Ein digitales Geländemodell (DGM) gehört zu den wichtigsten Ergebnissen moderner Drohnenvermessungen. Es bildet die Geländeoberfläche dreidimensional ab und dient als Grundlage für zahlreiche weitere Planungs- und Vermessungsprodukte.
Die Qualität des Geländemodells ist deshalb entscheidend. Ungenauigkeiten oder falsch klassifizierte Bereiche können sich in nachgelagerte Auswertungen übertragen.
Ein gutes DGM entsteht jedoch nicht einfach durch das Drücken einer Taste. Entscheidend sind eine hochwertige Datenerfassung, eine fachgerechte Klassifizierung, eine sorgfältige Qualitätskontrolle und eine Aufbereitung, die zum späteren Einsatzzweck passt.
Dieser Beitrag zeigt, wie wir aus hochauflösenden Drohnen- und LiDAR-Daten eine zuverlässige Geländegrundlage erzeugen und worauf Auftraggeber bei der Bestellung achten sollten.
Aus einem hochwertigen DGM entstehen beispielsweise:
Die beiden Begriffe werden häufig verwechselt.
Das digitale Geländemodell beschreibt die tatsächliche Geländeoberfläche möglichst ohne darauf befindliche Objekte.
Vegetation, Gebäude, Fahrzeuge oder andere Aufbauten werden dafür aus dem Datensatz herausgefiltert.
Vereinfacht dargestellt zeigt das DGM also das Gelände, das unter Bäumen, Sträuchern und Bauwerken liegt.
Es wird insbesondere benötigt für:
Das digitale Oberflächenmodell beschreibt dagegen die erfasste Oberfläche einschließlich der darauf befindlichen Objekte.
Dazu gehören beispielsweise:
Ein DOM eignet sich unter anderem für:
DGM und DOM entstehen häufig aus derselben Datengrundlage und ergänzen sich daher sehr gut.
Je nach Projekt stellen wir unseren Auftraggebern beide Modelle zur Verfügung. So steht neben der bereinigten Geländeoberfläche auch die vollständig erfasste Oberflächenstruktur für weitere Auswertungen bereit.
Ausgangspunkt ist eine möglichst vollständige und hochwertige Datenerfassung.
Gerade beim UAV-Laserscanning entstehen sehr große Punktwolken mit Millionen oder Milliarden einzelner 3D-Messpunkte.
Diese hohe Datenmenge ist kein Nachteil.
Im Gegenteil:
Je mehr relevante Messinformationen verfügbar sind, desto zuverlässiger können Gelände, Vegetation und Objekte voneinander unterschieden und komplexe Strukturen ausgewertet werden.
Unsere Aufgabe besteht anschließend darin, diesen Informationsbestand so aufzubereiten, dass daraus eine präzise und gleichzeitig einfach nutzbare Planungsgrundlage entsteht.
Am Anfang steht die vollständig berechnete Punktwolke.
Dabei werden die Messdaten des Laserscanners mit der während des Fluges aufgezeichneten GNSS- und Inertialtrajektorie zusammengeführt.
Anschließend erfolgt die Überführung in das benötigte Lage- und Höhensystem.
Je nach Projekt kontrollieren wir die Daten zusätzlich über geodätisch eingemessene Kontroll- und Referenzpunkte.
Damit ist sichergestellt, dass das Geländemodell später nicht nur geometrisch plausibel aussieht, sondern auch korrekt im geforderten Koordinatensystem liegt.
Mehr zum grundsätzlichen Ablauf finden Sie in unserem Beitrag „LiDAR-Drohnenvermessung – Leitfaden 2026“.
Der entscheidende Schritt für ein DGM ist die Trennung zwischen tatsächlichem Gelände und allen Objekten, die sich darauf befinden.
Die Punktwolke wird dafür klassifiziert.
Ein LiDAR-System bietet hier einen wesentlichen Vorteil: Laserimpulse können insbesondere bei geeigneter Vegetationsstruktur zwischen Ästen und Blättern hindurch bis zum Boden gelangen.
Ein einzelner Laserimpuls kann dabei mehrere Rücksignale erzeugen.
Dadurch stehen neben Messpunkten aus der Vegetation häufig zusätzliche Punkte von tieferliegenden Strukturen und der Geländeoberfläche zur Verfügung.
Gerade bei:
kann diese Eigenschaft einen erheblichen Vorteil gegenüber einer rein bildbasierten Vermessung bieten.
Bei der Photogrammetrie wird dagegen grundsätzlich die aus den Bildern erkennbare Oberfläche rekonstruiert. Ist der Boden durch dichte Vegetation vollständig verdeckt, fehlen dort häufig direkte Informationen über die tatsächliche Geländeoberfläche.
Moderne Software kann einen großen Teil der Bodenklassifizierung automatisiert durchführen.
