Infos zur Photogrammetrie
für Uni Erfurt/Grundschulpäd./Dr. Raith
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Photogrammetrie im TLVermGeo
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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
Quellen : Werbeprospekt Messbildstelle Dresden
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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
Quelle
n :
Werb
epro
spekt
Carl Z
eis
s J
ena
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Dokumentation historischer Bauwerke
Quellen : Werbeprospekt Messbildstelle Dresden
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Ermittlung von Maßangaben zur Restaurierung
Altar der Dresdner Frauenkirche
Quellen : Werbeprospekt Messbildstelle Dresden
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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
Quellen : Werbeprospekt Carl Zeiss Jena GmbH
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- Aufnahmesystem • Standort in sehr großen Höhen
(Weltraum), beweglich
• Sensoren : - optische (multispektral)
- Radar
- Aufnahmeobjekt • Gelände, Erdoberfläche
Fernerkundung
- Anwendung, z.B.:
• Beobachtung Landbedeckung, Ermittlung von Veränderungen, Notfalldienste
• Copernicus (europäisches Erdbeobachtungsprogramm)
Quelle : Wikipedia 12.12.2018;
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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
Quellen : Werbeprospekte der genannten Firmen
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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
Quellen : Werbeprospekt Carl Zeiss Jena GmbH
Quelle
n :
Werb
epro
spekt
Carl Z
eis
s J
ena G
mbH
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- Prinzipskizze – Aufbau -
Luftbildkamera
Optik
Filmkassette bzw.
Speicher
Aufhängung zur Kompensation
der Flugzeugbewegungen
Quellen : Werbeprospekt Carl Zeiss Jena GmbH
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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
Quellen : Werbeprospekt Carl Zeiss Jena GmbH
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- durch das Objektiv der Aufnahmekamera
- Zunahme von der Objektivmitte radial zum Rand
- Abbildungsgesetze der Zentralprojektion nicht anwendbar
Verzeichnung so gering wie möglich durch Linsensystem
„Lupeneffekt“ = gekrümmte
Geraden, Kissenbild
Verzeichnungen im Luftbild
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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
Quellen : Werbeprospekt Carl Zeiss Jena GmbH
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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
Quellen : Werbeprospekt Carl Zeiss Jena GmbH
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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
- Passpunkte (signalisiert oder luftsichtbare
topographische Objekte; z.B. Kanaldeckel)
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
durch
- photogrammetrische Höhenmessung als 3dimensionale Auswertung
(Stereoskopie) oder
- Airborne Laserscanning
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, Flurneuordnung
- Verwaltung (TMLNU, OFD, Kommunen)
- Wirtschaft
- Schulen, Hochschulen
- Web-Dienste (Geoproxy, Google, bing)
TLVermGeo : Produkte und ihre Verwendung
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- Bildflugbedingungen -
- Zweck : • topographische Fortführung
• Fortführung Geländemodell
• Auswertung der Gebäudegrundrisse und Dachformen
- 18 cm Bodenauflösung
- Kammerkonstante (Brennweite) ca. 10 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
• mind. 40% Querüberdeckung
- Flugrichtung • Längsstreifen
Ost/West, West/Ost
• Querstreifen
i.d.R. Nord/Süd, Süd/Nord
- Bildflugbedingungen -
Bildflüge des TLVermGeo
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Bildflug 2018 : i.A. L 60%, Q 40%
201802_SDH 201803_ART
201807_SLZ 201808_SM
201809_MGN
201810_HBG
201811_ARN
201804_EF
201805_WE 201806_JE
201901_NDH
201903_SDH
201909_GRZ
201911_SCZ
201908_PN
201906_GE
201912_SON
201905_EA
201904_MHL
201902_HIG
201907_RU
201910_SLF
201801_NDH
Befliegungsgebiete 2018 und 2019
Bildflug
großformatige digitale Luftbildkameras mit Flächensensoren, Boden-auflösung 18 cm, GPS/INS, PAN-Luftbilder, RGBI-Luftbilder (rot-grün-blau-nahes infrarot als 4-Kanalbilder) 201801_NDH Bezeichnung Bildfluggebiet Bildflugfirma mit Kameratyp Begrenzungen der Bildfluggebiete sind unabhängig vom Kartenblattschnitt
Stand : 28.11.2018
Bildflug 2019 : i.A. L 80%, Q 40%+ 50%
Bild
flü
ge d
es T
LV
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Geo
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13.12.2018 Anett Seela ([email protected]) 31
