Forschung
Forschungsprojekte

Aktuelle Forschungsprojekte des Geodätischen Instituts

Projekte | TLS-basierte Multi-Sensor-Systeme

  • AutoMap - Entwicklung eines robusten Positionierungssystems für autonome Fahrzeuge auf der Grundlage erfasster Umgebungsinformationen und GNSS/IMU-Daten
    Die genaue Bestimmung der Position von Fahrzeugen ist nicht nur für autonomes Fahren, sondern auch für viele andere Anwendungen von entscheidender Bedeutung. Die bisherigen Technologien, wie globale Navigationssatellitensysteme (GNSS) oder inertiale Messeinheit (IMU), stoßen jedoch aufgrund von Störungen und Ungenauigkeiten, insbesondere in innerstädtischen Gebieten, an ihre Grenzen.
    Leitung: Hamza Alkhatib, Sören Vogel
    Team: Mohamad Wahbah, Rozhin Moftizadeh
    Jahr: 2023
    Laufzeit: 2023-2025
    © GIH
  • Deformation analysis based on terrestrial laser scanner measurements (TLS-Defo): Surface approximation uncertainty
    In geodetic deformation analyses, we statistically test geometric changes in two or more states. To use the full potential of well-established surface-based measurement techniques such as terrestrial laser scanning (TLS) requires continuous local and global modeling of the monitored surface. The project on "surface approximation uncertainty" focuses on investigating the interaction between measurement and model uncertainties in the context of surface model selection. These components are closely connected, as the level of model uncertainty is directly influenced by the interaction between the complexity of the measured object, such as roughness and sharp edges, and the spatial density of measurement points across the object. To address this, the project distinguishes between three sub-topics: TLS uncertainty budget, model uncertainty, and the application of fractal geometry as a methodological tool to achieve the primary project goal.
    Leitung: Ingo Neumann, Mohammad Omidalizarandi
    Team: Jan Hartmann
    Jahr: 2023
    Förderung: DFG
    Laufzeit: 10/23 – 09/27
  • Qualitätsgerechte Virtualisierung von zeitvariablen Objekträumen
    Ziel des Projektes QViZO ist es ortsbezogene Erfassungs-, Verwaltungs- und Geschäftsprozesse von der Örtlichkeit in den virtuellen Raum zu verlagern. Bauwerke, Objekte und Strukturen werden mit Multi-Sensor-Systemen erfasst, als kolorierte 3D-Punktwolken repräsentiert und für die Anwender als authentischer digitaler Zwilling für die Betrachtung, Begutachtung und Analyse bereitgestellt. Um ein rechtlich belastbares und technisch reproduzierbares Maß an Objektauthentizität zu gewährleisten, ist es notwendig zu beschreiben, wann eine virtuelle Abbildung ihrem realen Pendent rechtlich gleich gestellt sein kann. In diesem FuE-Vorhaben soll daher ein neuartiges Verfahren und eine Schlüsseltechnologie zur qualitätsgerechten Virtualisierung von zeitvariablen Objekträumen entwickelt werden. Die Zielgruppen sind insbesondere die Bau- und Vermessungsbranche, Bauherren und Gutachter. Durch die zu entwickelnde Lösung sollen Vor-Ort-Termine signifikant reduziert werden, indem alle Beteiligten virtuell und ortsunabhängig auf den “digitalen Zwilling” des Objektes zugreifen können, so dass eine rechtskräftige Beurteilung und Beteiligung in Geschäfts- und Verwaltungsprozessen möglich wird.
    Leitung: Ingo Neumann
    Team: Jan Moritz Hartmann
    Jahr: 2020
    Laufzeit: 2020 -2022
  • Echtzeitfähige, hochfrequente, zentimetergenaue und integrierte Bestimmung der Flugtrajektorie eines UAS mittels Kombination von Laserscanner- und Kameradaten sowie der Integration von Objektinformation
    Im Rahmen dieses Forschungsprojektes entwickelt das GIH zusammen mit dem Institut für Photogrammetrie und GeoInformation (IPI) der LUH eine Methodik zur echtzeitfähigen, hochfrequenten, zentimetergenauen und integrierten Bestimmung der Flugtrajektorie eines Unmanned Aerial System (UAS). Bei der Methodik werden GNSS-Daten nur zur Bestimmung von Näherungswerten genutzt, die Bestimmung der Flugtrajektorie erfolgt über Kombination von Laserscanner- und Kameradaten, sowie der Integration von generalisierter Objektinformation (3D-Gebäudemodell Level of Detail (LoD) 2). Die entwickelte Methodik wird auf einem UAS, bestehend aus einem handelsüblichen, mittelpreisigen Unmanned Aerial Vehicle (UAV), zwei Kameras, zwei Profillaserscannern, einer IMU und einem Low-Cost-GNSS-Receiver, umgesetzt.
    Leitung: Ingo Neumann
    Team: Arman Khami
    Jahr: 2017
    Förderung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG)
    Laufzeit: seit 01/2017

