Eine der geschichtsträchtigsten Wissenschaften ist die Vermessung der Erde, die Geodäsie. Sie versucht die Welt so genau wie möglich verzumessen und abzubilden.
Ein wichtiges Messverfahren dabei ist die Photogrammetrie. Die Photogrammetrie selbst stützt sich vor allem auf mathematische Beschreibungen wie z.B. die der Zentralperspektive,
aus dieser heraus man nun Gegenstände der ebenen Perspektive des
Bildes rekonstruieren kann.
(...)
Photogrammetrie lässt sich in zwei Arten unterscheiden: terrestrische und Luftphotogrammetrie.
(...)
Im Folgenden wird vor allem Augenmerk auf die Vorbereitung und Durchführung eines Bildflugs gelegt, bei welchem die angesprochenen Luftbilder erzeugt werden.
Neben der Planung der wichtigsten "Bildgrößen" wird vor allem auch die technische Realisierung des Bildfluges mit Kamera und Flugzeug besprochen. Zum Schluss soll erläutert werden, welche Endprodukte aus dem einfachen Luftfoto hervorgehen und wie sie im Alltag zur Geltung kommen.
Inhaltsverzeichnis
1 Einordnung des Bildflugs in seinen Kontext
2 Planung eines Bildflugs
2.1 Das Raum- und Bildkoordinatensystem
2.1.1 Die innere Orientierung
2.1.2 Das Raumkoordinatensystem
2.1.3 Die äußere Orientierung
2.2 Planung der Trajektorie
2.2.1 Nadir- und Schrägbildaufnahme
2.2.2 Vom Kartenmaßstab zur Bildwanderung
3 Technische Realisierung und Durchführung eines Bildflugs
3.1 Das bildflugtaugliche Flugzeug
3.2 Die richtige Kamera - Wahl des Objektivs
3.2.1 Gängige Objektivtypen
3.2.2 Vor- und Nachteile der Überweitwinkelkamera
3.2.3 Weitere wichtige Objektiveigenschaften
3.2.4 Eigenschaften der Kamerabefestigung
3.2.5 Der Kameraöffnungszyklus und weitere wichtige Merkmale des Fotos
3.3 Systeme zur Positionsbestimmung
3.4 Inertiale Navigationssysteme zur Verfeinerung der GNSS-Daten
4 Luftbilder im Alltag
Zielsetzung & Themen
Die Arbeit untersucht die wissenschaftlichen und technischen Grundlagen sowie die methodische Planung und Durchführung von Bildflügen, um die Genauigkeit und Qualität der resultierenden Luftaufnahmen zu maximieren und ihre Anwendung im Alltag zu erläutern.
- Mathematische Grundlagen der Photogrammetrie und Zentralprojektion
- Planung der Trajektorie und Bildflugparameter
- Technische Anforderungen an Flugzeug und Kameratechnik
- Methoden zur Positionsbestimmung und Datengenauigkeit (GNSS/INS)
- Praktische Anwendungsbereiche von Luftbildern
Auszug aus dem Buch
2.2.2 Vom Kartenmaßstab zur Bildwanderung
Abweichungen vom perfekten Kurs mit Nadiraufnahmen hängen, genauso wie die Größe der Raumwinkel, die zur äußeren Orientierung beitragen, wie die Kantung κ, die maximal 5gon Abweichung (4,5°) betragen darf, enorm vom Wetter, aber auch von den Fähigkeiten des Piloten ab. Andere Komponenten wie die Überlappung der Luftbilder, sowohl in Aufnahmerichtung, als auch zwischen zwei Flugstreifen, sind vor allem abhängig von einer perfekten Planung der Trajektorie. Die meisten Größen des erzeugten Luftbildes werden vor allem durch die Wahl des Bildmaßstabs 1 : mb bestimmt. Dieser wird durch den Kartenmaßstab 1 : mk vorgegeben. Zwischen Bild- und Kartenmaßstab herrscht folgender Zusammenhang, der empirisch bestimmt worden ist:
mb = 200√mk (1)
Die Bildmaßstabszahl mb kann mit unten stehender Formel durch Variation der Flughöhe h über Grund und der Kammerkonstanten c erreicht werden. Laut Strahlensatz gelten hier folgende Beziehungen:
PO/OP' = HO/OH'
In der Zentralprojektion gilt zwischen P O und OP', und HO und OH', ein Proportionalitätsfaktor mb. So gilt folgender Zusammenhang zwischen Flughöhe und Kammerkonstanter:
HO = h
OH' = c
mb = h/c (2)
Zusammenfassung der Kapitel
1 Einordnung des Bildflugs in seinen Kontext: Einführung in die geodätischen Grundlagen der Vermessung und die Bedeutung der Photogrammetrie zur Erfassung der Erdoberfläche.
