TY - THES A1 - Kellhammer, Anna T1 - Qualitätsanalyse einer passpunktfreien photogrammetrischen 3D-Rekonstruktion von Schloss Wolfstein in Freyung N2 - Die Möglichkeiten, ein 3D-Modell eines Gebäudes zu erstellen, sind vielfältig. Je nach Sensorart und Auswertesoftware erfreuen sich die neusten Technologien nicht nur im kommerziellen, sondern auch im privaten Bereich immer größerer Beliebtheit. Neben der Objektaufnahme mittels Laserscanning, findet die digitale Bildaufnahme mit photogrammetrischer Auswertung vermehrt Anwendung. Die Photogrammetrie wird gerne an schwer zugänglichen Orten herangezogen, da die Bildaufnahme mittels Drohnen aus der Luft erfolgen kann. Viele Faktoren wie die unterschiedlichen Kombinationen von Aufnahmeparameter, Sensoreigenschaften, Software und Vorgehensweise beeinflussen das Ergebnis hinsichtlich der Genauigkeit und der Detaillierung. Während bei der Genauigkeit die geometrische Präzision betrachtet wird, gibt die Detaillierung Auskunft über die inhaltliche Dichte und geometrische Auflösung. In dieser Arbeit wird ein 3D-Modell von Schloss Wolfstein in Freyung erstellt und bezüglich der inneren und der äußeren Genauigkeit analysiert. Die Bildaufnahme erfolgt mit zwei verschiedenen Drohnen, die über einen integrierten Global Navigation Satellite System (GNSS)- Positionierungssensor verfugen, mit dem für jedes Bild die Position der Aufnahme bestimmt wird. Diese Information wird verwendet, um das 3D-Modell zu georeferenzieren. Die photogrammetrische 3D-Rekonstruktion erfolgt mit dem Programm 3DF Zephyr und wird in vier Phasen unterteilt. Angefangen mit der Berechnung der dünnen Punktwolke, gefolgt von der dichten Punktwolke über die Oberflächenrekonstruktion bis zur finalen Texturierung entsteht das fertige 3D-Modell. Für die Validierung werden Referenzdaten aus dem Amtlichen Liegenschaftskatasterinformationssystem (ALKIS) und einer tachymetrischen Fassadenaufnahme verwendet. Aufgrund von dichter Vegetation um das Schloss fehlen stellenweise Bilddaten des Gebäudes, weswegen das erzeugte 3D-Modell an den entsprechenden Stellen Löcher und verschwommene Kanten aufweist. Im Gegensatz dazu konnten gut sichtbare Bereiche fehlerfrei rekonstruiert werden. Zur Bewertung der inneren Genauigkeit des Modells wird mit der dichten rekonstruierten Punktwolke eine Fehleranalyse auf Grundlage der Ausgleichungsrechnung durchgeführt. Die Standardabweichung der Punktwolke wird nur für die sichtbaren Bereiche des Modells berechnet und liegt zwischen 0,71 cm und 3,10 cm. Die äußere Genauigkeit bewertet die Qualität der geographischen Lage, welche mit der GNSS-Positionierung (mit GPS, Galileo und GLONASS) berechnet wird und sich in Rotation, Translation und Skalierung unterteilen lässt. Unter Verwendung der Ausgleichungsrechnung werden die genannten Parameter von der dichten Punktwolke in Bezug auf die Referenzdaten ermittelt. Die Punktwolke ist in Bezug auf die Referenzdaten im Durchschnitt um 0,092 gon nach links verdreht. Außerdem ist die Punktwolke um 20,6 cm nach Osten und um 103,8 cm nach Norden verschoben. Die Berechnung der Skalierung ergibt eine durchschnittliche Längendifferenz der beiden Datensätze von 0,057m bei einer Gesamtlänge von 22,65m, was einer Abweichung von 0,25% entspricht. Die Gebäudeseiten sind in der Punktwolke kürzer als in den tachymetrischen Referenzdaten. Die innere Genauigkeit der Rekonstruktion liegt mit bis zu 3 cm Standardabweichung in dem gleichen Genauigkeitsbereich bzw. in einem besseren Genauigkeitsbereich als die amtlichen Referenzdaten, wenn es sich bei den Gebäudekoordinaten um < 30 cm Koordinaten handelt. Die Ergebnisse zeigen, dass ein 3D-Modell mit im Vergleich zur Tachymetrie oder zum Laserscanning billigen Mitteln im Zentimeterbereich mit Ausnahme der Translation rekonstruiert werden kann. Dank der automatisierten Verfahren wird diese Genauigkeit auch von Amateuren erreicht. Damit schließlich auch die Translationsabweichung minimiert werden kann, bietet sich eine Transformation des 3D-Modells mit zwei Gebäudeecken an, mit denen das 3D-Modell lagerichtig in der UTM Zone 32 abgebildet wird. Da sich die Abweichungen der Rotation und der Skalierung in Bezug auf die Gebäudegröße im Genauigkeitsbereich <3 cm befinden, können diese in die Transformation mit einfließen. Somit