Eine hochwertige Geländeauswertung endet jedoch nicht mit dem automatischen Filter.
Gerade in komplexen Bereichen kontrollieren wir die Klassifizierung zusätzlich visuell und bearbeiten problematische Bereiche bei Bedarf manuell nach.
Besondere Aufmerksamkeit benötigen beispielsweise:
Das Ziel besteht nicht darin, möglichst viele Punkte zu entfernen.
Das Ziel besteht darin, genau die Punkte zu erhalten, die die tatsächliche Geländeoberfläche korrekt beschreiben.
Eine hohe Punktdichte allein reicht nicht für jedes Geländemodell aus.
Besonders wichtig sind Bereiche, in denen sich die Geländeoberfläche abrupt verändert.
Dazu gehören beispielsweise:
Diese sogenannten Bruchkanten können zusätzlich vektoriell erfasst und als geometrische Zwangslinien in die Geländeoberfläche integriert werden.
Warum ist das wichtig?
Ein automatisches Interpolationsverfahren verbindet zunächst vorhandene Höheninformationen miteinander. Eine harte Geländekante muss dadurch nicht automatisch exakt dort verlaufen, wo sie tatsächlich liegt.
Das Ergebnis kann geometrisch geglättet wirken.
Bei einer Böschung kann sich beispielsweise die Oberkante geringfügig nach unten und die Unterkante nach oben verschieben. Für eine reine Übersicht fällt dies möglicherweise kaum auf.
Für:
kann diese Abweichung jedoch entscheidend sein.
Deshalb legen wir den Detaillierungsgrad der Bruchkantenerfassung projektspezifisch nach dem späteren Verwendungszweck fest.
Auf einer weitgehend ebenen Freifläche ist ein anderer Bearbeitungsumfang sinnvoll als bei einer Straße mit Entwässerungsgräben, Böschungen, Mauern und Stützwänden.
Nach der Klassifizierung wird aus den Bodenpunkten eine zusammenhängende Geländeoberfläche erzeugt.
Dafür können beispielsweise:
miteinander kombiniert werden.
Die ursprüngliche hochauflösende Punktwolke bleibt dabei eine wichtige Ausgangs- und Kontrollgrundlage.
Aus demselben Datensatz können anschließend verschiedene Modelle für unterschiedliche Anforderungen erzeugt werden.
Bei rasterbasierten Geländemodellen wird für eine regelmäßige Matrix von Rasterzellen jeweils ein Höhenwert gespeichert.
Typische Rasterweiten können beispielsweise sein:
0,10 m
0,25 m
0,50 m
1,00 m
Welche Auflösung sinnvoll ist, hängt vom Projekt ab.
Ein kleinerer Rasterwert bedeutet nicht automatisch eine höhere Messgenauigkeit.
Die Rasterweite beschreibt zunächst lediglich die räumliche Auflösung des erzeugten Modells.
Entscheidend sind unter anderem:
Ein sehr feines Raster kann sinnvoll sein, wenn kleine Geländeformen und Details erhalten bleiben müssen.
Für großräumige Übersichten oder bestimmte GIS-Auswertungen kann dagegen ein gröberes Modell deutlich effizienter sein.
Deshalb erzeugen wir bei Bedarf mehrere Auflösungsstufen aus derselben hochwertigen Datengrundlage.
So kann beispielsweise ein detailliertes DGM für die technische Planung bereitgestellt werden und zusätzlich eine reduzierte Variante für schnelle Visualisierungen oder GIS-Anwendungen.
Die hohe Ausgangsdatenmenge bleibt dabei ein Vorteil: Sie gibt uns die Möglichkeit, das Ergebnis später gezielt auf den jeweiligen Anwendungsfall anzupassen.
Moderne LiDAR-Sensoren können sehr hohe Punktdichten erzeugen.
Dadurch entstehen teilweise große Datenmengen.
Das sollte Auftraggeber jedoch nicht abschrecken.
Eine umfangreiche Punktwolke bedeutet zunächst, dass uns mehr Messinformationen für Klassifizierung, Kontrolle und Auswertung zur Verfügung stehen.
Dadurch können beispielsweise:
werden.
Der Kunde muss mit diesen großen Rohdaten nicht selbst umgehen.
Wir bereiten die Daten entsprechend dem späteren Arbeitsprozess auf. Wir stellen zusätzlich auf Wunsch eigene Datenviewer zur Verfügung, dass die Punktwolken ohne zusätzliche Software und in Echtzeit eingesehen werden können.
Je nach Projekt liefern wir beispielsweise:
Große Datenmengen auf der Erfassungsseite und eine einfache Weiterverarbeitung beim Auftraggeber schließen sich daher nicht aus.
