Bei der Vermessung von Standorten spielt die Genauigkeit der Daten eine entscheidende Rolle. Allerdings sind die Anforderungen nicht bei jedem Projekt gleich. Während bei manchen Arbeiten bereits kleinste Abweichungen erhebliche Auswirkungen haben können, sind bei anderen Anwendungen auch weniger genaue Messwerte ausreichend.
Welche Bedeutung hat also die erwartete Genauigkeit einer Vermessungsdrohne? Und wie hilft Ihnen dieser Wert dabei, die passende Drohne für Ihre Zwecke zu finden?
In diesem Beitrag stellen wir Ihnen die erwarteten Genauigkeitsbereiche einiger der zuverlässigsten Vermessungsdrohnen auf dem Markt vor und zeigen Ihnen, wie Propeller die Werte ermittelt. Außerdem erfahren Sie, was diese Zahlen in der Praxis für Sie bedeuten und worauf Sie bei der Auswahl der passenden Hardware für Ihr nächstes Projekt achten sollten.
Was bedeutet erwartete Genauigkeit?
Die erwartete Genauigkeit gibt an, wie genau die von einer Vermessungsdrohne erfassten Messwerte unter idealen Bedingungen mit den tatsächlichen Werten vor Ort übereinstimmen. Sie beschreibt somit, wie genau das aus den Drohnendaten erstellte 3D-Geländemodell die tatsächlichen Gegebenheiten auf der Baustelle abbildet.
Weist eine Drohne beispielsweise eine erwartete Genauigkeit von 3 bis 5 cm auf, bedeutet das, dass die Positionen der einzelnen Punkte im erstellten 3D-Geländemodell voraussichtlich mit einer Genauigkeit von 3 bis 5 cm den tatsächlichen Positionen vor Ort entsprechen.
Die erwartete Genauigkeit ist deshalb eine wichtige Kennzahl bei der Auswahl der passenden Vermessungsdrohne, da sie Aufschluss darüber gibt, inwieweit Sie sich auf die Vermessungsdaten verlassen können.
Je nach Projekt können die Anforderungen dabei stark variieren: Während bei der Errichtung von Fundamenten beispielsweise besonders präzise Messungen erforderlich sind, reichen bei einer Deponie zur Abschätzung des verbleibenden Deponievolumens oder des Verdichtungsgrads möglicherweise auch weniger genaue Werte aus.
Erwartete Genauigkeit der von Propeller getesteten Drohnen
Um Ihre Vermessungen zuverlässig planen und die passende Drohne für Ihre Anforderungen auswählen zu können, gibt Propeller zu jedem getesteten Drohnenmodell einen erwarteten Genauigkeitsbereich an. Die angegebenen Werte basieren auf typischen Ergebnissen, die bei der Vermessung mit dem PPK Workflow von Propeller und der empfohlenen Anzahl an AeroPoints erzielt werden können.
| Drohnenmodell | Erwartete Genauigkeit | Empfohlene AeroPoints |
|---|---|---|
| DJI Matrice 400 | 3-5 cm | 1* |
| DJI Mavic 3 Enterprise | 3-5 cm | 1-3* |
| DJI Phantom 4 RTK | 3-5 cm | 1-3* |
| DJI Matrice 4 Enterprise | 3-5 cm* | 1-3* |
| DJI Matrice 300/350 RTK | 3-5 cm | 1-3* |
| WingtraOne Gen I/Gen II | 3-5 cm | 3* |
| Quantum Trinity F90+ | 3-5 cm | 1-3* |
| Autel Evo II Pro RTK V1/V2 | 7-10 cm | 1-3* |
| Autel Evo II Pro RTK V3 | 5-10 cm | 1-3* |
| Skydio X10 | 3-7 cm | 3* |
| Anzu Raptor | 5-10 cm | 1-3* |
*Für Baustellen mit einer Fläche von bis zu 60 Hektar werden ein bis drei AeroPoints empfohlen. Für jede weitere Fläche von 20 Hektar empfiehlt Propeller ein bis zwei zusätzliche AeroPoints.
Bei der DJI Matrice 400 ist mindestens ein AeroPoint erforderlich, der als PPK-Basis und Bodenpasspunkt dient.
Wie berechnet Propeller die erwartete Genauigkeit?
Um die erwartete Genauigkeit einer Vermessungsdrohne zu bestimmen, führt Propeller zunächst einen Testflug durch. Damit wir die Ergebnisse der verschiedenen Drohnenmodelle möglichst gut miteinander vergleichen können, achten wir dabei auf einheitliche Einstellungen und optimale Flugbedingungen.
