Infos zur Photogrammetrie
für Uni Erfurt/Dr. Grywatsch
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Photogrammetrie im TLVermGeo
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Begriffe/Abkürzungen - TLVermGeo obere Landesvermessungsbehörde
- LBA Landesluftbildarchiv
- LB, DLB analoge, digitale Luftbilder
- OP, DOP analoge, digitale Orthophotos
- FE Fernerkundungsergebnisse
- DGM digitales Geländemodell
- DOM digitales Oberflächenmodell
- LoD1 3D-Gebäudemodell im Level of Detail 1 (Klötzchen)
- LoD2 3D-Gebäudemodell im Level of Detail 2 (Klötzchen mit Standard- dachformen)
- PHO Photogrammetrie
- TLUG Thüringer Landesanstalt für Umwelt und Geologie
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Photogrammetrie - Das Messen in Photos -
- Rekonstruktion von Objekten in Lage,
Höhe und Form aus Bildern (Photos)
- berührungsloses Messen von Objekten
- Dokumentation eines Momentzustandes
- Aufnahme und Auswertung räumlich und
zeitlich getrennt möglich
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- spezielle Verfahren und Instrumentarien notwendig • Spezialkameras
• Auswertetechnik
- hohe Anforderungen an Hard- und Software • digitale Bildverarbeitung
Photogrammetrie
- Das Messen in Photos -
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- Aufnahmekamera
• Standort am Boden, unbeweglich
• z.B. Phototheodolit (siehe Abb.)
- Aufnahmeobjekt
• Bauwerke, Werkstoffe, Autos
- Anwendung, z.B.:
• Architektur : Bestandsaufnahmen von Fassaden,
• Bauwerksüberwachung : Deformationsmessungen, Bauschäden
• Werkstoffkunde, Robotik, Automobilindustrie (z.B. Crashtest)
- Nahbereichsphotogrammetrie - Terrestrische Photogrammetrie
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Dokumentation historischer Bauwerke
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Ermittlung von Maßangaben zur Restaurierung
Altar der Dresdner Frauenkirche
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- Aufnahmekammer • Standort in der Luft, beweglich
• Reihenmesskammer (analog)
• digitale Kameras mit Flächen- oder Zeilensensoren
- Aufnahmeobjekt • Gelände, Erdoberfläche
Aerophotogrammetrie
- Anwendung, z.B.:
• Bestandsaufnahmen und Ermittlung von Veränderungen der Landschaft, Herstellung von Karten
• Bergbau: Massenberechnungen
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1930er Jahre
Antarktis-Expedition, Max Bundermann,
Fotograf (Hansa Luftbild)
1980er Jahre
analoge Luftbildkamera (LMK, Carl Zeiss Jena)
2000er Jahre
digitale Luftbildkamera (UltraCamXp von
Vexcel), zeitgleiche Aufnahmen der
Spektralkanäle : panchromatisch, rot,
grün, blau und nahes Infrarot
Luftbildkameras
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Farb-Bild oder RGB-Bilder :
Kombination der Spektralkanäle rot-
grün-blau
Color-Infrarot-Bild : Kombination der
Spektralkanäle nahes Infrarot-rot-grün
Schwarz/weiß-Bild oder PAN-Bilder :
panchromatischer Spektralkanal
Luftbilder
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- Prinzipskizze – Aufbau -
Luftbildkamera
Optik
Filmkassette bzw.
