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Large-scale 3-D urban mapping by fusing InSAR and Optical Data

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[Quelle: http://d-nb.info]

Der schnelle Urbanisierungsprozess hat das Leben des Menschen stark beeinflusst. 3-D-Stadtmodelle sind grundlegende Informationen für eine nachhaltige Stadtentwicklung und die Festlegung von Strategien zur Steuerung des städtischen Wachstums. Moderne Fernerkundungstechniken ermöglichen die Aufgabe der großräumigen Stadtkartierung. Das Ziel der Arbeit ist es, einen generischen Rahmen für die großräumige 3-D Stadtmodellierung zu schaffen. Um dies zu erreichen, befasst sich die Arbeit hauptsächlich mit folgenden Aspekten: Gebäudehöhenschätzung, Extraktion des Gebäudefußabdrucks, 3D-Stadtmodellierung durch Fusion von Gebäudehöhe und Fußabdruck. Die SAR-Tomographie ist eine sehr gute InSAR-Technik zur Schätzung von Gebäudehöhe. Obwohl TomoSAR Ergebnisse für einen großen Teil der Gebiete liefern kann, müssen, wenn unser Ziel die globale Kartierung ist, folgende Punkte berücksichtigt werden: die Auflösung von Bildern; die begrenzte Anzahl der Bilder; die Rechenzeit. TomoSAR-Algorithmen erfordern in der Regel relativ große interferometrische Stapel (mehr als 20 Bilder) für eine zuverlässige Rekonstruktion. Daher sind sie nicht direkt anwendbar für großflächige 3-D-Stadtkartierungen mit TanDEM-X-Daten, bei denen nur wenige Aufnahmen (d. h. 3-5 Interferogramme) pro Stadt vorliegen. Um die oben genannten Probleme zu lösen, wird ein schneller und genauer Algorithmus zur Entrauschung von Verfolgungsjagden vorgeschlagen, um das Problem der Minimierung der kleinsten Quadrate für die TomoSAR-Invertierung zu lösen. Außerdem, ine neue SAR-tomographische Verarbeitung wird in der Arbeit zu diesen extrem kleinen Stacks, die die nicht-lokale Filterung in die SAR-Tomographie Inversion integriert, vorgeschlagen. Die Anwendbarkeit des Algorithmus wird anhand eines TanDEM-X Multi-Baseline-Stapel mit 5 bistatischen Interferogrammen über der gesamten Stadt München nachgewiesen. Der Vergleich unseres Ergebnisses mit TanDEM-X digitalen Rohhöhenmodellen (DEM) und LiDAR-Daten aus der Luft zeigt, dass die relative Höhengenauigkeit von zwei Dritten der Gebäude innerhalb von zwei Metern liegt. Gebäude-Fußabdruckinformationen sind ein wesentlicher Bestandteil für die 3D-Rekonstruktion von Stadtmodellen. Die automatische Generierung von Gebäudeabdrücken aus Satellitenbildern stellt aufgrund der Komplexität der Gebäudeformen, v. a. bei nur mittel aufgelösten Bilddaten, eine große Herausforderung dar. Semantische Segmentierung ist vergleichsweise kostengünstig und zeitsparend für die automatische Extraktion von Gebäudeflächen. In den letzten Jahren wurde ein großer Erfolg in der semantischen Segmentierung durch den Einsatz von Deep Learning erzielt. Insbesondere die Deep Convolutional Neural Networks (DCNNs) haben aufgrund ihrer hohen Kapazität zum Datenlernen vielversprechende Ergebnisse gezeigt. DCNNs haben zu einer überzeugenden Weiterentwicklung gegenüber traditionellen semantischen Segmentierungsverfahren geführt. Die Nutzung von DCNN für semantische Segmentierungsaufgaben steht jedoch noch vor großen Herausforderungen. In dieser Arbeit wird ein bedingtes Wasserstein generatives gegnerisches Netzwerk (WGAN) mit Gradienten-penalty vorgeschlagen, um die Generalisierungseigenschaft von DCNN zu verbessern. Tiefe Architekturen erzeugen aufgrund ihres progressiven Down-Samplings im Allgemeinen keine feinkörnige Segmentierung mit genauen Grenzen. Darüber hinaus kann DCNN lokale Details ohne Rücksicht auf die Wechselwirkungen zwischen den Pixeln nicht genau bestimmen. Um diese Probleme zu überwinden, wird ein neuartiges Framework für das tiefe Lernen vorgeschlagen, das eine lokale und globale Verbreitung räumlicher Informationen ermöglicht, um die Leistung der Segmentierung zu verbessern. Schließlich werden die LOD1 3-D Stadtmodelle durch Verschmelzen der aus der TomoSAR-Punktwolke gewonnenen Gebäudehöhe und dem aus den optischen Satellitenbildern gewonnenen Gebäude-Fußabdruck erzeugt.

