Modellierung von Skipistenkarten mit fortschrittlicher Software für die drohnenbasierte Kartenerstellung

Im Februar 2021 traten die besten Snowboarder bei der Natural Selection Tour im Jackson Hole Mountain Resort an, einem von Red Bull gesponserten Snowboard-Wettbewerb. Aufgrund des schwierigen Terrains und der Wetterbedingungen wollte Red Bull ein Werkzeug erstellen, das den Snowboardern die Möglichkeit bietet, ihre Routen zu planen. Das Unternehmen wandte sich an die Medien- und Technologieunternehmen XR Media Group und VCTO Labs, die den Einsatz von drohnenbasierter Kartenerstellungssoftware unterstützen. Das Ziel war es, den Wettbewerbsteilnehmern ein vollständig virtuelles Erlebnis zu bieten, bevor sie sich auf die Pisten begaben.

Für eine möglichst gute digitale Darstellung der anspruchsvollen Wettkampfstrecke mit Bäumen, Klippen, Felsen und Schanzen setzte das VCTO-Team Drohnen und die hochmoderne Kartenerstellungssoftware Site Scan for ArcGIS ein, um hochwertige Bilddaten zu erstellen. Das neue Feature "Terrain folgen" in Site Scan ermöglichte eine optimierte Erfassung von Bilddaten, sodass die Notwendigkeit von Wiederholungsflügen entfiel, und das Feature "GeoFence" sorgte dafür, dass keine Flugverbotszonen angesteuert wurden. Mit den automatischen und wiederholbaren Workflows in Site Scan war es dem Team möglich, die entsprechenden Daten schnell zu erfassen und zu verarbeiten.

Das Hauptziel der drohnenbasierten Erfassung von Bilddaten war die genaue Virtualisierung des Wettbewerbsgebiets. Dazu gehörten natürliches Terrain, Schnee, Bäume, Geröllfelder sowie natürliche und künstliche Sprungschanzen. Die Abbildung aller Hindernisse und Schanzen, auf die die Teilnehmer auf dem Berg treffen könnten, war dabei ein Muss, um einen authentischen digitalen 3D-Zwilling (ein virtuelles Modell eines realen Ortes) der Strecke zu generieren, an dem die Sportler ihren Lauf virtuell auf einem Smartphone planen können.

Durch das unwegsame Terrain mit seinen Höhen, einer durchschnittlichen Steigung von 45 Grad und einem Höhenunterschied von 1.000 Fuß waren Drohnenflüge und damit die Aufnahme hochwertiger Bilddaten schwierig. Anstatt zeitaufwändige Techniken zur drohnenbasierten Kartenerstellung einzusetzen, wie z. B. das stufenweise Scannen von Gebieten, entschied sich das Team für Site Scan for ArcGIS, eine cloudbasierte Kartenerstellungssoftware für die Erfassung, Verarbeitung und Analyse von Bilddaten.

Das Site Scan-Feature "Terrain folgen", mit dem ein Drohnenpilot 3D-Terraindaten in die Missionsplanungssoftware laden kann, erwies sich für dieses Projekt dabei als besonders nützlich. Danach kann die Drohne automatisch dem Boden folgen und eine konstante Flughöhe beibehalten. Auf diese Weise entsteht ein detailliertes Modell der Neigungen mit konstanter Bildüberlappung und Auflösung während des gesamten Flugs, wobei eine sichere Entfernung zum Terrain gewahrt bleibt.

Die Teammitglieder haben trotz der ungünstigen winterlichen Wetterverhältnisse in nur wenigen Stunden die benötigten Bilddaten in hochwertiger Qualität erfassen können. Nachdem das Team die Flüge festgelegt und entschieden hatte, welche Flugmodi verwendet werden sollten, erledigte die App den Rest und sorgte für hervorragende Datenerfassungsergebnisse. Site Scan ist darauf ausgelegt, sicher und effizient Ausgaben hoher Genauigkeit und hoher Auflösung zu generieren.

Wegen der nahe gelegenen Flugverbotszonen im Grand Teton National Park erwies sich das Site Scan-Feature "GeoFence" im Jackson Hole Mountain Resort als sehr nützlich. Durch die Aktivierung der GeoFence-Funktion konnte das Team einen Flugpfad erstellen, entlang dessen sich die Drohne innerhalb eines definierten Polygons und vorab festgelegter Grenzen bewegte, und so sicherstellen, dass sie auf keine Hindernisse stieß und außerhalb der Flugverbotszone blieb.

Da es in vielen Gebieten auf dem Berg keinen Mobilfunkempfang gab, war die Möglichkeit, Karten vor dem Flug herunterzuladen und offline zu betrachten, für das Team ebenfalls hilfreich. Nachdem alle Bilddaten erfasst waren und die Teammitglieder an einen Ort mit Internetverbindung zurückgekehrt waren, luden sie in Site Scan Manager for ArcGIS die Daten in die Cloud hoch. Dort wurden sie zu einer 3D-Punktwolke und einem Mesh sowie zu einer hochauflösenden 2D-Orthomosaikkarte und einem Höhenmodell verarbeitet. Der Prozess läuft vollautomatisch ab, sodass die Teammitglieder die Verarbeitung in nur wenigen Stunden beenden konnten, noch bevor sie wieder zu ihrem Aufenthaltsort zurückkehren mussten.

Die Teammitglieder waren sich darüber einig, dass die in Jackson Hole mit Site Scan for ArcGIS erfassten Daten nur dank der Funktion "Terrain folgen" so gut geworden sind. Der Vorteil, dass die Software einen vollständigen, realistischen digitalen Zwilling und die Erfassung der Realität unterstützt, war ein weiterer wichtiger Aspekt für das Projekt, da ein Großteil der erfassten Daten räumlicher Art war. Nach Beendigung des Projektes für die Natural Selection Tour erhielt das Team für das 3D-Modell des Skigebiets von Jackson Hole und den neu entwickelten, automatisierten Workflow, der in Zukunft ständig wiederholt werden kann, überragendes Feedback von Red Bull. Trotz der mit der Verwendung der Betaversion der Software in der Realität verbundenen Risiken lieferte das Projekt wertvolle räumliche Daten, die auch für Zwecke, die sich das Team in Jackson Hole nicht vorstellen konnte, verwendet werden können.