Hinzufügen von GCPs zum Ortho-Mapping-Workspace—ArcGIS Pro

Mit der Advanced-Lizenz verfügbar.

In diesem Workflow wird das Importieren, Berechnen und Messen von Bodenpasspunkten (GCPs) in Ihrem Ortho-Mapping-Workspace beschrieben.

GCPs sind Punkte mit bekannten XYZ-Bodenkoordinaten, die häufig aus Landvermessungen übernommen werden, und dienen dazu, sicherzustellen, dass der photogrammetrische Prozess über Referenzpunkte am Boden verfügt. In einer Blockausgleichung werden überlappende Bilder miteinander verknüpft, um Fehler zwischen Bildern mit Verknüpfungspunkten und Bodenpasspunkten zu minimieren, falls diese verfügbar sind. Die Blockausgleichung kann ohne GCPs angewendet werden und dennoch eine relative Genauigkeit gewährleisten. Durch das Hinzufügen von GCPs wird die absolute Genauigkeit der angepassten Bilddaten jedoch erhöht. Prüfpunkte sind GCPs, die aus der Berechnung der Ausgleichung ausgeschlossen und zur Ermittlung der Genauigkeit der Ausgleichung herangezogen werden.

GCP-Verteilung

Die Verteilung der GCPs in einem photogrammetrischen Block ist für die Genauigkeit des ausgeglichenen Blocks wichtig. Die Kontrolle der Verteilung um den Umfang des Blocks herum hat einen größeren Einfluss auf die Ausgleichsgenauigkeit als die Kontrolle in der Nähe des Blockzentrums. In der nachfolgenden Abbildung sind die empfohlenen GCP-Positionen vor der Blockausgleichung dargestellt.

Hinzufügen von GCPs

GCPs können manuell durch Auswahl von Punkten in einem Referenzbild hinzugefügt, mit dem Werkzeug GCPs importieren aus Vermessungsdaten importiert oder anhand eines Referenzbildes mit dem Werkzeug GCPs berechnen berechnet werden. Diese Werkzeuge können über das Menü GCPs verwalten in der Gruppe Optimieren unter der Registerkarte Ortho Mapping aufgerufen werden. Beim Arbeiten mit Satelliten- oder digitalen Luftbilddaten können Sie dem Workspace GCPs hinzufügen, bevor die erste Ausgleichung berechnet wird. Wenn Sie mit Drohnen- oder gescannten Luftbilddaten arbeiten, müssen Sie eine Blockausgleichung durchführen, bevor Sie GCPs hinzufügen können.

Manuelles Hinzufügen von GCPs

Wenn Ihnen keine GCPs aus einer Landvermessung zur Verfügung stehen, können Sie sie aus einem georeferenzierten oder orthorektifizierten Raster-Layer, Raster-Dataset, Mosaik-Dataset oder Image-Service erfassen. Stellen Sie sicher, dass die radiometrische, zeitliche und räumliche Auflösung des Referenzbildes derjenigen der Bildsammlung ähnlich ist. GCPs müssen mithilfe identifizierbarer Features auf Bodenhöhe erfasst werden, die sowohl in der Bildsammlung als auch im Referenzbild vorhanden sind. Empfohlene Features sind z. B. sich überschneidende gemalte Streifen auf der Straße, Straßenecken oder sonstige natürliche oder bauliche Features auf dem Boden.

Führen Sie die folgenden Schritte aus, um GCPs manuell hinzuzufügen:

