Geomatik Herbst Kolloquium: TOPOFLIGHT – Flight planning and navigation for large scale aerial mapping

Am 5. Dezember wurde von Oliver Hasler, Software-Entwickler bei TOPOFLIGHT, das letzte Geomatik-Kolloquium im Herbstsemester gehalten. In seinem Vortrag erörterte er die Herausforderungen bei der Entwicklung von Planungs- und Durchführungstools für photogrammetrische Flugaufnahmen im Bereich der Geomatik.

Vor der Digitalisierung und Automatisierung dieses Flugplanungsprozesses basierte die gesamte Flugplanung auf Bleistift und Rechenmaschine, und eine kleine Änderung in den Flugparametern bedeutete, von vorne anzufangen. Darüber hinaus – erklärt der Referent – kann mit der Digitalisierung des Prozesses und der Einführung digitaler Geländemodelle zur Anpassung der Flugplanung, eine Einsparung von bis zu 25% der Bilder erreicht werden. Zudem können die Produktionskosten reduziert werden.

Seit 2003 entwickelt und vertreibt die Tochterfirma der FLOTRON AG digitale Tools für die effiziente Planung und Durchführung grossflächiger Vermessungsflügen weltweit. Zwischen hochwertigen Sensoren und Plattformen, Flugzeugen und den resultierenden Luftbildprodukten kommen die Produkte von TOPOFLIGHT für die Flugplanung und -navigation ins Spiel.

Die Flugplanungssoftware «Missionplanner» ermöglicht die 3D-Flugplanung mit einer Vielzahl von Sensortypen sowie die Qualität- und Kostenkontrolle. Ein Vorteil von 3D-Flugplänen mit Anpassung am Geländemodell besteht darin, dass genauere Bild-Fussabdrücke berechnet werden können. Dies ermöglicht die Erstellung effizienterer und genauerer Flugplänen.

Für die Planung und Durchführung der Aufnahmen können verschiedene Sensoren eingesetzt werden, angefangen bei gängigen Frame Kameras und LiDAR-Scannern, bis hin zu Sensoren für spezifische Anwendungen wie die Pushbroom-Sensoren oder die Stepper-Kameras.

Die Qualitätskontrolle erfolgt direkt in Missionplanner unter Berücksichtigung verschiedener Faktoren, wie Bildüberlappung, Punktdichte und Bodenauflösung (GSD). Besonders bedeutsam ist hierbei die GSD, welche entscheidend für die Qualität der Ergebnisse ist. Diese wird über ein Raster angezeigt, und der Benutzer kann bestimmen, ob und wo die Fluglinien getrennt werden müssen.

Die Navigationssoftware «Navigator» ist ein Flugmanagementsystem (FMS), das Flüge und Datenaufnahmen gemäss dem Flugplan optimiert. Das FMS wird direkt während des Fluges eingesetzt und bietet drei Arten von Benutzeroberflächen. Die ersten zwei dienen als Navigationshilfe für den/die Pilot*in und den/die Operator*in, die das Flugzeug im optimalen Flugkorridor für die aktuelle Fluglinie halten müssen, während die zweite der Steuerung von Aufnahmesensoren und Stabilisierungsplattformen für eine optimale Initialisierung der Sensorik dient.

Nach der Vorstellung der Softwares erläuterte der Referent die Herausforderungen, denen sich das Entwicklungsteam stellen musste, um diese Ergebnisse zu erzielen. Die erste Herausforderung ist das Gelände, das insbesondere in Berggebieten nicht einheitlich ist und daher die Berechnung der Flugparametern, wie z.B. die Flughöhe und die Bildüberlappung stark erschwert. Nur mit mehreren Iterationen und Anpassungen der Fluglinien sowie des Offsets zwischen den Auslösepositionen konnten diese Berechnungen für die optimalen Flugparameter in die Software integriert werden. Die zweite Herausforderung betrifft die hohen Anforderungen der Software an Benutzeroberfläche, Stabilität, Performance und Unterhalt.

Abschliessend zeigte der Referent faszinierende Anwendungsbeispiele der TOPOFLIGHT-Produkte. Diese reichten von der Flugplanung für Luftaufnahmen der Stadt Luzern über den Test des Oblique-Mehrkopfsystems in der Schweiz bis hin zu Infrarotaufnahmen in der Antarktis. Zusätzlich wurden erfolgreiche Einsätze vorgestellt, bei denen sogar zwei Systeme gleichzeitig zum Einsatz kamen.

Hiermit möchten wir uns bei Oliver Hasler für die spannenden Einblicke in der Entwicklung von Flugplanungs- und Navigationssoftware für photogrammetrische Aufnahmen bedanken.