DE:Luftbilder erstellen

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Selbst aufgezeichnete Luftbilder können in den Editor eingebunden zum "Abmalen" verwendet werden.

Siehe auch unser Schwesterprojekt OpenAerialMap. Dort konnten bis Ende 2008 Luftbilder in einer weltweiten Datenbank zur Verfügung gestellt werden. Ein Neustart als Betaversion ist im Juni 2015 erfolgt. Weitere Aktivitäten:

QuadCopter
OpenStreetPhoto
Luftbild Fluelen.jpg

Allgemeines

Es existieren verschiedene Arten von Luftbildern, die für eine geeignete Auswertung dienen:

  • senkrecht aufgenommene Luftbilder, sog. Orthofotos (Abweichung vom Lot: 0-4°)
  • Geneigtaufnahmen (5-15°: Steilaufnahme, bis 60°: Schrägbild)

Flachbilder (bis 90°) sind nur bedingt für eine Auswertung geeignet.


Rechtliches

Seit 1990 ist es erlaubt, Luftbilder zu erstellen, eine Genehmigung ist nicht erforderlich. Allerdings dürfen militärische Objekte ("Wehrmittel sowie militärische Vorgänge") nicht fotografiert werden (StGB § 109 g Abs. 2) und die Privatsphäre von Personen ist zu schützen.

Fluggerät

Geeignet sind Fluggeräte, mit denen eine stabile Fluglage in einer Höhe von etwa 6000 Fuss (2000 m) erreicht werden kann. Die stabile Fluglage ist erforderlich, damit die Kamera möglichst genau (Abweichung < 5°) senkrecht ausgerichtet werden kann. Die Höhe ist erforderlich, damit die Bilder mit einem Normalobjektiv (Brennweite 50 mm Kleinbild) eine brauchbare Fläche abdecken.

Ungeeignet sind Lenkdrachen, Modellflugzeuge, Quadrokopter, Fesselballons. In der Schweiz beträgt die max. zugelassene Steighöhe 60 m, in Deutschland 100 m. Unbemannte Luftfahrzeuge lassen sich nur auf Sicht steuern. Freiballons sind Nutzlast-beschränkt (Schweiz: 2 kg) und lassen sich nicht steuern.

Drachen (KAP)

Mit Lenkdrachen sind offensichtlich auch gute Ergebnisse zu erzielen KAP / gentles

Ballon

Riesenballons sind auch eine Möglichkeit um mit wenig Geld eine Kamera in die Luft zu bekommen. Im Raum Mainz gibt es ein Projekt dazu das mit Ballons Luftbilder erstellen will.

Große Ballons gibt es für ca. 5 EUR bei Ebay. Bindet man diese an eine Schnur und füllt man sie mit Helium oder Wasserstoff hat man eine mobile Luftbildplattform. Da Wasserstoff sehr explosiv ist, eignet sich dies wohl nicht für den Einsatz in Wohngebieten. Helium ist jedoch relativ teuer: In einen runden Ballon mit 250cm Durchmesser passen 5 m³ Helium welches ca. 200 Euro kosten und so 5 Tage halten sollte. Damit hat man einen Auftrieb von ca. 288g. Abzüglich der Last z.B. 130g Canon IXUS 40, 30g Ballon, 20g Drachenschnur, 50g GPS Tracker sollte dies immer noch fliegen.

Nachteile: Helium Preis, Windanfälligkeit

Vorteile: Billig, einfach zu bauen.

Kamera

Geeignet sind digitale Kameras mit folgenden Eigenschaften:

  • Fernsteuerung oder intervallgesteuerte Serienbildfunktion
  • hohe Auflösung (10 Megapixel)
  • lichtstarkes Normalobjektiv (1,8/50 für möglichst kurze Belichtungszeit)
  • Vollformatsensor

Das Bildfeld bei einer Vollformatkamera mit 50-mm-Objektiv (Kleinbild) und 2000 m Flughöhe ist 1440 x 960 m² groß, grob überschlagen bleiben damit pro m² knapp 10 Pixel. Das liegt im Bereich der DOPs der Vermessungsämter und sollte für unsere Zwecke gut ausreichen.

Geeignet sind auch Analogkameras mit digitalen Rückteilen. Damit sind Auflösungen bis 35 Megapixel möglich.

Kamera Objektiv Fernsteuerung Software Bemerkung
... ... ... ... ...

Kamerabefestigung

Die Kamera ist so zu befestigen, dass sie bei Horizontalflug genau senkrecht nach unten fotografiert. Sie wird mit einer selbst gebauten mechanischen Konstruktion am Rumpf, am Flügel oder an einer Strebe befestigt. An Streben können Schellen eingesetzt werden, an Flächen wird man um Bohrlöcher nicht herumkommen. Kompaktkameras können auch mit Tape festgeklebt werden. Auch für grössere Kameras ist denkbar, eine "aerodynamische Lagerschale" zu bauen und diese mit Tape festzukleben. Geeignet sind auch strömungsarme Befestigungsorte, beispielsweise die Hinterkante der Tragfläche.

Selbstverständlich muss die Konstruktion so sicher sein (Aerodynamik, Erschütterung), dass man das wertvolle Teil nicht unterwegs verliert, oder jemanden damit erschlägt. Empfohlen wird auch, die Kamera gepolstert zu befestigen, damit sie bei einer härteren Landung keinen Schaden nimmt. Gleichzeitig muss die Kamera unverrückbar befestigt sein, damit sowohl ihre Lage während des Fluges unverändert bleibt, als auch die Komponenten (Objektiv, Fernauslöser, Kabel, Akku) an Ort und Stelle bleiben. Auch die Einstellungen dürfen sich im Luftstrom nicht verändern können (Blende, Schärfe).

