Wissenswertes über die Photogrammetrie

Was ist Photogrammetrie?

Die Photogrammetrie ist eine Wissenschaft, die sich mit der Erfassung, Verarbeitung, Analyse und Darstellung von räumlichen Informationen mit Hilfe von fotografischen Bildern befasst. Es wird zwischen 2D- (Orthofotos) und 3D-Photogrammetrie unterschieden wird. Beide Techniken, 2D- und 3D-Photogrammetrie, werden je nach Bedarf in der Kartographie, der Landschaftsplanung und für wissenschaftliche Zwecke wie die Dokumentation und Vermessung von Gletschern oder andere Umweltforschungen eingesetzt.

Die Geschichte der Photogrammetrie

Die Geschichte der Photogrammetrie reicht bis ins 19. Jahrhundert zurück, wo die ersten Anfänge der Photogrammetrie in der militärischen Vermessung zu finden sind. Der französische Ingenieur Amin Laussedat entwickelte eine Methode zur Vermessung von Gebäuden und Landschaften mit Hilfe der Fotografie. Er verwendete zwei Fotos, die er aus verschiedenen Positionen aufnahm, und analysierte die Parallelen auf den Fotos, um die räumliche Position zu bestimmen. Im Jahr 1859 konnte Laudessat Vertreter des französischen Militärs davon überzeugen, diese Methode für die Kartierung zu verwenden, und erhielt den Auftrag, eine Karte von einem Gebiet von etwa 200 ha zu erstellen. Dies waren die Anfänge der Photogrammetrie.

Quelle: Wikipedia

2D-Photogrammetrie (Orthophotos)

Die 2D-Photogrammetrie bezieht sich auf die Erstellung von geometrisch korrigierten Luftbildern, die auch als Orthophotos bezeichnet werden und für die Erstellung von topografischen Karten und Geländemodellen verwendet werden. Diese Bilder werden mit einer Kamera aus der Luft in einem Winkel von 90 Grad nach unten aufgenommen.

Hier finden Sie detaillierte Informationen über 2D-Photogrammetrie (Orthophotos)

3D-Photogrammetrie

3D-Photogrammetrie bezeichnet die Erstellung von 3D-Modellen von Objekten, Gebäuden oder Landschaften anhand von Fotos, die aus verschiedenen Winkeln aufgenommen wurden. Die Fotos müssen in einem entsprechenden Umfang aufgenommen werden. So können hochgenaue Geländemodelle oder Stadtmodelle in 3D erstellt werden. Drohnen erweisen sich hier als ein äußerst nützliches Werkzeug für die Photogrammetrie. Die Qualität und Anzahl der Fotos sind entscheidend für das Ergebnis des 3D-Modells. Diese Fotos, manchmal mehrere Hundert oder sogar Tausende von Fotos, werden mit Hilfe von Photogrammetrie-Software und sehr hoher Rechenleistung zu einem 3D-Modell generiert.

Wie werden die Bilder für die 3D-Photogrammetrie erstellt?

Um die besten Ergebnisse zu erzielen, sollten sich die Bilder zu 60-70 % überlappen, um genaue Ergebnisse zu erhalten. Im Gegensatz zur 2D-Photogrammetrie, bei der überlappende Bilder in einem Winkel von 90 Grad nach unten aufgenommen werden, erfordert die 3D-Photogrammetrie zusätzliche Bilder aus verschiedenen Winkeln und Höhen. Hier sind einige Richtlinien, die jedoch je nach Objekt oder Anforderung angepasst werden können:

• Aus einer Höhe von ca. 50-60 Metern überlappende Fotos in einem Winkel von 90 Grad nach unten

• Umkreisen Sie das Objekt aus einer etwas geringeren Höhe und machen Sie überlappende Fotos in einem Winkel von ca. 30 Grad.

• Umkreisen Sie das Objekt etwa auf halber Höhe und machen Sie überlappende Fotos in einem Winkel von etwa 45 Grad.

• Umkreisen Sie das Objekt in geringer Höhe und machen Sie überlappende Fotos in einem Winkel von etwa 70 Grad.

