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Wir haben 10 Artikel über analysis gefunden.
Ein raum-zeitliches Deformationsmodell für Laserscanning-Punktwolken
Kurzfassung
Mit dem Einzug des terrestrischen Laserscanners in die Ingenieurgeodäsie steht seit einigen Jahren ein vielversprechendes Messinstrument für die Durchführung von geodätischen Überwachungsmessungen zur Verfügung. Trotz des häufigen Einsatzes von terrestrischen Laserscannern im Rahmen von Überwachungsmessungen stellt die anschließende Auswertung der erfassten Daten, die punktwolkenbasierte Deformationsanalyse, immer noch eine Herausforderung dar. In diesem Beitrag wird ein raum-zeitliches Deformationsmodell vorgestellt, das eine Reihe von offenen Fragestellungen der punktwolkenbasierten Deformationsanalyse löst. Die Grundidee des entwickelten Ansatzes ist die Interpretation der Deformation als Realisierung eines raum-zeitlichen stochastischen Prozesses, womit die Modellierung des erfassten und sich deformierenden Objektes mit Hilfe dreier Anteile möglich wird: Ein deterministischer Trend repräsentiert das nicht-deformierte Objekt, ein stochastisches Signal beschreibt den lokal homogenen stochastischen Deformationsprozess und ein stochastisches Messrauschen berücksichtigt Unsicherheiten, die durch den Messprozess verursacht werden. Durch die stochastische Modellierung der Deformationen ist es nicht notwendig, Punktkorrespondenzen in unterschiedlichen Messepochen zu definieren. Ergebnis der durchgeführten Fläche-zu-Fläche-Vergleiche sind interpretierbare Verschiebungsvektoren.
Abstract
With the increased use of the terrestrial laser scanner in engineering geodesy, a promising measurement instrument for performing geodetic monitoring tasks has been available for several years. Despite the frequent use of terrestrial laser scanners in the context of monitoring tasks, the subsequent analysis of the acquired data, the point cloud-based deformation analysis, still poses a challenge. In this paper, a spatio-temporal deformation model that solves a number of open issues in point cloud-based deformation analysis is presented. The basic idea of the developed approach is to interpret the deformation as the realization of a spatio-temporal stochastic process, thus allowing for the modeling of the acquired object by means of three components. A deterministic trend represents the non-deformed object, a stochastic signal describes the locally homogeneous stochastic deformation process, and a stochastic measurement noise accounts for uncertainties caused by the measurement process. Due to the stochastic modeling of the deformations, it is not necessary to define point correspondences in different measurement epochs. The results of the surface-to-surface comparison conducted are interpretable displacement vectors.
Mit dem Einzug des terrestrischen Laserscanners in die Ingenieurgeodäsie steht seit einigen Jahren ein vielversprechendes Messinstrument für die Durchführung von geodätischen Überwachungsmessungen zur Verfügung. Trotz des häufigen Einsatzes von terrestrischen Laserscannern im Rahmen von Überwachungsmessungen stellt die anschließende Auswertung der erfassten Daten, die punktwolkenbasierte Deformationsanalyse, immer noch eine Herausforderung dar. In diesem Beitrag wird ein raum-zeitliches Deformationsmodell vorgestellt, das eine Reihe von offenen Fragestellungen der punktwolkenbasierten Deformationsanalyse löst. Die Grundidee des entwickelten Ansatzes ist die Interpretation der Deformation als Realisierung eines raum-zeitlichen stochastischen Prozesses, womit die Modellierung des erfassten und sich deformierenden Objektes mit Hilfe dreier Anteile möglich wird: Ein deterministischer Trend repräsentiert das nicht-deformierte Objekt, ein stochastisches Signal beschreibt den lokal homogenen stochastischen Deformationsprozess und ein stochastisches Messrauschen berücksichtigt Unsicherheiten, die durch den Messprozess verursacht werden. Durch die stochastische Modellierung der Deformationen ist es nicht notwendig, Punktkorrespondenzen in unterschiedlichen Messepochen zu definieren. Ergebnis der durchgeführten Fläche-zu-Fläche-Vergleiche sind interpretierbare Verschiebungsvektoren.
Abstract
With the increased use of the terrestrial laser scanner in engineering geodesy, a promising measurement instrument for performing geodetic monitoring tasks has been available for several years. Despite the frequent use of terrestrial laser scanners in the context of monitoring tasks, the subsequent analysis of the acquired data, the point cloud-based deformation analysis, still poses a challenge. In this paper, a spatio-temporal deformation model that solves a number of open issues in point cloud-based deformation analysis is presented. The basic idea of the developed approach is to interpret the deformation as the realization of a spatio-temporal stochastic process, thus allowing for the modeling of the acquired object by means of three components. A deterministic trend represents the non-deformed object, a stochastic signal describes the locally homogeneous stochastic deformation process, and a stochastic measurement noise accounts for uncertainties caused by the measurement process. Due to the stochastic modeling of the deformations, it is not necessary to define point correspondences in different measurement epochs. The results of the surface-to-surface comparison conducted are interpretable displacement vectors.
Keywords/Schlüsselwörter
B-Spline-Flächen Deformationsanalyse Kollokation nach kleinsten Quadraten Laserscanning lokal homogene stochastische Prozesse
B-Spline-Flächen Deformationsanalyse Kollokation nach kleinsten Quadraten Laserscanning lokal homogene stochastische Prozesse
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VGI_202106_Harmening.pdf
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EUREF Analysis and Data Center at BEV Vienna
Kurzfassung
Um im wissenschaftlichen Bereich mit global verfügbaren GNSS Permanentstationen arbeiten zu können ist eine verlässliche Dateninfrastruktur notwendig. Das Bundesamt für Eich- und Vermessungswesen (BEV) in Wien hat sich dazu entschlossen dauerhaft dazu auf mehreren Ebenen beizutragen. Neben dem Betreiben eines von zwei EUREF Datenzentren wurde ein Analysezentrum aufgebaut, in dem eines der größten EPN (European Permanent Network) Teilnetzwerke ausgewertet wird. Das stellt einen wertvollen Beitrag zur internationalen Gemeinschaft der Referenzsysteme dar. Zusätzlich zum europäischen Netzwerk wird ein verdichtetes österreichisches Netzwerk ausgewertet, um Geschwindigkeiten auf der europäischen Erdplatte zu bestimmen.
Abstract
Reliable data infrastructure components are the fundamental background for scientific work with global distributed geodetic GNSS permanent stations. Therefore, the Federal Office of Metrology and Surveying (BEV) in Vienna decided to contribute to these long term activities on different levels. Besides creating one of the Data Centers within EUREF we also established an Analysis Center which processes one of the biggest network parts of the European Permanent Network EPN. This is a valuable contribution to the international reference frame community. In addition to the European Network we also monitor a dense Austrian network which is used for the determination of intraplate velocities.
Um im wissenschaftlichen Bereich mit global verfügbaren GNSS Permanentstationen arbeiten zu können ist eine verlässliche Dateninfrastruktur notwendig. Das Bundesamt für Eich- und Vermessungswesen (BEV) in Wien hat sich dazu entschlossen dauerhaft dazu auf mehreren Ebenen beizutragen. Neben dem Betreiben eines von zwei EUREF Datenzentren wurde ein Analysezentrum aufgebaut, in dem eines der größten EPN (European Permanent Network) Teilnetzwerke ausgewertet wird. Das stellt einen wertvollen Beitrag zur internationalen Gemeinschaft der Referenzsysteme dar. Zusätzlich zum europäischen Netzwerk wird ein verdichtetes österreichisches Netzwerk ausgewertet, um Geschwindigkeiten auf der europäischen Erdplatte zu bestimmen.