Fügen Sie der 2D-Kartenansicht das Referenzbild hinzu.
Klicken Sie auf der Registerkarte Ortho Mapping in der Gruppe Optimieren auf die Schaltfläche Bodenpasspunkte verwalten .
Klicken Sie im Fenster GCP-Manager auf die Schaltfläche Z-Korrektur definieren , um die vertikalen Transformationen zu definieren, die erforderlich sind, um Höhen, die aus der Grundkarte oder dem Referenzbild extrahiert wurden, in den Raumbezug Ihres Projekts zu transformieren.
Wenn das vertikale Koordinatensystem des Projekt-DEMs nicht definiert ist, wählen Sie unter Geographische Transformation Keine aus.
Klicken Sie auf die Schaltfläche Raumbezug suchen und auswählen .
Wählen Sie im Raumbezugfenster unter Aktueller Z-Wert das vertikale Referenzsystem des Projekt-DEMs aus, das an die Bildsammlung angehängt ist.
Klicken Sie auf OK.
Deaktivieren Sie im Bereich Inhalt den Bildsammlungs-Layer. Dadurch wird sichergestellt, dass die GCPs aus dem Referenzbild ausgewählt werden.
Klicken Sie im Fenster GCP-Manager auf die Schaltfläche GCP oder Verknüpfungspunkt hinzufügen .
Stellen Sie sicher, dass die referenzieren Bilddaten im Bereich Inhalt ausgewählt wurden. Navigieren Sie zu einem identifizierbaren Feature in den Referenzbilddaten und klicken Sie darauf.
Über dem Feature in der Karte wird ein rotes Kreuz angezeigt, und es wird ein neuer GCP in den GCP-Manager eingegeben.
Suchen Sie im Fenster GCP-Manager nach dem entsprechenden GCP-Feature im Image-Viewer, und klicken Sie auf das Feature, um einen Verknüpfungspunkt zu platzieren. Die Verknüpfungspunkte für alle übrigen überlappenden Bilder werden automatisch berechnet.
Sobald ein Verknüpfungspunkt einem Bild erfolgreich hinzugefügt wurde, ändert sich die Farbe des GCP-Symbols von rot nach grün. Das bedeutet, dass der GCP gemessen wurde. Die Position eines gemessenen Punktes kann geändert werden, indem der gewünschte Punkt neu gemessen wird oder indem auf ihn geklickt wird.
Wiederholen Sie diesen Vorgang, bis eine ausreichende Zahl von GCPs erfasst worden ist.

Berechnen von GCPs

Wenn Ihnen keine GCPs aus Landvermessungen vorliegen, Sie jedoch über einen georeferenzierten Raster-Layer (Raster-Dataset, Mosaik-Dataset oder Image-Service) verfügen, können Sie ihn als Referenz für die Berechnung von GCPs hinzufügen. Beim Auswählen eines Referenzbildes für die GCP-Berechnung müssen Sie darauf achten, dass Ihr Referenzbild eine gute Georeferenzierungsqualität hinsichtlich Geopositionsgenauigkeit und Klarheit hat und die Auflösung der Ihrer Quellbilddaten ähnelt. Zum Beispiel kann der ArcGIS Online World Imagery-Standardservice eine gute Referenz für das Berechnen von GCPs für Ihre Satellitendaten darstellen, aber möglicherweise keine gute Referenz für Luftbilddaten hoher Auflösung und hoher Genauigkeit.

Klicken Sie auf der Registerkarte Ortho Mapping in der Gruppe Optimieren auf das Dropdown-Menü Bodenpasspunkte verwalten und wählen Sie GCPs berechnen aus.
Wählen Sie im Fenster Bodenpasspunkte berechnen im Dropdown-Menü Referenzbild auf ein Referenzbild, oder navigieren Sie zu ihm.
Wählen Sie im Dropdown-Menü Höhenquelle eine Höhenquelle aus, oder navigieren Sie zu ihr. Wenn Sie mit Satellitenbildern arbeiten, aktivieren Sie Geoid-Korrektur.
Legen Sie die Genauigkeit der Bildposition der Bildsammlung sowie die Punktähnlichkeit, die Punktdichte und die Punktverteilung der Ausgabe-GCPs fest.
Aktivieren Sie Anpassen, und klicken Sie auf Ausführen.

Importieren vorhandener GCPs

Wenn Sie über vorhandene Survey-Daten verfügen, können Sie die GCPs in den Ortho-Mapping-Workspace importieren.

Klicken Sie auf das Dropdown-Menü Bodenpasspunkte verwalten, und wählen Sie GCPs importieren aus. Navigieren Sie zum Verzeichnis der GCP-Datei, bei der es sich um eine .csv- oder .txt-Datei, eine Feature-Class oder ein Shapefile handeln kann.
Die Felder in der Datei sollten folgende Eigenschaften des GCP enthalten: Label, X coordinate, Y coordinate, Z coordinate, XY accuracy und Z accuracy.
Navigieren Sie unter GCP-Raumbezug festlegen zu den horizontalen und vertikalen Koordinatensystemen der GCPs, und geben Sie sie an. Wenn das Koordinatensystem der GCPs sich von dem des Ortho-Mapping-Workspace unterscheidet, legen Sie die horizontalen und vertikalen geographischen Transformationen fest, die angewendet werden sollen.
Das vertikale Koordinatensystem wird automatisch in ein Koordinatensystem vom Typ "WGS84 Ellipsoid" konvertiert, wenn Sie mit einem Ortho-Mapping-Workspace für Satelliten arbeiten.
Geben Sie unter Feldzuordnung an, welche Felder in der GCP-Datei den aufgeführten Parametern für die Feldzuordnung entsprechen.
Wenn in den GCP-Daten Fotos der Positionen enthalten sind, an denen GCPs gemessen wurden, navigieren Sie unter Speicherort des GCP-Fotos zu dem Ordner mit diesen Fotos, und wählen Sie ihn aus.
Der Name des Fotos sollte dem Feld Label des GCP entsprechen. Sind mehrere Fotos für die einzelnen GCPs vorhanden, sollte der Name des Fotos eine Zahl enthalten, die als eindeutige Kennung an die LabelFelder angehängt wird. GCP20_1.jpg und GCP20_2.jpg sind beispielsweise Fotos für GCP20.
Klicken Sie auf OK, um GCPs zu importieren.

