Aktuelles Leistungsvermögen flugzeuggestützter digitaler Kamerasysteme PG ATKIS -DOP

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1 Aktuelles Leistungsvermögen flugzeuggestützter digitaler Kamerasysteme PG ATKIS -DOP

2 Aktuelles Leistungsvermögen flugzeuggestützter Zeitliche Entwicklung der digitalen Sensoren ADS40 UCD UCX DMCII SH51 DMC ADS40 SH52 UCXp

3 Aktuelles Leistungsvermögen flugzeuggestützter Digitaler Bildflug < > Analoger Bildflug Vorteile Digitaler Bildflug Nachteile Keine Filmkosten (Material, Entwicklung) Kein Scanaufwand Viel Speicherplatz notwendig Höhere Bildanzahl Innere Orientierung vorhanden Höhere Überlappung ohne Mehrkosten (L) Höhere radiometrische Auflösung (>12 bit) Kein Filmkorn Hoher Aufwand für Postprocessing 12bit nicht bearbeitbar > Postprocessing Bilder wirken künstlich Infrarot als Nebenprodukt Optimiert auf digitale Prozesse

4 Filmkorn Rauschen

5 Postprocessing Postprocessing-Schritte Level-00: Einzelbilder jedes Sensors Level-0: Level-1: Level-2: Level-3 Geprüfte Einzelbilder Radiometrische Korrektur der Einzelbilder Stitchen der Einzelbilder (PAN) Geometrische Korrektur entsprechend Kalibrationsdatei Matchen der Farbbilder auf PAN-Bild (5 Kanäle mit 16bit) Pan-Sharpening der Farbbilder Ablage in 8- / 16-bit Quelle: Intergraph

6 PAN-Sharpening Verbesserung der räumlichen Auflösung von multispektralen Bildern Quelle: FE-Lexikon Kombination der niedrig aufgelösten multispektralen Bilder und eines höher aufgelösten panchromatischen Bildes.

7 4-Kanalsysteme (RGBI) Ergebnis nach Pan-Sharpening: hochaufgelöstes digitales Luftbild mit 4 Farbkanälen PAN R-G-B NIR-R-G (CIR)

8 4-Kanalsysteme (RGBI) Verschiedenste Farbkanalkombinationen bieten individuelle Klassifikations-/Interpretationsmöglichkeiten Naturrasen oder Kunstrasen??? Rot-Grün-Blau NIR-Rot-Grün Grün-Blau-NIR NIR-NIR-Rot

9 Farbtiefe 16bit Farbtiefe bestimmt die Differenzierung aller Helligkeits- und Farbwerte Farbtiefe 8bit / Kanal 2 24 = bit/Kanal 2 48 = Quelle: Wikipedia, Farbtiefe

10 Aktuelles Leistungsvermögen flugzeuggestützter Flächensensoren < > Zeilensensoren Flächensensor + direkter Ersatz des Analog. Bildkonzeptes + konventionelles Bildformat AT, Standardapplikationen + Stabile innere Geometrie Zeilensensor + Senkrechtaufnahme in Flugrichtung + Streifen ohne Schnittkanten + kein PAN-Sharpening + hohe Bodenauflösung möglich - Hohe Abhängigkeit von GPS/INS - Hohe Anzahl von Bildern - Keine FMC - Begrenzung in der Bodenauflösung - Hohe Postprocessing-Zeiten

11 Großformatige Flächensensoren: DMC-Serie DMC-Serie I 4x PAN 1x Rot 1x Grün 1x Blau 1x NIR 105 MPixel DMC Quelle: Przybilla, Bochum DMC-Serie II 1x PAN 1x Rot 1x Grün 1x Blau 1x NIR DMCII-140,-230, MPixel

12 Großformatige Flächensensoren: UltraCam-Serie Vexcel-Serie 9x PAN 1x Rot 1x Grün 1x Blau 1x NIR Quelle: Przybilla, Bochum Verbesserte CCD 85 MPixel 195 MPixel

