3D-Daten aus 2D-Bilddaten erstellen
Bilddaten erkunden
Sie haben mithilfe eines Drohneneinsatzes eine Luftbildserie eines Bauvorhabens für ein Bürogebäude in Wörthsee erhalten. Die von der Drohne erfassten Bilder werden online in einem gezippten Dateiordner gespeichert. Sie laden den Ordner herunter und sehen sich einige Bilder an.
- Laden Sie die ZIP-Datei Drone_images herunter.
- Suchen Sie die heruntergeladene Datei auf Ihrem Computer.
Hinweis:
Je nach Web-Browser wurden Sie möglicherweise aufgefordert, den Speicherort der Datei auszuwählen. In den meisten Browsern werden heruntergeladene Dateien standardmäßig im Ordner "Downloads" gespeichert.
- Klicken Sie mit der rechten Maustaste auf die Datei und extrahieren Sie sie an einem Speicherort, den Sie leicht wiederfinden, beispielsweise den Ordner "Dokumente".
- Öffnen Sie den Ordner.
Der Ordner enthält 36 Bilder. Bevor Sie fortfahren, werfen Sie einen Blick auf einige Bilder.
- Doppelklicken Sie auf das erste Bild, DSC00153, um es mit dem Standard-Bildanzeigeprogramm Ihres Computers anzuzeigen.
Auf dem Bild ist das Bürogebäude zu erkennen, das gerade errichtet wird. Der Bau scheint abgeschlossen zu sein, weshalb Sie den Beteiligten des Bauprojekts eine ziemlich wirklichkeitsgetreue Darstellung des Gebäudes zeigen können.
- Schließen Sie das Bild. Öffnen Sie einige weitere Bilder, um deren Inhalte anzuzeigen.
Die Bilder zeigen das gleiche Gebäude aus jeweils unterschiedlicher Perspektive. Diese Bilder weisen den Typ "Schrägluftbild" auf.
Hinweis:
Drohnen erstellen üblicherweise zwei Typen von Bildern: senkrecht nach unten (Nadir) oder schräg (Schrägluftbilder). Sie können beide Bildtypen für die GIS-Kartenerstellung verwenden, jedoch erzeugen sie unterschiedliche Dataset-Typen. Sie haben die Möglichkeit, Nadir-Bilder für die Erstellung von 2D-Orthofotos zu verwenden. Dabei handelt es sich um Luftbildaufnahmen, die eine Fläche mit einheitlichem Maßstab und minimaler Verzerrung darstellen. Sie können Orthofotos zu größeren Orthomosaiken zusammenfügen, aus denen anschließend Bilddaten-Grundkarten erstellt werden.
Sie haben die Möglichkeit, Schrägluftbilder wie die Ihnen vorliegenden zur Erstellung einer 3D-Punktwolke zu verwenden, bei der Tausende von Punkten für die Darstellung von Oberflächen in einem dreidimensionalen Raum verwendet werden. Aus der Punktwolke können Sie anschließend ein 3D-Mesh erstellen, das die Punkte durch Dreiecke miteinander verbindet, um ein realistisch aussehendes 3D-Diagramm des Gebietes zu erzeugen. Das Endergebnis ist eine navigierbare 3D-Szene.
- Schließen Sie alle geöffneten Bilder.
In diesem Abschnitt haben Sie Schrägluft-Bilddaten heruntergeladen und erkundet, die von einer Drohne erstellt wurden.
Ein Projekt erstellen
Als Nächstes erstellen Sie ein Projekt in ArcGIS Drone2Map und fügen die Drohnenbilder zu einer Karte hinzu.
- Öffnen Sie ArcGIS Drone2Map.
Hinweis:
Wenn Sie nicht über Drone2Map verfügen, informieren Sie sich über die Optionen für den Zugriff auf die Software.
- Melden Sie sich mit Ihrem lizenzierten ArcGIS-Konto an.
