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Ortho-Mapping in ArcGIS Pro

Mit der Advanced-Lizenz verfügbar.

ArcGIS Pro ermöglicht es Ihnen, Bilddaten von Drohnen, Satelliten, Digitalfotos und gescannte Luftaufnahmen photogrammetrisch zu korrigieren, um geometrische Verzerrungen durch Sensor-, Plattform- und Terrainversätze zu beheben und eine Kantenanpassung und einen Farbabgleich der resultierenden Orthofotografie durchzuführen. Diese Bilder können zum Generieren folgender Ortho-Mapping-Produkte herangezogen werden:

  • Orthorektifizierte Bild-Datasets
  • Nahtlose Orthomosaik-Datasets als Dateien im Format TIFF, CRF und anderen
  • Erstellen von digitalen Terrain-Modellen (DTM) und digitalen Oberflächenmodellen (DSM).

Empfohlener Ortho-Mapping-Workflow

Das orthorektifizierte Mosaik-Dataset kann in Form von dynamischen Image-Services oder gecachten Image-Services freigegeben werden oder zur Erzeugung der folgenden zusätzlichen orthorektifizierten Produkte verwendet werden:

Lizenz:

Für die Ortho-Mapping-Funktion ist die ArcGIS Pro Advanced-Lizenz erforderlich.

Erste Schritte mit Ortho-Mapping in ArcGIS Pro

Ortho-Mapping mit ArcGIS Pro bedingt drei Hauptschritte:

  1. Erstellen eines Ortho-Mapping-Workspace
  2. Durchführen der Blockausgleichung zum Korrigieren der geometrischen Verzerrungen in den Bildern
  3. Erstellen von Ortho-Mapping-Produkten

Drei Schritte zur Ausführung der Ortho-Mapping-Funktion

Nachfolgend finden Sie weitere Informationen zu den einzelnen Schritten.

Erstellen eines Ortho-Mapping-Workspace

Sie müssen zunächst ein neues Projekt und anschließend einen Ortho-Mapping-Workspace erstellen, der ein Teilprojekt innerhalb des ArcGIS Pro-Projekts ist. Der Ortho-Mapping-Workspace verwaltet alle Ortho-Mapping-Ressourcen und öffnet eine Kartenansicht mit der Registerkarte Ortho-Mapping und einer Ortho-Mapping-Ansicht im Bereich Inhalt für den Ortho-Mapping-Workflow. Auf der Registerkarte Ortho-Mapping werden Werkzeuge und Assistenten für den Bündelblockausgleich und die Erstellung von Ortho-Mapping-Produkten zur Verfügung gestellt. Die Ortho-Mapping-Ansicht im Bereich Inhalt verwaltet und visualisiert die Layer der zugehörigen Daten im Ortho-Mapping-Workspace.

Ansicht "Ortho-Mapping"

Ihr Ortho-Mapping-Workspace und die darin gespeicherten Daten sind von Ihren Quelldaten abhängig. Sie können einen Ortho-Mapping-Workspace für gescannte Luftaufnahmen, digitale Luftaufnahmen, Satelliten- oder Drohnenbilder erstellen. Sie können im Ortho-Mapping-Assistenten einen Ordner mit Bildern zur Verfügung stellen oder auf ein vorhandenes Mosaik-Dataset verweisen.

Beim Erstellen Ihres Ortho-Mapping-Workspace wird die Kategorie Ortho-Mapping im Bereich Katalog erstellt. Erweitern Sie diese Kategorie, um den von Ihnen erstellten Ortho-Mapping-Workspace mit einem Ordner Imagery, der Ihre Quellbilder enthält, und einem Ordner Produkte, der Ihre Ortho-Mapping-Produkte enthält, zu sehen.

Wenn der Workspace erstellt wird, werden Sie feststellen, dass der Bereich Inhalt eine Vielzahl von Layern für den Workspace enthält: Passpunkte, Lösungspunkte und Datenprodukte. Diese Layer sind leer, bis sie durch Ausführen der entsprechenden Schritte im Ortho-Mapping-Workflow gefüllt werden. So wird beispielsweise der Layer Passpunkte nach der Blockausgleichung und der Layer Datenpunkte nach Ausführung der Schritte zum Erzeugen eines Ortho-Mapping-Produkts gefüllt.