Abstract
Reliable data infrastructure components are the fundamental background for scientific work with global distributed geodetic GNSS permanent stations. Therefore, the Federal Office of Metrology and Surveying (BEV) in Vienna decided to contribute to these long term activities on different levels. Besides creating one of the Data Centers within EUREF we also established an Analysis Center which processes one of the biggest network parts of the European Permanent Network EPN. This is a valuable contribution to the international reference frame community. In addition to the European Network we also monitor a dense Austrian network which is used for the determination of intraplate velocities.
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VGI_201912_Sehnal.pdf
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Aus der Korrespondenz von Johann Jakob von Marinoni mit Leonhard Euler 1736-1751
Kurzfassung
Die erhaltene Korrespondenz Marinonis mit Euler umfasst 20 Briefe aus der Zeit von 1736-1751. Aus der 1.Periode, dem St. Petersburger Schriftwechsel bis 1740, gibt es 3 Schreiben von Euler, darunter das in der mathematischen Literatur berühmte vom 13. März 1736 mit der Lösung des Königsberger Brückenproblems, und 2 Antworten Marinonis, alle in lateinischer Sprache. Die Briefe Eulers sind im 20. Jahrhundert einzeln gedruckt worden. Von Marinoni ist 1 Brief in Tartu online verfügbar, den der Autor 2017 transkribiert, übersetzt und veröffentlicht hat. Die 2. oder Berliner Periode 1746-1751, mit 14 bis dato unveröffentlichten Briefen Marinonis und einem in Florenz aufbewahrten, mehrfach gedruckten Schreiben Eulers über die astronomische Bedeutung des Obelisken am Marsfeld, enthält nur französische Briefe. Die Korrespondenz als Ganzes ist bisher noch nicht publiziert. Diese Lücke soll nunmehr geschlossen werden. Alle Briefe sind transkribiert, ins Deutsche übersetzt und kommentiert. Ergänzende Ausführungen und Abbildungen zum Inhalt dienen der Veranschaulichung der in der Korrespondenz besprochenen Themen. Über die Erörterung der Themen aus Kartographie, Astronomie und Mathematik hinaus geht es diesem Beitrag vor allem darum, Charaktere, gemeinsame Interessen und persönliche wie wissenschaftliche Beziehung zweier Mathematiker unterschiedlicher Generationen in der 1. Hälfte des 18. Jahrhunderts zu beleuchten. Dafür sind auch Anreden, Grußformeln, "Smalltalk", Sprache, etc. wichtig. Originalzitate und auszugsweise Abbildungen belegen die Aussagen.
Abstract
The preserved correspondence of Marinoni with Euler consists of 20 letters dating from 1736-1751. From the 1st period, the St. Petersburg exchange of letters until 1740, there are 3 writings from Euler, including the one famous in mathematical literature of March 13th, 1736 with the solution of the Problem of Königsberg Bridges, and 2 responses of Marinoni, all in Latin. Eulers letters have been printed separately in the 20th century. One letter from Marinoni is available online in Tartu, which the author has transcribed, translated and published in 2017. The 2nd or Berlin period 1746-1751 with 14 hitherto unpublished communications of Marinoni and 1 letter of Euler, retained in Florence, printed several times, about the astronomic significance of the obelisk in Campo Marzio, contains only French letters. The correspondence as a whole is still unpublished. This gap is to be closed now. All letters are transcribed, translated into German and commented. Additional remarks and illustrations to the content serve as explanation for the topics referred to in the correspondence. Beyond the description of topics from cartography, astronomy and mathematics this article is about highlighting characters, common interests and personal as well as scientific relationship of two mathematicians of different generations in the 1st half of the 18th century. For this task also salutatory addresses, complimentary closes, small talk, language used, etc. are important. Original quotations and illustrations in extracts confirm the statements.
Die erhaltene Korrespondenz Marinonis mit Euler umfasst 20 Briefe aus der Zeit von 1736-1751. Aus der 1.Periode, dem St. Petersburger Schriftwechsel bis 1740, gibt es 3 Schreiben von Euler, darunter das in der mathematischen Literatur berühmte vom 13. März 1736 mit der Lösung des Königsberger Brückenproblems, und 2 Antworten Marinonis, alle in lateinischer Sprache. Die Briefe Eulers sind im 20. Jahrhundert einzeln gedruckt worden. Von Marinoni ist 1 Brief in Tartu online verfügbar, den der Autor 2017 transkribiert, übersetzt und veröffentlicht hat. Die 2. oder Berliner Periode 1746-1751, mit 14 bis dato unveröffentlichten Briefen Marinonis und einem in Florenz aufbewahrten, mehrfach gedruckten Schreiben Eulers über die astronomische Bedeutung des Obelisken am Marsfeld, enthält nur französische Briefe. Die Korrespondenz als Ganzes ist bisher noch nicht publiziert. Diese Lücke soll nunmehr geschlossen werden. Alle Briefe sind transkribiert, ins Deutsche übersetzt und kommentiert. Ergänzende Ausführungen und Abbildungen zum Inhalt dienen der Veranschaulichung der in der Korrespondenz besprochenen Themen. Über die Erörterung der Themen aus Kartographie, Astronomie und Mathematik hinaus geht es diesem Beitrag vor allem darum, Charaktere, gemeinsame Interessen und persönliche wie wissenschaftliche Beziehung zweier Mathematiker unterschiedlicher Generationen in der 1. Hälfte des 18. Jahrhunderts zu beleuchten. Dafür sind auch Anreden, Grußformeln, "Smalltalk", Sprache, etc. wichtig. Originalzitate und auszugsweise Abbildungen belegen die Aussagen.
Abstract
The preserved correspondence of Marinoni with Euler consists of 20 letters dating from 1736-1751. From the 1st period, the St. Petersburg exchange of letters until 1740, there are 3 writings from Euler, including the one famous in mathematical literature of March 13th, 1736 with the solution of the Problem of Königsberg Bridges, and 2 responses of Marinoni, all in Latin. Eulers letters have been printed separately in the 20th century. One letter from Marinoni is available online in Tartu, which the author has transcribed, translated and published in 2017. The 2nd or Berlin period 1746-1751 with 14 hitherto unpublished communications of Marinoni and 1 letter of Euler, retained in Florence, printed several times, about the astronomic significance of the obelisk in Campo Marzio, contains only French letters. The correspondence as a whole is still unpublished. This gap is to be closed now. All letters are transcribed, translated into German and commented. Additional remarks and illustrations to the content serve as explanation for the topics referred to in the correspondence. Beyond the description of topics from cartography, astronomy and mathematics this article is about highlighting characters, common interests and personal as well as scientific relationship of two mathematicians of different generations in the 1st half of the 18th century. For this task also salutatory addresses, complimentary closes, small talk, language used, etc. are important. Original quotations and illustrations in extracts confirm the statements.
