Hinzufügen von Bodenpasspunkten zu einem Reality-Mapping-Workspace—ArcGIS Pro

Mit der Standard- oder Advanced-Lizenz verfügbar.

Für ArcGIS-Organisationen mit der ArcGIS Reality-Lizenz verfügbar.

Sie können Bodenpasspunkte (Ground Control Points, GCPs) in einem Reality-Mapping-Workspace importieren, berechnen und messen.

GCPs sind Punkte mit bekannten XYZ-Bodenkoordinaten (3D), XY-Bodenkoordinaten (2D) oder Z-Bodenkoordinaten (1D), die häufig aus Landvermessungen übernommen werden. Darüber wird sichergestellt, 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. Passpunkte, die um den Umfang des Blocks herum verteilt sind, haben einen größeren Einfluss auf die Ausgleichsgenauigkeit als Passpunkte in der Nähe des Blockmittelpunktes. In der nachfolgenden Abbildung sind die empfohlenen GCP-Positionen vor der Blockausgleichung dargestellt.

Hinzufügen von GCPs

GCPs können manuell hinzugefügt werden, indem Punkte im Referenzbild ausgewählt werden, indem mit dem Werkzeug GCPs berechnen Punkte anhand eines Referenzbildes berechnet werden oder indem mit dem Werkzeug GCPs importieren Punkte aus Vermessungsdaten importiert werden. Diese Werkzeuge können über das Menü GCPs verwalten in der Gruppe Optimieren auf der Registerkarte Reality-Mapping aufgerufen werden. Beim Arbeiten mit Satelliten- oder digitalen Luftbilddaten können Sie einem 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 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, wenn Sie ein Referenzbild für die Auswahl von GCPs auswählen. Sie müssen GCPs mithilfe identifizierbarer Features auf Grundhöhe erfassen, 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 zur Unterstützung der Ausgleichung die folgenden Schritte aus, um GCPs aus einem Referenzbild manuell auszuwählen und zu messen:

Fügen Sie der 2D-Kartenansicht das Referenzbild hinzu.
Notieren Sie das VKS des DEM zur Unterstützung des Prozesses. Klicken Sie im Bereich Katalog mit der rechten Maustaste auf den Layer, wählen Sie Eigenschaften aus, und blenden Sie die Kategorie Raumbezug ein, um das vertikale Koordinatensystem (VKS) des DEM zu bestimmen.
Wenn im Dialogfeld Eigenschaften kein VKS aufgeführt ist, ist kein VKS definiert.
Klicken Sie auf der Registerkarte Reality-Mapping in der Gruppe Optimieren auf die Schaltfläche Bodenpasspunkte verwalten , um den GCP-Manager zu öffnen.
Geben Sie das VKS für das Projekt-DEM an.
Wenn dieser Schritt übersprungen wird, werden möglicherweise den extrahierten GCPs und allen abgeleiteten DEM- oder Stereoprodukten falsche Höhen zugewiesen.
1. Klicken Sie auf die Schaltfläche Z-Wert definieren , um das Dialogfeld Z-Korrektur definieren zu öffnen.
  In diesem Dialogfeld werden vertikale Transformationen definiert, die möglicherweise erforderlich sind, um aus der mit dem Workspace verknüpften Höhenoberfläche extrahierte Höhen gemäß dem Raumbezug des Projekts zu transformieren.
2. Klicken Sie auf die Schaltfläche Durchsuchen .
3. Klicken Sie im Dialogfeld Raumbezug in das Feld Vertikales Koordinatensystem (VKS) unter Aktueller Z-Wert, und wählen Sie das VKS des der Bildsammlung angefügten DEM aus.
  Wenn das VKS des angefügten DEM nicht definiert ist, wählen Sie in der Koordinatenliste unter Verfügbare Z-Koordinatensysteme den Eintrag Keine aus.
Klicken Sie zweimal auf OK, um die Änderungen zu übernehmen, und schließen Sie die Dialogfelder Raumbezug und Z-Korrektur definieren.
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 im Bereich Inhalt sicher, dass die Referenzbilddaten ausgewählt sind.
Navigieren Sie zu einem identifizierbaren Feature in den Referenzbilddaten, das Sie als GCP erfassen möchten, 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.
Wenn ein Verknüpfungspunkt einem Bild erfolgreich hinzugefügt wurde, ändert sich die Farbe des Punktsymbols in der Bildanzeige und in der 2D-Karte von Grau in Blau, und die Farbe des GCP-Symbols ändert sich von Rot in Grün. Das bedeutet, dass der GCP gemessen wurde. Um die Position eines gemessenen Punktes zu ändern oder erneut zu messen, klicken Sie auf den Punkt.
Wiederholen Sie Schritte 6 bis 9, bis eine ausreichende Zahl von GCPs erfasst worden ist.

