Orthofotografie (OI) - Steckbrief

BEZIEHT SICH AUF TECHNICHAL GUIDELINE VERSION 3.0

1. Ziel des Steckbriefs

Der Steckbrief soll geodatenhaltenden Stellen eine schnelle Entscheidungsgrundlage bezüglich der INSPIRE-Betroffenheit ermöglichen. Im Steckbrief wird das jeweilige INSPIRE-Thema grob erläutert, zu anderen INSPIRE-Themen abgegrenzt, die Objektarten beschrieben und eine Fragen- und Antwortensammlung zusammengestellt.

Der Steckbrief soll zunächst nicht dazu dienen, die Prozesse der Umsetzung zu beschreiben. Dafür sollte die Datenspezifikation, bzw. die fachlichen Leitfäden zur technischen Umsetzung, herangezogen werden.

2. Definition des Themas

Nach der INSPIRE Richtlinie (Anhang II) sind Orthophotos: „Georeferenzierte Bilddaten von der Erdoberfläche, aufgenommen mit Sensoren von Satelliten- oder Flugzeugen.“

Ein Orthophoto ist ein Rasterbild, das geometrisch korrigiert (entzerrt) wurde, um Verzerrungen zu beseitigen, die durch die Kameraoptik, Kameraneigung und unterschiedlichen Bodenhöhen entstanden sind. Datenquellen sind Sensoren von Satelliten und Flugzeugen. Die Daten sind entzerrt, um eine ähnliche geometrische Genauigkeit wie vergleichbare topographische Karten zu erreichen.

3. Abgrenzung zu anderen INSPIRE-Themen

Orthophotos bilden die Grundlage für viele mögliche Anwendungsfälle in Europa. In der Regel werden sie dabei visuell ausgewertet und überlagert mit anderen Fachinformationen, jedoch logisch nicht mit diesen verknüpft. Ein direkter Bezug zu anderen INSPIRE-Themen ist daher nicht gegeben.

4. Inhalt des Themas

4.1 Orthofotografie

Angesichts der grundlegenden Bedeutung von Orthophotos bei der Erfassung thematischer Informationen und bei der anschaulichen Darstellung von Umweltsituationen, wurde dieses Datenthema in den Anhang II der INSPIRE-Richtlinie aufgenommen. Das Datenthema beinhaltet Aufnahmen vom infrarot bis in den ultravioletten Bereich des elektromagnetischen Spektrums, die aus gescannten Film-Positiven oder –Negativen, digitalen Luftbildern sowie aus Satellitenbilder abgeleitet wurden.

Die INSPIRE-Datenspezifikation zu Orthophoto wurde im Rahmen eines Konsensprozesses erstellt, in dem jeder an diesem Fachthema Interessierte im Rahmen eines vorgegebenen Beteiligungsprozesses Vorschläge einbringen konnte. Sämtliche Interessengruppen, die entweder als Spatial Data Interest Community (SDIC) oder als Legally Mandated Organisation (LMO) registriert hatten die Möglichkeit, Nutzeranforderungen und entsprechendes Referenzmaterial einzureichen geeignete Experten zur Mitarbeit bei der Erstellung der Datenspezifikation vorzuschlagen und an den Reviews und Tests der Spezifikation aktiv mitzuwirken.

Die für diese Datenspezifikation verantwortliche Thematic Working Group (TWG) bestand aus Experten aus Belgien, Finnland, Frankreich, Deutschland, Norwegen, Spanien, Großbritannien sowie der European Space Agency (ESA). Die Datenspezifikation wurde auf der Basis von Vorgaben und Empfehlungen des Generischen konzeptionellen Modells von INSPIRE erstellt und entsprechen somit der Struktur aller anderen Datenspezifikationen.

Da Orthophotos als eine regelmäßige Messung von Strahlungs-Werten betrachtet werden können, die kontinuierlich im Raum variiert, wurde das Konzept der Grid Coverage, wie sie in ISO 19123 definiert wurden, für die räumliche Referenzierung festgelegt. Dieses Grid Coverage ist das grundlegende Konzept, das dieser Datenspezifikation für Orthophotos zugrunde liegt und kann sich auf einzelne Orthophotos oder auch auf Mosaike von Orthophotos beziehen. Darüber hinaus kann ein solches Orthophoto-Grid Coverage (oder kurz: OrthoimageCoverage) wiederum aus anderen Orthophoto-Grid Coverages zusammengesetzt (aggregiert) werden. Dies entspricht der gängigen Praxis bei der Herstellung der Orthophotos bei den meisten Datenanbietern. Die grundlegenden räumlichen Eigenschaften (z.B. das Gitter – Grid) wurden aus dem Generischen Konzeptuellen Modell und ISO 19123 direkt vererbt. Es empfiehlt sich daher ein Studium dieser grundlegenden Spezifikation zum Vollständigen Verständnis dieser Datenspezifikation.