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VGI_201822_Hiermanseder.pdf
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Aus der Korrespondenz von Johann Jakob von Marinoni mit Leonhard Euler 1736-1751
Kurzfassung
Die erhaltene Korrespondenz Marinonis mit Euler umfasst 20 Briefe aus der Zeit von 1736-1751. Aus der 1.Periode, dem St. Petersburger Schriftwechsel bis 1740, gibt es 3 Schreiben von Euler, darunter das in der mathematischen Literatur berühmte vom 13. März 1736 mit der Lösung des Königsberger Brückenproblems, und 2 Antworten Marinonis, alle in lateinischer Sprache. Die Briefe Eulers sind im 20. Jahrhundert einzeln gedruckt worden. Von Marinoni ist 1 Brief in Tartu online verfügbar, den der Autor 2017 transkribiert, übersetzt und veröffentlicht hat. Die 2. oder Berliner Periode 1746-1751, mit 14 bis dato unveröffentlichten Briefen Marinonis und einem in Florenz aufbewahrten, mehrfach gedruckten Schreiben Eulers über die astronomische Bedeutung des Obelisken am Marsfeld, enthält nur französische Briefe. Die Korrespondenz als Ganzes ist bisher noch nicht publiziert. Diese Lücke soll nunmehr geschlossen werden. Alle Briefe sind transkribiert, ins Deutsche übersetzt und kommentiert. Ergänzende Ausführungen und Abbildungen zum Inhalt dienen der Veranschaulichung der in der Korrespondenz besprochenen Themen. Über die Erörterung der Themen aus Kartographie, Astronomie und Mathematik hinaus geht es diesem Beitrag vor allem darum, Charaktere, gemeinsame Interessen und persönliche wie wissenschaftliche Beziehung zweier Mathematiker unterschiedlicher Generationen in der 1. Hälfte des 18. Jahrhunderts zu beleuchten. Dafür sind auch Anreden, Grußformeln, "Smalltalk", Sprache, etc. wichtig. Originalzitate und auszugsweise Abbildungen belegen die Aussagen.
Abstract
The preserved correspondence of Marinoni with Euler consists of 20 letters dating from 1736-1751. From the 1st period, the St. Petersburg exchange of letters until 1740, there are 3 writings from Euler, including the one famous in mathematical literature of March 13th, 1736 with the solution of the Problem of Königsberg Bridges, and 2 responses of Marinoni, all in Latin. Eulers letters have been printed separately in the 20th century. One letter from Marinoni is available online in Tartu, which the author has transcribed, translated and published in 2017. The 2nd or Berlin period 1746-1751 with 14 hitherto unpublished communications of Marinoni and 1 letter of Euler, retained in Florence, printed several times, about the astronomic significance of the obelisk in Campo Marzio, contains only French letters. The correspondence as a whole is still unpublished. This gap is to be closed now. All letters are transcribed, translated into German and commented. Additional remarks and illustrations to the content serve as explanation for the topics referred to in the correspondence. Beyond the description of topics from cartography, astronomy and mathematics this article is about highlighting characters, common interests and personal as well as scientific relationship of two mathematicians of different generations in the 1st half of the 18th century. For this task also salutatory addresses, complimentary closes, small talk, language used, etc. are important. Original quotations and illustrations in extracts confirm the statements.
Die erhaltene Korrespondenz Marinonis mit Euler umfasst 20 Briefe aus der Zeit von 1736-1751. Aus der 1.Periode, dem St. Petersburger Schriftwechsel bis 1740, gibt es 3 Schreiben von Euler, darunter das in der mathematischen Literatur berühmte vom 13. März 1736 mit der Lösung des Königsberger Brückenproblems, und 2 Antworten Marinonis, alle in lateinischer Sprache. Die Briefe Eulers sind im 20. Jahrhundert einzeln gedruckt worden. Von Marinoni ist 1 Brief in Tartu online verfügbar, den der Autor 2017 transkribiert, übersetzt und veröffentlicht hat. Die 2. oder Berliner Periode 1746-1751, mit 14 bis dato unveröffentlichten Briefen Marinonis und einem in Florenz aufbewahrten, mehrfach gedruckten Schreiben Eulers über die astronomische Bedeutung des Obelisken am Marsfeld, enthält nur französische Briefe. Die Korrespondenz als Ganzes ist bisher noch nicht publiziert. Diese Lücke soll nunmehr geschlossen werden. Alle Briefe sind transkribiert, ins Deutsche übersetzt und kommentiert. Ergänzende Ausführungen und Abbildungen zum Inhalt dienen der Veranschaulichung der in der Korrespondenz besprochenen Themen. Über die Erörterung der Themen aus Kartographie, Astronomie und Mathematik hinaus geht es diesem Beitrag vor allem darum, Charaktere, gemeinsame Interessen und persönliche wie wissenschaftliche Beziehung zweier Mathematiker unterschiedlicher Generationen in der 1. Hälfte des 18. Jahrhunderts zu beleuchten. Dafür sind auch Anreden, Grußformeln, "Smalltalk", Sprache, etc. wichtig. Originalzitate und auszugsweise Abbildungen belegen die Aussagen.
Abstract
The preserved correspondence of Marinoni with Euler consists of 20 letters dating from 1736-1751. From the 1st period, the St. Petersburg exchange of letters until 1740, there are 3 writings from Euler, including the one famous in mathematical literature of March 13th, 1736 with the solution of the Problem of Königsberg Bridges, and 2 responses of Marinoni, all in Latin. Eulers letters have been printed separately in the 20th century. One letter from Marinoni is available online in Tartu, which the author has transcribed, translated and published in 2017. The 2nd or Berlin period 1746-1751 with 14 hitherto unpublished communications of Marinoni and 1 letter of Euler, retained in Florence, printed several times, about the astronomic significance of the obelisk in Campo Marzio, contains only French letters. The correspondence as a whole is still unpublished. This gap is to be closed now. All letters are transcribed, translated into German and commented. Additional remarks and illustrations to the content serve as explanation for the topics referred to in the correspondence. Beyond the description of topics from cartography, astronomy and mathematics this article is about highlighting characters, common interests and personal as well as scientific relationship of two mathematicians of different generations in the 1st half of the 18th century. For this task also salutatory addresses, complimentary closes, small talk, language used, etc. are important. Original quotations and illustrations in extracts confirm the statements.
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VGI_201810_Hiermanseder.pdf
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Performance Evaluation of the Use of a Low-cost High Sensitivity GPS (HS-GOS) Receiver in Forests
Kurzfassung
Immer häufiger werden heute low-cost GNSS-Empfänger für viele Navigations- und Vermessungsanwendungen im Wald verwendet. Typische Anwendungen sind die Navigation von Traktoren und anderen Forstmaschinen, Katasteraufgaben, sowie die Bestimmung von förderungswürdigen Flächen für Förderungsprogramme der EU. Sehr oft werden hier High-Sensitivity GPS (HS-GPS) Empfänger verwendet, da sie auch unter schlechten Empfangsbedingungen eine hohe Verfügbarkeit aufweisen und Positionslösungen berechnen können. Diese Studie untersucht die Möglichkeiten der Verwendung und die erreichbaren Genauigkeiten eines HS-GPS Empfängers im Wald. Um die Einflüsse von Art, Alter und Höhe zu untersuchen, wurden mehrere Testgebiete in Nadel-, Laub- und Jungwald bestimmt. Im Winter, Sommer und Herbst wurden Messungen über mindestens zwei Tage an zehn vorher bestimmten Messpunkten durchgeführt. Dadurch konnten in den Auswertungen der Einfluss der vorherrschenden Baumart, Baumhöhe und der saisonal bedingten Änderungen des Blätterdaches bestimmt werden. In dieser Testreihe funktionierte der HS-GPS Empfänger zufriedenstellend und auch die statische Positionsbestimmung erwies sich als einsetzbar für die betrachteten Anwendungen. Statische Codemessungen zeigten eine mittlere Lageabweichung von wenigen dm bis zu 2 m mit einer Standardabweichung von rund 8 m abhängig von der Jahreszeit und Beobachtungslänge. Werden Trägerphasenlösungen im Zuge einer Basislinienmessung zu einer Referenzstation bestimmt, ist eine deutliche Verschlechterung der Signalqualität festzustellen. Durch robuste Schätzverfahren kann der Einfluss grober Fehler effektiv reduziert werden. Relative Einfrequenzmessungen mit robusten Fehlerdetektion führt zu einem Median von unter 10 cm mit einem Quartilabstand von rund 3 m.
