Was sind Gaussian Splattings?

Wieder mal was neues – ein ganz neues Nutzungfeld für die Daten der Vermessung aus der Luft mit Drohne hat sich eröffnet.

Gaussian Splatting ist ein modernes Verfahren zur dreidimensionalen Darstellung realer Objekte und Räume auf Basis von Fotos. Aus einer Vielzahl überlappender Aufnahmen wird eine räumliche Repräsentation erzeugt, die aus sehr vielen dreidimensional positionierten, unterschiedlich großen und ausgerichteten „Gaussians“ besteht. Diese speichern neben ihrer Position unter anderem Farbe, Transparenz und räumliche Ausdehnung. Dadurch lassen sich komplexe Szenen sehr realitätsnah und in Echtzeit darstellen.

Zusammenhang mit 3D-Aufmaßen

Für 3D-Aufmaße und die digitale Bestandsaufnahme ist Gaussian Splatting besonders interessant, weil sich Gebäude, Fassaden, Innenräume oder technische Anlagen schnell fotografisch erfassen und anschließend als anschauliches 3D-Modell dokumentieren lassen.

Im Unterschied zu klassischen Punktwolken oder photogrammetrisch erzeugten 3D-Meshes liegt die besondere Stärke von Gaussian Splattings in der fotorealistischen Visualisierung. Für präzise geometrische Messungen sollte das Verfahren derzeit jedoch mit klassischen Methoden wie Photogrammetrie, Laserscanning oder vermessungstechnischen Kontrollpunkten kombiniert werden. So entsteht ein georeferenzierter digitaler Bestand, der sowohl messbare Geometrie als auch eine realitätsnahe visuelle Dokumentation bietet.

Anwendungsfelder

Gaussian Splatting eignet sich insbesondere für Bestandsaufnahmen von Gebäuden und Anlagen, Architektur und Denkmaldokumentation, Baufortschrittsdokumentation, Immobilien und Facility Management, virtuelle Begehungen sowie Digital-Twin-Anwendungen. Auch schwer zugängliche Bereiche können durch Drohnen- oder Kameraufnahmen erfasst und anschließend räumlich dokumentiert werden.

Für das 3D-Aufmaß liegt das große Potenzial damit weniger darin, klassische Vermessungsverfahren vollständig zu ersetzen, sondern darin, Vermessung, räumliche Dokumentation und fotorealistische Visualisierung in einem digitalen 3D-Bestand miteinander zu verbinden.

Typische Anwendungen sind auch Virtual Reality (VR) und Augmented Reality (AR), virtuelle Rundgänge, Gaming und interaktive 3D-Welten, Film/VFX und virtuelle Produktionen, Immobilien- und Architekturvisualisierung, E-Commerce und Produktdarstellung sowie digitale Rekonstruktionen realer Orte.

Georeferenzierte Luftbilder aus Drohnenbefliegungen: Die Außenanlagen werden sehr kosten- und zeiteffizient aus der Luft mit der Drohne erfasst. Aus den georeferenzierten Einzelbildern und Passpunkten am Boden werden verzerrungsfreie Orthofotos berechnet. Diese True-Orthofotos bilden die Grundlage für die Digitalisierung der Raumelemente. Die Bildauflösung aus einer Drohnenbefliegung übersteigt die Auflösung aus amtlichen Befliegungen (z.B. DOP20 = 20cm/Pixel) um ein Vielfaches, so können auch kleinteilige Elemente erfasst werden.

Gieren, Hochachse: Die Hochachse verläuft senkrecht durch den Schwerpunkt des Fluggeräts. Die Bewegung entlang der Achse heißt steigen und sinken. Das Drehen um die Hochachse heißt Gieren (yaw). Beim Gieren verändert der Multicopter seine Flug- und Vorwärtsrichtung. Bei Flächenflieger hingegen kann mit dem Gieren nur ein Schieben eingeleitet oder korrigiert werden. Beim Schieben fliegt das Flächenflugzeug nicht in Richtung der Längsachse, ein Flügel schiebt sich vor, der andere fällt zurück. Der Auftrieb verringert sich durch die geringer wirksame Auftriebsfläche der Flügel und die benötigte Energie für den Vorwärtsflug erhöht sich. Gierbewegungen werden durch das Seitenruder ausgelöst und bei der Landung, bei Seitenwind und zum Einleiten und korrigieren von Kurven verwendet.