Durch die Vererbung dieser Eigenschaften können unmittelbar Eigenschaften wie Range (Bereich), die zulässigen Werte der Coverages, die Interpolationsarten und wie die Aufnahmen den Gitterpunkten zugewiesen werden. Um die Vorgaben der INSPIRE-Richtlinie zu erfüllen wurde darüber hinaus jedem Orthophoto Coverage ein eindeutiger Identifikator (INSPIRE-ID) zugewiesen. Zusätzlich besteht die Möglichkeit zur Angaben von weiteren Informationen, wie einen einschlägigen Namen, den Footprint sowie zeitlichen Eigenschaften.

Ein OrthoimageCoverage kann aus Orthophotos bestehen, deren zugrundeliegenden Aufnahmen zu unterschiedlichen Zeitpunkten entstanden sein können. Dadurch, dass diese Datenspezifikation auch Mosaikelemente definiert, besteht die Möglichkeit, diesen Sachverhalt abzubilden, indem jedem Mosaikelement die entsprechende Aufnahmezeit zugewiesen werden kann.

Ein OrthoimageCoverage kann aus Orthophotos bestehen, deren zugrundeliegenden Aufnahmen zu unterschiedlichen Zeitpunkten entstanden sein können. Dadurch, dass diese Datenspezifikation auch Mosaikelemente definiert, besteht die Möglichkeit, diesen Sachverhalt abzubilden, indem jedem Mosaikelement die entsprechende Aufnahmezeit zugewiesen werden kann.

Aggregierte OrthoimageCoverage müssen in der Regel angepasst werden, zum Beispiel in einem gemeinsamen Gitter. Das gleiche gilt, wenn OrthoimageCoverage auf europäischer Ebene integriert werden sollen. Dafür ist ein einheitliches europaweites Gittersystem erforderlich. In dieser Datenspezifikation wird die Verwendung von Grid_ETRS89-GRS80 empfohlen, das auf geographischen Koordinaten basiert. Die Verwendung von geographischen Koordinaten für Orthophotos kann helfen, die Probleme der Verwendung von unterschiedlichen Projektionssystemen in Europa zu überwinden. Geographische Koordinaten können jederzeit problemlos in jedes beliebige Projektionssystem transformiert werden, wenn es der spezielle Anwendungsfall erfordert.

Ferner definiert die Datenspezifikation harmonisierte Metadaten und ein abgestimmtes Encoding.

4.2 Zusammenfassung Datenmodell

Wesentliche Eigenschaften von OrthoimageCoverage sind:

• • • Identifikator, Lebenszeitintervall
    • Räumliche Ausdehnung
    • Interpolationsmethode für Coverages nach ISO 19123
    • Footprint (voidable)
    • Name (voidable)
    • Beobachtungszeitraum/-punkt (voidable)
    • Von „Coverages“ vererbte Eigenschaften (metadata, rangeType etc.)

Die mit „voidable“ gekennzeichneten Attribute müssen nur dann bereitgestellt werden, wenn sie im Datensatz vorhanden sind, ansonsten nicht. In diesem Fall ist jedoch eine Begründung für das Fehlen anzugeben. Eine Nacherfassung ist grundsätzlich nicht nötig. Zusätzlich besteht eine rekursive Relation beim OrthoimageCoverage, um die Tatsache abzubilden, dass Coverages wiederum aus Coverages bestehen können (Aggregation).

Um die Grenzlinien zwischen verschieden prozessierten Orthophotos darstellen zu können, wurde die Trennlinie (seamline) eingeführt (im Beispiel unten als Linie erkennbar). Diese ist ein einfaches Polygon und hängt über eine Relation an den dazugehörigen OrthophotoCoverage

5. Potentielle Daten, die zum Thema gehören

Die Datenspezifikation deckt Orthophotos im infraroten, sichtbaren und ultravioletten Bereich ab, die abgeleitet sind aus

• gescannten Bildern (Positive und Negative)
• digitalen, luftgestützen Sensoren
• Satellitenbilder der Erde.

6. Daten, die nicht zum Thema gehören

Die Datenspezifikation deckt nicht ab

• Orthophotos, abgeleitet aus elektromagnetischen Wellen (Mikrowelle, Funk,
• Radar, Röntgen)
• LiDAR (Light Detection and Ranging)
• Schrägbildaufnahmen (daraus abgeleitete Orthophotos allerdings schon)
• Aufnahmen vom Boden aus
• Videos (daraus abgeleitete Orthophotos allerdings schon)
• Aufnahmen des Meeresbodens mit Unterwassersensoren

Die Besonderheit der Datenspezifikation für Orthophotos ist, dass die entzerrten Bilder als Coverages (Überdeckung der Erdoberfläche) modelliert sind, und damit nicht die „Bilder“ im engeren Sinne, sondern als Funktion der Beschreibung der Erdoberfläche. Demnach heißt die zentrale Objektart auch „OrthoimageryCoverage“ (siehe oben).

7. FAQs