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Berührungslose und flächenhafte Deformationsmessungen an Betonoberflächen unter besonderer Berücksichtigung der Interaktion zwischen Laserstrahl und Oberfläche

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[Quelle: http://d-nb.info]

Die Arbeit widmet sich in ihrem Schwerpunkt dem häufig beobachteten Einfluss des Einfallswinkels zwischen Laserstrahl und der Oberflächennormalen bei der berührungslosen Distanzmessung. Hierzu werden zunächst die Grundlagen der scannenden Verfahren innerhalb der geodätischen Lasermesstechnik im Allgemeinen erläutert und auf die instrumentellen Einflussfaktoren im Speziellen eingegangen. Die vorgestellten Technologien werden auf den Bereich der geodätischen Deformations- und Überwachungsmessung übertragen und anhand einer Überwachungsaufgabe an einer Autobahnhochbrücke während der Restnutzungs- und Rückbauphase konkretisiert. Es werden zwei Methoden entwickelt, auf deren Basis eine Korrektur der elektronischen Distanzmessung aufgrund der Interaktion zwischen Laserstrahl und Betonoberflächen möglich ist: Zum einen erfolgt dies über eine bildbasierte Bestimmung von Intensitätsverteilungen innerhalb eines Laserstrahlquerschnittes in Kombination mit numerischen Simulationen der Interaktion des Laserstrahls mit naturnahen Oberflächen. Zum anderen wird ein Korrekturmodell aus redundanten Messungen einer Brückenüberwachung unter realen Bedingungen abgeleitet - hierbei werden insbesondere die Konstellationsunterschiede der Messkonfiguration herangezogen, was zu einer weniger aufwändigen und somit deutlich pragmatischeren Lösung führt. Auch wenn die anzubringenden Korrekturen deutlich unter den offiziellen Spezifikationen zur Messgenauigkeit liegen, steht mit der insbesondere für das Messprinzip des Phasenvergleichsverfahrens eines Tachymeters entwickelten Simulationsumgebung ein Werkzeug zur Verfügung, welches grundsätzlich die Analyse von theoretisch reflektierten Messsignalen ermöglicht. Diese kann für künftige Fragestellungen für die Simulation zeitlicher Signalstrukturen hinsichtlich Frequenz- und Intensitätsstabilität, die Berücksichtigung von Reflektanzunterschieden innerhalb der von Messstrahlen beleuchteten Oberfläche sowie die Untersuchung der Abhängigkeit der Distanzkorrektur bei weiteren Rauheitsstufen herangezogen werden.

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Bücher, Broschüren

Manfred Bauer
Vermessung und Ortung mit Satelliten
Globales Navigationssatellitensystem (GNSS) und andere satellitengestützte Navigationssysteme
7., neubearb. u. erw. Aufl.
2017, 566 S., 24,5 cm, Softcover
Wichmann

 

 

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Thomas Zimmermann, Martina Zimmermann
Lehrbuch der Infrarotthermografie
Allgemeine Grundlagen der Thermodynamik, Grundlagen der Strahlungsphysik, Infrarot-Geräte-Technologie (für normative Stufe 1 und 2)
2012, 170 S., zahlr. Abb., Softcover
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Die Infrarotthermografie und ihre komplexen Anwendungen sind aus vielen Bereichen unseres Alltags nicht mehr wegzudenken. Die praktische Umsetzung dieser Technologie erfordert jedoch ein umfassendes, grundlegendes, physikalisches Wissen, das die Autoren in diesem Buch vermitteln. Sie gehen ausgiebig auf die Thermodynamik, die Strahlenphysik sowie auf den Fotoelektrischen Effekt und die Technologie der thermischen Kameras ein. Von der Entwicklungsgeschichte bis zur Neuzeit werden alle wesentlichen Eckpunkte der Thermografie aufgegriffen. Fachbegriffe, technische Abkürzungen und Formeln werden ausführlich erklärt und in ihrer Anwendung beschrieben. Das Buch dient mit vielen Tabellen, Zeichnungen, Bildern und Erläuterungen als vollständige theoretische Ausbildungsgrundlage.