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Bücher, Broschüren

Ingenieurvermessung 20
Beiträge zum 19. Internationalen Ingenieurvermessungskurs München, 2020
2020, X, 502 S., 240 mm, Softcover
Wichmann

 

 

Der Lehrstuhl für Geodäsie der Technischen Universität München veranstaltete vom 03. bis zum 06. März 2020 den 19. Internationalen Ingenieurvermessungskurs. Dieser Kurs setzt die traditionsreiche Reihe fort, die auf den Optischen Streckenmesskurs von 1928 zurückgeht. Seit 1976 wurde die Tagung unter der Bezeichnung "Ingenieurvermessung" im vierjährigen Zyklus von den Technischen Universitäten München, Zürich und Graz organisiert. Um der rasanten Entwicklung neuer Instrumente und Methoden der Ingenieurvermessung Rechnung zu tragen, wird seit der Tagung in Zürich 2004 der Kurs in der Regel in verkürztem Rhythmus von drei Jahren durchgeführt. In dem Tagungsband werden die Vorträge und Poster der Ingenieurvermessung 20 veröffentlicht, die u.a. folgende Themenschwerpunkte behandeln: - Bauaufnahme und Baumesstechnik, - Ingenieurnavigation, - Monitoring, - Aktuelle Ingenieurprojekte.

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Gerold Noack
Geodäsie für Bauingenieure und Architekten
Grundlagen und Praxiswissen
2019, 264 S., zweifarbig. 243 mm, Hardcover
Hanser Fachbuchverlag

 

 

Die Grundlagen der Geodäsie. Mit zahlreichen Prüfungsfragen. Die Erhebung, Verarbeitung und Aufbereitung raumbezogener Daten als wesentliche Grundlage der "Vermessungskunde" erfährt durch die fortschreitende Digitalisierung und Modellierung weiteren Auftrieb bei der Planung, Errichtung, Betreibung und Umnutzung baulicher Anlagen. Moderne Geoinformationssysteme (GIS) oder der Prozess des Building Information Modeling (BIM) gewinnen zunehmend an Bedeutung. Dieses Lehrbuch vermittelt die Grundlagen der Vermessungskunde und die wichtigsten Messverfahren aus dem Blickwinkel des Bachelorstudiums, damit einfache Aufgaben vom Anwender selbstständig ausgeführt werden können. Komplexere Messverfahren und Anwendungsgebiete werden im Überblick dargestellt.

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Handbuch der Geodäsie, Geoinformatik
Springer Reference Naturwissenschaften
2019, XIV, 249 S., 41 SW-Abb., 70 Farbabb. 23,5 cm, Hardcover
Springer

 

 

Das sechsbändige Handbuch ist ein hochwertiges Werk über die Geodäsie unserer Zeit. Neben einer guten Lesbarkeit vermittelt es dennoch den wissenschaftlichen Ansatz und richtet sich an Kollegen in Praxis und Wissenschaft, aus Nachbardisziplinen und allgemein an Studierende und Interessierte. Die in den Beiträgen behandelten Themen führen systematisch in Aufgabenstellung, Methodik und zukünftige Entwicklungen ein. Die Themen reichen von der mathematischen und physikalischen Geodäsie sowie der Satellitengeodäsie über die Ingenieurgeodäsie, die Bodenordnung und das Landmanagement, die Photogrammetrie und Fernerkundung bis zu Geoinformationssystemen und der Kartographie.