Hinweis:
Wenn Sie über keinen Zugriff auf ArcGIS Pro oder über kein ArcGIS-Organisationskonto verfügen, informieren Sie sich über die Optionen für den Zugriff auf die Software.
Die Anwendung wird geöffnet.
- Klicken Sie im Vorlagen-Dropdown-Menü auf Vorlage "3D-Produkte". Mit dieser Vorlage werden Punktwolken und texturierte Meshes generiert. Diese Vorlage verwenden Sie in diesem Lernprogramm zum Erstellen einer navigierbaren 3D-Szene des Gebäudes.
- Geben Sie unter Geben Sie einen Namen für Ihr Projekt ein den Text Building Development Project ein.
Außerdem können Sie den Speicherort für die Projektdaten auf Ihrem Computer auswählen. Durch Klicken auf die Schaltfläche Durchsuchen können Sie das Standardverzeichnis ändern. Als Nächstes fügen Sie dem Projekt Bilder hinzu. Sie können Bilder einzeln oder durch Hochladen eines Ordners hinzufügen.
- Klicken Sie auf Ordner hinzufügen.
Das Fenster Bildordner suchen wird angezeigt.
- Suchen Sie den Ordner Drone_Images, der Ihre Bilder enthält, und klicken Sie darauf, um ihn auszuwählen. Klicken Sie auf OK, um die Bilder aus dem Ordner zur Bilderliste hinzuzufügen.
Jedes Bild weist die Attribute Breitengrad [Y], Länge [X] und Höhe [Z] auf, die dem jeweiligen Breitengrad, Längengrad und der Höhe entsprechen. Diese geographischen Attribute wurden von der Drohne bei der Aufnahme jedes Bildes gespeichert, sodass die Bilder auf der Karte verortet werden können.
- Klicken Sie auf Erstellen.
Kurz darauf wird das Projekt erstellt, und die Bilder werden zur Karte hinzugefügt, wobei jedes Bild durch einen blauen Punkt repräsentiert wird.
Die Punkte sind durch orangefarbene Linien miteinander verbunden. Sie stellen die Flugbahn dar, die die Drohne bei der Erfassung der Bilder zurückgelegt hat. Die Flugbahn und die Bilder lassen erkennen, dass die Drohne ein Gebäude umkreist hat.
Je nach den Einstellungen Ihrer Organisation kann die Grundkarte abweichen. Sie ändern die Grundkarte so, dass sie dem Beispielbild weiter oben entspricht.
- Klicken Sie, falls erforderlich, auf dem Menüband über der Karte auf der Registerkarte Startseite in der Gruppe Layer auf Grundkarte, und wählen Sie Imagery Hybrid aus.
Die Drohnenbilder selber werden nicht auf der Karte angezeigt. Die Bilddaten, die angezeigt werden, stammen aus der Grundkarte Imagery Hybrid und weisen eine viel geringere Auflösung auf, als Ihre Drohnenbilder.
Um sicherzustellen, dass die Bilder korrekt auf der Karte verortet sind, verkleinern Sie die Karte und schauen sich die umliegende Fläche an.
- Verkleinern Sie die Karte mit dem Mausrad, bis die Beschriftungen Etterschlag und Waldbrunn zu erkennen sind.
Wenn Sie die Ansicht weiter verkleinern, finden Sie die Beschriftung Wörthsee auf der Karte. Etterschlag und Waldbrunn sind Gemeinden innerhalb des Ortes Wörthsee. Die Bilder wurden offenbar korrekt lokalisiert.
- Klicken Sie im Bereich Inhalt unter Projektdaten mit der rechten Maustaste auf Image Centers, und wählen Sie Auf Layer zoomen aus.
Die Karte wird zurück auf den Kreis aus blauen Punkten gezoomt.
In diesem Abschnitt haben Sie ein Projekt in Drone2Map erstellt und Drohnenbilder zu einer Karte hinzugefügt.
3D-Produkte generieren
Nachdem Ihr Projekt jetzt bereit ist, verarbeiten Sie die Bilder, um ein 3D-Mesh und eine Punktwolke zu erstellen. Zunächst geben Sie die gewünschten Verarbeitungsparameter an.
