Luftbildpanoramen - Eine Einführung

Schon lange sind Fotoapparate meine ständigen Begleiter bei fast allen Gelegenheiten im Beruf. Nicht nur weil „ein Bild mehr als tausend Worte“ sagt. Stand der Technik ist es, dass auch Datum, Uhrzeit und Ort im Foto mitgespeichert werden. Somit sind Fotos unentbehrliche optische Notizen meiner Arbeit. Seit Juli 2015 habe ich nun eine Kamera, die auch fliegen kann, landläufig auch Drohne genannt. Damit hat sich nicht nur ein lang gehegter Wunsch erfüllt, auch aus der Vogelperspektive fotografieren zu können. Mittels Programmierung der Drohne können von einem Punkt aus viele Einzelfotos der Umgebung aus verschiedenen Winkeln gemacht werden. Die Einzelfotos können mittels Software zu einem Riesenfoto kombiniert werden. Damit ergibt sich die Möglichkeit, Dinge in einer zusammenhängenden Sicht darzustellen, die früher so nicht möglich war.

Archäologische Erdarbeiten Wanzer Sphärische Projektion
Archäologische Erdbaustelle im Norden von Sachsen-Anhalt

Die zu den Rändern hin verzerrte Sicht ist dem Umstand geschuldet, dass eine „endliche“ Darstellung der eigentlich unendlichen Sicht (bis zum Horizont) auf einem Bildschirm oder auf Papier nicht möglich ist. Je näher die Objekte am Rand liegen, umso kleiner werden sie dargestellt, damit man eben alles auf einmal sehen kann. Die originale Auflösung bleibt nur im Bildzentrum erhalten. Das Panorama kann bis zu einer Größe von ca. 50000x50000 Pixeln generiert werden und eignet sich damit für sehr große Drucke.

Ausschnitt in Originalauflösung

Eine andere Form der unverzerrten aber voll aufgelösten Darstellung der Panoramen basiert auf einer Internetseite. Die Seite kann auch auf einem lokalen Rechner gespeichert sein und muss nicht über das Internet transportiert werden.

Der Betrachter ruft mit einem Browser (Internet Explorer, Firefox, Chrome, Safari, …) eine Website auf (html-Datei) und erhält auf dem Bildschirm eine Sicht, als ob er in der Drohne sitzen würde. Das kann man natürlich in diesem Textbeitrag nicht zeigen, ich muss mich hier auf Screenshots beschränken. Der Server sorgt im Zusammenspiel mit dem Browser dafür, dass immer jene „Häppchen“ ausgeliefert werden, die den gewählten Ausschnitt in der gewählten Größe lückenlos abdecken. Damit kann man sich jede Stelle in der Originalauflösung auf dem Bildschirm ansehen.

Probieren Sie es aus. Die Adresse für das Beispiel-Panorama lautet:

http://panoramen.tib-md.de/160721-wanzer/160721-wanzer.html

Die Anfangssicht sieht ungefähr so aus:

Anfangsbild im Browser

Nach einem Moment beginnt die Ansicht zu rotieren. Das ist als Hinweis gedacht, dass außer der Anfangssicht noch mehr zu sehen ist.

Die Navigation im Panorama ist einfach. Wenn der Cursor im Panorama ist und wie eine Hand aussieht, wird mit dem Mausrad gezoomt und mit gedrückter linker Maustaste der Ausschnitt verschoben. Der Kompass oben links gibt Auskunft über Blickrichtung und -winkel.

Rechts unten ist ein transparentes Steuerkreuz. Darüber lässt sich u.a. die Rotation abschalten. Weitere Funktionen des Steuerkreuzes erklären sich selbst, wenn man mit der Maus über die Schaltflächen fährt.

Links unten ist der Titel vom aktuell sichtbaren Panorama dunkelgrün und von weiteren Panoramen hellgrün hinterlegt. In diesem Beispiel ist ein weiteres Panorama verfügbar. Mit Klick auf den anderen Titel wird auf das entsprechende Panorama überblendet. Es ist möglich, zeitlich aufeinander folgende Panoramen vom identischen Punkt zu fotografieren.