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Astrid Lipski
Geodaten für das Naturschutzmanagement landwirtschaftlicher Betriebe
Anforderungen, Einsetzbarkeit, Perspektiven
2009, 278 S., m. zahlr. farb. Abb. 24 cm, Softcover
ibidem

 

 

Für ein nachhaltiges und naturschutzorientiertes Betriebsmanagement benötigen Landwirte verstärkt betriebsbezogene Fachinformationen, die sie bei entsprechenden Unternehmensentscheidungen unterstützen. GIS-basierte Managementsysteme leisten hier wertvolle Hilfestellung, ihr erfolgreicher Einsatz setzt allerdings eine qualitativ geeignete digitale Geodatenbasis voraus. Welche Anforderungen bestehen in diesem Zusammenhang an Geodaten, und welche verfügbaren Datensätze können diese Anforderungen erfüllen? Diesen Fragen geht die Autorin in der Untersuchung nach und gibt, aufbauend auf ihren Untersuchungsergebnissen, - Empfehlungen für den Einsatz von Geodaten im naturschutzorientierten landwirtschaftlichen Betriebsmanagement sowie- Empfehlungen für die zukünftige Ausgestaltung von Geodaten.

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Manfred Redslob
Radarfernerkundung in niedersächsischen Hochmooren
1999, 278 S., 29 cm, Hardcover
ibidem

 

 

Aufbauend auf einer Kurzcharakterisierung operationeller Fernerkundungssysteme beschäftigt sich die Arbeit mit den Möglichkeiten der Informationsgewinnung durch Radarfernerkundung in niedersächsischen Hochmooren, um den festgestellten Defiziten über den Aufbau eines Hochmoormonitoringsystems zu begegnen. Methodisch verfolgt die Studie einen die beiden Disziplinen Naturschutz und Photogrammetrie integrierenden Ansatz, der - soweit notwendig - auch die Darstellung von Grundlageninformationen erforderlich macht. Zu Bearbeitung werden exemplarisch sechs Moore nördlich Hannovers ausgewählt die geeignet sind, charakteristische Flächenzustände und Nutzungskonflikte niedersächsischer Hochmoore zu repräsentieren. Verfügbare Fachdaten dieser Hochmoore werden in einer GIS-Datenbasis, in die auch die eingesetzten ERS-1-Szenen aus den Jahren 1992 bis 1994 integriert werden, zusammengeführt. Vor dem Hintergrund des fachspezifischen Informationsbedarfs des Naturschutzes und der radarspezifischen Abbildungseigenschaften wird eine Bildverarbeitungsstrategie für die SAR-Bilddaten des ERS-1 entwickelt.

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Forschungsberichte

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Norman Hallermann, Paul Debus, Jakob Taraben, Alexander Benz, Guido Morgenthal, Volker Rodehorst, Conrad Völker, Tajammal Abbas, Thomas Gebhardt, Sven Daubert
Unbemannte Fluggeräte zur Zustandsermittlung von Bauwerken - Fortsetzungsantrag
Abschlussbericht.
Forschungsinitiative Zukunft Bau, Band F 3157
2019, 61 S., 43 Abb. u. 3 Tab., Softcover
Fraunhofer IRB Verlag

 

 

In Rahmen dieses Forschungsprojektes wurden wissenschaftliche Fragestellungen im Zusammenhang mit der Anwendung von UAS zur Zustandsermittlung und Inspektion von Bauwerken bearbeitet. Aufbauend auf den Ergebnissen des Vorgängerprojektes lag der Schwerpunkt der Untersuchungen auf der Weiterentwicklung der Fluggerätenavigation. Des Weiteren wurden Fragestellungen zu erweiterten Anwendungsszenarien zerstörungsfreier Prüfmethoden, hier Gebäudethermographie, und zur Weiterverwendung der UAS-basierten Bauwerksdaten in BIM-Softwaretools bearbeitet. Es wurden neue Methoden und Algorithmen für die automatisierte Berechnung von bauwerksbezogenen Flugrouten für UAS, für die Co-Registrierung von RGB- und Thermographiebildern, deren Weiterverwendung in bestehenden BIM-Softwaretools und anderen Simulationstools für die thermisch-energetische Gebäudesimulation sowie für die kontextbezogene Speicherung UAS-basierter Bauwerksdaten entwickelt, prototypisch implementiert und getestet.