2 Planung eines Bildflugs: Detaillierte Betrachtung der geometrischen Grundlagen, Koordinatensysteme sowie der Flugroutenplanung unter Berücksichtigung von Bildmaßstab und Überlappung.
3 Technische Realisierung und Durchführung eines Bildflugs: Analyse der technischen Anforderungen an Fluggeräte, Kameratypen und Sensortechnik für eine hochpräzise Bildaufnahme.
4 Luftbilder im Alltag: Zusammenfassung der praktischen Anwendungsgebiete von Luftbildern in der Stadtplanung, Archäologie und beim 3D-Geländemodellbau.
Schlüsselwörter
Photogrammetrie, Bildflug, Zentralprojektion, Trajektorie, Kammerkonstante, Nadiraufnahme, Überweitwinkelkamera, Bildwanderung, GNSS, Inertiale Navigationssysteme, Geodäsie, Luftbildauswertung, Bildmaßstab, Orientierung, Vermessung
Häufig gestellte Fragen
Worum geht es in dieser Arbeit grundsätzlich?
Die Arbeit befasst sich mit der technischen Vorbereitung und Durchführung von Bildflügen zur photogrammetrischen Vermessung der Erdoberfläche.
Welche zentralen Themenfelder werden behandelt?
Zentrale Themen sind die mathematische Modellierung (Zentralprojektion), die Flugplanung, die Kameratechnik sowie die Methoden zur präzisen Positionsbestimmung.
Was ist das primäre Ziel oder die Forschungsfrage?
Ziel ist es zu erläutern, wie durch exakte Planung und Technik die Genauigkeit und Qualität von Luftaufnahmen optimiert werden kann.
Welche wissenschaftliche Methode wird verwendet?
Die Arbeit basiert auf der theoretischen Herleitung von Strahlensätzen, physikalischen Navigationsprinzipien und der Beschreibung technischer Standards für Bildflugverfahren.
Was wird im Hauptteil behandelt?
Der Hauptteil gliedert sich in die mathematische Orientierung, die Planung der Flugroute und die technische Ausstattung, inklusive Kameratypen und Navigationssystemen.
Welche Schlüsselwörter charakterisieren die Arbeit?
Die Arbeit lässt sich durch Begriffe wie Photogrammetrie, Bildflug, Zentralprojektion, GNSS und Trajektorienplanung charakterisieren.
Was ist die „innere Orientierung“ bei der Zentralprojektion?
Sie beschreibt die geometrische Beziehung zwischen dem Projektionszentrum, dem Bildhauptpunkt und der Kammerkonstanten, um Punkte analytisch lokalisieren zu können.
Warum ist der Umklapp-Effekt bei Überweitwinkelkameras kritisch?
Dieser Effekt führt zu starken Verzerrungen von Objekten in den Randbereichen, wodurch beispielsweise Hausfassaden statt der Dächer abgebildet werden, was die Lagemessung erschwert.
Wie trägt das Inertiale Navigationssystem (INS) zur Genauigkeit bei?
Es misst Beschleunigungen und Rotationen in allen Raumrichtungen, um die durch GNSS allein ungenaue Lage des Flugzeugs präzise zu korrigieren.
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- Christoph Brosig (Autor), 2010, Die bewegte Kamera und ihre Genauigkeit, Múnich, GRIN Verlag, https://www.grin.com/document/174889
