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Institut für Geodäsie und Photogrammetrie (IGP) Institut für Geodäsie und Photogrammetrie (IGP) Technische Universität Braunschweig Jahresbericht 2009 1. Wissenschaftliche Mitarbeiter

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Institut fr Geodsie und Photogrammetrie (IGP) Technische Universitt Braunschweig

Jahresbericht 2009

1. Wissenschaftliche Mitarbeiter und personelle Vernderungen Institutsleitung: NIEMEIER, WOLFGANG, Prof. Dr.-Ing. habil.

LWNER, MARC-OLIVER, Jun.-Prof. Dr.-Ing.

Entpflichtete Professoren: MLLER, DIETRICH, Prof. em. Dr.-Ing.

SCHRADER, BODO, Prof. Dr.-Ing. habil. a. D.

Wissenschaftliche Mitarbeiter/innen: HEINERT, MICHAEL, Dr.-Ing.

JOHANNES, LARS, Dipl.-Ing. (Drittmittel)

MITTELSTAEDT, ARNE, Dipl.-Ing.

(Drittmittel) (bis 31.10.09)

RIEDEL, BJRN, Dr.-Ing., Akad. Rat

TENGEN, DIETER, Dipl.-Ing. (Drittmittel)

WALTHER, AXEL, Dipl.-Ing.

(Drittmittel) (bis 31.03.09)

Doktoranten: ABDELHAFIZ, AHMED, M. Sc. (bis 30.04.09)

KIM, TAIKJIN, M. Sc. (bis 30.06.09)

Sekretariat: BANK, JUTTA, Verwaltungsangestellte (Teilzeit) (bis 17.03.09)

LIPP, CHRISTIANE Verwaltungsangestellte (ab 14.05.09)

Technische Mitarbeiter: HECK, ANJA, Industriemechanikerin

SCHELLIN, WOLFGANG, Vermessungstechniker

VOGEL, DIRK, Vermessungstechniker

2. Personelle Mitteilungen Am 8. Oktober 2009 verstarb im Alter von 74 Jahren unser langjhriger Honorarprofessor Dr.-Ing. HANS KNOOP. Whrend seiner T-tigkeit im Niederschsischen Innenministeri-

um, insbesondere aber danach ist Dr. Knoop durch seine Aktivitten in der nationalen und internationalen Normung sowie seine kontinu-ierliche Pflege von Kontakten zu Vermes-sungsdienststellen in China, Korea und Ma-laysia bekannt geworden. 3. Forschungsaktivitten

Erkennung und berwachung von Erdoberflchenvernderungen mittels Radarfernerkundung Seit mehreren Jahren werden am IGP Untersuchungen zum Einsatz der Radarfern-erkundung zur dreidimensionalen Erfassung der Erdoberflche und ihrer Vernderungen durchgefhrt. Hierbei liegt ein Schwerpunkt der Institutsarbeiten auf der Erkennung von potentiellen Rutschungsgebieten. Das zu Grunde liegende Auswertekonzept beruht auf der interferometrischen SAR-Aus-wertung von C-Band Satellitendaten der euro-pischen Fernerkundungssatelliten ENVISAT und ERS-1/-2 und der L-Band Daten des ALOS-Satelliten. Dieser Ansatz hat nur Erfolg, wenn das zu untersuchende Gebiet spezi-fische Anforderungen erfllt, wie z.B. ausrei-chende Rckstreueigenschaften, nicht zu steile Hangneigungen und langsame Vege-tationszyklen. Durch die kombinierte Nutzung verschiedener Radarfrequenzbereiche ist man in der Lage, diese Einschrnkungen zu reduzieren und diese Methode fr ein umfassendes Monitoring zu nutzen. Die Nutzung der X-Band Daten des 2007 gestarteten TerraSAR-X Satelliten erlaubt es, mit hoher rumlicher und zeitlicher Auflsung auch Vernderungen an groen Ingenieur-bauwerken zu beobachten. Hierzu werden am IGP Untersuchungen im Bereich zweier Staudmme mit zugehrigen Staurumen in Chile durchgefhrt, die im Einflussbereich eines Vulkanes liegen und durch die hohe Seismizitt im Andenbereich bedroht sind.