Abstract
For many precise navigation and surveying applications in forests, such as the navigation of tractors, harvesters and forest machines, as well as static cadastral surveys or the determination of the size of agricultural land for European Union funding, the use of low-cost GNSS receivers has become increasingly popular. High Sensitivity GPS (HS-GPS) receivers are frequently employed for these tasks because they provide higher availability and good performance even under unfavourable satellite visibility conditions. This study investigates the practicability of the usage and the achievable quality of a certain low-cost HS-GPS receiver under forest canopy in such types of applications. Different test areas in deciduous, coniferous and young forests representing variations of kind, age and form of trees were selected. Long-term observations in summer, winter and autumn over at least two days at ten selected test points were carried out. Hence, several tests under varying states of foliation could be evaluated which clearly show the influence of the type of forest, tree height and foliage moisture as a matter of the season. It was found that the performance of a HS-GPS receiver is acceptable and static single point positioning generally performs well for the above mentioned applications. For static code measurements the mean horizontal deviations range from few dm up to 2 m with a standard deviation of around 8 m depending on season and length of the observation time. In the case of carrier phase solutions from baseline observations to a virtual reference station, however, a significant reduction of signal quality is seen. Using robust estimation, the influence of outliers could be efficiently reduced. Single frequency relative positioning with robust estimation then yielded a median deviation of less than 10 cm with an interquartile range (IQR) of around 3 m.
Immer häufiger werden heute low-cost GNSS-Empfänger für viele Navigations- und Vermessungsanwendungen im Wald verwendet. Typische Anwendungen sind die Navigation von Traktoren und anderen Forstmaschinen, Katasteraufgaben, sowie die Bestimmung von förderungswürdigen Flächen für Förderungsprogramme der EU. Sehr oft werden hier High-Sensitivity GPS (HS-GPS) Empfänger verwendet, da sie auch unter schlechten Empfangsbedingungen eine hohe Verfügbarkeit aufweisen und Positionslösungen berechnen können. Diese Studie untersucht die Möglichkeiten der Verwendung und die erreichbaren Genauigkeiten eines HS-GPS Empfängers im Wald. Um die Einflüsse von Art, Alter und Höhe zu untersuchen, wurden mehrere Testgebiete in Nadel-, Laub- und Jungwald bestimmt. Im Winter, Sommer und Herbst wurden Messungen über mindestens zwei Tage an zehn vorher bestimmten Messpunkten durchgeführt. Dadurch konnten in den Auswertungen der Einfluss der vorherrschenden Baumart, Baumhöhe und der saisonal bedingten Änderungen des Blätterdaches bestimmt werden. In dieser Testreihe funktionierte der HS-GPS Empfänger zufriedenstellend und auch die statische Positionsbestimmung erwies sich als einsetzbar für die betrachteten Anwendungen. Statische Codemessungen zeigten eine mittlere Lageabweichung von wenigen dm bis zu 2 m mit einer Standardabweichung von rund 8 m abhängig von der Jahreszeit und Beobachtungslänge. Werden Trägerphasenlösungen im Zuge einer Basislinienmessung zu einer Referenzstation bestimmt, ist eine deutliche Verschlechterung der Signalqualität festzustellen. Durch robuste Schätzverfahren kann der Einfluss grober Fehler effektiv reduziert werden. Relative Einfrequenzmessungen mit robusten Fehlerdetektion führt zu einem Median von unter 10 cm mit einem Quartilabstand von rund 3 m.
Abstract
For many precise navigation and surveying applications in forests, such as the navigation of tractors, harvesters and forest machines, as well as static cadastral surveys or the determination of the size of agricultural land for European Union funding, the use of low-cost GNSS receivers has become increasingly popular. High Sensitivity GPS (HS-GPS) receivers are frequently employed for these tasks because they provide higher availability and good performance even under unfavourable satellite visibility conditions. This study investigates the practicability of the usage and the achievable quality of a certain low-cost HS-GPS receiver under forest canopy in such types of applications. Different test areas in deciduous, coniferous and young forests representing variations of kind, age and form of trees were selected. Long-term observations in summer, winter and autumn over at least two days at ten selected test points were carried out. Hence, several tests under varying states of foliation could be evaluated which clearly show the influence of the type of forest, tree height and foliage moisture as a matter of the season. It was found that the performance of a HS-GPS receiver is acceptable and static single point positioning generally performs well for the above mentioned applications. For static code measurements the mean horizontal deviations range from few dm up to 2 m with a standard deviation of around 8 m depending on season and length of the observation time. In the case of carrier phase solutions from baseline observations to a virtual reference station, however, a significant reduction of signal quality is seen. Using robust estimation, the influence of outliers could be efficiently reduced. Single frequency relative positioning with robust estimation then yielded a median deviation of less than 10 cm with an interquartile range (IQR) of around 3 m.
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VGI_201533_Retscher.pdf
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Anwendung von Geodaten für die Analyse von Naturgefahren
Kurzfassung
Fernerkundungsdaten sind für die Untersuchungen von Naturgefahrenprozessen unerlässlich. Die Bandbreite reicht von LiDAR bis hin zum Einsatz von UAVs. Durch das „Ausblenden" der Vegetation werden Oberflächenformen erkennbar, die man in ihrem Zusammenhang vor Ort nicht erfassen kann. Dadurch kann auch eine zeitliche Komponente integriert werden, die Rückschlüsse über die Veränderungen an der Erdoberfläche zulässt. Dieser Artikel zeigt anhand von Praxisbeispielen die Bedeutung von Geodaten für gravitative Massenverlagerungsprozesse.
Abstract
Remote sensing data such as LiDAR and UAV geodata are of high importance in natural hazards analysis. Through the extraction of vegetation, the pure earth surface is visualized in an appropriate manner. In context with temporal information, significant changes of landforms can be evaluated. Within this contribution we underline the relevance of remote sensing data for hydrogeomorphic processes based on practical examples.
Fernerkundungsdaten sind für die Untersuchungen von Naturgefahrenprozessen unerlässlich. Die Bandbreite reicht von LiDAR bis hin zum Einsatz von UAVs. Durch das „Ausblenden" der Vegetation werden Oberflächenformen erkennbar, die man in ihrem Zusammenhang vor Ort nicht erfassen kann. Dadurch kann auch eine zeitliche Komponente integriert werden, die Rückschlüsse über die Veränderungen an der Erdoberfläche zulässt. Dieser Artikel zeigt anhand von Praxisbeispielen die Bedeutung von Geodaten für gravitative Massenverlagerungsprozesse.
