2015 - Das Jahr des Falken

Erzähle mal ein Bild

Bilder haben gegenüber textlichen Darstellungen den Vorteil, dass sie nicht nur Dinge an sich zeigen, sondern auch deren räumliche Beziehung zu anderen Dingen, und das umso mehr, je mehr Dinge auf einem Bild gemeinsam dargestellt werden können.

Vorgetragener Text visualisiert im Gehirn des Rezipienten, was der Vorstellung des Referenten nur bedingt ähneln muss. Insbesondere die relative die Lage bestimmenden Präpositionen wie vor, hinter, neben können bei Referent und Zuhörern zu unterschiedlichen Lagevorstellungen führen. Ursache ist die meist unvollständige Beschreibung des Bezugssystems. Schön, wenn man ein Bild hat, welches Dinge in ihrer gegenseitigen Relation auf einen Blick erfassen lässt, ohne dass man diese Relation benennen muss, eben mehr als tausend Worte sagt.

Auflösung x Ausdehnung = Nur Pixel zählen!

Alt ist mein Wunsch, möglichst viel in einem Foto abzubilden, ohne dass Details verloren gehen. Mein Traum war deshalb schon lange eine Darstellung, die man immer weiter in einem überschaubaren Blickfeld vergrößern konnte und die beim Vergrößern immer mehr Details preisgibt. Eine Offenbarung war für mich deshalb Google Earth bei seinem Erscheinen 2005. Davon hatte ich geträumt. Nachteilig bei der frühen Nutzung war die selten erfüllte Voraussetzung einer schnellen Datenleitung, die mickrige Auflösung und der teilweise scheinbar prähistorische Stand der Aufnahmen abseits der Metropolen. Noch 2008 ähnelten die Fotos unseres Zielgebietes im rumänischen Zalau  mehr impressionistischen Malereien als Satellitenaufnahmen nach dem technischen möglichen Stand.

Google Earth, Bing Maps

Seitdem haben sich die Kartendienste enorm entwickelt und niemand, der sich in AutoCAD an die Benutzung der Karten des Google Earth-Konkurrenten Bing Maps von Microsoft gewöhnt hat, möchte wohl darauf verzichten. Es lohnt sich, für jedes Zielgebiet die Karten beider Anbieter in Augenschein zu nehmen. Bei meiner Baustelle an der B6n hatte Google Earth schon wenige Wochen nach Baubeginn aktuelle Sichten in relativ hoher Auflösung auf ihren Servern.

Hier ein Satellitenbild vom 10.August 2015 auf archäologische Grabungen im Baubschnitt 17 der B 6n. Draufklicken macht's größer. Noch größer geht es als Download eines 4k Screenshots.

Eine KMZ-Datei für Google Earth auf die Position findet man hier zum Download.

Ich will es jetzt!

Zwei Nachteile haben die zurzeit verfügbaren Fotos der Dienste aber immer noch: sie können nicht aktuell sein und sie haben eine u.U zu geringe Auflösung. Deshalb hatte ich mich schon lange in unregelmäßigen Abständen mit dem Thema befasst, den Aufnahmestandpunkt zu erhöhen, um tagaktuell Fotos zu erhalten, die möglichst umfassend den Zustand eines Objektes in einem Foto dokumentieren. Den technischen Aufwand wie Google oder Microsoft kann man natürlich für tagaktuelle Fotos nicht betreiben. Selbst mit klassischer Luftbildfotografie schießt man meist mit Kanonen auf Spatzen. Das hängt natürlich wesentlich von der Ausdehnung des Zielgebietes und der geforderten Aktualität der Fotos ab. Viele Luftbilder werden aus naheliegenden Gründen auch erst dann gemacht, wenn sich die Vegetation entlaubt hat.

Ballon, Kran, Teleskopmast ... ?

Es fehlte also ein Werkzeug, welches die Lücke zwischen Erdbildern und klassischen Luftbildern schließen konnte. Im Laufe der Jahre zog ich Hochstativ, Teleskopmast, Fesselballon und Kamerakran in Erwägung, konnte mich aber letztendlich zu nichts entschließen. Zu schwer, zu sperrig, zu instabil, ... Als Minimallösung benutze ich eine DSLR mit einem von Puristen an dieser Geräteklasse verschmähten Dreh-Schwenkdisplay, so dass ich die Kamera für einen höheren Aufnahmestandpunkt wenigstens über den Kopf halten und trotzdem noch ordentlich zielen kann.

