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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

Band 23 (III, Band 1. BIM & GIS
Grundlagen, Synergien und Best-Practice-Beispiele
2021, 193 S., 240 mm, Softcover
Wichmann

 

 

Sowohl Building Information Modeling (BIM) als auch Geoinformationssysteme (GIS) beschreiben die uns umgebende räumliche Welt in digitaler Form. Beide Welten existieren seit mehr als 30 Jahren. Die moderne IT ermöglicht nun erstmals ihre Symbiose mit teilweise erstaunlichen Auswirkungen. So stellen BIM-Daten einen neuen "Rohstoff" für die GIS-Industrie dar, insbesondere bei der Modellierung von 3D-Stadtmodellen - also im Bereich des City Information Modelings (CIM). Auf der anderen Seite können vorhandene GIS-Daten maßgeblich dazu beitragen, bessere Planungen und damit bessere Entscheidungen bei Bauprojekten zu erreichen - vor allem bei Infrastrukturprojekten. Dieses Buch bildet eine wertvolle Grundlage für die Integration von BIM und GIS. Es gibt eine umfassende Einführung in die wichtigsten Aspekte von BIM auf der einen Seite und die technischen Grundlagen und Anwendungsfelder von GIS auf der anderen Seite. Darauf aufbauend geht es vertieft auf Unterschiede und Synergien zwischen den beiden Technologien ein und erörtert die Möglichkeiten der Integration. Anhand von acht Praxisbeispielen wird dokumentiert, was heute schon möglich ist und wo noch weitere Anstrengungen erforderlich sind. Das Buch richtet sich an interessierte Leser und Branchenpraktiker aus dem BIM- und GIS-Bereich. Es ist keine wissenschaftliche Betrachtung der Thematik. Es soll vielmehr eine praxisnahe Reflexion der Synergiepotenziale ermöglichen.

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Umweltinformationssysteme
Grundlagen einer angewandten Geoinformatik/Geo-IT
3., Aufl.
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Wichmann

 

 

Umweltinformationssysteme (UIS) der verschiedensten Dimensionen stellen wichtige Hilfsmittel dar, um angesichts der ständig wachsenden Anforderungen im Umweltbereich ein schnelles und qualifiziertes Handeln sicherzustellen. Seit Erscheinen der 2. Auflage hat sich die Informationstechnik rasant weiterentwickelt, selbstverständlich auch mit Auswirkungen auf die Umweltdatenverarbeitung und -bereitstellung. Neben neuen analytischen Methoden wurden innovative Monitoringsysteme aufgebaut und Standardisierungsbemühungen zum Austausch von Daten und Diensten transnational und global unterstützt. Mobile Anwendungen sind mittlerweile aus unserem Alltag nicht mehr wegzudenken und neue Visualisierungstechniken realisieren den verständlichen Transport hochkomplexer Information zum Betrachtenden. Das Werk greift in seiner 3. Auflage die Innovationen der letzten Jahre auf, um so den erweiterten Interessen der Studierenden im Rahmen einer umweltbezogenen, informationstechnischen Ausbildung Rechnung zu tragen. Die Website zum Buch bietet weitere Informationen zum Thema UIS sowie Übungsbeispiele und -aufgaben zu den behandelten Themen. Das interdisziplinär ausgerichtete Lehrbuch wendet sich an all jene, die moderne Umweltinformationssysteme nicht nur benutzen, sondern auch verstehen und selbst gestalten wollen. Angesprochen sind Studierende der verschiedenen Umweltstudiengänge, aber auch der Informatik. Praktiker, die in irgendeiner Form mit Umweltinformationen zu tun haben, kann das Werk ebenso bei ihrer Arbeit unterstützen wie Lehrende, die auf dem weiten Feld der Geo- und Umweltinformatik aktiv sind.

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AGIT 7-2021
Journal für Angewandte Geoinformatik
2021, XII, 272 S., 240 mm, Softcover
Wichmann

 

 

Das Journal für Angewandte Geoinformatik 7-2021 beinhaltet die Beiträge zum 33. AGIT-Symposium (7. bis 8. Juli 2021), das vom Interfakultären Fachbereich Geoinformatik (Z_GIS - www.zgis.at) an der Universität Salzburg veranstaltet wird. Die "AGIT" ist ein Forum für Anwender von geoinformatischen und verwandten Methoden und Technologien und dokumentiert als zentrale Informationsdrehscheibe jährlich den "Stand des Wissens und der Praxis". Dies zeigt sich in der breiten Palette vorgestellter Methoden, Anwendungen und Theorien.

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Bertold Witte, Peter Sparla, Jörg Blankenbach
Vermessungskunde für das Bauwesen mit Grundlagen des Building Information Modeling (BIM) und der Statistik
9., neu bearb. u. erw. Aufl. 2020 XVI,
2020, 770 S., 240 mm, Softcover
Wichmann

 

 

Das breite Gebiet der Geodäsie, das u. a. die Satelliten- und Physikalische Geodäsie, die Landesvermessung, das Geoinformationswesen, die Photogrammetrie, die Fernerkundung, das Liegenschaftswesen sowie die Kataster- und Ingenieurvermessung umfasst, muss in dem Lehrbuch zwangsläufig beschränkt werden. Die Auswahl des Inhalts orientiert sich in erster Linie an den vermessungstechnischen Aufgaben, die mit der Erstellung und Überwachung von Bauwerken verschiedenster Art, wie Gebäuden, Talsperren, Straßen und Brücken bis hin zu maschinentechnischen Anlagen, verknüpft sind. Vor Beginn jeder Baumaßnahme besteht die Aufgabe, den Bestand aufzumessen und das Geplante in die Örtlichkeit zu übertragen, was sich nicht ohne Kenntnis vermessungstechnischer Verfahren und der dazu notwendigen Geräte und Instrumente realisieren lässt. Dies beinhaltet auch die Anwendung der GNSS-Technik. Neben Aktualisierungen und zahlreichen kleineren Ergänzungen sind in der 9. Auflage u. a. folgende Inhalte neu: Building Information Modeling (BIM), Geoinformationssysteme (GIS), Liegenschaftswesen, Feldprüfverfahren für Tachymeter und GNSS-Empfänger, Videotachymeter.

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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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Reitz, Thorsten
Datenräume und ihr Mehrwert für Geodateninfrastrukturen
Gis Business, 2022

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Winkler, Uwe; Berbig, Jörg; Schwarz, Heribert
Automatisierte Auswertung von Luftbilddaten zur Abschätzung von Versiegelungsflächen in Leipzig
Gis Business, 2022

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Hörnlein, Fabian; Reichart, Christoph; Ullrich, Robert
Möglichkeiten zur Vernetzung und Steuerung geodätischer Sensoren
VDVmagazin, 2022

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Eichfuss, Silas; Hellings, Anna; Hollen, Martina; Tschirner, Thomas; Dosch, Fabian
Künstliche Intelligenz in der Fernerkundung.
Informationen zur Raumentwicklung, 2021

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Loges, Sören
Digitale Zwillinge und BIM - Perspektiven für die kommunale Praxis.
fub Flächenmanagement und Bodenordnung, 2021

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Highlights aus dem Programm 2022