Hinweis:
Da sich die Drohnenbilder teilweise überlappen, können in Drone2Map Berechnungen im Back-End durchgeführt werden, um 3D-Informationen abzuleiten. In diesem Prozess wird die Technik Struktur aus Bewegung verwendet.
- Klicken Sie auf dem Menüband auf der Registerkarte Start in der Gruppe Verarbeitung auf Optionen.
Das Fenster Optionen wird angezeigt. Sie überprüfen die drei für das Projekt relevanten Parameter-Registerkarten: 3D-Produkte, Bilder ausgleichen und Allgemein.
Hinweis:
Je nach den angegebenen Parametern und der Leistungsfähigkeit Ihres Computers kann die Verarbeitung zwischen fünf Minuten und einer Stunde dauern. Wenn Sie eigene Daten verwenden, werden Sie bei der Erstellung des endgültigen Datenprodukts sicherlich die qualitativ hochwertigste Verarbeitung wählen wollen. Um dieses Lernprogramm jedoch schneller abzuschließen, wählen Sie Parameterwerte, die die Verarbeitungszeit verkürzen.
- Klicken Sie im Fenster Optionen auf die Registerkarte Bilder ausgleichen.
Schlüsselpunkte sind Punkte, die während der Bildverarbeitung entstehen; sie stellen eine eindeutige Position in einem Bild dar. Üblicherweise werden für jedes Bild Tausende von Schlüsselpunkten erstellt. Schlüsselpunkte, die die gleiche Fläche auf verschiedenen Bildern darstellen, auch Verknüpfungspunkte genannt, werden miteinander abgeglichen, um herauszufinden, an welchen Stellen sich Bilder überlappen.
- Stellen Sie im Abschnitt Optionen für Verknüpfungspunkte sicher, dass Anfänglicher Bildmaßstab auf 1/4 (eine viertel Bildgröße) festgelegt ist und dass Ausgleichung optimieren deaktiviert ist.
- Klicken Sie auf die Registerkarte Allgemein. Ändern Sie Punktwolkendichte von Hoch in Niedrig.
- Klicken Sie auf die Registerkarte 3D-Produkte.
Zunächst wählen Sie den Dateityp für die Ausgabe der Punktwolke aus. Der Standarddateityp für Punktwolken in ArcGIS heißt LAS. Diesen Typ wählen Sie aus.
- Vergewissern Sie sich, dass in Punktwolken erstellen die Option LAS aktiviert und die übrigen Optionen deaktiviert sind.
Anschließend legen Sie die Ausgabedateitypen für das 3D-Mesh mit Textur fest. Sie können den Dateityp "Szenen-Layer-Paket" (SLPK) in ArcGIS öffnen und für ArcGIS Online freigeben, weshalb es das für Ihre Ziele geeignete Format ist. Das nächste Format, OBJ, ist ein weit verbreitetes Dateiformat für 3D-Grafiken, das in vielen Anwendungen geöffnet werden kann. Außerdem ist es eine wichtige Komponente des Szenen-Layer-Pakets, weshalb es für die Erstellung dieses Pakets aktiviert bleiben sollte.
- Klicken Sie auf OK.
Die Parameter werden angewendet. Jetzt sind die Bilddaten zur Weiterverarbeitung bereit.
- Klicken Sie im Menüband in der Gruppe Verarbeitung auf Start.
Der Vorgang wird ausgeführt. Er kann bis zu 5 Minuten dauern. Der Statusleiste im unteren Bereich der Anwendung können Sie Angaben zum Fortschritt des Vorgangs und dessen Beendigung entnehmen.
In diesem Abschnitt haben Sie die Drohnenbilder verarbeitet, um 3D-Produkte zu erstellen.
3D-Produkte erkunden
Nehmen Sie sich nun einen Moment Zeit, um die 3D-Produkte zu erkunden, die Sie erstellt haben.
