Luft- und Satellitenbilder nutzen

Das Nachzeichnen von Luft- und Satellitenbildern ist eine einfache und leistungsfähige Art und Weise zu OpenStreetMap beizutragen. Besonders wenn eine hohe Auflösung und eine klarer Himmel bei der Aufnahme vorliegen, kann das Abdigitalisieren von Luft- und Satellitenbildern das Grundgerüst für OSM-Karten liefern. Das ist sehr nützlich, da es das Überprüfen oder Erfassen von Attributdaten für Leute im Feld einfacher macht.

Nichtsdestotrotz muss man einige Dinge beim Nachzeichen von Luft- und Satellitenbildern beachten, damit Objekte nicht an der falschen Stelle platziert werden. Es gibt zwei wichtige Aspekte, die beachtet werden müssen.:

1. Auflösung: Die Auflösung bezieht sich auf den Detailgrad der Bild- aufnahmen bzw. auf die Anzahl von Pixeln, aus denen das Bild besteht. Ein Pixel ist die kleinste Einheit eines Bildes. Je kleiner die Fläche ist, die von einem Pixel dargestellt wird, desto besser ist die Auf- lösung. Mit kleineren Pixeln kann man die Objeke auf der Erde besser unterscheiden, wie man in der Abbildung weiter unten sehen kann. Auf der linken Seite ist ein Bild mit niedrigerer Auflösung und weniger Pixeln auf dem Bild. Es ist schwierig das Puzzlestück zu erkennen, weil der Großteil des Bildes als Teil des Puzzlestückes dargestellt ist. Das Bild auf der rechten Seite hat eine hohe Auflösung und viel kleinere Pixel und ermöglicht es das Puzzlestück viel besser zu erkennen. In OSM möchtest Du am liebsten Bilder mit hoher Auflösung nutzen können. Zivile Luft- und Satellitenbilder bieten eine Auflösung von unter einem Meter, was bedeutet, dass jedes Pixel einer Fläche von einem Quadratmeter darstellen. Das ist schon sehr gut!

   

2. Georeferenz: Die Georefernz (oder Raumbezug) ist der Begriff für das Verorten der Pixel, oder einfacher, wie genau die Pixel die Positionen der Objekte auf der Erdoberfläche darstellen. Das ganze ist ein relativ komplexer Prozess und je größer die Höhenunterschiede auf der Oberfläche sind, desto schwieriger ist das georeferenzieren. Satelliten sind hunderte Kilometer von der Erdoberfläche entfernt und wenn sie “flache” Bilder schießen, die eine “gewölbte” Erdoberfläche darstellen, ist es klar, dass Verzerrungen und Versätze enstehen. Einen Bildversatz erkennt man, wenn man zwei Bilder von der gleichen Region vergleicht, z.B. beim Zoomen, wobei ein vorher gezeigtes Bild durch ein neues mit einer besseren Auflösung ersetzt wird. Kannst du Sprünge/Verschiebungen von Objekten in den Bilder erkennen?

Um zu verstehen wie ein Bildversatz entsteht, stell dir vor, du machst ein Foto von einer Statue und druckst es aus. Jetzt versuche es zu verformen und verziehen, damit es die dreidimensionale Form der Statue bekommt. Das gleiche passiert beim Georeferenzieren von Luft- und Satellitenbildern.

Zum Glück sind die Kameras in Satelliten und Flugzeugen fortschrittlich mit hoher Bildgenauigkeit und damit hoher Auflösung ausgestattet (meistens im Zentimeterbereich). Auf der anderen Seite funktioniert die Georeferenzierung bei Satellitenbildern nicht so gut, für die die Einheit im Meterbereich liegt. Eine Georeferenz von 5-10 Metern wird als gut betrachtet.

Wenn du versuchst ein Gebiet mit Hilfe von Satellitenbildern genau zu kartieren, denk dran, dass hochauflösende Bilder nicht das einzige Mittel zu einer hohen Lagegenauigkeit der Objekte führen. Beinahe alle Objekte im Bild haben einen Versatz von ihrer tatsächlichen Lage am Boden.

Es gibt aber Wege, mit denen man die Ungenauigkeit des Versatzes minimieren kann. Wir zeigen dir die beiden wichtigsten Szenarios und Methoden, um den Versatz in Luft- und Satellitenbildern zu minimieren:

1. Du möchtest Luft- und Satellitenbilder eines Gebietes nachzeichnen, das bereits in OSM kartiert wurde.

2. Du möchtest Luft- und Satellitenbilder eines Gebietes nachzeichnen, von dem es noch keine Daten in OSM gibt.

Versätze mit existierenden Daten in OSM

Nach dem Download von OSM-Daten und dem Hinzufügen von Luft- oder Satelliten- bildern erkennst du manchmal nach dem Zoomen in die höchste Auflösung, dass die OSM-Daten, insbesondere Straßen, nicht genau über den Bilddaten liegen.

Viele OSM-Anfänger glauben, dass die Straßen falsch nachgezeichnet wurden und verschieben die Straßen zu der vermeintlich besseren Position. Das Verschieben der Straßen kann völlig FALSCH sein! Es gibt die Möglichkeit, dass die Bilder schlecht verortet sind, im Vergleich zu der Realität im Feld.

