Volumen kosteneffizient und präzise berechnen

Drohnen oder UAS (Unmanned Aircraft System) gehören mittlerweile zum Alltag in vielen Bereichen. Üblicherweise geht es dabei aber (abgesehen vom reinen Einsatz in der Freizeit) in erster Linie um die Erstellung von normalen Luftaufnahmen, also um Fotos und Videos. Im kommerziellen Bereich ist die Verwendung von Drohnen aber bereits auf dem Wege, Vorgänge kosteneffizienter zu gestalten, die ansonsten mit viel Personal- und Zeitaufwand zu Buche schlagen würden. Es gibt sogar Aufgaben, die erst mithilfe von Drohnen wirklich praktikabel und sicher durchführbar werden. Zu diesen Dingen zählt die Volumenberechnung mittels Photogrammetrie, die unter anderem in der Archäologie schon lange zu Forschungszwecken eingesetzt wird. Dabei handelt es sich um ein berührungsfreies Mess- und Auswertungsverfahren, das aus verschiedenen Luftaufnahmen eines bestimmten Objektes sowie der exakten Bildmessung indirekte Form- und Lagebestimmungen ermöglicht. Was sehr trocken klingt, hat insbesondere bei der Volumenberechnung von Objekten und Gütern Vorteile, die sich anders nicht oder nur mit großem Aufwand mit einer ähnlichen Präzision erfassen ließen.

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Wozu Volumenberechnung mit Drohnen?

Für viele Projekte spielt die Erfassung und Berechnung von Volumen eine entscheidende Rolle. Wer beispielsweise in der Baubranche tätig ist, kennt die Herausforderungen, die mit der Volumenberechnung von Baugruben, Erdaushub, benötigten LKW-Kapazitäten und mehr in Verbindung stehen. Im gleichen Kontext sind Betreiber von Kiesgruben ohne genaue Volumenerfassung kaum in der Lage, ihre Bedarfsplanung exakt zu gestalten – von den gesetzlich vorgeschriebenen Inventuren ganz abgesehen. Früher wurde hier mit großen Unsicherheitsfaktoren und Schätzungen gearbeitet, die letztlich nie zufriedenstellend sein konnten. Eine Drohne ist mit der richtigen Ausrüstung hingegen in der Lage, mittels Photogrammetrie der Luftaufnahmen und der anschließenden Auswertung per Software eine exakte Volumenberechnung zum Zeitpunkt der Aufnahme zu erstellen. Bei großen Projekten können sich schon kleine Ungenauigkeiten und Schwankungen bei den Berechnungen finanziell und zeitlich extrem auswirken – weswegen hier der Einsatz von UAS zu Vermessungszwecken längst Alltag ist. Besonders interessant ist auch, dass eine sogenannte negative Volumenberechnung möglich ist – also nicht nur der Inhalt eines Behälters exakt erfasst werden kann, sondern auch der Raum, der dort noch zur Verfügung steht.

Beispiele für den Einsatz zur Berechnung des Volumen per Drohne

Die Kiesgrube mit ihren Schüttgütern oder der Landschaftsbau bzw. die Bauwirtschaft insgesamt, bei denen große Mengen an Erde und anderen volumenbasierten Gütern bewegt und transportiert werden müssen, leuchten auch Laien sofort ein. Aber auch in anderen Bereichen leistet die Drohne mit einer Volumenberechnung und/oder Massenbestimmung gute Dienste. So können Recyclinghöfe und Mülldeponien ihr Platzmanagement oft nur sehr umständlich konzipieren, was auf eine Zeit- und Geldverschwendung hinausläuft. Gerade bei unregelmäßig geformten Gütern, die per Kran oder Transportband in Container geworfen werden und außerdem in langen Reihen schwer zugänglicher Boxen gelagert sind, kann das Personal ohne Blick von oben oft überhaupt nicht sagen, wie sich der Ist-Zustand darstellt. Wenn überhaupt, müssen die Mitarbeiter hierfür oft gefährliche Klettertouren unternehmen und viel Zeit in eine eher ungenaue Erfassung investieren. Ähnliches gilt für Baustellen, wo das Agieren nahe der Abbruchkante nicht nur umständlich, sondern auch lebensgefährlich sein kann. Für all diese und andere Szenarien ist die Drohne das ideale Werkzeug, um schnelle und vor allem exakte Ergebnisse zur Volumenberechnung zu liefern.

