Passpunkte: Warum sind sie so wichtig?
Wenn Sie jemals an einer Pix4D-Schulung teilgenommen, in die Pix4D-Community reingeschnuppert oder durch die Dokumentation geblättert haben, ist Ihnen sicher schon einmal der Begriff „Passpunkte / Ground Control Points (GCPs)“ untergekommen.
Passpunke – das sind diese großen, quadratischen Dinger, richtig?
Richtig. Aber das ist noch nicht alles.
In diesem Artikel sehen wir uns genauer an, was Passpunke / GCPs eigentlich sind und warum sie für die Luftbildvermessung so wichtig sind.
- Was sind Passpunke in der Photogrammetrie?
- Warum sehen Passpunke so aus, wie sie aussehen?
- Wie erstelle ich Passpunke?
- Was ist der Unterschied zwischen Passpunken und automatischen bzw. manuellen Verknüpfungspunkten?
- Wie viele Passpunke braucht man für die präzise Luftbildvermessung?
- Wie lege ich fest, wo ich meine Passpunke im Gelände platziere?
- Von Hand aufgemalte Passpunke: Geschwindigkeit statt Genauigkeit
- Passpunke zu einem Pix4D-Projekt hinzufügen
- Muss ich jedes Mal Passpunke verwenden?
- Genauigkeit geht vor
Was sind Passpunke in der Photogrammetrie?
Passpunke (auch: Referenzpunkte, Englisch: Ground Control Points; GCP) sind Punkte, deren Koordinaten bekannt sind.
Bei der Luftbildvermessung sind Passpunkte, Punkte, die dem Vermesser eine genaue Georeferenzierung erlauben: Mit einer kleinen Anzahl bekannter Koordinaten ist es auf diese Weise möglich, große Flächen genau zu Vermessen.
Warum sehen Passpunke so aus, wie sie aussehen?
Als Passpunkte eignet sich alles, was auf den Bildern leicht zu erkennen ist. Sie weisen in der Regel ein schwarzweißes Schachbrettmuster auf. Diese Form lässt wenig Interpretationsspielraum hinsichtlich der genauen Position des Passpunkes zu, und die Farbgebung sorgt für den nötigen Kontrast, denn kontrastreiche Muster sind leichter zu erkennen.
Die Punkte können mit traditionellen Vermessungsmethoden erhoben, oder von einer bestehenden Karte entnommen werden – sogar mit Google Earth.
Google Earth-Koordinaten sind bestenfalls eine Annäherung – eine Studie ergab Schwankungen der Genauigkeit zwischen 0,1 m und 2,7 m. Das ist zwar für Vermessungszwecke nicht präzise genug, kann aber für Projekte nützlich sein, die auf eine Google-Karte überlagert werden müssen.
Wie erstelle ich Passpunke?
Passpunke können auf vielerlei Art und theoretisch aus allen möglichen Materialien erstellt werden, solange kontrastreiche Farben verwendet werden (deshalb sind sie meist schwarzweiß) und die Punkte groß genug sind, um aus der jeweiligen Flughöhe sichtbar zu sein.
Wenn Sie die Punkte wiederverwenden möchten, sollten Sie wasserfeste Materialen verwenden, und eine matte Oberfläche verhindert Spiegelungen.
Unsere Nutzer haben Passpunke aus den unterschiedlichsten Dingen gebastelt: Betonplatten (denn die aufgemalten GCPs wurden dauernd vom Regen weggespült), Vinylbodenfliesen, Pappscheiben usw.
Ein Pix4D-Team hat zum Test sogar Bodenpasspunktkekse gebacken. Diese haben ganz gut als manuelle Verknüpfungspunkte funktioniert, aber da wir die genauen Koordinaten nicht kannten, können wir nicht behaupten, dass das Modell korrekt georeferenziert war.
Was ist der Unterschied zwischen Passpunken und automatischen bzw. manuellen Verknüpfungspunkten?
Verknüpfungspunkte sind in der Pix4D-Software Punkte, die in mehreren Bildern vorkommen. Die Punkte werden entweder von der Software erfasst (automatische Verknüpfungspunkte / ATPs) oder vom Nutzer manuell hinzugefügt (manuelle Verknüpfungspunkte / MTPs).
Mit manuellen Verknüpfungspunkten lässt sich die relative Genauigkeit eines Projekts verbessern; zur absoluten Genauigkeit tragen sie allerdings nicht bei, da ihre Position im Raum nicht definiert wurde.
Wie viele Passpunke braucht man für eine präzises Luftbild / Orthomosaik?
Die Antwort überrascht Sie vielleicht: In unabhängigen Tests fand man heraus, dass für präzise Ergebnisse weniger GCPs benötigt werden als erwartet.
Zwar nimmt die Platzierung von Passpunken einige Zeit in Anspruch, aber ein Projekt nachträglich komplett neu erfliegen zu müssen, um die Genauigkeit zu verbessern, dauert länger. Wir empfehlen, mindestens fünf Passpunke zu verwenden.
Wie lege ich fest, wo ich meine Passpunke erstelle?
