Photogrammetrie
Photogrammetrie (seltener auch Fotogrammetrie oder Bildmessung) ist eine Gruppe von Messmethoden und Auswerteverfahren der Fernerkundung, um aus Fotografien und genauen Messbildern eines Objektes seine räumliche Lage oder dreidimensionale Form zu bestimmen. Im Regelfall werden die Bilder mit speziellen Messkameras aufgenommen.
Aufnahme und Auswertung ursprünglich nur fotografischer Messbilder zur Bestimmung von Beschaffenheit, Form und Lage beliebiger Objekte. Die Photogrammetrie erfährt heute eine bedeutende Ausweitung dank neuartiger Bildaufnahmegeräte und der digitalen Bildverarbeitung als Folge der Möglichkeiten von Optoelektronik, Computertechnik und digitalen Massenspeichern. Hauptanwendungsgebiet der Photogrammetrie ist die Geodäsie.
Das Fachgebiet Photogrammetie ist um 1900 aus der Geodäsie hervorgegangen und wird seit etwa zwei Jahrzehnten auch der Fernerkundung (FE, englisch Remote Sensing oder RS) zugeordnet.
Ab 1921 war Heinrich Wild, Wild Heerbrugg aber auch Kern & Co. massgeblich an der Entwicklung beteiligt.
Einen Überblick über das Instrumentarium und und die Entwicklung sehen Sie nachfolgend.
Weiter Unterlagen finden Sie hier Online Shop (also in English)
Aufnahme und Auswertung ursprünglich nur fotografischer Messbilder zur Bestimmung von Beschaffenheit, Form und Lage beliebiger Objekte. Die Photogrammetrie erfährt heute eine bedeutende Ausweitung dank neuartiger Bildaufnahmegeräte und der digitalen Bildverarbeitung als Folge der Möglichkeiten von Optoelektronik, Computertechnik und digitalen Massenspeichern. Hauptanwendungsgebiet der Photogrammetrie ist die Geodäsie.
Das Fachgebiet Photogrammetie ist um 1900 aus der Geodäsie hervorgegangen und wird seit etwa zwei Jahrzehnten auch der Fernerkundung (FE, englisch Remote Sensing oder RS) zugeordnet.
Ab 1921 war Heinrich Wild, Wild Heerbrugg aber auch Kern & Co. massgeblich an der Entwicklung beteiligt.
Einen Überblick über das Instrumentarium und und die Entwicklung sehen Sie nachfolgend.
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Entwicklung der Photogrammetrie in der Schweiz
Einleitung
Will man den ersten Spuren der Bildmessung in der Schweiz nachgehen, ist das Buch " Geschichte der Photogrammetrie in der Schweiz " der beste Ausgangspunkt. Die Geschicke der relativ jungen SGPBF (gegründet am 22. Sept. 1928) und der beiden Herstellerfirmen Kern und Wild Heerbrugg, bzw. Leica sind untrennbar mit einander verbunden. Der vorliegende Bericht hat deshalb zum Ziel übersichtlich aufzuzeigen, welche technologischen Entwicklungsschritte, Marktbedürfnisse und Infrastrukturen zusammenkommen mussten, um die erstaunliche Tatsache zu erklären, warum gerade in der kleinen Schweiz sich ein derartiger Nährboden entwickeln konnte.
Authoren: Peter Fricker, Alain Chapuis, David Hughes, E. Traversari, P. Schreiber, F. Schapira, Überarbeitet und mit weiteren Daten und Bildern ergänzt von J. Dedual
Zusammenfassung
Der Bericht beleuchtet die drei wichtigen Etappen der analogen, analytischen und digitalen Entwicklungsperioden der Bildmessung - terrestrisch und Flugzeug getragen. In erster Linie werden die Produkte der Firmen Kern Aarau und Wild Heerbrugg nach dem Datum ihrer Markteinführung aufgelistet mit ihren wichtigsten Marktdaten [ 2 ]. Ab 1990 sind beide Firmen im Leica Konzern integriert worden. Aus Platzgründen beschränken sich die Autoren was die Bebilderung und die Beschreibung anbetrifft auf diejenigen Momente, wo ein Durchbruch oder eine Weichenstellung erkennbar ist.
Will man den ersten Spuren der Bildmessung in der Schweiz nachgehen, ist das Buch " Geschichte der Photogrammetrie in der Schweiz " der beste Ausgangspunkt. Die Geschicke der relativ jungen SGPBF (gegründet am 22. Sept. 1928) und der beiden Herstellerfirmen Kern und Wild Heerbrugg, bzw. Leica sind untrennbar mit einander verbunden. Der vorliegende Bericht hat deshalb zum Ziel übersichtlich aufzuzeigen, welche technologischen Entwicklungsschritte, Marktbedürfnisse und Infrastrukturen zusammenkommen mussten, um die erstaunliche Tatsache zu erklären, warum gerade in der kleinen Schweiz sich ein derartiger Nährboden entwickeln konnte.