Institut fr Geodsie und Photogrammetrie, Technische Universitt Braunschweig, Gaustrae 22, 38106 Braunschweig; Tel. 0531 - 391 - 7473 / 7474; Fax: 0531 - 391 - 7499; http://www.tu-braunschweig.de/igp

RaMon - bodengesttzte Radar-Interferometrie Im Rahmen der Niederschsischen Techni-schen Hochschule (NTH) wird fr einen Zeitraum von 2 Jahren das Projekt Radar-Based Spatial Monitoring - Radargesttzte Erfassung geometrischer Vernderungen und Modellierung des dynamischen Ver-haltens von Geoobjekten in der Energie-rohstoffgewinnung und Energieversorgung (RaMon) gefrdert. Beteiligt sind das Institut fr Geotechnik und Markscheide-wesen der TU Clausthal (Prof. W. Busch, Federfhrung), das Institutes fr Photo-grammetrie und GeoInformation der Leibniz Universitt Hannover (Prof. U. Srgel) und das IGP der TU Braunschweig. Ziel des IGP-Teilprojektes Analyse von nieder- und hochfrequenten Deformations-prozessen von Infrastrukturanlagen und geodynamischen aktiven Gebieten mit bodengebundenem Radar ist es, das interferometrische Messprinzip der Radar-Fernerkundung fr terrestrische Anwen-dungen nutzbar zu machen. Nach demselben Messkonzept wie im Weltraum knnen mit den neu entwickelten Systemen des Ground Based Inter-ferometric Synthetic Aperture Radar (GBSAR) von Bodenstandpunkten aus (ground-based) Bewegungen bzw. Vern-derungen lokal abgegrenzter Objekte hochprzise bestimmt werden. Hier sind zwei grundstzlich verschiedene Anwendungsbereiche zu unterscheiden, fr die im Rahmen dieses Teilprojektes nach-haltige Methoden erarbeitet werden sollen: i) Niederfrequente Deformationsprozesse, bei denen das allmhliche, ber lngere Zeitrume ablaufende Bewegungsverhalten berwacht werden sollen. Interessant ist diese Methodik fr das Beobachten und die Analyse des Verhaltens von Geoobjekten, z. B. von rutschungsgefhrdeten Hngen, der Abbruchkanten von Steinbrchen, so-wie auch von Vulkanen oder Gletschern. Ebenso ist solch ein eher statisches Moni-toring mit ganzheitlicher Geometrieinforma-tion natrlich auch ideal fr Infrastrukturan-lagen, wie hohe Gebude, Stauanlagen und Brcken.

Abb. 1: IBIS-L System zur Erfassung der Deformationen der Okertalsperre / Harz ii) Hochfrequente Deformationsprozesse, die eine unmittelbare Erfassung der geometrischen Deformationen einer Struktur mit einer Genauig-keit bis 1/10 mm bei einer Frequenz bis zu 200 Hz erforderlich machen. Noch weiterreichend sind Mglichkeiten des GBSAR, das integrale Schwingungsverhalten einer greren Struktur in Echtzeit zu bestimmen und somit auf den bisher erforderlichen enormen Aufwand mit einer Viel-zahl unterschiedliche Sensoren mit komplexer Datenerfassung und Auswertung zu verzichten. Erste Testmessungen wurden im Oktober 2009 mit dem System IBIS-L und S der Firma IDS, Italien, durchgefhrt. Als Beispiele fr das statische Monitoring wurde u.a. die Okertal-sperre im Harz, siehe Abb. 1, beobachtet. Im Bereich hochfrequenter Deformationsprozesse wurden Messungen zur Erfassung von Schwingungen einer Autobahnbrcke unter dem Einfluss der Verkehrsbelastung realisiert, siehe Abb. 2.