Manuelles Hinzufügen von GCPs zur GCP-Manager-Tabelle

Führen Sie die folgenden Schritte aus, um GCPs manuell der GCP-Manager-Tabelle 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 GCP manuell hinzufügen . Dadurch wird in der GCP-Manager-Tabelle eine leere Zeile erstellt, um dem Projekt 1D-, 2D- oder 3D-GCPs hinzuzufügen.
Geben Sie die Koordinaten für den GCP ein, indem Sie auf das entsprechende Feld ("X", "Y" oder "Z") doppelklicken und die jeweiligen Werte eingeben.
- Wenn Sie eine eindimensionale Koordinate (1D) hinzufügen, geben Sie im Feld Z den Höhenwert ein, und legen Sie den Wert des Feldes XY Accuracy auf NA fest. Optional können Sie den Wert des Feldes Z Accuracy für den GCP eingeben.
- Wenn Sie eine zweidimensionale Koordinate (2D) eingeben, fügen Sie in den entsprechenden Feldern die X- und Y-Koordinaten hinzu, und legen Sie den Wert des Feldes Z Accuracy auf NA fest. Optional können Sie den Wert für XY Accuracy des GCP eingeben.
- Wenn Sie eine dreidimensionale Koordinate (3D) eingeben, fügen Sie in den entsprechenden Feldern die X-, Y- und Z-Koordinaten hinzu. Optional können Sie die Werte der Felder XY Accuracy und Z Accuracy für den GCP festlegen.

Messen oder Ändern der Position von GCPs

Führen Sie zum Messen von GCPs die folgenden Schritte aus:

Öffnen Sie den GCP-Manager.
Wählen Sie in der GCP-Manager-Tabelle den GCP aus, den Sie messen möchten.
Für 2D- und 3D-GCPs werden im GCP-Manager-Vorschaufenster alle überlappenden Bilder angezeigt, die dem ausgewählten GCP zugeordnet sind.
Wenn im GCP-Manager-Vorschaufenster alle einem 1D-GCP zugeordneten Bilder aufgeführt werden sollen, führen Sie die folgenden Schritte aus.
1. Stellen Sie sicher, dass in der 2D-Kartenansicht der gesamte Mosaik-Dataset-Bild-Layer angezeigt wird.
2. Klicken Sie im Abschnitt "Vorschau" des GCP-Managers auf die Schaltfläche Bilder in der Karte mit einer Box auswählen und überlappende Bilder zur Liste hinzufügen .
3. Suchen Sie im 2D-Kartenfenster das 1D-GCP-Feature im Mosaik-Dataset, klicken Sie mit der linken Maustaste, und zeichnen Sie dynamisch eine Box um den GCP.
  Alle überlappenden Bilder im identifizierten Feature werden im Vorschaufenster geladen.
Überprüfen Sie, ob der zu messende GCP in der GCP-Manager-Tabelle geladen ist, und klicken Sie auf die Schaltfläche GCP oder Verknüpfungspunkt hinzufügen .
Klicken Sie in dem Bild, das im Vorschaufenster angezeigt wird, auf die gewünschte Position für den GCP.
Die GCPs für alle übrigen überlappenden Bilder werden automatisch berechnet.

