Luftbildfotografie

Die Luftbildfotografie (auch Luftfotografie oder Aerofotografie, engl. aerial photography) ist ein Teilgebiet der Photogrammetrie, welches sich mit der Aufhahme von Meßbildern aus der Luft und mit ihrer Auswertung befaßt.
Mit veränderter Aufnahmetechnik wird auch die Bildgewinnung aus dem Weltraum dazu gerechnet.

Entwicklung und Geschichte

Aufnahme von Arnstadt, 1910

Erste Luftbilder machte der französische Fotograf Nadar 1858 von einem Fesselballon aus. 1915 wurde die ersten Reihenmesskammern für Luftbildfotografie konstruiert. Während die Luftbildfotografie von Anfang an im militärischen Bereich Verwendung fand, interessierten sich ab etwa 1920 auch Naturwissenschaftler für die neue Technik.

Die Luftbildfotografie ist heute eine wesentliche Grundlage zur Erstellung von Karten. Hierzu werden Aufnahmen in Lotrichtung verwendet. Ein Pionier der Luftbildfotografie war in den Sechziger Jahren des letzten Jahrhunderts der Schweizer Georg Gerster (Die Welt rettet Abu Simbel). Zu Beginn des 20. Jahrhunderts sind die Luftaufnahmen Mitteldeutschlands von Ernst Wandersleb von Bedeutung. In den vergangenen Jahren populär wurden Luftaufnahmen vor allem durch die großflächige Verfügbarkeit von kostenlosen Kartendaten, etwa durch Google Earth oder Microsoft Windows Live Local.

Befliegung und Auswertung

Entsprechend der vorgesehenen Auswertung von Luftbildern werden die Fluglinien für einen Bildflug in Lage und Höhe genau geplant. Die Befliegung einer Landschaft erfolgt entweder, um Einzelaufnahmen bestimmter Objekte zu machen, oder um systematisch ein größeres Gebiet zu erfassen. In diesem Fall werden meist parallele Streifen mit 30-60%-Überdeckung der Aufnahmen geflogen.

Es wird dabei zwischen Geneigtaufnahmen und Senkrechtaufnahmen unterschieden. Senkrechtaufnahmen werden als Nadiraufnahmen geplant, wobei das einfallende Licht lotrecht in die Kamera gelangt. In der Praxis wird allerdings eine Abweichung von ca. 1−4° erreicht. Bei einer Geneigtaufname von 5−15° Kameraneigung gegenüber dem Lot spricht man von einer Steilaufnahme, bis 60° von einem Schrägbild und bis 90° von einem Flachbild, wobei diese meist den Horizont zeigen. Zur Stereoskopie und für quantitative Auswertungen (Höheneinmessung, Kartierung) werden ausschließlich Senkrechtaufnahmen verwendet.

Die Bilder können als analoge oder digitale Aufnahmen angefertigt werden. Die Auswertung kann analog erfolgen (Einzelbildauswertung oder Stereophotogrammetrie) oder digital mit entsprechender Software. In diesem Fall sind analoge Bilder zuvor mit einem Scanner zu digitalisieren. Damit Luftbilder in einem Geoinformationssystem/GIS verwendet werden können, müssen sie zunächst auf jeden Fall entzerrt werden (Einzelbildentzerrung oder Erstellung eines Orthofotos aus zwei Bildern mit unterschiedlichen Blickwinkel).

Die Vorteile von Luftbildern zu Satellitenaufnahmen liegen nicht nur in der höheren Auflösung (bis zu 3 cm pro Bildpixel je nach Flughöhe), sondern auch darin, dass man meist wolkenfreie Aufnahmen erhält, da die Flugzeuge im Normalfall unter der Wolkendecke fliegen (Ausnahme: hochfliegende Spionageflugzeuge wie die Lockheed U-2) oder genau dann fliegen können, wenn das Wetter geeignet ist, während der Satellit im Normalfall einer festen Umlaufbahn folgt. Die erstellten Aufnahmen sind bei analogen Verfahren erst nach der Landung verfügbar.

Einsatzgebiete

Wichtige Einsatzgebiete der Luftbildfotografie sind:

• Photogrammetrie
• Geographie, Geologie und Kartografie
• Spionage und militärische (Luft- und Gelände-) Aufklärung
• Lokalisierung von Bombenblindgängern durch Auswertung von Kriegsluftbildern
• Ansichtskarten, Prospekte
• Stadtplanung und Landschaftsgestaltung
• Bauplanung
• Werbung und Image-Broschüren, TV-Berichterstattung
• Luftbildarchäologie

Vergleiche: Vom Luftbild zur Karte

Luftbildfotografie mit Flugmodellen und unbemannten Luftfahrzeugen

Deutsche "Maschinengewehrkamera" des Ersten Weltkriegs

Luftaufnahmen können auch von unbemannten Fluggeräten erstellt werden. Um 1910 wurde in Deutschland eine Rakete mit eingebauter Kamera konstruiert, die nach ihren Start einige Luftaufnahmen machen konnte, wobei die Kamera über ein Uhrwerk ausgelöst wurde, welches beim Start der Rakete aktiviert wurde. Für militärische Zwecke werden seit den 1930er Jahren Luftaufnahmen zu Aufklärungszwecken von unbemannten, ferngesteuerten Flugzeugen, den sogenannten Drohnen, durchgeführt. Seit einigen Jahren können diese Drohnen auch von Privatpersonen erworben und eingesetzt werden. Die Technik der Luftbildfotografie von Flugmodellen ist auch für Hobbybastler von großem Interesse: neben der Möglichkeit der Unterbringung einer fernbedienbaren Fotokamera, einer Film- oder Videokamera in einem geeigneten Flugmodell (ferngesteuertes Luftfahrzeug, Fesselballon, Drachen, Modellrakete) gibt es auch die Raketenkamera Astrocam von der Firma Estes.