Die Drohnen kommen

2013 traten die jetzt schon allgegenwärtigen Drohnen in den Fokus. Es hatte einige Jahre gedauert, bis diese Luftfahrzeuge in all ihren Komponenten tauglich schienen. Vor allem sollten bei einem Abfluggewicht von unter 5kg hochauflösende DSLR in die Luft gebracht werden und hier schied sich schnell die Spreu vom Weizen.

Meine Recherchen führten mich im Januar 2014 zum Hexakopterhersteller Aibotix der mich nach Kontaktaufnahme und Abforderung eines Preisangebotes damit überraschte, dass er von der Hexagon-Gruppe übernommen und zukünftig von Leica vertreten wird. Da Leica mein langjähriger Partner für Messtechnik ist, sprach diese Paarung erst einmal für den Aibot X6 von Aibotix. Aus zwei Gründen schob ich das Projekt wieder in die Lade. Erstens der Preis von 40000,-€ für ein Fluggerät ohne Nutzlast, GPS, Video, Transportbox, Tasche und zweitens war nicht sicher, dass ich das Abfluggewicht mit einer DSLR unter 5kg halten konnte, was als Voraussetzung für eine „Allgemeine Aufstiegserlaubnis …“ notwendig ist. D.h. eine DSLR war ja eigentlich nicht Bedingung, aber eine Systemkamera mit hochauflösendem Vollformatsensor gab es noch nicht als Nutzlast.

Die Anna-Ebert-Brücke wird mit dem Falcon beflogen

Im März 2015 wurde mir mitgeteilt, dass die Anna-Ebert-Brücke in Magdeburg durch eine Drohne beflogen werden soll. Als Webredakteur der Seite des „Ersatzneubaus Strombrückenzug“ auf magdeburg.de möge ich doch ein paar Fotos machen. Ich war am 27.März vor Ort und traf unter anderen auf Herrn Hallermann von der Firma gmtib, die den Auftrag zur Befliegung erhalten hatte. Durch meine vorhergehenden Recherchen sensibilisiert kamen wir schnell ins Gespräch über die einschlägigen Themen. Der von gmtib eingesetzte Oktokopter Falcon 8 und die ihn herstellende Firma Asctec waren mir unbekannt und ich kann nicht nachvollziehen, warum die beiden bis dato an mir vorüber gegangen waren. Da Kamera, geschätzter Preis und Abfluggewicht meinen Vorstellungen entsprachen, holte ich das Projekt wieder aus der Schublade. Der Hauptflugtag am 28.April gab mir Gelegenheit die Arbeit mit dem Falcon ausführlich zu begleiten und zu dokumentieren. Auch unsere "Volksstimme" war natürlich dabei.

Hauptspeicher kann man nur ersetzen durch - Hauptspeicher

Ich hatte schon vor Jahren mit den ersten Versionen von Photoscan experimentiert und wusste von den Anforderungen der Software für 3D_Modelle und Orthofotos. Wer sich dafür interessiert, findet sie in diesem Dokument. Ich legte den Hauptspeicher auf 128GB fest und wurde bei Pixelcomputer in München fündig, die (damals) fast die einzigen waren, die den von mir gewünschten Boliden bauen konnten. Knackpunkt waren die 128GB Hauptspeicher, die von 2 Xeons mit je 6 Kernen bewirtschaftet werden sollten.

Eine AMD FirePro W8100 mit 8GB Bildspeicher hilft per OpenGL bei der Grafikarbeit und gibt Grafik über 4 DisplayPorts aus. Angeschlossen sind ein Hardware-kalibrierter UHD-Monitor mit 32" und 3840x2160 Pixeln und ein WUXGA-Monitor mit 1920x1200 Pixeln auf 24".

Eine 512GB SSD hält Betriebssystem, Programme und hiberfil.sys und pagefil.sys, wobei letzteren die SSD schon zur fast zur Hälfte füllen. Der Rest der Daten landet vorerst auf ausreichend großen konventionellen Festplatten.

Damit hatte ich mir zumindest rechentechnisch den Rücken frei gemacht für den Test diverser Software und Anwendungsfälle.

Letzter Test

Ende April war der Rechner fertig und wir konnten ihn in München abholen. Er wäre auch per Spedition versandt worden aber ich hatte noch die Transportschäden an der Verpackung der im Juni 2012 gelieferten Workstation HP Z1 gut vor Augen, so dass ich dieses Risiko nicht eingehen wollte. Außerdem residierte Asctec in Krailling nahe München, so dass sich evtl. die Gelegenheit zu einer Vorführung und Erprobung ergab. Noch war ich wegen der hohen Kosten nicht wild entschlossen zu investieren.

