Bildmessung: eine Zeitenwende in der Kartierung der Schweiz

Amtliche Karten der Schweiz aus dem 19. und frühen 20. Jahrhundert haben einen besonderen Reiz. Man kann nämlich fest davon ausgehen, dass jede Information, die in ihnen enthalten ist, vor Ort erfasst worden war. Ob Häuser, Flussläufe, Strassen oder Waldränder: Kleine Vermessungstrupps, bestehend aus einem Topografen und 1–2 Hilfskräften, hatten sie aus ihrer persönlichen Sichtdistanz auf Papier festgehalten.

Gegen Ende des 19. Jahrhunderts zeichnete sich immer deutlicher ab, dass eine revolutionäre Technologie die Vermessungsarbeit grundlegend verändern könnte. Statt bei der Feldarbeit Punkt für Punkt im Gelände zu erfassen, könnten die Vermessungstrupps das zu kartierende Gebiet fotografieren und die Aufnahmen später im Büro auswerten. Statt der Landschaft selbst würden Topografen also Fotografien der Landschaft ausmessen.

Die meist Fotogrammetrie genannte Disziplin der Bildmessung steckte damals noch in den Kinderschuhen. In der Schweiz fanden in den 1890er-Jahren erste Versuche mit fotografischen Messverfahren statt. 1893 erstellte der Kantonsgeometer Emil Röthlisberger bei Sigriswil im Berner Oberland Messbilder einer Felswand, zwischen 1892 und 1896 führte Max Rosenmund, ein Ingenieur der Landestopografie, in den Hochalpen Tests durch. Diese Probevermessungen fussten auf sogenannten terrestrischen Aufnahmen, also Messbildern, die vom Boden aus aufgenommen wurden. Die Versuche ergaben zwar hinsichtlich Genauigkeit gute Resultate, die Kosten der neuen Methode waren aber noch zu hoch, um die Bildmessung im grossen Stil einzuführen.

Zwei Jahrzehnte nach den ersten Versuchen mit der Fotogrammetrie wagte sich die Landestopografie erneut an die innovative Technologie heran. Statt vom Boden aus Messbilder anzufertigen, sollten nun Luftaufnahmen zum Zug kommen: 1913 beauftragte das Eidgenössische Militärdepartement August Kammerer, einen österreichischen Pionier der Luftbildmessung, mit der Kartierung des Belpbergs in der Nähe von Bern. Als Fluggerät kam ein Fesselballon der Ballontruppe zum Einsatz. Ballons eigneten sich zu diesem Zeitpunkt besser für diese Aufgabe, weil sie im Vergleich zu den ersten Flugzeugen deutlich ruhiger und stabiler über den Himmel schwebten.

Vom 26. bis 29. Juli 1913 nahm Kammerer den Belpberg und seine Umgebung fotografisch auf, doch die Qualität der Luftbilder war ungenügend. Selbstkritisch stellte der Ingenieur fest, dass seine «damalige Ungeübtheit im schwankenden Fesselballon und einige Mängel im Apparate Verschleierungen der [Foto-]Platten verursacht haben». Die ersten Luftaufnahmen der Schweiz, die für Kartenzwecke genutzt werden sollten, eigneten sich deshalb nicht als Kartengrundlage. Die Versuche von 1913 waren zwar lehrreich, aber letztlich ein Misserfolg.

Der Erste Weltkrieg (1914–1918) erwies sich für die Bildmessung als beschleunigender Faktor. Die Schweiz war zwar nicht an den Kampfhandlungen beteiligt, setzte die innovative Technologie angesichts der bedrohlichen Lage aber erstmals im grossen Stil ein. Im Gotthardgebiet verwendeten Topografen ab 1915 vom Boden aus erstellte Messbilder. Sie beschleunigten die Produktion sogenannter Festungskarten, die der Berechnung von Artillerie-Schussbahnen im Gebirge dienten. Terrestrische Aufnahmen kamen in der Folge bei verschiedenen Kartierungsprojekte zum Einsatz, bis Luftbilder sie in den späten 1940er Jahren gänzlich ersetzten. Die faszinierenden Fotografien hatten aber einen grossen Nachteil: Nur im Gebirge, wo der Blick von einer Talseite auf die andere viel über das Gelände offenbart, waren vom Boden aus aufgenommene Messbilder nützlich. In flacheren Gegenden wäre auf ihnen kaum etwas zu sehen gewesen.

Auch der Herstellung von Luftbildern verschaffte der Erste Weltkrieg einen Entwicklungsschub. Zum einen rückte der Flugzeugbau ins Zentrum der Rüstungspolitik der kriegführenden Staaten und machte gewaltige Fortschritte. Zum anderen entwickelten verschiedene europäische Hersteller wie die Optikfirma Zeiss in Jena immer bessere Luftbildkameras: Der Blick von oben bot Vorteile auf dem Schlachtfeld, weshalb die Luftbildfotografie auch als Aufklärungsmittel zum Einsatz kam.

Die Schweizer Armee gründete bereits wenige Tage nach Kriegsausbruch eine eigene Luftwaffe. Die Eidgenossenschaft setzte im Ersten Weltkrieg zunächst auf Beobachter, die während des Flugs das Gelände – insbesondere grenznahe Gebiete – studierten und über das Gesehene Bericht erstatteten. Oft widersprachen sich die Berichte aber gegenseitig, oder die Beobachter machten «Meldungen über etwas, was sie gesehen hatten und nicht deuten konnten», wie Jakob Denzler, ein Luftbildpionier der Landestopografie, im Jahr 1929 festhielt.