Unsere Aufgabe besteht darin, möglichst viele verwertbare Informationen zu erfassen und daraus genau die Datenprodukte zu liefern, mit denen der Kunde nahtlos weiterarbeiten kann.
Ein Geländemodell sollte nicht nur optisch plausibel sein.
Wir kontrollieren deshalb je nach Projekt mehrere Qualitätsmerkmale.
Dazu gehören unter anderem:
Unabhängig eingemessene Punkte können mit der erzeugten Geländeoberfläche verglichen werden.
Dadurch lässt sich die tatsächliche Höhenlage des Modells nachvollziehbar prüfen.
Überlappende LiDAR-Flugstreifen werden auf geometrische Übereinstimmung kontrolliert.
Die Oberfläche sollte im Überlappungsbereich konsistent sein und keine systematischen Höhenversätze aufweisen.
Schummerungen, Höhenfarbdarstellungen, Profile und die ursprüngliche Punktwolke helfen dabei, lokale Auffälligkeiten zu erkennen.
Besondere Geländestrukturen werden gezielt geprüft.
Dazu gehören beispielsweise:
Erst nach dieser Prüfung wird das Modell für die weitere Verwendung bereitgestellt.
Abhängig vom eingesetzten Sensorsystem und den Anforderungen des Projekts arbeiten wir mit mehreren spezialisierten Softwarelösungen.
Für die Trajektorienberechnung und hochgenaue Georeferenzierung kommen unter anderem die entsprechenden GNSS-/INS- und Sensor-Workflows zum Einsatz.
Bei der Bearbeitung von LiDAR-Daten verwenden wir unter anderem:
Die Software übernimmt einen größeren Teil der automatisierten Datenverarbeitung.
Die entscheidende Qualitätskontrolle bleibt jedoch eine vermessungstechnische Aufgabe.
Automatische Filter, Punktdichte und leistungsfähige Software ersetzen nicht die fachliche Beurteilung der erzeugten Geländeoberfläche.
Deshalb kombinieren wir hochauflösende Sensorik, geodätische Kontrollmessungen, automatisierte Verfahren und manuelle Qualitätsprüfung.
Die Bearbeitungsdauer richtet sich dabei nach dem Projekt und insbesondere nach:
Ein weitgehend ebenes Gelände kann daher wesentlich schneller verarbeitet werden als ein stark bewachsener Infrastrukturkorridor mit zahlreichen Böschungen, Gräben und Bauwerken.
Auch bei modernen Auswerteverfahren gibt es Bereiche, die besondere Aufmerksamkeit benötigen.
Gerade hier zeigt sich die Qualität der fachlichen Aufbereitung.
Wird niedrige Vegetation irrtümlich als Gelände eingestuft, kann die Geländeoberfläche lokal zu hoch liegen.
In einer Schummerung zeigt sich dies häufig durch unruhige oder ungewöhnlich strukturierte Flächen.
Die Kombination aus hoher LiDAR-Punktdichte, Mehrfachechos und fachlicher Kontrolle hilft dabei, solche Bereiche zuverlässig zu erkennen.
Auch das Gegenteil ist möglich.
Eine kleine Böschung, Rampe oder Aufschüttung darf nicht automatisch als störendes Objekt entfernt werden, nur weil sie sich deutlich von ihrer Umgebung abhebt.
Deshalb wird bei anspruchsvollen Projekten nicht ausschließlich auf automatische Filter vertraut.
Überlappende Flugstreifen sollten dieselbe Geländeoberfläche geometrisch deckungsgleich darstellen.
Systematische Unterschiede werden deshalb bereits während der Aufbereitung der Punktwolke untersucht und korrigiert.
Ein nachträgliches einfaches Glätten des Geländemodells wäre hier keine fachgerechte Lösung.
Extrem dichter Bewuchs kann dazu führen, dass nur wenige Laserimpulse tatsächlich den Boden erreichen.
Eine hohe Ausgangspunktdichte ist gerade in solchen Bereichen besonders wertvoll, weil sie die Wahrscheinlichkeit erhöht, verwertbare Bodeninformationen zu erfassen.
Sind dennoch Bereiche ohne ausreichende Bodenpunkte vorhanden, muss die Geländeoberfläche dort interpoliert werden.
Solche Situationen berücksichtigen wir bei der Auswertung und Qualitätsbeurteilung des Modells.
Wasserflächen stellen für klassische topografische LiDAR-Systeme eine besondere Messsituation dar.
Abhängig von Wellenlänge, Auftreffwinkel, Wasseroberfläche und Sensorsystem können nur wenige oder keine zuverlässigen Messpunkte zurückkommen.
Ein topografischer UAV-Laserscanner ist deshalb grundsätzlich nicht mit einem bathymetrischen System zur Vermessung des Gewässergrundes gleichzusetzen.