Authoren: Peter Fricker, Alain Chapuis, David Hughes, E. Traversari, P. Schreiber, F. Schapira, Überarbeitet und mit weiteren Daten und Bildern ergänzt von J. Dedual
Zusammenfassung
Der Bericht beleuchtet die drei wichtigen Etappen der analogen, analytischen und digitalen Entwicklungsperioden der Bildmessung - terrestrisch und Flugzeug getragen. In erster Linie werden die Produkte der Firmen Kern Aarau und Wild Heerbrugg nach dem Datum ihrer Markteinführung aufgelistet mit ihren wichtigsten Marktdaten [ 2 ]. Ab 1990 sind beide Firmen im Leica Konzern integriert worden. Aus Platzgründen beschränken sich die Autoren was die Bebilderung und die Beschreibung anbetrifft auf diejenigen Momente, wo ein Durchbruch oder eine Weichenstellung erkennbar ist.
Die analoge Periode
Diese ist gekennzeichnet durch die ausserordentliche Langlebigkeit der Instrumente. Die Entwicklung ging von 1922 bis 1990 als der letzte AG1 das Werk verliess. Viele dieser Instrumente sind für digitale Datenerfassung aufgerüstet und mit PC Programmen versehen worden. Heute sind sicher noch Hunderte von diesen im Einsatz.
Höhepunkte in der Entwicklung der analogen photogrammetrischen Instrumente
Sicher wäre die Entwicklung der photogrammetrischen Instrumente in der Schweiz undenkbar, wenn nicht folgende Faktoren zusammengekommen wären:
Heute sind die militärischen Abnehmer photogrammetrischer Systeme immer noch ein wesentlicher Bestandteil des Umsatzes und ein Antrieb für die Entwicklung, aber die zivilen Anwender sind heute nach beinahe einem Jahrhundert eindeutig die Hauptabnehmer photogrammetrischer Systeme geworden.
- Die Entwicklung der Photographie in Frankreich und Deutschland im 19 Jahrhundert.
- Die Entwicklung der Grundlagen der Bildmessung in Deutschland im 19 und 20 Jahrhundert
- Der Bedarf an militärischen Karten in einem topographisch schwierigen Gelände, wie sie die Schweiz zwischen den Weltkriegen erstellt hat
- Industrien wie Zeiss in Jena und Kern, welche den Grundstock an ausgebildeten Feinmechanikern und Konstrukteuren lieferten
- Unternehmerisches und finanzielles Engagement von einigen wenigen Industriellen
Heute sind die militärischen Abnehmer photogrammetrischer Systeme immer noch ein wesentlicher Bestandteil des Umsatzes und ein Antrieb für die Entwicklung, aber die zivilen Anwender sind heute nach beinahe einem Jahrhundert eindeutig die Hauptabnehmer photogrammetrischer Systeme geworden.
In unterstehende Dia-Show sehen sie die allermeisten Produkte dieser Gruppe, jeweils mit:
Bezeichnung / Stückzahl / Produktionsjahre / Bemerkung
Die Daten sind sicherlich nicht 100% richtig, entsprechen aber meinen Nachforschungen in diversen Unterlagen.
Bezeichnung / Stückzahl / Produktionsjahre / Bemerkung
Die Daten sind sicherlich nicht 100% richtig, entsprechen aber meinen Nachforschungen in diversen Unterlagen.
Legende:
A = Autograph, erster Ordnung (Wild)
B = Bildmessgerät, zweiter Ordnung (Wild)
PG = Photogrammetrie Gerät (Kern)
PUG = Punktmarkierungsgerät (Wild)
PMG = Punktmarkierungsgerät (Kern)
A = Autograph, erster Ordnung (Wild)
B = Bildmessgerät, zweiter Ordnung (Wild)
PG = Photogrammetrie Gerät (Kern)
PUG = Punktmarkierungsgerät (Wild)
PMG = Punktmarkierungsgerät (Kern)
Die analytische Periode
Höhepunkte in der Entwicklung der analytischen photogrammetrischen Instrumente
Sieht man von den Prototypen B8 Stereomat und A2000 ab, sind die Firmen Wild Heerbrugg und Kern spät in die Produktion von analytischen Instrumenten eingestiegen. Dies ist bemerkenswert weil schon in den sechziger Jahren U. Helava bewiesen hat, dass man die Raumlenker und Lineale durch mathematische Formeln in einem Rechner ersetzen kann. Den Beweis seiner Theorie trat er an durch die Entwicklung und Herstellung des ersten analytischen Instruments US1. Der Höhepunkt der Genauigkeit analytischer Systeme wurde sicherlich mit dem AC1 erreicht, aber der hohe Preis hat ihm nur einen beschränkten Markt beschert. Der SD2000 hingegen, eine Synthese der Erfahrungen von Wild und Kern, stellt den Höhepunkt der Entwicklung analytischer Instrumente dar. Sehr tiefe Herstellungskosten und eine hohe Zuverlässigkeit stellen die Langlebigkeit dieser Instrumente sicher. Bis heute wird der SD2000 in Serie hergestellt und hat sämtliche Konkurrenzgeräte hinter sich gelassen.
