Als Pölkky Oy, ein auf die Verarbeitung und das Fräsen von Holz spezialisiertes finnisches Unternehmen, ein wichtiges Bauteil ersetzen musste, wurde der Immobilienmanager Jaakko Laihola um ein Modell des Standorts und der Maschine gebeten.

Laihola, Hobbyfotograf und mittlerweile Photogrammeter, nennt es das komplizierteste und gleichzeitig einfachste Modell seiner gesamten Karriere.

Projektdetails

Unternehmen	Pölkky Oy
Ort	Kuusamo, Finnland
Datum	August 2018
Projektdauer	1 Woche
Anzahl der Bilder	755 Luftaufnahmen 646 Bodenaufnahmen
Hardware	DJI Phantom 4 Pro für Luftaufnahmen Canon EOS 6D + EF 17-40 f4.0 für Bodenaufnahmen
Software	Pix4Dmapper Photogrammetrie-Software
GSD	0,5 cm

Ein weiterer Anwendungsbereich für Pix4D

Pölkky Oy verwendet Pix4Dmapper bei der täglichen Arbeit, um das Volumen von Haufen mit Holzschnitzeln, Sägespänen und weiteren Abfallprodukten zu ermitteln.

Infrastruktur zu kartieren, ist allerdings ein ganz neuer Prozess für das Unternehmen. Die Messmaschine für Baumstämme ist ein unersetzlicher Teil der Ausrüstung. Sie scannt die Stämme und erfasst Unregelmäßigkeiten. Damit trägt sie zu einer effizienteren Verarbeitung bei. Es war Zeit für eine Generalüberholung. Dafür musste die klobige Maschine, die etwa 2,5 x 2,5 Meter groß ist, erst einmal entfernt werden. Außerdem wurden eine neue Basis und eine Isolierung gegen die Vibrationen des Förderbands für die modernere Röntgenmaschine benötigt.

Laihola nennt das Projekt „das komplizierteste, was ich bis jetzt gemacht habe. Die Struktur mit den Kränen und Ketten ist extrem komplex. Ich habe viele Bilder gemacht, um sicherzugehen, dass es gleich stimmt.“

Das Modell zeigt ganz klar die einzelnen Maschinenteile, auch dünne Geländer, die sich mit Photogrammetrie schwer darstellen lassen, und demonstriert Laiholas Softwarekenntnisse und sein Engagement für das Projekt. „Es hat eine Weile gedauert, aber es war nicht schwer!“, so Laihola.

Die perfekte Aufnahme

Um die komplexe Struktur, Oberfläche und Tiefe entsprechend auf ein Modell übertragen zu können, machte Laihola viele Fotos.

Die Luft- und Bodenaufnahmen stammen von einem einzigen Tag. Für die Bodenaufnahmen verwendete er eine Canon EOS 6D DSLR mit EF 17-40 f4.0, 17 mm f8.0. Durch das Weitwinkelobjektiv konnten besonders viele Informationen aufgenommen werden, und es entstand genügend Überlappung. Laihola verwendete zur Stabilisierung bei allen Aufnahmen ein Einbeinstativ, fügt aber hinzu, dass ein Dreibeinstativ besser gewesen wäre.

Die Aufnahmen aus der Luft machte Laihola während eines einzigen Flugs mit seiner DJI Phantom 4 Professional im Double Grid-Modus. Laihola verwendete für die Aufnahmen jeweils das RAW-Format, um so viele Informationen wie möglich zu erfassen.

„Zusätzliche Aufnahmen in den Ecken der Struktur zu machen, hilft auch“, so Laihola. „Wer weiß, wie man ein richtig gutes Foto macht, hat es im Prinzip als Photogrammeter schon geschafft.“

Durch die vielen Bilder, 1.320 insgesamt, gab es genügend Überlappungen für ein detailliertes Modell. Als nächstes mussten die Bilder zusammengefügt werden.

Zusammenfügen von Luft- und Bodenaufnahmen

Laihola nutzte Adobe Lightroom, um die farblichen Unterschiede der zwei Sätze aneinander anzugleichen. Ein Satz sah wesentlich „wärmer“ aus, und ein unterschiedlicher Weißabgleich sorgt nahezu immer für ein uneinheitliches, fleckig aussehendes Modell. Dafür brauchte Laihola nur etwa eineinhalb Stunden. Sobald ein Bild korrigiert ist, kann die Fotobearbeitungssoftware die gleichen Veränderungen auch auf den Rest eines Satzes anwenden.