Hinweis:

Wenn Ihre GCPs und die Höhenquelle des Mosaik-Datasets unterschiedliche Z-Werte aufweisen, werden Ihre Bilddaten nach der Ausgleichung in der Kartenansicht u. U. verschoben angezeigt. Dies kann der Fall sein, wenn Sie beim Definieren des Orthomosaiks einen konstanten Z-Wert festgelegt haben. Klicken Sie zum Visualisieren der Ergebnisse der Ausgleichung für GCPs auf die Schaltfläche GCP anzeigen, um die GCPs im Fenster GCP-Manager anzuzeigen. Eine etwaige sichtbare Bildverschiebung wird korrigiert, wenn Sie die Bilddaten mit einer optimierten Höhenquelle erneut ausgleichen und das Orthomosaik-Produkt generieren.

Hinzufügen von Verknüpfungspunkten

Nachdem die GCPs importiert wurden, klicken Sie auf das Dropdown-Menü Bodenpasspunkte verwalten, und wählen Sie GCP-Manager aus. Daraufhin können Sie die Verknüpfungspunkte für diese GCPs hinzufügen. Im Zusammenhang mit der Luftbildmessung ist dieser Vorgang als Erstellung eines gemessenen Verknüpfungspunktes oder eines Verknüpfungspunktes bekannt, der für ein Bild angegeben wurde, das einem GCP entspricht.

Wählen Sie in der Liste einen GCP aus.
Die entsprechenden Bilder, die sich mit dem GCP überlappen, werden in der Bilderliste im unteren Bereich des Fensters GCP-Manager angezeigt.
Klicken Sie auf die Schaltfläche GCP oder Verknüpfungspunkt hinzufügen , um für jedes überlappende Bild einen Bildverknüpfungspunkt im Image-Viewer hinzuzufügen.
Die Verknüpfungspunkte für andere Bilder werden nach Möglichkeit automatisch hinzugefügt. Die Positionsgenauigkeit der einzelnen Verknüpfungspunkte sollte jedoch überprüft werden. Um eine genaue Platzierung sicherzustellen, können Sie mithilfe der Tastenkombination Strg+M den gemessenen Verknüpfungspunkt aktivieren oder deaktivieren und entsprechende Positionsanpassungen vornehmen. Wenn ein Verknüpfungspunkt einem Bild erfolgreich hinzugefügt worden ist, ändert sich die Farbe des Punktsymbols in der Bildanzeigeliste von grau nach blau, und die Farbe des damit verknüpften GCP-Symbols ändert sich in der 2D-Kartenansicht von rot nach grün.
Wiederholen Sie diesen Vorgang, bis alle GCPs gemessen worden sind.

Hinzufügen von Prüfpunkten

Anhand der folgenden Schritte wird beschrieben, wie GCPs zur Genauigkeitsbewertung in Prüfpunkte konvertiert werden. Prüfpunkte sind konzeptuell mit GCPs identisch. Sie sind Punkte mit bekannten Bodenkoordinaten und stellen einen Link zu Features her, die in mehreren überlappenden Bildern sichtbar sind. Sie werden jedoch nicht als Eingaben zur Steuerung des Ausgleichungsprozesses herangezogen. Stattdessen werden mit Prüfpunkten die Genauigkeit der Ausgleichung und das resultierende Orthobild gemessen. Für jeden Prüfpunkt wird anhand der Entfernung zwischen seiner bekannten Bodenposition und der Position des entsprechenden Pixels nach dem Ausgleichungsprozess die absolute Gesamtgenauigkeit des Bildblocks berechnet. Genauigkeitsmessungen werden anhand der Prüfpunkte als RMS-Fehler (RMSE, Root Mean Square Error) zusammengefasst und sind im Ausgleichungsbericht enthalten.

GCPs können zur Genauigkeitsbewertung für die Nachbearbeitung in Prüfpunkte konvertiert werden.