Speicher
Aufhängung zur Kompensation
der Flugzeugbewegungen
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- Speziallinsensystem • geminderter Helligkeitsabfall
• geringe Verzeichnung
• geringe Aufspaltung des Lichtes (Aberration)
- feste Brennweiten, z.B. • analoge Kameras :
- ca. 150 mm für Höhenauswertung
- ca. 300 mm für Luftbildkarten
• digitale Kameras : - z.B.: 120 mm, 100 mm, 92 mm, 80 mm
- Aufbau Optik -
Luftbildkamera
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- durch das Objektiv der Aufnahmekamera
- Zunahme von der Objektivmitte radial zum Rand
- Abbildungsgesetze der Zentralprojektion nicht anwendbar
„Lupeneffekt“ = gekrümmte
Geraden, Kissenbild
Verzeichnungen im Luftbild
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- Anlegerahmen mit
Rahmenmarken
• mindestens 4 Stück
• zur Definition eines
Koordinatensystems im
Bild
• Bestimmung der
Verzeichnung der Optik
- Innerer Aufbau - Analoge Luftbildkamera
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- Anpressplatte
• Ansaugen des Filmes während der Aufnahme
• durch Vakuum
• zur Vermeidung von Deformationen des Filmmaterials
- Filmkassette mit Rollenfilm
• 24 cm breit
• unperforiert
Analoge Luftbildkamera
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- stabilisierte Plattform, die die 3
Drehbewegungen des
Flugzeuges kompensiert
- Bildwanderungsausgleich,
gleicht die Vorwärtsbewegung
des Flugzeuges während der
Aufnahme aus
- spezielle Montage im Flugzeug -
Luftbildkamera
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- FMC - forward motion compensation -
- Ein Punkt bildet sich als
Linie ab unscharfes Bild
- Ein Punkt wird als Punkt abgebildet scharfes Bild
ohne
FMC
mit
FMC
Bildwanderungsausgleich
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Das
Luftbild
(LB)
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- Zentralprojektion
- Verzeichnungen durch das Objektiv
- Verzerrungen durch Höhenunterschiede im Gelände
- unbekannte Orientierung
- kein einheitlicher Maßstab
- kein Koordinatenbezug
Das Luftbild (LB)
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Nicht möglich sind :
- Höhenmessungen
- Lagemessungen
- Entfernungsmessungen
- stereoskopische Betrachtungen
- Montagen
Geeignet für :
- Interpretationen
Das Luftbild (LB)
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Y
X
Y‘
X‘
Z Y
X
Y‘
X‘
Zusammenhang eines regelmäßigen
Gitters in der XY-Ebene und des
entsprechend verzerrten Gitters in der
Bildebene
Zentralprojektion
Gitter im
Messbild/Luftbild
Orthogonalprojektion
Gitter in der
Karte/Orthophoto
Gelände
Bild
Projektions-
zentrum
Verzerrungen durch
Höhenunterschiede
im Gelände
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1. Herstellung der digitalen Luftbilder (Bildflug) :
Einsatz digitale Luftbildkamera
es entstehen direkt digitale Luftbilder
Einsatz analoge Luftbildkamera
es entstehen analoge Luftbildoriginale auf Film
Scannen der analogen Luftbildoriginale (14 μm 1800 dpi)
- Photogrammetrische Bearbeitungsschritte -
Vom Luftbild zum Orthophoto
Ergebnis : digitales Luftbild
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- Aerotriangulation, Berechnung der Verzeichnung
- Verwendung von signalisierten Passpunkten
2. Orientierung der Luftbilder
- Photogrammetrische Bearbeitungsschritte -
Vom Luftbild zum Orthophoto
Signalisierung als Winkel und als Kreis
Ergebnis :
orientiertes Luftbild mit
Georeferenzierung
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- Zentralprojektion
- bekannte Verzeichnungen durch das Objektiv
- Verzerrungen durch Höhenunterschiede im Gelände
- bekannte Orientierung
- kein einheitlicher Maßstab
- Koordinatenbezug
Das orientierte Luftbild (LB)
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Nicht möglich sind :
- Montagen
Geeignet für :
- Interpretationen
- Lagemessungen
- Höhenmessungen
- Entfernungsmessungen
- stereoskopische Betrachtungen
Spezielles
Instrumentarium
notwendig
Das orientierte Luftbild (LB)
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3. Herstellung des Digitalen Geländemodells (DGM)
4. Entzerrung der Luftbilder
Photogrammetrische Höhenmessung als 3dimensionale Auswertung
(Stereoskopie), um die Verzerrungen, die durch die Höhenunterschiede
im Gelände verursacht werden, im Schritt 4. berücksichtigen zu können.