13 Aktuelles Leistungsvermögen flugzeuggestützter Kameraspezifische Kenngrößen - Flächensensoren DMC DMCII DMCII DMCII UCD UCX UCXp Pixel across track Pixel along track Pixelgröße [μm] 12 7,2 5,6 5,6 9 7,2 6 Focal length [mm] ,4 100,5 100,5 GSD@500m [cm] 5,0 3,9 3,0 2,5 4,4 3,6 2,9 B/H (bei L60%) 0,31 0,35 0,35 0,29 0,27 0,27 0,27 Anzahl Sensoren PAN/Color-Verhältnis 1:3,5 1:2 1:2,6 1:3,2 1:2,8 1:3 1:3 Bildwiederholungsrate [sec] 2,0 2,0 1,7 1,7 1,35 1,35 1,35 Farbtiefe [bit] >12 >12 >12

14 Aufnahmebereiche digitaler Flächensensoren (Vergleich mit Bodenauflösung GSD 20cm)

15 Großformatige Zeilensensoren: ADS-Serie Gestaggerte Zeilen: Verbesserte Geometrie undradiometrie Flugrichtung Quelle: Przybilla, Bochum

16 Großformatige Zeilensensoren: ADS-Serie ADS40 7 linear, parallel an-geordnete CCD-Sensoren ( Pixel, 6,5 μm): -3x PAN (gestaggert) -3x Farb-CCD-Reihen (RGB) -1x Infrarot 8 bzw. 12 CCD-Zeilen ( Pixel, 6,5 μm): -2x PAN -1 Paar PAN gestaggert -8x spektrale CCD-Reihen (RGBI) Gleiche Bodenauflösung in allen Spektralbereichen ADS80

17 Aktuelles Leistungsvermögen flugzeuggestützter Bodenpixelgröße und erreichbare Kartenmaßstäbe GSD 5 cm 10 cm 25 cm 50 cm 1 m 2,5 m Kartenmaßstab 1:500 1: : : : : : : Beispielbild der DMCII-230 Quelle: ASTEC GmbH 1: :10 1:500 1:

18 Aktuelles Leistungsvermögen flugzeuggestützter VisionMap A³ Weitere digitale Sensoren* Quattro-DigiCAM JAS150 (IGI) (Jenoptic) AIC-4 (Trimble) * Kein Anspruch auf Vollständigkeit -RGB (Bayer) -Brennw. 300mm -Rotieren. Kamera -160 Mio Pixel/s -bis 227 MPixel (skalierbar) -RGB oder CIR (Bayer) -GSD 6,5 cm bei Flughöhe 1000m -Zeilensensor -9 CCD-Sensoren -5 differentielle PAN-Winkel - Zusätzlich RGBI -Bis 210 MPixel -RGB oder CIR (Bayer)

19 DGPF-Test zur Evaluierung digitaler Luftbildkameras unabhängige und objektive Evaluierung großformatiger Luftbildkameras Schwerpunkte Geometrische Genauigkeit und Auflösung Radiometrische Genauigkeit Automatische DOM Generierung Stereoplotting Herausarbeiten von sensorspezifischen Qualitätsmerkmalen Befliegung Testfeld Vaihingen/Enz Vergleich mit RMK-Bildern, ALS50-Daten, PP-Feld Quelle: Cramer, Stuttgart

20 DGPF-Test zur Evaluierung digitaler Luftbildkameras Geometrische Genauigkeit und Auflösung Manuelle Messungen von ca. 200 signalisierten Passpunkten; Quelle: K. Jacobsen (IPI Hannover)

21 DGPF-Test zur Evaluierung digitaler Luftbildkameras Geometrische Genauigkeit und Auflösung Bündelblockausgleichung (verschiedene Strategien) Quelle: K. Jacobsen (IPI Hannover) schlechtere Bildqualität mit RMK-TOP Blockausgleichung mit Subpixelgenauigkeit Zeilensensoren erreichen beste Ergebnisse Für Modellauswertung sollte Selbstkalibrierung durchgeführt und systematische Bildfehler bestimmt werden.