Nachdem GCPs hinzugefügt und mit Verknüpfungspunkten im Ortho-Mapping-Workspace gemessen wurden, wählen Sie den GCP aus, den Sie im Bereich GCP-Manager in einen Prüfpunkt konvertieren möchten.
Klicken Sie mit der rechten Maustaste auf den GCP, und wählen Sie In Kontrollpunkt ändern aus.

Ändern eines GCP in einen Prüfpunkt

Die Prüfpunkte werden als rosafarbene Dreiecke im Ortho-Mapping-Workspace angezeigt, und das Symbol Label im GCP-Manager ändert sich von einem blauen Kreis in ein blaues Dreieck.

Nachdem Sie GCPs oder Verknüpfungspunkte hinzugefügt haben, müssen Sie durch einen Klick auf Ausgleichen die Blockausgleichung erneut ausführen, um diese Punkte nutzen zu können.

Prüfpunkte in der GCP-Manager-Anzeige

Hinweise und Tipps

Mit der Schaltfläche Links löschen können Sie alle mit ausgewählten GCPs verknüpften Verknüpfungspunkte löschen.
Einen einzelnen Verknüpfungspunkt können Sie löschen, indem Sie mit der rechten Maustaste in der GCP-Manager-Bildanzeige auf den Bildnamen klicken und Verknüpfungspunkt löschen auswählen.
Mit der Schaltfläche Bodenpasspunkt löschen löschen Sie einen ausgewählten GCP sowie alle mit diesem GCP verknüpften Verknüpfungspunkte.
Mit der Schaltfläche Alle löschen können Sie alle GCPs aus dem Fenster GCP-Manager entfernen.
Mit der Schaltfläche Rückgängig können Sie die während der Messsitzung gelöschten GCPs wiederherstellen. Nachdem die Ausgleichung ausgeführt worden ist, können gelöschte GCPs nicht mehr wiederhergestellt werden.
Im Image-Viewer können Sie mit der Schaltfläche Zoom auf die volle Ausdehnung des ausgewählten Bildes zoomen, mit der Schaltfläche Dynamische Bereichsanpassung das ausgewählte Bild basierend auf den Pixelwerten innerhalb der Anzeige strecken oder mit der Schaltfläche GCP anzeigen den ausgewählten GCP im Image-Viewer aktivieren bzw. deaktivieren .
Die X- und Y-Koordinaten eines GCP werden über die Karte gemessen, und die Z-Koordinate wird von der Höhenquelle abgerufen. Wenn Sie ein Referenzbild mit einem anderen geographischen Koordinatensystem aus der Karte hinzufügen, oder wenn die Höhenquelle eine andere vertikale Koordinate als die Karte enthält, müssen Sie darauf achten, dass die Transformation ordnungsgemäß definiert wird.
Wenn GCPs über ein Referenzbild erfasst werden, sollten Sie von der Bodenoberfläche aus erfasst werden. Berücksichtigen Sie bei der Auswahl von Features die Bildauflösung, sodass die Features in den Bilddaten deutlich dargestellt werden.
Wenn Sie über keine GCP-Datei verfügen und GCPs auf einer Referenzkarte messen müssen, verwenden Sie das Werkzeug GCPs verwalten, um einen GCP einzugeben, indem Sie auf eine Position auf der Karte klicken und anschließend die entsprechenden Verknüpfungspunkte in den Viewern hinzufügen. Die Genauigkeit dieser sekundären GCPs hängt von der Genauigkeit der Referenzkarte ab.
Doppelklicken Sie auf eine Zeile im Fenster GCP-Manager, um im Image-Viewer im aktuellen Maßstab auf die GCP-Position zu schwenken.
Wenn sich der Zeiger im Punkterfassungsmodus befindet, können Sie die C-Taste gedrückt halten, um zum Zeiger "Erkunden" zu wechseln.
Die dynamische Bereichsanpassung (Dynamic Range Adjustment, DRA) lässt sich mit der Tastenkombination STRG+D aktivieren und deaktivieren.
Die Tastenkombination zum Zoomen auf die volle Ausdehnung des Bildes ist STRG+F.
Stellen Sie für eine repräsentative Genauigkeitsbewertung sicher, dass Sie eine ausreichende Anzahl an gut verteilten Kontrollpunkten einbeziehen.
Versuchen Sie, eine Ausgleichung mit Prüfpunkten auszuführen, indem Sie die Genauigkeit im Ausgleichungsbericht bewerten und dann verschiedene GCPs in Prüfpunkte ändern. Führen Sie die Ausgleichung erneut aus, um zu ermitteln, wie sich der RMSE ändert.