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Lass Pflanzen sprechen: Aufspüren von Bodendenkmälern aus der Luft

GeoWerkstatt-Projekt des Monats Juni 2021

Projekt: Luftbildprospektion mit einem Ultraleichtfluggerät und Auswertung in einem geographischen Informationssystem

Forschende: Dr.-Ing. Manfred Wiggenhagen

Projektidee: Ultraleichtflugzeuge sind ideale Träger für detaillierte Untersuchungen kleiner Gebiet aus der Luft und können Strukturen zeigen, die vom Boden aus nicht erkennbar sind.

Mitte Mai bis Mitte Juni ist eine gute Zeit für die Luftbildprospektion: Wenn das Getreide auf den Feldern schon gut wächst, kann man mit Ultraleichtfluggeräten darüber fliegen, um anhand von Unterschieden im Pflanzenwachstum archäologisch interessante Bodendenkmäler aufzuspüren: Dort, wo unter der Erdoberfläche beispielsweise Mauern oder Gräben verborgen liegen, wachsen manche Pflanzenarten schwächer oder stärker als auf dem übrigen Boden. Aus der Luft betrachtet, ergibt sich aus den niedrig oder höher gewachsenen Pflanzen ein Muster, ein Bild der verborgenen Strukturen. Ultraleichtflugzeuge eignen sich besonders gut für diese Luftbildprojektion. Das können ganz unterschiedliche Fluggeräte sein – von leichten Flugzeugen, Hubschraubern bis hin zu motorisierten Gleitschirmen. Da sie sehr langsam fliegen (ca. 40 km/h), bleibt ausreichend Zeit für Navigation, Luftraumbeobachtung und Fotografie. Außerdem lässt sich gut auswählen, wann der Flug stattfindet, um Abbildungseffekte durch den Sonnenstand oder einen Schattenwurf gezielt zu nutzen. Mit Ultraleichtflugzeugen ist es auch möglich, mehrere ausgewählte Ziele unter gleichen Umweltbedingungen anzusteuern.

© IPI
Erkennbare Strukturen eines römischen Gebäudes im Orthobildmosaik

Nach dem Flug erfolgt eine erste Sichtung der Ergebnisse mit einem einfachen Bildbetrachtungsprogramm. Mit Hilfe von Filtern und Kontrastverstärkungs-Funktionen lassen sich Strukturen stärker herausarbeiten. Da es sich bei den Luftbildern ausschließlich um Schrägaufnahmen handelt, können die Ergebnisse jedoch nicht ohne weiteres in einen Plan übertragen werden. Hier setzt die photogrammetrische Software (Agisoft-Metashape) an, die den räumlichen Bezug zu einer Karte herstellt. Für die Berechnung sind mehrere aus verschiedenen Perspektiven eines Objektes aufgenommene Fotos nötig, die sich teilweise überlappen. Der räumliche Bezug wird durch Passpunkte hergestellt. Das sind Punkte im Gelände, deren Koordinaten bekannt sind. Sie erhält man z. B. aus vorhandenen Karten, aus Google-Earth oder per GPS-Messung. Das Ergebnis ist ein digitales Orthobildmosaik (siehe Abbildung) in einem gängigen geocodierten Bildformat. Mit diesem Verfahren konnten am Institut für Photogrammetrie (IPI) verschiedene eindrucksvolle Bodendenkmäler sichtbar gemacht und für die weiterführende Interpretation der Situation den Auftraggebern zur Verfügung gestellt werden.