22 DGPF-Test zur Evaluierung digitaler Luftbildkameras Automatische DOM-Generierung Gute Bildqualität vorteilhaft hohe Genauigkeit und Zuverlässigkeit bei automatischen Punktmessungen Automatisches Matchen von orientierten Luftbildpaaren (Bildkorrelation) Quelle: Haala (Uni Stuttgart) Erhebliche Qualitätssteigerung der bildbasierten 3D Datenerfassung durch Mehrbildzuordnung und Digitale Luftbildkameras (im Bereich von ALS-Daten DOM)

23 DGPF-Test zur Evaluierung digitaler Luftbildkameras Automatische DOM-Generierung Verfahren: Semi Global Matching (DLR, Dr. Hirschmüller) Hohe Längs- und Querüberdeckung erforderlich Quelle. Dr. Hirschmüller, DLR

24 Potential der digitalen Bilder >> Bildkorrelation Bildkorrelation auf Basis orientierter Luftbildpaare pixelbasiertes Matching (eate, ERDAS) Hohe Überdeckung vorteilhaft Bsp. Schwerin (GSD10cm, L70, Q60) = 65 Pkt/m²

25 DGPF-Test zur Evaluierung digitaler Luftbildkameras Stereoplotting Vergleich der photogrammetrischen Stereoauswerteergebnisse verschiedener Kamerasysteme Genauigkeit in Lage < 1 Pixel, in Höhe ca. 1,5 Pixel Wahl des Kameratyps sekundär, Hauptfaktor für Genauigkeit sind die Witterungsbedingungen Quelle: Spreckels, Deutsche Steinkohle AG

26 BB BE BW BY HB HE HH MV NI NW RP SH Einführung des Digitalen Bildfluges in den deutschen Landesvermessungsverwaltungen SL SN ST TH

27 Anzahl der Luftbilder aus Digitalbefliegung digitale Luftbilder RGBI CIR RGB PAN BB BE BW BY HB HE HH MV NI NW RP SH SL SN ST TH

28 Anzahl der Luftbilder aus Digitalbefliegung PAN RGB CIR RGBI Speicherbedarf (GSD 20cm, 16-bit-Farbtiefe): PAN-Bilder 170 MB / Bild 71 TB RGB-Bilder 510 MB / Bild 146 TB CIR-Bilder 510 MB / Bild 91 TB RGBI-Bilder 680 MB / Bild 167 TB 475 TB

29 Orientierte Luftbilder turnusmäßige digitale Luftbildbefliegungen der Länder liefern hochauflösende orientierte Luftbilder wirtschaftliche Nutzung stereoskopischer Luftbildauswertungen und präsentationen aufgrund kostengünstiger Hardware Vielfältiger Softwaremarkt für 3D-Technologien + Verwenden der original Luftbilder (keine Generalisierung) + Interpretationsgewinn aufgrund dreidimensionaler Betrachtung + Auswertung mit 2- oder 3-dimensionaler geometrischer Genauigkeit + Längsüberdeckung liefert mehrere Sichtweisen auf Objekt

30 Aktuelles Leistungsvermögen flugzeuggestützter Hinweis auf DOP-D Viewer Viewer (Digitalen Orthophotos (DOP) mit Bodenauflösung von 40 cm) Überlagerung mit Informationen aus dem Basis-Landschaftsmodell (ATKIS) Adress-Suche Nutzungsrecht an den Daten ausschließlich zur visuellen Betrachtung

31 Langzeitarchivierung von Luftbilddatenbeständen eine kulturelle Herausforderung an die Landesvermessungsverwaltungen Vielen Dank für die Aufmerksamkeit! Kontakt: Amt für Geoinformation, Vermessungs- und Katasterwesen M-V Lübecker Str Schwerin Tel.: 0385 / sven.baltrusch@laiv-mv.de