Datenerfassung mit UAS Pilotprojekte am LGL

Transkript

1 1 Institut für Photogrammetrie Datenerfassung mit UAS Pilotprojekte am LGL Michael Cramer LGL Forum Haus der Wirtschaft, Stuttgart 13. Mai 2014

2 2 RPAS Namen & Definitionen Weigand, Ute: UAS für zivile Einsätze, gis.business 02/2014, S. 35

3 Einführung UAS Kategorisierung & Beispielsysteme Kategorie (MTOW / Reichweite / Ausdauer) nano micro mini HALE (Träger-) Plattform Starrflügler fixed wing Rotorflügler rotary wing Leichter-als-Luft lighter than air Flügelschlag flapping wings RPAS Yearbook 2013/14, 3

4 UAS Kategorisierung RPAS Yearbook 2012/13, see 4

5 Einführung UAS Kategorisierung nach Systemanzahl mini < 30kg micro < 5kg RPAS Yearbook 2013/14, 5

6 Einführung UAS Kategorisierung nach Trägerplattformtyp Starrflügler Rotorflügler RPAS Yearbook 2013/14, see 6

7 7 Gliederung Einführung Einsatz von UAS in der Landesvermessung Pilotprojekte am LGL Baden-Württemberg Zusammenfassung

8 8 Situation in der Landesvermessung Baden-Württemberg flächendeckende Bildflüge GSD 20cm Großformatige Kamers bis zu 260 Mpix, ~1 Mio EUR 2013 Product / Requirements Orthophotos GSD 20cm / 10cm Accuracy: < 1pix Surface Model / DTM (1m grid, from airborne LiDAR) Accuracy: < 0.5 m

9 9 Standard-Kartierung versus UAS-Kartierung?

10 10 UAS Anwendungsfelder beim LGL BW Flurneuordnung vorher Topografie-Nachführung nachher > 450 Flurneuordnungsprojekte in BW (2013)! (~10% der Landesfläche)

11 11 Pilotprojekt LGL 2012 Anwendung Flurneuordnung Institut für Flugregelung und Flugmechanik ifr Canon Ixus 100 Ricoh GXR Mount A12 & Zeiss Biogon

12 UAS Bildqualität: Ricoh/Zeiss System Bildflug Hessigheim Aug 23, 2012 Ricoh GXR Mount A12 mit Zeiss Biogon, 4288x2848 pix nominelle GSD ~6cm

13 13 Ricoh GXR Mount A12 mit Zeiss Biogon, Ausschnitt 1200x900 pix nominelle GSD ~6cm

14 UAS Bildqualität: Ricoh/Zeiss System Bildflug Hessigheim Aug 23, Point spread function Kanal 1 (R) Kanal 2 (G) Kanal 3 (B) Pixel 200% GSD nominal: cm R , R 12:42 G B sigma_psf (pix) 1/2000 sec RP_FWHM (cm) Aperture f/ ISO Height above star: m 14

15 UAS Bildflugauswertung Prozesskette Prozesskette Anfangsorientierung / Set-up Bildverband Orientierung des Bildverbandes Transformation in Geländekoordinaten Kamerakalibrierung Produkterzeugung DGM/DOM (Dense Matching) & Ortho 15

16 Fluglage UAS [ ] Fluglage Standard [ ] 16 UAS Bildflugauswertung Prozesskette UAS-Bildflug / Bildsequenz 15 omega phi kappa

17 Standard UAS Bildflugauswertung Prozesskette Prozesskette UAS GNSS/inertial Daten Horizontierte Kamera Anfangsorientierung / Set-up Bildverband GNSS (code) Winkel > 0 20 deg AAT (Verknüpfung mit FBM/LSM) Orientierung des Bildverbandes Structure from Motion (SIFT Verknüpfung) GNSS-gestützte AT Wenige Passpunkte Transformation in Geländekoordinaten Wenige Passpunkte Vorabkalibration + zusätzliche Param. (math. Modelle) Kamerakalibrierung Produkterzeugung DGM/DOM (Dense Matching) & Ortho Vollständige in-situ Kamerakalibration (physikal. Modelle) 17

18 Photogrammetrische Punktbestimmung 3D-Punktgenauigkeit Objektpixelgröße GSD 5 8 cm Match- AT Ost Nord Vertikal Genauigkeit (RMS) m m m 22 Passpunkte 11 Kontrollpunkte 18

19 3D-Oberflächenmodell SURE Semi Global Matching SGM 19

20 Hangrutschung Talheim Albtrauf Nachführung Geländemodell sensefly ebee Param. Wert Größe 750 x 350m² Höhe DZ ~200m GSD ~8cm UAS sensefly ebee Kamera Canon Ixus

