehrere Flüge in verschieden Flughöhen (75 m bis 40 m über Boden) und verschiedenen Kameraneigungen von 90° (Nadir) bis 75° durchgeführt. Es wurden insgesamt 462 Aufnahmen über einer Gesamtfläche von ca. 1 ha gemacht. Für die Korrektur der GPS Positionen der Drohne wurden Korrekturdaten über SAPOS bezogen.

Um die Abweichung der mit der Drohne aufgenommenen Daten interpretieren zu können wurden 3 Kontrollpunkte auf verschiedenen Höhenebenen im Gelände mit einem Leica GS 15 GPS mit SAPOS Korrektur eingemessen. Hierbei wurde der GPS-Stab in einem Stativ fixiert und jeweils 5 Minuten in 2 m über dem Boden gemessen.

Die Photogrammetrische Auswertung der aufgenommenen Daten wurde mit Agisoft Metashape (1.5.1 build 7618) durchgeführt. Die Lage-Positionen der Fotos wurden dabei in ETRS89 / UTM Zone 32N (EPSG: 25832) und die Höhen in DHHN2016 Transformiert.


Abbildung 1: Markierung von 3 Kontrollpunkten mit Markerplatten 80 x 80 cm.

Ergebnisse

Die photogrammetrische Auswertung erbrachte einen effektiven Reprojektionsfehler von 0.114 (0.243 pix) und einen maximalen Reprojektionsfehler von 0.305 (1.037 pix).

Die ermittelten durchschnittlichen Fehler der Kamerapositionen zum errechneten Modell liegen für die Länge (X) Breite (Y) und die Höhe (Z) bei jeweils knapp unter bzw. über 1 cm. Einzelne Kamerapositionen wichen dabei als Ausreiser bis maximal 4 cm in der Lage und knapp 7 cm in der Höhe ab.

Tabelle 1: Durchschnittliche Kamerapositionsfehler

Fehler X (mm)Fehler Y (mm) Fehler Z (mm)XY Fehler (mm) Gesamtfehler (mm)
7,7911,2211,5813,6517,90

Abbildung 2: Kamerapositionen und Fehlerabschätzung. Z Fehler ist durch Ellipsenfarbe dargestellt. X, Y Fehler sind durch Ellipsenform dargestellt. Geschätzte Kamerapositionen sind mit schwarzen Punkten markiert.

Um die äußere Genauigkeit zu bestimmen wurde die Abweichung der Kontrollpunkte vom photogrammetrisch Modell ermittelt. Dies ergab Abweichungen von maximal 8 mm in der Lage und maximal 2.1 cm in der Höhe. Die Markierung der Kontrollpunkte auf den Fotos (Projektion) konnte mit einer Genauigkeit von ca. 0.3 Pixeln durchgeführt werden.

Tabelle 2: Abweichungen der Kontrollpunkte

NameFehler X (mm)Fehler Y (mm)Fehler Z (mm)Gesamt (mm)Bild (pix)Projektionen
point 1-5,551,04-2,005,99 0.340155
point 2-6,86-2,31-6,709,87 0.326125
point 3-7,90-6,97-21,6024,03 0.29999

Diskussion

Die in diesem kleinen Testprojekt erbrachten Ergebnisse stellen eine sehr positive Aufnahmereihe dar. DJI gibt den Fehler der ausgewerteten Daten mit ca. 5 cm bei einer Flughöhe von 100 m an. Aus eigener Erfahrung wird dieser Fehler in der Regel unterschritten und liegt in der Praxis zwischen 1 und 3 cm je nach Aufnahmebedingungen.


4 Comments so far:

  1. Wolfgang Müller sagt:

    Sehr geehrte Damen und Herren,
    interessantes Testergebnis, allerdings vielleicht nicht gerade unter praxisnahen Bedingungen.
    Mehrere Flüge in verschiedenen Höhen zwischen 40 und 75 Metern mit insgesamt 462 !!! Fotos für eine Minifläche von 1ha? Kontrollpunkte in bis zu 150 Bildern markiert? Diesen Aufwand würde man im Normalfall wohl nicht treiben. Die Frage wäre schon, ob eine Befliegung solch kleiner Flächen für eine übliche Geländeaufnahme überhaupt wirtschaftlich ist, im Vergleich zu einer konventionellen Vermessung.