Das
Landesluftbildarchiv
in
Thüringen
1999 Erfurt, Steigerwaldstadion
1945
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für Uni Erfurt/Grundschulpäd./Dr. Raith
2018-11-15 Anett Seela ([email protected]) 32
- 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
Landesluftbildarchiv (LBA) - Aufgaben -
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2018-11-15 Anett Seela ([email protected]) 33
- TLVermGeo
- Dritte : • Verwaltung: z.B. Landwirtschaft, Flurneuordnung, Umwelt,
Geologie, Polizei, Kommunen
• Wirtschaft: z.B. Versorgungsunternehmen, Ingenieurbüros,
Gutachter
• Privatpersonen
• Schulen, Hochschulen, Institute, Forschungsanstalten
Landesluftbildarchiv (LBA) - Nutzer -
Infos zur Photogrammetrie
für Uni Erfurt/Grundschulpäd./Dr. Raith
2018-11-15 Anett Seela ([email protected]) 34
- 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 Landesluftbildarchiv im TLVermGeo
Infos zur Photogrammetrie
für Uni Erfurt/Grundschulpäd./Dr. Raith
2018-11-15 Anett Seela ([email protected]) 35
Gesamtbestand :
• ca. 194.300 LB-Originale, davon ca. 3% analog; Stand incl. vollst. Bifl2018
• ca. 50.000 DOP; Stand incl. vollst. Bifl2017
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
Das Landesluftbildarchiv im TLVermGeo - Luftbildbestand -
Infos zur Photogrammetrie
für Uni Erfurt/Grundschulpäd./Dr. Raith
2018-11-15 Anett Seela ([email protected]) 36
Übersichten : www.thueringen.de/th9/tlvermgeo/geoinformation/geotopographie/luftbilder
Das Landesluftbildarchiv im TLVermGeo - Luftbildbestand -
Infos zur Photogrammetrie
für Uni Erfurt/Grundschulpäd./Dr. Raith
13.12.2018 Anett Seela ([email protected]) 37
Digitale Höhenmodelle
des
TLVermGeo
Infos zur Photogrammetrie
für Uni Erfurt/Grundschulpäd./Dr. Raith
13.12.2018 Anett Seela ([email protected]) 38
- 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
Infos zur Photogrammetrie
für Uni Erfurt/Grundschulpäd./Dr. Raith
13.12.2018 Anett Seela ([email protected]) 39
Geländemodell (DGM) Oberflächenmodell (DOM)
Erfurt
Infos zur Photogrammetrie
für Uni Erfurt/Grundschulpäd./Dr. Raith
13.12.2018 Anett Seela ([email protected]) 40
Höhenmodelle des TLVermGeo
- Datengrundlage:
• Erfassung durch Airborne Laserscanning-Verfahren
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)
Infos zur Photogrammetrie
für Uni Erfurt/Grundschulpäd./Dr. Raith
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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 DOP
• Airborne Laserscanning-Verfahren
- Nutzung :
• Berechnung des DGM2, DGM1 und DOM2, DOM1
• Entzerrung der Luftbilder (Orthophoto-Herstellung)
• 3D-Gebäudemodell LoD1 und LoD2
Infos zur Photogrammetrie
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13.12.2018 Anett Seela ([email protected]) 42
Zyklus der Höhenmodelle des TLVermGeo
Laser_2xx_2016
ungefähre Gebietsgrenzen !!
Erfassung/Klassifizierung 2014
Erfassung/Klassifizierung 2015
Erfassung/Klassifizierung 2016
Erfassung/Klassifizierung 2017
Erfassung/Klassifizierung 2018
Erfassung/Klassifizierung 2019
Lasergebietsname :
Laser_Nr.Bearbeitungsgebiet_Jahr d. Hauptarbeiten
Freistaat Thüringen
Landesamt für Vermessung und Geoinformation
Zyklische Erfassung primäres DGM
durch Airborne Laserscanning Verfahren
mit 4 Punkten pro m²
ab 2014
zur Fortführung des DGM, DOM und LoD2
Stand : 01/2017
Laser_2xx_2014
Laser_2xx_2015
Laser_2xx_2017
Laser_2xx_2018
Laser_2xx_2019
Infos zur Photogrammetrie
für Uni Erfurt/Grundschulpäd./Dr. Raith
13.12.2018 Anett Seela ([email protected]) 43
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
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agd
be
rgtu
nne
ls
Laserscanning 1996/1997
Geländemodell des TLVermGeo
Infos zur Photogrammetrie
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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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- Erfassung -
- Entfernungsmessung (Laser)
- Positionsbestimmung mit GPS
- Neigungsbestimmung mit inertialem
Navigationssystem (INS)
Airborne-Laserscanning-Verfahren
Quellen : Werbeprospekt TopScan GmbH
Infos zur Photogrammetrie
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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 -
Airborne-Laserscanning-Verfahren
Quellen : Werbeprospekt TopScan GmbH
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Trennung der Punktwolke in : • Bodenpunkte Geländemodell (DGM)
• Nichtbodenpunkte Teil d. Oberflächenmodells (DOM)
Profil durch
Punktwolke
- Klassifizierung -
Airborne-Laserscanning-Verfahren
Quellen : Werbeprospekt TopoSys GmbH
Infos zur Photogrammetrie
für Uni Erfurt/Grundschulpäd./Dr. Raith
13.12.2018 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 !