Abstract
Remote sensing data such as LiDAR and UAV geodata are of high importance in natural hazards analysis. Through the extraction of vegetation, the pure earth surface is visualized in an appropriate manner. In context with temporal information, significant changes of landforms can be evaluated. Within this contribution we underline the relevance of remote sensing data for hydrogeomorphic processes based on practical examples.
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VGI_201509_Huebl.pdf
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Über Innovationen in der (Luft-)Bildmessung
Kurzfassung
Die Innovationsraten in der Luftbildmessung haben sich in den vergangenen Dezennien beschleunigt. Getrieben sind sie von den Fortschritten erstens im Computing, zweitens in der Bildgebung und drittens in der Internet-inspirierten Anwendung. Wir beschreiben diese Innovationen und ihre Auswirkungen auf das eigenständige Fachgebiet der Photogrammetrie. Darin haben sich alle nur denkbaren Aspekte verändert und bewegt, seien es die akademischen Einrichtungen, die Industrie, die Apparaturen, die Datendienstleistungen, die Fachliteratur, die Tagungen, die Geldflüsse und die Internet-inspirierten Anwendungen. Aufgrund ihrer Verursacher im Computing und in der Sensorik sind die Innovationstreiber heute in der Informatik zu finden. Die Positionierung der Photogrammetrie als Fachgebiet ist in diesem veränderten Umfeld neu zu bedenken. Wir berichten von photogrammetrischen Projekten, welche aus 16 Terabytes an Luft- oder terrestrischen Bildern Punktwolken mit 100 Milliarden Koordinatentripeln einer Stadt wie Graz errechnen. Und wir erahnen eine Zukunft, in der eine Diversifizierung von Bildquellen aus fahrenden Autos, dem Internet und Drohnen auf neuartige Anwendungen am Telefon und im Internet trifft. Im Zentrum stehen Innovationen der Rechenverfahren, welche in der Lage sind alle Informationsquellen unserer Umwelt zu berücksichtigen und in einem Weltkoordinatenmodell ein 3D-Weltmodell zur Anwendung zu bringen. Navigation und 3D-Modellierung der Umwelt verschmelzen zu einer neuen Sicht auf Geodatenerzeugung und ihre Nutzung.
Abstract
Innovation rates in aerial photogrammetry accelerated during recent decennia. This is being driven by progress in computing, progress in digital imaging and progress in Internet-inspired applications. We describe these innovations and their effect on the separate discipline of photogrammetry. In this, all conceivable aspects have undergone changes. This addresses academic institutions, the industry, the devices, the data services, the literature, the conferences, the money flows and the Internet-inspired applications. Since the innovations are being driven by computing and sensing, their main forces are in computer science. This requires that the field of photogrammetry revisit its position in a changed environment. We report on photogrammetry projects that use 16 Terabytes of aerial or terrestrial source data to develop point clouds with 100 billion 3D coordinate triplets in a city like Graz. And we develop a sense of a future in which photogrammetry can rely on imagery from everyday driving cars, from the Internet, from unmanned aerial devices, meeting new Internet-driven applications on smart phones. Computing algorithms will get developed that use all the diverse information sources of our environment in a World coordinate system to apply a 3D World model. Navigation and mapping merge into a new paradigm for the creation and application of geo-information.
Die Innovationsraten in der Luftbildmessung haben sich in den vergangenen Dezennien beschleunigt. Getrieben sind sie von den Fortschritten erstens im Computing, zweitens in der Bildgebung und drittens in der Internet-inspirierten Anwendung. Wir beschreiben diese Innovationen und ihre Auswirkungen auf das eigenständige Fachgebiet der Photogrammetrie. Darin haben sich alle nur denkbaren Aspekte verändert und bewegt, seien es die akademischen Einrichtungen, die Industrie, die Apparaturen, die Datendienstleistungen, die Fachliteratur, die Tagungen, die Geldflüsse und die Internet-inspirierten Anwendungen. Aufgrund ihrer Verursacher im Computing und in der Sensorik sind die Innovationstreiber heute in der Informatik zu finden. Die Positionierung der Photogrammetrie als Fachgebiet ist in diesem veränderten Umfeld neu zu bedenken. Wir berichten von photogrammetrischen Projekten, welche aus 16 Terabytes an Luft- oder terrestrischen Bildern Punktwolken mit 100 Milliarden Koordinatentripeln einer Stadt wie Graz errechnen. Und wir erahnen eine Zukunft, in der eine Diversifizierung von Bildquellen aus fahrenden Autos, dem Internet und Drohnen auf neuartige Anwendungen am Telefon und im Internet trifft. Im Zentrum stehen Innovationen der Rechenverfahren, welche in der Lage sind alle Informationsquellen unserer Umwelt zu berücksichtigen und in einem Weltkoordinatenmodell ein 3D-Weltmodell zur Anwendung zu bringen. Navigation und 3D-Modellierung der Umwelt verschmelzen zu einer neuen Sicht auf Geodatenerzeugung und ihre Nutzung.
Abstract
Innovation rates in aerial photogrammetry accelerated during recent decennia. This is being driven by progress in computing, progress in digital imaging and progress in Internet-inspired applications. We describe these innovations and their effect on the separate discipline of photogrammetry. In this, all conceivable aspects have undergone changes. This addresses academic institutions, the industry, the devices, the data services, the literature, the conferences, the money flows and the Internet-inspired applications. Since the innovations are being driven by computing and sensing, their main forces are in computer science. This requires that the field of photogrammetry revisit its position in a changed environment. We report on photogrammetry projects that use 16 Terabytes of aerial or terrestrial source data to develop point clouds with 100 billion 3D coordinate triplets in a city like Graz. And we develop a sense of a future in which photogrammetry can rely on imagery from everyday driving cars, from the Internet, from unmanned aerial devices, meeting new Internet-driven applications on smart phones. Computing algorithms will get developed that use all the diverse information sources of our environment in a World coordinate system to apply a 3D World model. Navigation and mapping merge into a new paradigm for the creation and application of geo-information.
