miniatur|Vereinfachte Darstellung des Prinzips der Kite Aerial Photography miniatur|KAP aus ca. 80 m Höhe (westlicher Nordring in Cottbus) miniatur|KAP eines einzelnen Bauwerks (National Monument in Schottland)
Kite Aerial Photography, oder kurz KAP, ist eine Art der Fotografie, bei der die Zugkraft eines Fessel-Drachens genutzt wird, um eine Kamera in eine erhöhte Position zu befördern. Die Gipfelhöhe ist begrenzt durch die in Deutschland vorgeschriebene maximale Leinenlänge von 100 Metern und ermöglicht dadurch sehr erdnahe und detailreiche Luftbilder mit ungewöhnlichen Perspektiven.
Die Flughöhe (bis 100 m) liegt deutlich unter der Flughöhe von Flugzeugen (ab 300 m). So entstehen Aufnahmen der Umgebung in den Maßstäben der gewohnten Sehweise und nicht in der abstrakten, Landkarten ähnlichen Sichtweise von Flugzeug- oder Satellitenaufnahmen.
Bedingt durch fallende Preise und sinkendes Gewicht insbesondere von Kameras und Technik und die zugleich wachsenden technischen Möglichkeiten ist die Gemeinde der KAP-Ausübenden in den letzten Jahren stark angewachsen.
Flaches Land oder Wasser mit besonders windaufwärts wenig Hindernissen für den Wind und nur wenig thermische Wirkung der Sonne bietet den besten Rahmen zum Drachensteigen.
Zum Starten des Drachen-Kamera-Systems lässt man zunächst den Drachen ein Stück aufsteigen, um die bodennahen Turbulenzen zu überfliegen. Falls der Wind dort genügend stark und beständig weht, wird das Kamerasystem an die Flugleine gehängt und die Schnur kontrolliert abgerollt, bis die gewünschte Aufnahmehöhe erreicht ist.
Bei richtungsstabilem Wind kann der Aufnahmepunkt durch Umhergehen mit dem bodennahen Ende der Leine in einer etwa zum Boden parallelen Fläche verschoben werden. Durch eine geeignete Aufhängung an zwei nahe beinander liegenden Punkten der Leine orientiert sich die Aufhängebasis der Kamera über die Schwerkraft horizontal und in der Horizontalrichtung nach der Leine.
Die Ausrichtung der Kamera (in Horizontal- und Vertikalwinkel) gegenüber ihrer Aufhängebasis kann vor dem Start eingestellt und an einem Richtungsanzeiger aus der Ferne erkannt oder aber heute oft funkferngesteuert im „Flug“ variiert werden. Auch ausgelöst wird die heute durchwegs digital arbeitende Kamera typisch per Funk. Ein Sucherbild per Funk zum Monitor am Boden zu übertragen erfordert eine wesentlich aufwendigere laufende Funkübertragung der Bilddaten.
Konkurrenziert wird Kite Aerial Photography seit Jahren schon durch Multikopter mit integrierter Kamera, zumeist Videokamera, die zunehmend kleiner, faltbar, kostengünstiger und fähiger werden, jedoch Windstille als ideale Flugbedingung haben – wie übrigens auch eine Kamera, die mittels Ballon oder Rakete aufsteigt oder auch nur geworfen wird. Etwa 2019 wurden erstmals – funkübertragene – Videoaufnahmen von einer kleinen Kamera samt GPS-Tracker gemacht, die einem Adler auf den Rücken geschnallt worden war.
Geschichte
Aus alten chinesischen Überlieferungen ist heute bekannt, dass die ersten Fernerkundungen mittels eines Fesseldrachens im spätmittelalterlichen China stattfanden. Bei kriegerischen Auseinandersetzungen wurden Personen mittels eines Drachens auf Höhe gebracht, um das Nahen eines heranziehenden Heeres zu überwachen.
1858 (oder 1859 bei der Schlacht von Solferino) wurde von dem Franzosen Gaspard Felix Tournachon (Nadar) das erste Luftbildfoto, allerdings von einem Fesselballon aus, aufgenommen. Die Idee, Luftbilder zur Kartenherstellung zu nutzen, ließ er sich patentieren.