Wenn ein Verknüpfungspunkt erfolgreich einem Bild hinzugefügt wurde, ändert sich die Farbe der "+"-Markierung neben der Bild-ID im Vorschaufenster in Blau, und das GCP-Symbol in der 2D-Kartenansicht ändert sich von Rot in Grün. Das bedeutet, dass der GCP gemessen wurde. Wenn ein Bild in der Liste der überlappenden Bilder nicht automatisch gemessen wurde (was daran zu erkennen ist, dass sich die Farbe der "+"-Markierung nicht in Blau geändert hat), muss das Bild ausgewählt und die GCP-Position manuell gemessen werden. Die Position eines gemessenen Punktes kann geändert werden, indem auf eine andere Position im Bild geklickt wird.

Wiederholen Sie die Schritte 1 bis 5, um zusätzliche GCPs zu messen oder neu zu positionieren.

Berechnen von GCPs

Wenn Ihnen keine GCPs aus Landvermessungen vorliegen, Sie jedoch über eine orthorektifizierte Bilddaten-Grundkarte als Raster-Layer (Raster-Dataset, Mosaik-Dataset oder Image-Service) verfügen, können Sie sie als Referenz für die Berechnung von GCPs hinzufügen. Beim Auswählen eines Referenzbildes für die GCP-Berechnung müssen Sie darauf achten, dass das Referenzbild eine gute Georeferenzierungsqualität hinsichtlich Geopositionsgenauigkeit und Klarheit besitzt und eine ähnliche Auflösung wie die Quellbilddaten aufweist. Zum Beispiel kann der ArcGIS Online World Imagery-Standardservice eine gute Referenz für das Berechnen von GCPs für Satellitendaten darstellen, ist aber möglicherweise nicht für Luftbilddaten mit hoher Auflösung und hoher Genauigkeit geeignet.

Führen Sie zum Berechnen von GCPs die folgenden Schritte aus:

Klicken Sie im Menü Bodenpasspunkte verwalten auf das Werkzeug GCPs berechnen , um das Dialogfeld Bodenpasspunkte berechnen zu öffnen.
Geben Sie das Referenzbild an.
- Wenn das Referenzbild in der Karte vorhanden ist, wählen Sie in der Dropdown-Liste Referenzbild aus.
- Wenn das Referenzbild nicht in der Karte vorhanden ist, klicken Sie auf die Schaltfläche Durchsuchen , navigieren Sie zum Speicherort des Layers auf der Festplatte, wählen Sie ihn aus, und klicken Sie auf OK.
Wählen Sie aus dem Dropdown-Menü Höhenquelle eine Höhenquelle aus, oder navigieren Sie zu ihr. Wenn Sie mit Satellitenbildern arbeiten, aktivieren Sie das Kontrollkästchen Geoid-Korrektur.
Legen Sie die Genauigkeit der Bildpositionen in der Bildsammlung sowie die Punktähnlichkeit, die Punktdichte und die Punktverteilung der Ausgabe-GCPs fest.
Aktivieren Sie das Kontrollkästchen Ausgleichen, und klicken Sie auf Ausführen.

Importieren vorhandener GCPs

Wenn Sie über vorhandene Landvermessungsdaten verfügen, können Sie die GCPs in den Reality-Mapping-Workspace importieren.

Klicken Sie auf das Dropdown-Menü Bodenpasspunkte verwalten, und klicken Sie auf die Schaltfläche GCPs importieren .
Daraufhin wird das Dialogfeld GCPs importieren angezeigt.
Klicken Sie für GCP-Datei auf die Schaltfläche Durchsuchen , und navigieren Sie zum Speicherort der GCP-Datei.
Bei der GCP-Datei kann es sich um eine .csv- oder .txt-Datei, eine Feature-Class oder ein Shapefile handeln. Die GCP-Datei muss die Felder Label, X coordinate, Y coordinate, Z coordinate, XY accuracy und Z accuracy enthalten.
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 Reality-Mapping-Workspace unterscheidet, legen Sie die horizontalen und vertikalen geographischen Transformationen fest, die angewendet werden sollen.
Geben Sie unter Feldzuordnungen die Felder in der GCP-Datei an, die 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 Feldwert 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.
Optional können Sie das Kontrollkästchen aktivieren, um nur die GCPs zu importieren, die innerhalb der aktuellen Anzeigeausdehnung liegen. Andernfalls werden alle GCPs importiert.
Klicken Sie auf OK.