Berechnung der Orthophotos
- Photogrammetrische Bearbeitungsschritte -
Vom Luftbild zum Orthophoto
Ergebnis : entzerrtes Luftbild (Orthophoto)
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- Orthogonalprojektion
- keine Verzeichnungen durch das Objektiv
- keine Verzerrungen durch Höhenunterschiede im Gelände
- bekannte Orientierung
- einheitlicher Maßstab an jeder Stelle des Bildes
- Koordinatenbezug
- Das entzerrte Luftbild -
Das Orthophoto (OP)
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Nicht möglich sind :
- Höhenmessungen
Geeignet für :
- Interpretationen
- Lagemessungen
- Entfernungsmessungen
- Montagen
- Das entzerrte Luftbild - Das Orthophoto (OP)
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• Luftbilder Photogrammetrie, Landesluftbildarchiv
• orientierte Luftbilder, -paare Photogrammetrie,
3D-Auswertung
Erstellung DGM,
Gebäudeauswertung
• Orthophotos Topographie,
Landschaftsmodell
Verwendung auch in : - Katasterbereichen, ALF
- Verwaltung (TMLNU, OFD, Kommunen)
- Wirtschaft
- Schulen, Hochschulen
- Web-Dienste (Geoproxy, Google, bing)
Produkte und ihre Verwendung
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- Bildflugbedingungen -
- Zweck : • topographische Fortführung
• Fortführung Geländemodell
• Gebäudeauswertung
- Aufnahmemaßstab mb 12.500 bzw. 18 cm Bodenauflösung
- Kammerkonstante (Brennweite) <= 15 cm
- Befliegungszeitraum : 15.3.-15.4.
- laublose Vegetation
- Sonnenstand > 30°
- frei von Schnee, Überschwemmungen, Wolken, Dunst
Bildflüge des TLVermGeo
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- Überdeckung
• mind. 60% Längsüberdeckung
• 30% Querüberdeckung
- Flugrichtung
• Längsstreifen
Ost/West, West/Ost
• Querstreifen
i.d.R. Nord/Süd, Süd/Nord
- Bildflugbedingungen -
Bildflüge des TLVermGeo
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Das
Landesluftbildarchiv
in
Thüringen
1999 Erfurt, Steigerwaldstadion
1945
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- Sammlung und Archivierung von Luftbildern (LB) und
Fernerkundungsergebnissen (FE)
- Sammlung und Registrierung von Bildflugvorhaben/-
projekten
- Koordinierung von Bildflug- und Fernerkundungsvorhaben
- Veröffentlichungen von Informationen zu Bildflügen
- Erstellen von Auszügen und Auskünften aus dem LBA
- Aufgaben -
Landesluftbildarchiv (LBA)
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- erhält jeder, der ein berechtigtes Interesse hat
- Kopien und Vergrößerungen von den Originalen
- Beratung und Einsichtnahme
- Auswertung durch den Kunden unter Nutzung der im LBA vorhandenen Auswertetechnik
- Ausleihe
- Auskünfte und Auszüge -
Landesluftbildarchiv (LBA)
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- TLVermGeo
- ALF
- Dritte :
• Verwaltung: z.B. Landwirtschaft, Umwelt, Geologie,
Polizei, Kommunen
• Wirtschaft: z.B. Versorgungsunternehmen, Ingenieurbüros,
Gutachter
• Privatpersonen
• Schulen, Hochschulen, Institute, Forschungsanstalten
- Kunden für Auskünfte und Auszüge -
Landesluftbildarchiv (LBA)
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- Aufbau seit 1991
- kontinuierliche Erweiterung des Bestandes
• Durchführung von Bildflugvorhaben
kontinuierlich seit 1994
z.T. in Kooperation mit Dritten
• Ankauf
Übernahme der Luftbilder der Jahre 1980-89
Ankauf von historischen Luftbildern (1953, 1945, 1943-45)
- Betrieb eines Photolabors bis Mitte 2009
- Ausstattung mit Auswertetechnik (analoge, analytische)
Das LBA im TLVermGeo
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Gesamtbestand ca. 154.000 LB und ca. 42.000 DOP
- Luftbildbestand -
Landesluftbildarchiv (LBA)
Jahrgang mB Auftraggeber ck/Bildformat Emulsion
Kriegsluftbilder 1943-
1945
4‘-60‘ Aufklärungsflüge der
US-Armee
91/18x21,
60+30+15/23x23
s/w
Sommer 1945 40‘ US-Armee 15/23x23 s/w
Sommer 1953 22‘ SU-Armee 20/30x30 s/w
1980-89 5‘, 12,5‘, 18‘, 27‘ Geodäsie und
Kartographie
30+15/23x23 s/w
1989-2008 12,5‘
z.T.: 3‘, 7‘, 14‘
TLVermA / TLVermGeo 15/23x23 s/w,
z.T. color
2010 - heute 18 cm
Bodenauflösung
TLVermGeo Digitale Luftbildkameras
mit Flächensensoren
s/w, color,
nahes Infrarot
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Digitale Höhenmodelle
des
TLVermGeo
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- Geländemodell
Oberfläche ist die
Geländeoberfläche, das
Relief.