Der Franzose Arthur Batut hat im Frühjahr 1888 „La photographie en ballon“ (1886, mit einem Ballon-Luftbild aus 600 m Höhe) von Gaston Tissandier gelesen und kam auf die Idee, einen Fessel-Drachen zum Heben der Kamera einzusetzen. Noch 1888 erstellte er die weltweit erste Drachen-Luftbildfotografie. In seiner Heimatstadt Labruguière wurde ihm 1988 – 100 Jahre danach – ein Museum gewidmet. Nach drei Fehlschlägen machte er eine Aufnahme mit einem Drachen, die seine Heimatstadt Labruguière am 29. Mai 1889 aus 90 m Höhe zeigt. Der dabei verwendete papierbespannte Drachen war 2,50 m lang, hatte an den Kanten Holz mit 5 × 30 mm Querschnitt verbaut, hatte einen 12 m langen Schwanz aus Schnur und wog 1,8 kg. Die Kamera, ein Teil der Aufhängung und ein DosenbarometerAnm. Möglicher Zweck eines Barometers ist die Dokumentation der erreichten maximalen Höhe, oder aber die Auslösung der Kamera ab einer bestimmten Mindesthöhe. Beim angegebenen Gewicht von 0,325 kg könnte unter Umständen auch ein uhrwerkgetriebenes Schreibwerk enthalten gewesen sein. wogen 1,172 kg. Die Hanfleine mit 3,5 mm Durchmesser war 244 m lang und wog 1,878 kg. Ausgelöst wurden die Aufnahmen durch eine Glimmschnur mit 5 cm pro Minute Brenngeschwindigkeit, die einen dünnen Draht durchschmilzt. Verworfen wurde eine elektrische Auslösung, die zwei isolierte Kupferdrähte bis zum Boden benötigen würde. Vom Objektiv wird Verzerrungsfreiheit gefordert, und 40° oder 90° Aufnahmewinkel. Das 1890 publizierte Bild aus 1889 wurde mit einem Aplanat von Steinheil mit 166 mm Brennweite angefertigt. Nach jedem belichteten Bild musste der Drachen wieder gelandet oder eingeholt werden, um eine neue, gläserne Fotoplatte in die Kamera einzulegen.
Die ersten Drachen-Luftbilder in den USA hat William Abner Eddy (1850–1909, Buchhalter, Journalist und Experimentator mit Drachen, der Erfinder der Eddy-Drachen) in Bayonne, New Jersey, am 30. Mai 1895 gemacht.
Silas J. Conyne (USA) ließ am 29. April 1902 einen Drachen mit der Patentnummer 698.634 eintragen, dessen Form heute leicht modifiziert in jeder Drachenbastelstube gebaut wird. Sein Modell flog zuverlässig schon bei geringen Winden und war zudem sehr gutmütig im Flugverhalten.
miniatur|„San Francisco in Ruins“ KAP von Lawrence nach dem San-Francisco-Erdbeben von 1906
Mit einer gestaffelten Anordnung mehrerer dieser Drachen nach Conyne gelang George R. Lawrence (USA) die Ikone aller frühen KAP-Aufnahmen: San Francisco, 6 Wochen nach dem verheerenden Erdbeben von 1906. Eine Meisterleistung, verinnerlicht man den Stand der Technik zu jener Zeit. Lawrence belichtete in 2000 Fuß (etwa 610 m) Höhe ein 45 cm × 120 cm großes Negativ, das trotz der mäßigen Optik eine hohe Detailgenauigkeit zuließ. Ausgelöst wurde mit Zündschnur, was das Gelingen des Bildes zur Glückssache machte. Der etwas schräge Horizont auf dem bekanntesten Bild der Fotoserie ist ein Beleg dafür. Lawrence nutzte zuvor bemannte Heißluftballons als Kamerabasis, stürzte ab damit und überlebte mit Glück. Am KAP-Bild lautet die Kopierschablone irreführend: „From Lawrence Captive Airship“.
1916 bis 1918 setzte der deutsche Archäologe Theodor Wiegand (Leiter des deutsch-türkischen Denkmalschutzkommandos) in Palästina erstmals zur Dokumentation von Altertümern Luftbilder ein, die mit dem Drachen gewonnen wurden, da Motorflugzeuge während des Ersten Weltkrieges nur eingeschränkt für nicht-militärische Zwecke eingesetzt werden durften.
Mit dem Aufkommen der bemannten Fliegerei ließ das Interesse an der KAP-Fotografie merklich nach. Durch die Unabhängigkeit von Wind, die schnellen Ortswechsel und die sichere Steuerung machte sich das Flugzeug unentbehrlich zur Erzeugung von Luftaufnahmen. Kleine digitale Kameras mit Fernsteuerung und Vernetzung von Nutzern und Herstellern via Internet ließen um 2000 eine kleine, hochspezialisierte KAP-Szene entstehen. Um 2012–2020 wurden Drohnen kleiner, für jedermann erschwinglich und dank integrierter Lagestabilisierung und GPS-Navigation leicht steuerbar. Stabilisierte Videokameras wurden integriert, die zumindest Monitorbilder zum Piloten schicken. Kameradrohnen verständigen sich mitunter mit einer App am Smartphone und können dabei etwa einen Ski- oder Radfahrenden per automatisiertem Filmflug verfolgen.
Starker Wind, der eine Drohne verblasen würde, oder zumindest viel Akkukapazität kostet, kann mit einem Drachen gut genutzt werden, sofern die Richtung grob stimmt.