Nach kurzem Telefonat am Freitagmittag erklärte sich Herr Neumann von Asctec tatsächlich noch zu einer Vorführung mit ausgiebiger Frage- und Antwortrunde bereit. Wir durften auch selbst fliegen, selbst meine Frau hob nicht gleich abwehrend die Hände.

Der bayrische Falke in Machdeburch

Am 4.Mai bestellte ich den Falcon und mir wurde eine Lieferfrist von ca. 12 Wochen angekündigt. Am 12.Mai 2015 kaufte ich mir eine Übungsdrohne UDI RC U818A-1. Dieses kleine Gerät für ca. 90€ sollte mir erst einmal ein Gefühl verschaffen, wie sich so ein Teil überhaupt fliegt. Fotos und Filme waren möglich aber grottig, aber dafür war sie ja von mir nicht bestimmt. Zur fliegerischen Perfektion wie in diesem Video habe ich es nicht gebracht, die kleine Drohne war aber ein guter Sparringpartner und hat wesentlich mehr ausgehalten, als wir von ihr erwartet hätten.

Zum 15. Juli wurde ich zur obligatorischen Schulung nach Krailling eingeladen und Asctec schaffte es, den Falcon versandfertig bereitzustellen, so dass ich nach Entrichtung des erklecklichen Restbetrages der Rechnung diesen auch mitnehmen konnte. Von jetzt an standen für mich und Hans Wagner als Fotografen und 2. Piloten erst einmal Übungsflüge auf dem Programm, um das Handling, die Software und das ganze System beherrschen zu lernen.

Im Einsatz

Der Falcon ist jetzt mein (fast) ständiger Begleiter. Nur wenn abzusehen ist, dass das Wetter wirklich keinen Flug zulässt, bleibt er zuhause. Überwiegend fliege ich bisher im Panoramaprogramm. Der Falcon wird dabei an den gewünschten Blickpunkt geflogen. Dann wird das Panoramaprogramm gestartet, welches die Umgebung nahezu parallaxenfrei und lückenlos mit ausreichender redundanter Überlappung fotografiert. Jede manuelle Steuerbewegung bricht das laufende Programm ab, so dass bei ausreichend flachem Kamerawinkel der Vogel einfach zum Sinken gebracht wird.

Für die weitere Verarbeitung habe ich einen ausgefeilten Workflow, der aber aufgrund der Datenmenge auch auf der Pixelstation seine Zeit braucht, bis das fertige Panorama zur Verfügung steht. Trotz der großen Flugstabilität des Falcon und der Belichtungszeit von max. 1/1000 Sekunde können einzelne Fotos verwackelt sein. Der Falcon steht nun einmal nicht auf einem Stativ, sondern er hängt in der Luft, so dass jede Reaktion auf eine Bö mit dem Auslösen zusammenfallen kann. Sind also erhöhte Anforderungen zu erfüllen, wie z.B. bei den Repräsentations-Panoramen die ich anbiete, muss jedes einzelne Foto bei voller Auflösung beurteilt und gegebenenfalls von der weiteren Verarbeitung ausgeschlossen werden. Eine Auswahl von Panoramen finden Sie hier.

Falcon 8

Fazit

Der Falcon macht genau das, was ich von ihm erwartet habe und ich führe an dieser Stelle die Eigenschaften auf, die ich besonders an ihm schätze:

  • Er ist der „Siemens-Lufthaken“ auf den ich lange gewartet habe
  • Er ist in kürzester Zeit startklar und auch wieder verstaut.
  • Mit Softcase auch für (Rad-)Wanderungen geeignet (getestet!)
  • Er kann aus der Hand starten und in der Hand landen (Schlamm, Staub).
  • Genial konstruiert: nur was gebraucht wird an der richtigen Stelle und in der richtigen Form
  • Sein Sichtfeld ist unbegrenzt, keine Geräteteile im Sichtfeld
  • Nadir- und Zenitaufnahmen und alles dazwischen ohne Umbau und Zubehör
  • Da er keine „Karosse“ hat, ist er wenig windempfindlich
  • Ich sehe auch in 100m Höhe ohne elektronische Hilfe wo vorn ist
  • Sicherheitsreserven durch redundante Steuerung und redundante Motoren
  • Erstklassige Auflösung durch Vollformatsensor, Zeiss-Festbrennweite und RAW