Wie erstellt man Digitale Höhenmodelle?

Die drei wichtigsten Techniken zur Erstellung digitaler Höhendaten:

• Luftbildphotogrammetrie
• Laser-Scan-Befliegungen
• Radar-Bilder aus dem Weltraum (SRTM)

Höhenwerte aus Luftbildphotogrammetrie

In den 70er-Jahren war die sogenannte Luftbildphotogrammetrie das gängigste Verfahren zur Erstellung von digitalen Höhendatensätzen. Bei diesem Verfahren sind mehrere Schritte zu vollziehen:

1. Aufnahme von sich überlappenden Orthofotos
2. Bestimmung der x-y-Koordinaten von sich entsprechenden Punkten auf den verschiedenen Aufnahmen 
3. Bildstrahlen rekonstruieren
4. Berechnung der z-Koordinate mit mathematischen Methoden

Luftbildaufnahmen

Damit alle Geländepunkte auf mindestens zwei Bildern vorhanden sind, wird ein Überdeckungsgrad von mindestens 60% gewählt. Bei jeder Aufnahme wird die genaue Position der Kamera aufgezeichnet, um zusammen mit den x-y-Koordinaten der Bildpunkte später die Bildstrahlen rekonstruieren zu können.

Quelle: IfP, Uni Stuttgart

Bestimmung der Koordinaten von sich entsprechenden Punkten

Auf den Orthofotos wird zunächst nach sich entsprechenden Punkten gesucht und deren x-y-Koordinaten auf den jeweiligen Fotos bestimmt.

Quelle: IfP, Uni Stuttgart

Rekonstruktion der Bildstrahlen

Die Rekonstruktion der Bildstrahlen geschieht mithilfe mathematischer Methoden, die hier nicht weiter thematisiert werden. Wen's interessiert, der kann sich ja mal kundig machen, man kann so etwas sogar studieren , z.B. an der Uni Stuttgart am Institut für Photogrammetrie. 

Quelle: Ifp, Uni Stuttgart

Höhenwerte durch Laser-Scan-Befliegungen

Brandaktuell ist das Verfahren der Laserentfernungsmessung. Das Landesvermessungsamt Baden-Württemberg etwa ist gerade dabei, das bestehende Höhenmodell, das in einer Rasterauflösung von 50 m x 50 m vorliegt, durch ein neues, genauer aufgelöstes Höhenmodell zu ersetzen. Dabei kommt genau dieses Verfahren zum Einsatz. Das Prinzip der Laserentfernungsmessung ist schnell erklärt.

Prinzip der Laserentfernungsmessung

• Ein Laserstrahl wird ausgesendet, das Echo wird vom Sensor registriert, dabei wird die vergangene Zeit gemessen.
• Es gilt: Je schneller das Echo den Sensor erreicht, desto näher muss der reflektierende Punkt am Flugzeug liegen - ergo: desto höher muss der Geländepunkt bzw. das darauf befindliche Objekt liegen.
• Bei bekannter Orientierung (Position und Neigung) des Lasers kann somit jeder Objektpunkt dreidimensional bestimmt werden.

Quelle: IfP, Uni Stuttgart

Höhenwerte aus Radarbildern

Vielleicht noch in Erinnerung? Im Februar des Jahres 2000 fast täglich in den TV-Nachrichten zu beobachten: Ein sich öffnendes Shuttle, aus dem ein ca. 60 m langer Mast ausfuhr ... 

Quelle: DLR

Am Ende dieses Mastes war eine Radar-Empfangsantenne angebracht. Wozu das ganze? 

• Das Shuttle sendet Radarimpulse aus
• In der Ladebucht des Shuttles und am Ende des Mastes befinden sich Empfangsantennen; beide empfangen die Radarechos, die von der Erde in den Weltraum zurückgestrahlt werden. Die so empfangen Bilder sind aber nicht identisch, sondern unterscheiden sich geringfügig.

Quelle: DLR

• Über komplizierte mathematische Verfahren werden aus den Differenzen der beiden empfangenen Bilder die Höhenwerte berechnet. Wer sich hier schlau machen will, der sollte sich um den Begriff der Interferommetrie kümmern.

Quelle: DLR