Beobachter standen während der Flüge also unter Zeitdruck und mussten das Gesehene innert kürzester Zeit interpretieren. Luftbilder waren in der Schweiz wie auch in den kriegführenden Staaten die Antwort auf dieses Problem. Die Fotografie hatte laut Denzler den Vorteil, dass sie «unweigerlich nur das zeigte, was tatsächlich vorhanden war und insofern alles objektiver erfasste, als das Auge des Beobachters.» Ausserdem erlaubten Luftbilder eine Analyse im Büro statt während des Flugs, was den Zeitdruck bei der Interpretation des Gesehenen verminderte.

Trotz der rasanten Entwicklung von Flugzeugen und Luftbildkameras war in den frühen 1920er Jahren alles andere als klar, ob sich die Luftbildmessung in der Schweiz durchsetzen würde. Entscheidend für den langfristigen Erfolg der neuen Technologie war die Frage, ob sich damit auch die Höhen und Tiefen des Landes erfassen liessen. Um aus den Luftbildern – einem zweidimensionalen Medium – dreidimensionale Daten zu gewinnen, waren zusätzliche Anstrengungen und ausländisches Know-How nötig.

Mit Luftbildkameras von Zeiss aus Jena und Heyde aus Dresden ausgerüstet, erstellten Ingenieure der Landestopografie im Mai 1924 über Wangen bei Dübendorf 132 Luftbilder. Als sie die Fotos aus einem Armeeflugzeug hinaus aufnahmen, achteten die Topografen darauf, dass sich die Fotografien ein stückweit überlappten. Es entstanden sogenannte Stereobildpaare, mit denen die Ingenieure die dritte Dimension erfassen konnten. Wie die menschlichen Augen, die zwei Bilder ‹aufnehmen›, um die Umgebung dreidimensional zu begreifen, erfassten auch die Stereobilder der Landestopografie die Landschaft mit all ihren Höhen und Tiefen.

Um aus den Stereobildern Kartendaten wie Höhenkurven oder Flussläufe zu gewinnen, war eine komplexe Apparatur, ein sogenannter Stereoautograf, nötig. Weil in der Schweiz damals noch keine Stereoautografen zur Auswertung von Luftbildern vorhanden waren, verarbeiteten die Firmen Zeiss und Heyde die Luftbilder der Landestopografie auf ihren eigenen Geräten. Laut dem Direktor der Landestopografie Hans von Steiger lieferten die Versuche von 1924 «überraschend zuverlässige und genaue Resultate». Den Ingenieuren war der Beweis gelungen, dass die Luftbildmessung auch in der gebirgigen Schweiz eine vielversprechende Innovation war.

Zwei Jahre nach den erfolgreichen Versuchen bei Dübendorf gründete die Landestopografie 1926 einen eigenen Vermessungsflugdienst. Damit brach für die Schweizer Kartenproduktion ein neues Zeitalter an. Luftbilder wurden nun systematisch erstellt, um die topografischen Karten des Landes auf den neusten Stand zu bringen. Ein zentrales Werkzeug des Flugdiensts waren ab 1927 die Kameras der Firma Wild aus dem St. Gallischen Heerbrugg. Sie stellten sich als hochwertige Produkte heraus – bis heute setzt swisstopo auf Kameras des Unternehmens, das 1997 zu Leica Geosystems wurde.

Die Aufnahmen wurden zunächst vor allem genutzt, um Veränderungen in der Landschaft festzustellen. Dazu verglichen Topografen die Luftbilder mit dem entsprechenden Kartenblatt und identifizierten Veränderungen der Siedlungsstruktur, des Strassennetzes oder der Waldflächen. Doch nicht alles konnte aus Luftbildern abgeleitet werden – beispielsweise war dichtes Laub ein Hindernis für den Blick von oben; Waldwege liessen sich auf Luftbildern oft nicht erkennen. Feldbegehungen wie im 19. Jahrhundert bleiben deshalb auch im Zeitalter der Fotogrammetrie unverzichtbar, sie kosten aber weniger Zeit und Geld.

Terrestrische Aufnahmen und Luftbilder senkten die Kosten und beschleunigten die Kartennachführung. Im Fall der Vermessungsfliegerei hatte der technische Fortschritt aber einen hohen menschlichen Preis. Von den neun Piloten und Bordfotografen, die in den ersten 30 Jahren des swisstopo-Flugdiensts die Schweiz beflogen, kamen vier im Einsatz ums Leben. Darunter war auch Hans Hugi, der erste Bordfotograf der Landestopografie. 1927 verunglückte er nur ein Jahr nach seinem Stellenantritt tödlich. Im Jahr 1957 ereignete sich der letzte schwere Flugunfall in der schweizerischen Vermessungsfliegerei. Dass es seither nur noch zu kleineren Zwischenfällen gekommen ist, ist vor allem den teuer bezahlten Erfahrungswerten zu verdanken, die Verbesserungen im Flugzeugbau und in der Flugsicherung nach sich gezogen haben.