Wie heute Luftaufnahmen entstehen, und wozu sie dienen

In den letzten Jahren hat die Verbreitung von Ortholuftbildern dank Internet stark zugenommen. Mittlerweile kann sich jeder Internetsurfer solche Bilder auf den Bildschirm holen, wie z. B. auf den Webseiten einer Kantonsverwaltung, eines Online-Telefonbuchs oder von Google Maps. Es können jedoch nur wenige Leute sagen, was genau ein Orthofoto ist und wie es zustande kommt. Ein Orthofoto ist nämlich viel mehr als nur eine Luftaufnahme.

Vom Luftbild zur Landeskarte
Um besser zu verstehen, was ein Orthofoto ist und welche Bedeutung es hat, nehmen wir als Beispiel ein gängiges Produkt, nämlich die topografische Karte. Bei einer traditionellen Karte handelt es sich um eine grafisch abstrahierte Interpretation der Realität. Die Darstellungen in der Karte genügen in bestimmten Anwendungsbereichen jedoch vielmals nicht den jeweiligen Anforderungen an Detaillierung und Informationsgehalt. Diese Informationen sind in der Regel in einem Luftbild enthalten. Allerdings haben Luftbilder den Nachteil, dass sie keinen einheitlichen Massstab haben. Mit den modernen Methoden der Fotogrammetrie können die Luftbilder jedoch so umgewandelt werden, dass Verzerrungen, die vor allem auf die Topografie zurückzuführen sind, eliminiert werden. Das so entstandene Bild (Orthofoto) kombiniert auf ideale Weise die Eigenschaften einer Karte mit der reichen Informationsdichte eines Luftbildes.

SWISSIMAGE: ein Orthofotomosaik der ganzen Schweiz

Wo und wie werden Orthofotos eingesetzt?
Orthofotos werden für Analysezwecke in vielfältigen Bereichen eingesetzt, wie z. B. in der Landwirtschaft, in der Archäologie und in der Ökologie. Sie werden auch oft in GIS (Geographische Informationssysteme) integriert, wo verschiedene Themenbereiche wie Stromnetze oder öffentliche Transportmittel über das Orthofoto gelegt und mit diesem zusammen dargestellt werden können. Orthofotos können sich jedoch auch an ein grösseres Publikum richten, z. B. für die Tourismuswerbung, Flugsimulatoren, elektronische Telefonbücher und Online-Viewer wie Google Maps.

Produktion von SWISSIMAGE
Swisstopo, das Bundesamt für Landestopografie, ist für die Produktion und systematische Aktualisierung eines Orthofotomosaiks für die gesamte Schweiz (Swissimage) zuständig. Dieses Amt befindet sich in Wabern in der Nähe von Bern und beschäftigt etwa 300 Mitarbeiter.

Super King Air 350C, eines der zwei Swisstopo-Flugzeugen

Seit 1998 werden jedes Jahr mit zwei Flugzeugen, die in Dübendorf in der Nähe von Zürich stationiert sind, mehrere tausend Luftaufnahmen gemacht. Bis 2004 wurden diese Fotos auf Positivfilm entwickelt. Sie wurden zuerst gescannt und dann mit einer Auflösung von 50 cm (Grösse Pixel am Boden) in Orthofotos umgewandelt. Bei dieser ersten Generation von Orthobildern fand die systematische Aktualisierung der Daten alle sechs Jahre statt.

Digitalkamera Leica ADS80 in einem Flugzeug von Swisstopo

Wie bei den Kleinbildkameras werden heute auch in der Luftbildfotografie analoge Filme mehr und mehr durch digitale Aufnahmesysteme abgelöst. Durch den Erwerb der Digitalkamera ADS40 des Schweizer Herstellers Leica Geosystems begann 2005 bei Swisstopo die Umstellung auf eine nunmehr vollständig digitale Produktion von Swissimage. Dieses Instrument funktioniert vom Prinzip her wie ein Scanner, bei dem die CCD-Zeilensensoren, die mit je 12’000 Pixel das Bild generieren, im rechten Winkel zur Flugrichtung angebracht sind. Bei den entstandenen Bildern handelt es sich um Pixelteppiche und nicht um rechteckige Blöcke. Eine Gruppe aus drei Sensoren erfasst ohne Bayer Filter die RGB-Kanäle (rot, grün, blau), die für die Erstellung des Orthofotos benötigt werden. In der Kamera gibt es noch weitere Sensoren (12 insgesamt), die zusätzliche Kanäle für die 3D-Visualisierung des Geländes und für die Erstellung von Farbinfrarotbildern, die in der Analyse von Vegetationsflächen verwendet werden, erfassen.

Level 1 (alte Generation) und Level 2 (neue Generation)

Alle diese Veränderungen haben zur Herausbildung einer neuen, hochwertigeren Generation von Swissimage (Level 2) geführt. So ist die Auflösung mit 25 cm/Pixel statt 50 cm/Pixel (mit Ausnahme der Alpen) jetzt höher, die ganz hellen und ganz dunklen Bereiche enthalten mehr Informationen, und der allgemeine Kontrast ist besser. Diese neue Bildqualität eröffnet ganz neue Anwendungsmöglichkeiten, die eine hohe Detaillierung erfordern. Nicht nur eine hohe Bildqualität wird heute von den Benutzern gefragt, sondern auch eine hohe Aktualität. Deswegen findet die Aktualisierung von Swissimage seit 2008 alle drei statt sechs Jahre statt. Um diese Spitzenaktualität gewährleisten zu können, ist seit Anfang 2009 noch eine zweite Digitalkamera im Einsatz, die Leica ADS80. Die vollständige Bedeckung der Schweiz mit Swissimage Level 2 ist für 2010 vorgesehen.

Christian Loup, Swisstopo, Wabern

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