Anwendungen der Photogrammetrie

Die Photogrammetrie wird in vielen Bereichen der Industrie, Forschung, Inspektion oder Vermessung eingesetzt. Mit Drohnen können heute sehr schwer zugängliche Gebiete oder gefährliche Stellen schnell und genau dokumentiert und für verschiedene Anwendungen genutzt werden. Der Vorteil von Drohnen ist, dass sie im Vergleich zu herkömmlichen Methoden mit Hubschraubern oder Flugzeugen kostengünstig, schnell und genau eingesetzt werden können. Zu beachten ist auch, dass sich bei einer solchen Vermessung vom Boden aus, die in gefährlichen Gebieten wie Steilhängen, Gletschern, etc. stattfindet, kein Mensch in Gefahr begeben muss, um Daten zu sammeln.

Photogrammetrie in der Archäologie

In der Archäologie wird die Photogrammetrie in verschiedenen Bereichen eingesetzt, hier sind einige Beispiele.

• Mit der Luftbildarchäologie können hochauflösende 3D-Modelle erstellt werden, um Ausgrabungen vorzubereiten und die Ergebnisse Schritt für Schritt zu dokumentieren.

• Dokumentation von Ausgrabungen oder Stätten, um 3D-Modelle zu erstellen und diese für die Analyse zu nutzen.

• Eine weitere Art der Photogrammetrie ist die Nahbereichsphotogrammetrie, die häufig zur Dokumentation archäologischer Artefakte eingesetzt wird.

• Dokumentation von archäologischen Denkmälern oder archäologischen Stätten

Photogrammetrie in der Geologie

In der Geologie wird die Photogrammetrie häufig zur Erfassung, Dokumentation und Analyse von geologischen Phänomenen und Strukturen eingesetzt. Auch Drohnen werden bereits zunehmend in der Geologie eingesetzt, um Daten aus der Luft zu sammeln und photogrammetrisch zu verarbeiten. Einige Beispiele für ihren Einsatz in der Geologie sind:

• Geländemodellierung zur Erstellung hochauflösender digitaler Geländemodelle zur Analyse und besseren Interpretation geologischer Phänomene und Strukturen.

• Vermessung und Dokumentation von Erdrutschen und Erosion sowie zur Messung und Interpretation von Veränderungen im Laufe der Zeit

• Vermessung und Dokumentation vulkanischer Strukturen zur Erkennung und Analyse von Lavaströmen und Kratern.

• Erfassen und Dokumentieren von Verwerfungen und Verwerfungslinien in Gesteinsformationen zur Analyse.

• Dokumentieren und Analysieren von Gletscherbewegungen und Gletscherschmelze

• Erfassen von Oberflächenveränderungen in Bergbaugebieten, Tagebau und anderen geologischen Ereignissen, um diese von Zeit zu Zeit zu analysieren und Veränderungen zu dokumentieren

Photogrammetrie in der Forstwirtschaft

In der Forstwirtschaft wird die Photogrammetrie zur Erstellung von Vermessungsdaten oder topographischen Karten verwendet, um Veränderungen im Wald zu beobachten und zu analysieren. Sie kann auch dazu verwendet werden, die Anzahl der Bäume und die Höhe der Bäume in einem bestimmten Gebiet zu erfassen. Diese Informationen können für Entscheidungen über die Waldbewirtschaftung, die Holznutzung oder den Umweltschutz herangezogen werden.

Photogrammetrie in der Stadtplanung

In der Stadtplanung wird die Photogrammetrie hauptsächlich zur Erfassung und Analyse von geografischen Daten eingesetzt. Mit Drohnen gesammelte Daten und die entsprechende Photogrammetrie-Software werden zur Erstellung digitaler Geländemodelle, orthografischer Luftbilder (Orthofotos) und 3D-Stadtmodelle eingesetzt. Diese gesammelten Daten können dann zur Unterstützung von Stadtplanungsprojekten verwendet werden. Im Folgenden werden nur einige Beispiele für den Einsatz der Photogrammetrie in der Stadtplanung genannt:

• Analyse und Bewertung der Flächennutzung

• Erstellung von Flächennutzungsplänen

• Überwachung von Bauprojekten

• Erstellung von Simulationsmodellen

Die Photogrammetrie, insbesondere in Verbindung mit dem Einsatz von Drohnen, ermöglicht es Stadtplanern und Ingenieuren, auf einfache und schnelle Weise Daten zu sammeln und zu analysieren, was die Stadtplanung und die Entwicklung von Infrastrukturprojekten heutzutage wesentlich einfacher und effizienter macht.