Die Bilder wurden als JPG-Dateien exportiert und dann in Pix4Dmapper importiert. Die Luft- und Bodenaufnahmen wurden parallel auf zwei Desktops mit Pix4Dmapper bearbeitet und dann zusammengefügt. Dadurch, dass beide Datensätze gleichzeitig sichtbar waren, konnten die Verknüpfungspunkte leichter gefunden werden.

Das Projekt mit den zusammengefügten Datensätzen wurde zur Generierung der Punktwolke verwendet.

Dieser Prozess dauerte durch die vielen Bilder und Verarbeitungsoptionen etwas länger, führte aber zu einem besseren Modell als wenn mit weniger Aufnahmen gearbeitet worden wäre. Laihola erklärt: „Mit mehr Bildern lassen sich für die Arbeit mit der dichten Punktwolke bessere Optionen in Pix4Dmapper auswählen. Sie können anpassen, in wie vielen Bildern ein Punkt sein muss – je mehr, desto weniger Rauschen entsteht in der Punktwolke. Wenn Sie mehr Aufnahmen nutzen, müssen Sie weniger manuelle Arbeit für die „Bereinigung“ der Punktwolke aufbringen.“ Für dieses Projekt legte Laihola fünf Übereinstimmungen als Minimum fest.

Nach der Erstellung der Punktwolke begann die manuelle Bearbeitung. Laihola schätzt, dass ihn die Reinigung des Modells sechs Stunden gekostet hat. Vor allem die engen Bereiche zwischen den Trägern waren arbeitsintensiv. „Das Schneidwerkzeug hat mir die Arbeit erheblich erleichtert. Wenn ich das Ganze noch einmal machen müsste, würde ich mehr Aufnahmen verwenden. Ich empfehle Ihnen, jede Menge Fotos zu machen und den Rest der Technik zu überlassen!“, sagt Laihola.

Modell und Ergebnisse

Die fertige Version der 3D-Punktwolke wurde von Pölkky Oy und seinen Partnern verwendet, um die Entfernung der Maschine zu planen. „Nur Bilder zu schicken, reicht einfach nicht,“ sagt Laihola.

„Wenn mehrere Leute zusammenkommen und etwas besprechen, kann man nie wissen, ob sie wirklich über das Gleiche reden. Aber wenn Sie auf ein 3D-Modell zeigen und sagen ‚Hier ist das Problem, sehen Sie, dieser Balken, und hier sollte das Kabel verlaufen‘, kann man das visuell verdeutlichen und sich auf dieser Basis viel leichter einigen.“

Vor den Arbeiten zur Entfernung der Maschine hatten Mechaniker und Ingenieure von Pölkky Oy sowie ein externer Partner anhand des Modells, dessen durchschnittliche GSD 0,5 cm beträgt, Maße genommen. Viele der Messungen wurden auch vor Ort mit einem Maßband gemacht und wichen maximal 1 cm von denen des Modells ab.

Die Vorplanung mithilfe des von Laihola erstellten 3D-Modells trug wesentlich dazu bei, dass die Entfernung der alten Maschine und die Neuinstallation reibungslos und ohne große Störungen der Betriebsabläufe durchgeführt werden konnten.

„Für dieses Projekt hätte ich nichts anderes als Pix4D genommen,“ sagt Laihola. „Wenn man einmal weiß, wie man Aufnahmen macht, ist es ganz leicht.“

Vom Hobby-Drohnenflieger zum professionellen Photogrammeter

Laihola ist Immobilienmanager bei Pölkky Oy, aber am Wochenende wird er zum begeisterten Drohnenflieger. „Ich wollte schon immer eine Drohne!“, lacht Laihola.

Er erstellt Modelle zum Spaß, arbeitet aber auch für einen lokalen Grundstücksplaner.

Laihola erzählt: „Der Planer, für den ich arbeite, kannte diese Technologie gar nicht, obwohl er schon mit Orthomosaiken zu tun hatte. Aber er fand ein Projekt und legte die Bodenkontrollpunkte fest, während ich die Drohne steuerte. Als er das Ergebnis sah, erkannte er, wie hilfreich es war. Seitdem ruft er mich immer wieder an.“

Laihola hat sich schnell in die Photogrammetrie eingearbeitet und mittlerweile seine Zertifizierung für die Pix4Dmapper Grundlagen erhalten. Laiholas Arbeitgeber nutzt die Kartierungsfähigkeiten und die entsprechende Ausrüstung auf Projektbasis.

„Ich würde mich gern als Fotografen bezeichnen, aber eigentlich bin ich ein Photogrammeter“, so Laihola.