Keywords/Schlüsselwörter
Photogrammetrie Sensoren Plattformen Sensor-Pose Bildanalyse Datenprodukte Internet-Mapping Punktwolken Structure-from-Motion 3D-Weltmodell
Photogrammetrie Sensoren Plattformen Sensor-Pose Bildanalyse Datenprodukte Internet-Mapping Punktwolken Structure-from-Motion 3D-Weltmodell
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VGI_201419_Leberl.pdf
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Active tectonic deformation at the transition from the European and Pannonian domain monitored by a local GNSS network
Kurzfassung
Tektonische Prozesse, die zur Bildung der Alpen, Karpathen und Dinariden, sowie der Entstehung des Pannonische Beckens führten, sind auch heute noch aktiv. Der Übergang von der Europäischen Plattform und den Ostalpen hin zum Pannonischen Becken ist davon in besonderer Weise betroffen. Deformationsanalysen von GPS-Netzen bestätigen die anhaltende laterale Extrusion von Teilen der Ostalpen hin zum Pannonischen Becken. Erdbeben und rezente Deformationen konzentrieren sich entlang NE-SW streichender, sinistraler Seitenverschiebungen (Mur-Mürz Störung und Störungsysteme im südlichen Wiener Becken). Dieser Bereich ist auch das Untersuchungsgebiet von ALPAACT (Seismological and geodetic monitoring of ALpine-PAnnonian ACtive Tectonics). Das geodätische Monitoring der aktiven Tektonik erfolgt durch ein lokales GNSS Netz, das sich von der Böhmischen Masse im Norden bis hin zum Steirischen Becken im Süden erstreckt und somit den Bereich der aktiven Störungen gut überdeckt. Die insgesamt 23 Stationen gehören entweder dem IGS-Netz, oder regionalen RTK-Positionierungsdiensten (ÖBB, Wien-Energie, BEWAG, EVN) an. Bislang wurden Daten der Jahre 2007 und 2008 mit der Software Bernese 5.0 unter Berücksichtigung präziser Bahninformation reprozessiert. Die Lösung ist über drei IGS-Stationen in ITRF2000 eingebunden. Für eine geodynamische Interpretation wurden die Geschwindigkeiten auf die Station Graz-Lustbühel (GRAZ) bezogen. Die Streuung der einzelnen Geschwindigkeitsvektoren ist groß und ein systematischer Anteil nicht unmittelbar erkennbar. Die mittlere Geschwindigkeit der südlich des Störungssystems Mur-Mürztal und Wiener Becken gelegenen Stationen gegenüber den nördlich davon gelegenen beträgt 1.1 mm/Jahr und ist ungefähr NE orientiert (Azimuth = 55°). Diese Werte entsprechen nahezu exakt einem kinematischen Modell der Ostalpen, das aus der Struktur der Lithosphäre abgeleitet und mittels regionaler geodätischer Deformationsmodelle kalibriert wurde. Die in der Arbeit präsentierten Ergebnisse sind wegen der geringen Relativbewegungen und kurzen Beobachtungsdauer trotz dieser guten Übereinstimmung nur als vorläufig anzusehen. Eine Beobachtungsdauer von mindestens 10 Jahren wird angestrebt.
Abstract
Tectonic processes which led to the generation of the Alps, Carpathians, Dinarides, and the Pannonian basin are still on work. In particular they affect the transition zone from the European platform over the Eastern Alps to the Pannonian basin. GPS network solutions confirm the ongoing lateral extrusion of East Alpine crustal blocks directed to the Pannonian basin. Earthquakes and neo-tectonic deformations are concentrated along NE-SW oriented sinistral strike-slip faults (Mur-Mürz faults and Vienna transfer fault system). This area is the target of ALPAACT (Seismological and geodetic monitoring of ALpine-PAnnonian ACtive Tectonics). The geodetic monitoring of active tectonics in this area is realized by a local GNSS network, which extends from the Bohemian Massif in the north to the Styrian basin in the south and spreads out over the active fault zone. The total of 23 stations belongs either to the IGS network or to regional RTK-positioning services (ÖBB, Wien-Energie, BEWAG, EVN). So far GNSS observation data from the years 2007 and 2008 were reprocessed using the Bernese software 5.0 and precise orbits. The solution is tied to the ITRF2000 by three IGS stations. For a geodynamic interpretation the velocities are referenced to the station Graz-Lustbühel (GRAZ). The individual velocity vectors scatter considerably and a systematic trend cannot be recognized directly. The mean velocity of the stations south of the Mur-Mürz valley and the Vienna basin transfer fault system, relative to the stations located in the north, amounts to 1.1 mm/year. Its orientation is about NE (azimuth = 55°). This result fits nearly perfectly the prediction of a kinematic model which was derived from the structure of the lithosphere and calibrated by regional geodetic deformation models. Due to the low relative velocities and the short observation period, these results should be considered as preliminary. Hence efforts will be made to achieve a geodetic monitoring over a time period of ten years.
Tektonische Prozesse, die zur Bildung der Alpen, Karpathen und Dinariden, sowie der Entstehung des Pannonische Beckens führten, sind auch heute noch aktiv. Der Übergang von der Europäischen Plattform und den Ostalpen hin zum Pannonischen Becken ist davon in besonderer Weise betroffen. Deformationsanalysen von GPS-Netzen bestätigen die anhaltende laterale Extrusion von Teilen der Ostalpen hin zum Pannonischen Becken. Erdbeben und rezente Deformationen konzentrieren sich entlang NE-SW streichender, sinistraler Seitenverschiebungen (Mur-Mürz Störung und Störungsysteme im südlichen Wiener Becken). Dieser Bereich ist auch das Untersuchungsgebiet von ALPAACT (Seismological and geodetic monitoring of ALpine-PAnnonian ACtive Tectonics). Das geodätische Monitoring der aktiven Tektonik erfolgt durch ein lokales GNSS Netz, das sich von der Böhmischen Masse im Norden bis hin zum Steirischen Becken im Süden erstreckt und somit den Bereich der aktiven Störungen gut überdeckt. Die insgesamt 23 Stationen gehören entweder dem IGS-Netz, oder regionalen RTK-Positionierungsdiensten (ÖBB, Wien-Energie, BEWAG, EVN) an. Bislang wurden Daten der Jahre 2007 und 2008 mit der Software Bernese 5.0 unter Berücksichtigung präziser Bahninformation reprozessiert. Die Lösung ist über drei IGS-Stationen in ITRF2000 eingebunden. Für eine geodynamische Interpretation wurden die Geschwindigkeiten auf die Station Graz-Lustbühel (GRAZ) bezogen. Die Streuung der einzelnen Geschwindigkeitsvektoren ist groß und ein systematischer Anteil nicht unmittelbar erkennbar. Die mittlere Geschwindigkeit der südlich des Störungssystems Mur-Mürztal und Wiener Becken gelegenen Stationen gegenüber den nördlich davon gelegenen beträgt 1.1 mm/Jahr und ist ungefähr NE orientiert (Azimuth = 55°). Diese Werte entsprechen nahezu exakt einem kinematischen Modell der Ostalpen, das aus der Struktur der Lithosphäre abgeleitet und mittels regionaler geodätischer Deformationsmodelle kalibriert wurde. Die in der Arbeit präsentierten Ergebnisse sind wegen der geringen Relativbewegungen und kurzen Beobachtungsdauer trotz dieser guten Übereinstimmung nur als vorläufig anzusehen. Eine Beobachtungsdauer von mindestens 10 Jahren wird angestrebt.
Abstract
Tectonic processes which led to the generation of the Alps, Carpathians, Dinarides, and the Pannonian basin are still on work. In particular they affect the transition zone from the European platform over the Eastern Alps to the Pannonian basin. GPS network solutions confirm the ongoing lateral extrusion of East Alpine crustal blocks directed to the Pannonian basin. Earthquakes and neo-tectonic deformations are concentrated along NE-SW oriented sinistral strike-slip faults (Mur-Mürz faults and Vienna transfer fault system). This area is the target of ALPAACT (Seismological and geodetic monitoring of ALpine-PAnnonian ACtive Tectonics). The geodetic monitoring of active tectonics in this area is realized by a local GNSS network, which extends from the Bohemian Massif in the north to the Styrian basin in the south and spreads out over the active fault zone. The total of 23 stations belongs either to the IGS network or to regional RTK-positioning services (ÖBB, Wien-Energie, BEWAG, EVN). So far GNSS observation data from the years 2007 and 2008 were reprocessed using the Bernese software 5.0 and precise orbits. The solution is tied to the ITRF2000 by three IGS stations. For a geodynamic interpretation the velocities are referenced to the station Graz-Lustbühel (GRAZ). The individual velocity vectors scatter considerably and a systematic trend cannot be recognized directly. The mean velocity of the stations south of the Mur-Mürz valley and the Vienna basin transfer fault system, relative to the stations located in the north, amounts to 1.1 mm/year. Its orientation is about NE (azimuth = 55°). This result fits nearly perfectly the prediction of a kinematic model which was derived from the structure of the lithosphere and calibrated by regional geodetic deformation models. Due to the low relative velocities and the short observation period, these results should be considered as preliminary. Hence efforts will be made to achieve a geodetic monitoring over a time period of ten years.
