3D-Vermessung mit einer Wärmebilddrohne – funktioniert das wirklich?
Und wie genau kann ein 3D-Modell werden, wenn dafür keine klassische Vermessungsdrohne, sondern eine Wärmebilddrohne wie die DJI Matrice 4TD eingesetzt wird?
Genau das haben wir von CopterPro in einem Praxistest untersucht. Dafür haben wir dasselbe Gebäude zunächst mit einer klassischen Vermessungsdrohne und anschließend mit der DJI Matrice 4TD erfasst. Die Ergebnisse werden anschließend miteinander verglichen.
Das Ziel: herausfinden, wie groß die Abweichungen tatsächlich sind und ob sich eine Wärmebilddrohne für präzise 3D-Modelle eignet.
Wärmebilddrohne für 3D-Vermessung – geht das?
Klassische Vermessungsdrohnen sind speziell für photogrammetrische Anwendungen ausgelegt und verfügen beispielsweise über einen mechanischen Verschluss. Wärmebilddrohnen verfolgen dagegen einen anderen Schwerpunkt: Sie kombinieren Wärmebildtechnik mit hochauflösenden Kameras und weiteren Sensoren.
Doch gerade moderne Systeme bieten mittlerweile Funktionen, mit denen sich auch umfangreiche 3D-Datensätze erfassen lassen.
In unserem Test verwenden wir deshalb die DJI Matrice 4TD mit RTK-Modul, um ein komplettes Gebäude inklusive Einfahrt und Garten zu erfassen.
Anschließend werden die aufgenommenen Bilder am Computer verarbeitet und daraus ein georeferenziertes 3D-Modell erstellt.
Schritt 1: RTK aktivieren
Für eine möglichst präzise Positionierung setzen wir auf RTK.
Das RTK-System sorgt dafür, dass die Position der Drohne deutlich genauer bestimmt werden kann. Statt sich ausschließlich auf die normale GNSS-Positionierung zu verlassen, erhält die Drohne Korrekturdaten über ein Netzwerk-RTK-System.
In unserem Fall wird dafür SAPOS RTK verwendet.
Gerade bei einer 3D-Vermessung ist eine möglichst genaue Georeferenzierung entscheidend. Denn die Positionen der einzelnen Aufnahmen bilden später die Grundlage für das gesamte 3D-Modell.
Unser Tipp: Wer mit einer Wärmebilddrohne 3D-Modelle erstellen möchte, sollte möglichst mit RTK arbeiten.
Schritt 2: Flugmission planen
Als Nächstes wird das zu vermessende Gebäude in der Flugplanung ausgewählt.
Zunächst erstellen wir eine Gebietsroute für die 2D-/3D-Datenerfassung. Die Drohne fliegt dabei automatisiert über das zuvor definierte Gebiet und nimmt zahlreiche Bilder aus unterschiedlichen Positionen auf.
Dabei erfassen wir bewusst nicht nur das Gebäude selbst, sondern auch Teile des Gartens und der Einfahrt. So können beispielsweise auch Bordsteine, Treppen und andere Referenzpunkte später im Modell berücksichtigt werden.
Die erste Kartierung dauert nur wenige Minuten.
Bei größeren Objekten oder einer größeren Anzahl an Aufnahmen kann die anschließende Verarbeitung allerdings deutlich länger dauern.
Schritt 3: Lokales 3D-Modell erstellen
Nach der ersten Flugmission wird aus den aufgenommenen Bildern zunächst ein lokales Modell erstellt.
Dieses Modell dient anschließend als Grundlage für die detaillierte 3D-Capture-Mission.
Jetzt lässt sich in der virtuellen Umgebung genau festlegen, welcher Bereich erfasst werden soll. Wir markieren beispielsweise das komplette Gebäude und den relevanten Außenbereich.
Anschließend können wichtige Parameter wie:
- Flughöhe
- Abstand zum Objekt
- Fluggeschwindigkeit
- Überlappung der Aufnahmen
- Kartierungsbereich
angepasst werden.
Gerade die Überlappung der Bilder spielt bei der Photogrammetrie eine wichtige Rolle. Die Software benötigt ausreichend gemeinsame Bildinformationen, um aus den einzelnen Aufnahmen eine möglichst präzise Punktwolke und anschließend ein 3D-Modell zu berechnen.
Schritt 4: Smart 3D Capture
Ist die Route geplant, startet die eigentliche Smart-3D-Capture-Mission.
Die Drohne fliegt dabei automatisiert um das Objekt und nimmt eine große Anzahl an Bildern aus verschiedenen Perspektiven auf.
Das ist entscheidend, damit später nicht nur die Oberflächen von oben, sondern auch Fassaden, Kanten, Ecken und weitere Strukturen möglichst vollständig rekonstruiert werden können.
Je komplexer das Objekt ist, desto wichtiger wird eine gute Flugplanung.
Warum RTK bei der 3D-Vermessung so wichtig ist
Bei der 3D-Vermessung geht es nicht nur darum, möglichst viele gute Bilder aufzunehmen. Die Bilder müssen auch räumlich korrekt positioniert werden.
Genau hier kommt RTK ins Spiel.
