In Anbetracht der Vielfalt an erhältlichen Drohnen, Kameras und Flugplanungsanwendungen müssen unbedingt die richtigen vertikalen Einheiten und der richtige vertikale Bezug festgelegt werden, damit Ihre Drone2Map-Produkte den anderen Layern der ArcGIS Plattform entsprechen. Die folgenden Informationen bieten Ihnen ein besseres Verständnis der vertikalen Daten und Koordinatensysteme sowie des Unterschieds zwischen einem Geoid und einer ellipsoiden Oberfläche. Sie erfahren außerdem, wie Sie das richtige Bild auswählen und die Einstellungen für den vertikalen Bezug in Ihren Drone2Map-Projekten steuern.
Terminologie
Die folgenden Begriffe helfen Ihnen, die richtigen Einstellungen für den vertikalen Bezug auszuwählen.
Vertikale Koordinatensysteme
Ein vertikales Koordinatensystem definiert den Bezug für Höhenwerte. Genau wie ein horizontales Koordinatensystem stellt ein vertikales Koordinatensystem sicher, dass die Daten im Verhältnis zu anderen Daten räumlich korrekt dargestellt werden.
Vertikale Daten
Ein vertikales Koordinatensystem kann für zwei Typen von Oberflächen referenziert werden: ellipsoide (sphäroide) oder orthometrische Oberflächen (Geoid-Oberflächen/schwerkraftabhängige Oberflächen). Die meisten vertikalen Koordinatensysteme sind schwerkraftabhängig. Vertikale Koordinatensysteme können zusammen mit verschiedenen horizontalen Koordinatensystemen verwendet werden.
Geoid
Unter einem Geoid ist die Äquipotenzialfläche bzw. -ebene im Gravitationsfeld der Erde zu verstehen. Stellen Sie sich vor, dass auf die Ozeane ausschließlich Gravitationskräfte wirken, jedoch keine Gezeiten oder Wetterphänomene, und dass die Ozeane durch Tunnel verbunden sind, sodass das Wasser zwischen ihnen frei fließen kann. Die resultierende Oberfläche ist eine Repräsentation des Geoids. Der Geoid entspricht etwa der mittleren Meeresspiegelhöhe (MSL) und weicht üblicherweise um ca. einen Meter von der mittleren Meeresspiegelhöhe vor Ort ab. Seine Form ist komplex. Der Geoid wird von der Beschaffenheit der Erde beeinflusst, weshalb nicht alle Ebenen gleichförmig verlaufen. Das heißt, dass es sich bei der Oberfläche um eine analytische Oberfläche handelt, im Gegensatz zu beispielsweise einem Ellipsoid als mathematischer Oberfläche. Allgemein weicht der Geoid von einem erdzentrierten horizontalen geodätischen Datum um weniger als 100 Meter ab.

In der vorstehenden Abbildung stellt die grüne Linie die Geoid-Oberfläche dar. Mit ihren Krümmungen folgt sie grob der Topografie. Die gestrichelte Linie repräsentiert die Oberfläche des Spheroids. Das h entspricht der Höhe über dem Spheroid bzw. Ellipsoid (HAE). In diesem Fall ist die Höhe ein negativer Wert. Unter der Geoid-Unebenheit (N) ist die Entfernung zwischen den Oberflächen des Spheroids und des Geoids zu verstehen. Die orthometrische Höhe (H) bezieht sich wie folgt auf die Sphäroidhöhe:
h = H + N
Eingaben für den vertikalen Bezug
Die Einstellungen für die vertikalen Einheiten und den vertikalen Bezug sind wichtige Eigenschaften in Drone2Map. Zusätzlich zur XY-Koordinatenreferenz enthalten die Bildpositionen und Passpunktpositionen jeweils Einstellungen für die vertikalen Einheiten und den vertikalen Bezug. Die Kombination von XY-Koordinatensystem, vertikalen Einheiten und vertikalem Bezug bestimmt die Koordinaten der Drone2Map-Ausgabeprodukte.
Vertikale Einheiten
Die vertikalen Einheiten (Z) sind fast immer mit den Einheiten im angegebenen horizontalen XY-Koordinatensystem identisch. Die ist nur dann nicht der Fall, wenn das horizontale Koordinatensystem ein geographisches Koordinatensystem ist. In diesem Fall sind die vertikalen Einheiten Meter.
In Drone2Map können die folgenden vertikalen Einheiten verwendet werden:
- Meter
- Fuß
- U.S. Survey Feet
Vertikaler Bezug
Der vertikale Bezug gibt das vertikale Modell an, auf das sich die Höhenwerte beziehen. Wenn Sie "Ellipsoidische Höhe" auswählen, wird Ihnen die Option geboten, eine Höhe über dem zutreffenden Ellipsoid anzugeben. Diese Option dient zum Simulieren anderer Geoid-Modelle, z. B. Geoid12B, oder zum Vergrößern oder Verringern der Höhe Ihrer Drone2Map-Produkte. Beachten Sie, dass für Bilder möglicherweise eine andere Auswahl des vertikalen Bezugs als für Passpunkte zur Verfügung steht. Die folgenden Optionen für den vertikalen Bezug sind verfügbar:
- EGM 84: Für Höhen, die auf dem Geoid-Modell EGM84 basieren.
