Drohnen haben sich in den letzten Jahren als hilfreiches Werkzeug in vielen Branchen etabliert – auch in der Vermessung. Statt zeitaufwendige Messungen mit klassischen Methoden durchzuführen, können Drohnen in vielen Fällen schneller und effizienter Daten erfassen. Aber wie funktioniert das genau?.

Bevor eine Drohne startet, muss das Vermessungsprojekt vorbereitet werden.

Einige wichtige Punkte dabei sind:

• Gebietsauswahl: Festlegen, welche Fläche erfasst werden soll.



• Flugroute und Flughöhe: Je nach Projekt kann eine niedrigere oder höhere Flughöhe sinnvoll sein, um die gewünschte Detailgenauigkeit zu erreichen.

• Sensorauswahl: Kommt eine Kamera (Photogrammetrie) oder ein Laserscanner (LiDAR) zum Einsatz? Die Entscheidung hängt von den Anforderungen ab.

• Wetterbedingungen: Wind und Regen können die Datenerfassung beeinträchtigen, daher sind geeignete Bedingungen wichtig.

• Rechtliche Vorgaben: Je nach Standort gibt es unterschiedliche Regelungen für den Einsatz von Drohnen. Eine vorherige Klärung ist in vielen Fällen notwendig.

Moderne Vermessungsdrohnen lassen sich oft mit Software programmieren, um eine vorab festgelegte Flugroute zu folgen. Dadurch wird sichergestellt, dass die Daten gleichmäßig erfasst werden.

Photogrammetrie: Vermessung mit Luftbildern

Bei der Photogrammetrie erstellt die Drohne eine Vielzahl an Fotos aus der Luft, die später zu einem Gesamtbild oder einem 3D-Modell zusammengesetzt werden.

Wie funktioniert das?

• Die Drohne fotografiert das Gelände aus verschiedenen Blickwinkeln.
• Eine Software setzt die Bilder zusammen und berechnet Höheninformationen.
• Das Endergebnis kann ein 3D-Modell oder ein entzerrtes Luftbild sein.

Vorteile:

✅ Liefert visuelle 3D-Modelle und detaillierte Karten
✅ Besonders geeignet für große, offene Flächen
✅ Oft kostengünstiger als andere Methoden

⚠️ Mögliche Einschränkungen:
🔸 Funktioniert in bewaldeten Gebieten weniger gut, da nur die oberste Schicht sichtbar ist

LiDAR: Präzise Lasermessungen

Für bestimmte Anwendungen, insbesondere wenn Vegetation oder komplexe Strukturen eine Rolle spielen, kann LiDAR (Light Detection and Ranging) eine gute Alternative sein.

Wie funktioniert LiDAR?

• Die Drohne sendet Laserimpulse aus.
• Diese werden von Objekten reflektiert, und die Sensoren messen die Zeit, die das Licht für den Hin- und Rückweg benötigt.
• Daraus entsteht eine Punktwolke, die die exakte Höhenstruktur eines Geländes wiedergibt.

Vorteile:

✅ Hohe Präzision, auch in bewaldeten Gebieten
✅ Funktioniert unabhängig von Lichtverhältnissen
✅ Kann detaillierte Geländemodelle erstellen

⚠️ Mögliche Einschränkungen:
🔸 In der Regel teurer als Photogrammetrie

Nachdem die Drohne die Messdaten erfasst hat, beginnt die eigentliche Arbeit: die Verarbeitung der Rohdaten. Je nach verwendeter Technologie – Photogrammetrie oder LiDAR – unterscheidet sich dieser Prozess erheblich. Beide Methoden haben das Ziel, die aufgenommenen Informationen in ein verwertbares Format umzuwandeln, sei es als 3D-Modell, digitales Geländemodell oder georeferenziertes Luftbild.

Die Verarbeitung von Photogrammetrie-Daten erfordert spezielle Software, die aus den einzelnen Bildern eine zusammenhängende, georeferenzierte Darstellung erstellt. Der Ablauf erfolgt in mehreren Schritten:

1️⃣ Bildanalyse und Erkennung gemeinsamer Punkte

• Die Software untersucht alle aufgenommenen Bilder und sucht nach überlappenden Strukturen.
• Ähnliche Bildpunkte werden miteinander verglichen, um deren Position zueinander zu bestimmen.
• Diese Punkte dienen als Basis für die Berechnung der räumlichen Tiefe.

2️⃣ Erstellung der Punktwolke

• Mithilfe mathematischer Berechnungen (Triangulation) wird eine dichte Punktwolke erstellt, die die Form des Geländes oder Objekts nachbildet.
• Je nach Aufnahmequalität kann die Dichte der Punktwolke variieren – mehr überlappende Bilder führen oft zu besseren Ergebnissen.

3️⃣ Erzeugung eines 3D-Modells und Orthofotos

• Die Punktwolke wird in ein dreidimensionales Modell umgewandelt, das Höheninformationen enthält.
• Zusätzlich wird ein Orthofoto erstellt – ein entzerrtes, maßstabsgetreues Luftbild, das sich für Kartierungen und Planungen eignet.
• Diese Modelle können dann weiter bearbeitet und für Anwendungen in Bauwesen, Landwirtschaft oder Kartografie genutzt werden.