- Klicken Sie in der Kartenansicht auf die Registerkarte 3D-Karte.
In der 3D-Karte können Sie das texturierte 3D-Mesh sehen.
- Überprüfen Sie die Punktwolke, die auf der 3D-Karte angezeigt wird. Wenn das LAS-Ausgabeformat in den 3D-Verarbeitungsoptionen aktiviert ist, werden die Ausgabe-LAS-Dateien nicht standardmäßig auf der Karte angezeigt. Sie werden im Projektordner unter dem folgenden Pfad gespeichert: <Projektname>\Products\3D\PointCloud\LAS.
- Vergrößern Sie die Ansicht mit der Maustaste, um das relevante Gebäude besser zu sehen.
- Klicken Sie auf der Karte im Werkzeug Erkunden auf Vollständige Steuerung anzeigen, um das Werkzeug einzublenden.
- Erkunden Sie das Mesh. Verwenden Sie den inneren Ring des Werkzeugs Erkunden, um die Ansicht zu neigen und zu drehen. Ziehen Sie mit der Maus, um die Ansicht zu schwenken.
Das 3D-Mesh enthält eine genaue Repräsentation des Gebäudes, wie in den Original-Bilddaten der Drohne angezeigt. Wenn Sie weiter vergrößern, werden die Texturen deutlicher, aber durch das Verwenden der Verarbeitungsparameter für eine höhere Genauigkeit können die Texturen geglättet werden. Das Mesh bietet den Projektbeteiligten für das Gebäude besseren Aufschluss darüber, wie das Gebäude in einer 3D-Umgebung aussieht, als eine Reihe von Bildern.
Anschließend erkunden Sie die Punktwolke in der 3D-Ansicht.
- Deaktivieren Sie im Bereich Inhalt unter 3D-Produkte die Option 3D-Mesh, und aktivieren Sie Punktwolke.
Auf der Registerkarte 3D-Karte wird das 3D-Mesh durch die Punktwolke ersetzt.
- Erkunden Sie die Punktwolke mithilfe der Maus oder mit dem Werkzeug Erkunden.
- Vergrößern Sie die Ansicht, bis Sie die einzelnen Punkte der Punktwolke sehen können.
- Klicken Sie auf einige Punkte, um relevante Informationen im Pop-up-Fenster anzuzeigen, wie die Höhe und die Koordinaten.
- Schließen Sie das Pop-up.
Das Punktwolkenformat ist nicht direkt als Demo für die Projektbeteiligten eines Gebäudes geeignet. Es kann jedoch ein Ausgangspunkt für zahllose Analysen in GIS-Anwendungen sein, wie z. B. ArcGIS Pro.
Im nächsten Schritt lokalisieren Sie alle 3D-Produkte auf Ihrem Computer.
- Öffnen Sie den Dateibrowser auf Ihrem Computer, und suchen Sie den Ordner Building Development Project.
Hinweis:
Dieser Ordner wurde beim Erstellen des Projekts automatisch erstellt. Standardmäßig befindet er sich im Ordner Dokumente unter Drone2Map und Projects, sofern Sie nicht einen anderen Speicherort ausgewählt haben.
- Öffnen Sie im Ordner Building Development Project den Ordner Products und anschließend den Ordner 3D.
Der Ordner 3D enthält alle 3D-Produkte, die Sie in Building Development Project erstellt haben. Mesh enthält die Produkte SLPK und OBJ, und PointCloud enthält die LAS-Punktwolkendateien.
- Schließen Sie den Dateibrowser Ihres Computers, und wechseln Sie zurück zu Drone2Map.
- Klicken Sie auf der Symbolleiste für den Schnellzugriff auf Speichern, um das Projekt zu speichern.
In diesem Abschnitt haben Sie die von Ihnen erstellten 3D-Produkte erkundet und sie in der 2D- und 3D-Ansicht dargestellt.