Dazu vermessen wir mit jeder Drohne dasselbe Gelände und verwenden dabei dieselbe Bodenkontrolle (einschließlich AeroPoints). Dabei achten wir auf eine konsistente Bildüberlappung und optimieren die Flughöhe entsprechend der Brennweite und des Sichtfelds der jeweiligen Drohnenkamera.
Im Anschluss vergleichen wir die Ergebnisse mit den Referenzwerten einer bewährten, hochpräzisen PPK-Drohne und bekannten Bodenpasspunkten.
Nach dem Testflug führen wir drei Berechnungen durch, um die erwartete Genauigkeit der getesteten Drohne zu ermitteln:
- Wurzel aus dem mittleren quadratischen Fehler der Bodenpasspunkte
- Konsistenz des Höhenmodells
- Abweichung zwischen Bodenpasspunkt und Geländeoberfläche
Wurzel aus dem mittleren quadratischen Fehler der Bodenpasspunkte
Die Wurzel aus dem mittleren quadratischen Fehler der Bodenpasspunkte (engl. Ground Control Points Root Mean Square Error, kurz GCP RMSE) beschreibt die durchschnittliche Abweichung zwischen den tatsächlichen Positionen der Bodenpasspunkte auf der Baustelle und ihren berechneten Positionen im erstellten 3D-Modell.
Je niedriger der RMSE-Wert ausfällt, desto genauer stimmen die Positionen der Bodenpasspunkte im Modell mit den tatsächlichen Koordinaten vor Ort überein.
Für die Berechnung werden üblicherweise die Ost-, Nord- und Höhenwerte herangezogen. Dadurch lässt sich sowohl die horizontale als auch die vertikale Genauigkeit des erstellten Modells zuverlässig beurteilen.
Konsistenz des Höhenmodells
Um die Konsistenz des Höhenmodells zu messen, vergleichen wir die Vermessungsergebnisse der getesteten Drohne mit denen eines Referenzmodells. Letzteres wurde mithilfe einer bewährten, hochpräzisen PPK-Drohne erstellt.
Durch die Analyse der Höhenunterschiede zwischen den beiden Modellen können wir feststellen, ob die Drohne unsere hohen Standards in Bezug auf die Genauigkeit erfüllt.
Konsistente Werte über das gesamte Vermessungsgebiet hinweg zeigen, dass die Drohne verlässliche Ergebnisse mit hoher Vermessungsgenauigkeit liefern kann.
Abweichung zwischen Bodenpasspunkt und Geländeoberfläche
Bei dieser Berechnung wird die tatsächliche Höhe eines Bodenpasspunkts mit der des entsprechenden Punkts im digitalen Höhenmodell verglichen. Je geringer die Abweichung zwischen den beiden Werten ausfällt, desto genauer bildet das Modell die tatsächliche Geländehöhe vor Ort ab. Für Projekte, bei denen präzise Oberflächenmessungen erforderlich sind, darf die Differenz nur minimal sein.
Ein Beispiel: Befindet sich ein Bodenpasspunkt auf der Baustelle auf einer Höhe von 200 Metern, während das digitale Höhenmodell an derselben Stelle lediglich 198 Meter angibt, beträgt die vertikale Abweichung zwei Meter.
So wird der endgültige erwartete Genauigkeitsbereich ermittelt
Im letzten Schritt werden die Ergebnisse der drei Berechnungen zusammengeführt, um auf dieser Grundlage den endgültigen Genauigkeitsbereich der getesteten Drohne festzulegen.
Dabei unterscheiden wir zwischen zwei Szenarien:
- Ähnliche Ergebnisse: Liefern alle drei Berechnungen vergleichbare Genauigkeitswerte (z. B. 3-5 cm), übernehmen wir diesen Bereich als erwartete Genauigkeit der Drohne.
- Unterschiedliche Ergebnisse: Weist die Abweichung zwischen Bodenpasspunkt und Geländeoberfläche oder die Konsistenz des Höhenmodells eine geringere Genauigkeit auf als die übrigen Werte, passen wir den endgültigen Genauigkeitsbereich entsprechend an.
Ein Beispiel hierfür ist die Autel EVO II V3: Während der RMSE-Wert innerhalb von 5 cm liegt, beträgt die Abweichung bei der Konsistenz des Höhenmodells über 5 cm. Deshalb geben wir für diese Drohne einen erwarteten Genauigkeitsbereich von 5 bis 10 cm an. Dieser berücksichtigt sowohl die Fehlermarge des digitalen Höhenmodells als auch die höhere Genauigkeit des RMSE-Werts.