So funktioniert die Volumenberechnung per UAS genau

Die exakte Volumenbestimmung per Drohne ist nicht mit jedem beliebigem Gerät möglich und sollte stets von einem gut ausgebildeten Profi erledigt werden. Im Gegenzug können Unternehmen auf die Beauftragung ganzer Vermessungsteams verzichten. Was je nach Größe eines Projekts mit Vermessungsteam viele Stunden oder gar Tage dauern kann, ist mit einer Drohne oft innerhalb einer Stunde oder noch schneller erledigt. Der eigentliche Vorgang ist denkbar einfach. Eine entsprechend ausgestattete Drohne überfliegt das Objekt in einem bestimmten Muster, das meist kreisförmig oder auch in Rastern angelegt ist. Die Luftaufnahmen werden durch eine Spezialkamera angefertigt, die überlappende Bilder erstellt, die in einem Winkel von ca. 45 Grad aufgenommen wurden. Bei der späteren Auswertung setzt die Software diese zahlreichen Aufnahmen zusammen. Doch nicht nur das, die bei der Luftaufnahme ebenfalls von der Drohne registrierten Metadaten jedes einzelnen Bildes geben der Software Aufschluss darüber, in welchem exakten Winkel die aktuelle Aufnahme zu den anderen Bildern steht.

Punktwolke und 3D-Modell

Die Resultate dieser Auswertung werden in einer sogenannten Punktwolke zusammengefasst. Dabei handelt es sich um Referenzpunkte, mit deren Hilfe die in verschiedenen Abständen und Winkeln erfassten Objektunterschiede in ein 3D-Modell überführt werden. Die anschließende Computerauswertung ist mit einer sehr hohen Genauigkeit jeder klassischen Erfassung in gleicher Zeit überlegen. Damit das funktioniert, ist natürlich eine extreme Präzision beim Flug der Drohne erforderlich. Die meisten Luftaufnahmen für Volumenberechnung werden daher komplett automatisch erstellt. Möglich wird dies durch den Einsatz von GPS und RTK (Real Time Kinematic), die in Kombination eine Genauigkeit von wenigen Zentimetern bei der Erfassung der Daten erlauben. Einmal initialisiert, können die Koordinaten der Referenzpunkte in Echtzeit berechnet werden. Das macht die Drohne so effizient und schnell bei der Erstellung von Luftaufnahmen für Photogrammetrie und Volumenberechnung.

Fazit: Drohnen sind bei der Volumenberechnung ein Gamechanger

Die genaue Erstellung von Geländemodellen erlaubt über die negative Volumenberechnung Rückschlüsse auf bereits erfolgten oder noch erforderlichen Fortschritt bei einem Projekt. Eine professionelle Photogrammetrie per Drohne bietet über die Volumenberechnung hinaus aber noch viele weitere Anwendungsmöglichkeiten. Egal, ob es um die Erfassung von Schüttgütern in Steinbrüchen und Deponien, oder um die Vermessung von Müllhalden, Baugruben oder anderen Projekten geht – die Drohne ist mit der modernen und effizienten Volumenberechnung ein echter Gamechanger. Künftig müssen sich Projektleiter nicht mehr auf zeitaufwändige Vermessungen oder ungenaue Schätzungen verlassen, um ihre Planungen auf dem neuesten Stand halten zu können.

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Fragen und Antworten zur Volumenberechnung mit Drohnen

Wie wird das Volumen eines Objekts mit Hilfe von Drohnen berechnet?