sind für die Berechnung Redundanzen vorhanden, die das Ergebnis zusätzlich bekräftigen. Eine passpunktfreie photogrammetrische 3D-Rekonstruktion ist jedoch für die digitale Visualisierung eines Objektes völlig ausreichend, da es sich meistens um ein einzelnes Objekt handelt, das ohne räumlichen Bezug dargestellt wird. N2 - There are many possibilities for creating a 3D-model. Dependent on the type of the sensor and the evaluation software new technologies are used for commercially purposes as well as for privat purposes. In addition to laserscanning the photogrammetry is getting more and more popular. The technology of photogrammetry is especially used at inaccessible areas, because the picture taking can be done with Unmanned Aerial System (UAS). Many factors like the various combinations of parameters, the quality of the sensor, the software and the procedure influence the accuracy and the specification of the result. Whereas the accuracy is applied to the geometric precision, the specification describes the density and geometric resolution. In this thesis a 3D-model of Wolfstein Castle in Freyung is created and the interior and exterior accuracy are analysed. The pictures were taken with two different drones which have onboard positioning sensors. For each of the 624 taken pictures the position of the drone could be calculated. This information is used for the 3D-reconstruction to georeference the 3D-model. For the photogrammetry reconstruction the software „3DF Zephyr“ was used and is subdivided into four phases: • Sparse point cloud • Dense point cloud • Mesh generation • Textured Mesh For the validation reference data of ALKIS and a tachymetric measurement of the castle were used. Because of the dense vegetation around Wolfstein Castle some data of the pictures are missing. So the final 3D-model has corresponding holes and blurred edges. Contrary to this good visible areas can be reconstructed without defects. For this reason only parts of the whole point cloud are used for the analysis. For assessing the interior accuracy of the model an error analysis is carried out with the dense point cloud on the basis of curve fitting. The standard deviation of the point cloud is calculated only for the visible areas of the model. The value is between 0,71 cm and 3,10 cm. The exterior accuracy assesses the quality of the geografic location, which is calculated based on GNSS-positioning (with GPS, Galileo and GLONASS) and can be subdivided into deviation in respect to rotation, translation and scaling. On the basis of curve fitting the mentioned parameters of the dense point cloud with regard to the reference data are determined. The point cloud is on average twisted 0,092 gon to the left. Furthermore it is shifted about 20,6 cm to the east and 103,8 cm to the north. The scaling of a 22,65m long wall is 0,057m. The length of the walls of the point cloud are shorter than the tachymetric reference data. With a standard deviation of 3 cm the interior accuracy has the same accuracy range or sometimes a better accuracy like the official data if the coordinate accuracy of the building are <30 cm.The results show that a 3D-model can be reconstructed except the translation with tools which are cheaper than tachymetric or laserscanning methods. Thanks to the automatic process this accuracy can also be reached by amateurs. To minimize the deviation of the translation it is possible to integrate Ground Control Points (GCP) with that the 3D-model can be transformed into the UTM projection. For the transformation it is sufficient to integrate two edges of the object. Because the deviations of rotation and scaling are in respect to the building size in the accuracy range of <3 cm they can be used for the transformation. So there is a redundancy which affirm the calculation. A photogrammetric 3D-reconstruction without GCP is sufficient for a digital visualisation of an object, because it is mostly about a single object which is shown without a spatial relation. KW - Dreidimensionales Modell KW - Fotogrammetrie KW - Geoinformationssystem KW - Luftbildauswertung Y1 - 2022 UR - https://opus4.kobv.de/opus4-hm/frontdoor/index/index/docId/389 UR - https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:bvb:m347-opus-3895 CY - München ER -