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Stefan Winter, Robert Pawlowski, Klaudius Henke
Kontinuierliche Verformungsüberwachung weitgespannter Hallentragwerke auf der Basis digitaler Bildverarbeitung. Abschlussbericht
Forschungsinitiative Zukunft Bau, Band F 2828
2012, 98 S., 79 Abb. u. 17 Tab.,
Fraunhofer IRB Verlag

 

 

Um ein einfaches, robustes und kostengünstiges Verfahren zur kontinuierlichen Verformungsüberwachung von Hallentragwerken zu entwickeln, wurden die Methoden der industriellen Bildverarbeitung ins Bauwesen übertragen. Ausgewählte Punkte des Tragwerks werden mit elektronischen Kameras erfasst und ihre Abbildungen im digitalen Bild vermessen. In Laborversuchen konnte gezeigt werden, dass auf diese Weise Bewegungen von Zielpunkten auch über Distanzen im Gebäudemaßstab hinweg millimetergenau erfasst werden können. Die Praxistauglichkeit des Verfahrens wurde im Rahmen eines Pilotprojektes erprobt. Als Objekt wurde die Dreifachturnhalle des Staffelseegymnasiums in Murnau im Landkreis Garmisch-Partenkirchen mit einem weit gespannten Dachtragwerk aus Holz ausgewählt. Nachdem in Vorversuchen vor Ort eine optimale Anordnung der Komponenten ermittelt worden war, wurde ein Verformungsmesssystem dauerhaft in der Halle installiert. Es besteht aus einer Kamera, drei Mess- und einem Referenzpunkt für jeweils jeden der vier Hauptträger. Um störende Einflüsse aus Umgebungslicht auszublenden, dienen als Mess- und Referenzpunkte LEDs, deren Strahlung im Infrarotbereich liegt. Die Kameras sind entsprechend auf diesen Spektralbereich eingestellt. Mit einem zusätzlich fest eingebauten Lasermesssystem können Kontrollmessungen durchgeführt werden. Außerdem wurde auf dem Dach der Halle eine Wetterstation mit Schneekissen installiert, um die Korrelation zwischen Klimagrößen und Verformungen beobachten zu können. Alle Daten und Prozesse sind auf einem zentralen Messcomputer mit Fernzugriff über das Internet zusammengefasst. In Versuchen mit künstlicher Last wurde die tatsächliche Biegesteifigkeit der Hauptträger ermittelt. Auf dieser Grundlage wurden Verformungsgrenzen festgelegt, bei deren Erreichen Kontrollhandlungen vorgenommen oder Alarm ausgelöst werden soll. Für die Alarmierung wird die technische und organisatorische Infrastruktur der vorhandenen Brandmeldeanlage mit genutzt. Die Forschungsarbeit wurde von der Impuls Bildanalyse GmbH

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Klaudius Henke, Jörg Schaffrath
Maßgefertigte Vakuum-Dämmelemente für das Bauen im Bestand. Abschlussbericht
Forschungsinitiative Zukunft Bau, Band F 2749
2010, 158 S., 116 Abb., 20 Tab.,
Fraunhofer IRB Verlag

 

 

Beim Bauen im Bestand, einem der größten Märkte der Bauwirtschaft, kann eine deutliche Steigerung der Effektivität von einem verstärkten Einsatz von Vorfertigung erwartet werden. Voraussetzung hierfür ist eine präzise und wirtschaftliche Messtechnik, die Bestandsdaten für die Produktion von Bauteilen in geeigneter Form zur Verfügung stellt. Im Rahmen des Forschungsprojektes wurde die Eignung der aktuell verfügbaren Messtechnik als Grundlage für eine Vorfertigung im Bestand untersucht. Als Baustoff wurden Vakuum-Dämmelemente gewählt, weil deren Verwendung zwingend eine Vorfertigung verlangt: Die einmal erstellte luftdichte Hülle darf nicht verletzt werden, eine Anpassung oder Nachbearbeitung auf der Baustelle ist nicht möglich. Dämmungen mit Vakuum-Technologie verfügen über äußerst geringe Wärmeleitfähigkeiten mit Bemessungswerten von bis zu 0,007 W/(m mal k). Mit dieser Eigenschaft stellen sie beim Bauen im Bestand oft die einzige Alternative dar, wenn herkömmliche Dämmstoffe aufgrund der erforderlichen Dämmstoffstärken nicht mehr sinnvoll eingesetzt werden können. Für die Forschungsarbeit wurden auf dem Stammgelände der TU München drei Objekte ausgewählt, die die typischen Einbausituationen von Vakuum-Dämmelementen gut repräsentieren und außerdem die Bandbreite möglicher Messsituationen weitestgehend abdecken. Die gewählten Objekte "Fassade", "Deckenfeld` und "Kellerraum" wurden mit verschiedenen Messtechniken geometrisch erfasst. Hierbei kamen 3D-Laserscanning, Einzelbildphotogrammetrie und Mehrbildphotogrammetrie zum Einsatz. Die Ergebnisse der Geometrieerfassung wurden mit verschiedenen Methoden ausgewertet und vergleichend betrachtet. Auf der Grundlage der digitalen Bestandsdaten wurden abschließend für das Versuchsobjekt "Fassade" passgenaue Dämmelemente im Werk vorgefertigt und ohne weiteren Zuschnitt am Objekt montiert. Es konnte gezeigt werden, dass die verfügbare Messtechnik geeignet ist, Bestandsdaten auf hohem Genauigkeitsniveau für die Vorfertigung von passgenauen Bauteilen zur Verfügung zu stellen.