Projekte | Expertengestützte Datenanalyse und Qualitätsprozesse

  • AutoMap - Entwicklung eines robusten Positionierungssystems für autonome Fahrzeuge auf der Grundlage erfasster Umgebungsinformationen und GNSS/IMU-Daten
    Die genaue Bestimmung der Position von Fahrzeugen ist nicht nur für autonomes Fahren, sondern auch für viele andere Anwendungen von entscheidender Bedeutung. Die bisherigen Technologien, wie globale Navigationssatellitensysteme (GNSS) oder inertiale Messeinheit (IMU), stoßen jedoch aufgrund von Störungen und Ungenauigkeiten, insbesondere in innerstädtischen Gebieten, an ihre Grenzen.
    Leitung: Hamza Alkhatib, Sören Vogel
    Team: Mohamad Wahbah, Rozhin Moftizadeh
    Jahr: 2023
    Laufzeit: 2023-2025
    © GIH
  • port_AI – Ein volldigitaler Zwilling für Hafenbauwerke unter Nutzung von IoT, 5G, BIM, AR- und KI-Verfahren zum Aufbau eines smarten Building-Lifecycle-Managements
    Die Anforderungen an die Sicherheit und Zuverlässigkeit des Anlagenmanagements der Infrastrukturbauwerke im Bereich der See- und Binnenhäfen nehmen aufgrund des zunehmend globalisierten Handels stetig zu. Durch die Schaffung einer Smart-Infrastructure sollen in diesem Projekt verschiedene Herausforderungen im Umfeld des Managements bestehender Hafeninfrastruktur gelöst werden. Auch die Digitalisierung sowie der Einsatz von KI Verfahren sind im Rahmen dieses Projektes unter dem Begriff der Smart-Infrastructure subsummiert. Nur ein durchgreifend digitales Management von Hafeninfrastruktur ermöglicht den sparsamen Einsatz von Ressourcen, eine vorausschauende Instandsetzung, frühzeitige sowie umfassende Schadenserkennungen und –bewertungen. Dies kann zu einer erheblichen Kosteneinsparungen führen.
    Leitung: Ingo Neumann, Hamza Alkhatib, Mohammad Omidalizarandi
    Team: Arshia Shisheh Garan, Paul Waldstein, Frederic Hake
    Jahr: 2021
    Förderung: Förderprogramm für Innovative Hafentechnologien (IHATEC) unterstützt durch das Bundesministerium für Verkehr und digitale Infrastruktur (BMVI)
    Laufzeit: 12/2021 – 11/2024
  • Integrity contained navigation based on vehicle data and constrained collaborative information
    Multi-Sensor System (MSS) georeferencing is a challenging task in engineering which should be dealt with in the most accurate way possible. An example of a MSS is an autonomous car which drives through an environment and should be able to locate itself safely. The easiest and most straightforward way of georeferencing is to rely on the Global Navigation Satellite System (GNSS) and Inertial Measurement Unit (IMU) data. However, at indoor environments or crowded inner-city areas, such data lack enough accuracy to be entirely relied on. Therefore, appropriate filtering algorithms are required to compensate for such errors and to improve the results sufficiently. Sometimes it is also possible to increase the functionality of a filtering technique by engaging additional complementary information which can directly influence the outputs. Such information could be e.g. geometrical features of the environment in which the MSS runs through.
    Leitung: Ingo Neumann
    Team: Rozhin Moftizadeh
    Jahr: 2020
    Förderung: DFG-Graduiertenkolleg i.c.sens
    Laufzeit: seit 2020
  • Messsystemanalyse und modelbasierte Sensorfusion für das hydro-graphische Wasserwechselzonenmonitoring mittels unbemannter Trägersysteme
    Ziel des Projektes „Messsystemanalyse und modelbasierte Sensorfusion für das hydrographische Wasserwechselzonenmonitoring mittels unbemannter Trägersysteme (WaMUT)“, welches das GIH in Zusammenarbeit mit dem Bundesamt für Gewässerkunde bearbeitet, ist die konsistente, qualitätsgesicherte Erfassung und Modellierung von Geobasisdaten der Wasserwechselzonen und Flachwasserbereiche der Bundeswasserstraßen zur Qualitätssteigerung – insbesondere kleinräumiger - digitaler Geländemodelle des Wasserverlaufs. Im Gegensatz zu den klassischen geodätischen Beobachtungsverfahren zur Erfassung der Bathymetrie und Topographie rückt in den letzten Jahren die Nutzung unbemannter Sensorplattformen – vor allem landseitig (unmanned aerial vehicle UAV), aber auch auf dem Wasser (unmanned surface vessel USV) – in den Fokus. Diese Messsysteme sollen im Rahmen des Projektes WaMUT validiert und darauf aufbauend ein qualitätsgesichertes, integriertes Messprogramm erstellt werden, um belastbare Geobasisdaten in den Wasserwechselzonen erfassen zu können.
    Leitung: Ingo Neumann, Hamza Alkhatib
    Team: Bahareh Mohammadivojdan, Frederic Hake
    Jahr: 2020
    Laufzeit: 09/2020 - 12/2023
    © BfG
  • Alternative Verfahren zur Modellierung von Unsicherheiten in ingenieurgeodätischen Prozessen
    Im Guide to the Expression of Uncertainty (GUM) wird eine Unterteilung der Unsicherheiten in zufällig und systematisch wirkende Einflüsse vorgeschlagen. Im Rahmen dieses Projekts sollen insbesondere die systematischen Unsicherheiten mit Hilfe von Fuzzy-, Bayes- und Monte Carlo-Verfahren ermittelt werden. In diesem Zusammenhang werden Laserscanning- und Wertermittlungsdaten untersucht.
    Leitung: Hamza Alkhatib, Ingo Neumann
    Team: Hamza Alkhatib
    Jahr: 2009
    Laufzeit: seit 2009