Technik
Aufhängung
Die Drachenleine verläuft im Allgemeinen schräg aufwärts und mit einem Durchhang. Eine einzige Zugkraft und das Eigengewicht einer homogenen Leine würde diese eine Kettenlinie ausbilden lassen. Windwirkung auf die Leine selbst verformen ihre Linie etwas. Bleibt ein Drachen nicht an einem Punkt stehen, sondern fährt er, wirken zusätzliche Kräfte der Massenträgheit der Leine und des Luftwiderstands auf die Leine. Durch Ausbildung von Karmannschen Wirbeln im Lee der angeströmten Leine kann eine Leine – bei großem Durchmesser und schneller Anströmung – auch zu vibrieren beginnen.
Eine weiche Leine kann nur Kraft längs ihres linienförmigen Verlaufs übertragen. Wird eine Leine (die nicht vertikal verläuft) mit einem einer Gewichtslast belastet macht sie am Belastungspunkt einen Knick. Erfolgt diese Auflast an zwei Punkten ergeben sich 2 in einer Ebene liegende Knicke. Ein gewölbter oder biegsamer Auflagebügel kann entlang seiner wirksamen Länge der Leine eine Kurve aufzwingen.
Drachenfähre
Grundsätzlich kann eine Last an einer fixen Stelle der Drachenleine montiert werden oder durch von einem Drachenfähre (auch Drachenseilbahn, Drachenlift) entlang der Leine aufwärtsfahren.Ralf Beutnagel: Drachenseilbahnen dopero.de, 1996–2012, abgerufen am 28. Mai 2020.
Ein Drachenfähre kann verschiedene Antriebe haben: Aufwärts mit Schnurzug, mittels Umlenkung der Schnur durch eine Seilrolle (oder Öse) an einer hohen festen Stelle an der Drachenleine. / Abwärts durch die Schwerkraft der Last unter Nachlassen dieser Schnur. Aufwärts durch eine eigene Drachenfläche der Fähre. / Selbsttätig abwärts durch Umklappen der Drachenfläche durch eine Vorrichtung angeklemmt an einem festen Punkt der Drachenleine. / Wird jedoch bei der windgetriebenen Aufwärtsfahrt eine Schnur mitgenommen, kann diese die Aufstiegshöhe limitieren, das Erreichen der Umklappstelle verzögern, oder gegen den Zug der Drachenfläche der Fähre diese auch wieder herunterziehen. Aufwärts und Abwärts durch einen endlos um eine Umlenkrolle in der Nähe des Drachens laufenden Schnurzug. Diese Bauweise erfordert das Handhaben von Leinen und 2 Schnüren, doch garantiert das Abwärtsfahren auch bei schwachem Wind, wenn die Leine unten fast waagrecht steht.
Für Leichtläufigkeit benötigt eine Drachenfähre ein Abhängen von zwei Seilrollen ähnlich einer Seilbahn auf einem Tragseil.
Grundsätzliches zur Ausrichtung
Soll die Ausrichtung der Kamera (oder einer verstellbaren Kameraaufhängung = Rig) um die Hochachse verdrehfest mit der Drachenleine verbunden sein, benötigt die Kopplung an der Leine zwei ein Stück weit entfernte Punkte an dieser gespannten Leine um ein rückstellendes Drehmoment übertragen zu können. Die weitere Ausrichtung von Kamera (oder Rig) kann durch die Schwerkraft der Last erfolgen. Im einfachsten Fall wird die Kamera dabei immer horizontal zu einem Punkt am Horizont ausgerichtet.
Rig, Auslöser Eine winkelverstellbare Kameraaufhängung wird als Rig bezeichnet. Die Kamera ist dafür in einem Rahmen um ihre horizontale Querachse schwenkbar, also nach oben oder unten ausrichtbar. Dieser Rahmen ist wiederum an seiner Oberseite um einer vertikale Achse verdrehbar, sodass die Kamera – vorausgesetzt die Drachenleine weist in die Horizontalrichtung einer Windströmung – in eine beliebige Himmelsrichtung ausrichtbar ist. Damit eine Kamera auch vertikal nach unten sehen kann, ohne einen Rahmen des Rigs ins Bild zu bekommen, kann dieser Rahmen hier unterbrochen sein. Ein fest einstellbares Rig muss vor dem Start mit Drachen oder Drachenfähre justiert werden. Ein funkfernsteuerbares Rig erlaubt das Ausrichten der Kamera in der Position nahe am Drachen.
Ein dunkler Stab der hinten in Gegenrichtung der optischen Achse von der Kamera absteht kann ihre Ausrichtung grob sichtbar machen. 4 Stäbe, die von der Kameraseite in Richtung der 4 Bildecken weisen machen den Aufnahmewinkel besser beobachtbar.