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Ingenieurgeodäsie
Springer Reference Naturwissenschaften
Handbuch der Geodäsie, herausgegeben von Willi Freeden und Reiner Rummel
2017, XIV, 622 S., 76 SW-Abb., 249 Farbabb. 23,5 cm, Hardcover
Springer

 

 

Das Handbuch der Geodäsie ist ein hochwertiges, wissenschaftlich fundiertes Werk über die Geodäsie unserer Zeit und bietet anhand von in sechs Bänden zusammengestellten Einzelthemen ein repräsentatives Gesamtbild des Fachgebiets. Der Band Ingenieurgeodäsie stellt anhand von ausgewählten Anwendungen das breite Feld der Arbeitsbereiche der Ingenieurgeodäsie anschaulich vor. Das Spektrum umfasst dabei u. a. den Einsatz moderner Methoden der Bauaufnahme und der Modellierung nach BIM, der Indoor-Positionierung, der Vermessung von langen Tunneln gefolgt von den Möglichkeiten mobiler Multisensorsysteme, von Geosensornetzen, des terrestrischen Laserscannings und der Mikrowelleninterferometrie, der Steuerung von Baumaschinen, der Faseroptik und von Monitoringverfahren. Weiterhin werden Messverfahren und hochpräzise Messmittel für den Maschinenbau vorgestellt sowie die Kalibrierung der Messmittel mit zeitgemäßen Methoden angesprochen. Es werden Methoden zur Qualitätsbewertung der Messungen sowie zur Auswertung ingenieurgeodätischer Überwachungsmessungen diskutiert.

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Gerhard Müller, Harald Schlemmer, Michael Möser, Otto Heunecke, Heiner Kuhlmann, Walter Welsch
Handbuch Ingenieurgeodäsie.Auswertung geodätischer Überwachungsmessungen
2., neu bearb. u. erw. Aufl.
2013, XVI, 688 S., m. zahlr. Abb. 240 mm, Softcover
Wichmann

 

 

Der Band Auswertung geodätischer Überwachungsmessungen beschreibt die Methoden und Modelle zur Erfassung geometrischer Veränderungen von Messobjekten. Da die Aufbereitung von Messergebnissen sowie die vielfältigen Möglichkeiten zu ihrer Analyse im fachübergreifenden Zusammenhang gesehen werden müssen, sind neben den bewährten geodätischen Vorgehensweisen auch die Grundlagen aus der Systemtheorie und der Mechanik ebenso behandelt wie Techniken der Zeitreihentheorie und der Künstlichen Neuronalen Netze sowie von Fuzzy-Verfahren. In der Integration der Methoden verbunden mit den derzeitigen Möglichkeiten der messtechnischen Erfassung liegt ein Schwerpunkt des Handbuchs. Aus dem Inhalt: - Inhalt und Bedeutung geodätischer Überwachungsmessungen; - Grundlagen der Systemtheorie und Mechanik; - Statistik, Ausgleichungsrechnung, Netzanalyse, Transformationen; - KALMAN-Filterung, Zeitreihenanalyse; - Künstliche Neuronale Netze und Fuzzy-Theorie; - Kongruenzanalyse geodätischer Überwachungsnetze; - Kinematische, statische und dynamische Modellierung; - Hinweise auf Anwendungen und gegenwärtige Entwicklungen.

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Dückelmann, Antonia; Marckhgott-Sanabria, Peter Paul; Piechl, Anna
Historische Karten in einer historischen GIS-Applikation - Ein Widerspruch?
Gis Science, 2021

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Maas, Felix; Schmidt, Benno
Modellierung menschlichen Mobilitätsverhaltens in POI-Empfehlungssystemen mithilfe von Methoden der Geoinformatik
Gis Science, 2020

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Donner, Ralf Ulrich
Eine Lösung für den räumlichen Rückwärtsschnitt in der Vermessungstechnik (kostenlos)
zfv Zeitschrift für Geodäsie, Geoinformation und Landmanagement, 2020

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Liedtke, Maren; Dürrwald, Patrick
Auf dem Weg zum INSPIRE-Gipfel. Status Quo in Europa, Deutschland und Sachsen-Anhalt
VDVmagazin, 2020

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Illert, Andreas
Geodatenmanagement am Bundesamt für Kartographie und Geodäsie (kostenlos)
zfv Zeitschrift für Geodäsie, Geoinformation und Landmanagement, 2020

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