Legende:
AC = Analytisches Instrument höchster Genauigkeit (Wild)
BC = Analytische Instrumente vereinfacht (Wild)
SD = Analytische Instrumente (Leica)
DSR = Analytische Instrumente (Kern)
OR = Ortho-Rectifier (Wild)
AC = Analytisches Instrument höchster Genauigkeit (Wild)
BC = Analytische Instrumente vereinfacht (Wild)
SD = Analytische Instrumente (Leica)
DSR = Analytische Instrumente (Kern)
OR = Ortho-Rectifier (Wild)
Die Periode der interaktiv graphischen Systeme
Produkt Phase-in Phase-out Verkaufszahl Merkmale
GeoMap 1978 1984 117 CAD für die Verarbeitung von geodätischen Daten und Messungen
Informap 1979 1983 >20 Produkt der Firma Synercom, USA
Wildmap 1980 1983 >20 Photogrammetrische Erweiterung Informap Systems
System 9 -E/D 1987 1990 >40 GIS Arbeitsplatz, ab 1989 von Prime Wild GIS AG
Infocam 1985 2000 >70 LIS für Katasteranwendungen
GeoMap 1978 1984 117 CAD für die Verarbeitung von geodätischen Daten und Messungen
Informap 1979 1983 >20 Produkt der Firma Synercom, USA
Wildmap 1980 1983 >20 Photogrammetrische Erweiterung Informap Systems
System 9 -E/D 1987 1990 >40 GIS Arbeitsplatz, ab 1989 von Prime Wild GIS AG
Infocam 1985 2000 >70 LIS für Katasteranwendungen
Höhepunkte in der Entwicklung interaktiv graphischer Systeme
Ende der 70er Jahre wurden interaktiv graphische Systeme notwendig als komplementäre Produkte zu den inzwischen digitalisierten photogrammetrischen Instrumenten und den elektronischen Tachymetern, welche in der Vermessung Eingang gefunden hatten. Die ersten Schritte in diesem neuen Markt wurden mit dem durch Wild entwickelten GeoMap gemacht und dem Vertriebsabkommen 1979 mit der amerikanischen Firma Synercom. Die Erfahrungen mit diesen Systemen führten Mitte der 80er Jahre zur Entwicklung des System 9 in Toronto und Heerbrugg. Die System-Architektur basierte auf SUN Rechnern und war sehr umfassend. Die Verkäufe dieses Systems liefen aber sehr langsam an und man kann rückblickend sagen, dass dieses Datenbank-System seiner Zeit voraus war. 1989 wurde diese Abteilung in eine Firma Prime Wild GIS AG überführt und später gänzlich von Prime Computer übernommen. Ein grosser Teil des Entwicklungsteams dieser Epoche war beteiligt an der späteren Gründung des GIS von MapInfo. Ebenfalls in den 80er Jahren wurde in Aarau bei Kern das System Infocam entwickelt, welche zwischen GeoMap und System 9 positioniert war. Keines dieser von Wild und Kern entwickelten Systeme hat im Markt lange überlebt.
Die digitale Periode
Höhepunkte in der Entwicklung der digitalen photogrammetrischen Systeme
Die Entwicklung der digitalen Photogrammetrie ist gekennzeichnet durch den Abschluss einer engen Zusammenarbeit zwischen Leica und der Firma Helava Associates, Inc. im Jahre 1992. Die Gründung des Gemeinschaftsunternehmens LH Systems in San Diego im Jahre 1997 war die Krönung dieser Partnerschaft zwischen Leica und GDE Systems. Die kontinuierlichen Verbesserungen am Programmpaket SOCET SET™ hatten zur Folge, dass es sich im Markt als das effizienteste, produktivste und genaueste Produkt etablierte. Die Inhaberrechte am Programmpaket SOCET SET™ befanden sich aber 2001 in der Hand von BAE Systems als Leica Geosystems die Firma ERDAS erwarb. Da die Inhaberrechte am weit verbreiteten Fernerkundungs-Programmpaket ERDAS Imagine an Leica Geosystems übergingen, führte die Konkurrenzsituation zum Entschluss Leicas, ein dem SOCET SET™ ebenbürtiges Produkt zu erstellen.