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VGI_201117_Moeller.pdf
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Automationsgestützte Herleitung von 3D-Information aus hochauflösenden SAR-Bilddaten
Kurzfassung
Im Juni 2007 wurde die erste deutsche Raumfahrtmission TerraSAR-X gestartet. Dieser SAR-Sensor kann im Spotlight-Aufnahmemodus hochauflösende Bilddaten mit einer Bodenauflösung von 1 Meter aufnehmen, wobei die Aufnahme unter verschiedenen Aufnahmewinkeln erfolgen kann. Diese Umstände eröffnen neue Perspektiven zur Prozessierung von SAR-Stereo-Bildpaaren und versprechen in diesem Zusammenhang ein hohes Genauigkeitspotential. Im aktuellen Beitrag wird dieses Potential für ausgewählte Testgebiete und Fallbeispiele näher durchleuchtet. Die verwendeten Methoden zur Generierung von Oberflächenmodellen werden aufgezeigt und beispielhaft auf TerraSAR-X Stereodaten angewandt. Die erzielten Ergebnisse und erstellten Produkte werden durch Vergleich mit verfügbaren Referenzdaten validiert.
Abstract
In June 2007 the first German space mission TerraSAR-X was launched. In the Spotlight mode, this SAR sensor can acquire high-resolution image data at a pixel resolution of about 1 meter, moreover operating at different off-nadir viewing angles. These characteristics open new perspectives for SAR stereo data processing, proposing a high accuracy potential in this context. In this paper this potential is analyzed for selected test sites and test cases. The methods being used to generate surface models are presented and applied to TerraSAR-X stereo data sets. The achieved results as well as generated products are validated by comparison to available reference data.
Im Juni 2007 wurde die erste deutsche Raumfahrtmission TerraSAR-X gestartet. Dieser SAR-Sensor kann im Spotlight-Aufnahmemodus hochauflösende Bilddaten mit einer Bodenauflösung von 1 Meter aufnehmen, wobei die Aufnahme unter verschiedenen Aufnahmewinkeln erfolgen kann. Diese Umstände eröffnen neue Perspektiven zur Prozessierung von SAR-Stereo-Bildpaaren und versprechen in diesem Zusammenhang ein hohes Genauigkeitspotential. Im aktuellen Beitrag wird dieses Potential für ausgewählte Testgebiete und Fallbeispiele näher durchleuchtet. Die verwendeten Methoden zur Generierung von Oberflächenmodellen werden aufgezeigt und beispielhaft auf TerraSAR-X Stereodaten angewandt. Die erzielten Ergebnisse und erstellten Produkte werden durch Vergleich mit verfügbaren Referenzdaten validiert.
Abstract
In June 2007 the first German space mission TerraSAR-X was launched. In the Spotlight mode, this SAR sensor can acquire high-resolution image data at a pixel resolution of about 1 meter, moreover operating at different off-nadir viewing angles. These characteristics open new perspectives for SAR stereo data processing, proposing a high accuracy potential in this context. In this paper this potential is analyzed for selected test sites and test cases. The methods being used to generate surface models are presented and applied to TerraSAR-X stereo data sets. The achieved results as well as generated products are validated by comparison to available reference data.
Keywords/Schlüsselwörter
TerraSAR-X Sensormodell Genauigkeitsanalyse Stereo-Radargrammetrie Oberflächenmodell.
TerraSAR-X Sensormodell Genauigkeitsanalyse Stereo-Radargrammetrie Oberflächenmodell.
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VGI_200951_Raggam.pdf
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Water classification using 3D airborne laser scanning point clouds
Kurzfassung
Airborne Laser Scanning (ALS), auch bekannt als LiDAR (Light Detection And Ranging), liefert Daten der Erdoberfläche in einer hohen Genauigkeit und Punktdichte. Seit den 1990er Jahren entwickelte sich ALS zum Standardverfahren zur Erfassung von Objekten sowie deren Veränderungen, wie beispielsweise Gebäuden, Vegetation oder Straßen. Für Anwendungen in der Hydrologie oder der Geomorphologie wird die Lage der Wasseroberfläche benötigt, die zur Überwachungvon Braided-River-Strukturen, der Überflutungskartierung oderfür die Berechnung von Erosionsraten vonFlüssen herangezogen werden kann.In diesemArtikel wird eine auf der 3D Punktwolke basierende Methode vorgestellt, mit der es möglich ist anhand der geometrischen und radiometrischen Informationen der ALS Daten mit Hilfe von fehlenden Punkten(dropouts), Wasserpunkte zu identifizieren und diese zu klassifizieren. Diese Klassifikationsergebnisse können herangezogen werden um Wasserflächen zu kartieren, bestehende Filteralgorithmen zur Geländemodellerstellung zu verbessern oder um Wasserpunkte aus der Punktwolke zu entfernen und diese durch berechnete Flusssohlenpunkte zu ersetzen. Die Methode bestehtauseiner schwellenwertbasierten Klassifikation der Höheninformation und der Radiometriedaten der 3D Punktwolke. Die Methode ist in fünf Hauptschritte aufgeteilt. Als erstes werden die Radiometriedaten (Amplituden) korrigiert, um diese von atmosphärischen und geometrischen Einflüssen zu bereinigen. Anschließend werden diese korrigierten Amplituden verschiedener ALS-Flüge zueider radiometrisch angepasst, um die Vergleichbarkeit der Datensätze herzustellen. Der zweite Schritt ist die Modellierung von dropouts, welche für die AbleitungvonWasserflächen essentiell sind. Als drittes und viertes wird die Standardabweichung der Höhenwerte und das Amplitudendichteverhältnis für jede Reflexion und jeden dropout berechnet. Diese werden bei Schritt fünf zur UnterscheidungvonWasser-und Nicht-Wasserpunkten herangezogen. Zur Ableitung der Schwellenwerte für die Klassifikation wird ein terrestrisches Orthophoto und mit dGPS gemessene Linien verwendet, welche zeitgleich zur ALS Kampagne erhoben wurden. Ein wichtiger Schritt dieser Methode ist das Einbeziehen der berechneten dropouts in die Klassifikation, durch die eine Unterscheidung von Wasser und Nicht-Wasserpunkten ermöglicht wird. Mit der vorgestellten Methode ist auch eine Ableitung von vegetationsüberdeckten Wasserflächen möglich, was bei Sensoren die Vegetation nicht penetrieren können nicht möglich ist. Die Genauigkeit der Klassifikation liegt bei ca. 95% richtig klassifizierten Wasserpunkten. Durch die Korrektur und die Anpassung der Amplitudenwerte wird eine Berechnung der Flusslaufveränderung zwischen den verschiedenen Flügen ermöglicht.