    Interessant hinsichtlich der Auswertung wäre auch, ob die „Optimierung“ der Kamerapositionen in Agisoft mit den Kameraparametern aus den xmp vorkalibriert durchgeführt wurde, oder alle Parameter (insbes. f) „frei“ gelassen wurden, oder ob verschiedene Brennweiten „ausprobiert“ wurden, um mit Hilfe der Kontrollpunkthöhen den optimalen Wert zu finden.(Wie kann ich hier ein Smiley einfügen?)

    Gruß W.M.

    • Lukas Beeretz sagt:

      Sehr geehrter Herr Müller,

      die Wahl der verschiedenen Flughöhen und die hohe Anzahl an Bildern liegen in diesem Fall an dem recht komplexen Gelände. Wir haben hier Höhendifferenzen am Boden von über 30 Metern und Baumhöhen bis nahezu 40 Metern. Die Befliegung wurde in drei Durchgängen mit jeweils ca. 15 Minuten durchgeführt. Bei der anschließenden Auswertung wurden keine vorkalibrierten Parameter verwendet, allerdings wurden die Kameraparameter mithilfe der Sukzessiven-Auswahl in mehreren Durchgängen optimiert.
      Die Markierung der Kontrollpunkte wurde automatisiert durchgeführt, weshalb der Aufwand hierfür zu vernachlässigen ist.
      Smileys können mit html eingefügt werden

      🙂


      „&#128578“
      Gruß
      Lukas Beeretz

      • Wolfgang Müller sagt:

        Sehr geehrter Herr Beeretz,
        vielen Dank für Ihre Erläuterungen. Ein, zwei Bemerkungen muss ich aber noch los werden.
        Höhenunterschiede in dem beflogenen Gelände sind für das processing, Bündelblockausgleichung, mit Agisoft eher hilfreich. Probleme gibt es bei total ebenem Gelände.

        „allerdings wurden die Kameraparameter mithilfe der Sukzessiven-Auswahl in mehreren Durchgängen optimiert.“

        Damit meinen Sie das, was ich beschrieben habe? Solange ausprobiert mit Hilfe der „Kontrollpunkte“, bis das Ergebnis am besten passt, insbes. in der Höhe. Dann sind natürlich die „Kontrollpunkte“ streng genommen eigentlich „Passpunkte“, auch wenn sie nicht als solche direkt in das processing eingeflossen sind. In sofern ist es eigentlich auch nicht wirklich ein Test des P4RTK (Messen ohne Passpunkte), denn ich gehe mal davon aus: das selbe Ergebnis wäre auch mit einem normalen P4pro erreicht worden. zu einem Fünftel des Preises, mit vielleicht 1-2 Passpunkten mehr.

        Gruß
        W.M.

        • Lukas Beeretz sagt:

          Sehr geehrter Herr Müller,
          schön dass Sie sich so für das Thema interessieren.
          Die verschiedenen Flughöhen wurden nicht mit dem Fokus auf eine Optimierung des Bündelblockausgleichs durchgeführt, sondern ganz banal, weil eine gewisse Bodenauflösung sowie die Erfassung des Baumbestands und des Bodens darunter gewährleistet werden sollte.
          Die Optimierung der Kamera-Positionen und Parameter mit Hilfe der sukzessiven Auswahl fand im Hinblick auf eine Reduzierung der Reprojektionsfehler statt und zwar bevor die Kontrollpunkte ins Spiel kamen.
          Eine Optimierung der Parameter und Positionen mit dem Ziel die Abweichungen zu den Passpunkten zu reduzieren hat nicht stattgefunden, dass Ergebnis der Befliegung wäre auch gänzlich ohne Kontrollpunkte zu 100 % dasselbe!
          Natürlich lässt sich mit der P4pro in Kombination mit genügend Passpunkten ein vergleichbares Ergebnis erzielen, der Clou ist aber, dass wir eben keine Passpunkte mehr verwenden müssen.

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