Photogrammetrie in der Energiebranche

Drohnen ermöglichen es heute, mit verschiedenen Sensoren wie Wärmebildkameras oder hochauflösenden Kameras mit optischem Zoom aussagekräftige Informationen zu sammeln. In der Energiewirtschaft können beispielsweise eine große Anzahl von Wärmebildern und gleichzeitig hochauflösende RGB-Bilder für die Photogrammetrie verwendet werden, um anschließend orthophotographische Wärmebilder und gleichzeitig ein Orthophoto für die normale Sichtprüfung zu erstellen. Radiometrische Wärmebilder können auch zur Erstellung von Karten verwendet werden, auf denen die Temperaturdaten mit Pixelgenauigkeit abgelesen werden können. Bei großen Anlagen kann dies sehr hilfreich sein, um einen schnellen Überblick über die Anlage zu erhalten. So können Umspannwerke, Photovoltaikanlagen, Kraftwerke und vieles mehr dokumentiert und inspiziert werden, um Störungen vorzubeugen oder Mängel zu erkennen.

Die Photogrammetrie mit Drohnen kann in der Energiewirtschaft auch zur Erstellung von topographischen Karten genutzt werden, die als Grundlage für den Bau von Anlagen dienen können. Eine weitere Anwendung der Photogrammetrie in der Energiewirtschaft wäre die Überwachung und Dokumentation der Vegetation in der Nähe von Stromleitungen, Windkraftanlagen, Umspannwerken usw.

Die Zukunft und weiterentwicklung der Photogrammetrie

Aufgrund der rasanten Entwicklung der künstlichen Intelligenz (KI) und der rasanten Entwicklung von Drohnen und Sensoren wie extrem hochauflösenden RGB-Kameras, Infrarot-Thermografie, LiDAR und Radar wird die Photogrammetrie in immer mehr Bereichen zum Einsatz kommen. Hier nur einige Bereiche, in denen wir in Zukunft eine Weiterentwicklung der Photogrammetrie erwarten:

• Mit der zunehmenden Verfügbarkeit von künstlicher Intelligenz (KI) und maschinellem Lernen wird die Photogrammetrie stärker automatisiert werden, was eine schnellere und genauere Verarbeitung der Daten ermöglicht.

• Zunehmend hochauflösende Kameras und andere Sensoren wie Infrarot-Wärmebildkameras oder LiDAR sowie verbesserte Verarbeitungstechnologien werden die Genauigkeit der Photogrammetrie erhöhen.

• Durch Forschungsprojekte und kreative Köpfe werden wir immer neue Anwendungsgebiete der Photogrammetrie in Verbindung mit Drohnen erforschen und in vielen Bereichen effizient einsetzen. Sei es im Bereich der Industrie, im Energiesektor oder zum Schutz unseres Planeten und des Klimas.

• Durch die zunehmende Verfügbarkeit von Drohnen mit hochauflösenden Kameras oder Satelliten werden in Zukunft immer mehr Daten gesammelt und ausgewertet, um große Flächen schneller und kostengünstiger zu erfassen und zu planen.

• Die Fusion von Daten, die von verschiedenen Sensoren wie LiDAR, Radar, Infrarot-Wärmekameras und RGB-Bildern erfasst werden, wird eine umfassende und präzise Datenerfassung ermöglichen.

Alles in allem wird die Photogrammetrie in Zukunft automatisierter, präziser und flexibler werden und sich auf viele weitere Bereiche in der Klima- und Umweltforschung, der Industrie und der Energiewirtschaft ausbreiten.

Fazit zur Photogrammetrie

Die Photogrammetrie ist eine leistungsstarke Methode der räumlichen Datenerfassung, die auf der Verwendung von Fotografien beruht. In Kombination mit der Drohnentechnologie kann diese Methode auf eine völlig neue Ebene gehoben werden und eine unvorstellbare Anzahl von Anwendungen ermöglichen. Viele dieser Bereiche müssen erst noch erforscht oder gar entdeckt werden, aber in anderen Bereichen wie der Industrie, der Energieerzeugung, der Stadtplanung, der Gletscherüberwachung, der Forstwirtschaft und vielem mehr kann diese Methode bereits erfolgreich und äußerst effizient eingesetzt werden.