Abstract
Airborne laser scanning (ALS), also referred to as airborne LiDAR (Light Detection And Ranging), provides highly accurate measurements of the Earth surface. In the last twenty years, ALS has been established as a standard technique for delineating objects (e.g. buildings, trees, roads) and mapping changes. Studies on hydrology or geomorphology such as monitoring of braided river structures, calculation of erosion and accumulation potential in watercourses, or floodplain mapping require all the precise location of the water surface. This paper shows a 3D point cloud based method, which allows an automaticwater surface classificationby using geometric and radiometric ALS information and the location of modeled lost reflections, which are called laser shot dropouts. The classification result can be used to map the watercourse, to improve DTM filtering routines or to replace water points with river bed heights for hydraulic modeling etc. The method reliesonathreshold based classificationusing geometryand radiometricinformationofthe3Dpoint cloud. The method is divided into five major steps. First, we correct the amplitude values by reducing the atmospheric and geometric influencestothe laser shots.Aradiometric adjustment was appliedtothe amplitudevaluesofthe data sets, which allows multi-temporal analysisof the amplitudevalues. The second stepis the interpolationof the coordinatesof the laser shot dropouts, which are the most important input to delineate water surfaces. In step three and four the two attributes(standard deviation of height values and the amplitude density ratio value) are calculated at a fixed distance to each reflection and dropout. These are used in step five to distinguish water and dry land points. The exploration of the attributes for the classification and the evaluation of the classification results are done by comparing the results to a terrestrial orthophoto mosaic an dGPS measurements, which were taken simultaneously to the ALS campaign. One of the major tasks is the use of modeled laser shot dropouts within a threshold based classification method to distinguish water and non-water echoes. The method is also suited to detect water under riverine vegetation, which is problematic by using data from sensors, that are notable to penetrate vegetation. The classification accuracy is about 95%. The achieved amplitude correction and the radiometric adjustment make the data sets comparable and allow to calculate changes in the channel flow paths within the different flights.
Airborne Laser Scanning (ALS), auch bekannt als LiDAR (Light Detection And Ranging), liefert Daten der Erdoberfläche in einer hohen Genauigkeit und Punktdichte. Seit den 1990er Jahren entwickelte sich ALS zum Standardverfahren zur Erfassung von Objekten sowie deren Veränderungen, wie beispielsweise Gebäuden, Vegetation oder Straßen. Für Anwendungen in der Hydrologie oder der Geomorphologie wird die Lage der Wasseroberfläche benötigt, die zur Überwachungvon Braided-River-Strukturen, der Überflutungskartierung oderfür die Berechnung von Erosionsraten vonFlüssen herangezogen werden kann.In diesemArtikel wird eine auf der 3D Punktwolke basierende Methode vorgestellt, mit der es möglich ist anhand der geometrischen und radiometrischen Informationen der ALS Daten mit Hilfe von fehlenden Punkten(dropouts), Wasserpunkte zu identifizieren und diese zu klassifizieren. Diese Klassifikationsergebnisse können herangezogen werden um Wasserflächen zu kartieren, bestehende Filteralgorithmen zur Geländemodellerstellung zu verbessern oder um Wasserpunkte aus der Punktwolke zu entfernen und diese durch berechnete Flusssohlenpunkte zu ersetzen. Die Methode bestehtauseiner schwellenwertbasierten Klassifikation der Höheninformation und der Radiometriedaten der 3D Punktwolke. Die Methode ist in fünf Hauptschritte aufgeteilt. Als erstes werden die Radiometriedaten (Amplituden) korrigiert, um diese von atmosphärischen und geometrischen Einflüssen zu bereinigen. Anschließend werden diese korrigierten Amplituden verschiedener ALS-Flüge zueider radiometrisch angepasst, um die Vergleichbarkeit der Datensätze herzustellen. Der zweite Schritt ist die Modellierung von dropouts, welche für die AbleitungvonWasserflächen essentiell sind. Als drittes und viertes wird die Standardabweichung der Höhenwerte und das Amplitudendichteverhältnis für jede Reflexion und jeden dropout berechnet. Diese werden bei Schritt fünf zur UnterscheidungvonWasser-und Nicht-Wasserpunkten herangezogen. Zur Ableitung der Schwellenwerte für die Klassifikation wird ein terrestrisches Orthophoto und mit dGPS gemessene Linien verwendet, welche zeitgleich zur ALS Kampagne erhoben wurden. Ein wichtiger Schritt dieser Methode ist das Einbeziehen der berechneten dropouts in die Klassifikation, durch die eine Unterscheidung von Wasser und Nicht-Wasserpunkten ermöglicht wird. Mit der vorgestellten Methode ist auch eine Ableitung von vegetationsüberdeckten Wasserflächen möglich, was bei Sensoren die Vegetation nicht penetrieren können nicht möglich ist. Die Genauigkeit der Klassifikation liegt bei ca. 95% richtig klassifizierten Wasserpunkten. Durch die Korrektur und die Anpassung der Amplitudenwerte wird eine Berechnung der Flusslaufveränderung zwischen den verschiedenen Flügen ermöglicht.
Abstract
Airborne laser scanning (ALS), also referred to as airborne LiDAR (Light Detection And Ranging), provides highly accurate measurements of the Earth surface. In the last twenty years, ALS has been established as a standard technique for delineating objects (e.g. buildings, trees, roads) and mapping changes. Studies on hydrology or geomorphology such as monitoring of braided river structures, calculation of erosion and accumulation potential in watercourses, or floodplain mapping require all the precise location of the water surface. This paper shows a 3D point cloud based method, which allows an automaticwater surface classificationby using geometric and radiometric ALS information and the location of modeled lost reflections, which are called laser shot dropouts. The classification result can be used to map the watercourse, to improve DTM filtering routines or to replace water points with river bed heights for hydraulic modeling etc. The method reliesonathreshold based classificationusing geometryand radiometricinformationofthe3Dpoint cloud. The method is divided into five major steps. First, we correct the amplitude values by reducing the atmospheric and geometric influencestothe laser shots.Aradiometric adjustment was appliedtothe amplitudevaluesofthe data sets, which allows multi-temporal analysisof the amplitudevalues. The second stepis the interpolationof the coordinatesof the laser shot dropouts, which are the most important input to delineate water surfaces. In step three and four the two attributes(standard deviation of height values and the amplitude density ratio value) are calculated at a fixed distance to each reflection and dropout. These are used in step five to distinguish water and dry land points. The exploration of the attributes for the classification and the evaluation of the classification results are done by comparing the results to a terrestrial orthophoto mosaic an dGPS measurements, which were taken simultaneously to the ALS campaign. One of the major tasks is the use of modeled laser shot dropouts within a threshold based classification method to distinguish water and non-water echoes. The method is also suited to detect water under riverine vegetation, which is problematic by using data from sensors, that are notable to penetrate vegetation. The classification accuracy is about 95%. The achieved amplitude correction and the radiometric adjustment make the data sets comparable and allow to calculate changes in the channel flow paths within the different flights.
Keywords/Schlüsselwörter
LiDAR Flugzeuggestütztes Laserscanning laser shot dropout Signalamplitude multi-temporale Analysen terrestrisches Orthophoto
LiDAR Flugzeuggestütztes Laserscanning laser shot dropout Signalamplitude multi-temporale Analysen terrestrisches Orthophoto
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VGI_200936_Vetter.pdf
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