Mit einer Drohne muss das Objekt zunächst aus verschiedenen Perspektiven aufgenommen und dann mit spezieller Software bearbeitet werden. Diese Software-Tools verwenden die Geometrie und die bekannten Entfernungen der aufgenommenen Bilder, um ein 3D-Modell durch Photogrammetrie zu erstellen. Dieses 3D-Modell kann dann zur Bestimmung und Berechnung des Volumens eines Objekts verwendet werden.

Was sind die Vorteile der Volumenberechnung mit einer Drohne?

Eine Volumenberechnung per Drohne bietet im Vergleich zu herkömmlichen Verfahren mehrere Vorteile:

  • Der Einsatz einer Drohne ist im Vergleich zu herkömmlichen Messmethoden wie Laserscannern oder manuellen Messungen relativ kostengünstig

  • Durch den Einsatz einer Drohne kann auch das Volumen von schwer zugänglichen Objekten ohne Risiko berechnet werden

  • Die Volumenberechnung per Drohne bietet präzise Ergebnisse, da eine große Anzahl von Bildern aus verschiedenen Perspektiven zur Volumenbestimmung herangezogen wird

  • Der Einsatz einer Drohne kann für die meisten Anwendungen in kurzer Zeit genaue Ergebnisse liefern

Welche Faktoren können die Genauigkeit einer Volumenberechnung mit einer Drohne beeinflussen?

Um präzise Ergebnisse einer Volumenberechnung eines Objekts per Drohne zu erhalten, sind hochauflösende Bilder in hoher Qualität aus verschiedenen Perspektiven erforderlich. Je höher die Qualität der Bilder, desto besser und präziser das Ergebnis. Aus diesen Gründen verwenden wir eine Drohne mit einer Vielzahl von Sensoren und einer hochauflösenden Kamera, die für industrielle Anwendungen geeignet ist.

Welche Sicherheitsvorkehrungen müssen bei der Volumenberechnung per Drohne beachtet werden?

Bei der Berechnung des Volumens mit einer Drohne müssen, wie bei anderen Drohneneinsätzen auch, die Gesetze und Vorschriften für den Einsatz einer Drohne beachtet werden. Sofern keine Sondergenehmigung vorliegt, muss die Drohne in Sichtweite des Piloten bleiben und darf nicht in der Nähe von Menschen oder Tieren fliegen. In Gebieten mit eingeschränktem Luftraum kann außerdem eine Sondergenehmigung der Luftfahrtbehörde erforderlich sein, und der Drohnenpilot muss über alle Qualifikationen für den Betrieb einer Drohne verfügen.

Welche Software wird für die Volumenberechnung per Drohne benötigt?

Für die Erstellung einer Volumenberechnung per Drohne gibt es mehrere Software-Tools, die die Photogrammetrie nutzen, um ein 3D-Modell aus den von einer Drohne aufgenommenen Bildern zu erstellen. Da die Software qualitativ hochwertige Bilder in großer Anzahl benötigt, um präzise Ergebnisse zu liefern, ist eine sehr hohe Rechenleistung erforderlich.

Wo wird die Volumenberechnung per Drohne eingesetzt?

Eine Volumenberechnung per Drohne kann in verschiedenen Anwendungsbereichen eingesetzt werden, in denen das Volumen eines Objekts berechnet werden muss. Zum Beispiel bei Gebäuden, Bauwerken, Terrain, Hügeln oder Löchern und anderen geometrischen Formen. Bei Deponien kann durch Vorher-Nachher-Vergleiche eine genaue Bestimmung der Aufschüttungsmenge ermittelt werden. Die Volumenberechnung per Drohne kann im Baugewerbe, im Bergbau, in der Landwirtschaft, in der Forstwirtschaft und in vielen anderen Branchen eingesetzt werden, um aktuelle Informationen ohne manuelle Vermessung zu erhalten. Dieser Ansatz hilft, Zeit und Geld zu sparen.