Ohne RTK kann die Positionsbestimmung der Drohne stärker abweichen. Mit RTK wird die Position wesentlich präziser bestimmt und das 3D-Modell entsprechend besser georeferenziert.
Das bedeutet vereinfacht gesagt:
Je genauer die Position der einzelnen Aufnahmen bekannt ist, desto besser lässt sich das gesamte Modell räumlich einordnen.
Für professionelle Vermessungsaufgaben ist das ein wichtiger Faktor.
Schritt 5: Verarbeitung am Computer
Nach dem Flug ist die eigentliche Arbeit noch nicht abgeschlossen.
Die Drohne hat jetzt eine große Menge an Bildern gesammelt. Diese werden anschließend am Computer verarbeitet und zu einem 3D-Modell rekonstruiert.
Dafür werden die Aufnahmen miteinander abgeglichen, räumlich zugeordnet und georeferenziert.
Je nach Größe des Projekts und Anzahl der Bilder kann dieser Prozess mehrere Stunden dauern.
Das Ergebnis ist ein digitales 3D-Modell des aufgenommenen Objekts, das anschließend für verschiedene Anwendungen genutzt werden kann.
Wofür kann ein 3D-Modell genutzt werden?
Der große Vorteil eines solchen Modells: Es schafft eine digitale Grundlage, auf die später immer wieder zurückgegriffen werden kann.
Gerade bei Gebäuden kann das interessant sein, wenn Umbau-, Sanierungs- oder Planungsarbeiten anstehen.
Aus dem Modell können beispielsweise Informationen für verschiedene Gewerke gewonnen werden:
- 🏠 Dachdecker können Dachflächen und relevante Maße nutzen.
- 🪟 Fensterbauer können benötigte Maße aus dem Modell ableiten.
- 🎨 Maler und Fassadenbauer können Flächen analysieren.
- 📐 Architekten und Planer können das digitale Modell als Planungsgrundlage verwenden.
- 🔧 Handwerksbetriebe können auf vorhandene Daten zurückgreifen.
Damit entsteht eine digitale Bestandsaufnahme, die nicht nur für einen einzelnen Arbeitsschritt interessant ist.
Wie genau ist eine Wärmebilddrohne tatsächlich?
Genau das war der entscheidende Punkt unseres Tests.
Dafür haben wir mehrere reale Maße am Gebäude bereits mit der klassischen Vermessungsmethode erfasst. Unter anderem wurden beispielsweise die Abmessungen einer Abdeckung an der Einfahrt, einer Treppe und eines Steins bestimmt.
Diese bekannten Werte vergleichen wir anschließend mit den Messungen aus dem 3D-Modell der DJI Matrice 4TD.
Das Ergebnis zeigt: Auch mit einer Wärmebilddrohne lassen sich erstaunlich präzise 3D-Modelle erstellen.
Dabei kommt es allerdings stark auf die jeweilige Anwendung an.
Wenn es auf maximale vermessungstechnische Genauigkeit ankommt oder besonders komplexe Objekte mit vielen kleinen Strukturen erfasst werden sollen, ist eine speziell dafür ausgelegte Vermessungsdrohne weiterhin die bessere Wahl.
Für viele praktische Anwendungen, bei denen es nicht auf den letzten Millimeter ankommt, kann eine Wärmebilddrohne dagegen eine sehr interessante Alternative sein.
Wärmebilddrohne oder Vermessungsdrohne?
Welche Drohne die richtige ist, hängt letztlich vom Einsatzzweck ab.
Vermessungsdrohne:
Ideal, wenn die Vermessung und maximale geometrische Genauigkeit im Mittelpunkt stehen.
Wärmebilddrohne:
Besonders interessant, wenn zusätzlich zur 3D-Erfassung auch Wärmebilddaten benötigt werden oder bereits eine Wärmebilddrohne im Unternehmen vorhanden ist.
Gerade wenn bereits eine DJI Matrice 4TD eingesetzt wird, kann es sinnvoll sein, deren Möglichkeiten auch für 3D-Erfassungen zu nutzen.
Fazit: 3D-Vermessung mit Wärmebild ist möglich
Unser Praxistest zeigt deutlich: Eine Wärmebilddrohne kann mehr als nur Wärmebilder aufnehmen.
Mit einer geeigneten Flugplanung, ausreichend Bildüberlappung und vor allem einer präzisen RTK-Positionierung lassen sich aus den aufgenommenen Bildern detaillierte 3D-Modelle erstellen.
Für viele Anwendungen kann die Genauigkeit dabei absolut ausreichend sein – insbesondere dann, wenn es nicht auf eine Vermessung im Millimeterbereich ankommt.
Wer dagegen höchste vermessungstechnische Genauigkeit benötigt, sollte weiterhin auf eine speziell dafür entwickelte Vermessungsdrohne setzen.
Die spannende Erkenntnis aus unserem Test:
Eine moderne Wärmebilddrohne wie die DJI Matrice 4TD kann durchaus für professionelle 3D-Erfassungen eingesetzt werden und dabei Ergebnisse liefern, die nur wenige Zentimeter von den Referenzmaßen abweichen.