Durchführen der Blockausgleichung

Der nächste Ortho-Mapping-Schritt besteht in der Durchführung der Blockausgleichung mit den Werkzeugen in den Gruppen Ausgleichen und Optimieren. Eine Blockausgleichung ist eine photogrammetrische Technik, bei der eine Ausgleichung oder Transformation für einen Projektbereich (einen Block) berechnet wird, und zwar basierend auf der photogrammetrischen Beziehung zwischen überlappenden Bildern, Bodenpasspunkten (GCPs), einem Kameramodell und Höhendaten.

  • Verknüpfungspunkte: Sie minimieren die Diskrepanzen zwischen Bildern, da sie überlappende Bilder mithilfe von lagegleichen Bild-Features miteinander verknüpfen, die durch automatische Bildabgleichsverfahren abgeleitet werden.
  • GCPs: Georeferenzierung der Bilder zum Boden unter Verwendung von Bodenreferenzdaten. GCPs werden oft mit Bodenvermessungstechniken erhoben, und diese Messpunkte müssen in den Quellbilddaten sichtbar sein. Alternativ können sekundäre GCPs aus einer bestehenden Orthofotografie-Grundkarte abgeleitet werden.
  • Triangulation: Wird verwendet, um die Bild-zu-Karte-Projektionstransformation zu berechnen, und zwar durch Minimieren und Verteilen der Fehler in Bildern und Passpunkten.

Die Blockausgleichung ist ein wichtiger Schritt im Orthorektifizierungsprozess, und die Qualität der Ortho-Mapping-Produkte hängt von der Genauigkeit der bei der Ausgleichung verwendeten Verknüpfungs- und Bodenpasspunkte ab. Überlappende Bilder sind erforderlich, wobei die besten Ergebnisse mit 30 % oder mehr Überlappung erzielt werden. Wenn im Projektgebiet Höhenänderungen oder unebenes Terrain vorkommen, ist ein hochgradig genaues digitales Höhenmodell (DEM) mit einem Punktabstand, der die Erhebungen im Terrain gut abbilden kann, für gute Ergebnisse erforderlich.

Die Werkzeuge für die Blockausgleichung befinden sich in den Gruppen Ausgleichen und Optimieren auf der Registerkarte Ortho-Mapping. Sie können die Ausgleichsoptionen ändern, eine Schnelle Anpassung für Drohnenbilder und gescannte Luftbilder ausführen oder GCPs hinzufügen und dann das Werkzeug Ausgleichen ausführen. Um GCPs zu importieren, zu ändern oder zu löschen, verwenden Sie die Werkzeuge unter GCPs verwalten.

Werkzeuge für die Blockausgleichung beim Ortho-Mapping

Hinweis:

Die Passpunkte, Lösungspunkte, Blockausgleichungsergebnisse und andere relevante Daten werden im Workspace des Projekts gespeichert. Auf diese Informationen greifen die entsprechenden Werkzeuge zu, während Sie den Workflow zur Erzeugung von Ortho-Mapping-Produkten ausführen. So wird beispielsweise die jedem Bild zugeordnete Ausgleichungstransformation für die Erzeugung der Orthomosaik-Ausgabe verwendet.

Weitere Informationen zu den Werkzeugen für die Blockausgleichung im Ortho-Mapping-Workspace finden Sie unter Blockausgleichung.

Bewerten der Genauigkeit

Nach Durchführung einer ersten Blockausgleichung können Sie mit dem Werkzeug Ausgleichsbericht einen zusammenfassenden Bericht erstellen. Der Bericht enthält Informationen über die in der Ausgleichung verwendeten Lösungspunkte sowie Kamerainformationen, GPS-Abweichungen und den Grad der Bildüberlappung. Wenn Sie im Ortho-Mapping-Prozess Kontrollpunkte verwendet haben, liefert der Bericht den RMS-Fehler (RMSE, Root Mean Square Error) für Kontrollpunkte, der als Maß für die absolute Genauigkeit verwendet werden kann. Kontrollpunkte sind vom Konzept her identisch mit GCPs: Sie sind Punkte mit bekannten Bodenkoordinaten und Verbindungen zu sichtbaren Features in mehreren sich überlappenden Bildern. Allerdings werden sie nicht als Eingabe zur Steuerung des Ausgleichungsvorgangs verwendet. Stattdessen dienen sie zur Messung der Genauigkeit des Ergebnisses. Für jeden Prüfpunkt wird anhand der Entfernung zwischen seiner bekannten Bodenposition und der Position des entsprechenden Pixels nach dem Ausgleichungsprozess der RMSE berechnet.