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G. Kehne
Baukostendaempfung durch Entwicklung eines Aufnahmesystems zur Bauplanerstellung fuer die Altbausanierung. Abschlussbericht
Bau- und Wohnforschung
1988, 63 S.,
Fraunhofer IRB Verlag

 

 

Zur Durchfuehrung von Altbausanierungsmassnahmen sind Plaene der Gebaeude unerlaesslich, aber nur selten vorhanden. Durch das Forschungsprojekt ist ein geschlossenes Vermessungssystem erstellt worden, mit dessen Hilfe die Bauaufnahme beschleunigt werden kann. Ein weiteres Anliegen war die Steigerung von Genauigkeiten bei der Bauaufnahme. Besonders bei raeumlich ausgedehnten Projekten war die Fehlerverteilung bisher ein grosses Problem, vor allem dann, wenn die Messungen an bereits abgeschlossene Teile anschlossen. Durch Einfuehrung der Ausgleichungsrechnung kann eine homogene Verteilung der unvermeidlichen Messfehler erfolgen. Des weiteren wurde auf die in der letzten Zeit stark an Bedeutung gewonnen und in der Genauigkeit optimierten polaren Messverfahren zurueckgegriffen. Durch die auch bei diesen Verfahren vorhandenen elektronischen Moeglichkeiten der Messwerterfassung und -speicherung konnte ein Datenfluss von der Messung bis zur Koordinate erreicht werden. (-y-)

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Luftbildgestützte Erfassung von Altablagerungen. Ein Verfahren zur Dokumentation und Überwachung von Abbau- und Ablagerungsflächen am Beispiel des westlichen Marchfeldes
Bauforschung, Band T 2270
1987, 206 S.,
Fraunhofer IRB Verlag

 

 

In einem 300 qkm umfassenden Untersuchungsgebiet östlich von Wien wurde die Methode der luftbildgestützten großräumigen Erfassung von Altablagerungen im Sinne eines "Screening-Verfahrens" zur Umweltkontrolle erarbeitet. Das Untersuchungsgebiet (Teile des Marchfeldes), das sich durch eine rege Schotter- bzw. Kiesabbautätigkeit auszeichnet, ist aufgrund der dort zahlreich vorhandenen Deponie- und Verfüllungsflächen besonders geeignet, die Dynamik der Abbau- und Verfüllungstätigkeit anhand historischen Luftbildmaterials zu dokumentieren und über Erhebungen vor Ort weitreichende Informationen über Altablagerungen zu erhalten. Das entwickelte Verfahren hat gezeigt, daß ein einheitliches computergestütztes Erhebungs- und Erfassungssystem wichtige Informationen im Hinblick auf u.a. folgende Fragestellungen der Umweltkontrolle ermöglicht: Überwachung des Deponieraumes und seiner Dynamik, Erstellung von Abfallkonzepten, Indikation von Altlastverdachtsflächen, Hinweise auf potentielle Gefährdungen des Grundwassers. (-y-)

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Zeitschriftenartikel

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Lehnhoff, Bernd
Gnomonhöhe und Schattenlänge im Almagest des Ptolemäus
VDVmagazin, 2020

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Schingler, Robbie
Datenanalyse aus der Erdumlaufbahn
VDVmagazin, 2020

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Killet, Fred
Traditionelle und moderne Koordinatenbezugssysteme (CRS) am Beispiel Deutschland
VDVmagazin, 2020

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Grondstein, Nina
Genauigkeitsanalyse der durch Photogrammetrie abgeleiteten Digitalen Oberflächenmodelle (DOM) des Lantmäteriets
VDVmagazin, 2020

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Grewe, Klaus
Wie war das mit den Römerstraßen? Teil 2: Über die Absteckung einer geraden Linie und den Sonderfall der Via belgica
VDVmagazin, 2020

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