Wäre die zu vermessende Fläche ein Quadrat, wäre die Antwort einfach: ein Passpunkt in jeder Ecke und zusätzlich ein Punkt in der Mitte.
Leider ist die Realität selten so einfach, aber mit den folgenden Tipps erzielen Sie dank besserer Platzierung der Passpunke eine größere Genauigkeit.
- Um gleichbleibende Resultate zu erzielen, müssen sich die Passpunke auf dem Erdboden befinden.
- Bei „natürlich vorkommenden“ Passpunken ist Vorsicht angebracht, denn es kann sein, dass beispielsweise Parkplätze oder Gebäudeecken zu oft vorkommen und daher als eindeutiger Passpunkt unbrauchbar sind. Man könnte auch meinen, Schatten böten sich an, aber diese wandern selbst während eines kurzen Flugs mit dem Sonnenstand.
- Ist das Gelände uneben, platzieren Sie die GCPs an Orten unterschiedlicher Höhe, zum Beispiel auf einer Hügelkuppe und am Fuß des Hügels.
- Unabhängige Tests haben gezeigt, dass in der Regel fünf bis zehn Passpunke ausreichen.
Von Hand aufgemalte Passpunke: Geschwindigkeit statt Genauigkeit
In größter Eile wird manchmal einfach mit Sprühfarbe ein X auf den Boden gesprüht, das dann den GCP darstellen soll. Ob das besser ist als nichts, sei dahingestellt.
Die Breite einer aufgesprühten Linie ist zwar im Vergleich zu einem Gebäude gering, aber im Gegensatz zu einem herkömmlichen GCP hat sie keinen eindeutigen Mittelpunkt.
Wo ist bei den beiden Bildern oben jeweils der Mittelpunkt? Bei dem gedruckten GCP rechts ist die Mitte leicht zu erkennen, aber bei dem aufgesprühten X links ist das nicht so eindeutig – denn die Mitte ist irgendwo auf einer Fläche von 10 x10 cm. Diese Ungenauigkeit reicht schon aus, um die Resultate zu verfälschen.
Deshalb empfehlen wir, als GCP lieber solche Schachbrettmuster anstatt aufgesprühter Farbmarkierungen zu verwenden. Falls Sie wirklich nur eine Farbsprühdose zu Hand haben, dann ist der Buchstabe L die bessere Lösung, denn beim L können Sie als Bodenpasspunkt eine der Ecken links unten verwenden.
Passpunke zu einem Pix4D-Projekt hinzufügen
Sie haben Ihre Passpunke im Feld platziert, präzise markiert und Ihren Vermessungsflug durchgeführt. Was kommt als Nächstes?
Muss ich jedes mal Passpunke verwenden?
Das kommt drauf an.
Bisher waren GCPs immer fester Bestandteil von Kartierungsprojekten. Das ändert sich allerdings gerade.
Wir haben in Tests festgestellt, dass Passpunke bei Verwendung einer RTK-Drohne die Genauigkeit nicht großartig verbessern.
Falls Ihre Drohne allerdings nicht RTK-fähig ist, dann sollten Sie immer GCPs verwenden.
Zwar erhalten Sie auch ohne Passpunke durchaus brauchbare Resultate, allerdings kann es sein, dass bei der Rekonstruktion später der Maßstab, die Orientierung und/oder die absolute Position nicht stimmen. Mithilfe von Passpunken oder RTK-Geotags können Sie die Genauigkeit der Rekonstruktion überprüfen.
Präzise in die Zukunft: AutoGCPs
Pix4Dengine Präzise in die Zukunft: AutoGCPs.
AutoGCPs ist ein neues Modul, das bisher nur für Pix4Dengine verfügbar ist. Wie der Name schon sagt, lassen sich mithilfe von AutoGCPs Passpunke im Projekt automatisch erfassen, sodass ein bisher manueller Arbeitsschritt schneller erledigt wird. Dank einer Kombination aus maschinellem Lernen und Computer Vision kann die Software die Mitte eines Passpunkes fast ohne Verzögerung und sehr präzise feststellen.
Wie bei internen Tests mit RTK-fähigen Drohnen festgestellt wurde, „übertraf AutoGCPs sogar die Pixelgenauigkeit“, so Projektleiter Andrea Dotti. „Die Genauigkeit stand der einer manuellen Vermessung in nichts nach.“
Die Technologie ist derzeit auf Pix4Dengine beschränkt: Wenden Sie sich einfach an unser Team, wenn Sie sie ausprobieren möchten.
Genauigkeit geht vor
Wer sich (ob beruflich oder aus privatem Interesse) mit Vermessung und Kartierung auskennt, weiß, dass es bei jedem Projekt zuallererst auf Genauigkeit ankommt.
Mit einer Drohne aufgenommene Luftbilder sehen beeindruckend aus, aber die Photogrammetrie aus Luftbildern muss mit Genauigkeit und Fingerspitzengefühl durchgeführt werden.
Zu diesem Zweck gibt es zum Glück einige Tools, auf die später noch genauer eingegangen wird, und dazu gehören auch die Passpunke.
| Aufmacherfoto mit freundlicher Genehmigung von All Drone Solutions |