Sie können GCPs im Bereich GCP-Manager in Prüfpunkte ändern, dann eine Blockausgleichung durchführen und den Ausgleichsbericht aufrufen. Um Ihre Ergebnisse zu optimieren, können Sie GCPs hinzufügen oder entfernen, verschiedene GCPs in Prüfpunkte ändern oder die Ausgleichsoptionen ändern.

Erstellen von Ortho-Mapping-Produkten

Nachdem Sie Ihre Bilddaten ausgeglichen haben, können Sie mit den Werkzeugen der Gruppe Produkt eine Reihe von Ortho-Mapping-Produkten generieren. Sie können ein DEM, Orthomosaik-Dataset oder benutzerdefiniertes Produkt erstellen. Bei jedem Werkzeug wird ein Assistent gestartet, der Sie durch den Prozess der Erstellung von Terrain-korrigierten Bildprodukten führt, die in digitalen Karten verwendet oder als Image-Service für die dynamische Verarbeitung freigegeben werden können.

Werkzeuge für die Erstellung von Ortho-Mapping-Produkten

Unter Erstellen eines Ortho-Mapping-Workspace finden Sie weitere Informationen.

Erstellen eines digitalen Höhenmodells

DEM-Produkte können basierend auf Stereoabdeckung generiert werden. Mit dem Assistenten DEMs können Sie ein DTM- oder DSM-Dataset erstellen:

  • DTM: digitales Modell der Höhe der Erdoberfläche, ohne die Höhe von Objekten auf der Erdoberfläche. Dies wird auch als Höhenmodell der nackten Erdoberfläche bezeichnet. Mit dem DTM-Dataset der unbedeckten Erdoberfläche lassen sich Orthofotos und Orthomosaike erstellen.
  • DSM: digitales Modell der Höhe der Erdoberfläche, einschließlich der Höhe von Objekten auf der Erdoberfläche, wie Bäume oder Gebäude. Es sollte nur dann für die Bild-Orthorektifizierung verwendet werden, wenn die Quellbilddaten die Fußpunkt-Perspektive aufweisen, sodass Gebäude oder Features nicht "herausragen" und keine echte Orthofotografie erzeugt werden kann.

Der Assistent DEMs leitet Sie durch den DEM-Generierungsprozess, bei dem Sie die verschiedenen DEM-Parameter, wie Typ, Höhe, Punktabstand, Pixelgröße, Filtergröße zur Beseitigung von Features über der Erdoberfläche und andere Spezifikationen festlegen. Die DEM-Produkte werden im Bereich Katalog unter der Kategorie Ortho-Mapping im Ordner DEMs gespeichert.

Erstellung von Orthomosaiken

Verwenden Sie ein vorhandenes DEM oder ein mit dem Assistenten DEMs erzeugtes DTM, um ein photogrammetrisch korrigiertes Orthomosaik zu erstellen. Der Assistent Orthomosaik leitet Sie durch den Workflow und ermöglicht es Ihnen, Optionen für Seamlines, Splitterentfernung und Farbausgleich für das Orthomosaik festzulegen. Das generierte Orthofotografie- oder Orthomosaik-Dataset wird im Bereich Katalog unter der Kategorie Ortho-Mapping im Ordner Orthos gespeichert.

Erstellung von benutzerdefinierten Ortho-Mapping-Produkten

Der Assistent Benutzerdefiniert führt Sie durch den Workflow, um alle Ortho-Mapping-Produkte zu erstellen. Sie können nur ein oder alle Produkte mit dem Assistenten Benutzerdefiniert erstellen. Alle verfügbaren Produkte beinhalten DTM, DSM und ein photogrammetrisch korrigiertes Bild oder Orthomosaik. Sie können die Parametereinstellungen für jeden Produkttyp anpassen. Die generierten DEM-Produkte und Orthomosaike werden im Bereich Katalog unter der Kategorie Ortho-Mapping im entsprechenden Ordner gespeichert.

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