Projekt der Heimetli Software AG
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Kamerasteuerung für Flugaufnahmen
Für das Bundesamt für Landestopographie hat die Heimetli Software AG eine Kamerasteuerung mit folgenden Eigenschaften entwickelt:
  • Fotoflüge mit dem Flight Management System (Autopilot)
  • Datenübernahme vom Navigationssystem des Flugzeuges via ARINC-Bus
  • Berechnung des Kartenblattes und der Landeskoordinaten der Schweiz aus den WGS-Koordinaten
  • Annotation der Fotos mit konfigurierbaren Texten
  • Kompensation der Drift
  • Steuerung der Kamera-Plattform
  • Führen eines Logfiles
  • Erstellung von Fotorapporten aus den Logfiles mit einem Visual-Basic Programm in Excel
Die neue Steuerung basiert auf dem GIM-System der Firma LH Systems. Die Hardware blieb praktisch unverändert, aber die Software wurde von Grund auf neu geschrieben.

Ausgangslage

Das Bundesamt für Landestopographie betreibt in Dübendorf zwei Flugzeuge:
  • Eine De Havilland Canada DHC-6-300 «Twin Otter» ausgerüstet mit einem Leica Ascot System
  • Eine Beechcraft Super King Air 350C, die über eine moderne Avionik und einen digitalen Autopiloten verfügt
Die King Air wird eingesetzt bei der Nachführung der amtlichen Kartenwerke und für Fotoaufträge von Instituten und Fremdfirmen. Für eine genauere Beschreibung der Einsätze und den technischen Beschrieb klicken Sie bitte auf das Bild oder den Link darunter.


Einsatz des Flugzeuges und technischer Beschrieb

Für die Fotoflüge wird das Flugzeug mit einer oder zwei Leica-Kameras vom Typ RC30 auf kreiselstabilisierten Plattformen und einem PC-basierten Leitrechner (im Rack) ausgerüstet.

Die Crew des Flugzeuges wünschte eine bessere Nutzung der technische Ausrüstung der Maschine. Insbesondere sollten die Daten des Flugdatenrechners (FMS) möglichst direkt die Kameras steuern. Auch beim Bundesamt für Landestopograhie gab es offene Wünsche: die Vor- und Nachbearbeitung der Füge sollte vereinfacht werden.

Um die Möglichkeiten auszuloten, gab die Landestopographie eine Diplomarbeit bei der Software-Schule Schweiz (SWS) in Auftrag. Diese Diplomarbeit wurde von Herrn Stefan Flury aus der Klasse B17 bearbeitet und schaffte die Grundlage für das spätere Projekt.

Das Projekt

Aufbauend auf dem Diplombericht erstellte die Heimetli Software AG im Winter 1996/1997 ein Pflichtenheft für das Projekt. Dieses Pflichtenheft bildete die Basis für einen Auftrag, den die Landestopographie im April 1997 erteilte.

Bereits im Jahre 1998 wurden erste Vermessungsflüge mit der neuen Software durchgeführt, aber das gesamte Projekt konnte erst Ende 1999 abgeschlossen werden.

Technische Details

Eine der Hauptaufgaben der GIM-Software besteht darin, die Flugfotos zu annotieren. Die Kameras können auf die Ränder des Films einen Text aufbelichten. Die Steuerung sorgt dafür, dass die Texte in den Kameras immer aktuell sind.
Selbstverständlich können die aufbelichteten Texte vom Operateur bei der Flugvorbereitung oder auch im Flug konfiguriert werden.

Die Position des Flugzeuges wird im WGS-Format vom ARINC-Bus gelesen und wahlweise als WGS- oder Landeskoordinaten dargestellt. Anhand der Landeskoordinaten kann auch die Nummer und der Name des Kartenblattes bestimmt und an die Kamera weitergegeben werden.

Bei jeder Aufnahme schreibt das Programm zudem die Angaben aus der Annotation in ein Logfile auf dem Disk. Das Logfile dient nach dem Flug als Grundlage für die automatische Erstellung eines Fotorapportes.

Die Fotos für die Photogrammetrie werden in sogenannten "Linien" aufgenommen.

Vor dem Startpunkt einer Linie gibt der Operateur die Kamera frei. Daraufhin schaltet die Steuerung die Plattform der Kamera in den Automatikbetrieb und wartet auf einen Waypoint vom Autopiloten. Genau auf dem Waypoint löst der GIM-Rechner die erste Aufnahme aus.

Die weiteren Aufnahmen der Linie löst die Kamera selber aus, wobei der Operateur laufend die Abstände der Fotos dem Gelände anpasst, das heisst, das Verhältnis Geschwindigkeit/Höhe (V/H) manuell vorgibt.

Der folgende Waypoint zeigt der Steuerung das Ende der Linie an. Damit die Überdeckung bis zum letzten Punkt gewährleistet ist, wartet das Programm noch die nächste Aufnahme ab und stoppt erst dann die Kamera. Die Kamera-Plattform wird zwischen den Linien automatisch in den Stand-By Modus versetzt, damit sie beim Wenden des Flugzeuges nicht in den Anschlag fährt.

Während der Linie korrigiert der GIM-Rechner auch die Drift des Flugzeuges gegenüber der Fluglinie. Die dazu benötigten Angaben bekommt er ebenfalls vom Autopiloten. Es liest die aktuelle Drift vom ARINC-Bus, rechnet sie in einen Analogwert um, und steuert mit diesem Analogwert dann die stabilisierte Plattform.

Der Fotorapport

Nach jedem Flug muss ein Fotorapport erstellt werden. Dies geschah früher manuell, obwohl eigentlich fast alle Daten schon erfasst waren.

Beim Start des Projektes wurde deshalb beschlossen, diesen Vorgang so weit als möglich zu automatisieren. Dazu wurde ein Visual- Basic Programm für Excel entwickelt, das auf der Basis der Logfiles den grössten Teil des Rapportes ausfüllt. Nur noch einzelne Angaben wie Start- und Landeort müssen manuell ausgefüllt werden, wobei das Programm dem Benutzer durch eine Auswahlliste die Arbeit möglichst erleichtert.