Abb. 2: IBIS-S System zur Erfassung der hochfrequen-ten Deformationen einer Autobahnbrcke am lperkno-ten in Braunschweig

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IRIS - Integrated European Industrial Risk Reduction System Das EU-Projekt IRIS Integrated European Risk Reduction System ist ein Large In-tegrated Project im 7th Framework Pro-gramme, hat 45 internationale Partner und wird von 2008 2012 gefrdert. In Kurz-fassung geht es um die Entwicklung und prototypische Realisierung von Konzepten zur Risikominimierung fr typische, traditi-onelle Industriezweige. bergeordnete Themen sind Identifizierung von potentiel-len Risiken, aktuelle Erkennung von realen Risiken und deren Management.

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Das IGP-Teilprojekt hat seinen Schwer-punkt im Bereich Safety of Workers auf Grobaustellen. Ziel ist die Vermeidung oder Reduzierung der Auswirkung von Ri-siken aller Art fr die beteiligten Arbeiter. Neben der Frage, wann ein bestimmtes Risiko auftritt, ist es ebenso von Interesse, eine genaue, zuverlssige Information ber den Ort des Eintretens eines Risikos zu haben und zu wissen, welche Arbeiter gefhrdet oder ggf. betroffen sein knnten. Erforderlich ist also ein echtzeitfhiges, zuverlssiges Positionierungssystem fr jeden Arbeiter. Wichtig ist auch, dass die Information ber den Aufenthaltsort gefhrdeter Arbeiter zustzlich in der Leitzentrale verfgbar ist. Als erste Aufgabe sind die Anforderungen an solch ein System herausgearbeitet worden, die sich zunchst mit dem Einsatzort, dessen Ausdehnung und mglichen Umfeldeinflssen befassen. Daneben sind mehr technische Aspekte, wie die erforderliche Genauigkeit, die Zuverlssigkeit des Systems bei wechselnden Umgebungsbedingungen, die Art der Kommunikation zwischen Arbeiter und Zentrale, die erforderlichen Installa-tionen und schlielich der Erhaltungs- und Fortschreibungsaufwand bei wachsenden Baustellen zu erarbeiten. Nicht auer acht gelassen werden drfen die Fragen der Akzeptanz bei den Ar-beitern und der Schutz seiner Privatsphre. Das System muss in jedem Fall im Auen- und Innenbereich funktionieren, ein

nahtloser bergang ist zwingend. In Abb. 3 ist die fr den Auenbereich angedachte GNSS-Lsung im differentiellen Modus skizziert, die als Prototyp derzeit aufgebaut wird.

Abb. 3 . D-GNSS Lsung auf einer Baustelle Verfgbare Lsungen fr den Indoor-Bereich wurden im Hinblick auf die vorstehenden Anforderungen analysiert und deren Ein-schrnkungen aufgezeigt. Einige der signal-strke-basierenden Anstze bzw. Systeme wurden aufgebaut und umfassend praktisch erprobt. Es konnte dabei klar herausgestellt werden, dass die aus der Literatur bekannte, sog. Fingerprint-Methode mit herkmmlichen WLAN-Assess-Points keine Lsung des Positi-onierungsproblems in Innenrumen darstellt. Die Lsung wird ein kombiniertes, teilweise auch Multisensor-System sein, das als D-GNSS-System im Auenbereich arbeitet und im Indoor-Bereich auf einer UWB (Ultra-Wide Band) und RFID (Radio-Frequency Identification) Lsung basiert. Ggf. werden weitere Sensoren zur Untersttzung hinzukommen. Die Software-Lsung ist so konzipiert, dass Sensoren sehr einfach ersetzt und ergnzt werden knnen. Sie wird derzeit in einer objekt-orientierten Programmiersprache entwickelt und realisiert. Dies erlaubt einfache Zugriffe und berprfungen sowie eine problemlose Entwicklung von optimalen Algorithmen fr die angestrebte Echtzeit-Positionierung.

Einsatz von Support Vector Machines (SVM) fr geodtische Zwecke Eine Entwicklung des letzten Jahrzehnts auf dem Gebiet der lernenden Algorithmen ist die Support Vector Machine oder im Deutschen auch gelegentlich als Sttzvektormaschine bezeichnet.

0 1 2 3 4 5 6 7

0 1 2 3 4 5 6 7

= 0,025 = 0,330 C = 50

Sttz vektoren

Soll - funktion

a

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