21 Orthophoto Rutschung Talheim Orthophoto

22 3D-Oberflächenmodell SURE Semi Global Matching SGM 22

23 23 3D-Oberflächenmodell

24 3D-Oberflächenmodell Rutschung SURE Rutschung, 8cm Gitter 24

25 3D-Oberflächenmodell Gebäude SURE Gebäude, 8cm Gitter 25

26 26 Rutschung Änderung Referenz: ALS-DGM 2002, 1m Gitter, Landesbefliegung LASER, Genauigkeit: besser 0.5m Rot LASER ALS-DGM Grün UAS-DOM Profile +7m -10m

27 Genauigkeit Höhendaten aus UAS UAS-DOM minus ALS-DGM Referenz: ALS-DGM 2002, 1m Gitter, Genauigkeit < 0.5m Farbkodierung Differenz [m] UAS-DOM minus ALS-DGM

28 28 Genauigkeit Höhendaten aus UAS UAS-DOM im Vergleich zu terrestr. Laserdaten Diff. TLS UAS-DOM ~15 cm

29 29 Gliederung Einführung Einsatz von UAS in der Landesvermessung Pilotprojekte am LGL Baden-Württemberg Zusammenfassung

30 Zusammenfassung 30 Standard-Kartierung versus UAS-Kartierung?

31 Zusammenfassung 31 Standard-Kartierung und UAS-Kartierung!

32 Zusammenfassung 32 Rechtlicher Rahmen für Aufstiegsgenehmigungen

33 Zusammenfassung 33 Rechtlicher Rahmen für Aufstiegsgenehmigungen Rechtlicher Rahmen zum Betrieb von UAS für Deutschland geregelt in der Luftverkehrsordnung LuftVO Maximales Abfluggewicht darf 25 kg nicht überschreiten. Das Fluggerät muss in Sichtweite des Steurers geflogen werden Die Luftfahrtbehörden der jeweiligen Bundesländer sind verantwortlich für die Aufstiegsgenehmigungen UAS mit einem höheren Abfluggewicht als 25 kg oder Anwendungen außerhalb des Sichtbereichs des Steuerers können im separat abgegrenzten Luftraum oder über einem Flugfeld durchgeführt werden Gemeinsame Grundsätze für Aufstiegsgenehmigungen gelten für Projekte in Sichtweite des Steuerers nicht ausschließlich zum Zweck des Sports oder Freizeitgestaltung eine max. Flughöhe von 100m über Grund nicht übersteigen und deren Gesamtmasse bis zu 25 kg beträgt

34 Zusammenfassung Rechtlicher Rahmen für Aufstiegsgenehmigungen Für den Aufstieg von unbemannten Luftfahrtsystemen ohne Verbrennungsmotor bis 5 kg Gesamtmasse kann eine allgemeine Erlaubnis erteilt werden, außer für den Betrieb über Menschen und Menschenansammlungen, Unglücksorten, Katastrophengebieten und anderen Einsatzorten von Polizei oder anderen Behörden und Organisationen mit Sicherheitsaufgaben (BOS), Justizvollzugsanstalten, militärischen Anlagen, Industrieanlagen, Kraftwerken und Anlagen der Energieerzeugung und -verteilung, soweit diese Stellen den Betrieb nicht ausdrücklich gestattet haben, oder in Luftsperrgebieten und Gebieten mit Flugbeschränkungen ( 11 LuftVO). Für den Aufstieg von unbemannten Luftfahrtsystemen mit Verbrennungsmotor oder über 5 kg Gesamtmasse wird nur eine Erlaubnis für den Einzelfall durch die örtlich zuständige Behörde des Landes erteilt. (Anm.: Obige Einschränkungen gelten entsprechend.) 34

35 Zusammenfassung 35 Statistik Aufstiegsgenehmigungen in Deutschland 2013 (lt. BMVI) Seiler, Ines: Remotely Piloted Aircraft Systems (RPAS) Legal Situation and Practice in Germany, Vortrag auf UAV Dach Konferenz, AERO 2014, Friedrichshafen, 10. April 2014

36 Einführung UAS Kategorisierung nach Aufstiegsgenehmigung (lt. BMVI) Aufstiegsgenehmigungen in Deutschland, Jahr 2013 Allgemeine Aufstiegserlaubnis (gesamt: 1290) Spezielle Aufstiegserlaubnis (gesamt 688) Seiler, Ines: Remotely Piloted Aircraft Systems (RPAS) Legal Situation and Practice in Germany, Vortrag auf UAV Dach Konferenz, AERO 2014, Friedrichshafen, 10. April

37 37 Institut für Photogrammetrie Datenerfassung mit UAS Pilotprojekte am LGL Michael Cramer LGL Forum