- Oberflächenmodell
Oberfläche ist die Oberfläche
der Vegetation und künstlichen
Objekte sowie in offener Land-
schaft des Geländes.
- Beschreibung einer Oberfläche durch ein Punktraster in
Lage (X,Y) und Höhe (Z)
Höhenmodelle
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Geländemodell (DGM) Oberflächenmodell (DOM)
Erfurt
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Höhenmodelle des TLVermGeo
- Datengrundlage:
• Erfassung durch Laserscanning-Verfahren ab 1996
1996 – 2006 : mittlere Punktabstände : 4,5 m – 1,5 m
mittlere Punktdichte : 0,05-1,8 Punkte/m²
2010-2014 ff : mittlere Punktabstände : 0,5 m
mittlere Punktdichte : 4 Punkte/m²
• unregelmäßig verteilte Punkte
Ableitung regelmäßiger Rasterweiten (DGM+DOM)
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Höhenmodelle des TLVermGeo
- Genauigkeit :
• Standardabweichung in der Lage <= |30| cm
• Standardabweichung in der Höhe <= |15| cm
- Fortführung durch :
• stereoskopische Luftbildauswertung – lokal; nur für DGM
• Laserscanning-Verfahren
- Nutzung :
• Berechnung des DGM2 und DOM2
• Entzerrung der Luftbilder (Orthophoto-Herstellung)
• 3D-Gebäudemodell LoD1 und LoD2
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DGM mit 5m x 5m Rasterweite DGM mit 2m x 2m Rasterweite
Laserscanning 2014 Au
tob
ahn B
AB
4 -
we
stlic
he
r Te
il d
es J
agd
be
rgtu
nne
ls
Laserscanning 1996/1997
Geländemodell des TLVermGeo
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- Vermessung (DGM)
• Orthophotoherstellung, Gestaltung topographischer Karten
- Wasserwirtschaft (DGM)
• Hochwasserschutz, -simulationen
- Verkehrswesen (DGM+DOM)
• Trassenprojektierung, Flugsimulation, Schallausbreitungsmodell
- Telekommunikation(DGM+DOM)
• Funknetzplanung, Abschattungsberechnung
- Landwirtschaft (DGM)
• Bodenerosionsanalyse, Hangneigungsberechnung
Anwendungen des DGM und DOM
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für Uni Erfurt/Dr. Grywatsch
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- Erfassung -
- reflektorlose Entfernungsmessung
(Laser)
- Positionsbestimmung mit GPS
- Neigungsbestimmung mit inertialem
Navigationssystem (INS)
Airborn-Laserscanning-Verfahren
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- dichter Punktabstand
durch hohe Pulsfrequenz
Durchdringung von Vegetation
- Mehrfachreflektionen z.B. an
Vegetation
Punktwolken, die sowohl den Boden
als auch die Vegetation, Bauwerke und
Gegenstände umfasst
- Erfassung -
Airborn-Laserscanning-Verfahren
Infos zur Photogrammetrie
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2016-06-22 Anett Seela ([email protected]) 47
Trennung der Punktwolke in:
• Bodenpunkte Geländemodell (DGM)
• Nichtbodenpunkte Teil d. Oberflächenmodells (DOM)
Profil durch
Punktwolke
- Klassifizierung -
Airborn-Laserscanning-Verfahren
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2016-06-22 Anett Seela ([email protected]) 48
- Landesluftbildarchiv
Frau Kinzel, 0361 / 57 41 76 450,
- Photogrammetrie
Frau Seela, 0361 / 57 41 76 420,
Für weitere Informationen :
Wasserburg Heldrungen 1999
Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit !