Photogrammetrie

Was ist Photogrammetrie?

In der Photogrammetrie (Bildmessung) werden fotografische Aufnahmen zu Vermessungszwecken verwendet. Die Bilder werden zu Bildverbänden zusammengefasst, diese werden orientiert und in ein einheitliches Koordinatensystem überführt. So lassen sich aus Luftbildaufnahmen thematische Karten, Stadtmodelle oder Digitale Geländemodelle (DGM) erstellen und fortführen.
Mittels terrestrischer Aufnahmen können Bauwerke vermessen werden.


Anwendungsbeispiele:

Bestandsdokumentation

Die Photogrammetrie eignet sich hervorragend zur Karten- und Planherstellung. Ob Stadtgrundkarte, Dokumentation von Straßenbauprojekten, Kartenwerke für die Schifffahrt, Erfassung von Emissionsquellen bei Fabrikanlagen, Aufbau eines Baum- und Grünflächenkatasters - alle vom Kunden gewünschten und im Luftbild sichtbaren Details können zügig erfasst und als CAD- oder GIS-Daten abgelegt werden.
Im Rahmen eines anschließenden Feldvergleichs können eine Überprüfung der Bestandsdaten vor Ort und gegebenenfalls Korrekturen und Ergänzungen erfolgen.

Bestandsplan
Straßen-Bestandsplan als CAD-Datensatz.

Versiegelte Flächen / Abwassergebührensplitting

Die jüngste Gesetzgebung schreibt den Städten und Kommunen die Einführung der gesplitteten Abwassergebühren vor. Bemessungsgrundlage ist dabei die versiegelte Grundstücksfläche.

Die versiegelten Flächen können am wirtschaftlichsten photogrammetrisch aus einer möglichst aktuellen Befliegung gemessen werden. Dabei wird zwischen versiegelt, teilversiegelt und unversiegelt in verschiedenen Abstufungen unterschieden. Im Ergebnis werden die gemessenen Flächen den Daten des ALB / ALK zugeordnet und grundstücksbezogen ausgewertet.

Versiegelungsflächen
Darstellung versiegelter Flächen in einem Geoinformationssystem (GIS).

Digitale Geländemodelle (DGM)

Da die Luftbildauswertung stets stereoskopisch - also in 3D - erfolgt, ist die Erfassung von Höheninformationen möglich. Neben einem regelmäßigen Raster aus Höhenpunkten sollten Linieninformationen (Bruchkanten, Geripplinien) nicht fehlen, um ein hochwertiges DGM zu erhalten.
Mit Hilfe eines DGMs lassen sich Höhenlinien und Schummerungen generieren, die als wertvolle Ergänzung zu Bestandsplänen dienen. Außerdem können beliebige Profilschnitte erzeugt oder Hangneigungen dargestellt werden.
DGM-Daten eignen sich zudem zur Weiterverarbeitung durch den Kunden. Zu solchen spezifischen Aufgaben zählen z.B. Hydrodynamische Modelle zur Abbildung von Hochwasserabläufen.

Für die Gewinnung von digitalen Geländemodellen kommen heutzutage oft automatische Bildkorrelationsverfahren aus Drohnen-Befliegungen zum Einsatz. Weshalb flugzeuggetragene photogrammetrische Messkammern meist die bessere Wahl sind, erfahren Sie -> hier.

DGM
Gerenderte Schrägansicht eines Digitalen Geländemodells der Mosel, mit
Gebäuden als 'Klötzchenmodell'.

Deponievermessung

Im Bereich von Deponien (Müll-, Erddeponien, auch andere Arten von Lagerstätten für Schüttgüter) wird besonderes Augenmerk auf die möglichst genaue Erfassung der Form der Geländeoberfläche gelegt. Über das anschließend erzeugte Digitale Geländemodell kann eine rechnerische Volumenermittlung durchgeführt werden; als Ergebnisse liegen dann zum Beispiel Auffüll- oder Gesamtvolumen einer Halde vor. Auch beliebige Profilschnitte durch den Deponiekörper sind möglich.
Der Vorteil der Photogrammetrie ist neben der hohen Genauigkeit der Volumenermittlung vor allem der exakt definierte Aufnahmezeitpunkt, da die eigentliche Befliegung des Objekts nur wenige Minuten Zeit in Anspruch nimmt - das Ergebnis der Luftbildauswertung repräsentiert also genau einen Zeitpunkt.

Deponie - Auf-/Abtragsflächen
CAD-Plan einer Mülldeponie, mit Auf- und Abtragsflächen. Aus der farbigen
Darstellung ist ersichtlich, wo wieviel Material noch aufgebracht werden darf.

3D-Stadtmodell

Ist die möglichst realistische Darstellung bebauter Situationen das Ziel der Luftbildauswertung, ist der Schritt zum 3D-Stadtmodell nicht weit. Bei diesem Produkt liegt der Schwerpunkt der Auswertung auf den Gebäudedächern. Je nach gewünschtem Detailgrad können neben sämtlichen Dachformen auch alle Dachaufbauten digitalisiert werden. Selbst die Kartierung von Brandmauern und anderer Gebäudedetails ist möglich. Werden die so gewonnenen Dachelemente mit senkrechten Mauerflächen versehen, ist das Gebäude komplett und kann mit geeigneter Software realitätsnah visualisiert werden.
geoplana war maßgeblich am Aufbau des 3D-Stadtmodells der Hansestadt Hamburg beteiligt.

3d-Stadtmodell
Gerenderte Schrägansicht eines Gebäudekomplexes. Erfasst wurden auch
Dachteilflächen sowie Dachaufbauten.

Architekturphotogrammetrie

Ein echter Sonderfall der Photogrammetrie ist die Architektur-Photogrammetrie. Hier geht es gezielt um die genaue Kartierung von Gebäudefassaden oder Innenansichten. Durch geschickte Anordnung der Kamera bei der Gewinnung der Messbilder lassen sich selbst verdeckte, nicht direkt sichtbare Fassadenteile mit auswerten.

Architekturphotogrammetrie
Fassade eines historischen Gebäudes, mit Fensterdetails und Ornamenten.

Aerotriangulation

Sollen größere Gebiete bzw. Flächen mittels Luftbildauswertung erfasst werden, so ist eine Aerotriangulation notwendig. Für jedes Bild muss die genaue Lage und Richtung der Aufnahmesituation bekannt sein, die Bilder müssen also vor der Auswertung richtig orientiert werden. Dazu sind Passpunkte mit echtem Koordinatenbezug erforderlich.
Um den Aufwand für die Passpunktsignalisierung und -bestimmung in größeren Gebieten in Grenzen zu halten, können zusammenhängende Bilder zunächst zueinander, später der so geschaffene Bildverband zu den vorhandenen Passpunkten orientiert werden.
Im Rechengang der Aerotriangulation werden alle Orientierungsdaten für alle Bilder ausgeglichen berechnet und stehen anschließend auch für andere Anwendungen, z.B. der Orthophoto-Erstellung zur Verfügung. Dabei setzen wir auf die Software MATCH-AT von Inpho/Trimble.

Aerotriangulation
Flugstreifen aus 5 sich überlappenden Luftbildern, mit Passpunkten (rot) und
Verknüpfungspunkten (grün).

Luftbildauswertung

Wir arbeiten digital mit dem Programm Summit Evolution von DAT/EM Systems International. Diese Software ist kompatibel zu MicroStation (Bentley), Autocad (Autodesk) und ESRI Produkten. Zur grafischen Ausarbeitung der Bildinhalte stehen also alle Funktionen dieser leistungsfähigen Programme zur Verfügung.

Je nach gewünschtem Umfang der Kartierung kann der Auswerter alle sichtbaren topographischen Inhalte der Luftbilder in die CAD-Datei kartieren. Hierbei lassen sich für die Bedürfnisse des Kunden beliebige Schwerpunkte setzen.

Luftbildauswertung
Arbeitsplatz für die Luftbildauswertung: Photogrammetrie-Software
(linker Bildschirm) mit angeschlossener CAD-Software (rechter Bildschirm),
3d-Maus und 3d-Brille.