- EGM 96: Für Höhen, die auf dem Geoid-Modell EGM96 basieren.
- EGM 2008: Für Höhen, die auf dem Geoid-Modell EGM2008 basieren.
- Ellipsoid: Für Höhen, die auf dem im XY-Koordinatensystem angegebenen Ellipsoid basieren.
- Ellipsoidische Höhe: Für Höhen, die auf dem im XY-Koordinatensystem angegebenen Ellipsoid basieren. Mit dieser Option können Sie eine Höhe über dem zutreffenden Ellipsoid angeben.
EGM 84, EGM 96 und EGM 2008 sind orthometrische Höhenmodelle. Verwenden Sie diese, wenn die Höhenwerte des Bildes oder der Passpunkte Höhen über EGM84 Geoid, EGM96 Geoid oder EGM2008 Geoid darstellen.
Legen Sie den vertikalen Bezug auf "Ellipsoid" fest, wenn die Höhenwerte das Ellipsoid referenzieren, das im angegebenen horizontalen XY-Koordinatensystem der Bilder oder Passpunkte definiert ist. Die Beziehung von Geoid-Höhen zu ellipsoidförmigen Höhen wird im Abschnitt "Geoid" beschrieben.
Wenn Sie über Passpunkte verfügen, werden für die Höhe der Drone2Map-Produkte die vertikalen Einheiten und das vertikale Bezugsmodell der Passpunkte verwendet. Wenn Sie über keine Passpunkte verfügen, werden die Ausgabeprodukte mit den vertikalen Einheiten und dem vertikalen Bezugsmodell der Bilder erstellt.
Hinweis:
Wenn Sie über keine Passpunkte verfügen und die Bilder ein XY-Koordinatensystem vom Typ "WGS84" aufweisen, werden die Drone2Map-Ausgabeprodukte mit einem XY-Koordinatensystem vom Typ "UTM", mit Meter als vertikaler Einheit und dem von Ihnen für die Bilder angegebenen vertikalen Bezug erstellt.
In ArcGIS Online und ArcGIS Pro wird das Geoid-Höhenmodell EGM96 verwendet. Wenn Sie ein 3D-Mesh als Szenen-Layer veröffentlichen möchten, sollte das 3D-Mesh-Produkt über die vertikale Einheit Meter verfügen und eines der drei EGM-Geoid-Höhenmodelle referenzieren. Sie können stattdessen auch einen Wert für eine Höhe über dem Ellipsoid angeben, um eine Geoid-Oberfläche wie z. B. Geoid12B zu modellieren, die große Ähnlichkeit mit den EGM-Modellen aufweist. Auf diese Weise soll ein 3D-Mesh erzeugt werden, das genau auf dem Boden aufliegt, statt über der EGM96-Oberfläche zu schweben oder in sie einzusinken.
Auswählen eines vertikalen Bezugs
Die Auswahl des vertikalen Bezugs kann für Bilder und Passpunkte variieren. Wählen Sie den vertikalen Bezug für Bilder und Passpunkte anhand der folgenden Richtlinien aus.
Bilder
Der standardmäßige vertikale Bezug für Bilder ist EGM96. Die meisten Bildhöhen werden vom EGM96-Geoid referenziert und sind entweder im EXIF-Header des Bildes eingebettet oder in einer separaten Datei enthalten. Die meisten GPS-Empfänger konvertieren die von globalen Navigationssatelliten bereitgestellten WGS84-Ellipsoid-Höhen in EGM96-Höhen. Übernehmen Sie daher den Standardbezug EGM96, wenn Sie sich nicht sicher sind.
Wählen Sie Ellipsoidische Höhe aus, wenn die Bildhöhen in Relation zum Boden angegeben sind oder wenn der Flug im Projekt mit einem RTK-System (Real-Time Kinematic, Echtzeitkinematik) erfolgt ist.
Hinweis:
Wenn die Bildhöhen relativ zum Boden angegeben sind, prüfen Sie die Einstellungen in der Software für die Missionsplanung, um festzustellen, ob Optionen verfügbar sind, um stattdessen die EGM-Geoide oder ein Ellipsoid zu referenzieren. Die Verwendung von Höhen relativ zum Boden wird nicht empfohlen.
Sie können auf der Registerkarte Koordinatensystem des Dialogfeldes Optionen den vertikalen Bezug der Bilder festlegen.
Passpunkt
Der standardmäßige vertikale Bezug für Passpunkte lautet ebenfalls EGM96. Wenn die Passpunkte kein EGM-Geoid-Höhenmodell referenzieren, verwenden Sie stattdessen ellipsoidförmige Höhen. Wenn Sie zum Modellieren eines Geoids höhere oder niedrigere Passpunkte wünschen, geben Sie einen positiven bzw. negativen Versatz zwischen der ellipsoidförmigen Höhe und der gewünschten Höhe an der Position des Projekts ein. Da die Höheneinheiten immer Einheiten des horizontalen XY-Koordinatensystems sind, müssen Sie die Höhenwerte möglicherweise entsprechend skalieren.
Wenn Sie Passpunkte aus der Karte hinzufügen, referenzieren sie standardmäßig EGM96. Sie können den vertikalen Bezug der Passpunkte festlegen, wenn Sie sie aus einer CSV- oder Textdatei, einer File-Geodatabase oder einem gehosteten Feature-Layer importieren.