Gewässerbereiche werden daher projektspezifisch betrachtet und bei Bedarf durch geeignete zusätzliche Vermessungsverfahren ergänzt.
Auch eine geometrisch hochwertige Punktwolke kann für die Planung ungeeignet sein, wenn das falsche Höhenbezugssystem verwendet wird.
In Deutschland muss beispielsweise zwischen ellipsoidischen GNSS-Höhen und amtlichen Gebrauchshöhen wie DHHN2016 unterschieden werden.
Die Differenz kann regional mehrere zehn Meter betragen.
Deshalb definieren und kontrollieren wir bei der Projektbearbeitung sowohl das Lage- als auch das Höhensystem.
So lassen sich die gelieferten Daten direkt mit vorhandenen Planungs-, Vermessungs- oder GIS-Daten kombinieren.
Ein hochwertiges Geländemodell zeichnet sich nicht allein durch eine kleine Rasterweite aus.
Wichtiger sind:
Ein sehr fein aufgelöstes Modell mit fehlerhafter Klassifizierung ist weniger wertvoll als ein fachgerecht aufbereitetes Modell mit passender Rasterweite.
Auch Auftraggeber können einige grundlegende Kontrollen durchführen.
Eine sogenannte Hillshade- oder Schummerungsdarstellung macht selbst kleine Höhenunterschiede sichtbar.
Streifen, lokale Erhebungen oder ungewöhnliche Artefakte lassen sich dadurch häufig schnell erkennen.
Aus dem Geländemodell erzeugte Höhenlinien sind ebenfalls ein gutes Prüfmittel.
In eigentlich ebenen oder gleichmäßig geneigten Bereichen sollten die Linien ruhig und nachvollziehbar verlaufen.
Starke unregelmäßige Schwankungen können auf Restvegetation oder Rauschen hindeuten.
Querprofile über:
zeigen sehr deutlich, wie gut die tatsächliche Geländegeometrie wiedergegeben wird.
Auch der Vergleich zwischen Gelände- und Oberflächenmodell liefert wertvolle Informationen.
Dort, wo Vegetation oder Gebäude vorhanden sind, sollten sich beide Modelle erwartungsgemäß unterscheiden.
Für die detaillierte Qualitätsbewertung greifen wir zusätzlich auf die ursprüngliche 3D-Punktwolke und geodätische Kontrollinformationen zurück.
Es gibt nicht das eine DGM, das für alle Anwendungen optimal ist.
Ein Modell für eine großräumige Hochwasserbetrachtung stellt andere Anforderungen als ein Modell für:
Deshalb sollte die Datenstruktur immer vom späteren Einsatzzweck abgeleitet werden.
Unsere Auftraggeber müssen diese technischen Parameter nicht zwingend selbst vorgeben.
Wenn Sie uns sagen, was Sie mit den Daten planen und in welcher Software weitergearbeitet wird, definieren wir daraus die geeignete Punktdichte, Rasterweite, Klassifizierung und die benötigten Abgabeformate.
Zu einer eindeutigen Leistungsbeschreibung gehören insbesondere:
Dazu können beispielsweise gehören:
Unsere Empfehlung lautet deshalb nicht, möglichst viele technische Parameter selbst festzulegen.
Entscheidend ist, den späteren Anwendungsfall eindeutig zu beschreiben.
Daraus kann eine technisch sinnvolle und wirtschaftliche Datenlieferung entwickelt werden.
Die Qualität einer Drohnenvermessung zeigt sich nicht allein daran, wie viele Punkte ein Sensor erzeugt.
Entscheidend ist, was daraus entsteht.
Wir verbinden hochauflösende LiDAR-Daten mit geodätischer Kontrolle und einer projektspezifischen Auswertung.
Dadurch entsteht aus einem sehr umfangreichen 3D-Datensatz beispielsweise eine direkt nutzbare Kombination aus:
Punktwolke + DGM + Höhenlinien + Bruchkanten + Profilen + CAD-Bestandsplan.
Der Auftraggeber erhält damit nicht einfach große Rohdaten, sondern eine Datenstruktur, die auf seinen Planungsprozess abgestimmt ist.
Weitere Informationen finden Sie unter:
Weitere Fachbeiträge befinden sich in Vorbereitung:
Auch vorhandene Daten können wir prüfen und weiterverarbeiten.
Wir analysieren auch Fremddaten, beurteilen deren Verwendbarkeit und erstellen daraus je nach Ausgangsqualität beispielsweise Geländemodelle, Profile, Bruchkanten, Volumenberechnungen oder CAD-Bestandspläne.
Kontaktieren Sie uns und beschreiben Sie uns kurz Ihren Anwendungsfall. Wir zeigen Ihnen, welche Datengrundlage für die weitere Planung sinnvoll ist.