Ist der gewünschte Ausschnitt zu sehen, können mit dem „Snipping Tool“ des Betriebssystems Bildschirmausschnitte für die weitere Verwendung abgespeichert werden. Wenn „Dekorationen“ wie Titel, Kompass usw. unterdrückt werden sollen, benutzt man die Funktionen „Vollbild“ und „Steuerung verstecken“. Welche von den Elementen bei Umschaltung auf „Steuerung verstecken“ verschwinden, bestimme ich bei der Generierung der Panoramen.

Hier einige Ausschnitte aus dem Beispiel:

Der Bildschirm bestimmt maßgeblich die Qualität der Screenshots. Für anspruchsvollere Screenshots benutze ich einen 4k-Schirm mit 3864x2160 Pixeln. Auf einigen der obigen Screenshots ist noch die „Navigationshand“ zu sehen, das kann man natürlich vermeiden. Keines der obigen Bilder entspricht einem der ursprünglichen Originalfotos, diese sind nicht zu erkennen.

Diese Form der Baustellendokumentation hat sich zum festen Bestandteil meiner Arbeit entwickelt. Der Flug ist einfach und bei 100m Höhe dauert er ca. 5 Minuten von Start bis Landung. Die weitere Verarbeitung ist rechen- und programmtechnisch anspruchsvoll, weil mehrere Gigabyte umgeschaufelt, bearbeitet und miteinander verknüpft werden müssen. Als Arbeitspferd benutze ich eine Workstation mit 2 Xeons mit je 6 Kernen und 128 GB Hauptspeicher. Trotz dieser Rechenpower dauert es doch einige Stunden, bis das Ergebnis in Form von einigen Tausend „Panoramahäppchen“ zur Verfügung steht. Diese Dateien müssen dann noch auf einen Server hochgeladen werden oder werden auf Stick oder Speicherkarte ausgeliefert.

Als Drohne benutze ich einen Oktokopter Falcon 8 von Asctec, der eine Systemkamera α7R von Sony trägt. Diese verfügt über einen Vollformatsensor im Kleinbidformat (24x36mm) und löst 36 Megapixel je Foto auf. Das entspricht einer Bodenauflösung von 15mm aus 100m Höhe. Als Objektiv wird ein mittleres Weitwinkel von Zeiss mit 35mm Brennweite benutzt. Damit ist dieses das zurzeit höchstauflösende System, welches unter einem Abfluggewicht von 5kg (2800g) liegt. Die Drohne darf mit der Allgemeinen Aufstiegserlaubnis 100m hoch fliegen und hält sich bei moderatem Wind über 10 Minuten in der Luft, was für die Panoramen mehr als ausreichend ist.

Filmen kann ich mit der Kamera auch, das ist aber nicht mein primäres Ziel.

Nachfolgend einige Links auf Panoramen

Archäologische Fundstelle bei Libehna

http://panoramen.tib-md.de/150925-fs8/150925-fs8.html

Aus der Alten Elbe in Magdeburg, Baufeld der künftigen Pylonbrücke

 http://panoramen.tib-md.de/151002-AlteElbe100m/151002-AlteElbe-100m.html

Das Wasserstraßenkreuz mit Schiffshebewerk, Schleuse Rothensee, Kanalbrücke und Schleuse Hohenwarthe

 http://panoramen.tib-md.de/wsk/wsk.html

Brücke über die Saale bei Bernburg im Zuge der B6n

 http://panoramen.tib-md.de/151112-bw104/151112-bw104.html

Ortsumgehung Halberstadt vor Baubeginn

 http://panoramen.tib-md.de/_160509-ouhbs/160509-ouhbs.html

Park und Schloss Hundisburg

 http://panoramen.tib-md.de/160511-hundisburg/160511-hundisburg.html

Bereich der künftigen Ortsumgehung Brumby

 http://panoramen.tib-md.de/_160519-brumby/160519-brumby.html

Deckeneinbau an der AS Magdeburg Zentrum der A2

 http://panoramen.tib-md.de/_160602-a2mdz/160602-a2mdz.html

Kreisgrabenanlage von Pömmelte bei Zackmünde bei Sonnenaufgang

 http://panoramen.tib-md.de/160622-pömmelte2/160622-pömmelte2.html

Archäologische Erdarbeiten am Umflutdeich mit Ehle und Ehlebrücke

 http://panoramen.tib-md.de/160811-umflut/160811-umflut.html