Georeferenz von Luftbilddaten mit Passpunkten

Dieser Artikel erklärt, was Passpunkte sind, wie sie herzustellen sind und wie man sie in die Prozessierung integriert.

Wie werden Luftbilddaten georeferenziert?



Durch die komplexe Bild-Prozessierung werden gemeinsame Punkte der Umgebung aus unterschiedlichen Winkeln erkannt und können somit zusammengefügt werden. Allein durch die Bilder und deren GPS-Informationen, können Orthofotos und Punktwolken mit guter – vor allem relativer, innerer - Genauigkeit erstellt werden.

Für die Nutzung der Daten zur Vermessung sind jedoch hohe Anforderungen an die absolute Genauigkeit gestellt. Um diese zu erreichen, verwenden wir Passpunkte, mit denen wir im Prozessiervorgang die Luftbilder verknüpfen. Somit erreichen wir eine hohe horizontale und vertikale Genauigkeit und können die Daten für viele Einsatzfelder in der Vermessung verwenden.

Dazu müssen aus der Luft erkennbare Passpunkte ausgelegt werden, deren Koordinaten in einem erdbezogenen Koordinatensystem gemessen werden und die auf den Bildern zu erkennen sind. Je mehr Passpunkte, desto sicherer können wir sein, dass wir eine akkurate Georeferenz erreichen.

Wie sehen die Passpunkte idealerweise aus?

Generell unterscheiden wir zwischen temporären Passpunkten, die wir für einen einmaligen Flug auslegen
– und dauerhaften Passpunkte.

Dauerhafte Passpunkte haben den Vorteil, dass sie über mehrere Wochen oder Monate für viele Befliegungen verwendet werden können. Da die Passpunkte cm-genau eingemessen werden, muss bei dauerhaften Passpunkten sichergestellt werden, dass sie nicht verrückt werden können.

Temporäre Passpunkte können entweder durch eine leicht wetterfeste Matte mit kurzen Erdnägeln befestigt werden, oder mit wetterfester Farbe aufgesprayt werden. Der Vorteil bei Passpunkten mit Farbe ist die zügige Verteilung von Passpunkten, jedoch schwindet die Sichtbarkeit bei Einfluss von Wind und Wetter.

Generell gilt:
Passpunkte sollten idealerweise eine Mindestgröße von 30 cm x 30 cm oder besser 50 cm x 50 cm aufweisen
Der eingemessene Punkt ist in der Mitte der Markierung und durch Kontrast von zwei Farben zu verdeutlichen
Der Abstand zwischen zwei Passpunkten soll idealerweise 50 m bis 150 m betragen
In jeder Ecke einer Projektfläche sollte ein Passpunkt ausgelegt sein
Bei erheblichen Höhenunterschiedenen im Gelände, sind Passpunkte auf verschiedenen Höhen einzumessen
Mindestens 4 Passpunkte pro Projekt, idealerweise mehr als 5



Wie auf den Bildern zu sehen ist, ist der Kontrast zwischen heller und dunkler Flächen wichtig zur Referenzierung. Die Luftbilder werden je nach Rahmenbedingungen in 30 m – 100 m Höhe aufgenommen, so dass nur mit hohem Kontrast und großer Fläche die Erkennung sichergestellt sein.


Dauerhafte Passpunkte


Dauerhafte Passpunkte sollten aus beständigem Material, bspw. Als Stahlplatte, aus Alu-Verbund oder stabilem PVC, hergestellt werden. Diese Platten können bspw. mit Ankernägeln in Erdreich oder auf feststehendem Gestein befestigt werden.

Es ist wichtig, dass die dauerhaften Passpunkte komplett starr verankert sind, und nicht durch natürliche (wetterbedingt: Regen, Wind, Setzung von Erdreich) oder fremde Einwirkungen (Bagger, LKWs, menschliche Einwirkung) verrückt werden.

Etwaig könnten auch feste Vermessungsnägel aufgemessen werden und in regelmäßigen Abständen mit wetterfester Farbe die Quadranten aufgesprüht werden.



Koordinatendatei der Passpunkte und Verbindung zu den Luftbildern

Die Koordinaten der Passpunkte werden direkt in die Plattform eingeladen. Das Datenformat sollte Punkt als Dezimaltrennzeichen und Komma-CSV-Trennung beinhalten. Nach dem Hochladen der Koordinaten, unter Abgabe des EPSG-Codes des verwendeten Koordinatensystems. Auf der Plattform werden die Passpunkte, zusammen mit den tausenden Luftbildern angezeigt. Im weiteren Schritt müssen die Passpunkte auf den Rohbildern markiert (getagged) werden.




Trennzeichen der Koordinatenliste der Passpunkte kann Komma "," oder Semikolon ";" sein. Das kann beim Hochladen ausgewählt werden.

Um die Punktwolke georeferenzieren zu können muss eine der folgenden Szenarien erfüllt sein:
* ausreichende Passpunkte (GCPs)
* ausreichende (deckender) RTK Empfang während des Fluges
Eine Rückmeldung erfolgt während des Fluges auf dem Flugcontroller und kann später in den Metadaten der Bilder geprüft werden. Außerdem wird der Pilot beim Hochladen der Bilder darüber informiert, wenn nicht alle (mindestens 1) Bilder eine RTK Information beinhalten (Artikel Bilder hochladen)
* Passpunkte + RTK
* Passpunkte als Kontrollpunkte/Prüfpunkte + RTK
NICHT BRAUCHBAR: Prüfpunkte / Kontrollpunkte (Häkchen gesetzt) ohne RTK !!





Der Unterschied zwischen Passpunkten (GCPs) und Checkpoints (Prüfpunkten)

GCPs können sowohl als Passpunkte und als Prüfpunkte verwendet werden.


Passpunkte (GCPs) werden verwendet, um die Punktwolke in die Realität (Lage + Höhe) einzupassen. Dafür müssen mindestens 5-7 Bilder jeweils auf die einen einzelnen GCPs markiert (getagged) werden.
Wenn eine RTK Verbindung beim Flug vorhanden war, können die Passpunkte alternativ auch als Kontrollpunkte (Checkpoints) verwendet werden. Dadurch wird die Punktwolke nicht auf die markierten Passpunkte eingepasst, sondern nur kontrolliert wie weit sie von den gelegten Passpunkten abweicht (Error).

Wenn KEIN RTK beim Flug vorhanden war, sind die eingemessenen Punkte NICHT als Kontrollpunkte/ Prüfpunkte zu markieren. Wie im nachfolgenden Bild - keine Häckchen setzen.

Aktualisiert am: 29/01/2025