Die hobbymässige Luftbildfotografie mit Flugmodellen erfordert sich langsam fortbewegende Geräte, die gängigen sind Modellhelikopter, Motorsegler oder Motordrachen. Mit den modernen Kompaktkameras, die kaum mehr als 120 Gramm wiegen (2009) können sowohl Serienaufnahmen als auch Videos aufgenommen werden. Vorzugsweise kommen Kameras mit Weitwinkelobjektiven und sehr kurzen Belichtungszeiten zum Einsatz um unverwackelte Bilder zu erhalten.

Modellhelikopter sind seit den 1980er Jahren erfolgreich im Einsatz bei Fernseh- und Kinoproduktionen. Die Bedienung dieser Modellhelikopter ist allerdings äußerst schwierig. Zum Bedienen der Kamera wird zusätzlich ein sogenannter Kameraoperator eingesetzt.

Kite Aerial Photography oder kurz KAP, ist eine Art der Fotografie, bei der die Zugkraft eines Drachens genutzt wird, um eine Kamera in eine luftige Position zu befördern. Ferngelenkte Luftschiffe und unbemannte Fesselballone werden vielfältig für die Erstellung von Luftbildern als Träger für ferngelenkte Kameraplattformen verwendet. Hier liegen die Vorteile in der Unabhängigkeit von Wind und in der hohen Nutzlast. Als Füllung wird vorwiegend Helium verwendet.

Rechtliches

In Deutschland galt bis 1990 eine Genehmigungspflicht für Luftbildaufnahmen. Nach Artikel 37 des 3. Rechtsbereinigungsgesetzes ist diese Genehmigungspflicht für Luftbildaufnahmen entfallen. Allerdings dürfen nach  § 109g Abs.2 des Strafgesetzbuches auch aus Luftfahrzeugen Wehrmittel sowie militärische Vorgänge, Einrichtungen und Anlagen nicht fotografiert werden.

Nach deutschem Recht ist es außerdem nicht zulässig, mittels Aufnahmen aus Flugzeugen oder Helikoptern in die geschützte Privatsphäre einer Person einzudringen. (BGH, Urteil vom 9. Dezember 2003, AZ: VI ZR 373/02, - Luftbildaufnahmen vom Ferienhaus)

Technisches

Je nach Gelände und Art der geforderten Aufnahmen kommt bei der Luftbildherstellung ein Flächenflugzeug oder ein Hubschrauber zum Einsatz. Aufgrund der vergleichsweise hohen Kosten bei Hubschraubereinsätzen ist deren Einsatz bei Auftragsproduktionen oft lokal beschränkt. Sämtliche deutschen, überregional operierenden Luftbildfirmen arbeiten daher hauptsächlich mit Kleinflugzeugen.

Bilder aus fliegenden Passagiermaschinen sind oft enttäuschend, weil sie oft unscharf werden (Beeinträchtigung des Autofokus durch das Fehlen eines Fixpunktes) beziehungsweise eine andere Stimmung wiedergeben, als die, an die man sich erinnert; das kann mit der Beschichtung der Fenster, mit eventuell vorhandenen Zwischenfenstern oder der im Flugzeug herrschenden Beleuchtung zusammenhängen, deren Spiegelungen oder Farbcharakteristik unbeabsichtigt ins Bild miteingehen kann.

Für exakt scharfe, druck- und vortragsreife Bilder höherer Auflösung, Schärfe und Farbtreue kann der versierte Fotograf auf ein größeres Kameraformat, höherempfindliche Filme, kürzere Verschlusszeiten, adäquate Filter oder gar Bildstabilisatoren (sowohl für Halterung, innerhalb der Kamera als auch in speziellen Objektiven) zurückgreifen. Professionelle Firmen arbeiten mit analogen Kameras der Filmformate 6x6 oder 6x7 cm bis hin zum Filmformat 10x12 cm (~4x5 inch). Erst diese Kameras ermöglichen eine Qualität über die von Amateuren hinaus. In den letzten Jahren kommen auch verstärkt digitale Spiegelreflexkameras (sinnvoll ab 12 Megapixel und Vollformatsensor), aber auch Analogkameras mit digitalen Rückteilen (Auflösung bis ca. 35 Megapixel) zum Einsatz. Für die Kartografie kommen ausschließlich Messbildkameras mit Filmformaten bis zu 23x23 cm zum Einsatz, die in speziell eingerichteten Flugzeugen mit Bodenluke gerade nach unten installiert werden.

Seit einigen Jahren kommen auch digitale Großformatkameras und Mittelformatkameras zum Einsatz. Hiermit werden Bodenauflösungen bis zu 5 cm pro Pixel erreicht. Bei Einsatz von Hubschraubern werden mit Mittelformatkameras auch höhere Bodenauflösungen bis 1 cm möglich.

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