J. Stratenschulte

Jörg Stratenschulte berichtet: "Beim von mir benutzten Stativ handelt es sich um eine den Flügel umspannende Glasfieberkonstruktion, mit einer gefederten Stativplatte aus Stahl. Diese Konstruktion ist sicher und kann theoretisch nicht vom Flügel abrutschen, außer die bricht komplett durch (wobei das eher ausgeschlossen werden kann. Aber die Gefahr, dass die Kamera abstürzt, die Schraube bricht, die Stativplatte und Kamera verbindet, ist aber immer gegeben. Nicht nur, dass die Kamera dann wohl zu Tode stürzt, könnte es im schlimmsten Fall auch dazu führen, dass die Kamera am Boden als Geschoss größeren Schaden anrichtet. Ich bin dieses Risiko eingegangen, weil wir über 95% Waldgebiet geflogen sind, aber man weiß ja nie... " Siehe prämierte Bilder

Fernsteuerung

Einige Kameras können über die USB-Schnittstelle ferngesteuert werden. Erforderlich ist eine entsprechende Software auf einem PC oder PDA.

Die Verbindung erfolgt über ein USB-Kabel, über eine angebaute Funkfernsteuerung (Zubehör), oder über eingebautes WLAN.

Dabei können einige Kameras auch das Sucherbild am PC anzeigen oder lassen die Einstellungen vom PC aus vornehmen.

Umfang der Fernsteuerungsfunktion:

Ausl Zoom Sucher Schärfe Belichtung Timer Links Fernsteuerung
IXUS 400 X X X  ?  ? X [1] USB
IXUS WLAN X  ?  ?  ?  ?  ? amazon.de drahtlos

Capture ist ein Programm zur Serienbildsteuerung von Canon Kameras

CHDK kann viele Canon Kameras über den USB Anschluß auslösen

Jörg Stratenschulte berichtet: "Bei der Funkfernsteuerung handelt es sich um die Funkauslöser "Pocket Wizard Plus II", ein mit 700 Euro sehr teueres, dafür aber sehr professionelles, sicheres System. Man braucht zwei Stück Pocket Wizard (die beide als Empfänger/Sender fungieren) und ein Kabel, mit dem man den auf den Blitzschuh aufsteckbaren Funkauslöser mit der Kamera verbinden kann."

Selbstauslöser

Bei einigen Kameras kann der Steuerchip so programmiert werden, dass die standardmässige Serienbild- und Selbstauslöserfunktion zu einer automatisch zeitintervall gesteuerten Serienbildfunktion umfunktioniert wird. Die Kamera schiesst dann im vorgegebenen Zeitabstand so lange ein Bild nach dem anderen, bis der Speicher voll ist.

Kamera Anleitung
... ...

englische Website CHDK

Bildberechnung

Damit eine vorgegebene Fläche in ausreichender Auflösung abgedeckt wird, müssen Flughöhe und Brennweite aufeinander abgestimmt sein, und die Auflösung muss die Umrisse der Häuser zeigen. Ein 50-mm-Objektiv mit einem Filmformat von 24 x 36 mm hat einen Aufnahmewinkel von 39,6° für die lange, und 29° für die kurze Bildseite. Bitte auch beachten: Das bedeutet eine Abweichung von 39,6°/2 = 19,8° von der Lotrechten.

Flughöhe Brennweite / Auflösung Fläche Bemerkung
5000 ... / ... ... ...
6000 ... / ... ... ...
7000 ... / ... ... ...

Für die Verarbeitung (entzerren, zusammenfügen) ist eine Bildüberlappung erforderlich. Geschätzter Wert: 20 %.

Website zur Berechnung von Brennweite, Flughöhe, Bildgrösse und mehr
Formeln zur Berechnung von Flughöhe, Bildfrequenz und Flugplan

Testflug

Auf einem Testflug wird ermittelt, ob alles funktioniert:

  • Kamerahalterung
  • Fernsteuerung
  • Bildberechnung

Dazu werden zwei kurze Teststreifen abgeflogen. Anschliessend werden die Bilder entzerrt und zusammengefügt. Nun kann geprüft werden, ob die Bildberechnung und die Flugpäzision stimmen:

  • Überlappung ausreichend?
  • Randschärfe ausreichend?
  • Auflösung ausreichend?

Flugplan

Flug-Raster

Mit den Erkenntnissen des Testfluges wird dann ein flächendeckender Flugplan erstellt.

Vielleicht ist es ja möglich, die genauen Auslösepunkte zu berechnen? Und mit dem GPS-Gerät über Laptop und Fernsteuerung die Kamera punktgenau auszulösen?

In der Regel wird jede Fläche aus vier verschiedenen Perspektiven fotografiert. Empfehlenswert hierbei wäre, pro Flugrichtung zwei Fotos mit einer Überlappungsrate von 60% zu schießen.


Wetter

Ideal sind Tage mit Hochdruckwetter: trocken und kalt, wolkenlos und nebelfrei. Für die genaue flächige Vermessung sind hohe Sonnenstände geeignet. Wenn hohe Objekte oder Geländeerhebungen und Täler festgehalten werden sollen, dann sind mittlere Sonnenstände geeignet, die durch Schattenbildung auch Höhen und Steigungen erkennen lassen.

Bilder entzerren

Georeferenzierung (verwendet Metacarta Rectifier)

Bilder zusammenfügen

Der Benutzer TobWen (auch über Talk-DE kontaktierbar) hat diesbezüglich ein Tool entwickelt, welches auf der "Panorama Tools" Engine basiert. Zwecks Tests würde er gerne Beispielluftbilder erhalten.

Bilder georeferenzieren

Bilder auf Server hochladen

Online-Literatur

Wiki-Literatur

Siehe auch