Eine Möglichkeit zu überprüfen, ob die Bilder einen Versatz haben ist durch die Nutzung GPS-Tracks möglich. Um das zu tun, füge existierende GPS-Tracks (deine oder von anderen Leuten – mehr Informationen, wie das geht gibt es hier: AddingGPSDatatoOSMserver) zum Gebiet, das Du nachzeichnest hinzu. Klicke auf und dann auf «GPS-Rohdaten» oben im «Daten Herunterladen» Fenster. Nach dem Download wird eine zusätzliche Ebene «Downloaded GPX data» angezeigt.

In diesem Beispiel mit GPS tracks (in Rot) siehst Du, dass die existierenden Daten (hier: Straßen) korrekt positioniert sind. Die Bilder sind somit nicht korrekt georeferenziert und haben einen Versatz im Vergleich zur Wirklichkeit. Sie müssten angepasst werden.

Lass dich nicht dadurch verwirren, dass die Tracks wie eine Abfolge von Linien aussehen und nicht eine durchgängige Linie. Die meisten GPS-Empfänger haben eine Genauigkeit von 2-5m, was nicht ausreichend ist, um Straßen exakt zu kartieren, weil man meistens nicht in der Mitte der Straße fahren oder laufen kann. Stell dir einen “durchschnittlichen” GPS-Track irgendwo in der Mitte der existierenden Linien vor.

Um die Bilddaten zu versetzen, rechtsklicke auf die Bildebene im Ebenenmenü oder klicke auf “Neuer Versatz” im Hintergrund-Menü oder nutze den Versatz-Button in der linken toolbar. .

Dann verschiebe das Bild so, dass es korrekt mit den Tracks übereinstimmt. Klicke auf ein anderes Werkzeug, sobald du fertig bist. Für manche Projekte speichern Leute die Versatzinformation im Wiki oder anderen Ressourcen, sodass Leute, die an einer Region zusammenarbeiten die gleichen Werte nutzen können. Du kannst dem Versatz auch einen “Lesezeichen-Namen” vergeben, der dann im Hintergrund- Menü gespeichert wird.

Jetzt sind die Bilder angepasst und du kannst sie weiter nachzeichnen. Während des Kartierens kannst Du die Ebene “GPS-Rohdaten” verstecken, wenn es dich bei der Arbeit stört.

Eine letzte Sache noch: der Versatz muss nicht überall im Bild der gleiche sein! Das gilt insbesondere für Regionen mit einem abwechslungsreichen Relief. Wenn wieder ein Versatz vorliegt, wiederhole den gesamten Prozess einfach.

Versätze ohne existierende OSM-Daten

Es kann passieren, dass du der erste bist, der ein Gebiet in OSM kartierst, z.B. in ländlichen Regionen oder in Entwicklungsländern. Dann sind meistens keine OSM-Daten und GPS-Tracks zum Download verfügbar.

Wie geht man damit um, wenn due keine Referenz hast, um den Versatz der Bilder zu kontrollieren? Es gibt zwei Wege dies zu umgehen:

1. Geh ins Feld: Wenn du die Möglichkeit hast ein GPS-Geräte in dem Gebiet zu nutzen, nehme Wegpunkt an signifikanten Objekten auf, die auf den Bildern zu sehen sind, und nehme Tracks von den Straßen auf. Füge diese dann zu JOSM hinzu.

2. Nutze existierende Daten: Wenn du nicht ins Feld gehen kannst, dann ist eine weitere Option sich andere als Open Database License data (ODbl) lizensierte Daten zu besorgen. Wenn du das kannst, ist der beste Weg zu prüfen, ob dein Bild einen Versatz hat, es mit einem korrekt georeferenzierten Bild zu vergleichen. Wenn du ein Bild, basierend auf einem anderen Bild, verschieben möchtest, ist der beste Weg die Transparenz des Bildes zu verändern. Um das zu tun klicke auf den Deckkraft-Regler (im Ebenen-Menü) und verändere die Transparenz des Bildes.

   

Meistens haben öffentliche Bildquellen eine schlechte Auflösung von über 10 Meter und wird evtl. schlechter sein, als anders verfügbare Bilder.

Wenn du Zugriff auf Vektordaten hast, sind Straßen, Seen, Flüsse oder Gebäude die besten Optionen, um den Versatz von Bildern zu bestimmen. Versuche Grenzlinien zu vermeiden, weil diese meist nicht verlässlich sind, um den Versatz herauszufinden.

Zusammenfassung

Bilder nachzuzeichnen ist eine Technik, die das Kartieren in OSM schneller und effizienter macht. Allerdings muss sie mit Präzision und Vorsicht angewendet werden. Es kann passieren, dass du ein Gebiet digiatlisierst und die Luft- oder Satellitenbilder haben einen Versatz. Sei es durch niedrige Auflösung oder schlecht georeferenzierte Bilder, es gibt Wege mit diesen Ungenauigkeiten umzugehen. Diese beziehen sich meist auf das nachreferenzieren mit Hilfe von GPS-Rohdaten oder -Tracks.