Wie können Sie die erwartete Genauigkeit für Ihre Projekte nutzen?
Nicht bei jeder Vermessung ist dieselbe Genauigkeit erforderlich. Welche Voraussetzungen Ihre Vermessungsdaten erfüllen müssen, hängt von verschiedenen Faktoren wie dem verfügbaren Budget, dem Zeitrahmen und dem geplanten Verwendungszweck ab.
Bei Projekten, bei denen Genauigkeit oberste Priorität hat, müssen Sie sich darauf verlassen können, dass Ihre Drohne möglichst genaue Vermessungsdaten liefert. Wenn es hingegen auf jede Minute ankommt, benötigen Sie möglicherweise nur eine Lösung, um schnell grobe Schätzungen zu erstellen.
Wenn Sie die erwartete Genauigkeit einer Drohne kennen, können Sie besser einschätzen, welches Modell für Ihre Anforderungen geeignet ist. Beachten Sie jedoch, dass auch die anschließende Datenprozessierung einen entscheidenden Einfluss auf die Genauigkeit Ihrer Vermessungsergebnisse hat.
Die angegebenen Genauigkeitsbereiche bieten Ihnen eine hilfreiche Orientierung bei der Auswahl einer passenden Vermessungsdrohne. Sollten Sie dennoch Unterstützung benötigen, steht Ihnen unser internationales Team rund um die Uhr zur Verfügung, um Ihre Fragen zu beantworten und gemeinsam mit Ihnen die optimale Lösung für Ihr Unternehmen zu finden. Kontaktieren Sie uns gerne!
FAQ
Hier finden Sie Antworten auf die häufigsten Fragen:
Was ist die erwartete Genauigkeit einer Vermessungsdrohne?
Die erwartete Genauigkeit gibt an, wie genau die mit einer Vermessungsdrohne erfassten Messwerte unter idealen Bedingungen mit den tatsächlichen Werten vor Ort übereinstimmen. Ein Genauigkeitsbereich von 3 bis 5 cm bedeutet beispielsweise, dass die Positionen der Punkte im erstellten 3D-Geländemodell voraussichtlich innerhalb dieses Bereichs den tatsächlichen Positionen vor Ort entsprechen.
Wie genau sind Vermessungsdrohnen?
Die erwartete Genauigkeit hängt vom jeweiligen Drohnenmodell und den Vermessungsbedingungen vor Ort ab. Mit dem PPK Workflow und der empfohlenen Anzahl an AeroPoints erreichen viele der von Propeller getesteten Vermessungsdrohnen einen erwarteten Genauigkeitsbereich von 3 bis 5 cm.
Wie berechnet Propeller die erwartete Genauigkeit einer Drohne?
Propeller führt unter möglichst einheitlichen Testbedingungen Vermessungsflüge durch und vergleicht die Ergebnisse mit einem hochpräzisen Referenzmodell und bekannten Bodenpasspunkten. Anschließend werden drei Berechnungen durchgeführt: die Wurzel aus dem mittleren quadratischen Fehler der Bodenpasspunkte (GCP RMSE), die Konsistenz des Höhenmodells und die Abweichung zwischen Bodenpasspunkt und Geländeoberfläche. Auf dieser Grundlage wird der erwartete Genauigkeitsbereich ermittelt.
Wie viele AeroPoints benötige ich für eine präzise Drohnenvermessung?
Die empfohlene Anzahl hängt unter anderem vom Drohnenmodell und der Größe Ihres Vermessungsgebiets ab. Für Flächen von bis zu rund 60 Hektar empfiehlt Propeller je nach Drohne ein bis drei AeroPoints. Für jeweils weitere 20 Hektar werden ein bis zwei zusätzliche AeroPoints empfohlen.
Fazit
Bei der Auswahl einer Vermessungsdrohne lohnt es sich, zunächst die eigenen Anforderungen genau zu definieren. Denn nicht jedes Projekt erfordert die höchstmögliche Messgenauigkeit – und somit auch nicht zwangsläufig das teuerste und leistungsstärkste Drohnenmodell auf dem Markt.
Überlegen Sie deshalb vorab, welche Arbeiten Sie mit den erfassten Vermessungsdaten durchführen möchten und wie präzise die Ergebnisse dafür tatsächlich sein müssen. So können Sie gezielt eine Drohne auswählen, die genau Ihren Anforderungen entspricht, ohne in Funktionen oder technische Ausstattung zu investieren, die Sie für Ihre Projekte überhaupt nicht benötigen.