Projekte | Interdisziplinäres Monitoring

  • OpenData4InfMon: Monitoring mit GNSS-Sensorik und Open Data
    Die alternde Infrastruktur auf dem Landweg, der Schiene und dem Wasser erfordert bedeutende Ressourcen für die Sicherstellung der Betriebssicherheit. Das Monitoring von Deformationen, insbesondere an Brückenbauwerken und anderen wichtigen Infrastrukturen, verursacht durch Alterung, Materialermüdung und langsam (auch klimabedingt) verlaufende Bodenbewegungen, ist derzeit sehr kostenintensiv. Es gilt daher, massenhaft einsetzbare und kosteneffiziente Analyseverfahren anhand von Open Data Quellen kombiniert mit lokaler GNSS-Sensorik zu entwickeln und zu evaluieren, die es bisher nicht gibt. Im Projekt sollen Möglichkeiten der strengen Fusion von freien GNSS- und Radardaten sowie 3D-Stadtmodellen und Verkehrswegeplänen zum Zweck der besseren Beurteilung von Deformationen an Bauwerken in Kombination mit lokal installierter Sensorik untersucht werden, insb. an Infrastrukturen wie Bahntrassen, Energie-Leitungstrassen und (Brücken-) Bauwerken. Der Mehrwert der Daten wird insbesondere durch KI-Analysen und raumzeitliche Parameterschätzung in Kombination mit lokalen GNSS-Daten generiert.
    Leitung: Ingo Neumann, Mohammad Omidalizarandi
    Team: Kourosh Shahryarinia
    Jahr: 2023
    Förderung: Bundesministerium für Digitales und Verkehr(BMDV)
    Laufzeit: 03/23 – 08/24
  • port_AI – Ein volldigitaler Zwilling für Hafenbauwerke unter Nutzung von IoT, 5G, BIM, AR- und KI-Verfahren zum Aufbau eines smarten Building-Lifecycle-Managements
    Die Anforderungen an die Sicherheit und Zuverlässigkeit des Anlagenmanagements der Infrastrukturbauwerke im Bereich der See- und Binnenhäfen nehmen aufgrund des zunehmend globalisierten Handels stetig zu. Durch die Schaffung einer Smart-Infrastructure sollen in diesem Projekt verschiedene Herausforderungen im Umfeld des Managements bestehender Hafeninfrastruktur gelöst werden. Auch die Digitalisierung sowie der Einsatz von KI Verfahren sind im Rahmen dieses Projektes unter dem Begriff der Smart-Infrastructure subsummiert. Nur ein durchgreifend digitales Management von Hafeninfrastruktur ermöglicht den sparsamen Einsatz von Ressourcen, eine vorausschauende Instandsetzung, frühzeitige sowie umfassende Schadenserkennungen und –bewertungen. Dies kann zu einer erheblichen Kosteneinsparungen führen.
    Leitung: Ingo Neumann, Hamza Alkhatib, Mohammad Omidalizarandi
    Team: Arshia Shisheh Garan, Paul Waldstein, Frederic Hake
    Jahr: 2021
    Förderung: Förderprogramm für Innovative Hafentechnologien (IHATEC) unterstützt durch das Bundesministerium für Verkehr und digitale Infrastruktur (BMVI)
    Laufzeit: 12/2021 – 11/2024
Abgeschlossene Projekte des Geodätischen Instituts