Der Einsatz der Photogrammetrie ermöglicht es Unternehmen, äußerst präzise und vor allem aktuelle Daten von Projekten, Inspektionen oder Infrastrukturen zu erhalten. In Kombination mit Infrarot-Thermografie (Wärmebildkameras) oder LiDAR wird eine umfassende und präzise Datenerfassung ermöglicht. All dies kann genutzt werden, um die Effizienz von Wartungs- und Inspektionsplänen zu erhöhen, aber auch um die Sicherheit von Menschen zu gewährleisten, z. B. bei Brückeninspektionen, nach Umweltkatastrophen usw. In Zukunft wird die Photogrammetrie dank der Verfügbarkeit von künstlicher Intelligenz, immer leistungsfähigeren Sensoren an Drohnen und kreativen Köpfen weiter entwickelt und eingesetzt werden.

Fragen und Antworten zur Photogrammetrie

• Wie funktioniert die Photogrammetrie?

  Von einem bestimmten Gebiet oder Objekt werden überlappende Fotos aufgenommen, die mit einer speziellen Software zu einem 2D-Orthofoto oder einem 3D-Modell verarbeitet werden. Mit Hilfe der Photogrammetrie ist es möglich, räumliche Informationen wie Abstände, Winkel oder Volumen zu erhalten.

• Wie kann die Photogrammetrie eingesetzt werden?

  Photogrammetrie kann eingesetzt werden, um topographische Karten zu erstellen, Objekte, Gebäude oder Anlagen zu vermessen, Umwelt- oder Klimaveränderungen zu überwachen und zu dokumentieren, 3D-Modelle von Städten oder Landschaften zu erstellen, für Inspektionen im Energiesektor und vieles mehr. Überall dort, wo Sie Daten über ein bestimmtes Objekt oder Terrain für industrielle Zwecke, Geologie, Archäologie oder Umwelt- und Klimaforschung digital darstellen wollen und präzise Daten benötigen.

• Was ist der Unterschied zwischen der Photogrammetrie und anderen Vermessungsverfahren?

  Bei der Photogrammetrie werden Fotos als Datenquelle verwendet, während bei anderen Vermessungsmethoden GPS oder Totalstationen zur Erstellung von Plänen oder Vermessungen eingesetzt werden.

• Welche Ausrüstung wird für Photogrammetrie benötigt?

  Für die gängigsten Anwendungen der Photogrammetrie bei Vermessungen oder Inspektionen werden eine Kamera, eine Drohne oder ein Flugzeug, ein sehr leistungsfähiger Computer und Software benötigt. Es gibt jedoch auch viele andere Arten der Photogrammetrie für die Darstellung kleiner Objekte oder den Einsatz von Satelliten für größere Gebiete.

• Was sind die Vorteile der Drohnenphotogrammetrie?

  Drohnen ermöglichen die Erfassung aktueller Daten und sind sehr kosteneffizient im Einsatz. Mit der Drohnenphotogrammetrie können Gebäude, Anlagen, Infrastruktur und Landschaft digital abgebildet werden und genaue und aktuelle Daten für Vermessung, Inspektion und viele andere Anwendungen liefern.

• Wie werden die erstellten Daten mit Photogrammetrie verarbeitet?

  Die erfassten Photogrammetriedaten werden in der Regel mit spezieller Software und leistungsstarken Computern verarbeitet. Die Fotos werden zusammengeführt und in ein 2D- oder 3D-Modell extrahiert, das räumliche Informationen enthält.

• Was sind die Anwendungsbereiche der Photogrammetrie in der Energiewirtschaft?

  In der Energiebranche wird die Photogrammetrie zur Vermessung von Anlagen und Infrastrukturen sowie zur Erstellung von Wartungs- und Inspektionsplänen eingesetzt, um potenzielle Probleme frühzeitig zu erkennen. Bei großen Solar- oder Photovoltaikparks können Infrarot-Wärmebildkameras eingesetzt werden, um orthophotographische 2D-Modelle mit präzisen Temperaturdaten zu erstellen und defekte Photovoltaikmodule zu erkennen.

• Was sind die zukünftigen Trends in der Photogrammetrie?

  Dank zunehmend verfügbarer künstlicher Intelligenz, leistungsfähigerer Kameras und Sensoren an Drohnen werden immer mehr Daten schneller, präziser und umfassender erfasst und ausgewertet. Gerade in der Umwelt- und Klimaforschung kann diese Technologie helfen, unseren Planeten zu schützen. Viele Anwendungsbereiche werden erst durch kreatives Denken entdeckt und erforscht werden.