Legende:
DSP = Digital Stereo Plotter (Kern)
DSW = Digital Scan Workstation (Helava, LH Systems und Leica Geosystems)
DPW = Digital Photogrammetric Workstation (Helava, Leica Geosytems, BAE Systems)
DSP = Digital Stereo Plotter (Kern)
DSW = Digital Scan Workstation (Helava, LH Systems und Leica Geosystems)
DPW = Digital Photogrammetric Workstation (Helava, Leica Geosytems, BAE Systems)
Die terrestrischen Kameras
Höhepunkte der Entwicklung der terrestrischen Kameras
Die terrestrischen Kameras der ersten Stunde waren zweifellos die Geburtshelferin der Stereo-Photogrammetrie besonders in gebirgigem Gelände, bevor sich das Flugzeug als brauchbarer Kamerastandort anbot. Die Stereo-Photogrammetrie für die Unfallerfassung entwickelte sich aus dem Photo-Theodoliten, welcher an beiden Enden eines fixen Basisrohres angebracht zum „Polizei-Stereometer“ C12 und C120 wurde. Obwohl die Messkammern P31 und P32 im Jahre 1987 aus der Produktion genommen wurden, überlebte die robuste All-Wetter Stereometer-Kamera und wird heute noch in Lizenz von der Firma Pentax gebaut und sowohl in Japan wie auch in der Schweiz verkauft.
Legende:
C = Stereokamera
P = Einzel Messkamera
C = Stereokamera
P = Einzel Messkamera
Die Luftbildkameras
Höhepunkte in der Entwicklung der Luftbildkameras und der Luftbildsensoren
Die Entwicklung der Luftbildkamera durch Wild Heerbrugg und später Leica hat einen bemerkenswerten geschichtlichen Verlauf genommen. Infolge des kleinen schweizerischen Heimmarktes passten Wild und Leica ihre Systeme ständig den internationalen Bedürfnissen und Entwicklungen an, besonders denjenigen Amerikas und Japans, um im Markt bestehen zu können. Die grossen Entwicklungsschritte erfolgten nach dem zweiten Weltkrieg, als es möglich wurde von der 18cm Glasplatte auf masshaltigen Film und kurz danach auf den 23cm breiten Film zu wechseln. Die Entwicklung des Super-Weitwinkel Objektivs und etwas später der Bildwanderungskompensation und der kreiselstabilisierten Aufhängung krönten die 80-jährige Entwicklung der analogen Luftbildkameras. Die Zeichen der digitalen Zeit wurden bei Leica rechtzeitig erkannt und so konnte im Jahre 2001 der erste kommerzielle, digitale Luftbildsensor hergestellt und ausgeliefert werden.
Legende:
C = Messkamera, Glasplattenwechsel manuell
RC = Reihen-Messkamera, automatischer Glasplattenwechsel oder Filmvorschub
ADS = Digitaler Luftbildsensor
C = Messkamera, Glasplattenwechsel manuell
RC = Reihen-Messkamera, automatischer Glasplattenwechsel oder Filmvorschub
ADS = Digitaler Luftbildsensor
Schlussbemerkung
Erst die Zusammenstellung der Errungenschaften, welche in der Schweiz im Bereich der Konzeption, Entwicklung und Herstellung photogrammetrischer Instrumente und Systeme erfolgte, lässt erkennen, welche Kreativität und Marktkenntnisse notwendig waren, um den Weltmarkt während 80 Jahren erfolgreich zu beliefern. Diese Zusammenstellung beschränkt sich darauf, die Grundlage zu bilden, welche erlauben wird, die Geschichte der Photogrammetrie fortzuführen, welche in einem ersten Buch im Jahre 1980 ihr vorläufiges Ende fand.
Literatur:[ 1 ] Photogrammetrie in der Schweiz - Geschichte – Entwicklung, Dümmlerbuch 7872, 1996, Herausgegeber: Schweizerische Gesellschaft für Photogrammetrie, Bildanalyse und Fernerkundung.
[ 2 ] Short Chronological History of Photogrammetry, M.G. Albota, XIII ISP Congress, Helsinki, 1976.
[3 ] Serie Nummern Bücher und Prospekte von Wild Heerbrugg (im Besitz von J.Dedual)
[ 2 ] Short Chronological History of Photogrammetry, M.G. Albota, XIII ISP Congress, Helsinki, 1976.
[3 ] Serie Nummern Bücher und Prospekte von Wild Heerbrugg (im Besitz von J.Dedual)