Hinweis:

2D-GCPs, die in einer CSV-Datei hinzugefügt wurden, müssen im weiter unten beschriebenen Format vorliegen. 1D-GCPs können in einer CSV-Datei nicht hinzugefügt werden. Zum Hinzufügen von 1D-GCPs muss stattdessen der Workflow verwendet werden, der weiter oben im Abschnitt zum manuellen Hinzufügen von GCPs in den Schritten 6 bis 9 beschrieben ist.

Format für GCPs in einer CSV-Datei

Hinweis:

Wenn die GCPs und die Höhenquelle des Mosaik-Datasets unterschiedliche Z-Werte aufweisen, werden die 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 sichtbare Bildverschiebung wird korrigiert, wenn Sie die Bilddaten mit einer optimierten Höhenquelle erneut ausgleichen und dann das Orthomosaik-Produkt generieren.

Hinzufügen von Verknüpfungspunkten für GCPs

Nachdem GCPs manuell ausgewählt oder importiert wurden, klicken Sie auf das Dropdown-Menü Bodenpasspunkte verwalten, und klicken Sie auf GCP-Manager, um Verknüpfungspunkte für die GCPs hinzuzufügen. Bei der Photogrammetrie wird dies als Erstellen eines gemessenen Verknüpfungspunktes bezeichnet.

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 berechnet. Überprüfen Sie jedoch die Positionsgenauigkeit der einzelnen Verknüpfungspunkte. 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 die vorherigen Schritte, bis alle GCPs gemessen wurden.

Ändern von GCPs in Prüfpunkte

Sie können GCPs für die Genauigkeitsbewertung in Prüfpunkte ändern. 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 (Root Mean Square Error, RMSE) zusammengefasst und sind im Fenster Ausgleichungsbericht verfügbar.

Sie können GCPs zur Genauigkeitsbewertung für die Nachbearbeitung in Prüfpunkte ändern.

Nachdem die GCPs hinzugefügt und mit Verknüpfungspunkten im Reality-Mapping-Workspace gemessen wurden, wählen Sie im Fenster GCP-Manager den GCP aus, der in einen Prüfpunkt geändert werden soll.
Klicken Sie mit der rechten Maustaste auf den GCP, und klicken Sie auf In Kontrollpunkt ändern aus.

Die Prüfpunkte werden als rosafarbene Dreiecke im Reality-Mapping-Workspace angezeigt, und das Beschriftungssymbol 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 verwenden zu können.

Hinweise und Tipps

Beachten Sie beim Arbeiten mit GCPs Folgendes:

Mit der Schaltfläche Links löschen können Sie alle Verknüpfungspunkte, die mit ausgewählten GCPs verknüpft sind, löschen.
Um einen einzelnen Verknüpfungspunkt zu löschen, klicken Sie in der GCP-Manager-Bildanzeige mit der rechten Maustaste auf den Bildnamen, und wählen Sie Verknüpfungspunkt löschen aus.
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 als das 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 lässt sich mit der Tastenkombination STRG+D aktivieren und deaktivieren.
Die Tastenkombination zum Zoomen auf die volle Ausdehnung des Bildes ist STRG+F.
Beziehen Sie für eine repräsentative Genauigkeitsbewertung eine ausreichende Anzahl an gut verteilten Prüfpunkten ein.
Führen Sie eine Ausgleichung mit Prüfpunkten aus, und bewerten Sie im Fenster Ausgleichsbericht die Genauigkeit. Ändern Sie dann weitere GCPs in Prüfpunkte, und führen Sie die Ausgleichung erneut aus, um festzustellen, wie sich der RMSE-Wert ändert.