Einen 3D-Szenen-Layer online freigeben
Sie veröffentlichen das Szenen-Layer-Paket aus Drone2Map in ArcGIS Online. So können Sie problemlos die Daten für die Projektbeteiligten des Gebäudes freigeben.
- Klicken Sie im Menüband auf der Registerkarte Freigeben in der Gruppe Freigeben als auf Szenen-Layer.
Im Bereich Szenen-Layer freigeben können Sie auswählen, welches Datenprodukt Sie freigeben. Außerdem können die Metadaten und Freigabeeigenschaften geändert werden.
- Geben Sie im Bereich Als Szenen-Layer freigeben folgende Parameter ein:
- Aktivieren Sie unter Layer die Option 3D-Mesh.
- Geben Sie unter Titel den Text Building Development Project ein, und fügen Sie Ihren Namen oder Ihre Initialen am Ende des Standardnamens hinzu, um sicherzustellen, dass der Name in Ihrer Organisation eindeutig ist.
- Unter Ordner können Sie festlegen, in welchem Ordner Ihres ArcGIS Online-Kontos der Szenen-Layer gespeichert werden soll (Standardeinstellung ist Eigene Inhalte).
- Geben Sie unter Beschreibung den Eintrag The newly constructed Worthsee office building ein.
- Fügen Sie unter Tags die Angaben Bavaria, Germany, office building zur Liste der Tags hinzu, und drücken Sie die Eingabetaste.
- Unter Gruppen legen Sie fest, ob der Szenen-Layer für alle, die Mitglieder Ihrer Organisation oder die Mitglieder einer bestimmten Gruppe freigegeben werden soll.
- Klicken Sie auf Freigeben.
Das Szenen-Layer-Paket und ein dazugehöriger Szenen-Layer werden in Ihrem ArcGIS Online-Konto veröffentlicht. Nach einigen Sekunden wird eine Meldung angezeigt, die über die erfolgreiche Veröffentlichung informiert.
- Klicken Sie auf Abgeschlossene löschen.
- Drücken Sie Strg+S, um das Projekt zu speichern.
Sie sehen nun die veröffentlichte 3D-Szene in ArcGIS Online.
- Melden Sie sich bei ArcGIS Online an. Klicken Sie auf der oberen Leiste auf Inhalt.
- Blättern Sie zum Szenen-Layer Building Development Project Mesh, und klicken Sie darauf, um die Informationsseite für die Szene zu öffnen.
- Klicken Sie auf In Scene Viewer öffnen.
Die 3D-Szene wird mit dem Layer angezeigt. Nun erkunden Sie den 3D-Szenen-Layer.
- Verwenden Sie die Navigationswerkzeuge, um zwischen Schwenken und Drehen zu wechseln. Alternativ können Sie klicken, mit der rechten Maustaste klicken, ziehen und das Mausrad verwenden, um die Ansicht zu schwenken, zu zoomen, zu neigen und zu drehen.
Die Webszene ermöglicht es Ihnen, die Ansicht zu vergrößern und die Details des Gebäudes in 3D anzuzeigen. Sie können sie nun für die Projektbeteiligten des Gebäudes freigeben.
Als nächste Schritte können Sie weitere Layer und Informationen zu Ihrer Szene hinzufügen, integrierte Folien zum Hervorheben von interessanten Aspekten Ihrer Szene erstellen usw. Weitere Informationen zum Erkunden dieser Funktionen finden Sie im Lernprogramm Erste Schritte mit Scene Viewer.
In diesem Lernprogramm haben Sie 3D-Datenprodukte aus Drohnenbilddaten erstellt. Anschließend haben Sie einen Szenen-Layer in ArcGIS Online veröffentlicht, um ihn für interessierte Parteien freizugeben. Ferner verfügen Sie über ein LAS-Punktwolken-Dataset, das Sie in ArcGIS Pro oder in anderen Anwendungen zur weiteren Analyse öffnen können.
Weitere vergleichbare Lernprogramme finden Sie auf der Seite Introduction to Imagery & Remote Sensing.