4️⃣ Georeferenzierung und Export

• Damit die Daten mit realen Koordinaten übereinstimmen, werden sie georeferenziert – das bedeutet, sie werden in ein einheitliches Koordinatensystem überführt.
• Oft werden hierfür Ground Control Points (GCPs) oder RTK-/PPK-Daten aus GNSS-Sensoren der Drohne verwendet.
• Nach der finalen Berechnung können die Daten in verschiedene Formate exportiert werden, beispielsweise für GIS-Systeme oder CAD-Programme.

Die Verarbeitung von LiDAR-Daten unterscheidet sich stark von der Photogrammetrie, da hier keine Bilder, sondern Laser-Reflexionen analysiert werden. Der Prozess ist komplexer, aber besonders für detaillierte Höhenmodelle oder Messungen in bewaldeten Gebieten geeignet.

1️⃣ Rohdatenbereinigung und Filterung

• Die Punktwolke enthält zunächst Rohdaten mit möglichen Fehlern oder Störsignalen (z. B. Reflexionen durch Nebel oder Lichtbrechungen).
• Spezialisierte Algorithmen filtern fehlerhafte Punkte heraus und verbessern die Genauigkeit der Daten.

2️⃣ Klassifizierung der Oberflächen

• Die Software unterscheidet verschiedene Objekte innerhalb der Punktwolke – z. B. Boden, Vegetation, Gebäude oder Infrastruktur.
• Dies ermöglicht es, beispielsweise Bäume „herauszurechnen“, um eine exakte Darstellung der Geländeform (digitales Geländemodell, DGM) zu erhalten.
• In städtischen Gebieten können Gebäude und Straßen voneinander separiert werden, um Stadtplanungsmodelle zu erstellen.

3️⃣ Erstellung digitaler Höhenmodelle

• Aus den Punktwolkendaten werden digitale Höhenmodelle (DHM) und Geländemodelle (DGM) berechnet.
• Das DHM zeigt die Gesamtoberfläche inkl. Vegetation und Gebäude, während das DGM nur das tatsächliche Bodenrelief darstellt.
• Dies ist besonders hilfreich für Hochwasserschutz, Stadtplanung oder geologische Analysen.



4️⃣ Georeferenzierung und Export

• Wie bei der Photogrammetrie müssen auch LiDAR-Daten georeferenziert werden.
• Danach können sie in unterschiedliche Formate umgewandelt werden, um sie in GIS-Software, Bauplanungsprogramme oder Umweltanalysetools einzubinden.

Sobald die Daten aus Photogrammetrie oder LiDAR verarbeitet wurden, müssen sie für den jeweiligen Einsatzzweck aufbereitet und exportiert werden. Hier sind einige häufig genutzte Formate:

Orthofotos und Karten

• Export als GeoTIFF oder JPG, um sie in GIS-Software zu verwenden
• Geeignet für Kartierung, Flächennutzung oder Bauplanungen

3D-Punktwolken

• Speicherung als LAS oder LAZ (Standardformate für Punktwolkendaten)
• Anwendung in BIM-Modellen, Stadtplanung oder Infrastrukturprojekten



Digitale Höhenmodelle (DHM, DGM)

• Verwendung in Hochwasserschutz, Landschaftsplanung oder geologischen Analysen
• Darstellung von Geländeformen in 3D-Simulationen

Die Datenverarbeitung ist ein entscheidender Schritt in der Drohnenvermessung. Während der eigentliche Drohnenflug oft nur wenige Minuten bis Stunden dauert, kann die anschließende Aufbereitung und Analyse der Daten je nach Projektanforderung mehrere Stunden oder sogar Tage in Anspruch nehmen.

Ein präzises Endergebnis steht und fällt jedoch mit zwei wesentlichen Faktoren:

1️⃣ Gute Eingangsbedingungen:

• Hochwertige Sensoren: Eine gute Kamera oder ein präziser LiDAR-Scanner macht den Unterschied.
• Richtige Flugplanung: Die Wahl der Flughöhe, die Überlappung der Bilder und die Witterungsbedingungen beeinflussen die Datenqualität erheblich.
• Exakte Georeferenzierung: Der Einsatz von Ground Control Points (GCPs) oder RTK-/PPK-Technologie verbessert die Genauigkeit der Messungen erheblich.

2️⃣ Leistungsfähige Software:

• Ohne spezialisierte Software bleibt eine Drohnenvermessung nutzlos – erst durch moderne Algorithmen werden aus den Rohdaten verwertbare Informationen.
• Je nach Technologie gibt es spezialisierte Programme für Photogrammetrie und LiDAR, die das Beste aus den Daten herausholen.
• Die Wahl der richtigen Software kann sich direkt auf die Verarbeitungsgeschwindigkeit, die Genauigkeit und die Benutzerfreundlichkeit auswirken.

Photogrammetrie eignet sich besonders für visuelle 3D-Modelle, Orthofotos und großflächige Kartierungen, während

LiDAR seine Stärken in präzisen Höhenmodellen, komplexen Geländevermessungen und der Erfassung von schwer zugänglichen Gebieten hat.



Die Wahl der Technologie und der Verarbeitungsmethode hängt am Ende immer vom individuellen Einsatzzweck ab – sei es für Bauplanung, Katastervermessung, Landwirtschaft oder Umweltmonitoring. Wer in hochwertige Eingangsdaten investiert und die richtige Software für die Auswertung nutzt, kann von genauen, effizienten und zuverlässigen Vermessungsergebnissen profitieren.